Fachinformationen rund um's Schleifen von

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

ANWENDUNGSPEZIFIKATION
für mehrheitlich:
Stahl gehärtet/ungehärtet57A80 J7V300W
Stahl ungehärtet57A80 J7V300W
Stahl gehärtet57A80 H8V300W
54A80 H8V904W
93A80 H15VPMF601W
B126-VR125J

Spezifischer Einsatz

ANWENDUNGSPEZIFIKATION
Stahl ungehärtet
Automatenstahl und allgemeiner
Baustahl
57A80 J7V300W
54A60 J7V904W
Stahl gehärtet, niedrig legiert bis 62 HRc
Einsatz- und Vergütungsstahl54A80 H8V904W
93DA80/80 H15VPMF601W
B126-VR125J/166
Flamm- u. induktionsgehärteter Stahl54A80 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)
ungehärtet11C80 J15VPLF
54A80 H15VPMF904W
gehärtet28A80 H8V300W
54A60 H8V904W
11C80 F13VPMF
B151-VY125K/189
Stahl verchromt
Vollstahl93N80 H15VPMF902W
93A60 H15VPMF601W
dünnwandig54A60 H15VPMF904W
Nitrierstahl
unbehandelt54A60 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 GG11C60 H6V
93A60 H8V601W
Stahlguss GS64A60 H8V300W
Temperguss GTW/GTS und Sphäroguss
GGG
64A60 H8V300W
Hartmetall und Keramik11C80 F13VPMF
D126-KX125J
0126-KX150Y
Nichteisenmetalle
Aluminium, Kupfer, Bronze usw.
11C60 H15VP
Kunststoffe11C60 H15VP
Gummi57A60 H18VPHHGG900W
(nur für 30 m/s)

Schlichten mit geraden Schleifscheiben

Universeller Einsatz

SCHLICHTEN FEINSCHLICHTEN
≤ 500 mm≥ 500 mm
für mehrheitlich:
Stahl gehärtet/ungehärtet
93A80 H8V901W93A60 H8V601W
Stahl ungehärtet
54A80 H8V904W


54A80 H8V904W

Stahl gehärtet
54A80 H8V904W93A80
H8V601W
93N80 H8V902W
54A80 H8V904W


54A80 H8V904W93A80
H8V601W
93N80 H8V902W
54A80 H8V904W
B91-VR150J


54A80 H8V904W
42A180 J6V300W

Spezifischer Einsatz

SCHLICHTENFEINSCHLICHTEN
≤ 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


54A80 H8V904W
93A80 H8V601W

Gusseisen und Stahlguss
Universell für alle Gussarten
93A80 H8V601W


93A80 H15VPMF601W

Grauguss GG
11C80 H5V
Stahlguss GS
54A80 H8V904W


54A80 H8V904W


11C120 H15VPMF

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


11C60 H15VP

Kunststoffe
11C80 H15VP

11C60 H15VP

Gummi
Shore-Härte < 70
11C80 H18VP

11C80 H18VP
Shore-Härte > 70
57A60 H18VPHHGG900W


(max. 30 m/s)

Schrägeinstechen

ANWENDUNGSCHULTERHÖHE «X»SPEZIFIKATION

weicher Stahl
≤ 7 mm54A80 H8V904W
93A80 H8V601W
57A80 J7V300W
> 7 mm53A80 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:

SCHRUPPENSCHLICHTENFEINSCHLICHTEN
2/3 bis 3/41/4 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
SchruppenSchlichten
(= 1/3 Schruppen)
Feinschlichten
(= 1/12 Schruppen)
> 20 mm1 bis 40,33 bis 1,330,08 bis 0,33
< 20 mm0,5 bis 20,2 bis 0,670,05 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)

SCHRUPPENSCHLICHTENFEINSCHLEIFENFEINSTSCHLEIFEN
Stahl weich
35 bis 50


35 bis 50


-


-

Stahl gehärtet
35 bis 45


35 bis 45


35 bis 45


20 bis 30

Schnellarbeitsstahl
35 bis 45


35 bis 45


35 bis 45


20 bis 30

Gusseisen
35 bis 45


35 bis 45


35 bis 45


-

Werkstück-Umfangsgeschwindigkeiten in m/min

SCHRUPPENSCHLICHTENFEINSCHLEIFENFEINSTSCHLEIFEN
Stahl weich
30 bis 40


20 bis 30


15 bis 20


-

Stahl gehärtet
20 bis 25


15 bis 23


12 bis 14


3 bis 10

Schnellarbeitsstahl
15 bis 20


12 bis 16


8 bis 12


3 bis 10

Gusseisen
25 bis 40


20 bis 30


15 bis 20


-

Werkstückzugabe und Werkstückabtrag:
(an Werkstückgröße/Werkstoff anpassen)

SCHRUPPENSCHLICHTENFEINSCHLEIFENFEINSTSCHLEIFEN
Zugabe in mm auf Durchmesser bezogen
0,3 bis 0,6


0,2 bis 0,3 


0,01 bis 0,02


0,003 bis 0,006

Zustellung pro Durchgang (Längsschleifen)
0,01 bis 0,05


0,006 bis 0,01


0,02 bis 0,005


-

Vorschub von Schleiftisch oder Schleifscheibe beim Pendelschliff pro Werkstückumdrehung:

SCHRUPPENSCHLICHTENFEINSCHLEIFENFEINSTSCHLEIFEN
2/3 bis 2/31/4 bis 1/31/10 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 gehärtetB12G-VZ200T/166
Hartmetall/SchlichtenD46-K150D80/550
Hartmetall/SchruppenD91-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/s6 – 12 mm3/mm/s

Beispiele für häufig verwendete Spezifikationen
Bitte lassen Sie sich die geeignete Spezifikation für Ihre Anwendung vom lokalen Verkauf empfehlen.

 ANWENDUNGENSPEZIFIKATIONEN

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 Oberflächen93DA60/60 H8V601W
Schlichten, feinere Oberflächen93DA120/120 H8V601W
Weiche Materialien grob
Weiche Materialien normal
Weiche Materialien fein
93DA60/60 K5V601W
93DA80/80 K5V601W
93DA120/120 K5V601W