VDI 3390-2014 Creep feed grinding.pdf

1、ICS 25.080.50 VDI-RICHTLINIEN Mrz 2014 March 2014 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Tiefschleifen Creep feed grinding VDI 3390 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authori-tative. No guaran

2、tee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL) Fachbereich Produktionstechnik und Fertigungsverfahren VDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Teil 2: Fertigungsverfahren Vervielfltigungauchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht ges

3、tattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgabe:10.91;11.09 Entwurf,deutschFormeredition:10/91;11/09 Draft,inGermanonlyZu beziehen durch /Available atBeuth Verlag GmbH,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalten /Allrightsreserved Verein DeutscherIngenieuree.V., Dsseldorf2014Inhalt Seite C

4、ontents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Formelzeichen und Abkrzungen . 3 3 Verfahrensbeschreibung 4 3.1 Definition und Abgrenzung . 4 3.2 Capabilities and limitations 4 4 Voraussetzungen fr die Anwendung des Verfahrens . 7 4.1 Werkzeugmaschine 7 4.2 Schleifscheiben 13

5、4.3 Khlschmierstoffe 16 5 Anwendungsbeispiele 17 Schrifttum 20 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Symbols and abbreviations . 3 3 Process description . 4 3.1 Definition and differentiation 4 3.2 Mglichkeiten und Grenzen. 4 4 Requirements for the application of the process 7 4.1 Machin

6、e tool 7 4.2 Grinding wheels . 13 4.3 Cooling lubricants 16 5 Applications 17 Bibliography 20 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8DD9NormCD - Stand 2014-03 2 VDI 3390 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstan

7、den unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des

8、Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this standard has been developed in stri

9、ct accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standard

10、 without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/ richtlinien). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. Einleitung Die Richtlinie wurde erarbeitet fr die in den Be-reichen Arbeitsplan

11、ung und Fertigung ttigen Fachleute, die sich mit dem Tiefschleifen intensi-ver befassen wollen. Ebenfalls gebruchlich sind die Bezeichnungen Kriech- bzw. Schleichgang-schleifen oder Vollschnittschleifen (siehe auch Abschnitt 3). Gerade das Tiefschleifen kann z. B. Introduction This standard is aimed

12、 at professionals in the field of work planning and manufacturing who wish to discover more about creep feed grinding. Espe-cially, creep feed grinding can be used as an alter-native for milling processes. The use of CBN and diamond grinding wheels broadens the range of applications of creep feed gr

13、inding for the mass a) Lenk-Zahnstange (Quelle: Blohm Jung GmbH) / Steering rack (source: Blohm Jung GmbH) b) Turbinenschaufeln (Quelle: Blohm Jung GmbH) / Turbine blades (source: Blohm Jung GmbH) c) Pleuel (Quelle: Blohm Jung GmbH) / Connecting rod (source: Blohm Jung GmbH) d) Schafschermesser (Que

14、lle: Blohm Jung GmbH) / Sheep shearing cutter (source: Blohm Jung GmbH) e) Bohrer (Quelle: Ghring oHG) / Drill (source: Ghring oHG) Bild 1. Anwendungsbeispiele fr das Tiefschleifen / Figure 1. Example applications of creep feed grinding B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8DD9NormCD - Stand 20

15、14-03All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 3390 3 substituierend fr das Frsen eingesetzt werden. Der Einsatz von CBN- und Diamantschleifscheiben beim Tiefschleifen erweitert auerdem das Anwen-dungsgebiet fr die Massenfertigung technisch hochwertiger Werkstcke. Auch

16、 in der Kleinserien-fertigung kann das Tiefschleifen Einsatz finden. Das Tiefschleifen hat sich beim Schleifen von Profilen durchgesetzt, wie die folgende Sammlung von Anwendungsmglichkeiten in Bild 1zeigt. production of technically sophisticated workpieces. It is also suitable for small-scale produ

17、ction. Creep feed grinding is an established method of machining profiles, as illustrated by the photo-graphs in Figure 1. 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie beschreibt das Tiefschleifen als spanendes Fertigungsverfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide. 1 Scope This standard describes the cr

18、eep feed grinding as a machining process with geometrically undefined cutting edges. 2 Formelzeichen und Abkrzungen Formelzeichen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet: 2 Symbols and abbreviations Symbols The following symbols are used throughout this stand

19、ard: Formel-zeichen Benennung Einheit aeArbeitseingriff (Schnitttiefe) mm D Schleifscheibendurchmesser mm Fnbezogene Normalkraft N/mm p Pumpendruck bar Q Volumenstrom /min Qwbezogenes Zeitspanungsvo-lumen mm3/(mms) vaAustrittgeschwindigkeit m/s vcSchnittgeschwindigkeit m/s vfVorschubgeschwindigkeit

20、mm/min vfrradiale Vorschubgeschwin-digkeit mm/min vftTischvorschubgeschwin-digkeit mm/min vsSchleifscheibenumfangsge-schwindigkeit m/s vwWerkstckgeschwindigkeit mm/min z Aufma mm maxWerkstckoberflchentem-peratur C Symbol Term Unit aedepth of cut mm D grinding wheel diameter mm Fnspecific normal forc

21、e N/mm p pump pressure bar Q volumetric flow /min Qwspecific material removal rate mm3/(mms) vaexit speed m/s vccutting speed m/s vfinfeed speed mm/min vfrradial infeed speed mm/min vfttable speed mm/min vsgrinding wheel peripheral speed m/s vwworkpiece speed mm/min z stock removal mm maxworkpiece s

22、urface temperature C Abkrzungen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet: CD Continuous Dressing CBN kubisches Bornitrid EP Extreme Pressure HRC Hrte nach Rockwell HB Hrte nach Brinell KSS Khlschmierstoff Abbreviations This standard contains the following abbr

23、eviations: CD continuous dressing CBN cubic boron nitride EP extreme pressure HRC Rockwell hardness HB Brinell hardness KSS cooling lubricant B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8DD9NormCD - Stand 2014-03 4 VDI 3390 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 3 Ver

24、fahrensbeschreibung 3.1 Definition und Abgrenzung Nach ISO 3002-5 versteht man unter Tiefschleifen Umfangsschleifoperationen mit relativ langsamer Vorschubgeschwindigkeit vfund relativ groer Schnitttiefe ae. bliche Bereiche sind: vfbis 3000 mm/min ae 0,1 mm Das bezogene Zeitspanungsvolumen Qwbeim Sc

25、hleifen lsst sich bezugnehmend auf die angege-benen Formelzeichen als Produkt aus Schnitttie-fe aeund Vorschubgeschwindigkeit vfdarstellen: efw60aQ = (1) 3 Process description 3.1 Definition and differentiation According to ISO 3002-5, creep feed grinding is a peripheral grinding operation character

26、ised by relatively slow feed speed vfand relatively large depth of cut ae. The usual fields are: vfbis 3000 mm/min ae 0,1 mm Based on the given symbols, the specific material removal rate Qwduring machining can be repre-sented as a product of the depth of cut aeand the infeed speed vf. efw60aQ = (1)

27、 Die gegenlufige Variation dieser beiden Stellgr-en fhrt zu den Verfahrensvarianten Tiefschleifen und Pendelschleifen. Charakteristisch fr das Tiefschleifen ist die im Vergleich zum Pendelhubschleifen relativ groe Schnitttiefe, mit der im Normalfall das Aufma in einem Arbeitsgang abgearbeitet wird,

28、siehe Bild 2 und Tabelle 1. Das Tiefschleifen kann sowohl beim Planschleifen als auch beim Rundschleifen (Bild 3) zur An-wendung kommen. Beim Rundschleifen kann die Vorschubbewegung der Schleifscheibe radial zum Werkstck (Auenrundeinstechschleifen) oder in Werkstckachsrichtung (Auenrundlngsschleifen

29、, Schlschleifen) erfolgen. The contrasting variation between these two vari-ables gives rise to two process variants; creep feed grinding and pendulum grinding. Creep feed grinding has a relatively large depth of cut compared with pendulum grinding, and stock is generally removed in one pass, see Fi

30、gure 2 and Table 1. Creep feed grinding can be used for both surface grinding and cylindrical grinding (Figure 3). During cylindrical grinding the feed motion of the grinding wheel may be radial to the workpiece (cylindrical plunge grinding) or in the axial direc-tion of the workpiece (cylindrical t

31、raverse grind-ing, peal grinding). 3.2 Mglichkeiten und Grenzen Durch das Tiefschleifen ist es mglich, das an-wendbare Zeitspanungsvolumen erheblich zu stei-gern und somit die Bearbeitungszeiten zu verkr-zen. Verwendet werden konventionelle Schleif-scheiben, CBN- und Diamantschleifscheiben. Bei konv

32、entionellen Schleifscheiben knnen sich be-sondere Vorteile ergeben, wenn das Tiefschleifen mit Continuous Dressing (CD) kombiniert wird. Durch stndiges Profilieren bleibt die Schleif-scheibe scharf und profiltreu. Die Grenzen des Tiefschleifens sind durch Schleif-maschine und Spannmittel, Schleifsch

33、eibe und Werkstck vorgegeben. Entsprechend der hohen Schleifkraft werden fr das Tiefschleifen Schleif-maschinen mit hoher Antriebsleistung bentigt. Die Khlschmierstoffzufuhr (KSS-Zufuhr) muss opti-miert werden, da die verfahrensbedingt lange Kon-taktzone zu einer hohen Wrmebelastung fhrt. Es kommen

34、sowohl wassermischbare KSS als auch Schleifle in Betracht. Bild 4 und Bild 5 zeigen verfahrensspezifische Grenzen des Tiefschleifens. 3.2 Capabilities and limitations Creep feed grinding makes it possible to signifi-cantly increase material removal rates and there-fore reduce machining times. CBN an

35、d diamond grinding wheels can be used in addition to conven-tional grinding wheels. There are particular advan-tages of combining creep feed grinding with con-tinuous dressing (CD) when conventional grinding wheels are used. Constant profiling ensures that the grinding wheel stays sharp and true. Th

36、e limitations of creep feed grinding are defined by the grinding machine, clamping device, grinding wheel and workpiece. Creep feed grinders are de-signed with powerful drive capacities to withstand the tremendous forces generated during this process. The cooling lubricant delivery system must be op

37、-timised since the long contact zone associated with the grinding process generates significant heat. Wa-ter-miscible cooling lubricants and grinding oils may be used. Figure 4 and Figure 5 show the process-related limitations of creep feed grinding. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8DD9Nor

38、mCD - Stand 2014-03All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 3390 5 Wie allgemein beim Schleifen, hngt die Schleif-barkeit auch vom Werkstckstoff und seiner Vor-behandlung ab. Zu hohe Zeitspanungsvolumina knnen z. B. zu Randzonenschdigungen (Schleif-brand) fhren. Beson

39、dere Anforderungen werden auch an das Werkzeug gestellt. Konventionelle Schleifscheiben fr das Pendelschleifen lassen sich z. B. nicht fr das Tiefschleifen verwenden. Grindability depends on the workpiece material and its pretreatment. Excess material removal rates can result in thermal damage of th

40、e workpiece (grinding burn). The machine tool must also satisfy particular requirements. Conventional grinding wheels for pendulum grinding are not suitable for creep feed grinding, for example. Bild 2. Verfahrensvarianten beim Planschleifen: Pendelschleifen (links) und Tiefschleifen (rechts) / Figu

41、re 2. Process variants for surface grinding: Pendulum grinding (left) and creep feed grinding (right) Tabelle 1. Verfahrensvergleich Pendelschleifen Tiefschleifen Pendelschleifen Tiefschleifen grer mittlere Spanungsdicke kleiner kleiner mittlere Spanungslnge grer kleiner mittlere Schleiftemperatur g

42、rer kleiner Schleifkrfte grer kleiner vertikale Formabweichung grer grer Rautiefe kleiner grer Kantenverschlei kleiner Table 1. Comparison between pendulum grinding and creep feed grinding Pendulum grinding Creep feed grinding larger average chip thickness smaller smaller average chip length larger

43、smaller average grinding temperature larger smaller grinding force larger smaller vertical shape deviation larger larger surface roughness smaller larger edge wear smaller B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8DD9NormCD - Stand 2014-03 6 VDI 3390 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenie

44、ure e.V., Dsseldorf 2014 Bild 3. Auenrundeinstechschleifen als Anwendung des Tiefschleifens / Figure 3. Cylindrical plunge grinding as an application for creep feed grinding Bild 4. Gebruchliche Bereiche des Tief- und des Hochgeschwindigkeitsschleifens Figure 4. Common ranges of creep and high speed

45、 grinding Schleifscheibe Spezialkorund XA 60 G12V vs= 47 m/s; D = 280 mm Werkstck Stahl S6-5-2 Qw= 4 mm3/(mms) grinding wheel special aluminium oxide vs= 47 m/s; D = 280 mm workpiece steel Qw= 4 mm3/(mms) Bild 5. Oberflchentemperatur in Abhngigkeit von den Zustellbedingungen beim Pendel- und Tief-sc

46、hleifen (Quelle: Tyrolit-Schleifmittelwerke Swa-rovski K.G. nach G. Werner) Figure 5. Surface temperature as a function of de-livery conditions during pendulum and creep feed grinding (source: Tyrolit-Schleifmittelwerke Swa-rovski K.G. according to G. Werner) B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7

47、EF8DD9NormCD - Stand 2014-03All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 3390 7 4 Voraussetzungen fr die Anwendung des Verfahrens 4.1 Werkzeugmaschine Die technologischen Eigenarten des Tiefschleifens, hohe Gesamtschnittkraft, je nach Werkstckgeometrie starke Schnitt-kraf

48、tschwankungen, hoher Leistungsumsatz in der Kontaktzone zwischen Schleifscheibe und Werkstck und groe Kontaktflche zwischen Schleifscheibe und Werkstck, stellen spezielle Anforderungen an die Konstrukti-on von Tiefschleifmaschinen. Die wesentlichen Unterschiede zu konventionellen Pendelschleifma-sch

49、inen sind nachfolgend dargestellt. 4 Requirements for the application of the process 4.1 Machine tool The characteristics of creep feed grinding, high overall cutting force, significant cutting force variations depending on workpiece geometry, high power in the contact zone between the grinding wheel and the workpiece and huge contact area between the grinding wheel and the workpiece, place special dema