Schleifen, istBearbeitungEs handelt sich um ein Bearbeitungsverfahren, das zum Bereich der Feinbearbeitung gehört. Die mechanische Bearbeitung umfasst verschiedene Verfahren wie Grobbearbeitung, Feinbearbeitung und Wärmebehandlung und zeichnet sich durch geringen Materialabtrag und hohe Präzision aus. Sie findet in der Maschinenbauindustrie breite Anwendung. Bei Bauteilen aus durch Wärmebehandlung gehärtetem Kohlenstoff-Werkzeugstahl sowie aus karburiertem und gehärtetem Stahl treten beim Schleifen auf den Flächen, die nahezu senkrecht zur Schleifrichtung verlaufen, häufig zahlreiche, relativ regelmäßig angeordnete Risse auf, das heißtRisse schleifenDiese Risse beeinträchtigen nicht nur das Aussehen der Teile, sondern – was noch entscheidender ist – wirken sich auch direkt auf deren Qualität aus.
Beim Schleifen werden die Oberflächen von Werkstücken mit schnell rotierenden Schleifscheiben oder ähnlichen Schleifwerkzeugen bearbeitet. Das Schleifen wird zur Bearbeitung von inneren und äußeren Zylinderflächen, Kegelflächen sowie ebenen Flächen verschiedener Werkstücke eingesetzt, ebenso wie zur Bearbeitung spezieller und komplexer Formflächen wie Gewinde, Zahnräder und Keilnuten. Da die Schleifkörner eine sehr hohe Härte aufweisen, verfügen die Schleifwerkzeuge über Selbstschärfung, sodass das Schleifen zur Bearbeitung verschiedener Werkstoffe eingesetzt werden kann. Dazu gehören gehärteter Stahl, hochfester legierter Stahl, Hartmetall, Glas, Keramik sowie Marmor und andere hochharte metallische und nichtmetallische Werkstoffe. Die Schleifgeschwindigkeit bezieht sich auf die Liniengeschwindigkeit der Schleifscheibe und liegt üblicherweise zwischen 30 und 35 Metern pro Sekunde; bei Geschwindigkeiten über 45 Metern pro Sekunde spricht man von Hochgeschwindigkeitsschleifen. Das Schleifen wird im Allgemeinen im Bereich der Halb- und Feinschleifbearbeitung eingesetzt und erreicht eine Genauigkeit von IT 8 bis 5 oder sogar noch höher. Was die Oberflächenrauheit betrifft, liegt das normale Schleifen im Bereich von Ra 1,25 bis 0,16 Mikrometer, beim Präzisionsschleifen im Bereich von Ra 0,16 bis 0,04 Mikrometer, beim Ultrapräzisionsschleifen im Bereich von Ra 0,04 bis 0,01 Mikrometer und beim Spiegelglattschleifen unter Ra 0,01 Mikrometer. Die als spezifische Leistungsaufnahme bezeichnete Schleifleistung – also die Energie, die zum Abtragen einer bestimmten Volumeneinheit des Werkstückmaterials verbraucht wird – ist höher als bei herkömmlichen Zerspanungsverfahren, während die Metallabtragsrate hingegen geringer ist. Daher wird das Werkstück vor dem Schleifen wird das Werkstück in der Regel zunächst mit anderen Zerspanungsverfahren bearbeitet, um den größten Teil des Bearbeitungsüberschusses zu entfernen, sodass nur noch ein Schleifüberschuss von 0,1 bis 1 Millimeter oder sogar noch weniger verbleibt. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung hocheffizienter Schleifverfahren wie dem Schleifen mit langsamen Vorschüben und dem Hochgeschwindigkeitsschleifen ist es mittlerweile möglich, Bauteile direkt aus dem Rohling in die gewünschte Form zu schleifen. Es gibt auch Fälle, in denen das Schleifen als Grobbearbeitung eingesetzt wird, beispielsweise zum Entfernen von Angüssen an Gussteilen, Graten an Schmiedeteilen sowie der Außenhaut von Stahlblöcken.
Rundschleifen
Schleifmaschinen
Die meisten Bearbeitungsvorgänge werden auf Außenrundschleifmaschinen durchgeführt, deren Zweck darin besteht, zylindrische Werkstücke, konische Werkstücke sowie die Stirnflächen von Wellenabsätzen zu schleifen. Während des Schleifvorgangs dreht sich das Werkstück mit niedriger Drehzahl. Wenn das Werkstück gleichzeitig eine Längsbewegung ausführt und die Schleifscheibe nach jedem Einzel- oder Doppelhub der Längsbewegung einen Quervorschub in Richtung des Werkstücks ausführt, spricht man von einem Längsschleifverfahren (Abb. 1). Ist die Breite der Schleifscheibe größer als die Länge der zu schleifenden Oberfläche, wird das Werkstück während des Schleifvorgangs nicht in Längsrichtung bewegt, sondern die Schleifscheibe führt kontinuierlich einen Quervorschub zum Werkstück aus; dies wird als Einstechschleifen bezeichnet. In der Regel ist die Effizienz des Einstechschleifens höher als die des Längsschleifens. Wird die Schleifscheibe zu einer Formfläche abgezogen, kann das Einstechschleifen zur Bearbeitung von geformten Außenflächen eingesetzt werden.
Innenrundschleifen
Es wird hauptsächlich zum Schleifen von zylindrischen Bohrungen an Werkstücken auf Innenrundschleifmaschinen – wie in Abbildung 2 dargestellt – sowie zum Schleifen von zylindrischen Bohrungen an Werkstücken auf Universal-Außenrundschleifmaschinen und zum Schleifen von konischen Bohrungen und Bohrungsstirnflächen an Werkstücken auf Koordinatenschleifmaschinen verwendet. In der Regel wird das Längsschleifen angewendet. Beim Formschleifen von Innenflächen kann das Einstechschleifen angewendet werden. Beim Schleifen von Innenbohrungen auf Koordinatenschleifmaschinen wird das Werkstück auf dem Arbeitstisch fixiert, und die Schleifscheibe dreht sich nicht nur mit hoher Geschwindigkeit, sondern führt zudem eine Planetenbewegung um die Mittellinie der zu schleifenden Bohrung aus. Beim Innenrundschleifen liegt die Schleifgeschwindigkeit aufgrund des kleinen Schleifscheibendurchmessers häufig unter 30 Metern pro Sekunde.
Flachschleifen
Sie werden hauptsächlich auf Flachschleifmaschinen eingesetzt, um verschiedene Nuten und dergleichen auf ebenen Flächen zu schleifen. Beim Flachschleifen gibt es konkret zwei Arten: Bei der einen wird das Schleifen mithilfe der Außenfläche der Schleifscheibe durchgeführt; diese wird als Umfangsschleifen bezeichnet. Ein entsprechendes Beispiel ist in Abbildung 3 dargestellt. In der Regel kommen hierfür Flachschleifmaschinen mit liegender Spindel zum Einsatz; bei Verwendung einer Formschleifscheibe lassen sich zudem vielfältige Formflächen bearbeiten. Die andere Art ist das Schleifen mit der Stirnfläche der Schleifscheibe, das sogenannte Stirnflächenschleifen; in diesem Fall werden in der Regel Flachschleifmaschinen mit stehender Spindel verwendet.
Schärfen und Schleifen von Werkzeugen
Dies erfolgt in der Regel auf einer zentrierlosen Schleifmaschine, um den Außenrund des Werkstücks zu schleifen. Während des Schleifvorgangs wird das Werkstück nicht mithilfe einer Spitzenzentrierung zentriert und abgestützt, sondern zwischen der Schleifscheibe und der Führungsrolle platziert, von einer darunter liegenden Auflageplatte gestützt und durch die Führungsrolle in Drehung versetzt. Wenn die Achse der Führungsscheibe in einem Winkel von 1° bis 6° zur Achse der Schleifscheibe ausgerichtet ist, kann das Werkstück während der Drehung automatisch eine Längsvorschubbewegung in axialer Richtung ausführen; dies wird als Durchlaufschleifen bezeichnet (Abb. 4). Das Durchlaufschleifen kann ausschließlich zum Schleifen von Außenzylinderflächen eingesetzt werden. Beim Einstechschleifen ohne Zentrierung müssen die Achsen der Führungsrolle und der Schleifscheibe parallel zueinander ausgerichtet werden, sodass das Werkstück auf der Auflageplatte liegt und keine axiale Bewegung ausführt, während die Schleifscheibe relativ zur Führungsrolle kontinuierlich einen Quervorschub ausführt. Es gibt ein Schleifverfahren namens Einstech-Zentrumslos-Schleifen, mit dem sich Formflächen bearbeiten lassen. Das zentrierlose Schleifen kann auch beim Innenschleifen angewendet werden. Beim Innenschleifen wird der Außenkreis des Werkstücks auf Rollen oder Stützblöcken abgestützt, um die Zentrierung zu gewährleisten, und das Werkstück wird durch einen exzentrischen elektromagnetischen Saugring in Rotation versetzt. Anschließend wird die Schleifscheibe in die Bohrung eingeführt, um den Schleifvorgang durchzuführen. Dabei dient der Außenkreis als Positionierungsreferenz, wodurch die Konzentrizität von Innen- und Außenkreis gewährleistet wird. Das zentrierlose Innenschleifen wird häufig auch zum Schleifen der Innenlaufbahnen von Lagerringen auf speziellen Lagerring-Schleifmaschinen eingesetzt.
Verarbeitungsmerkmale
Im Vergleich zu Zerspanungsverfahren wie dem Drehen, dem Fräsen oder dem Hobeln weist das Schleifen die folgenden Merkmale auf:
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