Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Potenziale des Verzahnungsschleifens mit keramisch gebundenem cBN

Keramisch gebundene CBN-Werkzeuge vereinen die individuellen Vorteile der etablierten Schneidstoff-Bindungs-Systeme. Aufgrund des leistungsfähigen CBN-Schneidkorns können diese Werkzeuge einerseits ähnlich hohe Zerspanleistungen erzielen wie galvanisch gebundene cBN-Werkzeuge. Dadurch können die Abrichtintervalle gegenüber Sinterkorundwerkzeugen signifikant reduziert werden, wodurch sich unter anderem sehr gute Teilungsergebnisse beim Zahnflankenprofilschleifen erzeugen lassen. Bisher existieren allerdings nur wenige Untersuchungen zur Werkzeug- und Prozessauslegung für keramisch gebundene CBN-Werkzeuge beim Verzahnungsschleifen. Um das Potenzial des Werkzeugkonzeptes vollständig ausnutzen zu können, sind systematische Untersuchungen notwendig. Ziel ist die Vorhersage des Werkzeugverschleißes im Abricht- und Bearbeitungsprozess beim diskontinuierlichen Zahnflanken-Profilschleifen von Stirnradverzahnungen und dem Einsatz keramisch gebundener cBN-Werkzeuge.

Insbesondere sind die Ergebnisse für Werkzeughersteller, die typischerweise den kleinen und mittleren Unternehmen zu zuordnen sind, relevant. Durch die umfangreichen, systematischen Versuche werden Leistungsgrenzen und Verbesserungspotenziale für das neue Werkzeugkonzept aufgezeigt. So können gezielt Empfehlungen für zukünftige, leistungsfähigere Schleifwerkzeuge aus cBN und Abrichtwerkzeuge für das Zahnflankenprofilschleifen abgeleitet werden.

Die Arbeiten tragen dazu bei, dass kleine und mittlere Unternehmen aus dem Bereich der Anwender an der Erprobung und Weiterentwicklung neuer Technologien beteiligt werden. Denn aufgrund finanzieller und kapazitiver Einschränkungen ist bei geringen Stückzahlen und wenigen Losen eine systematische Untersuchung neuer Technologien für KMU nicht unter wirtschaftlichen Rahmenbedingungen realisierbar.

Ergebniszusammenfassung:

In dem abgeschlossenen Vorhaben wurde das diskontinuierliche Zahnflankenprofilschleifen mit keramisch gebundenem cBN untersucht. In den vorgestellten Untersuchungen wurde der Einfluss der Schleifparameter, der Abrichtparameter sowie der Schleifscheibenspezifikation auf die fertigungsbedingten Verzahnungseigenschaften untersucht. Durch die erlangten Erkenntnisse sowie die daraus abgeleitete Prozessauslegungsrichtlinie kann von Anwendern aus dem Bereich der Verzahnungsfertigung wertvolle Zeit für das Einrichten des Prozesses eingespart werden. Die gezeigte mögliche Reduzierung der Prozesszeit beim Einsatz von keramisch gebundenen cBN-Werkzeugen für das Verzahnungsprofilschleifen um bis zu 60% gegenüber Korund trägt zudem zu einer Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit insbesondere von KMU bei. Darüber hinaus kann die vorgestellte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung als Entscheidungshilfe dienen, ob für einen Anwendungsfall die Verwendung von keramisch gebundenem cBN wirtschaftliche Vorteile bieten kann.

Die erzielten Ergebnisse sind zusätzlich vor allem für Schleif- und Abrichtwerkzeughersteller relevant. Durch die umfangreichen, systematischen Versuche im Profilschleifprozess konnten Leistungsgrenzen und Verbesserungsbedarf für die Werkzeuge aufgezeigt werden. So können gezielt Erkenntnisse für zukünftige, leistungsfähigere Schleifwerkzeuge aus cBN und Abrichtwerkzeuge beim Profilschleifen abgeleitet werden. Aus den Untersuchungen zum Abrichtwerkzeugverschleiß war ersichtlich, wie sich die Eigenschaften des Abrichtwerkzeugs sowie die resultierenden Verzahnungseigenschaften bei fortschreitendem Abrichtwerkzeugverschleiß ändern. Diese Information ist sowohl für Werkzeughersteller als auch für Anwender der Technologie relevant In den Untersuchungen konnte zudem gezeigt werden, wie eine geometrische Kompensation des Abrichtwerkzeugverschleißes vorgenommen werden kann. Diese Erkenntnisse können in das industrielle Umfeld direkt übertragen werden.