Schleifen

10. Schleifen

10.1. Allgemeines

Schleifen ist ein spanendes Fertigungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden, die aus einer Vielzahl gebundener K√∂rner aus nat√ľrlichen oder synthetischen Schleifmitteln bestehen. Fr√ľher fand das Schleifen nur bei schwer zerspanbaren Werkstoffen und zur Erreichung hoher Ma√ü -, Form - und Oberffl√§cheng√ľte Anwendung. Heute hat es sich zu einem universell anwendbarem Verfahren entwickelt.

Anwendungsen von Schleifen: Rund - und Flachschleifen, Schärfen von Werkzeugen, Entgraten, Trennschneiden.




/10.01/ Anwendungsbeispiele von Schleifen


Schleifen ist ähnlich dem Fräsen (ein, meist scheibenförmiger, Schleifkörper trägt durch 'Stirnen' oder 'Walzen' Werkstoffteilchen ab), der Unterschied liegt in der hohen Zahl unregelmäßig angeordneter Schneiden.

Weitere Kennzeichen: Hohe Schnittgeschwindigkeiten
viele, kleine Sp√§ne → minimale Spanr√§ume am Werkzeug

Das Nachschleifen des Werkzeuges wird durch das Abrichten der Schleifscheibe ersetzt. Stumpfe Körner brechen aus, und neue scharfe Schleifkörner kommen zum Einsatz.


10.2. √úbersicht der Schleifverfahren



/10.02/ Einteilung der Schleifverfahren



Weitere Einteilungsmöglichkeiten:
- Nach dem Schleifverfahren: Umfangschleifen, Stirnschleifen
- Nach der Vorschubbewegung: Längsschleifen, Einstech - oder Querschleifen
- Nach der Werkst√ľckaufnahme: Im Futter, zwischen Spitzen, spitzenlos.
10.2.1. Schleifen von ebenen Flächen (=Planschleifen, Flachschleifen)



/10.03/ Verfahren beim Planschleifen (Flachschleifen)
A) Umfang - Stirnschleifen, B) Umfangschleifen auf Rundtisch,
C) Stirn - Längsschleifen, D) Stirnschleifen auf Rundtisch



/10.04a/ Schleifbild beim Kreuzschliff (K) /10.04b/ Schliffbild beim Strahlenschliff (S)
Die Spindelachse steht senkrecht zur Werkst√ľckoberfl√§che. Die Spindelachse ist zur Werkst√ľckoberfl√§che geneigt.


F√ľr das Planschleifen von Rechteckprofilen unterscheidet man das Pendelschleifen und das Tiefschleifen.

Pendelschleifen: Kleine Zustellung, gro√üe Werkst√ľck - Vorschubgeschwindigkeit → kurze, dicke Sp√§ne; gro√üer Verschlei√ü der Scheibe

Tiefschleifen: Gro√üe Zustellung, kleine Werkst√ľck - Vorschubgeschwindigkeit → lange, d√ľnne Sp√§ne; hohe thermische Belastung der Werkst√ľckoberfl√§che.
Anwendung als Gleichlauf - oder Gegenlaufschleifen.





/10.05/ Tiefenschleifen


10.2.2. Schleifen von runden Flächen (= Rundschleifen)


/10.06/ Verfahren beim Rundschleifen

Norton - Verfahren: Das Werkst√ľck bewegt sich l√§ngs der Schleifscheibe. Anwendung f√ľr kurze bis mittellange Werkst√ľcke.

Landis - Verfahren: Der Schleifspindelstock mit der Schleifscheibe bewegt sich l√§ngs des ortsfesten Werkst√ľcks. Anwendung f√ľr lange Werkst√ľcke.



/10.07/ Einstechschleifen mit profilierter Scheibe /10.08/ Innenrundschleufen
1...Schleifscheibe, 2...Werkst√ľck, 3...Dreibackenfutter




/10.09/ Prinzip des spitzenlosen Schleifens





/10.10/ Prinzip des Außenrundschleifens mit Längsvorschub /10.11/ Prinzip des Einstechschleifens


10.2.3. Gewindeschleifen

Mit einzelner Profilscheibe: Schleifen mit Kamm:
(geringe Produktivität) (höhere Produktivität)












10.3. Schleifwerkzeuge, Schleifscheibe

10.3.1. Der Schleifprozeß



/10.12/ Zusammenstellung der wichtigsten Kenngrößen des Schleifprozesses


Charakteristisch f√ľr den Schleifproze√ü sind die folgenden Gr√∂√üen:

- die große Härte und Sprödigkeit der Schleifkörner
( bei der Herstellung der Schleifkörner wird das Material zerkleinert, und bildet eine unregelmäßige Form mit vielen Ecken und Kanten)

- wegen der großen Anzahl von Schneiden, und durch den kontinuierlichen Abrieb der Körner ist eine Erfassung der Geometrie der Schneiden nur durch statistische Methoden möglich

- sehr geringe Spanungsquerschnitte (Spanungsdicke)

- gleichzeitiger Eingriff mehrerer Schneiden

- hohe Schnittgeschwindigkeiten

- deutlich negativer Spanwinkel der Schneiden (Dr√ľcken der Schneiden)


/10.13/ Spanbildung beim Schleifen



/10.14/ Mittlere Form einer Schleifkornschneide /10.15/ Idealisierung eines mittleren Kornschneideprofils



Einteilung des Schneid - Schleif - Prozesses


/10.16/ Spanbildung beim Schleifen

1) Verformung des Werkstoffes
Die Schneide dringt auf einer flachen Bahn in das Werkst√ľck ein. Zuerst kommt es zu elastischer Verformung (besonders am Schleifkorn), danach kommt es zum plastischen Flie√üen des Werkstoffs. Auf Grund des kleinen Winkels zwischen Schneide und Werkst√ľckoberfl√§che kann am Anfang kein Span gebildet werden.

2) Werkstofffluß
Der Werkstoff wird zur Seite geschoben → ein Aufwurf entsteht. Der Werkstoff flie√üt unter der Schneide zur Freifl√§che.

3) Abtrennung
Wenn die Schneide so tief eingedrungen ist, sodass Spanungsdicke hcu = Schnitteinsatztiefe Tμ ist, beginnt die Spanbildung und endet beim Austreten der Schneide aus dem Werkstoff.


Einfl√ľsse auf den Schleifvorgang

Die Erhöhung der Schleifkörperumfangsgeschwindigkeit wirkt wie die Erhöhung der Schleifkörperhärte.

Die Erh√∂hung der Werkst√ľckgeschwindigkeit wirkt wie die Senkung der Schleifk√∂rperh√§rte.

Bei Erh√∂hung der Schleifk√∂rperh√§rte nimmt die Zerspanleistung ab (Abstumpfung), die Erw√§rmung des Werkst√ľcks zu.

Bei weicheren Schleifk√∂rpern nimmt die Zerspanleistung zu (Schleifkorn bricht fr√ľher aus), der Schleifk√∂rperverschlei√ü nimmt zu.

Schleifspäne und Verbrennungsprodukte des Werkstoffs verstopfen die Schleifporen; die Scheibe verliert an Griffigkeit.

Durch das √úberschreiten der Verbrennungstemperatur des Stahles beim Schleifen, werden die Schleifk√∂rner ver√§ndert → Druck - und Temperaturbest√§ndigkeit der Schleifk√∂rner sinken stark.

Beim Eingriff des Schleifkornes entstehen sehr hohe Momentantemperaturen (bei Stahl z.B. 1400 - 1700 ¬įC). Die Schleifsp√§ne werden z.T. auf Temperaturen erhitzt, die √ľber dem Schmelzpunkt des Stahles liegen → Fe, C und Legierungselemente verbrennen → Schleiffunken.

Beim Schleifen entstehen sehr hohe Erw√§rmungsgeschwindigkeiten → bis zu 105K/s.

Bei zu geringer W√§rmeabfuhr erhitzt sich die Werkst√ľckoberfl√§che stark → "Brennen der Scheibe".






Verschleiß der Schleifscheibe


/10.17/ Verschleißarten an Korn und Bindung


Das Werkzeug wird durch hohe Temperaturen und Dr√ľcke beansprucht. Im mikroskopischen Bereich tritt Verschlei√ü an Korn und Bindung auf.

a) Kornabrieb infolge von Oxidations - und Diffusionsvorgängen

b) Erm√ľdungsrisse und Absplittern einzelner Kornpartikel durch mechanische und thermische Belastung

c) Bindungsverschlei√ü; auf Grund des Abriebs an der Kornschneide wird die Reibfl√§che erh√∂ht, und die Schnittkraft steigt √∂rtlich an → ganze K√∂rner k√∂nnen aus dem Verbund ausbrechen.

Je nach Qualität von Bindung und Korn können die Verschleißerscheinungen verschieden auftreten.


10.3.2. Aufbau der Schleifwerkzeuge

Schleifwerkzeuge bestehen aus einem körnigem Schleifmittel und aus einem Bindemittel, das die Körner zusammenhält.

Das Schleifverhalten der Werkzeuge wird beeinflußt von:
- Form des Schleifwerkzeuges
- Schleifmittel (Korn)
- Korngröße
- Härtegrad des Schleifkorns
- Gef√ľge
- Bindung

Ein Typenschild einer Schleifscheibe zeigt /10.18/.



/10.18/ Typenschild einer Schleifscheibe

Schleifwerkzeuge (Schleifscheiben) gibt es in vielfältigen Formen, auf Grund der breitgefächerten Anwendungsgebiete.


10.3.3. Kornwerkstoffe (Schleifmittel)

Am häufigsten wird das Schleifmittel zu Schleifkörpern gebunden verwendet (Schleifscheiben, Schleifsteine). An der Oberfläche ragen Schleifkörner hervor, die die Späne abtrennen.



/10.19/ Aufbau einer Schleifscheibe

Die Schleifmittel sind wesentlich härter, und haben eine höhere chemische und thermische Beständigkeit, als der zu zerspanende Werkstoff. Sie unterscheiden sich in ihrer Härte, Farbe, Körnung und ihren Anwendungsgebieten.





Nat√ľrliche Schleifmittel
(Korund = Al2O3)

Naturkorund, Schmirgel, Quarz, Sand (bestehen zu 80 - 90 % aus Al2O3; auf Grund zu weniger scharfer Schneidkanten nur noch geringer Einsatz)

Diamantkorn (hohe Härte; Verwendung als Abrichtwerkzeug)

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