FE-Simulation der Temperaturentwicklung für das Innenrundschleifen – Untersuchungen zu den Verfahren Innenrund-Schäl- und -Einstechschleifen

Biermann, D.^{1, a}; Marschalkowski, K.^{1, b}; Noyen, M.^{1, c}; Würz, E.^{1, d}

1)

Institut für Spanende Fertigung, Technische Universität Dortmund, Baroper Str. 301, 44227 Dortmund

a) biermann@isf.de; b) marschalkowski@isf.de; c) noyen@isf.de; d) wuerz@isf.de

Kurzfassung

Die Optimierung und kontinuierliche Weiterentwicklung von Fertigungsverfahren bilden die Basis für eine wirtschaftliche Produktion. Gerade bei Funktionsbauteilen, die einer intensiven Wertschöpfung unterliegen, spielt neben der Leistungsfähigkeit der Fertigungsprozesse die Prozesssicherheit eine entscheidende Rolle. Bei der Endbearbeitung gehärteter Futterteile wie Zahnräder, Wälzlagerringe o. Ä. wird deshalb häufig das Schleifen eingesetzt. Besonders die Innenrundbearbeitung hochbelasteter Funktionsflächen, wie beispielsweise der Bohrung, stellt aufgrund der komplexen Eingriffsverhältnisse zwischen Schleifscheibe und Werkstück besondere Anforderungen an den Fertigungsprozess. Ein Bearbeitungsverfahren, das in diesem Bereich überwiegend Anwendung findet, ist das Innenrund-Einstechschleifen, das sich durch seine hohe Produktivität und Prozesssicherheit auszeichnet. Wesentliche Nachteile dieses Verfahrens sind zum einen die geringe Flexibilität sowie die im Prozess auftretenden Deformationen, die zu langen Ausfeuerzeiten führen. Im Gegensatz zum Innenrund-Einstechschleifen stellt das Innenrund-Schälschleifen ein leistungsfähiges und flexibles Verfahren dar, das eine zum Hartdrehen ähnliche Kinematik aufweist und sich durch hohe Abtragsraten bei gleichzeitiger Fertigbearbeitung des Werkstückes durch einen einzigen Überschliff auszeichnet. Die Schleifkontaktzone fällt hierbei sehr klein aus, wodurch die im Prozess auftretenden Kräfte gering bleiben. Im Folgenden werden Forschungsarbeiten vorgestellt, welche sich mit der Simulation der durch den jeweiligen Schleifprozess hervorgerufenen Temperaturverteilung im Werkstück befassen. Die mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) gewonnenen Simulationsergebnisse lassen sich dazu nutzen, um in einem Prozessvergleich die Vor- und Nachteile beider Verfahren gegenüberzustellen. Das Ziel der Analyse der thermischen Belastung ist es, eine Grundlage für ein tiefergehendes Prozessverständnis entwickeln zu können und Möglichkeiten zur Verfahrensoptimierung aufzuzeigen.

Schlüsselwörter

Hochleistungszerspanung, Innenrundschleifen, Prozessanalyse, thermomechanische Belastung, FE-Simulation

Veröffentlichung

IDR – Industrie Diamanten Rundschau, 42 (2008) 3, S. 64-79