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Carbon-Schleifträgerkörper sorgen für Produktivitätssprung

07.10.2008
Trägerkörper aus Carbon für CBN-Schleifscheiben bieten beim Schleifen drei Vorteile: eine zwei- bis fünffach höhere Dämpfung, deutlich reduziertes Gewicht und eine zulässige Schnittgeschwindigkeit bis 330 m/s. Zusätzlich steigern die höhere Standzeit und längere Abrichtzyklen die Produktivität.

Die Carbon-Trägerkörper für die CBN-Schleifscheiben Mach Disc zeichnen sich durch drei wesentliche Produktvorteile für das Schleifen aus und bilden damit ein gänzlich neues Fundament zum Optimieren des Schleifens. Diese drei Produktvorteile führen wiederum zu einer Reihe von individuellen Kundenvorteilen. So ist die Dämpfung um das Zwei- bis Fünffache höher. Das Schleifergebnis wird vielfach durch entstehende Schwingungen beeinflusst und dies wird durch das hohe Dämpfungsvermögen von Composite-Trägerkörper entscheidend optimiert.

Weniger Rattermarken und ein höherer Traganteil

Markant weniger Rattermarken .und Welligkeiten sowie ein erhöhter Traganteil, einhergehend mit reduziertem Finish-Aufwand, bilden die qualitativen Vorteile, abgeleitet vom höheren Dämpfungsvermögen. Wirtschaftliche Vorteile zeigen sich besonders in Standzeiterhöhungen um Faktoren von 1,3 bis 4,5. Zusätzlich wird die Produktivität durch längere Abrichtzyklen und eine verminderte Anzahl von Scheibenwechseln gesteigert.

Die auf das CBN-Korn bei jedem Schleifkontakt einwirkenden Mikro-Schläge beeinflussen zu einem wesentlichen Teil den Kornausbruch, wirken bei metallischen Stahl-Trägerkörpern sehr hart und führen zu einem erhöhten Kornverschleiß. Composite-Trägerkörper absorbieren diese Mikro-Schläge extrem gut und tragen so zu einem wesentlich gutmütigeren und gänzlich veränderten Bruchverhalten des CBN-Kornes bei.

Auch die Gewichtsvorteile, im Vergleich zu Stahl bis zu 90%, machen sich in der stark reduzierten Maschinenbelastung beziehungsweise der Maschinendynamik bemerkbar, wie es gerade beim Unrundschleifen mit hoher Achsgeschwindigkeit, beim Schleifen von Kurbelwellen- und Nockenwellen beispielsweise der Fall ist. So konnte die Rundheit eines Kurbelwellen-Hublagers aufgrund einer oszillierenden Masse von 12 kg gegenüber 120 kg prozesssicherer und qualitativ deutlich verbessert werden. Hilfreich war bei dieser Prozessoptimierung wiederum das stark erhöhte Dämpfungsvermögen des Carbon-Trägerkörpers.

Die Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit führt zu Outputsteigerungen über die Erhöhung von axialen und radialen Zustellwerten. Wenn jedes Korn häufiger oder doppelt so häufig zum Schneiden kommt, kann es auch doppelt so häufig Späne erzeugen. In vielen Versuchen und Anwendungen hat sich erwiesen, dass die Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit nahezu proportional (1:1) in Produktivitäts- und Outputsteigerung eingeht.

Bei bestehenden Anlagen mit verketteten und getakteten Fertigungslinien, wie sie häufig in der Automobil- und Automobilzulieferindustrie anzutreffen sind, wird eine höhere Schnittgeschwindigkeit nicht unmittelbar zur Taktzeitverkürzung führen, sondern in diesem Fall werden die Vorteile der kleineren Spanbildung genutzt. Kleinvolumige Späne und kleinere Spantiefen bringen bessere Oberflächen (bessere Ra-und Rz-Werte) mit sich sowie erhöhte Standzeiten aufgrund der dadurch reduzierten Schnittkräfte. Bei kleinen, filigranen Bauteilen werden ebenfalls die niedrigen Schnittkräfte für eine prozesssichere Fertigung genützt.

Rüstzeiten werden auf ein Minimum reduziert

Rüstzeiten werden gerade bei den großen Schleifscheiben im Durchmesserbereich über 600 bis1200 mm auf ein Minimum reduziert, weil diese ohne Hebezeuge montiert werden können. In einem Produktionsbetrieb gab der Arbeitsschutz nach einem schweren Arbeitsunfall mit gequetschten Fingern eine Gewichtsbeschränkung von 12 kg für CBN-Schleifscheiben vor.

Aufgrund des geringen Gewichts bringen die Carbon-Trägerkörper grundsätzlich weniger Unwucht in das System ein. Darüber hinaus prüfen Maschinenhersteller aufgrund des vernachlässigbaren Gewichts vor allem bei den kleineren Scheibendurchmessern bereits den Wegfall der teuren Wuchteinrichtungen. Der Wegfall des zeitaufwändigen Wuchtens während der Produktion trägt einerseits zur Produktivitäts- und Outputsteigerung bei, andererseits entfallen neben den Investitionskosten in Größenordnung von 20 000 bis 30 000 Euro auch die nicht unbeträchtlichen Wartungskosten.

Häufiges Anfahren und Verzögern bei hoher Einsatzgeschwindigkeiten und niedriger Leerlaufgeschwindigkeiten verbessert entscheidend die Energiebilanz. In einer Anwendung konnte darüber hinaus die Leistungsaufnahme von rund 60 kWh mit konventionellem Korund-Schleifmittel auf knapp 30 kWh mit der CBN-Carbon-Kombination reduziert werden.

Nicht zu vernachlässigen sind auch die stark reduzierten Transportkosten der leichten Schleifscheiben, insbesondere bei häufiger Wiederbelegung. Selbst ein Lufttransport ist bei 2 bis 10 kg Scheibengewicht preislich vertretbar.

Verschiedene Ausführungenstehen zur Verfügung

Die Schleifscheiben mit Carbon-Trägerkörper gibt es in vier verschiedenen Ausführungen:

-Basisausführung für einfachste Schleifanwendungen,

-eine gewichtsoptimierte Schleifscheibe,

-Scheiben mit verschiedener Dämpfung sowie

-eine biegesteife Ausführung.

Diese vier Grundausführungen mit zahlreichen Zwischenvarianten gewährleisten eine entsprechende individuelle Ausführung. Voraussetzung zur richtigen Auswahl sind jedoch die Anforderungen und vor allem der jeweilige Schleifprozess, nur so ist es möglich, eine auf die Schleifaufgabe optimal abgestimmte Schleifscheibe zu erhalten.

Die neue Schleiftechnik mit Carbon-Trägerkörper findet zunehmend Interesse und mittlerweile auch vielfach Zustimmung. Nach der Phase erfolgreicher Tests bei Maschinenherstellern im Jahr 2007 laufen seit Jahresbeginn 2008 zahlreiche Kurz- und Langzeittests bei Endanwendern. Ebenso sind bereits erste Erfahrungen — insbesondere für das Schleifen von Nockenwellen — positiv. Überraschenderweise kommt bei bestehenden Schleifprozessen primär das hohe Dämpfungsvermögen der Carbon-Trägerkörper zum Tragen. Erfolgreiche Anwendungen gibt es auch in der hochpräzisen Fertigung von Werkstücken mit Toleranzen im µm-Bereich. Dies ist damit zu begründen, dass Composite im Vergleich zu metallischen Anwendungen einen markant niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten von nahezu null aufweisen.

Vielfach werden zusätzlich auch Vorteile in Verbindung mit höheren Schnittgeschwindigkeiten generiert, wie vor allem die kleinere Spanbildung (feinere Ra- und Rz-Werte), geringere Kornbelastung mit verändertem Kornbruchverhalten und höhere Standzeiten.

Norbert Asen ist Geschäftsführer der Mach Rotec GmbH in A-5020 Salzburg/Österreich.

Norbert Asen | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/index.cfm?pid=1487&pk=147938

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