Aggressivität - zum besseren Einstellen der Vorschübe und Geschwindigkeiten - ANCA

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Jeffrey A. Badger, Ph.D.
The Grinding Doc Consulting
Austin, Texas USA
www.TheGrindingDoc.com
JB@TheGrindingDoc.com

Die ideale Schleifzone Ihrer Scheibe einstellen

Jede Schleifoperation hat eine ideale Zone, in der die Vorschübe und Zustellungen optimal eingestellt sind, die Scheibe gut schneidet, gute Oberflächenqualität liefert, weniger verschleißt und einfach besser schleift. Wenn die Operation nicht in der idealen Zone läuft, kann es zu allen möglichen Problemen kommen: das Werkstück zeigt Brandmarken, Rattern tritt auf, oder die Scheibe verschleißt schnell. Dieser Optimalzustand ist für das effiziente, temperaturoptimierte Schleifen Voraussetzung.

Beim Produktionsschleifen sind erfahrene Maschinenbediener normalerweise in der Lage, diesen Zustand einzustellen. Mit der Zeit pegeln sie die Vorschübe und Scheibendrehzahlen so ein, dass ein Parametersatz resultiert, der für eine bestimmte Kombination aus Scheibe, Werkstück, Kühlmittel und Maschine optimal funktioniert.

Was passiert jedoch, wenn dem Bediener ein neuer Schleifauftrag gegeben wird? Nehmen wir mal an, dass er Hartmetallfräser schleift, und anstelle des normalerweise bearbeiteten 6mm Durchmessers nun 25mm Durchmesser mit tieferem Schnitt gefordert wird. Was macht er dann? Der gesamte Einstellvorgang muss dann wiederholt werden, um den Optimalzustand der Schleifoperation zu finden.

Gibt es eine bessere Methode als das systematische Ausprobieren? Die Antwort ist ein deutliches JA! Der Ansatz hier ist Aggressivität, nicht Vorschübe und Drehzahlen. Für den 6mm-Durchmesser hat der Bediener eine Aggressivität entwickelt, die für die Kombination aus Scheibe, Werkstück, Kühlmittel und Maschine am besten geeignet ist. Diese Aggressivität muss nun für den neuen Durchmesser gefunden werden.

Was ist Aggressivität?

Aggressivität bedeutet einfach, wie weit die Körnung der Scheibe belastet wird, ähnlich wie die Eindringtiefe oder Spandicke, wie in der Abbildung unten zu sehen ist. Wenn die Aggressivität zu hoch ist, dringen die Schleifkörner zu tief in das Material ein, die auf die Körner wirkenden Kräfte sind zu groß und die Körner werden vorzeitig aus der Bindung abgerieben. Wenn die Aggressivität nicht ausreichend ist, kitzeln die Körner die Oberfläche nur, es kommt zu Reibung und Wärmeerzeugung und die Kräfte sind nicht ausreichend, um die Selbstschärfung der Körner zu ermöglichen – sie werden einfach stumpf. Zwischen diesen beiden Extremen liegt die optimale Aggressivität oder ideale Zone.

Der Aggressivitätswert steht im Verhältnis zur Eindringtiefe jedes Korns ins Werkstück

Berechnung der Aggressivität

Der Aggressivitätswert wird mit der nachstehenden Formel berechnet:

[Aggressivitätswert = 16,7 x (Werkstückgeschwindigkeit in mm/min)/(Scheibengeschwindigkeit in m/sek) x "√" (Schnittiefe in mm)/(Scheibendurchmesser in mm)]

Hier ist ersichtlich, dass eine höhere Werkstückgeschwindigkeit - oder Vorschub - in höherer Aggressivität resultiert, dies ist auch bei höherer Schnitttiefe der Fall. Eine schnellere Scheibengeschwindigkeit reduziert die Aggressivität; eine hohe Scheibengeschwindigkeit bedeutet, dass die Körner nicht so tief eindringen. Ein größerer Scheibendurchmesser führt ebenfalls zu niedrigerer Aggressivität.

Gute Werte

Was stellt einen guten Aggressivitätswert dar? Das hängt von der jeweiligen Scheibe und dem zu bearbeitendem Material ab. Jede Kombination von Scheibe/Werkstück hat ihren eigenen Wertebereich für Aggressivität, mit der die ideale Zone erreicht wird. Wenn Ihr Bediener diesen Job für eine Weile bearbeitet hat, hat er wahrscheinlich schon einen guten Aggressivitätswert für die Operation ermittelt. Ist dies der Fall, behalten Sie diesen Wert bei.

Der blinde Mann und der Elefant

Vor kurzem besuchte ich eine Firma, die Wolframkarbidfräser mit einer bestimmten harzgebundenen Diamantscheibe schleift. Zwei Bediener, Hank und Joe, bearbeiteten ähnliche Werkzeuge auf der selben Maschine mit denselben Scheibenspezifikationen. Joe war davon überzeugt, dass seine Parameter für den Job am besten geeignet waren, und Hank meinte, dass seine Parameter besser waren.

Im Internet habe ich dann die Broschüre des Scheibenherstellers mit der Fallstudie der Scheibe heruntergeladen. Die Parameter des Herstellers und Joe’s und Hank’s sind in der Tabelle unten zu sehen:

	Schnitttiefe (mm)	Vorschub (mm/min)	Scheiben-geschwindigkeit (m/s)	Scheiben-Durchmesser (mm)	Material-abtrag (mm3/mm/s)	Aggressivitäts-Wert
Joe's Parameter für Hartmetallfräser mit kleinem Durchmesser	2.5	150	18.5	150	6.3	17.4
Hank's Parameter für Hartmetallfräser mit mittlerem Durchmesser	2.9	115	16.5	120	5.6	18.1
Scheibenhersteller – Fallstudie: Schleifen eines Hartmetallfräsers mit mittlerem Durchmesser	2	300	33	150	10.0	17.5

Schleifparameter, Schruppen von Woframkarbid mit Diamantscheibe

Joe’s Operation wurde mit 18.5 m/s und Hank’s mit 16.5 m/s durchgeführt. Wenn nach seiner Meinung betreffs Hank’s Parameter gefragt, meinte Joe “Hank hat keine Ahnung! Wenn ich mit 16.5 m/s operiere, wird meine Scheibe praktisch zerstückelt und es kommt beim Endpunkt zum Absplittern.”
Dann fragte ich Hank, und er antwortete:” Joe ist verrückt! Mit 18.5 m/s glasiere ich meine Scheibe und ich kriege Risse auf meinen Werkzeugen.”
Wenn gefragt, was sie von der Fallstudie des Herstellers hielten, waren sie sich einig: “Lächerlich! 33 m/s ist absurd.”

Schauen wir uns jedoch mal die Aggressivitätswerte an. Sie betragen 17.4, 18.1 and 17.5. Sie sind alle etwa im selben Bereich, trotz der so unterschiedlichen Scheibengeschwindigkeiten. Warum? Die Aggressivität der Scheibe ist bei 17.5 bis 18.0 optimal. Dies kann auf verschiedene Art und Weise ereicht werden. Die Bediener haben alle ihre eigenen Versuche durchgeführt und einen ähnlichen Aggressivitätswert erhalten.

Nutzen Sie es aus

Wenn Sie also nächstes Mal schleifen, berechnen Sie Ihren Aggressivitätswert. Sie können dann allmählich eine Datenbank mit Werten für bestimmte Prozesse aufbauen. Wenn Sie so die jeweilige Idealzone für Ihre Scheiben ermittelt haben, registrieren Sie diese Werte. Wenn Sie dann später zum Beispiel ein kleineres Werkzeug bearbeiten mit weniger Schnitttiefe, können Sie dann einen Vorschub und eine Scheibengeschwindigkeit wählen, mit denen Sie denselben Wert erhalten. Sie sind somit schnell wieder in der Idealzone für Ihre Scheiben.

Das Konzept der Aggressivität habe ich erstmalig im Jahr 2001 entwickelt und seit 2007 ist es Teil meines Schleifkurses. Kursteilnehmer bestätigen immer wieder, dass sie dieses Konzept fast ständig einsetzen:” Wann immer beim Schleifen ein Problem auftritt, prüfen wir immer unseren Aggressivitätswert, und meistens ist dieser im Fall von Problemen zu hoch oder zu niedrdig. Wir überwachen ihn ständig, und alles läuft dann viel glatter.”

Denken Sie beim Schleifen also nicht an Geschwindigkeiten und Vorschübe, sondern an Aggressivität.

Über den Autor

Dr. Jeffrey Badger ist ein Schleifexperte und freiberuflicher Berater. Er präsentiert einen dreitägigen Kursus in Hochintensivschleifen vom 19. bis 21. Oktober in Columbus, Ohio, USA, bei der Firma Diamond Innovations. Er ist auch auf der EMO zu sehen. Besuchen Sie die Webseite www.TheGrindingDoc.com für mehr Information oder buchen Sie einen Besuch auf der EMO.

12 September 2011