Analyse des Trockenschleifens zylindrischer Bauteile mit strukturierten Schleifscheiben
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Um das Konzept des Trockenschleifens zu realisieren, wurde in diesem Projekt die Strukturierung als Mittel zur Reduktion der spezifischen Energie beim Schleifen untersucht. Dazu wurden: die theoretischen Aspekte des Schleifens mit strukturierten Schleifscheiben überprüft und ein Modell der Struktureffekte auf die äquivalente Spandicke und die spezifische Energie beim Schleifen aufgestellt; zwei Abrichtmethoden untersucht, welche mit Matlab simuliert wurden um die gewünschte Struktur zu erreichen. Zusätzlich wurden die entsprechenden Schleifprozesse mathematisch analysiert und mit MATLAB simuliert. Versuche zum Außenrundeinstechschleifen mit strukturierter- und unstrukturierter Schleifscheibe wurden durchgeführt und die folgenden Ergebnisse wurden erhalten: Die Ergebnisse des Trockenschleifens mit Vollbelagscheiben (ohne Struktur) und strukturierten Schleifscheiben mit einem Strukturanteil von 60 % unter verschiedenen radialen Vorschüben und Schnittgeschwindigkeiten zeigen, dass die tangentialen Schleifkräfte und auch die spezifische Energie beim Schleifen um mehr als 50 % reduziert werden können. Sowohl für Vollbelagscheiben als auch für strukturierte Schleifscheiben ergeben sich niedrigere bezogene Tangentialkräfte für höhere Schnittgeschwindigkeiten. Bei sehr kleinen Radialvorschüben von z.B. 0.2 mm/min, führt die Änderung der Schnittgeschwindigkeit von 50 auf 75 m/s jedoch zu keiner Verringerung der Schleifkräfte. Das Strukturieren der Schleifscheibe verringert die Werkstücktemperatur, die Neigung zu Schleifbrand, Änderungen im Werkstoffgefüge und auch die Zugeigenspannung im Werkstück wurden merklich reduziert. Die Schleifversuche unter Verwendung einer Schleifscheibe mit 75 % Strukturanteil führte zu Zugeigenspannung und Gefügeänderungen, welche vergleichbar mit den gemessenen Werten beim Schleifen mit Vollbelagsscheibe und KSS sind. Die Ergebnisse der Längsschleifversuche zeigen, dass die bezogenen Tangentialkräfte beim Schleifen um bis zu 30 % reduziert werden können, wenn die Schleifscheibe mit einem Strukturanteil von 60 % versehen ist. Das führte auch zu geringeren Werkstücktemperaturen. Finite-Elemente-Analyse (FEA) mit der Software Abaqus/CAE wurde angewandt, um die Wärmeverteilung im Werkstück für Vollbelagscheiben und strukturierte Schleifscheiben zu ermitteln.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Cylindrical Grinding by Structured Wheels, the 19th International Symosium on Advances in Abrasive Technology, October 2016
A. Daneshi, B. Azarhoushang
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Evaluation of thermal damages and residual stresses in dry grinding by structured wheels. Journal of Cleaner Production
Volume 142, Part 4, 20 January 2017, Pages 1922-1930
A. Daneshi, B. Azarhoushang, Dal Ho Lee
