Schleifen ist ein Bearbeitungsprozess, der in fast allen Werkstätten zu finden ist. Einige Schleifarbeiten, wie z. B. das Schleifen von Gussteilen, das Schleifen von Schweißnähten oder das Tischschleifen, sind relativ einfach. Andere Schleifarbeiten können komplex sein, wie z. B. das Einhalten sehr enger Toleranzen oder die Bearbeitung schwieriger Materialien. Schleifen hat eine breite Palette von Anwendungen in der Fertigung. Wie bei vielen Verfahren ist die Auswahl des besten Werkzeugs entscheidend.
Obwohl die Schneiden viel kleiner und in einer zufälligen Reihenfolge angeordnet sind, sind Schleifscheiben Schneidwerkzeuge und erfüllen die gleiche Aufgabe wie Schaftfräser, Bohrer und Drehwerkzeuge. Ob Sie nun Gussteile abschleifen oder Zahnräder schleifen, Schleifscheiben sind ähnlich.
Schleifmittel
Schleifscheiben werden aus verschiedenen Arten von Schleifmaterialien hergestellt, von Aluminiumoxid – dem weichsten und gebräuchlichsten – bis zu Diamant, dem härtesten und teuersten. Die meisten Scheiben werden hergestellt, indem das Schleifmaterial mit einem Bindemittel gemischt und dann in eine Form gegeben wird, um die gewünschte Form zu erhalten.
Ein keramisches Rad wird unter Druck geformt und dann bei einer sehr hohen Temperatur gebrannt, wodurch die Bindemittel – zum Beispiel Ton – zu Glas werden, was dem Rad Festigkeit und Steifigkeit verleiht. Resinoid-gebundene Räder verwenden die gleiche Art von Schleifmitteln mit einer weicheren Harzbindung, die oft mit anderen Materialien wie Glasfasern verstärkt wird, um die Festigkeit zu erhöhen. Resinoid-Räder können mit höheren Schnittgeschwindigkeiten arbeiten als keramische Räder und sind weniger anfällig für Ausfälle, wobei die ungleichmäßige Belastung Resinoid-Räder ideal für den Einsatz auf Handwerkzeugen oder Maschinen, wie Kappsägen, macht. Keramische Räder halten ihre Form besser und sind steifer als harzgebundene Räder, wodurch sie sich am besten für Arbeiten mit engen Toleranzen auf starren Werkzeugmaschinen eignen. Beide Arten von Rädern können während des Gebrauchs brechen und splittern, aber keramische Räder sind anfälliger für katastrophale Ausfälle, was ein weiterer Grund ist, warum sie normalerweise nicht für Handarbeiten verwendet werden.
Superschleifmittel wie Diamant und kubisches Bornitrid sind teuer. Um die Menge an Schleifmittel zu reduzieren, die zur Herstellung einer brauchbaren Scheibe benötigt wird, wird ein Schleifmittel an den Umfang einer Metallscheibe gebunden. Diamant- und CBN-Bindungen können keramisch, kunstharzgebunden oder metallisch sein. Bei metallisch gebundenen Scheiben wird Metallpulver, wie Kobalt und Kupfer, mit einem Schleifmittel vermischt. Durch einen Prozess, der als Sintern bekannt ist, wird die Mischung um den Umfang eines Rades geformt. Das Schleifmittel und das Metallpulver werden bei einer hohen Temperatur eingebrannt, wodurch sie sich miteinander verbinden.
Super-Schleifscheiben haben bessere Leistungsmerkmale, aber einen engeren Anwendungsbereich, da die Scheiben auf weicheren Materialien nicht gut funktionieren. CBN-Scheiben werden am häufigsten auf gehärteten Eisenwerkstoffen eingesetzt und sind in Maschinen wie Werkzeug- und Fräserschleifern, Nockenwellenschleifern und Getriebeschleifern zu finden. Im Vergleich zu Al2O3-Scheiben laufen CBN-Scheiben kühler, halten länger und können mit höheren Drehzahlen arbeiten. Diamant wird zum Schleifen von Hartmetall, Glas und anderen extrem harten Nichteisenwerkstoffen eingesetzt. Superschleifmittel sind produktiver, aber teuer. Sie kosten häufig das 10-fache der anderen Schleifscheiben und ihre Anwendungen sind in der Regel sehr spezifisch.
Andere Faktoren
Die Auswahl der richtigen Schleifscheibe ist natürlich wichtig für Schleifvorgänge und kann selbst für einen erfahrenen Maschinenbediener oder Ingenieur eine Herausforderung sein. Der Auswahlprozess ist oft ein Prozess des Ausprobierens, um die Kombination aus Maschine, Schneidflüssigkeit, Schneidparametern und Schleifscheibe zu optimieren.
Nach dem Schleifmaterial und der Scheibenform sind die Hauptfaktoren für die Scheibenauswahl die Korngröße, die Bindungsart und die Bindungshärte. Das Werkstückmaterial bestimmt das Schleifmittel, die Scheibenform und die Bindungsart. Korngröße und Bindungshärte werden in der Regel aufgrund der Anforderungen an die Oberflächengüte und der Härte des Materials ausgewählt. In Umgebungen mit geringen Stückzahlen wird in der Regel ein Scheibentyp verwendet und die Schleifparameter werden so angepasst, dass sie erfolgreich sind, da die Schwankungen der Zykluszeiten und der Scheibenverschleiß keine Rolle spielen. Hochvolumige Produktionsarbeiten, wie sie in der Automobilfertigung vorkommen, erfordern eine wiederholbare Leistung, die nur mit erheblicher Entwicklungszeit erreicht werden kann.
Bei einem früheren Arbeitgeber hatten wir sieben spitzenlose Schleifmaschinen, die etwa 2 Millionen Teile pro Jahr produzierten. Die Schleifscheiben hatten einen Durchmesser von 610 mm (24″) und eine Länge von 508 mm (20″). Es dauerte eine ganze Schicht, um eine alte Scheibe zu entfernen und eine neue zu montieren. Dies störte die Produktion erheblich, so dass eine genaue Kontrolle des Scheibenverschleißes entscheidend war, um die Kosten zu kontrollieren und die Produktionsanforderungen zu erfüllen. Es war ein großer Schlag für uns, als unser Räderhersteller das spezielle Rad, das wir jahrelang verwendet hatten, einstellte – wir waren das einzige Unternehmen, das es verwendete – und der einzige Ersatz eine härtere Bindung hatte. Diese scheinbar geringfügige Änderung führte zu unvorhersehbarem Radverschleiß und ungeplanten Radwechseln.
Da die neue Bindung härter war, wurde die Scheibe schneller stumpf und verursachte eine Abweichung der Teilegeometrie von den Spezifikationen. Die einzige Möglichkeit, dies zu beheben, bestand darin, den Schleifprozess neu zu entwickeln. Obwohl wir über langjährige Erfahrung und mehrere Experten für spitzenloses Schleifen verfügten, dauerte es einige Wochen, bis wir den idealen Satz von Schleifparametern gefunden hatten.
Die Auswahl einer Schleifscheibe kann mysteriös erscheinen, und die Entwicklung von Schleifparametern ist iterativ. Wie bei allen Bearbeitungsvorgängen sind jedoch Erfahrung, Wissen und qualifizierte Handwerker der Schlüssel zur Auswahl und Verwendung der richtigen Schleifscheibe.
Sicherheit beim Schleifen von Schleifscheiben
Schleifscheiben können gefährlich sein. Ich habe in zwei Unternehmen gearbeitet, in denen Menschen infolge von katastrophalen Schleifscheibenausfällen starben. Augen- und Handverletzungen sind bei schleifenden Handwerkzeugen und Tischschleifern keine Seltenheit. Es ist zwingend erforderlich, dass jeder, der Schleifscheiben oder -geräte benutzt, gründlich geschult wird. Einfache Aufgaben wie das Anbringen von Schleifscheiben, die Verwendung von Schutzfolien, das korrekte Anziehen von Schleifscheibenflanschen, das Stehen und Arbeiten in sicheren Bereichen und die Verwendung von geeigneter persönlicher Schutzausrüstung sind entscheidend für die Aufrechterhaltung einer sicheren Umgebung. Die Occupational Safety and Health Administration, das American National Standards Institute, Scheibenhersteller und Maschinenbauer haben alle detaillierte Veröffentlichungen, die die Sicherheitsanforderungen für Schleifscheiben und Maschinen umreißen.
