Bei der Formgebung von Zerspanwerkzeugen aus polykristallinem Diamant (PKD) stellt das Schleifen eine Schlüsseltechnologie dar. Das Schleifen von PKD ist jedoch durch geringe Zerspanraten und einen hohen Schleifscheibenverschleiß gekennzeichnet. Durch die Auslegung des Schleifprozesses können die Zerspanrate und der Schleifscheibenverschleiß beeinflusst werden. Die zuvor genannten Größen werden maßgeblich durch die thermischen und mechanischen Belastungen in der Kontaktzone beim Schleifen beeinflusst. Diese wiederum hängen von den tribologischen Eingangsgrößen Normalkraft und Relativgeschwindigkeit sowie von der PKD-Spezifikation ab. Die Auslegung eines effizienten Schleifprozesses erfordert demzufolge eine Vorhersage der thermischen und mechanischen Belastungen in Abhängigkeit von den tribologischen Eingangsgrößen und der PKD-Spezifikation sowie der resultierenden Schleifscheibenverschleiß- und Zerspanungsmechanismen.
Gegenstand dieser Arbeit ist die Herleitung eines mathematischen Zusammenhangs zwischen den tribologischen Eingangsgrößen und den thermischen und mechanischen Belastungen beim Schleifen unterschiedlicher PKD-Spezifikationen und die Erklärung der bei den vorhergesagten thermischen und mechanischen Belastungen vorliegenden PKD-Zerspanungsmechanismen und Schleifscheibenverschleißmechanismen. Hierzu wird der Schleifprozess zunächst in Form von Einkornreibtests abstrahiert und empirisch-analytische Modelle zur Vorhersage der thermischen und mechanischen Belastungen für einen Einkornkontakt abgeleitet. Diese Modelle werden in einem weiteren Schritt auf Basis von Schleifversuchen auf den Schleifprozess übertragen. Finite-Elemente-Simulationen, die auf diesen Modellen aufbauen, ermöglichen die Simulation der Temperaturen beim PKD-Schleifen für einzelne Kontaktflächen. Ferner werden die theoretischen Kontaktdrücke am Einzelkorn bestimmt. Des Weiteren werden die verschleißbedingte Veränderung der Schleifscheibentopographie und die Beeinflussung der PKD-Randzone durch den Schleifprozess untersucht und anhand der thermischen und mechanischen Belastungen in der Kontaktzone erklärt.
Diese Dissertation liefert somit einen Beitrag zum Verständnis der Ursache-Wirkungszusammenhänge zwischen den thermischen und mechanischen Belastungen in der Kontaktzone und den Schleifscheibenverschleiß- und Zerspanungsmechanismen in Abhängigkeit von den tribologischen Eingangsgrößen und der PKD-Spezifikation.