Außenrundschleifen
Außenrundschleifen
Außenrundschleifen – Einführung
Eines der am häufigsten eingesetzten Schleifverfahren ist das Außenrundschleifen. Dieses Schleifverfahren wird unter anderem in der Automobilindustrie zum Schleifen von Nockenwellen und Kurbelwellen eingesetzt.
Man unterscheidet beim Außenrundschleifen grundsätzlich zwischen den zwei Werkstücklagerungen:
- Außenrundschleifen zwischen Spitzen
- spitzenloses Außenrundschleifen
sowie zwischen den Hauptvorschubrichtungen:
- Außenrund-Umfangs-Querschleifen
- Außenrund-Umfangs-Längsschleifen
Durch die Kombination von Werkstücklagerung und Hauptvorschubrichtung ergeben sich somit grundsätzlich vier verschiedene Verfahrensvarianten im Außenrundschleifen. Im Folgenden finden Sie 3M Spezifikationen für die häufigsten Werkstoffe im Schruppschleifen, Schlichten und Schrägeinstechschleifen sowie Anwendungsbeispiele, Berechnungen zu den Einflußgrößen beim Außenrundschleifen sowie Richtwerte für geeignete Maschinenbewegungen.
Schruppschleifen
Universeller Einsatz
ANWENDUNG | SPEZIFIKATION |
---|---|
für mehrheitlich: | |
Stahl gehärtet/ungehärtet | 57A80 J7V300W |
Stahl ungehärtet | 57A80 J7V300W |
Stahl gehärtet | 57A80 H8V300W 54A80 H8V904W 93A80 H15VPMF601W B126-VR125J |
Spezifischer Einsatz
ANWENDUNG | SPEZIFIKATION |
---|---|
Stahl ungehärtet | |
Automatenstahl und allgemeiner Baustahl | 57A80 J7V300W 54A60 J7V904W |
Stahl gehärtet, niedrig legiert bis 62 HRc | |
Einsatz- und Vergütungsstahl | 54A80 H8V904W 93DA80/80 H15VPMF601W B126-VR125J/166 |
Flamm- u. induktionsgehärteter Stahl | 54A80 H8V904W 93N80 H8V902W |
Gehärteter Stahl, hoch legiert über 62 HRc | |
z. B. HSS, Werkzeugstähle usw. | 11C80 J15VPLF 93A80 H8V601W 93DA80/80 H8V601W B126-VY125K/194 |
Nicht rostender Stahl (z. B. INOX, säure- und hitzebeständig) | |
ungehärtet | 11C80 J15VPLF 54A80 H15VPMF904W |
gehärtet | 28A80 H8V300W 54A60 H8V904W 11C80 F13VPMF B151-VY125K/189 |
Stahl verchromt | |
Vollstahl | 93N80 H15VPMF902W 93A60 H15VPMF601W |
dünnwandig | 54A60 H15VPMF904W |
Nitrierstahl | |
unbehandelt | 54A60 H8V904W 93N60 H8V902W |
gehärtet ≤ 62 HRc (gasnitriert) | 11C80 F13VPMF 11C80 J15VPLF B126-VR125J/166 |
gehärtet > 62 HRc (badnitriert) | 11C80 F13VPMF B126-VR125N/147 |
Gusseisen und Stahlguss | |
Grauguss GG | 11C60 H6V 93A60 H8V601W |
Stahlguss GS | 64A60 H8V300W |
Temperguss GTW/GTS und Sphäroguss GGG | 64A60 H8V300W |
Hartmetall und Keramik | 11C80 F13VPMF D126-KX125J 0126-KX150Y |
Nichteisenmetalle Aluminium, Kupfer, Bronze usw. | 11C60 H15VP |
Kunststoffe | 11C60 H15VP |
Gummi | 57A60 H18VPHHGG900W (nur für 30 m/s) |
Schlichten mit geraden Schleifscheiben
Universeller Einsatz
SCHLICHTEN | FEINSCHLICHTEN | |
---|---|---|
≤ 500 mm | ≥ 500 mm | |
für mehrheitlich: Stahl gehärtet/ungehärtet | ||
93A80 H8V901W | 93A60 H8V601W | |
Stahl ungehärtet 54A80 H8V904W |
| |
Stahl gehärtet 54A80 H8V904W93A80 H8V601W 93N80 H8V902W 54A80 H8V904W |
|
|
Spezifischer Einsatz
SCHLICHTEN | FEINSCHLICHTEN | |
---|---|---|
≤ 500 mm | ≥ 500 mm | |
Stahl ungehärtet Automatenstahl und allgemeiner Baustahl 93N80 H8V902W | 54A80 H15VPMF904W | 64A180 J6V300W |
Stahl gehärtet, niedrig legiert bis 62 HRc | ||
Einsatz- und Vergütungsstahl 57A80 J7V300W 93A80 H8V601W B91-VR150J 54A120 H15VPMF904W 93N120 H15VPMF902W | 93A80 H8V601W 93N80 H8V902W 54A120 H15VPMF904W 93N120 H15VPMF902W | 11C320 G12VPS81 42A240 K4V300W |
Flamm- und induktionsgehärteter Stahl 57A80 H8V300W 93A80 H8V601W |
| |
Gusseisen und Stahlguss | ||
Universell für alle Gussarten 93A80 H8V601W |
| |
Grauguss GG 11C80 H5V | ||
Stahlguss GS 54A80 H8V904W |
|
|
Temperguss GTW/GTS und Sphäroguss GGG 93N120 H8V902W | 93N80 H8V902W | 11C120 H15VPMF |
Hartmetall und Keramik 11C80 H5V D91-KX150J | 11C60 H6V | 11C240 G12VPS7 |
Nichteisenmetalle Aluminium, Kupfer, Bronze usw. 11C80 H15VP |
| |
Kunststoffe 11C80 H15VP | 11C60 H15VP | |
Gummi Shore-Härte < 70 11C80 H18VP | 11C80 H18VP | |
Shore-Härte > 70 57A60 H18VPHHGG900W |
|
Schrägeinstechen
ANWENDUNG | SCHULTERHÖHE «X» | SPEZIFIKATION |
---|---|---|
weicher Stahl | ≤ 7 mm | 54A80 H8V904W 93A80 H8V601W 57A80 J7V300W |
> 7 mm | 53A80 L15VPMF302W 93A60 H8V601W | |
gehärteter Stahl | ≤ 7 mm | 57A80 H8V300W 54A80 H15VPMF904W 93A80 H8V601W 93N120 H15VPMF902W B151-VR125N/411 93DA80/80 H15VPMF601W 93DA80/80 H8V601W |
> 7 mm | 54A80 H15VPMF904W 93A80 H15VPMF601W 93DA80/80 H15VPMF601W 93DA80/80 H8V601W |
Schrägeinstichschleifen mit CBN Schleifscheiben in keramischer Bindung
3M CBN Schleifscheibe in keramischer Bindung mit Stahlgrundkörper für Hochgeschwindigkeitsschleifen mit Schnittgeschwindigkeit von 120 m/s für Schrägeinstichschleifen am Außendurchmesser und an den Flächen von Getriebewellen.
Anwendungsbeispiel:
- 3M Schleifscheiben-Spezifikation: J15C 500-95,8/30°-5-M126x-VR150J/TLF-203N
- Schnittgeschwindigkeit: 120 m/s
- Kühlmittel: Öl
- Werkstück: Getriebewelle
- Material: 16 Mn Cr 5
- Oberflächengüte: Rz = 2,5
- Materialabtrag: 0,3 mm radial
- Schleifzeit: 6,5 s/Einstich
Produktvorteile:
- Hohe Gesamtlebensdauer der Schleifscheibe
- Kurze Zykluszeit durch hohe Abtragsleistung
- Nicht-segmentierte Belagausführung
- Sehr stabiler Schleifprozess in der Massenproduktion von über 200.000 Teilen
- 20% geringere Schleifkosten gegenüber dem konventionellen Schleifscheibenprozess
- Hohe Oberflächengüte durch ununterbrochenen Schnitt
Bestellvorgaben Form 1, 5 und 7 für konventionelle Schleifmittel
Angaben für die Bestellung:
Weitere Formen siehe Broschüren für konventionelle Schleifmittel.
Randformen zu Formen 1, 5 & 7
Bestellvorgaben Form 5N
Angaben für die Bestellung:
Einflussgrößen beim Außenrundschleifen
Scheibendrehzahl ns
ns = Drehzahl Scheibe min-1
vc = Umfangsgeschwindigkeit m/s
ds = Durchmesser Scheibe mm
Werkstückdrehzahl nw
nw = Drehzahl Werkstück min-1
vw = Umfangsgeschwindigkeit m/min
dw = Durchmesser Werkstück mm
Geschwindigkeitsverhältnis qysub>s
Verhältnis zu Schleifscheiben-Umfangsgeschwindigkeit und Werkstück -Umfangsgeschwindigkeit
Richtwerte:
Feinschlichten > 90 120
Schlichten ~ 90
Schruppen < 90 – 60
vc = Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe in m/s
vw = Umfangsgeschwindigkeit des Werkstückes in m/min
Überdeckungsgrad ud
ud ist die Anzahl Umdrehungen des Werkstückes, bis die Scheibe sich um die eigene Breite versetzt hat.
ud = Überdeckungsgrad (Zahl)
fa = Vorschub pro Scheibenumdrehung (mm/U.)
vfa = Vorschub pro Minute mm/min
bs = Scheibenbreite mm
Richtwerte für ud:
Schruppen ~ 3 – 4
Schlichten ~ 5 – 6
Längsvorschub, einfachere Variante
Vorschub des Schleiftisches pro Werkstückumdrehung:
SCHRUPPEN | SCHLICHTEN | FEINSCHLICHTEN |
---|---|---|
2/3 bis 3/4 | 1/4 bis 1/3 der Schleifscheibenbreite (bs) | 1/10 bis 1/5 |
Beispiel für Schlichten:
bs = 40
nw = 108
= 40 ÷ 4 x 108 = 1.080 mm/min
= 40 ÷ 3 x 108 = 1.450 mm/min
D. h. Längsvorschub ~ 1.080 bis 1.450 mm/min
Einflussfaktoren:
- Stabilität der Maschine
- Stabilität des Werkstücks
- Beschaffenheit der Zentren
- Werkstückmaterial und Schleifscheibenmaterial
- Spitzendruck
Einstechgeschwindigkeit für Einstechschleifen vf
Richtwerte:
Schruppen: 3 – 5 μm pro Umdrehung [nw]
Schlichten: 1 – 2 μm ”
Feinschlichten: < 1 μm ”
Beispiel: nw = 120 U/min für Schruppen
–> vf = 120 x 4 μm = 480 μm/min = 0,48 mm/min
Bezogenes Zeitspanvolumen Q’w
Das bezogene Zeitspanvolumen, bekannt unter dem Kürzel Q’w, beschreibt die Materialabtragsleistung in mm3 pro mm Scheibenbreite in einer Sekunde. Dieser Wert erlaubt genaue Vergleichsmöglichkeiten zwischen verschiedenen Schleifscheiben und Schleifprozessen.
Q’w-Werte
Q’W MM³ / MM / S | |||
---|---|---|---|
Werkstückdurch- messer in mm | Schruppen | Schlichten (= 1/3 Schruppen) | Feinschlichten (= 1/12 Schruppen) |
> 20 mm | 1 bis 4 | 0,33 bis 1,33 | 0,08 bis 0,33 |
< 20 mm | 0,5 bis 2 | 0,2 bis 0,67 | 0,05 bis 0,17 |
Formel zur Berechnung von Q’w
Bemerkung:
Die Scheibenbreite erscheint in der Formel nicht, da es sich immer um 1 mm Scheibenbreite handelt. Der Längsvorschub vfa (mm/min) wird in der Formel des Längsschleifens vernachlässigt, da die Werkstückgeschwindigkeit in der Hauptsache durch nw (Werkstückumdrehung pro min) bestimmt wird.
ae = Zustellung pro Überlauf (mm)
dw = Durchmesser der Werkstückbohrung (mm)
nw = Werkstückumdrehung pro min (min-1)
vf = Radiale Zustellgeschwindigkeit (mm/min)
Theoretische mittlere Spandicke hmom
Betrachtet man diesen Parameter eines Schleifprozesses genauer, liegt die Betonung der Definition auf «theoretisch». Die Formel, um die Spandicke zu berechnen, ist eine Sache. Die effektiven Schnittbedingungen und Spanbildungen des Prozesses eine ganz andere! Das Beobachten der theoretisch berechneten Spandicke ist aber trotzdem sehr nützlich. Wenn man bei unzähligen erfolgreichen Schleifprozessen die Spandicke berechnet hat, wird der nutzbare Bereich einer möglichen theoretischen mittleren Spandicke offensichtlich:
Obere Grenze für das Schruppen: 0,00050 mm
Zielwert beim Schruppen: 0,00025 mm
Zielwert beim Schlichten: 0,00010 mm
hmom Ziel: 0,00025 mm
Bereich: 0,00005 mm
bis 0,00050 mm
Die theoretische mittlere Spandicke hmom ist die Schnitttiefe eines Einzelkornes, wenn es die Hälfte der Eingriffslänge zurückgelegt hat. Im nebenstehenden Bild wurde der Werkstückdurchmesser zwecks Illustration überproportional groß gezeichnet. Erfahrungen zeigen, dass ein hmom-Wert, der höher als 0,0005 mm ist, zum Zusammenbrechen der Schleifscheibe führt. Bei hmom– Werten < 0,0001 mm geht der Schnittprozess in einen Reibprozess über und es können kritische thermische Belastungen entstehen, die zu Schleifbrand führen.
Die angeführten Werte für die mittlere Spandicke mom gelten für alle Schleifprozesse und somit auch für das Rundschleifen.
Richtwerte für geeignete Maschinenbewegungen
Außenrundschleifen
Scheiben-Umfangsgeschwindigkeit in m/s (konventionelle Schleifmittel)
SCHRUPPEN | SCHLICHTEN | FEINSCHLEIFEN | FEINSTSCHLEIFEN |
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Stahl weich 35 bis 50 |
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Stahl gehärtet 35 bis 45 |
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Schnellarbeitsstahl 35 bis 45 |
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Gusseisen 35 bis 45 |
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Werkstück-Umfangsgeschwindigkeiten in m/min
SCHRUPPEN | SCHLICHTEN | FEINSCHLEIFEN | FEINSTSCHLEIFEN |
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Stahl weich 30 bis 40 |
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Stahl gehärtet 20 bis 25 |
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Schnellarbeitsstahl 15 bis 20 |
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Gusseisen 25 bis 40 |
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Werkstückzugabe und Werkstückabtrag:
(an Werkstückgröße/Werkstoff anpassen)
SCHRUPPEN | SCHLICHTEN | FEINSCHLEIFEN | FEINSTSCHLEIFEN |
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Zugabe in mm auf Durchmesser bezogen 0,3 bis 0,6 |
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Zustellung pro Durchgang (Längsschleifen) 0,01 bis 0,05 |
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Vorschub von Schleiftisch oder Schleifscheibe beim Pendelschliff pro Werkstückumdrehung:
SCHRUPPEN | SCHLICHTEN | FEINSCHLEIFEN | FEINSTSCHLEIFEN |
---|---|---|---|
2/3 bis 2/3 | 1/4 bis 1/3 | 1/10 bis 1/5 der Schleifscheibenbreite | 1/10 und < |
Obige Daten können je nach Werkstückgröße, -form und -material abweichen.
Rundschleifen mit Diamantschleifscheiben in Kunstharzbindung
3M Diamantschleifscheiben in Kunstharzbindung ermöglichen das form-und maßgenaue Schleifen komplexer Werkstücke.
Kunstharzgebundene Schleifscheiben finden Anwendung beim Außenrundschleifen in allen Operationen. Je nach benötigter Belagbreite, vorhandener Kühlung und zu bearbeitendem Material stehen verschiedene Spezifikationen zur Verfügung.
Merkmale und Vorteile der Kunstharzbindung:
Kunstharzbindungen sind im Vergleich kostengünstiger als Metall- oder Keramikbindungen; sanfteres Schleifen zum Werkstück. Kunstharzbindungen werden hauptsächlich in Spitzenlosanwendungen eingesetzt, z. B. in der Werkzeugindustrie und bei kritischen, spröden Werkstoffen, z. B. bestimmten Keramikarten, PKD und PCBN.
Rundschleifen mit Diamantschleifscheiben in keramischer Bindung
Anwendungsbeispiel: Hartmetallstempel
Stempel aus Hartmetall sind klassische Umformwerkzeuge und nehmen eine zentrale Stellung in vielen Bereichen der produzierenden und verarbeitenden Industrie ein.
Durch Schleifen und Polieren erhalten die Stempel ihre endgültige Form und Oberflächengüte. In der Regel haben Stempel eine sehr feine Oberfläche, so dass keramisch gebundene Diamant-Feinkornscheiben für ihre Herstellung zum Einsatz kommen. 3M bietet folgende Spezifikationen für das Finishen von Hartmetallstempeln an: MD20-K125D51, MD10-KN150.
Anwendungsbeispiel: Profilschleifen von Rotationswerkzeugen
Die komplexe Geometrie vieler Vollhartmetall-Werkzeuge wird durch das Profilschleifen erzeugt. Zu den Profilwerkzeugen gehören beispielsweise Wälzfräser, Bohrer, Gewindebohrer und Extruderschnecken. Hierfür werden meist keramische Diamantschleifscheiben eingesetzt.
Anforderungen an die keramischen Diamantschleifscheiben sind leichte Profilierbarkeit und Verschleißfestigkeit beim anschließenden Schleifen. Das Profil wird vorzugsweise durch das Vollcrushieren oder Punktcrushieren erzeugt. Die Korngröße des Schleifwerkzeuges sollte maximal mit 1/3 der Größe des kleinsten zu profilierenden Grundradius gewählt werden. Der Grundradius am Werkzeug entspricht dem Außenradius an der Schleifscheibe. 3M Spezifikationen für das Profilschleifen sind D46-K150D80, D64-KR150J/360.
Anwendungsbeispiel: Rundschleifen von Quarzglasrohren
Quarzglas besitzt einen sehr niedrigen Ausdehnungskoeffizienten und bewirkt deshalb eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit. Dies und die hohe Erweichungstemperatur des Quarzglases erlauben es, Bauteile, Rohre und Gefäße herzustellen, die Temperaturen von bis zu 1.400° C standhalten. Quarzglas gilt als schwer zu verarbeiten.
Aufgrund des geringen Schleifdruckes, den keramische Diamantschleifscheiben erzeugen, werden sie bevorzugt für dünnwandige Quarzglasrohre eingesetzt. 3M Spezifikationen für das Schleifen von Quarzglas sind D126-KX150N/A.
Anwendungsbeispiel: Außenrundschleifen von Werkzeugen mit PKD-bestückten Führungsleisten
Für Werkzeuge mit asymmetrischer Schneidenanordnung ist die Führung in der Bohrung von entscheidender Bedeutung. Mit mindestens zwei Führungsleisten und der Schneide stützt sich das Werkzeug in der Bohrung ab. Um den Verschleiß des Werkzeuges zu minimieren, werden immer häufiger Führungsleisten aus polykristallinem Diamant (PKD) verwendet. Beim Außenrundschleifen der Werkzeuge mit Führungsleisten ergibt sich ein unterbrochener Schnitt, der die Schleifscheibe enorm belastet.
Für das Schleifen von PKD-Führungsleisten kommen vielfach keramisch gebundene Diamantschleifscheiben zum Einsatz. 3M Spezifikationen für das Schleifen von PKD-Führungsleisten sind D64-K125D53, D64-K125D81, D54-K125D53 und D54-K125D81.
Schälschleifen
Beim Schälschleifen werden häufig Metallbindungen oder Keramikbindungen eingesetzt. Keramikbindungen haben in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen.
Häufig verwendete Schleifmaschinen: Junker Quickpoint
Dieses Verfahren findet man vorwiegend in der flexiblen Wellenbearbeitung und in der Werkzeugindustrie mit hoher Abtragsleistung und hohen Präzisionsanforderungen.
Schälschleifen gehört zu den Rundschleifprozessen und ist seit 1985 bekannt. Im weitesten Sinne kann man es mit CNC-Drehen mit Drehmeißel vergleichen, da es sich um ein Punktschleifen handelt, bei dem ein enger Bereich der Schleifscheibe die Kontur des Werkstückes wie ein Drehmeißel abfährt. Schälschleifen wird einerseits in der Automobilindustrie bei Rundteilen wie Antriebswellen eingesetzt. Durch die Punktberührung der Schleifscheibe wird eine hohe Flexibilität erreicht. Das Verfahren eignet sich auch für kleinere Serien und zeichnet sich durch seine schnellen Umrüstzeiten aus. Zudem können extrem dünne und lange Rundteile nur mit diesem Verfahren geschliffen werden, da sehr geringe Kräfte auftreten.
Beim Schälschleifen wird die Schleifzugabe oft in einem oder zwei Überläufen abgetragen. Die Schleifzone wird in einen Schruppbereich (bsk) und einen Schlichtbereich (bsz) unterteilt, wobei deutlich wird, warum in einem Überlauf ae von bis zu 0,5 mm bei hohen Abtragsraten (Q’w) trotzdem Oberflächengüten zwischen Ra 0,3 und 0,4 μm erzielt werden.
3M Spezifikationen für das Schälschleifen:
MATERIAL | |
---|---|
Stahl gehärtet | B12G-VZ200T/166 |
Hartmetall/Schlichten | D46-K150D80/550 |
Hartmetall/Schruppen | D91-M150W97 |
Außenrundschleifen mit 3M™ Cubitron™ II
Das Außenrundschleifen zählt zu den am häufigsten eingesetzten Schleifverfahren in der Automobilindustrie, im allgemeinen Maschinenbau und der Automobilzulieferindustrie.
Anwendung:
- Lagerindustrie
- Antriebswellen
- Bolzen
- Düsennadeln
- Maschinenbauteile
- Ventile
Die Vorteile im Überblick:
- Bis 1,5 – 10-fach Zerspanleistung Q’w
- Bis 1,5 – 3-fach längere Standzeit zwischen zwei Abrichtzyklen
- Bis zu 3 x schnellere Zykluszeit pro Teil
- Halber Abrichtbetrag
- Perfekte Oberflächen bei maximaler Schnittleistung
- Das Schleifbrandrisiko geht gegen null
Empfohlene Einsatzdaten
SCHNITTGESCHWINDIGKEIT (VC) | ZEITSPANVOLUMEN (Q’W) |
---|---|
40 – 50 m/s | 6 – 12 mm3/mm/s |
Beispiele für häufig verwendete Spezifikationen
Bitte lassen Sie sich die geeignete Spezifikation für Ihre Anwendung vom lokalen Verkauf empfehlen.
ANWENDUNGEN | SPEZIFIKATIONEN | |
---|---|---|
Hauptspezifikationen | Nicht rostende Stähle, verchromt, dünnwandige Werkstoffe, Schleifen von hohen Schultern, Unrundschleifen, hohe Zerspanleistung | 93DA80/80H15VPMF601W |
Universelle Anwendungen, Einsatz- / Vergütungsstahl, induktionsgehärtete Stähle, Guss | 93DA80/80 H8V601W | |
Sonderspezifikationen | Schruppen, gröbere Oberflächen | 93DA60/60 H8V601W |
Schlichten, feinere Oberflächen | 93DA120/120 H8V601W | |
Weiche Materialien grob Weiche Materialien normal Weiche Materialien fein | 93DA60/60 K5V601W 93DA80/80 K5V601W 93DA120/120 K5V601W |
FAQ
Was ist Außenrundschleifen?
Außenrundschleifen ist ein Schleifverfahren, bei dem zylindrische oder konische Oberflächen bearbeitet werden. Dabei wird das Werkstück zwischen Spitzen oder in einer Spannvorrichtung fixiert und rotiert, während ein Schleifwerkzeug, oft mit 3M™ Schleifmitteln, entlang der Oberfläche bewegt wird. Dieses Verfahren ermöglicht hohe Präzision und Oberflächengüte.
Welche Drehzahl sollte ich für das Außenrundschleifen verwenden?
Die optimale Drehzahl für das Außenrundschleifen hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie dem Material, dem Schleifmittel und der gewünschten Oberflächenqualität. Als Faustregel gilt: Je härter das Material, desto niedriger die Drehzahl. Für genaue Werte empfehlen wir, die Herstellerangaben zu beachten. 3M bietet eine Vielzahl an Schleifmitteln für unterschiedliche Anwendungen und Materialien.