Hocheffiziente Kühlschmierstoffzufuhr beim Verzahnungsschleifen

Der Einsatz von Kühlschmierstoffen (KSS) muss als wesentliches Element der Prozessgestaltung beim Schleifen angesehen werden. Gerade beim Zahnflankenprofilschleifen erschwert die große Kontaktfläche zwischen Werkzeug und Werkstück die effektive Zufuhr des KSS in den Schleifspalt. Eine thermische Überlastung der Werkstückrandzone, erhöhter Werkzeugverschleiß und verschlechterte Bearbeitungsergebnisse sind mögliche Folgen einer unzureichenden KSS-Zufuhr.

Das übergeordnete Ziel der Dissertation war daher, zur Verbesserung des Verständnisses der Wirkzusammenhänge bei der KSS-Zufuhr beim Verzahnungsschleifen beizutragen und somit eine Steigerung der Prozesssicherheit und -leistung beim Zahnflankenprofilschleifen zu erzielen. Hierzu wurden die Wirkzusammenhänge zwischen der Strömung in der Düse, der Strahlcharakteristik, der Interaktion mit der Schleifscheibe und dem Schleifprozess ermittelt und auf die Strömung in der Düse zurückgeführt. Es wurden KSS-Zufuhrsysteme entwickelt, die unterschiedliche Strahlcharakteristiken (Zerwellen bis Zerstäuben) aufweisen. Die ausgelegten KSS-Zufuhrsysteme wurden strömungstechnisch untersucht und in schleiftechnischen Untersuchungen verglichen sowie die Wirkzusammenhänge ermittelt. Hierbei konnten deutliche Unterschiede bei identischen Rahmenbedingungen festgestellt werden, die auf die innere Kontur der Düse zurückzuführen sind. Der ermittelte Wirkungsgrad der verwendeten KSS-Düsen liegt zwischen 40% und 90%. Allein durch eine optimierte KSS-Zufuhr in Form einer neuen Düse konnte gegenüber der Referenz-KSS-Zufuhr der KSS-Volumenstrom um 78% und die KSS-Pumpenleistung um 85% reduziert werden. Zusätzlich konnte hierbei das schleifbrandfrei geschliffene Zerspanvolumen um 20% gesteigert werden.