Fachinformationen rund um's Schleifen von

Mit modernen Bandschleif-Verfahren zur perfekten Oberfläche

Bandschleifen ist eine etablierte Methode zur effektiven Oberflächenbearbeitung. Aktuelle Verfahrensfortschritte gibt es durch neuartige präzisionsgeformete Keramik-Schleifkörner, mit denen Abtragsleistung und Langlebigkeit weiter verbessert werden konnten.

Das Schleifen von metallischen oder Holz-Oberflächen mit Schleifbändern – dem sog. Bandschleifen – war in den USA vor dem 2. Weltkrieg schon bekannt, wurde in Europa aber erst in den frühen 50er Jahren des vorigen Jahrhunderts eingeführt. Die technische Entwicklung verlief seit dem rasant. Heute lassen sich mit modernen Bandschleifmaschinen in der industriellen Metallbearbeitung Anwendungen wie:

  • Flächenschleifen
  • Abtragsschleifen
  • Rundschleifen
  • Radienschleifen
  • Kantenbrechen
  • Ausschleifen
  • Entgraten und
  • Anfasen

rationell und sicher bewerkstelligen. Das einfache technische Prinzip dabei ist ein endloses Schleifband, das über mindestens zwei Rollen (Kontaktscheibe und Umlenkrolle) gespannt wird, wovon eine Rolle durch einen Elektromotor angetrieben wird.

Bei den verschiedenen Bandschleifverfahren unterscheidet man zwischen:

  1. Formbandschleifen (von Hand: Freiform-Bandschleifen
  2. Planbandschleifen
  3. Profilschleifen (z.B. Schleifen zwischen Zinken der Besteckgabeln oder Holzprofile in der Möbelindustrie)

Aufbau und Körnung der Schleifbänder

Die nutzbaren Schleifbänder weisen maschinenabhängig verschiedene Abmessungen (Breite und Umfang, spezifiziert jeweils in Millimeter, z. B. 40 x 303, 75 x 457, 100 x 610) auf. In der Regel handelt es sich um schräg miteinander verklebte Schleifmittelunterlagen aus reißfestem Papier, Gewebe oder Film. Die 1 – 2 cm breite Verklebung wird stumpf gestoßen oder überlappt gefertigt. Die Klebestelle ist in der Regel kerntragend, kann in Sonderfällen aber auch kornfrei gefertigt werden.

Das Schleifband ist mit Körnern versehen, die die Oberfläche des Werkstücks bearbeiten und Material abtragen. Wie wirksam ein Schleifband ist, hängt in starkem Maße von der Körnung des Schleifmittels ab. Auf dem Markt werden Schleifbänder für nahezu alle Anwendungsfälle in unterschiedlicher Körnung und Qualität angeboten, von sehr fein bis hin zu grob. Während grobes Band einen starken Abrieb bei nur geringer Glättung hat, eignet sich feinkörniges Band, wie schon der Name sagt, für die Feinarbeit. Die Körnung besteht aus technisch hochentwickelten synthetischen Materialien wie Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Zirkonkorund oder einem keramischen Sinterkorund.

Der marktübliche Bereich der Körnung liegt zwischen P36 und O400. Die Körnungsnummer, die auf der Rückseite von Schleifbändern angegeben ist, orientiert sich an einer genormten Körnungsreihe eines Dachverbandes von Schleifmittelherstellern. In Europa ist dies eine P-Körnung. Je kleiner die P-Zahl, desto grober ist das Korn.

Körnungs-Stufen der Bänder

  • P24-P60er Körnung erzielt eine hohe Abtragsleistung.
  • P80-P180er Körnung erreicht eine mittlere Abtragsleistung.

Diese Körnungen hinterlassen jedoch noch eine raue Oberflächenstruktur.

  • Mit P220-P400er Körnung der Bänder erzielt man optisch schönere Oberflächen
  • Mit P400-P600er Körnung bearbeitet man die Werkstücke für nachträgliche Verchromung

Grundsätzlich ist aber beim konventionellen Bandschleifen darauf zu achten, dass beim Bearbeiten nicht mehr als die doppelte Körnungsgröße übersprungen wird. Mit strukturierten Schleifmitteln (z.B. Trizact) sind weit größere Körnungssprünge möglich, was bei Edelstählen und bei hochlegierten Stählen ein wichtiger Einsparungsfaktor ist.

Die Schleifbandqualität beeinflusst das Arbeitsergebnis

Die Konstruktion der Schleifbänder hat beim Bandschleifen einen wesentlichen Einfluss auf das Arbeitsergebnis. Wie wirksam ein Schleifband jeweils ist, hängt in starkem Maße von der Kornart, der Korndichte und der Korngröße des Schleifmittels, sowie vom Bindungssystem des Kornes auf dem Träger und natürlich von der Art des flexiblen Trägers (der Unterlage) selbst ab. Entsprechende Spezifikationen gibt es heute für die Bearbeitung von Edelstahl, Baustahl, legierten Stählen, NE-Metallen, Aluminium, Chromoberflächen, div. Beschichtungen, Keramik, Glas, Holz, Leder oder Kunststoffen.

Das Schleifmaterial besteht traditionell aus technisch hochentwickelten synthetischen Schleifkorn wie sprödem Siliziumkarbid oder zähem Aluminiumoxid oder imprägnierten Gewebeunterlagen, die dem Schleifband Halt im Schleifprozess geben und das Korn gegen das Werkstück hin unterstützen. Als widerstandsfähig erwiesen sich über Jahre hinweg Schleifkörner aus Zirkonkorund. Diese wurden Anfang der 80er Jahre durch Keramikschleifkorn leistungsmäßig überholt.

Zu den aktuellen technischen Entwicklungen, die Schärfe, Abtragsleistung und Langlebigkeit weiter verbessern, zählen seit 2010 beispielsweise auch neuartige präzisionsgeformte, keramische Schleifkörner. Die konstruierten Schneiden jedes einzelnen Präzisionskorns ermöglichen eine zwangsläufige Spanbildung. Beim Bruch der gleichseitig dreieckigen Schleifkornplättchen bleiben stets definierte Eingriffsecken, die sich kontinuierlich durch das Metall schneiden. So nutzt sich das Schleifband konstant gleichmäßig ab und erlaubt eine sehr schnelle Zwangszerspanung bei besonders hoher Lebensdauer. Außerdem führt die definierte Kornform zu einem kühlen Schliff ohne Anlauffarben auf Metall sowie besserer Oberflächengüte sowie Dauerschärfe und sorgt zudem für besonders lange Standzeiten.

Grenzen des Verfahrens:

Unter üblichen Produktionsbedingungen lassen sich Oberflächenrauigkeiten von Ra 0,15-0,25 µm erreichen. Bei entsprechenden Materialien und exakteren Maschineneinstellungen können sogar Oberflächenrauigkeiten bis Ra 0,04 µm erzielt werden.

Kühlmitteleinsatz beim Bandschleifen

Trockenschleifen vergrößert zwar den Materialabtrag, doch dieser Vorzug ist oftmals nicht nutzbar, da die Schleiftemperatur zu hoch wird. Die Folge: die Nutzungsdauer des Schleifbandes sinkt.

Das Arbeiten mit Wasser/Emulsion kann auf Schleifstraßen, im spitzenlosen Rundschleifen oder beim Flachschleifen mit nachgeschalteten Schleifstationen von Vorteil sein.

Nassschliff in diesen Fällen:

  • erleichtert den Eingriff des Schleifbandes
  • reduziert die Temperatur des Werkstücks
  • reduziert die Gefahr, dass sich das Rohr oder Blech verzieht
  • verlängert die Standzeit des Schleifbandes,
  • reduziert den Lärm und verhindert Staubentwicklung

Neuartiger Präzisionskeramikkorn senkt heute aber generell die Schleifwärmeentwicklung auch im Trockenschliff durch höhere und schnellere Spanbindung.

Hochdruckbandschleifen mit längeren Standzeiten

Beim Bandschleifen mit geringer Motorisierung und nicht ausreichender Maschinensteifigkeit konnten die Schleifbänder bislang häufig nicht optimal genutzt werden und verschleißen so frühzeitig. Dieser Prozess wird in der Fachwelt als Verglasen der Schleifbänder bezeichnet: Beim Schleifen entsteht durch Reibung und Druck Wärme am Schleifkorn. Die Schneidkante schmilzt und verrundet – sie verglast. Das Schleifkorn wird stumpf und ist verbraucht. Das Schleifband muss gegen ein Neues getauscht werden, obwohl sich noch sehr viele Schleifkörner auf dem Band befinden. Damit ging bisher reichlich Werkzeugpotenzial ungenutzt verloren.

Neu entwickelte Hochdruckbandschleifmaschinen kombinieren große Antriebsleistung mit hohem Schleifdruck, was die Belastung auf das Schleifkorn deutlich erhöht. Das Korn schmilzt nicht an der Schneidkante, sondern die Spitze des Korns bricht ab. An der Bruchkante entstehen neue scharfe Kanten, welche jetzt den Materialabtrag am Werkstück übernehmen, die Wärmebelastung sinkt wieder. Dieser Prozess läuft kontinuierlich so lange ab, bis das Schleifkorn ca. zu 1/3 abgetragen ist. Ein auf diese Weise eingesetztes Schleifband lässt sich bis zum Endpunkt, der oft durch die Grenze der Stromaufnahme des Antriebsmotors definiert wird, nutzen. Ein Maschinenhersteller konnte so beim Schleifen an hochfesten Inconell-Legierungen mit einer Zustellung von 2 mm pro Hub eine Abtragsleistung von immerhin 20.000 mm³/sec erreichen.