Strömungsfeldmessung der Kühlschmierstoffzufuhr an der Schleifscheibe

Abstract

Zusammenfassung Kühlschmierstoff (KSS)-strömungen werden in Schleifprozessen eingesetzt, um Schleifbrand am Werkstück zu verhindern. Bislang wurde die KSS-Zufuhr heuristisch optimiert. Um eine zielgerichtete KSS-Strömungsoptimierung zu ermöglichen, wird erstmals die optische schleifscheibennahe Messung von KSS-Strömungsfeldern mittels Particle Image Velocimetry (PIV) und durch Nachverfolgung von Mustern in Schattenwurfbildern untersucht. Als erster Schritt wird an der rotierenden Schleifscheibe, jedoch ohne die Bearbeitung eines Werkstücks, gemessen. Beide Messmethoden liefern vergleichbare Ergebnisse, wobei nahe der Schleifscheibenoberfläche mittels PIV Messwerte mit geringerer Messunsicherheit erzielt werden. Mit dem verwendeten Messaufbau lassen sich mittels PIV Geschwindigkeiten in einem Abstand zwischen 0 cm bis 2 cm und mittels Schattenwurf zwischen 0 cm bis 5 cm zur Schleifscheibenoberfläche messen. Im Ergebnis konnte erstmals der für die Kühlleistung relevante Parameter des Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen KSS-Anströmung und Schleifscheibenoberflächengeschwindigkeit in situ gemessen werden. Es wurde festgestellt, dass eine aus der Literatur bekannte Verringerung der Kühleffizienz ab einem Geschwindigkeitsverhältnis von 0,8 mit einem Abprallen des KSS-Strahls beim Auftreffen auf die Schleifscheibe korreliert. In zukünftigen Untersuchungen ist zu klären, wie sich die hier gewonnenen Erkenntnisse zur Messfähigkeit und zum Strömungsverhalten auf den Schleifprozess mit Werkstück übertragen lassen.