Ultraschall steigert Effizienz beim Schleifen sprödharter Werkstoffe

Ultraschallunterstützung beim Schleifen mit Diamantscheiben kann Bearbeitungskräfte und Werkzeugverschleiß verringern. Die Ultraschallenergie wird über ein angeregtes Werkzeug in das System Werkzeug-Werkstück eingebracht. Zur schwingungsgerechten Auslegung des Werkzeugs gibt es Berechnungsprogramme. Die maximale Amplitude muss mit einer Nennfrequenz zwischen 19 und 21 kHz am Werkzeugende erzeugt werden. Die Wirkrichtung des Ultraschalls kann parallel oder senkrecht zur Hauptvorschubrichtung ausgewählt werden. Beim ultraschallgestützten Umfangs-Längsschleifen mit paralleler Anregung werden die Diamantkörner der Schleifscheibe zusätzlich zur rotatorischen Bewegung durch die Ultraschallschwingung beschleunigt. Dies beeinflusst den Verschleiß der Diamantkörner so, dass sich eine Vielzahl von Mikroabsplitterungen bildet. Dabei wird die Schneidfähigkeit erhalten und es werden längere Werkzeugstandzeiten erreicht. Beim Seiten-Quer-Dreh-Schleifen, wie es bei der Bearbeitung von sphärischen Glasoptiken (Werkstoff LaK9) eingesetzt wird, verbessert der Ultraschalleinsatz das Zeitspanungsvolumen bis zu 150 % (je nach Schallamplitude). Bei der Bearbeitung von Si3N4 verbessert sich das Zeitspanungsvolumen von 50 % ohne Ultraschall auf 90 % des maximal erreichbaren Wertes. Der Einsatz des ultraschallgestützten Schleifens hat ein weit reichendes Potenzial für die wirtschaftliche Zerspanung sprödharter Werkstoffe mit geometrisch unbestimmten Schneiden.