Die Tricks der Schleifwerkzeugprofis
Aus der Vielfalt das Optimum finden
Weit über 90 Prozent aller Produkte – egal ob Microchip, Getriebekomponenten, Werkzeuge, Karosserien, Glas, ja, sogar Lebensmittel, wie z. B. Reis – werden während ihrer Produktion mindestens einmal geschliffen oder poliert. Nicht selten sind das Schleifen und Finishen entscheidende Faktoren, die über Erfolg und Misserfolg des Produkts mit entscheiden. Schwierig zu bearbeitende Werkstoffe und wachsende Qualitätsansprüche fordern die Hersteller von Schleifwerkzeugen immer wieder zu Höchstleistungen. Wie schaffen sie es, immer wieder neue, noch leistungsfähigere Lösungen zu kreieren? Saint-Gobain Abrasives, weltweit führender Experte für Schleiflösungen, legt die Karten offen.
Saint-Gobain Abrasives verfügt über ein komplettes, weltweit verfügbares und durch Service unterstütztes Portfolio, das für jede Schleifoperation das richtige Werkzeug zur Verfügung stellt. Speziell für die so genannten „Engineered Markets“, jene Bereiche also, in denen individuelle Lösungen für industrielle Fertigungsprozesse entwickelt werden, die technologische und wirtschaftliche Höchstleistungen erbringen müssen, bietet das Unternehmen maßgeschneiderte Produkte.
Eine technisch erfolgreiche und wirtschaftliche Schleiflösung setzt voraus, dass das Werkzeug einer ganzen Reihe von Anforderungen gerecht wird. Maschine, Material, Oberflächenbeschaffenheit, mikroskopische Schleifprozesse, Drehzahl und Vorschub sind nur einige der Faktoren, die dabei beachtet werden müssen. Vor Ort arbeiten die Techniker und Ingenieure von Saint-Gobain Abrasives eng mit den Anwendungs- und Prozessingenieuren der Kunden zusammen. Gemeinsam werden sämtliche Faktoren des Schleifprozesses analysiert und die gewonnen Erkenntnisse in die Praxis umgesetzt. Das können neu entwickelte Schleifwerkzeuge, aber auch optimierte Parameter für den jeweiligen Prozess sein.
Dr. Stefan Bohr, Director Application Engineering bei Saint-Gobain Abrasives: „Unsere Anwendungstechniker können auf einen riesigen, weltweiten Wissenspool zurückzugreifen und darüber hinaus das Know-how der verschiedenen Saint-Gobain Abrasives-Technologie-Center mit einbeziehen, in denen sowohl Grundlagenforschung als auch Anwendungsentwicklung betrieben wird. Auf diese Weise können im Zuge einer umfassenden Applikationsbetreuung beim Kunden neue, auf die jeweilige Anwendung optimierte Werkzeuge und Prozessparameter, in kürzester Zeit realisiert werden.“
Die Leistungsfähigkeit der Schleifprozesse wird im Hinblick auf den Materialabtrag, die Schleifzeiten, die Oberflächengüten sowie die Komplexität der Prozessabläufe ständig angehoben. Dies ist zum einen für die Bearbeitung neuartiger Werkstoffe notwendig, zum anderen bewirkt es in bestehenden Prozessen eine Kostenoptimierung. Neben der geforderten Steigerung der Zerspanleistung und Bauteilqualität sind natürlich insbesondere Schleifwerkzeuge hoch im Kurs, die zusätzlich hohe Standmengen erreichen und die Nebenzeiten beim Rüsten und Abrichten gering halten.
Derartige Forderungen können nur bei einer ganzheitlichen Betrachtung des Gesamtsystems aus Schleifwerkzeug, Maschine, Kühlung und Prozess erfüllt werden. Ein wichtiger Schlüssel zu mehr Nachhaltigkeit, Produktivität, Qualität und Kostenoptimierung liegt daher im zu entfaltenden Potenzial moderner Korn- und Bindungstechnologien.
Dr. Stefan Bohr: „Die Voraussetzungen für Performancesprünge neuer Schleiftechnologien liegen im Wesentlichen in der Kombination von leistungsfähigen Schleifkörnern wie zum Beispiel Schmelzkorunde, Sinterkorunde, Stäbchenkorunde und Diamant bzw. cBN sowie in neuen Bindungssystemen, deren Eigenschaften sich je nach Anforderung in Härte, Verschleißfestigkeit und Kornhaltekräfte variieren lassen wie auch in den Technologien zur Steuerung der Porosität. In diesen Bereichen setzen wir seit Jahrzehnten mit unseren Korn- und Bindungstechnologien die Trends – unter anderem mit unseren Premiummarken Norton bzw. Norton Winter mit Quantum X, Vortex 2, Vitrium3, ALTOS und PARADIGM.
Höhere Zerspanleistungen und bessere Oberflächen, beides ist möglich, wenn alle Randbedingungen hinsichtlich des Werkstückes und der Anforderungen bekannt sind. Die geeignete Kombination aus Schleifwerkzeug, Prozess und Maschinenkonzept ist individuell darauf auszulegen, wobei das Verständnis der mikroskopischen Prozesse die Grundlage bildet. So spielen etwa die adäquate Auswahl des Schleifverfahrens sowie die Schnittgeschwindigkeit und Spankontrolle eine wesentliche Rolle.
Dr. Bohr: „Zur Prozessoptimierung lässt sich beispielsweise die Spandicke über die aktive Kornkonzentration pro Fläche, den Kornformfaktor rund / lang sowie den äquivalenten Scheibendurchmesser wesentlich beeinflussen. Mit höheren Schnittgeschwindigkeiten etwa lassen sich zum Beispiel größere Zeitspanvolumina erzielen, was jedoch mit gesteigerten Maschinenleistungen einhergeht und dementsprechend geeignete Schleifkörner voraussetzt, die diese gehobenen Anforderungen hinsichtlich ihrer Festigkeit und dem Bruchverhalten aushalten. Erfolg kann auch der Wechsel der Schleifrichtung bringen. In einem Fallbeispiel beim Außenrundlängsschleifen änderten wir eine optimierte Schleifscheibe vom Gegenlauf- auf Gleichlaufschleifen – und konnten die Zustellung ohne negative Begleiterscheinungen auf den dreifachen Wert erhöhen.“
Ein weiteres Beispiel für Entwicklungserfolge bei Diamantwerkzeugen ist die Norton Winter-Metallbindung PARADIGM. Sie vereint die Vorteile von Keramikbindungen wie Porosität und sehr guter Abrichtbarkeit mit denen von Metallbindungen wie Härte und Zähigkeit, Verschleißresistenz, sehr gute Kornhaltefähigkeit und Wärmeleitung. Erreicht wird dies durch aktive Bindungskomponenten mit extremen Kornhaltekräften und einer homogener Gesamtstruktur, wobei etwa die Porosität optimal steuerbar ist. So gestattet es die PARADIGM-Technologie, Diamantwerkzeuge mit einer Porosität von bis zu 46 Prozent herzustellen. Kühlmittelzufuhr sowie Wärmeableitung im Einsatz werden auf diese Weise deutlich optimiert.
Dank ihrer Porosität punktet PARADIGM nicht nur mit einem kühlen Schliff, sondern lässt sich, obwohl sie eine Metallbindung ist, auch problemlos in- und extern mit den herkömmlichen Methoden abrichten. Hohe Prozesssicherheit und eine beeindruckende Lebensdauer sind weitere Pluspunkte dieser hochporösen Metallbindung. Angepasst an den jeweiligen Anwendungsfall kann der Schleiftechniker gegenüber Standardwerkzeugen und Hybrid-Bindungen auch schwierige Materialien wie etwa Hartmetall, TiAl, Keramiken, Quarz und Cermet mit niedriger Leistungsaufnahme und deutlich geringerer Schleifzeit prozesssicher und qualitativ hochwertig bearbeiten.
So etwa beim Nutenschleifen von Schaftfräsern aus HM mit sechs Prozent Kobaltanteil: Mit dem an die spezielle Schleifanwendung angepassten PARADIGM-Werkzeug verringert der Werkzeughersteller gegenüber der bisher eingesetzten Standardscheibe die Schleifzeit um 36 Prozent.
Dr. Bohr: „Viele Probleme, die uns heute in den hoch entwickelten Prozessen unserer Kunden begegnen, lassen sich durch die Entwicklung verbesserter Schleifscheiben lösen. Nur durch die gesamtheitliche Betrachtung von Prozessparametern, Maschine, Kühlschmier- und Messsystemen lassen sich innovative Lösungskonzepte erarbeiten.
Dank unseres Engineering-Konzepts „PSP“, bei dem wir den gesamten Prozess systematisch analysieren, drehen wir in vielen Bereichen an der Performanceschraube. So entwickeln wir immer neue, intelligente Systemlösungen, in denen auch die qualifizierte Applikationsbetreuung eine zentrale Rolle spielt. Denn nur durch die individuelle Anpassung der Schleifscheibe an den Arbeitsvorgang erzielt der Hersteller die gewünschten Leistungssteigerungen und so die niedrigeren Stückkosten.“
