Teilprojekt C04 Bearbeitungskonzepte für die sauerstofffreie Feinbearbeitung

Schleifen ist ein essenzielles Fertigungsverfahren zur Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe, insbesondere zur Sicherstellung hoher Qualitätsanforderungen am Ende der Prozesskette. Eine zentrale Herausforderung sind die hohen thermischen und mechanischen Belastungen, die die Produktivität begrenzen. Daher erfordert der Schleifprozess nicht nur eine präzise Abstimmung von Werkzeug und Prozessparametern, sondern auch eine gezielte Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen, insbesondere der Atmosphäre. Bereits bekannt ist, dass die Oxidation bei metallisch gebundenen Schleifscheiben den Werkzeugverschleiß und die Prozesskräfte beeinflusst. Das Teilprojekt zielt daher darauf ab, die chemischen Mechanismen beim Schleifen durch gezielte Variation der Umgebungsbedingungen besser zu verstehen. Dies soll die gezielte Anpassung von Schleifwerkzeugen an spezifische Schleifaufgaben ermöglichen und somit aktuelle Prozessgrenzen erweitern.

Für die zweite Förderperiode wurde eine neue Versuchsmethodik entwickelt, die Schleifuntersuchungen in XHV-adäquater Atmosphäre ermöglicht. Zudem erlaubt sie die Beobachtung der Spanbildungsmechanismen mithilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera. In der ersten Förderperiode konnte bereits gezeigt werden, dass sich beim Schleifen von Titan mit metallisch gebundenen cBN-Werkzeugen in XHV-adäquater Atmosphäre die Prozesskräfte und der Werkzeugverschleiß um bis zu 50 % reduzieren lassen. Allerdings führen steigende Prozessstellgrößen zu erhöhten thermischen Belastungen, die Schleifbrand verursachen und damit die Produktivität begrenzen. Daher kommt der Auswahl des Schleifwerkzeugs und eines geeigneten Kühlschmierkonzepts eine entscheidende Rolle zu. Während in der ersten Förderperiode grundlegende Effekte auf Prozessbelastungen und Werkzeugverschleiß untersucht wurden, soll in der zweiten Förderperiode der Fokus auf keramische Schleifscheibenbindungen erweitert werden. Zudem wird der Einfluss einer sauerstofffreien Schleifbearbeitung auf die Oberflächen- und Randzoneneigenschaften der Bauteile analysiert und in einem Modell abgebildet.