SCHLEIFEN VON HARTMETALL Prozessoptimierung mit metallisch gebundenen Schleifscheiben
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- Hartmut Langenberg
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1 SCHLEIFEN VON HARTMETALL Prozessoptimierung mit metallisch gebundenen Schleifscheiben
2 SCHLEIFEN VON HARTMETALL GLIEDERUNG Seite 2 Gesamtschleifprozess Spanbildung beim Schleifen Hartmetall Bindungen für Diamantschleifwerkzeuge Nutentiefschleifen von VHM Werkzeugen mit Diamantschleifwerkzeugen Resümee
3 GESAMTSCHLEIFPROZESS KOMPONENTEN Seite 3
4 SPANBILDUNG Seite 4
5 HARTMETALL DEFINITION Seite 5 Gesinterter Werkstoff bestehend aus einem niedrigschmelzendem Bindemetall der meistens Cobalt mit 3-30%wt und sehr harten und hochschmelzenden Carbiden der Metalle der 70-97%wt Wolframcarbid (WC) mit Korngrößen von 0,4 bis 10µm <20% Zusatzcarbide: Titancarbid (TiC), Vanadincarbid (VC), Niobcarbid (NbC), Tantalcarbid (TaC) IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA H He Li Be B C N O F Ne Na Mg IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB VIIIB VIIIB IB IIB Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re OS Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra
6 HARTMETALL KORNGRÖßENKLASSIFIZIERUNG Seite 6 Bezeichnung Korngröße (Wolframcarbid) [µm] nano <0,2 ultrafein 0,2 0,5 extrafein, feinst 0,5 0,8 fein 0,8 1,3 mittel 1,3 2,5 grob 2,5 6,0 extragrob >6,0
7 HARTMETALL PHYSIKALISCHE UND MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN Seite 7 Dichte: 12,5-15,5 g/cm³ typischer Wert: 14,5 g/cm³ Wärmeleitfähigkeit: W/m/K typischer Wert: 100 W/m/K Lineare Ausdehnungskoeffizient von 0 C bis 800 C: 4,5-8,5 µm/m/k (ppm/k) Mechan. Eigenschaften Härte und Verschleißfestigkeit steigen mit steigendem WC Anteil und fallender Korngröße der WC - Körner Bruchzähigkeit steigt mit steigendem Cobaltanteil und steigender Korngröße der WC -Körner
8 HARTMETALL DICHTE Seite 8 Karl Mayrhofer 17. April 2012
9 HARTMETALL Einordnung Bruchzähigkeit und Härte Seite 9 Bruchzähigkeit [MPa m] HSS Werkzeugstahl A gesintertes Al 2 O 3 Hartmetall C B N Diamant 1 Al 2 O 3 S i C Knoop Härte [GPa][
10 Schleifmittel Hartkomponente Werkstoff HARTMETALL EINORDNUNG HÄRTE Seite 10 Hartmetall Makrohärte (Vickers) WC TiC NbC VC Microhärte (Vickers) Al 2 O 3 SiC CBN Diamant Makro/Mikrohärte (Knoop) [GPa]
11 HARTMETALL SCHLEIFEN Seite 11 Wirtschaftlich nur mit Diamantschleifwerkzeugen Kunstharzbindungen Kunstharz / Metall - Hybridbindungen Metallbindungen Keramikbindungen Je feiner die WC - Körner und je geringer der Cobaltanteil desto höher sind die Schleifkräfte und der Verschleiß des Diamantschleifwerkzeuges Harte, feinkörnige Sorten sind beim Schleifen bruchanfälliger als zähe Die Diamantwerkzeuge neigen zum Belegen
12 BINDUNGEN FÜR DIAMANTSCHLEIFWERKZEUGE FUNKTION Seite 12 Einbindung Diamant Füllstoffe, Zusatzstoffe Energie- und Kraftübertragung Wärmehaushalt (Wärmeaufnahme / -abgabe) Kühlschmierstoff - Aufnahme und Abgabe (Benetzbarkeit, Porosität) Verschleiß (beim Schleifen, Abrichten, Schärfen) Schwingungsdämpfung Form folgend oder Form gebend
13 Thermische Eigenschaften BINDUNGEN FÜR DIAMANTSCHLEIFWERKZEUGE Seite 13 mechanische Eigenschaften Idealisierte Bindung ist technisch nicht realisierbar!!
14 BINDUNGSARTEN Seite 14
15 LÖSUNG NEUE METALLBINDUNG (STARTEC XP-P) Seite 15
16 NUTENTIEFSCHLEIFEN VON HARTMETALL VERSUCHSAUFBAU Seite 16 Scheibenvorhaltewinkel: 2 (negativer Freistellwinkel!) C-Achse -2 dadurch wird eine besondere Belastung der Scheibenkante erreicht 2 Kontrolleinstiche in Blech
17 VERSUCHSABLAUF NUTENTIEFSCHLEIFEN Seite 17 Aufspannen der Scheibe Scheibe eichen Abrichten Scheibe eichen Einstich in Kontrollblech Schärfen Scheibe eichen Einstich in Kontrollblech Nutentiefschleifen Hartmetall Scheibe Eichen Verschleißmessung Einstich in Kontrollblech Abrichtscheibe: A120 V Schärfstein: A240 V
18 BEZOGENES ZEITSPANVOLUMEN DEFINITION Seite 18 Q w = a e vt 60 [ mm3 ]= [mm2 ] mm s s Q w ist das zerspante Werkstückvolumen in Kubikmillimeter pro Millimeter Schleifscheibenbreite und Sekunde Q w bezogenes Zeitspanvolumen [mm³/mm/s] = [mm²/s] a e Zustellung [mm] v t. Vorschub in der Nut [mm/min]
19 NUTENTIEFSCHLEIFEN VON VHM WERKZEUGEN Seite 19 Schleifbedingungen für die Abbildungen auf Seite Umfangsgeschwindigkeit (vs) Zustellung (ae) Vorschub (vt) Zeitspanvolumen (Q w) Schleifrichtung 16m/s 4mm 135mm 9mm³/mm/s Gegenlauf (GGL) Anstellwinkel 2 Gerade Nuten / Teil Nutlänge Werkstück Werkstoff Schleifwerkzeug Form Abmessung Spezifikation Kühlschmierstoff 8 (2x4) 70mm Ф20h6x151 mm KMS (Kennametal) 1A1 100x15x STARTEC HP; STARTEC XP-P Rhenus R - Oil HM7 (6bar / 95l/min)
20 NUTENTIEFSCHLEIFEN PROZESSOPTIMIERUNG Seite 20
21 NUTENTIEFSCHLEIFEN PROZESSOPTIMIERUNG Seite 21
22 NUTENTIEFSCHLEIFEN EINFLUSS DES SCHÄRFENS AUF DIE MOTORLEISTUNGSAUFNAHME Seite 22
23 NUTENTIEFSCHLEIFEN EINFLUSS DES SCHÄRFENS AUF DIE NORMALKRÄFTE Seite 23
24 NUTENTIEFSCHLEIFEN DURCHMESSERVERSCHLEIß AUFGRUND DES SCHÄRFENS Seite 24
25 NUTENTIEFSCHLEIFEN EINFLUSS DES SCHÄRFENS AUF DIE KANTENRADIEN Seite 25
26 NUTENTIEFSCHLEIFEN EINFLUSS DER DIAMANTQUALITÄT AUF DIE MOTORLEISTUNG Seite 26 Der Diamant schleift, nicht die Bindung!
27 NUTENTIEFSCHLEIFEN EINFLUSS DER HARTMETALLQUALITÄT AUF DIE MOTORLEISTUNGSAUFNAHME Seite 27
28 STARTEC XP-P Seite 28 VERGLEICH STARTEC XP-P ZU MARKTBEGLEITER
29 SCHLEIFEN VON HARTMETALL RESÜMEE Seite 29 Erfolgreiche Prozessoptimierung beim Nutentiefschleifen mit STARTEC XP-P Massive Standzeitverbesserung Erhöhung der Zerspanungsleistung (Q w ) um 25% Senkung der Schleifkräfte und Motorleistung um bis zu 30% Produktiver Effizienter Ressourcen schonend
30 COPYRIGHT Seite 30 Copyright 2009 TYROLIT-Schleifmittelwerke Swarovski KG Texte und Abbildungen sind, falls nichts anderes angegeben ist, geistiges und rechtliches Eigentum der TYROLIT-Schleifmittelwerke Swarovski KG. Jede komplette oder teilweise Vervielfältigung und/oder Verwendung, auch in Auszügen, bedarf der ausdrücklichen schriftlichen Zustimmung der TYROLIT-Schleifmittelwerke Swarovski KG. Die Texte sind ausschließlich im Rahmen dieser Veröffentlichung freigegeben. Jede widerrechtliche Abbildung oder Vervielfältigung, egal auf welchem Weg, stellt eine rechtswidrige Nachahmung dar. Copyright 2009 TYROLIT-Schleifmittelwerke Swarovski KG Text and pictures are intellectual and legal property of TYROLIT-Schleifmittelwerke Swarovski KG, if not noticed contrary. Any complete or partial multiplication and/or use of text or elements, also in extracts, needs the explicit written agreement of TYROLIT-Schleifmittelwerke Swarovski KG. Text is released only within the limits of publication at this place. Every illegal copy or multiplication, however made, is done with intent to.
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