Bestimmung des Flächentraganteils von Schleifwerkzeugen
| Auftraggeber | GFE - Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V. Näherstiller Strasse 10 98574 Schmalkalden |
| Branche | 72 Forschung und Entwicklung |
| Projektart | Forschungs- / Entwicklungsprojekt |
| Ausgangssituation | Das Schleifen hat nach wie vor eine große Bedeutung für die Endbearbeitung von Werkzeugen und Bauteilen. Die ganzheitliche Betrachtung des immer komplexer werdenden Fertigungsprozesses verlangt von den Schleifwerkzeugherstellern, detailliert auf Kundenwünsche hinsichtlich der Konfiguration der Schleifwerkzeugoberflächen eingehen zu können. Dieses kann der Werkzeughersteller nur erreichen, wenn der Fertigungsprozess (Belegungsprozess mit Diamant- oder CBN-Körnern) der Schleifwerkzeuge genau beherrscht und mit modernster Messtechnik auch der Nachweis über die erreichte Qualität der Werkzeuge geliefert werden kann. Dabei spielen Qualitätsmerkmale wie Kornkonzentration, Kornüberstand, Kornspitzenverteilung und Flächentraganteil eine ganz entscheidende Rolle für die Bewertung der Schleifwerkzeugoberfläche. |
| Zielstellung | Das Forschungsziel bestand, ausgehend von den Anforderungen aus der Industrie, in der Entwicklung einer berührungslos arbeitenden messtechnischen Methode zur Bestimmung des Flächentraganteils mit Korrelation zu den Bearbeitungsergebnissen von galvanisch gebundenen Schleifwerkzeugen. |
| Ergebnisse | Zu Beginn des Vorhabens wurden grundlegende Arbeiten zur Durchdringung optischer Zusammenhänge unter Verwendung eines stereobasierten Bilderfassungssystems für den mikroskopischen Bereich durchgeführt. Hierzu wurde ein Versuchsstand aufgebaut, der es ermöglicht, neben der bisher genutzten konfokalen 3-D-Datenerfassung auch mittels zwei zusätzlicher Bildsensoren im mikroskopischen Bereich, in beiden Objektstrahlengängen getrennt, Daten aufnehmen zu können. Im Verlauf der Arbeiten hat sich gezeigt, dass auf diesem Wege eine nahezu ideale und fehlerfreie messtechnische Erfassung der Werkzeugoberfläche erreicht wird. Es erfolgte anschließend die Entwicklung der Algorithmen zur Bestimmung der A/Iaterialanteil-Kurve (Abbott-Kurve) als bekannte Möglichkeit die topografischen Eigenschaften einer Oberfläche zu beschreiben. Die Fragestellung in der Praxis, unter der die Abbott-Kurven erstellt wurden, ist in diesem Fall die Bestimmung des Flächentraganteils, also des Anteils der nominellen Schleifwerkzeugoberfläche, die unter den gegebenen Fertigungsrandbedingungen tatsächlich im Kontakt mit dem zu bearbeitenden Werkstück steht. Die erfolgreiche Validierung der entwickelten Algorithmen wurde rasterelektronenmikroskopisch und taktil durchgeführt. Abschließende Arbeiten waren, abgestimmt mit dem projektbegleitendem Ausschuss/Korrelationsuntersuchungen zwischen der optoelektronischen Stereomikroskopie einerseits sowie den rasterelektronenmikroskopisch und taktilen Referenzmesssystemen andererseits, bezogen auf unterschiedliche Verschleißzustände des ausgewählten Probenumfangs (Bild 2). v Das Forschungsvorhaben wurde im Rahmen der geplanten Projektlaufzeit erfolgreich abgeschlossen. Die angestrebte Zielstellung der Entwicklung einer messtechnischen Methode zur Bestimmung des Flächentraganteils, um Korrelationen zu Verschleißzuständen an Schleifwerkzeugen herstellen zu können, wurde erreicht. Die beteiligten Partner sind nunmehr in der Lage, mittels eines berührungslos arbeitenden Messsystems den Flächentraganteil unter fertigungsnahen Bedingungen ermitteln zu können. Die Interpretation des Flächentraganteilskurve (Bild 3) ermöglicht den Anwendern eine validierte Aussage zum Einsatz und Standzeitverhalten ihrer Werkzeuge. |