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Einsatzerfordernisse für Diamant-AbrichtrollenTeil 2
Fortsetzung aus diamond business 2-2010
von Michael Steinmetz
Radialkräfte
Die Radialkräfte beim Diamantrollen- Abrichten sind, wie mehrfach angedeutet, wichtige Kennwerte des Verfahrens. Sie sind maßgebend für die relative Verlagerung von Diamantrolle und Schleifscheibe und können dadurch zu Profilfehlern führen. Außerdem würde sich bei ungenügender Steifigkeit des Abrichtgerätes die Laufunruhe der Rolle und somit besonders die Welligkeit unangenehm bemerkbar machen. Das bedeutet, dass sowohl die Schleifmaschine als auch das Diamantrollen-Abrichtgerät die Radialkräfte auffangen müssen, um ein gutes Abrichtergebnis zu erreichen. Von großer Wichtigkeit ist es, sowohl die Lagerung der Diamantrolle als auch den gesamten Aufbau des Gerätes besonders steif und robust auszubilden. Dabei müssen die dynamischen Belastbarkeiten von Wälzlagern, wie sie normalerweise von der Wälzlagerindustrie angegeben werden, z.T. erheblich überschritten werden, und zwar nicht so sehr bezüglich der dynamisch zulässigen Werte, sondern hinsichtlich der plastischen Verformung der Wälzkörper und Laufbahnflächen.
Die beim Abrichten wirksam werdenden Radialkräfte sind während des Abrichtvorgangs unterschiedlich und können bis zu 6 kp/cm Eingriffsbreite betragen. Bei wechselnden Radialkräften dieser Größe kann sich jede plastische Verformung im Mikrobereich über Federung negativ auf die Schleifscheiben- Schneidfläche auswirken. Man muss die Wälzlager deshalb gut vorspannen. Da insbesondere beim Gleichlauf-Abrichten höhere Radialkräfte auftreten, zugleich aber auch mit höheren Rollendrehzahlen operiert werden muss, empfiehlt es sich, anstelle extrem hoher Vorspannung eine größere Anzahl von Wälzlagern einzusetzen, um auf diese Weise die Auswirkung plastischer Verformung zu verhindern. Die gleichen Grundsätze gelten für den gesamten Aufbau des Diamantrollen-Abrichtgerätes, besonders auch für die Schlittenführung und Zustellung und nicht zuletzt für den Grundkörper und die Befestigung des Gerätes an der Schleifmaschine.
Um diese zuweilen als übertrieben angesehenen Forderungen zu begründen, scheint es zum besseren Verständnis angebracht, auf das Entstehen der Kräfte näher einzugehen: Beim Gleichlauf-Abrichten greifen die Diamanten unter spitzem Winkel in die Schleifscheiben- Schneidfläche ein. Dieser Eingriffswinkel erreicht beim Geschwindigkeitsverhältnis qr = 1, d.h. der Relativgeschwindigkeit vrel = 0 sein Maximum; es erfolgt nur ein gegenseitiges Abrollen. Die Diamantkörper treffen senkrecht auf die Schleifscheibenschneidfläche und zerdrücken das Scheibengefüge. In diesem Zustand (Crushieren) ist ein maximaler Druck der Rolle notwendig, um Abtragsleistung zu erzielen. Die dabei erforderlichen Radialkräfte liegen bei ca. 60 kp/cm Eingriffsbreite. Wenn man die Umfangsgeschwindigkeit der Diamantrolle reduziert, verringern sich auch die Kräfte analog. Die Abtragsleistung erfolgt dann nicht mehr nur durch den Einrolldruck, sondern bei geringer Relativgeschwindigkeit zusätzlich durch Abreiben des Schleifkorns und bei größerer Relativgeschwindigkeit durch Abschleifen desselben mittels der Diamantkörnung der Abrichtrolle. Der Eingriffswinkel der Diamanten wird stets stumpfer, was zu einer Abnahme der Radialkräfte führt, auch wenn diese noch immer wesentlich höher als beim Gegenlauf- Abrichten sind.
Beim Gegenlauf-Abrichten ergeben sich geringere Radialkräfte, weil hier die Auftreffwinkel eine breitere Wirkbahnform erzeugen und somit eine schnellere Überdeckung bei geringerer Schleifscheibenumdrehung erreichen. Dadurch ist die Abtragsleistung im Gegenlauf wesentlich größer und es kann sich selbst bei größeren Zustellwerten nicht so schnell ein so hoher Abrichtdruck aufbauen. Die Radialkraft nimmt beim Gleichlauf-Abrichten mit der Zustellung der Rolle besonders stark zu, weil unter diesen Bedingungen die Diamanten, deren Eingriff wegen der spitzen Wirkbahnform erst nach mehreren Umdrehungen wieder überdeckt wird, Materialquerschnitte von der Schleifscheibe abspanen müssen, die aus einer entsprechenden Anzahl Scheibenumdrehungen resultieren. Dadurch wird nicht nur die Abrichtdauer verlängert, auch der Zustelldruck baut sich rasch auf und nur langsam wieder ab. Es entstehen extreme Radialkraftschwankungen, die das Gerät auffangen muss, ohne nachzugeben. Vor allem deshalb ist eine sehr steife Ausführung in allen Details dringend nötig. Auch die Schleifmaschine muss diese Voraussetzung erfüllen.
