Fachinformationen rund um's Schleifen von

Schleifmittel richtig einsetzen

Konventionelle Schleifmittel im Überblick

TYPEIGENSCHAFTENWERKSTOFFEANWENDUNG
Siliziumkarbid
11C
sehr hart
sehr spröde
Grauguss; Hartmetall; Glas;
Kunststoffe; Buntmetalle;
z. T. keramische Werkstoffe;
rost-, säure- und warmfeste
Stähle; gehärtete,
hochlegierte Stähle bis 65
HRc; Nitrierstähle
alle Schleifverfahren
Halbedelkorund
3A
weniger hart,
aber zäher als
Edelkorund
weiß
unlegierte, legierte, ungehärtete
und gehärtete
Stähle bis 63 HRc
(Kohlenstoffgehalt – 0,5 %,
Zugfestigkeit ca. 500
N/mm²); Nitrierstahl
unbehandelt; Stahlguss;
Sphäroguss GGG;
Werkzeugstahl
besonders geeignet
für das Centerlessund
Außenrundschleifen
Edelkorund
weiß
42A, 49A,
53A, 54A
hart und
spröde
unlegierte, legierte, ungehärtete
und gehärtete
Stähle bis 63 HRc
(Kohlenstoffgehalt
– 0,5 %, Zugfestigkeit
ca. 500 N/mm²);
Nitrierstahl unbehandelt;
Stahlguss; Sphäroguss
GGG; Temperguss;
Werkzeugstahl; Stahl
hartverchromt
universell für
alle Präzi sionsschleifverfahren
wie Außen- und
Innenrund-, Flach-,
Zahnflanken- und
Werkzeugschleifen
Einkristallund
Edelkorund-
Mischung
64A
härter und
zäher als
Edelkorund
weiß, mittlere
Splitterfreudigkeit,
kühlschneidend
gehärteter Stahl mit über
63 HRc und hoher Zugfestigkeit;
gehärtete rost-,
säure- und warmfeste
Stähle; Stahlguss;
Schnellstahl (SS, HSS)
Rundschleifen,
Werkzeugschleifen
und insbesondere
Universaleinsatz
beim Flachpendelschleifen
Einkristall -
korund
67A, 29A
splittert früher,
aber gleich
hart wie Edelkorund
weiß
hochlegierte, zähe Stähle /
Werkzeugstähle / Inconel
Zahnflankenschleifen,
Rundschleifen,
Tiefschleifen
Edelkorund
rot 68A
zäher als, aber
gleich hart wie
Edelkorund
weiß
hochlegierte, zähe
Stähle wie HSS und
Werkzeugstähle
Spezialanwendungen
wie Profilschleifen
von hochlegierten
Stählen;
Zahnflankenschleifen;
Außenrundschleifen
Sinterkorund
93A, 95A
geringfügig
härter als
Edelkorund und
mit besseren
Selbstschärf -
eigenschaften
hochlegierte, zähe Stähle;
Werkzeugstähle bis
max. 65 HRc; Grauguss
alle Präzisionsverfahren
wie
Rund-, Centerless-,
Zahnflanken- und
Flachschleifen
Spezialkorund
NanoWin
93N, 55N
hohe Warmfestigkeit,
geringe
Neigung
zu Kaltverschweißung
von Spänen
hochlegierte, zähe Stähle;
Werkzeugstähle bis
max. 65 HRc; Grauguss;
Buntmetalle
alle Präzisionsverfahren
wie
Rund-, Centerless-,
Zahnflanken- und
Flachschleifen
3M Cubitron
II mit 3M
Precision-
Shaped Grain-
Mischung
(PSG) 93DA,
99DA
gleiche Kornhärte
wie
Sinterkorund,
jedoch durch
präzise Kornform
deutlich
höhere Schneidleistung
Vergütungsstähle; Einsatzstähle;
hochlegierte
Stähle; rostfreie Stähle;
Nitrierstähle; Kaltarbeitsstähle;
Sphäroguss;
Grauguss
alle Präzisionsverfahren
wie z. B.
Verzahnungsschleifen,
Rundschleifen,
Flachschleifen,
Flach-/Tiefschleifen,
Centerlessschleifen
CBN
3B, 21B,
32B
kubisches
Bornitrid mit
extrem hoher
Härte und
hohem Abriebwiderstand;
extrem kühlschleifend
hochlegierte, gehärtete
Stähle, HSS und Kaltarbeitsstähle
von 55 bis
70 HRc
alle Präzisionsverfahren
wie
Rund-, Centerlessund
Flachschleifen

Härte und Zähigkeit von Schleifmitteln

 

3M™ Sinterkorundschleifscheiben

Die enormen Leistungssteigerungen beim Einsatz von Sinterkorund beim Außenrundschleifen gegenüber herkömmlichen Korunden liegt in der einzigartigen Mikrostruktur dieses Schleifmittels. Durch das besondere Herstellverfahren werden Kristallitgrößen unter 1 mm erzielt. Der beim Schleifen entstehende Druck führt zu einer Mikrosplitterung, die immer neue und scharfe Schneidkanten hervorruft. Um das hohe Leistungspotenzial dieses Kornes voll auszuschöpfen, hat 3M eine genau abgestimmte Bindung entwickelt, welche die Selbstschärfungseigenschaften des Kornes erst zur Geltung bringt.

Eigenschaften:

  • Hohe Abtragsraten; dadurch kürzere Taktzeiten
  • Höhere Lebensdauer der Scheibe; weniger Scheibenwechsel
  • Konstante Schleifleistung verbunden mit kleineren Schleifkräften
  • Geringe Formabweichung, somit gleichbleibende Qualität
  • Kühlerer Schliff durch angepasste Bindung und Struktur
  • Längere Abrichtintervalle aufgrund der hohen Standzeit

Nutzen:

  • Gesteigerte Prozesssicherheit
  • Verbessertes Preis-Leistungs-Verhältnis


Einsatzbedingungen:

  1. Material: vor allem Baustahl, Einsatzstahl und hochlegierte, gehärtete Werkzeug- und Schnellstähle bis 64 HRc.
  2. Vorschub: Bei hohem Schleifdruck und großzügiger Materialzugabe
    arbeiten Sinterkorunde am vorteilhaftesten. Unter Belastung wird die Mikrosplitterung erst optimal ausgelöst. Dies setzt stabile Maschinen und Werkstücke voraus.
  3. Abrichten: Mit etwa halber Zustellung und weniger Überläufen gegenüber Normal- und Edelkorund arbeiten, damit die Wirtschaftlichkeit (Langlebigkeit der Abrichtdiamanten) gesichert ist. Vorzugsweise MKD-Diamantabrichter einsetzen.
  4. Kühlschmierstoff: mindestens 5%ige Emulsion mit Mineralölanteil von ca. 40 % im Konzentrat oder reines Schleiföl.

Faustregeln für den Einsatz von Sinterkorund im Vergleich
zu Normal- und Edelkorund:

  • Erhöhung der Scheibenzustellung um 50 %
  • Verringerung der Diamantzustellung um 50 %
  • Verdoppelung der Anzahl Werkstücke zwischen Abrichtzyklen

3M™ NanoWin-Schleifscheiben 93N

Bei NanoWin-Schleifscheiben ist die Oberfläche des Kornbindungsverbundes mit selbstorganisierenden Oberflächenstrukturen veredelt, die eine Kaltverschweißung von Spänen und sonstige Zusetzungen weitgehend ausschließen. In der Folge bleibt die Schleifscheibe im Prozess freischneidend, benötigt maschinenseitig weniger Antriebsleistung und erzielt gleichbleibende Oberflächenstrukturen auf den Werkstücken, ohne Schleifbrand zu bewirken.

Vorteile auf einen Blick:

  • Nahe zu schleifbrandfrei schleifen
  • Höhere Abtragsleistung
  • Konstante Oberflächengüten
  • Geringere mechanische Verformung von Werkstücken
  • Enger kontrollierbare Prozessbedingungen
  • Kosteneinsparungen

Wirtschaftlicher schleifen mit NanoWin 93N-Schleifscheiben

Im Vergleich zu Standard-Edelkorund-Schleifscheiben führen NanoWin- Schleifscheiben zu höheren spezifischen Materialabtragsraten (Q’w) bei geringem Schleifbrandrisiko und geringen Ausschussraten.

Fazit: Der Schleifprozess wird bei höherer Qualität der Werkstücke kostengünstiger. Die höhere Abtragsleistung kommt dann besonders zum Tragen, wenn die Schnittgeschwindigkeit entsprechend erhöht werden kann.

3M™ uWin-Bindungssystem

Mit dem uWin-Bindungssystem wurden konventionelle Schleifscheiben mit unkonventionellem Leistungspotenzial geschaffen. Versuche haben gezeigt, dass der Bindungsprozentsatz einen großen Anteil am Verschleiß von Abrichtwerkzeugen zu verantworten hat. Zudem ist bekannt, dass die Bindung nicht schleift, sondern Reibung im Prozess verursacht. Eine Bindungsreduktion bis auf 7 % Bindungsanteil hat somit zur Folge, dass nicht nur die Brandgefahr, sondern auch die Gesamtprozesskosten aufgrund der Schonung der teuren Abrichtwerkzeuge gemindert werden. Teurere Schleifmittel wie NanoWin und Sinterkorunde sind nicht bei allen Kunden erwünscht, da kleinere Stückzahlen die höhere potenzielle Leistung nicht rechtfertigen. Hier kommt uWin voll zum Zuge, da diese Bindung in Kombination mit günstigeren Schleifmitteln wie Edelkorunden rot oder weiß zum Tragen kommt.

Vorteil:

  • Geringe Brandgefahr
  • Schonung der Arbeitswerkzeuge
  • Tieferer Einstandspreis als NanoWin und Sinterkorund

3M™ Cubitron™ II Keramische Schleifscheiben

3M Cubitron II-Schleifscheiben werfen die Gesetzmäßigkeit des Schleifens über den Haufen. Nach DIN-Standard 8580 gilt als Definition des Schleifens das Bearbeiten mit unbestimmter Schneide. Mit 3M Cubitron II Schleifscheiben ist diese Definition nicht mehr länger allgemeingültig! Mit 3M Cubitron II Schleifscheiben gilt: Schleifen ist Bearbeiten mit geometrisch bestimmter Schneide.

Das Schleifkorn ist anders. Es ist präzise geformt. Die Größe entspricht nicht den bisher gemessenen Verfahren (ANSI oder FEPA). Dieses einzigartige Mineral ist größer und so präzise geformt, dass die Kunden bis zu 2 x schneller schleifen können, mit erheblichem Anstieg der Standzeit. Und doch bietet es ein Finish wie z. B. ein herkömmliches 80-Mesh-Schleifkorn. Darüber hinaus ermöglicht dieses Schleifkorn, kühler und mit weniger Druck zu schleifen. Diese patentierte, bahnbrechende Innovation wird die Art und Weise des Denkens beim Schleifen verändern. Das „+“ in 80 + macht den Unterschied.

Beim direkten Vergleich sieht man den Unterschied. Bei gleicher Korngrößenanschreibung ist das PSG (3M Precision-Shaped Grain) mehr als 2 x so groß wie jedes herkömmliche, gebrochene Sinterkorund. Die Dreiecke verleihen der Schleifscheibe eine nie da gewesene Schnittigkeit, was zu überragenden Leistungsparametern im Bereich Zeitspanvolumen und Standzeit führt. Trotz dieser extremen Leistungsparameter ist es möglich, feinste Oberflächen und Form-/Lagetoleranzen zu erhalten. Dies ist der Schnittfreude der Schneidkörner zu verdanken.

Schleifverhalten von 3M™ Cubitron™ II Keramische Schleifscheiben

Die Arbeitsweise eines „herkömmlichen“ Schleifkorns zeigt sich im linken unteren Bild. Das Schleifkorn trifft im Prozess auf die Werkstückoberfläche. Es schneidet anfänglich noch nicht, sondern drückt mit erheblichem Aufwand auf die Oberfläche. Es entsteht in Phase 1 eine elastische Deformation bzw. Materialverformung. Das Korn schiebt die Materialanhäufung vor sich her, bis es dann in Phase 2, der plastischen Deformation, schneidet und in Phase 3 den Span bildet. Es wird sehr viel Schneidkraft benötigt, welche dann während der ersten beiden Stufen zu extremen Temperaturbelastungen in der Werkstückoberfläche führt, da die Hitze durch die Materialverformung in die Werkstückrandzone eintritt. Hingegen 3M Precision-Shaped Grain im rechten unteren Bild: Das Präzisionsschleifkorn trifft auf die Werkstückoberfläche auf und schneidet ab dem ersten Kontakt. Eine saubere Spanbildung entsteht, ähnlich der Spanform beim Drehen oder Fräsen. Die entstandene Temperatur wird mit dem „geschnittenen“ Span abgeführt, es entsteht keine thermische Belastung in der Werkstückrandzone. Der gesamte Schleifprozess läuft unter geringerem Energieaufwand und unter geringerer thermischer Belastung – der „kühle Schliff“ in Perfektion.

Schleifverhalten Standard-Sinterkorund 3M Precision-Shaped Grain

Abrichten von 3M™ Cubitron™ II Keramische Schleifscheiben

Die Kornform mit ihren Spitzen und der chemische Aufbau der 3M Precision- Shaped Grains zeigt auch beim Abrichten klare Vorteile gegenüber dem gebrochenen Korn. Während die Abrichtrolle beim gebrochenen Korn über das Korn „drüberrattert“ (Abrichten kann nicht als Schleifprozess betrachtet werden), wird beim Abrichten von 3M Precision-Shaped Grain deutlich weniger Kraft benötigt. Die Abrichtrolle trifft auf das Dreieckskorn auf, die im Korn integrierten Sollbruchstellen lassen ein Kornsegment abscheren. Es entsteht eine neue Schneidkante und darüber hinaus wird die Abrichtrolle deutlich geringer belastet. Dies ermöglicht eine deutlich höhere Abrichtrollen-Standzeit.
Abrichtverhalten
Standard-Sinterkorund-Schleifscheibe mit 3M Precision-Shaped Grain

Leistungsvergleich der Kornarten im Profilschleifen von Zahnrädern

Die untere Grafik zeigt den Arbeitsbereich der verschiedenen Kornarten für das Anwendungsbeispiel Zahnrad-Profilschleifen. Der blaue Bereich zeigt den Arbeitsbereich des heute sehr oft eingesetzten Sinterkorunds. Es werden Zeitspanvolumen zwischen 12 und 16 mm³/mm/s erreicht. Beim Schlichten erreicht diese Schleifscheibentype Oberflächenwerte von ca. Ra < 0,4 μm.

Die leistungsfähigere Stäbchenkorundscheibe erreicht Zeitspanvolumen von ca. 24 – 26 mm³/mm/s. Aufgrund ihrer Korngeometrie sind aber nur Oberflächenrauigkeiten beim Schlichten von kaum unter Ra 0,6 μm möglich, was dem heutigen Anspruch, z. B. in der Windkraft-Getriebefertigung, bei Weitem nicht mehr genügt. Zusätzlich handelt es sich hierbei um ein sehr aggressives Korn, was extremen Verschleiß an den Abrichtwerkzeugen hervorruft. Die Cubitron II-Schleifscheibe ist die sogenannte „eierlegende Wollmilchsau“ unter den Schleifscheiben. Leistungsparameter von Q’w über 30 mm³/mm/s beim Schruppen und Oberflächen von Ra < 0,3 beim Schlichten werden erreicht. Durch die neuartige Korngeometrie wird auch der Verschleiß der Abrichtwerkzeuge auf ein Minimum reduziert. Maximale Leistung bei perfekter Geometrie und perfekter Oberfläche. Das geht nur mit 3M Precision-Shaped Grain.

Vorteile von Cubitron II-Schleifscheiben:

  • Schleifbrandrisiko geht gegen Null
  • Bis zu 50 % verkürzte Schleifzeiten durch deutlich erhöhte Schleifparameter (Zeitspanvolumen)
  • Trotz Extremabtrag perfekte Form- und Oberflächengüte
  • Mehrfach reduzierter Abrichtaufwand
  • Bis zu doppelt so hohe Standzeit der Schleifscheibe (Schnecke)
  • Kontinuierlich gleichbleibende Schleifleistung
  • Reduzierung der Kosten pro Werkstück

3M™ Partiell kristallisierte Glasbindungen 300W/600W/900W

Die Bindung ist der „Klebstoff“, der die Scheibe zusammenhält. Eine Binsenweisheit der Schleiftechnik sagt aus, dass Bindung nicht schleift, sondern über Reibung die Wärmebilanz des Schleifprozesses negativ beeinflusst. Ziel muss sein, mit möglichst wenig Bindung auszukommen, wobei Kornhaltekraft, Festigkeit und Sicherheit nie aus den Augen zu verlieren sind.

Konventionelle Bindungen bestehen aus natürlichen Rohstoffen wie zum Beispiel Ton, Feldspat und Kaolin, die nicht zu umgehenden Qualitätsschwankungen unterliegen. Auf der Suche nach Alternativen haben wir ein Bindungssystem mit partiell kristallisierten Gläsern entwickelt, die sich bei niedrigeren Temperaturen in der Abkühlphase bilden und die im Vergleich zu konventionellen Bindungen eine weit höhere Festigkeit aufweisen.

Wir haben fast alle Bindungen aus natürlichen Rohstoffen durch solche auf vorrangig synthetischer Basis ersetzt. Diese Bindungen sind an den Zusätzen 600W, 601W, 602W und 904W zu erkennen, wie zum Beispiel bei 54A60 H15VP904W.
Der höhere synthetische Zusammensetzungsanteil führt zu wiederholbaren, gleichbleibenden Härten und Strukturen. Mit diesem neuartigen Bindungssystem kann der Bindungsanteil bei Schleifscheiben um 10 % gesenkt und der Porenanteil um 10 % erhöht werden, ohne die Festigkeit der Scheiben zu vermindern. Dies führt zu kühlerem Schliff, geringerer Schleifbrandgefahr und höheren Abtragsleistungen. Im übertragenen Sinne ist die partielle Kristallisierung im Bindungsmaterial mit der Glasfaserverstärkung bei Kunststoffen zu vergleichen. Bei der Abkühlung des Glases entstehen „Kristallketten“, die wie ein „Fachwerk“ zu einer höheren Festigkeit der Bindung führen.

Aufstellung partiell kristallisierte Glasbindungen

HÄRTEBINDUNGBINDUNGSFARBESCHEIBENFARBE
weichV 300farbloswie Schleifkorn
V 301blaublau
V 302braunbraun
V 304grüngrün
mittelV 900farbloswie Schleifkorn
V 901blaublau
V 902braunbraun
V 904grüngrün
hartV 600farbloswie Schleifkorn
V 601blaublau
V 602braunbraun
V 604grüngrün
sehr hartV450farbloswie Schleifkorn