Fortschritt-Berichte VDI

Transkript

1 Fortschritt-Berichte VDI Reihe 2 Fertigungstechnik Dipl.-Ing. Dietmar Walter Kramer, Zürich Nr. 505 ECD-Schleifen Neue Möglichkeit in der schleiftechnischen Bearbeitung von Wendeschneidplatten aus modernen Schneidwerkstoffen mit elektrochemisch in-prozess geregeltem Schärfen

2 VI Inhalt Einleitung Problemstellung Zielsetzung der Arbeit Stand der Technik Umfangschleifen von Wendeschneidplatten Verfahrensbeschreibung Wendeplatten-Umfang-Schleifmaschine Schleifscheibe Schleifmittel Korngrösse und Konzentration Bindung ^ Grundkörper Abmessung und Form der Schleifscheibe Kühlschmiersystem Kühlschmiermittel Zuführsystem Reinigungssystem Konditioniersystem und -Strategie In-Prozess Schärfetechnologie In-Prozess-Schärfen mit losem Korn In-Prozess-Schärfen mit gebundenem Korn In-Prozess-Schärfen durch elektroerosiven Abtrag der Bindung In-Prozess-Schärfen durch elektrochemische Auflösung der Bindung Moderne Schneidwerkstoffe Cermet Polykristallines kubisches Bornitrid (PKB) Polykristalliner Diamant (PKD) Ouer-Seiten-Schleiforozess für das Wendeplattenumfaneschleifen 41.1 Ausgangslage 41.2 Modell des Quer-Seiten-Schleifprozesses 41. Eingangsgrössen des Quer-Seiten-Schleifprozesses 4.4 Prozessgrössen des Quer : Seiten-Schleifprozesses ' Normalkraft F Tangentialkraft F, Normal- Tangentialkraftverhältnis (k-wert) Verlauf und Analyse der Normal-, Tangentialkraft und des k-wertes Schärfezustand der Schleifscheibe Schleifverhältnis (G-Wert) Zeitspanvolumen Q w ', Q wr 55

3 .5 Erfassung und Auswertung der Kenngrössen des Quer-Seiten- Schleifprozessergebnisses Wirtschaftliche Kenngrössen Prozesszeit t p Produktivität Bezogene Schleifkosten k s Qualitative Kenngrössen Mass-und Formgenauigkeit Oberflächenqualität Kantenqualität 60 vn 4 Konventionelles Wendeplattenumfangschleifen moderner Schneidwerkstoffe Ausgangslage Konditionieren konventioneller Schleifscheiben 6 4. Schleifprozesskräfte Schleifprozesskräfte am einzelnen Schleifkorn Schleifprozesskräfte am System Schleifmaschine-Schleifscheibe-Werkstück Mass- und Formfehler auf Grund der Schleifprozesskräfte Kühlschmierung Gestörter Selbstschärfeeffekt Abrichtintervall Schnittgeschwindigkeit Ausfunkzyklus Oszillation Zusammenfassung der Optimierungsstrategien Abrichtparameter Schleifscheibenspezifikation Maschineneinstellparameter 88 5 Entwicklung der ECD-Technologie Grundprinzip der ECD-Technologie Elektrische und elektrochemische Grundlagen des ECD-Prozesses Elektrochemisches Grundprinzip des ECD-Prozesses Elektrisches Ersatzschaltbild des ECD-Prozesses Modell und Teilprozesse der ECD-Technologie. ' Elektrochemischer Schärfeprozess Grundsatzversuche der elektrochemischen Metallauflösung in der Durchflusszelle Analyse der elektrochemischen Auflösungsgeschwindigkeit für verschiedene Kühlschmiermittelkonzepte Analyse der Auflösungsart des elektrochemischen Prozesses Elektrochemisches Auflösungsmodell der Metallbindung Praktisch aufgelöste Masse der metallischen Schleifscheiben-bindung Theoretische aufgelöste Masse der metallischen Schleifscheibenbindung Stromausbeute, Abriebfaktor, Zusetzungsfaktor, limitierende Faktoren, elektrochemischer Auflösungsfaktor Makro- und mikrogeometrisches Modell für das elektrochemische Vor- Pozess-Schärfen 12

4 vm Makro- und mikrogeometrisches Modell für das elektrochemisch in- Prozess geregelte Schärfen des ECD-Schleifprozesses Prozessüberwachung und-regelung Komponenten der ECD-Technologie Applikation der Komponenten an die Wendeplatten-Umfangschleifmaschine AGATHON 250 PA-CNC ULTRA Wendeplatten-Umfangschleifmaschine Stromzuführungssystem zur rotierenden Schleifscheibe (Anode) Halterung der Kupferelektrode (Kathode) - Zustellachse, Kathodenabstandsregelung Kathode - Form, Abmessung, Material Kühlschmiermittelzuführung in den Elektrodenspalt Schleifscheibe Zusammensetzung und Aufbereitung des Kühlschmiermittels Stromquelle Ergebnis des elektrochemischen Schärfeverfahrens Schärfeergebnis des elektrochemischen Schärfeverfahrens - Topographie, Abbotkurve, Tiefenverteilung Gegenüberstellung der Kenngrössen der Schärfeergebnisse von elektrochemischgeschärften und konventionell abgerichteten Schleifscheiben Zusammenfassung Schleifversuche für den Ouer-Seiten-Schleifprozess moderner Schneidwerkstoffe Cermet - Schleifversuche Konventioneller Schleifprozess von Cermet ECD - Schleifprozess von Cermet Vergleich der Ergebnisse des konventionellen und des ECD - Schleifprozesses von Cermet PKB (Polykristallines kubisches Bornitrid) - Schleifversuche Konventioneller Schleifprozess von PKB ECD-Schleifprozess von PKB Vergleich der Ergebnisse des konventionellen und des ECD - Schleifprozesses von PKB PKD (Polykristalliner Diamant) - Schleifversuche Konventioneller Schleifprozess von PKD ECD-Schleifprozess von PKD Vergleich der Ergebnisse des konventionellen und des ECD-Schleifprozesses von PKD Zusammenfassung der Schleifversuche Zusammenfassung und Ausblick Potential der ECD-Technologie zur Bearbeitung von Schneidwerkstoffen Möglichkeiten der Adaptierung der ECD-Technologie an verschiedene Schleifverfahren 191

5 8 Anhang 192 A Schleifversuche - Cermet TCM A 1 Cermetsorte 192 A2 Testgeometrie - Form, Abmessung 192 A CNC-Programm und Reihenfolge der Schleifoperationen 19 A4 Wirtschaftliche Kenngrössen 196 A4.1 Berechnung des zerspanten Werkstückvolumens V w 196 A 4.2 Berechnung der Schnittzeit tc und der Prozesszeit t p 197 A 5 Qualitative Kenngrössen 199 A 6 Ergebnisse der Schleifversuche 200 B Schleifversuche - PKB BZN 7000-S 202 B 1 PKB-Sorte 202 B 2 Testgeometrie - Form, Abmessung 202 B CNC-Programm und Reihenfolge der Schleifoperationen 20 B 4 Wirtschaftliche Kenngrössen 204 B4.1 Berechnung des zerspanten Werkstückvolumens V w 204 B 4.2 Berechnung der Schnittzeit t c und der Prozesszeit t p 205 B 5 Qualitative Kenngrössen 206 B 6 Ergebnisse der Schleifversuche 207 C Schleifversuche - PKD TDC-S C 1 PKD-Sorte 209 C 2 Testgeometrie - Form, Abmessung 209 C CNC-Programm und Reihenfolge der Schleifoperationen 210 C 4 Wirtschaftliche Kenngrössen 211 C4.1 Berechnung des zerspanten Werkstückvolumens V w 211 C 4.2 Berechnung der SchnittzeiMc und der Prozesszeit t p 212 C5 Qualitative Kenngrössen 21 C6 Ergebnisse 214 D Kunstharz-und keramischgebundene Schleifscheiben 216 D 1 D46 C100 B55 - Kunstharzbindung 216 D 2 SD400 C100 - Keramikbindung 218 D SD800 C100 - Keramikbindung 220 E Metallgebundene Schleifscheiben 222 El D46C100LE885-Metallbindung 222 E 1.1 Abrichtparameter, Abrichtergebnis - Abbotkurve, Tiefenverteilung, Schleifscheibentopographie 222 E 1.2 Schärfeparameter, Schärfeergebnis - Abbotkurve, Tiefenverteilung, Schleifscheibentopographie 224 E 2 MD20 C100 LE885 - Metallbindung 226 E 2.1 Abrichtparameter, Abrichtergebnis - Abbotkurve, Tiefenverteilung, Schleifscheibentopographie 226 E 2.2 Schärfeparameter, Schärfeergebnis - Abbotkurve, Tiefenverteilung, Schleifscheibentopographie Literatur 20 K