Schleifen

Eine schnelle Scheibe aus harten Körnern schabt die Oberfläche ab

Das Schleifen trägt Metall mit einer schnell drehenden Scheibe ab, die aus unzähligen winzigen, sehr harten Körnern besteht, von denen jedes wie ein Miniatur-Schneidwerkzeug wirkt. Es gibt gehärteten Stahlwellen, Lagerringen und Bohrern ihr Endmaß und ihre glatte Oberfläche. Wenn ein Teil auf wenige Mikrometer (Tausendstel Millimeter) genau sein muss, wird es meist geschliffen.

Foto: CC BY-SA 2.5, via Wikimedia Commons

Flachschleifen · Seitenansicht und Detail der schneidenden KörnerDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten. Die Abbildung zeigt das Flachschleifen; Rundschleifmaschinen drehen eine Welle gegen die Scheibe, und spitzenlose Schleifmaschinen wälzen sie zwischen zwei Scheiben.

So funktioniert es

Die Scheibe abrichten. Ein Werkzeug mit Diamantspitze streift über die rotierende Scheibe, damit sie perfekt rund läuft und ihre Körner scharf und freiliegend sind.
Schnell drehen. Die Scheibe dreht sich mit tausenden Umdrehungen pro Minute; ihr Rand bewegt sich mit etwa 30 m/s (grob 100 km/h).
Körner schneiden winzige Späne. Jedes Korn, das das Teil berührt, schabt einen Span ab, der weit dünner ist als ein Haar. Die Späne werden so heiß, dass sie glühen: Das sind die Funken.
Mit Kühlmittel fluten. Ein Strahl wasserbasiertes Kühlmittel oder Öl kühlt das Teil, spült Späne weg und verhindert, dass die Scheibe zusetzt. Ohne ihn kann die Oberfläche verbrennen (überhitzen, erweichen oder reißen).
In winzigen Schritten zustellen. Der Tisch schiebt das Teil unter der Scheibe hin und her, und die Scheibe wird nach jedem Durchgang leicht abgesenkt. Letzte Durchgänge ohne zusätzliches Absenken, Ausfeuern genannt, enden, wenn die Funken verlöschen.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Gehärtete Stähle, Werkzeugstähle, Gusseisen, Hartmetall, Keramik, Glas; weiche Metalle wie Aluminium setzen die Scheibe tendenziell zu
Typische Teile: Lagerringe und Wälzkörper, Wellen, Endmaße, Schneidkanten von Werkzeugen, flache Maschinenführungen
Bauteilgröße: Von Nadelrollen mit wenigen Millimetern Durchmesser bis zu Walzen und Maschinenbetten von mehreren Metern Länge
Präzision: Meist einige Mikrometer (etwa ±0,005 mm); Präzisionsarbeit erreicht etwa 1 µm an Durchmessern
Oberfläche: Glatt, seidenmatt bis glänzend; meist Ra 0,2–0,8 µm (Ra ist die mittlere Höhe der Oberflächenrauheit)
Geeignete Losgröße: Beliebig: ein Teil im Werkzeugbau bis Millionen auf spitzenlosen Linien
Werkzeug- und Maschinenkosten: Scheiben (Aluminiumoxid, Siliziumkarbid oder teures CBN und Diamant) von einigen zehn bis tausenden Dollar; Präzisionsschleifmaschinen von zehntausenden bis über eine Million
Geschwindigkeit: Langsam pro abgetragenem Metallvolumen, oft Minuten pro Teil; spitzenlose Durchlaufschleifmaschinen schleifen viele kleine Stifte pro Minute fertig

Stärken und Grenzen

Stärken

Schneidet gehärteten Stahl und andere Werkstoffe, die für gewöhnliche Schneidwerkzeuge zu hart sind
Sehr enge Toleranzen (einige µm) und glatte Oberflächen
Viele Maschinentypen: ebene Flächen, Wellen, Bohrungen, Profile
Eignet sich für Einzelteile ebenso wie für vollautomatische Massenfertigung

Grenzen

Trägt Metall langsam ab, daher bleibt es den letzten zehntel Millimetern vorbehalten
Zu viel Hitze kann die Oberfläche verbrennen oder reißen lassen, wenn Kühlmittel oder Scheibe falsch gewählt sind
Die Scheibe verschleißt und muss regelmäßig abgerichtet werden
Präzisionsschleifmaschinen sind teuer, und der Schleifschlamm ist unangenehm zu handhaben

Wo es eingesetzt wird

AutomobilbauLagerzapfen von Kurbel- und Nockenwellen, Ventilschäfte, Getriebewellen
LagerInnen- und Außenringe, Kugeln und Wälzkörper
WerkzeugbauBohrer, Schaftfräser und Stempel, auf Werkzeugschleifmaschinen geschärft
Luft- und RaumfahrtTurbinenschaufelfüße, Fahrwerksteile
MaschinenbauFlache Führungen, Endmaße, Präzisionsspindeln

So erkennen Sie es

Sehr feine, gerade, parallele Kratzlinien, alle in eine Richtung oder um eine Welle herum.
Eine glatte, seidenmatte bis glänzende Oberfläche, die sich unter dem Fingernagel glasig anfühlt.
Plan geschliffene Flachteile zeigen überlappende Wirbelbögen statt gerader Linien.
Blaue oder braune Stellen auf einer geschliffenen Oberfläche sind Schleifbrand (örtliche Überhitzung).

Im Vergleich mit

Drehen und Fräsen5.1tragen Metall mit wenigen großen Schneiden viel schneller ab, meist vor dem Härten; das Schleifen vollendet dann das gehärtete Teil.Honen5.8schneidet ebenfalls mit Schleifkörnern, schrubbt aber langsam in einer Bohrung, um deren Rundheit zu perfektionieren und ein Kreuzschliffmuster zu hinterlassen.Superfinish und Polieren5.9tragen nur etwa einen Mikrometer ab, um eine bereits geschliffene Oberfläche noch glatter zu machen.

Ansehen

THATLAZYMACHINIST · Eine Einsteigertour durch eine Rundschleifmaschine: die Scheibe, das Abrichten und wie das Teil gehalten wird

Metal Cutting Corp · Wie spitzenloses Schleifen funktioniert: Schleifscheibe, Regelscheibe und Auflagelineal

Okamoto Europe · Eine CNC-Flachschleifmaschine wie in der Abbildung, bei der Arbeit

Fritz Studer AG · Präzisions-Rundschleifen, mit Funken und Nahaufnahmen

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Schleifen (Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden) — Schleifarten, Scheiben und typische Toleranzen, mit Fotos
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Schleifen schneidet mit unzähligen winzigen Körnern, sodass es gehärteten Stahl und Keramik formen kann.
Es trägt wenig Material ab, erreicht aber Mikrometergenauigkeit und feine Oberflächen.
Kühlmittel und regelmäßiges Abrichten halten die Scheibe scharf und das Teil unverbrannt.