Allgemeines Forschungsberichte

KSS-Zufuhr Wälzschleifen

FVA 721 II | IGF-Nr. 19783-N

Interaktion zwischen Kühlschmierstoff und Schleifschnecke | Quelle: Leibniz-Institut f. Werkstofforientierte Technologien - IWT

Hocheffiziente KSS-Zufuhr beim Wälzschleifen von Verzahnungen

Im Rahmen des FVA-Projektes wurden Methoden zur gezielten Variation der Kühlschmierstoff-Zufuhr untersucht und ihr Einfluss auf den Werkzeugverschleiß und die thermo-mechanische Randzonenschädigung beim kontinuierlichen Wälzschleifen bewertet. Aus den in diesem Vorhaben erarbeiteten Erkenntnissen konnte eine Auslegungsempfehlung für optimale KSS-Zufuhrbedingungen (Strahlgestalt, Strahlgeschwindigkeit, Volumenstrom, Düsenposition, Leitelemente) während des kontinuierlichen Wälzschleifprozesses von kleinmoduligen Zahnrädern abgeleitet werden.

Eine hohe Kühl- und Schmierwirkung während des kontinuierlichen Wälzschleifens konnte bei Düsensystemen gewährleistet werden, die durch einen kohärenten Strahlzerfall gekennzeichnet waren, was durch eine verbesserte Strahladhäsion an der Schleifschnecke begründet werden konnte. Ähnlich gute Ergebnisse konnten bei Einsatz stark zerstäubender KSS-Zufuhrbedingungen durch eine Ausrichtung der Düse erzeugt werden, die den KSS-Strahl mit einer größeren Normalkomponente in Richtung Schleifschnecke beförderte.

Aus energetischer Sicht war die Umsetzung eines wenig turbulenten Strahls tangential zur Schleifschnecke zu empfehlen, da hierdurch weniger leistungsfähige Pumpen sowie kleinere KSS-Anlagen notwendig sind als es bei der Umsetzung eines hochturbulenten KSS-Strahls der Fall wäre. Bedingt durch verbesserte Strahlanhaftungseffekte konnten die geringsten Randzonenschädigungen bei Strahlgeschwindigkeiten festgestellt werden, die der Schleifscheibenumfangsgeschwindigkeit entsprachen. Im Hinblick auf den Volumenstrom konnte für die untersuchten Verzahnungen ein Grenzwert ermittelt werden, ab dem eine weitere Erhöhung zu keiner zusätzlichen Reduzierung der thermo-mechanisch bedingten Randzonenschädigungstiefe führte.

Von dem Einsatz von Leitelementen zur gezielten Zuleitung des KSS an die Zerspanstelle kann aus gesamtwirtschaftlicher Sicht zum jetzigen Zeitpunkt abgeraten werden. Der Nutzen, der sich aus der beobachteten Verringerung der thermo-mechanischen Randzonenschädigung ergab, stand nicht im Verhältnis zum Rüstaufwand, der sich durch die Adaption der Leitelemente ergab.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 19783-N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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