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Tiefschleifen – die wirtschaftliche Alternative in der Serienfertigung

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Die höheren mechanischen Beanspruchungen durch die hohen Prozesskräfte verlangen stabilere, steifere Maschinenbetten, Führungen und Komponenten. Die entsprechenden Konstruktionen sind vergleichsweise massiv und die zu bewegenden höheren Massen erfordern höhere Antriebsleistungen der Spindel und der Vorschubachsen.

Offenporige Schleifscheiben nehmen die höheren thermischen Belastungen besser auf. Üblich sind, in Abhängigkeit vom Werkstoff des Bauteiles, konventionelle Korund- und Siliziumkarbid-Kornwerkstoffe. Anwender des Pendelschleifens nutzen dagegen zusätzlich CBN- und auch Diamant-Schleifscheiben. Wegen des geringeren Bindungsvolumens in Tiefschleifscheiben und des dadurch reduzierten Widerstandes gegen das Herauslösen von Körnern aus der Schleifscheibe ist der spezifische Verschleiß pro Zeiteinheit größer. Dieser Gegebenheit entsprechen die Anwender meist mit einem kontinuierlichen Abrichten – und erhöhen damit auch die Genauigkeit.

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Kühlschmierstoff muss die prozessbedingte Wärme ableiten

Der Kühlschmierstoff erfüllt verschiedene primäre und sekundäre Aufgaben. Zu den primären zählt das Reduzieren der Reibung – einerseits zwischen Korn und Werkstück und andererseits zwischen Bindung und Werkstück. Hinzu kommt das Ableiten des größten Teils der prozessbedingten Wärme. Denn fast 100 % der beim Schleifen zugeführten elektrischen Energie wird in Wärme umgewandelt. Die sekundären Aufgaben bestehen im Reinigen von Schleifscheibe und Werkstück, dem Spänetransport aus der Kontaktzone sowie dem Korrosionsschutz von Maschine und Werkstück.

Positiv wirkt sich beim Tiefschleifen die niedrige Umfangsgeschwindigkeit aus. Im Vergleich zum Pendelschleifen reichen geringere Kühlschmierstoffgeschwindigkeiten, um die Kontaktzone optimal zu kühlen. Dagegen führt die größere Kontaktfläche zu erschwerter Zugänglichkeit. Herausforderungen für das Kühlschmiersystem sind außerdem die hohe Energie aus der höheren Spindelleistung und das gewünschte größere Spanvolumen.

In Abhängigkeit von den Einflussgrößen Wärmetransport, Spanvolumen und Profil der Werkstückoberfläche kann der Schleifer die Art des Düsensystems und die Kühlschmierstoffmenge wählen. Häufig erfüllen konventionelle Freistrahldüsen die Kühlbedingungen, die zur genaueren Ausrichtung des Kühlschmierstoffstromes auch geometrisch an das Werkstückprofil angepasst werden können. Die erforderlichen großen Mengen führen zu höheren Kosten (Pumpen, Energie).

Profilierte Düsen – die passende Wahl für tiefe Profile

Nadeldüsen lassen sich an die Form der Profile anpassen. Dies bietet besonders bei komplexen Profilen und unterschiedlichen Werkstückprofilen Vorteile. Die geringeren Austrittsquerschnitte können bei höheren Geschwindigkeiten den Volumenstrom und damit den Energiebedarf reduzieren. Profilierte Düsen sind die passende Wahl für tiefe Profile. Wegen der verschleißbedingten Änderungen des Schleifscheibendurchmessers kann das automatisierte Nachführen der Düsen auf einer eigenen NC-Achse sinnvoll sein.

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