Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Metallgebundene Werkzeuge zur Produktivitätsmaximierung beim Schleifen hochharter Schneidstoffe

In diesem Vorhaben werden bronzegebundene Schleifscheiben entwickelt, deren Eigenschaften Bindungsfestigkeit und Topografie auf das Schleifen von PCBN-Wendeschneidplatten abgestimmt sind. Darüber hinaus werden Abrichtstrategien empirisch und mittels Prozessüberwachung so ausgelegt, sodass die Schnittfähigkeit der Schleifscheibe im Prozess ressourcenschonend sichergestellt ist.

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, das Schleifen von PCBN-Wendescheidplatten mit einem G-Verhältnis von G > 10 durch den Einsatz von anwendungsangepassten Bronzebindungen zu realisieren. Dazu werden zunächst die Schleifscheibeneigenschaften für die Bearbeitung von PCBN optimiert und ein Modell für deren Auslegung entwickelt. Anschließend werden Wendeschneidplatten mit variierender PCBN-Konzentration geschliffen und in einem Drehprozess eingesetzt und mit konventionell gefertigten Wendeschneidplatten referenziert.

Die damit verbundenen Erkenntnisse und Methoden werden direkt an Unternehmen der Wertschöpfungskette vermittelt, die hauptsächlich aus kleinen und mittelständischen Unternehmen (kmU) bestehen.

Alle Unternehmen der Wertschöpfungskette profitieren von den Ergebnissen dieses Vorhabens. Die meist iterative Auslegung von Schleifscheiben für die Bearbeitung von PCBN-Wendescheidplatten wird durch die Erkenntnisse dieses Forschungsvorhabens für die Werkzeughersteller deutlich effizienter erfolgen können. Hersteller von Wendeschneidplatten werden durch die Verwendung von metallgebundenen Schleifscheiben in die Lage versetzt, ihre bisherigen Produkte günstiger anzubieten und den Schleifprozess mit geringem Aufwand auf unterschiedliche PCBN-Spezifikationen anzupassen. Anwender profitieren von den geringeren Herstellkosten und können somit das Werkstoffspektrum, das mit PCBN-Wendeschneidplatten bearbeitet wird, erweitern und somit die Produktivität der Hartbearbeitungsprozesse steigern.

Ergebniszusammenfassung:

Die Ergebnisse zeigen, dass die Füllkornkonzentration der geeignetste Parameter ist, um den Schleifbelag den Prozessanforderungen anzupassen. Über die im Projekt vorgenommene Modellbildung kann mit der Füllkornkonzentration die kritische Bruchspannung und Restporosität der Bindung eingestellt werden. Zudem zeigt sich auch ein Einfluss auf das Abrichtverhältnis und den Kornüberstand. Diese Ergebnisse können zukünftig in der Auslegung von Bindungen Anwendung finden und somit die Anpassung von Bindungen an den jeweiligen Schleifprozess vereinfachen.

Zusätzlich wurde im Rahmen des Projektes ein Schleifprozess mit kontinuierlichem Abrichten entwickelt. Dieser wurde für die Bearbeitung von PCBN-Wendeschneidplatten optimiert und die Abrichtvorschubgeschwindigkeit auf den Abrichtbedarf eingestellt. In den Schleifuntersuchungen konnten G-Verhältnisse von bis zu 2,23 erreicht werden. Diese übertreffen die aktuellem üblichen G-Verhältnisse von 0,1 bis 1 in industriellen Prozessen deutlich. Mit diesem Schleifprozess wurden Wendeschneidplatten erzeugt und in Einsatzuntersuchungen auf ihre Werkzeugstandzeit untersucht. Hier konnten Standzeiten von bis zu 80 % über dem industriellen Standard erreicht werden.

Für KMUs aus dem Bereich der Herstellung von Schleifwerkzeugen konnte ein modellbasierter Entwicklungsprozess für metallische Schleifbeläge aufgezeigt werden. Dieser Entwicklungsprozess ermöglicht basierend auf bestehenden Bindungssystemen mit geringem Entwicklungsaufwand eine Auslegung der Schleifwerkzeuge für die Schleifbearbeitung von PCBN.

Für KMUs im Bereich des Maschinenbaus eröffnet die nachgewiesene hohe Standzeit der PCBN-Wendeschneidplatten hohe Potenziale bei der drehenden Hartbearbeitung.