Neues Schleifmittel «3M Cubitron II» bringt erheblich höhere Produktivität Schleifen mit bestimmten Schneiden

Redakteur: Matthias Böhm

Warum «3M Cubitron II» die Schleiftechnik revolutioniert hat, erfahren Interessierte am Swissmem-Zerspanungsseminar im Januar 2014 direkt vom Anwender. Hier ein kleiner Vorgeschmack. Die leistungsstarken Schleifmittel mit «3M Precision-Shaped Grain (PSG)» als Schneidkorn wurden 2012 für das Verzahnungsschleifen eingeführt. Heute stellen sie auch beim Rundschleifen, Flachschleifen und Walzenschleifen unter Beweis, dass sie die Wirtschaftlichkeit von Schleifprozessen signifikant verbessern können.

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Unter dem Mikroskop sind die dreieckig geformten Sinterkorund-Dreiecke, das so genannte Precision-Shaped Grain, gut zu erkennen. Während des Schleifvorgangs splittern Bruchstücke ab und es entstehen neue scharfe Spitzen und Kanten.
Unter dem Mikroskop sind die dreieckig geformten Sinterkorund-Dreiecke, das so genannte Precision-Shaped Grain, gut zu erkennen. Während des Schleifvorgangs splittern Bruchstücke ab und es entstehen neue scharfe Spitzen und Kanten.
(Bild: 3M)

böh. Die innovativen gebundenen Schleifmittel für die Bearbeitung hochharter Werkstoffe sind das Ergebnis einer engen Kooperation der Schleifexperten von 3M und den Spezialisten der Winterthur Technology Group, einer 3M-Tochtergesellschaft.

Präzise geformte Dreieckskörner

Sowohl Cubitron II keramisch gebundene Schleifmittel als auch Cubitron II kunstharzgebundene Schleifmittel garantieren – so der Hersteller – in allen erprobten Anwendungsfällen enorme Produktivitätssteigerungen bei hoher Oberflächenqualität.

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Das Geheimnis von Cubitron II liegt in den präzise geformten Dreieckskörnern aus Sinterkorund. Das Schneidkorn wird in Abhängigkeit vom jeweiligen Prozess und dem zu schleifenden Material in unterschiedliche Bindungen eingebettet. Das Precision-Shaped Grain (PSG) schneidet die Späne sauber aus dem Werkstück heraus. Verglichen mit konventionellen Schleifmitteln ermöglicht Cubitron II eine höhere Zerspanleistung, kürzere Zykluszeiten und längere Standzeit zwischen den Abrichtzyklen. Dennoch reduziert sich durch den Einsatz der innovativen Schleifmittel der Abrichtbetrag. Bei maximaler Schnittleistung werden stets perfekte Oberflächen erzeugt. Das Schleifbrandrisiko ist minimiert.

Schleifscheibenspezifikation für unterschiedlichste Werkstoffe

Der 3M-Geschäftsbereich Precision Grinding & Finishing hat die Hightech-Lösung für das Schleifen von Zahnrädern vor eineinhalb Jahren für das Verzahnungsschleifen vorgestellt. Seither wurden bei potenziellen Endkunden mehr als 250 Versuche in verschiedenen Anwendungsbereichen erfolgreich durchgeführt. Sie zeigen, dass eine Schleifscheibenspezifikation für unterschiedlichste Werkstoffe einsetzbar ist.

«3M Cubitron II» reduziert Prozesskosten

Für das Schleifen von Zahnflanken kommt «Cubitron II» in zwei Varianten zum Einsatz: Beim Profilschleifen und beim Kegelradschleifen wird mit Cubitron II 99DA gearbeitet, beim Wälzschleifen hingegen meist mit Cubitron II 93DA.

In der Konstellation Werkzeug, Maschine und Prozessbedingungen hat sich beim Wälzverfahren gezeigt, dass die Leistungsfähigkeit des Materials mit geringerem PSG-Anteil in der Regel ausreicht. Als Ausnahme gilt lediglich der grossmodulige Wälzschleifbereich. Bei Hochleistungsprozessen oder für extrem harte Werkstoffe wurde bislang Bornitrid (CBN) verwendet. Bietet es bei diesen Anwendungen ein hohes Potenzial zur Reduzierung der Bearbeitungszeit, so stösst es wirtschaftlich an seine Grenzen. Die Alternative: Cubitron II 99DA, mit dem das Schleifen harter Hochleistungsstähle wirtschaftlich möglich ist. Insgesamt führt der Einsatz von Cubitron II beim Zahnflankenschleifen stets zu einer höheren Produktivität bei deutlich gesteigerter Prozesssicherheit und einem Schleifbrandrisiko, das gegen null geht.

Kürzere Zykluszeiten

Flachschleifoperationen kommen beim Schleifen von Turbinenschaufeln, Turbolader-Komponenten, Zahnstangen sowie Säge- und Schneidblättern zum Einsatz. Fortlaufend wachsen die Anforderungen an die verwendeten Hochleistungsschleifmittel, mit denen ein höherer Materialabtrag bei Einhaltung der geforderten Toleranzen erreicht werden soll.

Cubitron II in keramischer Bindung erfüllt diese Anforderungen. Verglichen mit konventionellen Schleifmitteln ermöglichen sie eine zwei- bis dreimal höhere Zerspanleistung.

Längere Standzeiten

Die Zykluszeit für die Bearbeitung eines Werkstücks kann beim Flachschleifen teilweise bis auf die Hälfte reduziert werden, während sich die Standzeit zwischen den Abrichtzyklen um das Drei- bis Fünffache verlängert. Dennoch halbiert sich der Abrichtbetrag durch den Einsatz der innovativen Schleifmittel.

Aussenrundschleifen, Innenrundschleifen und Spitzenlosschleifen gehören zum Rundschleifen ebenso wie Kurbel- und Nockenwellenschleifen. Beim Aussenrundschleifen, häufig eingesetzt in der Automobilindustrie und im allgemeinen Maschinenbau, wird mit «Cubitron II» beispielsweise eine bis zu zehnfach höhere Zerspanleistung erzielt. Innenrundschleifen mit «Cubitron II» sorgt für perfekte Funktionsflächen in Bauteilen, die eine kraftschlüssige Verbindung herstellen müssen.

Die Standzeiten zwischen zwei Abrichtzeiten erhöhen sich um das Zwei- bis Vierfache, der Abrichtbetrag reduziert sich bis auf ein Fünftel. Beim Schleifen rotationssymmetrischer Bauteile ohne Spitzen bieten «Cubitron II keramisch gebundene Schleifmittel» als einzige die Möglichkeit, das Schruppen und Schleifen in einem Durchgang zu realisieren. Ausserdem können bei diesem Anwendungsfall bis zu sechs Mal mehr Teile pro Abrichtzyklus bearbeitet werden.

Für das Walzenschleifen mit Kunstharzbindung

Um die Produktivität von Heisswalzwerken zu erhöhen, ist es wichtig, die Walzenbearbeitungszeiten, d.h. die Schleifzeiten und damit die Stillstandzeiten des Heisswalzwerkes, zu minimieren. Mit «Cubitron II kunstharzgebundenen Schleifscheiben» gelingt das nach Aussage des Herstellers zuverlässig. Praxistests in der Stahlindustrie beim Walzenschleifen von Schnellarbeitsstahl (HSS), hochlegiertem Stahl (HiCr) und Hartguss (IC) belegen, dass die Schleifdauer bei Verwendung von Cubitron II Schleifscheiben auf bis zu ein Drittel der bislang üblichen Zeit reduziert werden kann – und das bei sehr guten Oberflächenrauheitswerten (Ra). Die Schleifkosten wurden in Praxistests um etwa 30% reduziert.

Fazit

Sowohl keramisch gebundene als auch kunstharzgebundene «Cubitron II»-Schleifscheiben stellen seit rund zwei Jahren in den verschiedenen Anwendungsbereichen ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis.

Deutlich verringerte Produktionszeiten zählen ebenso dazu wie wesentlich geringere Produktionskosten bei optimaler Oberflächenqualität und einheitlichem Schliffbild. Positiv auf die Wirtschaftlichkeit wirken sich darüber hinaus längere Standzeiten, geringere Abrichthäufigkeit und ein reduzierter Abrichtbetrag aus. Ein weiteres Plus für das Präzisionsschleifen ist, dass das Schleifbrandrisiko bei korrekten Prozessparametern praktisch gegen null geht. Am Swissmem-Zerspanungsseminar (Infos siehe Kasten) werden die technologischen Vorteile dieser neuen Schleiftechnologie konkret diskutiert werden können. <<

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