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Schleifen - Schleifwerkzeuge

Schleifwerkzeuge

Auszug aus

Taschenbuch der Werkzeugmaschinen

Herausgeber: Klaus-Jörg Conrad
04/2015, 744 Seiten, € 27,99
ISBN: 978-3-446-43816-3
S.631-633

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.

Ein Schleifwerkzeug besteht grundsätzlich aus den Komponenten Schleifmittel (Kornwerkstoff), Bindung, um den einzelnen Körnern einen Zusammenhalt zu geben und Poren zur Aufnahme der Zerspanprodukte und dem Zuführen von Kühlschmierstoff in die Kontaktzone.

Aufbau von Schleifscheiben

Zu den natürlichen Schleifmitteln zählen Quarz, Korund, Schmirgel, Granat und Diamant, die (bis auf Diamant) nur unzureichende Festigkeitseigenschaften für das Schleifen aufweisen. Wegen der reproduzierbaren Kornqualität haben heute synthetisch hergestellte Kornwerkstoffe die natürlichen Schleifmittel weitestgehend verdrängt. Die wichtigsten synthetischen konventionellen Schleifmittel sind Elektrokorund (Al2O3) und Siliziumkarbid (SiC). Nach zunehmender Reinheit unterscheidet man Naturkorund (braun) und Halbedelkorund (rotbraun), die wegen der hohen Zähigkeit häufig zum Schruppschleifen von Stahl und Stahlguss sowie für flexible Schleifbandanwendungen eingesetzt werden und Edelkorund (weiß oder rosa), was wegen seiner Härte und Sprödigkeit häufig beim Feinschleifen Verwendung findet. Neben den genannten zumeist kugelförmigen Schmelzkorunden sind auch mikrokristalline Korunde und stäbchen- oder dreiecksförmige Korunde herstellbar, die häufig ein positives Schleifverhalten aufweisen. Siliziumkarbid (grün bis schwarz) ist härter und splitterfreudiger als Korund und kommt für die Bearbeitung spröder, kurzspanender Werkstoffe wie Grau- und Hartguss, Hartmetall, Glas, Porzellan und Gestein zum Einsatz, hat zu Lasten von synthetischem Diamant aber an Bedeutung verloren.

Zu den hochharten Schleifmitteln zählen kubisches Bornitrid (cBN) und synthetischer Diamant. Kubisches Bornitrid (cBN) ist nach Diamant das zweithärteste Material (ca. 4500 HV) und weist gegenüber konventionellen Schleifmitteln eine mehr als doppelt so hohe Härte und eine etwa 10-fache thermische Wärmeleitfähigkeit auf. Aufgrund seiner hohen chemischen Beständigkeit auch bei Temperaturen über 1000 °C kommt cBN heute häufig bei der Präzisionsbearbeitung gehärteter Stahlwerkstoffe zum Einsatz. Der geringe Verschleiß von cBN-Schleifscheiben bietet die Möglichkeit gerade bei schwer zerspanbaren Werkstoffen mit Härten über 55 HRC hohe Maß- und Formtoleranzen am Werkstück bei gleichzeitiger geringer Beeinflussung der Werkstückrandzone wirtschaftlich zu bearbeiten. Synthetisch hergestellter Diamant (ca. 9000 HV) findet als Schleifmittel Anwendung zum Schleifen und Trennen von Gestein, Keramik, Halbleiterwerkstoffen, Quarz, Glas und Hartmetall, eignet sich allerdings nicht zur Bearbeitung von Stahlwerkstoffen.
Die Bindungen haben die Aufgabe, die Schleifkörner solange im Kornverbund zu halten, bis sie durch den Schleifprozess abgestumpft sind. Dann sollen sie die Körner freigeben, sodass wieder neue schnittfreudige Schneiden am Zerspanprozess teilnehmen können. Die Bindungen sind für die Form- und Maßgenauigkeit der Schleifscheibe wichtig, um Genauigkeiten und Rauheiten am Werkstück zu erreichen. Um das Profil und die Schnittigkeit einer Schleifscheibe einzustellen, müssen diese durch einen Abrichtprozess in Form gebracht werden. Dabei eignen sich nicht alle Bindungssysteme wegen ihrer Zähigkeits- und Festigkeitseigenschaften gleichermaßen. Technische Bedeutung haben keramische, metallische und harzartige Bindungen. In der Praxis kommen jedoch nicht alle Kombinationen von Kornmaterialien und Bindungen zum Einsatz.

Kunstharzbindungen besitzen eine große Zähigkeit und Zugfestigkeit, womit sie für Schrupp und Trennschleifprozesse mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten aber andererseits auch für Feinschleifaufgaben (z. B. zur Keramikbearbeitung) eingesetzt werden. Metallische Bindungen aus Bronze, Stahl oder Hartmetall weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit Anwendung, insbesondere im Bereich der Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe (z. B. Werkzeugherstellung). Die galvanische Bindung nimmt eine Sonderrolle unter den metallischen Bindungen ein, da mit ihr durch elektrolytische Abscheidung von Nickel i. d. R. nur eine Kornlage cBN oder Diamant als Schleifmittel auf einem metallischen Grundkörper verankert werden. Sie zeichnen sich durch einen hohen Kornüberstand aus und sind daher für große Zeitspanvolumina aber auch für Präzisionsanwendungen geeignet. Galvanisch hergestellte Werkzeuge brauchen nicht profiliert abgerichtet werden. Durch die hohen Kornhaltekräfte des Nickels werden die Werkzeuge bis zum Standzeitende ohne zwischenzeitliches Abrichten über einen langen Zeitraum genutzt.

Keramische Bindungen werden in Verbindung mit allen Schleifmitteln eingesetzt. Ihr sprödes, glasartiges Verhalten machen sie stoßempfindlich, lassen jedoch eine gute Profilierbarkeit durch Abrichten zu. Dieses Bindungssystem hat heute den größten Marktanteil.

Kennzeichnung von Schleifscheiben

Bei der Klassifizierung von Schleifscheiben muss zwischen konventionellen und hochharten Schleifmitteln unterschieden werden. Konventionelle Schleifscheiben werden mittels einer Formnummer und Größenabmessungen sowie einer Kombination aus sechs Kurzzeichen zur Angabe des Schleifmittels, der Korngröße (in Siebmaschen je Zoll), dem Härtegrad, der Porosität, der Bindung und der Arbeitshöchstgeschwindigkeit (in m/s) sowie zwei herstellerspezifischen Angaben für die genaue Schleifmittel- und Bindungszusammensetzung beschrieben. Für hochharte Schleifwerkzeuge wird ebenfalls eine Formnummer mit Größenabmessung sowie eine Kombination aus Kornart und Korngröße (nach FEPA mittlerer Korndurchmesser), der Bindung, Bindungshärte dem Grundkörpermaterial und der Schleifmittelkonzentration genutzt.

Auszug aus

Taschenbuch der Werkzeugmaschinen

Herausgeber: Klaus-Jörg Conrad
04/2015, 744 Seiten, € 27,99
ISBN: 978-3-446-43816-3
S.631-633
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