VDI 3391-2016 Pendulum surface and pendulum profile grinding with peripheral grinding wheels.pdf

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1、ICS 25.080.50 VDI-RICHTLINIEN Dezember 2016 December 2016 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Pendel-Planschleifen und Pendel-Profilschleifen mit Umfangsschleifscheiben Pendulum surface and pendulum profile grinding with peripheral grinding wheels VDI 3391 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deu

2、tsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL) Fachbereich Produktionstechnik und Fertigungsverfahren VDI-Handbuch

3、 Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 2: Fertigungsverfahren Vervielfltigungauchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgabe:11.14 Entwurf,deutschFormeredition:11/14Draft,in GermanonlyZu beziehen durch /Available atBeuth Verlag Gmb

4、H,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalten / AllrightsreservedVerein DeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2016Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Begriffe 2 3 Formelzeichen und Abkrzungen . 3 4 Verfahrensbeschreibung 4 4.1 Abgrenzung 4 4.2 Mglichkeiten und Gre

5、nzen . 4 4.3 Schleifablufe 6 4.4 Abrichtverfahren 6 5 Voraussetzungen fr die Anwendung des Verfahrens 8 5.1 Werkzeugmaschine 8 5.2 Schleifscheiben 10 5.3 Khlschmierstoffe 10 6 Anwendungsbeispiele 13 Schrifttum 15 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Terms and definitions 2 3 Symbols and

6、 abbreviations . 3 4 Process description . 4 4.1 Limitations . 4 4.2 Capabilities and limitations . 4 4.3 Grinding sequences 6 4.4 Dressing processes . 6 5 Process application requirements . 8 5.1 Machine tool 8 5.2 Grinding wheels . 10 5.3 Cooling lubricants 10 6 Applications 13 Bibliography 15 B97

7、4908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FB2DEE1C29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2017-04 2 VDI 3391 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vor

8、gaben 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 Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtun

9、g der Lizenzbe-dingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements

10、 and recom-mendations 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 without infringement of copyright

11、is permitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. Einleitung Die Richtlinie wurde erarbeitet fr die in den Berei-chen Arbeitsplanung und Fertigung ttigen Fach-leute,

12、 die sich mit dem Pendel-Planschleifen und Pendel-Profilschleifen (Bild 1) intensiver befassen wollen. Ebenfalls gebruchlich sind die Bezeich-nungen Flach- und Profilschleifen. Nicht betrachtet wird in dieser Richtlinie das Plan-Seitenschleifen (Stirnschleifen). Introduction This standard is aimed a

13、t professionals in the field of work planning and manufacturing who wish to discover more about pendulum surface and pendu-lum profile grinding (Figure 1). Plane face grinding does not fall within the scope of this standard. 1 Anwendungsbereich Die vorliegende Richtlinie beschreibt das Pendel-schlei

14、fen mit Umfangsschleifscheiben als spanen-des Fertigungsverfahren mit geometrisch unbe-stimmter Schneide. 1 Scope This standard describes pendulum grinding using peripheral grinding wheels as a machining process with geometrically undefined cutting edges. 2 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlini

15、e gelten die fol-genden Begriffe: Pendelschleifen Umfangsschleifprozess mit relativ hoher Werk-stckgeschwindigkeit vwund relativ geringer Zu-stellung aein Anlehnung an ISO 3002-5 Profilieren Abtrag von Korn und Bindung mit dem Ziel der (makrogeometrischen) Vernderung des Schleifbe-lags zur Erzeugung

16、 des gewnschten Profils und der erforderlichen Profilgenauigkeit (zyklisch oder kontinuierlich) Schrfen Zurcksetzen von Bindung mit der Zielsetzung, ausreichenden Kornberstand und Spanraum zu schaffen (zyklisch oder kontinuierlich) 2 Terms and definitions For the purposes of this standard, the follo

17、wing terms and definitions apply: pendulum grinding peripheral grinding process characterised by rela-tively high workpiece speed vwand relatively low depth of cut aeadapted from ISO 3002-5 profiling removal of grit and binding material with the aim of (macrogeometrically) modifying the abrasive coa

18、t-ing to produce the desired profile and required pro-file accuracy (cyclical or continuous) sharpening removal of binding material with the aim of creating sufficient grain protrusion and chip space (cyclical or continuous) B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686B

19、D19CFC1FB2DEE1C29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2017-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 VDI 3391 3 Bild 1. Anwendungsbeispiele fr das Pendelschlei-fen (Quelle: Blohm Jung GmbH) a) Pumpengehuse b) Scherenklingen c) Rumwerkzeug d) Pumpenrotor Figure 1. Exampl

20、e applications of pendulum grind-ing (source: Blohm Jung GmbH) a) pump housing b) scissor blades c) broach d) pump rotor 3 Formelzeichen und Abkrzungen Formelzeichen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet: Formel-zeichen Bezeichnung Einheit aeZustellung, Arb

21、eitseingriff mm Qwbezogenes Zeitspanungsvolumen 3mmmmsvcSchnittgeschwindigkeit msvsSchleifscheibenumfangsge-schwindigkeit msvwWerkstckgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit mmminAbkrzungen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Abkrzungen verwendet: CBN kubisches Bornitrid HSS Sc

22、hnellarbeitsstahl 3 Symbols and abbreviations Symbols The following symbols are used throughout this standard: Symbols Designation Unit aedepth of cut, engagement mm Qwspecific material removal rate 3mmmmsvccutting speed msvsgrinding wheel peripheral speed msvwworkpiece speed, feed speed mmminAbbrev

23、iations The following abbreviations are used throughout this standard: CBN cubic boron nitride HSS high-speed steel B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FB2DEE1C29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2017-04 4 VDI 3391 Alle Rechte vorbehalten Verein Deut

24、scher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 4 Verfahrensbeschreibung 4.1 Abgrenzung bliche Bereiche beim Pendelschleifen sind: vwvon 5000 mm/min bis 50 000 mm/min ae 0,02 mm Das bezogene Zeitspanungsvolumen Qwbeim Schleifen lsst sich bezugnehmend auf die angege-benen Formelzeichen als Produkt aus der Zust

25、ellung aeund der Werkstckgeschwindigkeit vwdarstellen: eww60avQ = Schleifprozesse mit vergleichsweise hohen Zustel-lungen und niedrigen Werkstckgeschwindigkeiten werden hingegen als Tiefschleifprozesse bezeich-net. Charakteristisch fr das Pendelschleifen ist die im Vergleich zum Tiefschleifen relati

26、v geringe Zustel-lung, mit der im Normalfall das Aufma in mehre-ren berlufen zerspant wird, siehe Bild 2. 4 Process description 4.1 Limitations Typical ranges for pendulum grinding: vwfrom 5000 mm/min to 50 000 mm/min ae 0,02 mm Based on the symbols indicated, the specific mate-rial removal rate Qwd

27、uring machining can be rep-resented as a product of the depth of cut ae and the workpiece speed vw: eww60avQ = Creep feed grinding is the term used to describe grinding processes with comparatively large depths of cut and low workpiece speeds. Pendulum grinding is characterised by a relatively low d

28、epth of cut in comparison with creep feed grinding and stock is generally removed in several passes, see Figure 2. 4.2 Mglichkeiten und Grenzen Das Pendelschleifen wird vorzugsweise bei geringe-ren Aufmaen eingesetzt und in Fllen, bei denen besonders werkstoffschonend bearbeitet werden muss. Tabelle

29、 1 zeigt das Pendelschleifen im Ver-gleich zum Tiefschleifen. Tabelle 1. Verfahrensvergleich Pendelschleifen Tiefschleifen (Quelle: 1) Pendel- schleifen Verfahrens- merkmal Tiefschleifen grer mittlere Spanungsdicke kleiner kleiner mittlere Spanungslnge grer kleiner mittlere Schleiftemperatur grer kl

30、einer Schleifkrfte grer kleiner vertikale Formabweichung grer grer Rautiefe kleiner grer Kantenverschlei kleiner 4.2 Capabilities and limitations Pendulum grinding is ideally used for smaller ma-chining allowances and in cases where particularly gentle material removal processes are required. Ta-ble

31、 1 compares pendulum grinding with creep feed grinding. Table 1. Comparison of pendulum grinding and creep feed grinding (source: 1) Pendulum grinding Process characteris-tics Creep feed grinding larger average chip thickness smaller smaller average chip length larger smaller average grinding temper

32、ature larger smaller grinding force larger smaller vertical shape deviation larger larger surface roughness smaller larger edge wear smaller B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FB2DEE1C29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2017-04All rights reserved Ve

33、rein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 VDI 3391 5 Bild 2. Verfahrensvarianten beim Planschleifen (Quelle: WZL Aachen) Figure 2. Process variants for surface grinding (source: WZL Aachen) Bild 3. Bewegungsablufe beim Pendelschleifen (Quelle: Blohm Jung GmbH) a) Pendel-Planschleifen mit kontin

34、uierlichem Quervorschub b) Pendel-Profilschleifen mit kontinuierlicher Zustellung c) Pendel-Profilschleifen mit intermittierendem Quervorschub d) Pendel-Profilschleifen mit intermittierender Zustellung e) Pendel-Profilschleifen (ECO-Flachschleifen) Figure 3. Motion sequences during pendulum grinding

35、 (source: Blohm Jung GmbH) a) pendulum surface grinding with continuous transverse feed b) pendulum profile grinding with continuous feed motion c) pendulum surface grinding with intermittent transverse feed d) pendulum profile grinding with intermittent feed motion e) combined pendulum grinding (EC

36、O flat grinding) blicherweise wird mit Khlschmierstoff gearbei-tet. In besonderen Fllen sind auch eine Minimal-mengenschmierung sowie eine Trockenbearbeitung mit sehr reduzierten Bearbeitungsparametern mg-lich. Wie allgemein beim Schleifen, hngt die Schleif-barkeit des Werkstcks auch vom Werkstoff u

37、nd Cooling lubricants are normally used during grind-ing operations. Minimum quantity lubrication (near-dry machining) and dry machining with greatly reduced machining parameters are also pos-sible in special cases. As is generally the case, workpiece grindability also depends on the material and it

38、s pretreatment. Excess B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FB2DEE1C29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2017-04 6 VDI 3391 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 seiner Vorbehandlung ab. Zu hohe Zeitspanungsvo-lumina

39、knnen z. B. zu Randzonenschdigungen (Schleifbrand) fhren. Eine detaillierte Beschrei-bung von mglichen Schleiffehlern und Hinweise zu geeigneten Gegenmanahmen sind VDI 3393 zu entnehmen. Besondere Anforderungen werden auch an das Werkzeug gestellt. Abhngig vom eingesetzten Verfahren werden auf die B

40、earbeitungsaufgabe ab-gestimmte Schleifscheibeneigenschaften hinsicht-lich der Zusammensetzung (Porositt, Bindung und Korn) sowie der Bindungs- und Korneigenschaften eingesetzt. Die Grenzen des Pendelschleifens wurden in den letzten Jahren zu hheren Werkstckgeschwindig-keiten verschoben, was unter d

41、er Bezeichnung Schnellhubschleifen“ bekannt ist. Beim Schnell-hubschleifen werden Werkstckgeschwindigkeiten bis vw= 120 000 mm/min eingesetzt. Dabei wird der Anteil der abgefhrten Zerspanungsenergie ber die Spne gesteigert. Dadurch lassen sich deutlich h-here bezogene Zeitspanungsvolumina erzielen.

42、4.3 Schleifablufe Die beim Pendelschleifen gebruchlichen Schleif-ablufe zeigt Bild 3. Der Quervorschub kann beim Pendel-Planschleifen intermittierend oder kontinu-ierlich erfolgen. Beim Pendel-Profilschleifen (Pro-fileinstechschleifen) gilt gleiches fr die Zustellung. Nur bei Werkstcken mit kurzen S

43、chleiflngen wird man die kontinuierliche Verfahrensweise whlen, um Schaltzeiten zu vermeiden. Bei greren Schleif-lngen luft der Schleifprozess bei intermittierender Verfahrensweise ber dem Schleifweg mit grerer Konstanz ab. Bei gesteuerten Maschinen ist darber hinaus eine Kombination des typischen P

44、endel-Einstechschlei-fens (Pendel-Profilschleifen) und Pendel-Plan-schleifens, das sogenannte ECO-Flachschleifen, mglich. Bei entsprechendem Aufma sind damit erhebliche Zeiteinsparungen mglich, da beim Schruppschleifen fast immer die ganze Schleif-scheibenbreite zum Einsatz kommt. 4.4 Abrichtverfahr

45、en Das Pendelschleifen ist aufgrund von Verschlei-vorgngen ein zeitlich instationrer Prozess. Die sich ndernde Schneidenraumstruktur (Bindung, Korn) wirkt sich auf die auftretenden Schleifkrfte sowie auf das Schleifergebnis (Werkstckqualitt) aus. Zur Sicherstellung der geforderten Arbeitser-gebnisse

46、 ist es daher immer wieder erforderlich, eine definierte Schneidenraumstruktur (wieder-) herzustellen. material removal rates can result in surface layer damage (grinding burn). A detailed description of possible grinding errors and guidance on appropri-ate countermeasures can be found in VDI 3393.

47、Special requirements also apply to the grinding tool. Depending on the process used, grinding wheel characteristics are chosen to match the machining task in terms of composition (porosity, bond and grit) and bond and grit properties. In recent years the boundaries of pendulum grinding have been pus

48、hed to enable higher workpiece speeds in a process known as “speed-stroke grind-ing”. Speed-stroke grinding uses workpiece speeds up to vw= 120 000 mm/min. Since a higher propor-tion of the energy generated during the machining operation is expelled with the chips, significantly higher material remo

49、val rates are achievable. 4.3 Grinding sequences Figure 3 shows the grinding sequences typically associated with pendulum grinding. During pendu-lum surface grinding, the transverse feed can be in-termittent or continuous. The same applies to the depth of cut with pendulum profile grinding. The continuous approach is used only for workpieces with short grinding lengths as a means of avoiding switching times. The intermittent