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Schleifen - Schleifmaschinen

Rundschleifmaschinen

Auszug aus

Taschenbuch der Werkzeugmaschinen

Herausgeber: Klaus-Jörg Conrad
04/2015, 744 Seiten, € 27,99
ISBN: 978-3-446-43816-3
S.649-652, Autor: Prof. Dr.-Ing. Tjark Lierse

Eine Rundschleifmaschine ist eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten runder Werkstücke durch Schleifen. Das Spektrum der Rundschleifanwendungen reicht von kleinsten Bauteilen mit einigen Millimetern Durchmesser bis hin zur Werkstücken, deren Durchmessern und Länge einige Meter beträgt.

Die Anforderungen an Schleifmaschinen lassen sich aus Anwendersicht in vier Punkte unterteilen:

  • Geometrie der herzustellenden Werkstücke,
  • Ausbringung,
  • geforderte Genauigkeit der Werkstücke,
  • Bedienung der Maschine.

Aus der Vielzahl der spezifischen Kundenanforderungen haben sich neben Standardmaschinen viele Sonderlösungen entwickelt. Grundsätzlich baut eine systematische Konstruktion von Rundschleifmaschinen auf den vom Kunden definierten Anforderungen im Lastenheft auf. Aus diesen Anforderungen leiten sich für den Lieferanten Aufgaben im Aufbau der Maschine ab, wie Lage der Werkstücke bei der Bearbeitung, Anforderungen an Betriebsmittel, Art der Werkstückzuführung, welche Bewegungen sind auszuführen, wie groß sind die zu erwartenden Kräfte. Diese werden in einem Pflichtenheft zusammengeführt und technisch konkretisiert, um den Aufbau der Maschine zu planen.

Bauarten von Rundschleifmaschinen

Das Spektrum der Rundschleifanwendungen liegt zwischen kleinsten Bauteilen mit einigen Millimetern Durchmesser (Düsennadeln) und Rundheitsanforderungen unter 0,3 μm bis hin zur Bearbeitung langer, schwerer Werkstücke mit Durchmessern und Längen von einigen Metern (z. B. Walzen). Die entsprechenden Maschinenkonzepte sind daher sehr unterschiedlich. Ein häufig anzutreffender Aufbau ist die Rundschleifmaschine mit horizontal gespanntem Werkstück. Die Längsvorschubbewegung wird entweder vom Schleifspindelsupport oder bei kürzeren Werkstücklängen vom Werkstücktisch vorgenommen. Eine typische Universal- Außenrund-Umfangs-Schleifmaschine zeigt die Abbildung. Bei der Bearbeitung hochgenauer Düsennadeln und -körper kommen Horizontal oder Vertikalmaschine zum Einsatz.

Universal-Außenrundschleifmaschine

Mechanische Komponenten

Die Haupanforderungen an einen Fertigungsprozess „Qualität und Wirtschaftlichkeit“ in Verbindungen mit den Kosten zur Herstellung der Maschine selbst bestimmen die Konzepte und Auslegungen der einzelnen Baugruppen einer Maschine.

Das Maschinengestell kann je nach Anforderung aus Stahl, Grauguss, Mineralguss (Reaktionsharz-Beton) oder Granit gefertigt sein. Mineralguss hat gegenüber Grauguss bessere Dämpfungseigenschaften, eine geringere Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität, weniger Schwindung (0,03 %) und bietet wegen der einfachen Gestaltungsmöglichkeiten Vorteile im Hinblick auf die Fertigungsflexibilität auch unter Kostengesichtspunkten.

Nachteilig ist der geringere E-Modul und die damit verbundene geringere Steifigkeit, sodass durch die konstruktive Gestaltung darauf Einfluss genommen werden muss. Granit wird im Bereich höchster Präzision wegen guter Dämpfung und bestmöglicher Steifigkeit eingesetzt.

Auf dem Maschinengestell sind die Führungen für die Vorschub- und Zustellbewegungen angebracht. Grundsätzlich kann zwischen Gleit- und Wälzführungen unterschieden werden. Heute kommen zunehmend spielfreie Wälzführungen zum Einsatz, die durch Vorspannung eine ausreichende Steifigkeit und Positioniergenauigkeit aufweisen. Im hochgenauen Bereich werden Maschinen auch mit hydrostatischen Führungen ausgestattet.

Rundschleifmaschinen mit horizontaler Werkstückanordnung verfügen entweder über einen X-Z-Kreuzschlitten, auf dem eine oder mehrere Schleifspindeln schwenkbar um die B-Achse angeordnet sind oder einen in Z-Achse verfahrbaren Werkstücktisch. Das Werkstück wird im Werkstückspindelstock aufgenommen und bei der Bearbeitung zwischen Spitzen im Reitstock zusätzlich positioniert. Der Werkstückantrieb erfolgt i. d. R. über eine sehr steife Lagerung, um hohe Kräfte aufnehmen zu können. Bei der Bearbeitung zwischen Spitzen kommen gleitgelagerte Pinolen oder feststehende Spitzen aus Hartmetall oder PKD zum Einsatz. Für Unrundschleifoperationen sind die Werkstückspindeln mit geregelter C-Achse ausgestattet.

Zum Abstützen langer Werkstücke werden Setzstöcke eingesetzt, die der Zustellung der Schleifscheibe synchron bis zum Fertigmaß folgen.

Elektrische Komponenten

Angetrieben wird die Schleifscheibe meist indirekt über einen hydrodynamisch gelagerten Keilriemenantrieb mit einem Drehstrom-Asynchronmotor oder wälzgelagerte Motorspindeln mit Spindelleistungen von ca. 5 bis 30 kW, wobei heute zunehmend direktangetriebende Torquemotoren zum Einsatz kommen. Die Drehzahlbereiche der Schleifspindeln werden stufenlos über einen großen Bereich gesteuert, da immer mehr Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsschleifoperationen in neue Technologiekonzepte des Schleifens Eingang finden. Der Werkstückspindelstock wird ebenfalls riemengetrieben über einen AC-Motor oder mit Direktantrieben, häufig in einem Drehzahlbereich von 1 bis 1000 U/min, angetrieben.

Die CNC-Steuerungen erfüllen alle üblichen Anforderungen wie Bedienerführung in allen Betriebsarten, Parallelprogrammierung, feste Schleifzyklenprogrammierung und Fehlerdiagnose. Somit lässt sich bedienerfreundlich eine automatische Reitstockverschiebung und Spannung der Schleifscheibe oder Messzyklen programmieren und ein kurzfristiges Umrüsten auf die verschiedenen Schleifaufgaben ermöglichen.

Die Vorschub- und Zustellbewegungen werden in der Regel über Servomotoren realisiert. Inkrementale Wegmessysteme ermöglichen eine hohe Positioniergenauigkeit der Achsen mit einer Auflösung von 0,1 μm.

Viele Maschinen verfügen heute über ein rotierendes Abrichtgerät zur Aufnahme einer Form- oder Profilabrichtrolle. Die hochgenauen Abrichtspindeln sind häufig mit Körperschallsensoren zur Anschnitterkennung, Temperaturerfassung und Ist-Drehzahlerfassung ausgestattet. In Einzelfällen wird die Formrolle auch am Werkstückantrieb angebracht, wobei in der Regel die möglichen Abrichtgeschwindigkeiten eingeschränkt sind, andere Maschinen verwenden stehende Abrichtwerkzeuge.

Auszug aus

Taschenbuch der Werkzeugmaschinen

Herausgeber: Klaus-Jörg Conrad
04/2015, 744 Seiten, € 27,99
ISBN: 978-3-446-43816-3
S.649-652, Autor: Prof. Dr.-Ing. Tjark Lierse
Weiterführende Information
  • Schleifen - Schleifwerkzeuge

    Schleifwerkzeuge

    Ein Schleifwerkzeug besteht grundsätzlich aus den Komponenten Schleifmittel (Kornwerkstoff), Bindung und Poren. Synthetisch hergestellte Kornwerkstoffe haben die natürlichen Schleifmittel weitestgehend verdrängt. Die Bindungen haben die Aufgabe, die Schleifkörner solange im Kornverbund zu halten, bis sie durch den Schleifprozess abgestumpft sind.   weiterlesen

  • Schleifen - Schleifverfahren

    Rundschleifverfahren

    Beim Rundschleifen wird nach Außen- und Innenrundbearbeitung unterschieden. Beim Außenrundschleifen erfolgt die Bearbeitung des Werkstücks entweder einseitig gespannt oder zwischen Spitzen. Das Innenrundschleifen wird hauptsächlich zur Bearbeitung von zylindrischen oder kegeligen Bohrungen genutzt.   weiterlesen

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