Surface Grinding 2026 Guide: Process, Types & Applications

Oberflächenschleifprozess

Bevor wir uns mit der Funktionsweise des Flachschleifens befassen, wollen wir zunächst verstehen, was Sie in diesem Prozess benötigen. Werfen wir einen Blick auf sie.

Was brauchen Sie beim Flachschleifen?

Werkstückauswahl

Gängige Werkstückmaterialien sind Gusseisen und Weichstahl. Bei der Behandlung neigen diese beiden Materialien nicht dazu, die Schleifscheibe zu blockieren. Weitere Materialien sind Aluminium, Edelstahl, Messing und einige Kunststoffe. Beim Schleifen bei hohen Temperaturen wird das Material schwächer und anfälliger für Korrosion. Dies kann auch zum Verlust des Magnetismus in den entsprechenden Materialien führen.

Bestandteil des Flachschleifers

Die Schleifscheibe, die Werkstückhalterung device und der hin- und hergehende oder rotierende Tisch sind die drei wesentlichen Komponenten einer Flachschleifmaschine. Darüber hinaus sind Schleifdressers ein wesentlicher Bestandteil.

Schleifscheibe: Die Schleifscheibe wird verwendet, um die Oberfläche eines Werkstücks zu glätten und zu verfeinern, indem überschüssiges Material entfernt wird. Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Diamant und kubisches Bornitrid (CBN) werden häufig als Schleifmaterialien auf den Oberflächen von Schleifscheiben verwendet. Unter diesen Materialien ist Aluminiumoxid die vorherrschende Wahl. Diamant- und kubische Bornitridscheiben (CBN) verfügen über eine außergewöhnliche Härte und können Materialien wie Keramik und Karbide wirtschaftlich schleifen, die mit Aluminiumoxid oder Silizium nicht geschliffen werden können.

Werkstückhalterung Device: Die Werkstückspannung device, auch Spannfutter genannt, hält das Werkstück während der Bearbeitung in Position. Das Spannfutter sichert das Material effektiv auf zwei unterschiedliche Arten: Ferromagnetische Teile werden mit einem magnetischen Spannfutter sicher in Position gehalten, und nichtferromagnetische und nichtmetallische Teile werden entweder durch Vakuum oder mechanische Mittel gesichert. Steht nur eine Magnetspannplatte zur Verfügung, kann zum Spannen nicht ferromagnetischer Werkstücke ein auf die Magnetspannplatte aufgesetzter Maschinenschraubstock (aus ferromagnetischem Stahl oder Gusseisen) verwendet werden.

Tisch: Der Tisch bewegt das Werkstück je nach Bedarf um und über die Radfläche, um die gewünschten Spezifikationen zu erhalten. 

Schleifen von Dressers: Schleifscheiben dienen zur Prüfung des Zustands der Scheibe und können zur bequemen Anwendung entweder auf einem Tisch montiert oder auf dem Scheibenkopf platziert werden.

Bedarf an Schmierung

Gelegentlich werden Schmierstoffe aufgetragen, um das Werkstück und das Rad zu kühlen, die Schnittstelle zu schmieren und Späne zu entfernen. Es muss direkt im Schneidbereich platziert werden, um zu verhindern, dass die Flüssigkeit von der Schleifscheibe mitgerissen wird. Typische Schmierstoffe umfassen chemische Flüssigkeiten, wasserlösliche Öle, synthetische Öle und Öle auf Erdölbasis. 

Welche Schmierstoffe zum Schleifen verwendet werden, hängt in der Regel von der Art des Werkstückmaterials ab:

• Aluminium: Hochleistungsöl.
• Messing: Leichtöl.
• Gusseisen: Hochleistungsfähiges emulgierbares Öl; leichtes chemisches und synthetisches Öl.
• Baustahl: Hochleistungsfähiges wasserlösliches Öl.
• Edelstahl: Hochleistungsfähiges emulgierbares Öl; chemisches und synthetisches Hochleistungsöl.
• Kunststoffe: Wasserlösliches Öl; trockenes, hochleistungsfähiges emulgierbares Öl; leichtes chemisches und synthetisches Öl.

Wie funktioniert Flachschleifen?

Beim Flachschleifen handelt es sich um eine Endbearbeitungstechnik, bei der mit einer rotierenden Schleifscheibe die flache Oberfläche metallischer oder nichtmetallischer Materialien geglättet wird, um ihnen ein verfeinertes Aussehen zu verleihen, indem die Oxidschicht und Verunreinigungen auf den Werkstückoberflächen entfernt werden. Dadurch entsteht auch die nötige Fläche für funktionale Nutzungen.

Zunächst wird das zu schneidende oder zu glättende Werkstück auf einen hin- und herbewegbaren Tisch montiert. In diesem Schritt wird ein Spannfutter benötigt, um das Material an Ort und Stelle zu halten. Nachdem das Werkstück auf dem hin- und hergehenden Tisch befestigt ist, bewegt die Maschine die Oberfläche des Werkstücks langsam über eine sich schnell drehende Schleifscheibe. Während sich die Schleifscheibe dreht, bewegt der hin- und hergehende Tisch das Werkstück unter seiner Oberfläche hin und her, um Surplus-Material zu entfernen, bis die erforderliche und gleichmäßige Oberfläche erreicht ist. 

Während des Materialabtrags entsteht übermäßige Hitze, insbesondere bei der Bearbeitung von harten Materialien wie Stahl. Dies kann sich auf die OberflächenfinishDeshalb werden Kühlmittel verwendet. Dadurch bleibt die Bearbeitungsfläche kühl und die bearbeiteten Metallpartikel werden von der Schleiffläche weggetragen, um Oberflächenabrieb zu verhindern.

Arten von Flachschleifmaschinen

Typischerweise werden Flächenschleifmaschinen in drei Typen eingeteilt: Schleifmaschinen mit horizontaler Spindel, Scheibenschleifmaschinen und Doppelscheibenschleifmaschinen sowie Schleifmaschinen mit vertikaler Spindel. 

Schleifmaschinen mit vertikaler Spindel (Radfläche). 

Vertikalspindelschleifmaschinen werden auch als Planschleifmaschinen bezeichnet. Bei dieser Art von Schleifmaschine wird die Fläche einer Scheibe typischerweise auf einer ebenen Fläche eingesetzt. Obwohl ein Planschleifer häufig zum schnellen Materialabtrag eingesetzt wird, können einige Maschinen auch hochpräzise Arbeiten ausführen. Das Werkstück wird auf einem hin- und hergehenden Tisch befestigt, der die Flexibilität bietet, entsprechend den spezifischen Anforderungen angepasst zu werden. Alternativ kann es auf einer Drehtischmaschine montiert werden, was eine kontinuierliche oder indexierte Drehung ermöglicht. Die Indexierung ermöglicht das Be- und Entladen an einer Station, während an einer anderen Schleifaufgaben ausgeführt werden. Typische Komponenten, die mit Schleifmaschinen mit vertikaler Spindel hergestellt werden, sind Statoren, Wafer, Zahnräder, Rotoren, Anschläge und Abstandshalter sowie Innenringe und Innenplatten. 

Flachschleifmaschinen mit horizontaler Spindel (Peripherie).

Bei Flachschleifmaschinen mit horizontaler Spindel oder Umfangsflächenschleifern kommt die Peripherie (flache Kante) der Scheibe mit dem Werkstück in Kontakt, um die ebene Oberfläche zu erzeugen. Im Allgemeinen eignet sich das Umfangsschleifen gut für hochpräzise Arbeiten an flachen Oberflächen, konischen oder abgewinkelten Oberflächen, flachen Oberflächen neben Schultern und vertieften Oberflächen. Es ist auch für Schlitze und Profile geeignet. Diese Art von Flachschleifmaschine wird zum Schleifen verschiedener Komponenten wie Bolzen, Kolben, Pleuelstangen und Lagerlaufbahnen verwendet. 

Scheibenmühlen und Doppelscheibenmühlen 

Obwohl das Scheibenschleifen dem Flachschleifen ähnelt, weist es eine größere Kontaktfläche zwischen der Scheibe und dem Werkstück auf. Sowohl vertikale als auch horizontale Spindeltypen sind Optionen für Scheibenschleifmaschinen. Doppelscheibenschleifer können beide Seiten eines Werkstücks gleichzeitig bearbeiten. Mit Scheibenschleifern können extrem enge Toleranzen erreicht werden. Typische Komponenten, die diese Maschinen verwenden, sind Rotoren, Zahnräder, Platten, Abstandshalter und Unterlegscheiben.

Vor- und Nachteile des Flachschleifens

Wenn enge Toleranzabmessungen und Oberflächengüten erforderlich sind, ist das Oberflächenschleifen häufig die Bearbeitungsmethode der Wahl. Ähnlich wie andere Verfahren hat auch das Flachschleifen seine Vor- und Nachteile.

Vorteile des Flachschleifens

Flachschleifen ist ein kostengünstiges und effizientes Herstellungsverfahren für hochpräzise Oberflächen. Das Flachschleifen bietet mehrere Vorteile, darunter:

• Präzise Oberflächenveredelung: Es erreicht enge Toleranzen und glatte Oberflächen durch kontrollierten Materialabtrag.
• Vielseitigkeit: Das Flachschleifen kann auf verschiedene Materialien angewendet werden, darunter Eisen- und Nichteisenmetalle, Keramik und Kunststoffe.
• Kosteneffektivität: Das Flachschleifen ist im Vergleich zu anderen Verfahren eine kostengünstige Lösung zur Erzielung hochwertiger Oberflächengüten.
• Kompatibilität mit Automatisierung: Flachschleifmaschinen können zur Steigerung der Produktivität in automatisierte Produktionslinien integriert werden.
• Erhöhte Haltbarkeit: Durch das Entfernen von Oberflächenunregelmäßigkeiten verbessert das Oberflächenschleifen die Haltbarkeit und Langlebigkeit von Bauteilen.
• Kein qualifizierter Bediener erforderlich: Die Aufgabe ist einfach und kann manuell oder automatisch erledigt werden. Bei manueller Bedienung der Maschine ist kein hochqualifizierter Bediener erforderlich.

Nachteile des Flachschleifens

Es ist jedoch wichtig, die Nachteile des Flachschleifens zu berücksichtigen:

• Auswirkungen auf die Eigenschaften des Arbeitsmaterials: Beim Schleifen bei hohen Temperaturen neigt das Material zur Schwächung und ist anfälliger für Korrosion. Dies kann auch zu einem Verlust des Magnetismus in Materialien führen, in denen dies anwendbar ist.
• Übermäßige Wärmeentwicklung: Der Schleifprozess erzeugt während des Materialabtrags eine übermäßige Hitze, die das Material beeinträchtigen kann. Oberflächenfinish wenn sie nicht richtig kontrolliert werden.
• Schleifspäne erzeugen: Beim Schleifprozess entstehen Schleifspäne, die ordnungsgemäß aufgefangen werden müssen. Es ist notwendig, Kühlmittel zu verwenden, um die Schleifspäne von der Schleiffläche wegzuleiten und so ein Verkratzen der Oberfläche zu vermeiden.
• Schleifscheibe verschleißen: Bei diesem Verfahren ist das Schleifen in umgekehrter Richtung nicht möglich. Die Art der Aufgabe beansprucht die Schleifscheibe ständig und erfordert viel Spindelleistung.

Anwendungen des Flachschleifens

Das Flachschleifen ist ein unverzichtbarer Bestandteil der Bearbeitungsvorgänge in verschiedenen Branchen. Hier sind einige wichtige Anwendungen des Flachschleifens:

Erzielen präziser, flacher Oberflächen – Durch Flachschleifen können sehr ebene Oberflächen mit hoher Genauigkeit erzeugt werden. Dadurch eignet es sich ideal zum Erstellen von Referenzflächen oder Präzisionspassflächen. Zu den üblichen Anwendungen gehört das Schleifen von Flächen an Messgeräten, Lagern, Ventilen oder Maschinenführungen.

Glätten und Finishen – Die Schleifscheibe kann kleine Unebenheiten beseitigen und die Oberflächengüte verbessern. Durch das Oberflächenschleifen lassen sich glatte und polierte Oberflächen erzielen.

Präzise Formen und Profile herstellen – Die Schleifscheibe kann in verschiedene Profile abgerichtet werden, um Formen auf dem Werkstück zu erzeugen. Dies ermöglicht das Schleifen von Präzisionsteilen wie Lehren, Schneidwerkzeugen, Formhohlräumen und konturierten Oberflächen.

Entfernen von Rohteilen und Ausrichten von Blöcken – Flächenschleifer entfernen effizient Material von ebenen Flächen und können Blöcke und Flächen ausrichten. Dies macht das Oberflächenschleifen zu einem nützlichen anfänglichen Grobbearbeitungsprozess vor dem feineren Präzisionsschleifen.

Reinigen von Schweißnähten und Gussteilen – Die Schleifscheibe kann Grate, Schweißnähte, Gussfehler und Grate von Gussteilen entfernen. Dadurch entsteht eine gereinigte ebene Oberfläche für die weitere Bearbeitung.

Löcher und Kanten entgraten – Mit der Kante der Schleifscheibe können Kanten abgerundet oder Löcher entgratet werden. Dadurch entfallen sharp-Kanten und die Sicherheit wird verbessert.

Faktoren, die das Oberflächenschleifen beeinflussen

Viele Variablen beeinflussen den Flachschleifprozess und die Qualität der erzielten Ergebnisse. Hier sind einige Schlüsselfaktoren, die den Flachschleifprozess beeinflussen:

Radgeschwindigkeit – Die Geschwindigkeit bezieht sich auf die Raddrehzahl. Im Allgemeinen ist die Scheibendrehzahl beim Flachschleifen normalerweise konstant. Beachten Sie, dass eine höhere Drehzahl einen schnelleren Materialabtrag ermöglicht, jedoch zu Verbrennungen führen kann. Die richtige Radgeschwindigkeit hängt vom zu mahlenden Material ab.

Vorschubgeschwindigkeit – Die Verfahrgeschwindigkeit des Werkstücks in die Scheibe. Schnellere Vorschübe erhöhen die Materialabtragsraten, können jedoch Rattermarken verursachen. Langsamerer Vorschub führt zu feineren Ergebnissen.

Schnitttiefe – Tiefere Schnitte ermöglichen einen größeren Materialabtrag pro Durchgang, können aber zu Scheibenverschleiß, Rattern und Brandflecken führen. Leichtere Schnitte eignen sich besser für die Endbearbeitung.

Radtyp – Abhängig von der Härte des zu schleifenden und abzutragenden Metalls werden zum Abtragen von Material Schleifscheiben aus Aluminiumoxid und Siliziumkarbid bis hin zu Diamant und CBN verwendet. Es sind auch andere Spezialräder, beispielsweise aus Kork, erhältlich, die jedoch eher zum Polieren und Polieren als zum Materialabtrag gedacht sind.

Radabrichten – Unsachgemäßes Abrichten kann zu Verglasungen, schnellem Scheibenverschleiß, Vibrationen und einem schlechten Finish führen. Der richtige Abrichtplan maximiert die Schneidwirkung.

Kühlmittelverbrauch – Schleifflüssigkeiten kühlen das Werkstück und die Scheibe, spülen Späne weg und verhindern die Belastung der Scheibe. Es sollten der richtige Typ, die richtige Durchflussrate und die richtige Filterung verwendet werden.

Arbeitshaltung – Das Werkstück muss sicher gehalten werden, um Rattern zu vermeiden und die Genauigkeit zu verbessern. Es sollten geeignete Spannvorrichtungen, Spannfutter, Vorrichtungen oder Magnet-/Vakuumtische verwendet werden.

Bedienerfähigkeit – Ein erfahrener Bediener wählt die richtigen Parameter aus und sorgt für qualitativ hochwertige Ergebnisse. Es ist wichtig, die Zusammenhänge der Faktoren zu verstehen.

Sicherheitsvorkehrungen beim Flachschleifen

Sicherheit ist beim Flachschleifen von größter Bedeutung. Befolgen Sie diese wesentlichen Vorsichtsmaßnahmen:

• Tragen Sie geeignete persönliche Schutzausrüstung (PSA), einschließlich Schutzbrille, Gesichtsschutz, Handschuhe und Gehörschutz.
• Stellen Sie sicher, dass die Schleifmaschine in gutem Betriebszustand ist und ordnungsgemäß geschützt ist.
• Befestigen Sie das Werkstück sicher mit geeigneten Spannvorrichtungen.
• Stellen Sie sicher, dass die Schleifscheibe für die Anwendung geeignet und sicher auf der Spindel montiert ist.
• Verwenden Sie das richtige Kühlmittel und achten Sie auf dessen ordnungsgemäße Anwendung, um die Hitze zu kontrollieren und Unfälle zu vermeiden.
• Überprüfen Sie die Maschine, die Schleifscheibe und das Zubehör regelmäßig auf Anzeichen von Beschädigung oder Abnutzung.
• Mahlen Sie nicht ohne ausreichende Belüftung.
• Schlagen Sie das Rad nicht gegen das Material, da dies zu Schäden am Rad führen kann. Mehr noch: Dies führt zu einem Verlust der Integrität und kann auseinanderfallen.

Tipps für erfolgreiches Flachschleifen

Um optimale Ergebnisse beim Flächenschleifen zu erzielen, beachten Sie die folgenden Tipps:

• Wählen Sie je nach Werkstückmaterial und gewünschter Oberfläche die passende Schleifscheibe aus.
• Schleifen Sie kein Material, für das die Scheibe nicht ausgelegt ist.
• Optimieren Sie Schleifparameter wie Scheibengeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe für effizienten Materialabtrag und Oberflächenqualität.
• Halten Sie einen gleichmäßigen Druck auf das Werkstück aufrecht, um ungleichmäßiges Schleifen und Oberflächenunregelmäßigkeiten zu vermeiden.
• Richten Sie die Schleifscheibe regelmäßig ab, um ihre Form und Wirksamkeit sicherzustellen.
• Überwachen Sie den Schleifprozess genau und überprüfen Sie regelmäßig die Oberflächenbeschaffenheit, um notwendige Anpassungen vorzunehmen.
• Halten Sie den Arbeitsbereich sauber und frei von Schleifrückständen, um einen sicheren und effizienten Betrieb zu gewährleisten.

Zusammenfassung

Beim Flachschleifen handelt es sich um einen Prozess, bei dem eine Schleifscheibe relativ zur Oberfläche des Werkstücks in einer Ebene bewegt wird. Bei diesem Vorgang kommt die Schleifscheibe mit der Oberfläche in Kontakt und trägt nach und nach eine minimale Materialmenge ab, wodurch eine ebene Oberfläche entsteht. Im Allgemeinen bezieht sich der Begriff „Oberflächenschleifen“ auf jeden Prozess, der eine Oberfläche präzise bearbeitet oder schleift. Das Flachschleifverfahren wird häufig bei Werkstücken eingesetzt, die eine hohe Oberflächengüte oder präzise Abmessungen erfordern.

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Referenz

Oberflächenschleifen – Aus Wikipedia