Schleifen

Schleifen

Schleifen ist Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden. Die rotierenden Schielfkörper bestehen aus gebundenen Schielfkörnern und eingeschlossenen Poren, die als Spankammern dienen.

Vorzüge des Schleifens Hohe Oberflächengüte der geschliffenen Teile Gute Bearbeitbarkeit harter und schwer zerspanbarer Werkstoffe Hohes Zeitspanungsvolumen (bei besonderen Schielfverfahren und steifen Maschinen).

Schleif mittelarten
Von den natürlichen Schleifmitteln haben heute nur noch Ölsandstein, Schmirgel und Diamant eine Bedeutung. Die künstlichen Schleifmittel werden entweder im Elektroofen Urschmolzen, z. B. Korund und Siliciumkarbid, oder sie entstehen in Pressen unter hohem Druck und hoher Temperatur, z. B. Diamant und kubisches Bornitrid.

Ursachen des Schleifmittelverschleißes
Die chemischen und thermischen Eigenschaften der Schleifmittel verursachen häufig starken Flächenverschleiß am Schielfkorn. Am häufigsten treten chemische Reaktionen mit dem Werkstoff auf, aber auch Reaktionen mit dem Kühlschmierstoff oder der Luft können zu Kornverschleiß führen. Der Diffusionsverschleiß ist sehr stark von der Schielftemperatur abhängig. Bei Temperaturen über 800 °C diffu ndieren z. B . Kohlenstoffatome aus dem Diamantkorn in das Stahlgefüge und bilden vor allem mit Eisen, Vanadium und Wolfram Karbide.

Die mechanischen Verschleißursachen entscheiden letztlich darüber, welche Verschleißform überwiegt (Bild 1). Bei hoher Kornbelastung durch die Schnittkraft überwiegt bei den meisten Schielfkörpern der Makroverschleiß. Bei kleiner Schnittkraft wird erst mit zunehmendem Reibungsverschleiß die Kornbelastung so hoch, daß das Korn splittert oder ausbricht ("Selbstschärfeffekt").

Verschleiß Flächenbildung entsteht durch Reibung und chemische Reaktion bei hoher Temperatur. Die Mikrosplitterurig tritt besonders ausgeprägt bei polekristallinen Körnern und kleiner Kornbelastung auf. Der Kornbruch setzt ein sprödes, monokristallines Korn und eine mittlere oder hohe Kornbelastung voraus. Kornausbruch kann bei zähem Korn, hoher Kornbelastung oder geringer Kornhaltekraft auftreten.

Körnung Die Körnung eines Schleifmittels gibt Aufschluß über die Größe eines Schleifkornes. Die Körnungen grob, mittel und fein werden durch Aussieben mit verschiedenen Siebgrößen bestimmt. Die Körnungsnummer entspricht der Maschenzahl des Siebes auf 1 inch Länge. Die sehr feinen Körnungen müssen im Schlämmverfahren getrennt werden. Die Körnungen der Schleifmittel Diamant und Bornitrid werden entsprechend der Siebmaschinenweite in Am angegeben. Die Körnung mit der Bezeichnung D 150 (Diamantkorn) bzw. B 150 (CBN-l Die Körnung muß um so feiner sein, je kleiner die geforderte Rauhtiefe und je scharfkantiger die Schielfprofile sind (Bild 2). So ist zum Sc~ppschleifen von gehärtetem Stahl etwa die Körnung 30 und zum Feinschleifen die Kör-nung 80 zu wählen. Grobes Korn eignet sich für das Schruppsc~hleifen, feines Korn für das Präzisionsschleifen. Körnungsarten. Nach der Kornform unterscheidet man spitze und blockige Körner. Spitze Körner eignen sich gut für langspanende Werkstoffe. Blockige Körner mit scharfen Kanten sind bei zähharten und spröden Werkstoffen verschleißfester. Monokristalline Körner (Einkornkristalle) besitzen eine blockige Form und große Kornfestigkeit. Sie sind daher ideal für das Schleifen von Glas und Keramik geeignet.

Polykristalline Körner haben eine unregelmäßige Form und eine zerklüftete Oberfläche. Beim Schleifen entstehen aus polekristallinen Körnern wesentlich mehr Schneidpartikel als bei monokristallinen Körnern. Bei harten Metallen mit starkem Reibungsverschleiß ergibt sich dadurch eine höhere Kornausnützung. Die rauhe Oberfläche gewährleistet außerdem während des Kornzusammenbruchs einen guten Halt in der Bindung. Die Kornummanteleng erhöht ebenfalls die Kornhaltekraft. Mit Nickel und Kupfer umhüllte Körner ermöglichen einen gleichmäßigen Wärmeübergang an die Bindung. Schweifkörpern Der Werkstoff für die Schleifkörper (Zusammensetzung) wird durch das Schleifmittel, die Körnung, die Bindung, den Härtegrad und das Gefüge bestimmt. Bindung der Schleifkörper Die Bindung hat den Zweck, die einzelnen Körner so lange festzuhalten, bis sie stumpf geworden sind. Art und Menge des verwendeten Bindemittels beeinflussen den Härtegrad und die Schleifeigenschaften der Schleifkörper. Härtegrad Die statische Härte (Nennhärte) drückt den Widerstand des Kornes gegen das Ausbrechen aus dem Kornverband aus (Tabelle 2). Der Härtegrad eines Schielfkörpers bezeichnet also nicht die Kornhärte, sondern die Kornhaltekraft. Beim Schleifen von harten oder spröden Werkstoffen stumpfen die Schielfkörner durch den starken Reibungsverschleiß rasch ab. Nur eine weiche Scheibe kann bei der relativ kleinen Kornbelastung den "Selbstschärfeffekt" sicherstellen. Eine zu weiche Scheibe wäre jedoch wegen des hohen Scheibenverschleißes unwirtschaftlich. Bei weichen und zähen Werkstoffen ist der Reibungsverschleiß geringer, aber die Kornbelastung höher. Das Korn neigt zum Splittern und Ausbrechen. Um den Scheibenverschleiß in Grenzen zu halten, müssen bei diesen Werkstoffen härtere Scheiben mit zäherem Korn verwendet werden. Eine zu harte Scheibe hält jedoch das Korn zu lange fest, sie "schmiert" und glänzt. Gleichzeitig wachsen Schielfdruck und Temperatur in der Kontaktzone. Die dynamische Härte (Arbeitshärte) eines Schielfkörpers drückt den Widerstand aus, der dem Ausbrechen des Kornes beim Schleifen entgegengesetzt wird. Sie hängt von der statischen Härte, von der Körnung und von den Arbeitsbedingungen ab. Pur harte Werkstoffe wählt man weiche und für weiche erkstoffe harte Schleifs^Gheiben. Je kleiner das Korn und die Vo~c^shubgeschwindigkei~ und je größer die Kon~al~i:länge sind um sei Eicher muß die Schleifscheibe sein.

Gefüge Das Gefüge der Schleifkörper ergibt sich aus der Verteilung der Schleifkörner, des Bindemittels und der eingeschlossenen Porenräume (Bild 1). Die Spankammer (Pore) muß mindestens so groß sein, daß sie die Spanmenge aufnehmen kann, die von einem Schleifkorn in der Kontaktzone abgetragen wird. Sind die Poren zu klein, werden die Späne in die Spankammern gepreßt und können durch die Fliehkraft und den Kühlschmierstoff nicht mehr herausgeschleudert werden. Die Folgen sind hoher Schleifdruck, starke Erwärmung, Verzug, Brandflecken und eventuell auch Schleifrisse Das Gefüge muß um so offener sein, je größer die Kontaktlänge und die Vorschubgeschwindigkeit sind Das Gefüge wird mit den ICennziffern O bis 14 bezeichnet (Bild 2). Je größer die Kennziffer, desto offener ist das Gefüge, d. h. desto poröser ist der Schleifkörper Konzentration Bei Diamant- und Bornitrid-Schleifkörpern entscheidet der Schleifmittelanteil über den Preis und das Leistungsvermögen (Bild 3). Die Konzentration in Karat je cm3 (1 Karat entspricht 0,2 g) gibt den Kornanteil am Belagvolumen des Schielfkörpers an. Schleifkörper mit einem Anteil von 4,4 Karat sind mit C 100 bei Diamant bzw. V 240 (24 Vol . % ) bei Bornitrid gekennzeichnet. Eine hohe Konzentration verminder den S~heiibenverschleiß und schafft damit die Voraussetzung Kor das maß- und fo~enaue Schleifen. Schleifverhältnis G Das Schleifverhältnis G drückt das Verhältnis von Werkstoffabtrag zu Scheibenverschleiß in cm3/cm3 aus. Aus Gründen der Maß- und Formgenauigkeit soll der Scheibenverschleiß möglichst klein sein. Das höchste Steifverhältnis kann mit Diamantkörnungen erzielt werden, sofern der Werkstoff keine Neigung zur Kohlenstoffaufnahme besitzt. Betrachtet man die Bearbeitungskosten und berücksichtigt auch die Schleifkörper- und Abrichtkosten, ergeben sich aus wirtschaftlichen Gründen typische Einsatzgebiete der Schleifmittel. Das Schleifverhältnis G wird im wesentlichen Doch den Werkstoff den Schleiflurper sowie durch die Vorschub- und Schneschwindigkeit beeinflußt

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