Gezielte Prozessführung zur Vermeidung von Kurzwelligkeiten beim Außenrund-Einstechschleifen

Kurzwelligkeiten beim Außenrund-Einstechschleifen, hervorgerufen durch den Regenerativeffekt, können effizient durch eine gezielte Störung des Regenerativeffekts reduziert werden. Ursache für die selbsterregte Schwingung bilden Welligkeiten, die bereits durch Eigenschwingungen auf die Werkstück- bzw. Schleifscheibenoberfläche geschliffen wurden und nach einer Umdrehung des Werkstücks bzw. der Schleifscheibe wiederum in den Schleifspalt eintreten. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, kann die Drehzahl des Welligkeitsträgers kontinuierlich verändert werden. Bei Kurzwelligkeiten, die durch eine Restunwucht oder Rundlauffehler der Schleifscheibe entstehen, wird die Welligkeit bei jeder Werkstückumdrehung neu auf die Werkstückoberfläche geschliffen. Eine Variation der Drehzahlen kann in diesem Fall keine Reduzierung der Wellenamplituden im Rundheitsmessschrieb bewirken. Es ist jedoch möglich, die Periodizität der Oberflächenfehler gezielt zu stören und somit periodische Fehler im Wellenspektrum zu reduzieren. Die Drehzahlvariation während des Schleifprozesses hat den Vorteil, dass weder aufwendige experimentelle Bearbeitungstests zur Bestimmung stabiler Prozessparameter durchgeführt, noch zusätzliche Komponenten in die Maschinenstruktur integriert werden müssen. Sie kann in eine bestehende Steuerungssoftware integriert und direkt angewendet werden. Um Kurzwelligkeiten systematisch entgegenwirken zu können, wurde ein Simulationstool entwickelt, mit dem die Auswirkungen der Drehzahlvariation auf die Oberflächenwelligkeit beim Außenrund-Einstechschleifen abgebildet werden können. Durchgeführt wurden Simulationen mit den unterschiedlichen Signalformen zur kontinuierlichen Drehzahlvariation. Das Ergebnis ist, dass alle Signalformen ähnlich effizient die Kurzwelligkeit reduzieren. Zur Implementierung an der Maschine wurde daher die Sinusfunktion als praktikabelste Lösung ausgewählt. Um Welligkeiten zu reduzieren, ist es sinnvoll, zuerst die Modulationsfrequenz fest einzustellen. Da die Wellen bei jeder Werkstückumdrehung neu auf die Oberfläche geschliffen werden, muss gewährleistet sein, dass die Schwingungsdauer der Drehzahlmodulation mindestens einer Werkstückumdrehung entspricht. Somit ist die Drehzahlmodulationsfrequenz ungefähr auf die Drehfrequenz des Werkstücks zu setzen. Als nächster Schritt besteht die Möglichkeit, langsam die Wellenamplitude zu erhöhen. In den Bearbeitungsversuchen stellten sich Wellenmodulationsamplituden von ca. 4 bis 6 Wellen als ausreichend heraus. Die Drehzahlvariation wurde in Schleifversuchen an unterschiedlichen Schleifmaschinen erfolgreich erprobt.