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Schleiftechnik - Übersicht über die Zusammenhänge

Die Schleiftechnik umfasst alle Maßnahmen zur zerspanenden Oberflächenbearbeitung mit geometrisch unbestimmter Schneidengeometrie metallischer und auch nichtmetallischer Bauteile. Das industriell eingesetzte Fertigungsverfahren Schleifen umfasst dabei verschiedene Tätigkeiten die wiederum von unterschiedlichen Baugruppen einer Werkzeugmaschine durchgeführt werden. Man kann diese Tätigkeiten wie folgt grob einteilen:

  • Schleifwerkzeuge
  • Abrichtwerkzeuge
  • Schleifverfahren (Maschinen-Kinematik)
  • Bauteilwerkstoffe
  • Kühlschmierstoffzufuhr

Das Schleifergebnis orientiert sich an betriebswirtschaftlichen (Taktzeit, Rüstzeit, Hauptzeit, Maschinenstundensatz, Werkzeugkosten, Kosten für den Kühlschmierstoffeinsatz, …) wie auch technischen Zielgrößen, wie zum Beispiel Oberflächenqualität, Form-, Maß und Lagetoleranzen, thermische Randzonenbeeinflussung (Schleifbrand) um nur wesentliche Größen zu nennen.

Robuste Prozesse sind das Ziel

Die korrekte Wahl der Prozessparameter und Werkzeugspezifikationen sowie die technische Interaktion dieser unterschiedlichen Einflussgruppen auf das Schleifergebnis stellt die System-Komplexität des Fertigungsverfahrens Schleifen dar. Einige Systemgrößen wie die Werkzeugbeschaffenheit unterliegen einer dynamischen Veränderung über den Prozessverlauf hinweg, sie verschleißen. Die Topographie (Oberflächenbeschaffenheit) der eingesetzten Werkzeuge sowie die Makrogeometrie (Werkzeugform) ändert sich damit stetig und verändert die Eingriffsbedingungen beim Schleifen und damit ebenso das Prozessergebnis. Dadurch kann eine Einsatzkontinuität der Systemgröße Werkzeugeinfluss nicht gewährleistet werden. Der Prozess unterliegt somit einem steten Wandel einzelner Systemgrößen, deren Änderungsspielraum derart beherrscht und kontrolliert  werden muss, um eine industriekonforme Prozessrobustheit möglichst zu garantieren.

Die richtigen Prozessparameter wählen

Während die Prozessparameter (Zustellung, Werkstückumdrehung, Schleifscheibenumfangsgeschwindigkeit, Vorschübe etc.) über die Maschinenkinematik über einen genügend langen Zeitraum hinweg reproduzierbar und sehr genau eingestellt werden können, unterliegt der Schleifprozess durch mögliche Variationen der Bauteilgeometrie und –Zusammensetzung weiteren Schwankungen der Systemgrößen. Kleinste Änderungen in der Legierungszusammensetzung der Bauteilmaterialien und Abweichungen in der Bauteilgeometrie ziehen Konsequenzen im Prozessergebnis nach sich. Darauf müssen die Schleifwerkzeuge wiederum und die Verfahrenskinematik im Schleifprozess angepasst werden. Dies geschieht jedoch oft aufgrund fehlender wirtschaftlich sinnvoller und technisch robuster Überwachungsmöglichkeiten (bspw. der Schleifscheibentopographie) nicht automatisch und wird manuell nachjustiert. Dies führt unweigerlich zu Fehlerquellen und Ineffizienzen im Betrieb - auch moderner Schleifsysteme.

Einflussfaktor Kühlschmierstoffversorgung auf das Schleifergebnis

Ein weiterer maßgeblicher Einfluss auf das Prozessergebnis (thermische Randzonenschädigung, Schleifbrand, Werkzeugverschleiß) stellt die Kühlschmierstoffversorgung des Schleifprozesses dar. Ist diese nicht zielgerichtet (Auftreffpunkt des Kühlmittelstrahls) und in Bezug auf die prozess- und werkzeuggeometriespezifische Zuführmenge (l/min) sowie zugehöriger KSS-Austrittsgeschwindigkeit (m/s) nicht anforderungsgerecht ausgelegt, so wird die Qualitätsvorgabe des zu schleifenden Bauteiles nicht erreicht. Ferner stellt die Kühlschmierstoffversorgung die Kühlung der Maschinenkomponenten dar, die wiederum nur bei möglichst konstantem Wärmegang eine kinematische Genauigkeit und damit technische Reproduzierbarkeit der Prozessstellgrößen über die Werkzeugmaschine gewährleisten kann.

In der nachfolgenden Übersicht sind die verschiedenen Einflussfaktoren und deren Zusammenhänge dargestellt (zum Öffnen bitte anklicken):

 

Das Schleifergebnis hängt von vielen Einflussgrößen ab

Eine umfassende Analyse aller Einflussgrößen der Schleiftechnik ist wesentlich ausführlicher zu betreiben und umfasst je erwähnter Einflussgruppe viele weitere spezifische Einflussfaktoren, wie bspw. die Wahl der Prozessparameter und deren Auswirkung auf den Verschleiß der eingesetzten Schleifwerkzeuge oder der Temperaturentwicklung beim Schleifen (bspw. zu fein abgerichtete Schleifscheibe oder eine unzureichende Kühlschmierstoffzufuhr).

Zusammenfassung

Resümierend kann man die Schleiftechnik als ein technisches System mit vielen unterschiedlichen Einflussfaktoren beschreiben, die sich sowohl zeitlich ändern, als auch miteinander in direkten Einflussbeziehungen stehen und dadurch interagierend die geforderten Prozessergebnisse  stark beeinflussen. Die Beherrschbarkeit von Schleifsystemen erfordert ein hohes Maß an Erfahrung der Anwender und prozessverantwortlichen Mitarbeiter.

Die Grindaix GmbH bedient in diesem Sachzusammenhang  maßgeblich die Einflussgröße der Kühlschmierstoffversorgung und stellt ihren Kunden dabei sicher, innerhalb dieser Einflussgruppe der Schleiftechnik möglichst wenige Fehler zu machen. Ziel ist es stets eine möglichst maximale Prozessrobustheit bei ausreichender Wirtschaftlichkeit unter Einhaltung der Qualitätsvorgaben zu erreichen. Auf diesem Weg ist Ihnen das Team Grindaix gerne behilflich.

Aktuell: Wir bieten regelmäßig ein praxisorientiertes Fachseminar zum Thema „Schleifbrand vermeiden“ in Köln an. Hier finden Sie weitere Informationen:

http://grindaix.de/unternehmen/praxisseminar/

Tagungsleitung: Dr.-Ing. D. Friedrich