Prozesskräfte und Werkstückgeschwindigkeiten beim Spitzenlosschleifen

Kennzeichnend für das Fertigungsverfahren Spitzenlosschleifen ist die gleichzeitige Bearbeitung und Führung des Werkstücks an seiner Mantelfläche. Bei der simultanen Einstechschleifbearbeitung von unterschiedlichen Werkstückdurchmessern mit gestuften Schleif- und Regelscheibensätzen treten unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten zwischen den rotierenden Körpern auf. Im spitzenlosen Durchlaufschleifprozess ergeben sich ebenfalls aufgrund der Werkstückdurchmesserabnahme entlang des Schleifspalts und der hyperbolischen Form der Regelscheibe Relativgeschwindigkeiten zwischen Werkstück und Regelscheibe. Eine kontrollierte und konstante Abrollbewegung, wie sie zwischen Regelscheibe und Werkstück gewünscht ist, kann somit prinzipbedingt nicht an allen Kontaktstellen gleichzeitig auftreten. Eine Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstück und Regelscheibe verringert in beiden Prozessvarianten die Reproduzierbarkeit sowie Stabilität des Prozesses und wirkt sich negativ auf die Qualität der Bauteile aus. Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung eines Prozessmodells zur Beschreibung der Kräfte und Werkstückgeschwindigkeiten beim spitzenlosen Einstech- und Durchlaufschleifen. Zur Erreichung des Ziels wurden Randbedingungen und Berechnungsgrundlagen erstellt, die in Form eines Prozessmodells die Beschreibung der Prozesskräfte und Werkstückgeschwindigkeiten beim spitzenlosen Einstech- und Durchlaufschleifen ermöglichen. Die Reibbedingungen zwischen Werkstück und Regelscheibe stellen eine wesentliche Eingangsgröße des Prozessmodells dar, die im Vorfeld unzureichend erforscht waren. Es wurde ein neuartiger Versuchsstand entwickelt und verwendet, mit dem das Reibverhalten zwischen Werkstück und Regelscheibe bei unterschiedlichen Prozessbedingungen experimentell ermittelt und als Eingangsgröße für das Prozessmodell zur Verfügung gestellt wurden. Anschließend wurde der Einfluss der Regelscheibengeometrie auf die Werkstückgeschwindigkeit diskutiert und das Profil der Regelscheibe für das spitzenlose Durchlaufschleifen optimiert, um ein Steuern der Werkstückgeschwindigkeit zu ermöglichen und die Lebensdauer der Regelscheibe zu erhöhen. Abschließend wurde das Prozessmodell für profilierte Werkstücke im Einstechschleifverfahren sowie zylindrische Werkstücke im Durchlaufschleifverfahren angewendet und validiert.