Teilprojekt C04 Kühlkonzepte Feinbearbeitung

Die Qualität eines Bauteils nach der zumeist am Ende einer Prozesskette liegenden Feinbearbeitung wird wesentlich durch den Verschleißzustand des eingesetzten Schleifwerkzeugs bestimmt. Zudem unterliegt die neu gebildete Oberfläche chemischen Wechselwirkungen mit der Umgebung, die durch hohe Prozesstemperaturen beim Schleifen ermöglicht und beschleunigt werden. Die wichtigsten Schneidstoffe für das Schleifen, Aluminiumoxid (Korund), kubisches Bornitrid (cBN) und Diamant, weisen grundlegende Unterschiede im chemischen Verschleißverhalten auf. Während das Aluminium in Korund bereits vollständig oxidiert ist und im Einsatz keiner weiteren Oxidation unterliegt, wird der Verschleiß bei cBN durch Oxidation bei erhöhten Temperaturen verstärkt. Bei Diamant findet zusätzlich zur Oxidation eine Phasenumwandlung zu Graphit statt. Einen weiteren Einflussfaktor stellt der Bindungswerkstoff des Schleifwerkzeugs dar, der ebenfalls mit der Umgebungsatmosphäre sowie zusätzlich mit den Schneidstoffen reagieren kann. Durch den Einsatz von carbidbildenden Bindungswerkstoffen wie Titan könnten in einem sauerstofffreien Herstellungsprozess die Eigenschaften des Schleifbelags positiv beeinflusst werden. Die Arbeitshypothese dieses Teilprojekts lautet, dass durch die Verwendung einer XHV-adäquaten Atmosphäre bei der Schleifwerkzeugherstellung eine chemische Kornanbindung mit hohen Kornhaltekräften erreicht werden kann.

Anschließend wird ein Versuchsstand zum Schleifen unter XHV-adäquater Atmosphäre entwickelt, der eine Prozesskühlschmierung mit desoxidiertem Kühlschmierstoff ermöglicht. Weiterhin werden Erkenntnisse über die chemischen und metallurgischen Veränderungen von Werkstück und Werkzeug beim Schleifen mit cBN- und Diamantschleifscheiben in Abhängigkeit der Schleifscheibeneigenschaften und der XHV-adäquaten Atmosphäre erarbeitet. Es werden außerdem Schleif- und Schnittunterbrechungsuntersuchungen unter XHV-adäquater Atmosphäre mit dem Ziel durchgeführt, die Materialtrennung und die Verschleißvorgänge auf Grundlagenebene zu charakterisieren. Das entstehende Gesamtmodell ermöglicht so die Vorhersage der mechanischen und physikalischen Eigenschaften der Schleifwerkzeuge, sodass diese zielgerichtet und an ihre Aufgabe angepasst hergestellt werden können.