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Schäden durch Zusetzungen, Reibung und Wärme

Mit zunehmendem Verschleiß des Schleifwerkzeuges ändern sich wichtige Prozesskenngrößen wie Normal- und Tangentialkräfte sowie die Maximaltemperatur in der Kontaktzone zwischen Werkzeug und Werkstück. Sogenannte Zusetzungen werden als beachtenswerte Größe im Verschleißmechanismus angesehen: Sie beschreibt das Anhaften von Teilen des Werkstückstoffes an den Schleifkörnern beziehungsweise das Festsetzen von Spänen in den Poren der Schleifscheibe.

Zusetzungen verursachen eine starke Reibung und hohe Temperaturen in der Kontaktzone. Sie können mit dem Werkstückstoff verschweißen und kleine Teile davon herausreißen, sodass die Oberfläche beschädigt wird. Schreitet die Zusetzung fort, kann sich die Makrostruktur der Schleifscheibe verändern. Insbesondere scharfe Kanten werden dadurch stark beansprucht, zum Beispiel beim Nutenschleifen. In der Folge kann die Scheibe ihr Profil verlieren und so können Maß- und Formfehler am Werkstück entstehen.

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Der Schleifprozess ist zudem ein Bearbeitungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden. Ein großer Teil der zugeführten mechanischen Energie wird in Wärme umgewandelt: zum einen durch die Reibung und plastische Verformung des Werkstückstoffes beim Korneingriff, zum anderen während des Abscherens des Spans bei der Spanbildung. Ein großer Teil der in der Schleifkontaktzone erzeugten Wärme fließt ins Werkstück und kann damit thermische Schädigungen und Randzonenbeeinflussungen verursachen.

Verbessertes Kühlkonzept sorgt für weniger Verschleiß

Kühlschmierstoffe haben im Schleifprozess wichtige Aufgaben, denn sie reduzieren die auftretenden Reibvorgänge. Somit entsteht deutlich weniger Wärme und sie kann aus der Kontaktzone abgeführt werden. Darüber hinaus kann die Spülwirkung des Kühlschmierstoffes die Zusetzung der Schleifscheibe vermeiden.

Um die Qualität geschliffener Werkstücke zu verbessern, hat August Steinmeyer in eine neue Ölanlage investiert, die höhere Drücke und eine bessere Filtrierung erlaubt. Zum anderen hat das Unternehmen auch neue Düsen für das Kühlen der Schleifkontaktzone und zusätzliche KSS-Düsen zur In-Prozess-Reinigung der Schleifscheibenoberfläche entwickelt und setzt diese nun ein. Somit ist eine bessere Zufuhr des Kühlmediums in die Schleifkontaktzone und eine effektivere Reinigung der Schleifscheibe möglich. In der Folge reduzieren sich die Aufschweißungen auf dem Schleifkorn und es bilden sich keine Spannester in der Schleifscheibenpore, die Wärmezufuhr in das Werkstück verringert sich erheblich. Die im eigenen Haus entwickelte Kühl- und Reinigungstechnologie setzt das Unternehmen auch erfolgreich in den Schleifprozessen bei der Herstellung von Spindelgewinden ein. Somit können jegliche Kommabildung und Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Spindelgewindes vermieden werden.

Die Oberfläche als Spiegel der Qualität des Werkstücks

Die Experten bei August Steinmeyer betonen, dass eines der wichtigsten Ergebnisse eines Schleifprozesses die Verfeinerung der Oberfläche des Werkstückes ist. Durch das neue Schleifverfahren konnte die Oberflächentopografie der eigenen Spindelgewinde um etwa 50 % verbessert werden. Die Oberflächenrauheit beschreibt zusammen mit Parametern wie geometrischer Genauigkeit oder Beschaffenheit die Qualität des geschliffenen Werkstückes. Die Rauheit wird von vielen Faktoren beeinflusst, darunter Scheibentopografie, Zusetzung, Verschleiß, Schnittbedingungen, Werkstückstoff und Schleifrichtung. Durch das reibungslose Zusammenspiel der gewählten Werkzeuge sowie Schnittbedingungen mit einer optimierten Spülung der Schleifscheibe und Kühlung der Schleifkontaktzone ist es möglich, das Endprodukt – also in diesem Fall die Spindel – in einer noch höheren Fertigungsqualität herzustellen als bisher. August Steinmeyer kann somit durch das verbesserte Schleifverfahren Kugelgewindetriebe anbieten, die den steigenden Anforderungen hochpräziser Anwendungen gerecht werden und durch optimierte Laufeigenschaften besonders langlebig, wirtschaftlich und effizient sind.

* Dipl.-Ing. Nima Jandaghi ist Teamleiter des Bereichs Technologie bei der August Steinmeyer GmbH & Co. KG in 72458 Albstadt, Tel. (0 74 31) 12 88-0, info@steinmeyer.com

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