Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Einsatzpotenzial von "Voll-CVD"-Abrichterspezifikationen für den Konditionierprozess von konventionellen und hochharten Schleifscheiben beim Pendel-, Plan- und Profilschleifen - Voll-CVD

Formrollen werden im industriellen Umfeld zum Abrichten von Schleifscheiben eingesetzt. Aufgrund der stetigen Weiterentwicklung der Werkzeuge sind vermehrt neuartige Formrollen mit CVD-Einsätzen und geschlossenen „Voll-CVD“-Belägen am Markt erhältlich.

Eine eigenfinanzierte Studie des VDW, Arbeitskreis Schleiftechnik, gab bereits erste Einblicke auf mögliche positive Auswirkungen. Bei gleichen Parametern wiesen bspw. konventionelle Werkzeuge einen fünffach höheren Verschleiß auf als „Voll-CVD“-Abrichter. Das technologische und wirtschaftliche Potenzial der neuartigen Abrichtwerkzeuge wurde auch in anderen Untersuchungen erkannt, derzeit fehlen jedoch wesentliche Erkenntnisse, damit auch KMU das ersichtliche Potenzial gewinnbringend ausnutzen können.

Hauptziel des Forschungsantrages ist daher die Identifizierung des technologischen und wirtschaftlichen Einsatzpotenzials von neuartigen „Voll-CVD“-Formrollen zur Optimierung der Einsatzvorbereitung beim Schleifen. Zur Ermittlung der Potenziale sollen technologische Untersuchungen von verschiedenen Abrichtwerkzeugen unter zusätzlicher Variation von Schleifwerkzeugen sowie Abricht- und Profilierparametern durchgeführt werden. Die Erfassung und Bewertung wesentlicher Kenngrößen sollen Rückschlüsse auf das technologische und wirtschaftliche Einsatzpotenzial ermöglichen. Aus technologischer Sicht sollen in erster Linie notwendige Maßnahmen bei der Umstellung etablierter Prozesse ermittelt werden. Weiterführend sollen der Werkzeugverschleiß, die Werkzeugkosten und prozessbegleitende Nebenzeiten ermittelt werden, um eine ganzheitliche Bewertung des Einsatzpotenzials von „Voll-CVD“-Abrichtern zu ermöglichen.

Für KMU ergeben sich aus den erlangten Erkenntnissen mögliche Verbesserungen im Hinblick auf die Verringerung von prozessbegleitenden Nebenzeiten, die Verringerung von Werkzeugkosten aufgrund des geringeren Verschleißes, die Verringerung von Personalkosten sowie einer Erhöhung des allgemeinen Maschinennutzungsgrades.

Ergebniszusammenfassung:

Voll-CVD-Formrollen führen bei gleichen Abrichtparametern zu einer signifikant geringeren Wirkrautiefe der Schleifscheibenoberfläche im Vergleich zu den anderen Abrichterspezifikationen. Dies führt im darauffolgenden Schleifprozess im Allgemeinen zu höheren Schleifkräften, geringeren Rauheitskenngrößen auf der Werkstückoberfläche und einem geringeren Verschleiß der Schleifscheibe. Die Untersuchungen zum Verschleißverhalten verdeutlichten, dass sowohl die Diamantkonzentration sowie auch das Setzmuster das Verschleißverhalten der Abrichtwerkzeuge beeinflussen. Der Verschleiß der Voll-CVD-Formrolle war um ein Vielfaches geringer als der Verschleiß der anderen Abrichterspezifikationen.

Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass das Abrichtparameterspektrum beim Abrichten der konventionellen Schleifscheibe erweitert werden kann, ohne dass Verschleißverhalten der Voll-CVD-Formrolle zu beeinflussen. Trotz der hohen Abrichtkräfte bei hohen Abrichtzustellungen konnten vergleichbare Schleifergebnisse erzielt werden. Wirtschaftliche Vorteile ergeben sich somit insbesondere durch die Reduzierung der Prozessnebenzeiten. Aufgrund der deutlich höheren Standzeit der Voll-CVD Formrolle ist ein häufiges Wechseln der Abrichtwerkzeuge nicht notwendig. Damit ergibt sich eine Erhöhung des Maschinennutzungsgrades und eine Reduzierung des Personalaufwands für den Wechsel von Werkzeugen. Die Erhöhung der Abrichtzustellung führt zu einer weiteren Reduzierung der Prozessnebenzeiten, wodurch die Produktivität gesteigert werden kann. Die Ergebnisse haben prinzipielle Bedeutung für alle Wirtschaftszweige, die hochharte und konventionelle Schleifscheiben verwenden bzw. herstellen. Schleifscheibenhersteller können die gewonnenen Erkenntnisse nutzen, um die Schleifwerkzeuge zu verbessern sowie um den Kunden optimierte Abrichtparameter empfehlen zu können. Da nahezu jede Schleifbearbeitung einen Abrichtprozess vorrausetzt, profitieren Anwender aus unterschiedlichen Industriezweigen.