V04_Zerspanung mit geometrisch unbestimmter Schneide I Datei Flashcards
Komponenten des schleifbelags
korn
bindung
poren
Übergang von bestimmter Schneide zur unbestimmter Schneide
Spannungsdicke nimmt ab
Schneidenanzahl nimmt zu
Verteilung der Schneiden auf dem Schleifbelag bei unbestimmter Schneide
regellos
Spanwinkel bei Schleifen mit rotierendem Werkzeug
meist stark negativ
Was beseitzen die Schneiden der Schleifkörner
Unterschiedliche Geometrien
Anzahl der Phasen der Spanbildung beim Schleifen von duktilen Werkstoffen
3
3 Phasen der Spanbildung beim Schleifen von duktilen Werkstoffen (unbestimmte Schneide)
1: elastische Verformung (Schneideneingriff)
2: Übergang in elastische und plastische Verformung
3: Elastische und plastsische Verformung und Spanabhnahme (Bei Erreichen der Schnitteinsatztiefe Tmhü)
maximal unverformte Spanungsdicke
hcu, max
Welche Faktoren werden in der Berechnungsformel für hcu,max nach Kassen und Werner berücksichtigt
Wekstoff
Schleifscheibentopographie
Prozesskinematik
Eingriffsgeometrie
Verfahrensvarianten beim Schleifen
Außenrundschleifen
Innenrundschleifen
Planschleifen
Formelzeichen der Kontaktlänge beim Schleifen
l_g
Wo ist lg größer: Innen- oder Außenrundschleifen
Innenrund schleifen –> Berechnung deq
Spanbildungsmechanismen bei sprödharten Werkstoffen (Schleifen)
Elastische Verformung
Druckerweichung
Ritzen
Beispiel für sprödharte Werkstoffe
Gläser
Keramiken
Hartmetalle
Gestein
aufgabe spankörner
spanbildung
Eigenschaften der Schleifkörner
Härte/Zähigkeit muss höher sein als die des Werstoffs
thermische Wechselbeständigkeit
chemische Beständigkeit
Einteilung der Schleifkörnermaterialen in Härte
konv. Kornwerkstoffe
hochharte Kornwerkstoffe
unterschiedliche Materialien für Schleifkörner
Korund (A) (konv.)
Siliziumkarbid (C) (konv.)
kubisches Bornitrid cBN (B)
Diamant (D)
Bindungsarten der Schleifscheibenbindungen
keramische Bindung
Kunstharzbindung
Metallbindung
Galvanische Bindung
äquivalente Schleifscheibendurchmesser d_eq formel
Innenrundschleifen d_eq = (d_w * d_s) / (d_w - D_s)
Außenrundschleifen d_eq = (d_w * d_s) / (d_w + D_s)
Planschleifen d_eq = d_s
was passiert bei steigender unverformter spanungsdicke h_cu
am Schleifkorn wirkenden Kräfte sowie die resultierenden Oberflächenrauheiten
steigen
h_cu,krit =
a * (E/H) * (K_IC / H)^2
Kontaktlänge l_g (Kontaktbogen) vergleiche
innenrundschleifen: verlängerter kontaktbogen
außenrundschleifen: verkürzt im gegensatz zum flachschleifen
größere kontaktlänge führt zu höheren temperaturen in der kontaktzone, da die zugänglichkeit für KSS erschwert ist
Spanbildung bei sprödharten werkstoffen
- elastische verformung
- druckerweichung, plastischer verformung und duktile spanbildung, mikrorisse entsehen
- Ritzen(laterale und axiale Risse führen zum ritzen mit spröden materialausbrüchen) bei übershreitung von werkstoffabhängiger Eindringtiefe h_cu,krit
was beschreibt die maximale unverformte Spanungsdicke h_cu,max ?
Geometrie des Korneingriffs
Eigenschaften der schleifkörner
thermische wechselbeständigkeit
chemische beständigkeit
härte und zähigkeit des kornmaterials muss höher sein als die des zu schleifenden materials
Kornwerkstoff A
Normalkorund, Halbedelkorund, edelkorund, sol-gel-KorundEinsatzgebiet: ( Unlegierter Stahk, NE Metalle)
Kornwerkstoff C
Siliziumkarbid Einsatzgebiet: HM, Gruguss, Titan, Alu, Keramik
Kornwerkstoff B
Kubisches Bornitrid Einsatzgebiet: niedrig leg. stahl, gehärteter stahl, HSS
Kornwerkstoff D
Diamant Einsatzgebiet: Glas, Keramik, HM, Cermets, kunststoff, Naturstein
Kornwerkstoff Härte und Wärmebeständigkeit verlauf
Knoop Härte (absteigend):
D,B,C,A
Wärmebeständigkeit(absteigend):
A,C,B,D
Schleifscheibenbindung Aufgabe
Der Bindung kommt beim Zerspanen die Aufgabe
zu, die Schleifkörner solange im Schleifbelag zu fixieren, bis es durch den Schneidprozess
abgestumpft ist
Bindungszeichen
V = kermaische bindung(sehr stoßempfindlich, temperaturbeständig, chemisch wiederstandsfähig)
B = Kunstharzbindung (unempfindlich gegen schlag und stoß, einsatz bei trenn und schruppen, hohe oberflächengüte realisierbar)
M = Metallbindung (hoher verschleißwiederstand, schwierig abzurichten, hohe wärmeleitfähigkeit)
G = Galvanische Bindung schwierig abzurichten, hohe wärmeleitfähigkeit)
Poren Aufgabe
In den Poren gelangt Kühlschmierstoff in die
Kontaktzone. Abgetrennte Späne werden
durch den Porenraum aus der Kontaktzone
transportiert.
Mit steigendem Porenvolumen sinkt somit
die thermische Randzonenbelastung des Bauteils, jedoch steigt der Verschleiß der
Schleifscheibe
Einfluss Schleifscheibenumfangsgeschwindigkeit v_s
-Reduzierung der Spanungsdicke, der Zerspankräften sowie des Schleifscheibenverschleiß
- Erhöhung der Temperatur in der
Kontaktzone zwischen Schleifscheibe und Werkstück
- höhere Maß- und Formgenauigkeit und geringere Oberflächenrauheiten. Die Gefahr einer thermischen Überbelastung der Bauteilrandzone wird jedoch erhöht.
einfluss zustellung a_e und werkstückgeschwindigkeit v_w
Erhöhung a_e -> höhere Zerspankräfte, höherer Verschleiß, höhere oberflächenrauheut schlechtere form und maßgenauigkeit
erhöhung v_w -> gleiche effekte
beides verkürzt aber prozesszeit, was zu einer höheren produktivität führt
Längs umfangschleifen Anwendungen
passungsflächen, Führungsshienen, Flamsche, Strinseiten von pleuelstangen
Einfluss Gleich vs Gegenlaufschleifen
Gegenlauf: spanbildung von dünn nach dick, langsame zunahme der spandicke, elastische und plastische deformation im bereich der oberfläche
gleichlauf: von dick nach dünn(energetisch günstiger), max spanungsdicke wird früh erreicht, kurzer bereich elastischer und plastischer deformation ohne spanabnahme
allgemei hängt entscheidung von Werkstoff, zugänglichkeit für KSS und prozessergebnissse ab
Verfahrensvarianten schleifen
Umfangsschleifen, Seitenschleifen
beides jeweils in querschleifen oder längsschleifen
unterteilt in rundschleifen(Außenrund, innenrund) und Planschleifen
Längs umfangschleifen eigenschaften
herstellung von großen ebenen flächen
Einflussparameter Längs umfangsplanschleifen
schruppzonenbreite b_ss
axialvorschub f_a
eingriffsbreite a_p
schleifschlänge l_w
zustellung a_e
v_w
v_s
Quer-Umfangs-Planschleifen Anwendung
Turbinenschaufeln Tannenbaumprofile
Messer
Profilschleifen
Passfedernuten
Quer-Umfangs-Planschleifen Eigenschaften
Herstellung von Nuten und Profilen, schleifscheibenbreite entspricht in der regel der eingriffsbreite a_p
Quer-Umfangs-Planschleifen Einflussparameter
a_p= bs
l_w
a_e
v_w
v_s
Außenrund-Umfangs-Querschleifen Anwendung
Lagerringe
Getriebewellen
Kurbelwellen
Nockenwellen
Außenrund-Umfangs-Querschleifen Eigenschaften
Bearbeitung von rotationssymmetrischen
Lagersitzen, Wellenabsätzen und Nuten
- schleifscheibe wird je umdrehung radial um a_e zugestellt
- bearbeitung in der regel im gegenlauf
a_p = a_e
Quer Umfangs-Planschleifen einflussparameter
a_p = b_s
v_fr
v_w
a_e (resultiert aus v_fr und v_w)
v_s
Außenrund-Umfangs-Längsschleifen Anwendung
Bearbeitung von
Wellenabsätzen, die länger
sind als die
-Schleifscheibenbreite
Walzen für die Blech- oder
Papierherstellung
-Antriebswellen
Außenrund-Umfangs-Längsschleifen Eigenschaften
-herstellung rot. bauteile
-schleifscheibe wird je umdrehung auf f_a zugestellt
-radiale zustellung um a_e
- in der regel im gegenlauf
Außenrund-Umfangs-Längsschleifen Parameter
b_-ss = f_a = a_p
f_a
a_p
a_e
v_w
v_s
Innenrund-Umfangsschleifen Anwendung
lagerringe, Bohrungen Hohlwellen, spindelaufnahmen
spitzenlosschleifen anwendung
Großserienfertigung in der
Automobilindustrie
Bolzen, Wellen,
Wälzlagerelemente
Düsennadeln, Rotorachsen,
Kugelzapfen
Stangen, Rohre
Innenrund-Umfangsschleifen Eigenschaften
bauteil wird in spannfutter fixiert, schwieriger abtransport der späne, hohe therm. belastung, große kontaktlänge, hoher radialverschleiß,
Honen Anwendung
zylinderlaufbahnen, kurbelgehäuse, ventilbohrungen, zahnradbohrungen, verzahnungshohnen
spitzenlosschleifen Eigenschaften
werkstück wird nicht gespannt-> werkstückwechsel leicht, keine durchbiegung bei schlanke bauteilen, konti, mittelpinktverlagerung, da werkstücke am umfang gelagert werden
geschliffene bauteile weisen polygonform auf
werkstück und schleifscheibe haben nicht gleiche umfangsgeschwindigkeit
hohnen eigenschaften
bahngebundenes fetigungsverfahren mit gebundenen korn
verbesserte fomgenuigkeit und rauheit
kontin. flächenkontakt, niedrige schnittgeschw.,
hohnen einflussparameter
werkzeug(diamant oder bornitrid)
axialbewegung des werkzeugs
rotation des werkzeugs
anpressdruck zw. werkzeug und werkstck
gleitschleifen eigenschaften
lose schleifkörper, ziel: korrektur von oberflächendefekten
prozessgrößen: relativgeschwindigkeit und die kontaktkraft
Formel zur Berechnung des bezogenen Zeitspanungsvolumens Q’w:
Q’w = v_fr * pi*d_w
Formel zur Berechnung der äquivalenten Spanungsdicke h_eq:
h_eq = Q’w / v_s = v_fr x pi x d_w / v_s
Formel zur Berechnung des Überdeckungsgrads U_d:
U_d = b_d / f_ad
Formel zur Berechnung der Schleifscheibendrehzahl beim Abrichten n_sd
n_sd = v_s / (pi x d_s)
Nennen Sie die beiden Schleifverfahrensvarianten beim Spitzenlosschleifen.
Quer- und Längsschleifen
Welche Formabweichung spitzenlos geschliffener Werkstücke ist prinzipbedingt unvermeidbar
kreisformabweichung
Nennen Sie zwei technologische Herausforderungen beim Innenrundschleifen.
hohe temperaturen, hoher schleifscheibenverschleiß
Wie wirkt sich eine Erhöhung der Schleifscheibenumfangsgeschwindigkeit bei ansonsten konstanten Prozesseingangsgrößen tendenziell auf die Oberflächenrauheit der geschliffenen Werkstücke aus?
sinkt
Wie wirkt sich eine Erhöhung der Werkstückgeschwindigkeit beim Flachschleifen bei konstantem bezogenen Zeitspanungsvolumen tendenziell auf das Schleifbrandrisiko aus?
sinkt aufgrund kürzerer kontaktzeiten
fomrel für geschwindigkeitsverhältnis q_s=
v_s / v_w
formel Q’_w zeitspanungsvolumen
v_w * a_e
überdeckungsgrad formel U_d=
U_d = b_d / f_ad = b_d * n_sd / v_fad
V’_w = ? Zerspanungsvolumen
l_w * a_e
geometrische Überlauflänge l_ü =
l_ü = sqrt((d_s/2)^2 - (d_s/2 -a_e)^2)
Unterschiede in den Verfahren zu anderen Verfahrwegen einer Schleischeibe
Pendelschleifen (schlechtere Oberflächengüte) –> aber geringeres Schleifbrandrisiko
Tiefschleifen (Aufmaß in einem Abtragen)
Selbstschärreffekt
Herausbrechen/Freigeben stumpfer Schleifkörner aus der Bindung um scharfe darunterliegende Schneiden freizugeben
Weitere Fertigungsverfahren mit unbestimmter Schneide
Honen
Verzahnungshonen
Gleitschleifen
Vibrationsgleitschleifen
Spitzlosschleifen
ausfunken
Schleischeibe für eine gewisse Zeit an einer Stelle stehen lassen jedoch ohne Zustellung
h_cu,max = formel
h_cu,max = k*(1/C_stat)^alpha * (v_w / v_s)^beta * (a_e / d_eq)^gamma
Verfahrensvarianten von Spitzenlosschleifen
Einstech- und Durchlaufschleifen
