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Studer Schuhschleifen Höchste Präzision für dünnwandige Werkstücke

| Autor / Redakteur: Marco Mathys / Anne Richter

Mit dem Schuhschleif-Verfahren können Genauigkeiten erreicht werden, welche mit herkömmlichen Schleifverfahren unerreichbar bleiben, zeigt die Fritz Studer AG. Das betrifft vor allem dünnwandige Werkstücke und präzise Flächen-Profilformen.

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Universal-Schuhschleifvorrichtung.
Universal-Schuhschleifvorrichtung.
(Bild: Studer)

Bei höchsten Ansprüchen an die Rundheit von dünnwandigen Ringen und Hülsen, im Fall einer Wälzkörperlaufbahn, deren Flächen-Profilform äusserst präzise sein muss, damit das Wälzlager eine erhöhte Lebensdauer bieten kann, oder für die Aussen- und Innenbearbeitung in einer Aufspannung, damit diese Ringe auch rational gefertigt werden können, hat Studer eine Antwort und kennt das nötige Fertigungsverfahren: Rundschleifen mit einer Schuh-​Schleifvorrichtung, kurz: Schuhschleifen. Mit diesem Verfahren erreicht Studer Genauigkeiten, welche mit dem herkömmlichen Schleifverfahren unerreichbar bleiben.

Das Schuhschleif-Prinzip

Das dünnwandige, ringförmige Werkstück, der Wälzlagerring, muss so gespannt werden, dass es nicht deformiert werden kann, und so gespannt sein, dass die absolute Konzentrizität von Aussendurchmesser zu Innendurchmesser vom Spannsystem her bereits gegeben wird. Beide dieser Anforderungen werden von einem Backenspannfutter (3-, 6-Backen­spannfutter) nicht erfüllt. Zudem soll möglichst die gesamte Aussenkontur wie auch die Innenkontur in einer Aufspannung bearbeitet werden. Eine Magnetfutterspannung bedingt meist, dass jedes einzelne Werkstück mittels Messuhr manuell rundgerichtet werden muss, was sowohl viel Zeit in Anspruch nimmt wie auch ein automatisches Beladen verunmöglicht. Gerade letzterer Punkt erweist sich bei der nötigen Massenproduktion der Wälzlagerindustrie als grosses Hindernis.

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Die beste Spannung eines dünnwandigen Ringes erfolgt mit einer Methode, welche die Abstützung des Werkstückes von der Drehmitnahme (Antrieb des Werkstückes) komplett trennt:

  • Schuhschleifvorrichtung, zur Abstützung des Werkstückes
  • Elektromagnetfutter zur Drehmomenteinleitung (Antrieb) und Fixierung des Werkstückes

Studer Universalschuhschleifvorrichtungen sind in mehreren sinnvoll abgestuften Grössen erhältlich und decken den Durchmesserbereich von 10 bis 460 mm ab. Parallel zu den abgebildeten Universal-​Schuhschleifvorrichtungen gibt es auch Ausführungen für die Massenproduktion von Teilefamilien, welche ein schnelles Umrichten auf ein neues Werkstück erlauben, mittels Schnellwechselplatten.

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Aufbau des Elektromagnetfutters

Das Elektromagnetfutter treibt das Werkstück in Drehrichtung an, erzeugt somit die Werkstückdrehzahl. Zudem hält das Futter das Werkstück in seiner Soll-Lage, indem es an der Planfläche des Werkstückes anliegt. Genau hier findet eine kleine Relativbewegung zwischen Futter (Polerhöher, Polring) und Werkstückendfläche statt, da die Stützschuhe das Werkstück aussermittig positionieren: Je nach Werkstückgrössen werden Ringpol- oder Radialpolteilungen gewählt, wobei die Ringpolteilung eher für kleinere Werkstücke genutzt wird (bis ca. 80 mm). Ringpol-Elektromagnete können diverse Befestigungslochbilder aufweisen, welche zum allfällig vorhanden Sortiment eines Kunden passen. Die Mitnahme- bzw. Haltekraft des Elektromagnetfutters kann in vielen verschiedenen Stufen programmiert werden. Somit kann die Haftkraft für besonders heikle Operationen per CNC-Programm kurz abgesenkt werden, um danach im gleichen Programm wieder stärker spannen zu können. Die Magnetkraft kann in bis zu 16 Stufen am Magnet­ansteuergerät individuell programmiert werden. Falls mehrere unterschiedliche Elektromagnet­futter im Einsatz sein müssen, so erfolgt die elek­trische Verbindung mit Steckkontakten direkt hinter dem Futter.

Mögliche Schleifkopfkonfigurationen

Oberste Maxime ist, einen Wälzlagerring aussen und innen fertig zu schleifen: perfekte Konzentrizität aussen/innen; gleiche Herstelltemperatur, somit masshaltiger; Reduzierung der Menge «Ware-in-​Arbeit» (working capital) etc.

Somit soll der Schleifkopf mit denjenigen Schleifwerkzeugen bestückt werden, die für den kompletten Prozess nötig sind: Aussenschleifscheibe(n), Innenschleifscheibe(n), Messtaster. Selbstverständlich auf einer stufenlosen, hochgenauen B-Achse mit einer Schwenkwinkel-Repetitionsgenauigkeit von < 1” (bei der Studer S41). SMM

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