Analysis of the distortion and compensation potential in grind-hardening of linear guides

In grind‐hardening the heat generated by a grinding process is utilized for a surface layer hardening of steel workpieces. In the present work the causes of distortion and its possible compensation were analyzed for single‐side and double‐sided grind‐hardened prismatic workpieces made of 90MnCrV8 (AISI O2). The results show that an increase of the feed speed reduces the resulting martensitic surface layer thickness whereas the influence of the residual tensile stresses on the workpiece distortion increases. Also, shape changes caused in single‐side grind‐hardening significantly depend on the shape deviations prior to grind‐hardening. Moreover, it was not possible to compensate workpiece distortion by a subsequent grind‐hardening of opposite sides of the workpiece although the same grinding parameters were used. It is assumed that the stresses state of the clamped workpieces supports the generation of residual tensile stresses and/or reduces the generation of residual compressive stresses in the martensitic surface layer. Beim Schleifhärten wird die während des Spanabtrags mit geometrisch unbestimmter Schneide entstehende Prozesswärme zur Randschichthärtung genutzt. Die hier vorgestellten Arbeiten haben zum Ziel, die Ursachen des durch den Schleifhärteprozesses bedingten Bauteilverzugs und eine mögliche Verzugskompensation beim ein‐ und doppelseitigen Schleifhärten an Proben aus dem Werkstoff 90MnCrV8 zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Steigerung der tangentialen Vorschubgeschwindigkeit während des Schleifhärtens die Einhärtetiefe bedingt verringert, jedoch die induzierten Zug‐Eigenspannugen und den Bauteilverzug erhöht. Des Weiteren zeigte sich, dass der Verzug nach einem einseitigen Schleifhärten signifikant von der Formabweichung der Werkstücke vor dem Schleifhärten beeinflusst wird. Eine Kompensation des Bauteilverzugs durch ein sequentielles Schleifhärten gegenüberliegender Werkstückoberflächen mit identischen Prozessparametern konnte jedoch nicht erreicht werden. Es wird vermutet, dass der Lastspannungszustand durch das Aufspannen der Bauteile in der Werkzeugmaschine die Einbringung von Zug‐Eigenspannungen in der martensitisch gehärteten Bauteilrandzone fördert und/oder die Induzierung von Druck‐Eigenspannungen behindert.