CNC-Schleifmaschinen:Praktische Werkzeugmaschinen

Seit Beginn des Schleifens strebten die Forscher danach, diesen Bearbeitungsprozess in immer kürzeren Zeitfenstern und auf einem zufriedenstellenden Qualitätsniveau durchzuführen. Die technologisch fortschrittlichste Art von Schleifmaschinen sind heute hochmoderne CNC-Schleifmaschinen. CNC steht für „Computerized Numerical Control“. Dies ermöglicht eine vollautomatische Teilebearbeitung. Selbst bei komplexesten Teilegeometrien wie Kurbelwellen, Nockenwellen, Ventilen, Kugellagern oder Antriebswellen ist die zuverlässige, schnelle und automatisierte CNC-Bearbeitung heute Standard.

Neben der mit heutigen CNC-Schleifmaschinen möglichen hohen Zerspanungsleistung während des eigentlichen Schleifprozesses erfolgt häufig auch das Be- und Entladen der Werkstücke vollautomatisch über automatisierte Beladeeinrichtungen. Dies wird als „mannloser Betrieb“ bezeichnet, bei dem eine gelegentliche Inspektion der CNC-Schleifmaschine oder des Schleifprozesses ausreicht. Für den Bearbeitungsprozess selbst ist die ständige Anwesenheit eines Mitarbeiters an der CNC-Schleifmaschine nicht mehr notwendig.

Mühlenabstand

In CNC-Schleifmaschinen kommen verschiedene mechanische und elektronische Systeme zum Einsatz. Dementsprechend sind diese Maschinen hinsichtlich Konfiguration und Steuerung komplex. Einige Komponenten von CNC-Schleifmaschinen werden in den folgenden Abschnitten näher beschrieben.

Fahren

Der Antrieb einer CNC-Schleifmaschine muss unterschiedlichen Belastungen standhalten und effizient arbeiten. Um den erforderlichen Vorschub pro Umdrehung des Werkzeugs sowie eine konstante Schleifscheibendrehzahl – und damit eine konstante Schnittgeschwindigkeit – insbesondere im Kontakt mit dem Werkstück (Bauteil) aufrechtzuerhalten, muss der Antrieb das erforderliche Antriebsmoment dauerhaft und zuverlässig bereitstellen. Das erforderliche hohe Antriebsmoment und die Drehzahl der Schleifscheibe erfordern einen hohen Antriebswirkungsgrad. Dafür sorgen hauptsächlich Elektromotoren und teilweise auch hydraulische oder pneumatische Antriebe. Trotz des deutlichen Leistungsabfalls müssen die Antriebsmotoren bzw. Spindeln an CNC-Schleifmaschinen nahezu spielfrei sein, um ein axiales und radiales Verschieben der Antriebswelle und damit der Schleifscheibe zu verhindern. Wenn der Antrieb zu viel Spiel hat, verschlechtert sich die Bearbeitungsgenauigkeit.

Schleifscheibe

Die Schleifscheibe ist das eigentliche Werkzeug einer CNC-Schleifmaschine. Schleifscheiben sind rotationssymmetrische Werkzeuge, deren Schleifkörner durch eine Bindung zusammengehalten werden. Die scharfen Kanten der Schleifkörner tragen das Material schneidend ab, wenn sie mit dem zu schleifenden Teil in Kontakt kommen. Schleifscheiben sind sehr komplexe Werkzeuge. Die Wahl der richtigen Schleifscheibe ist ein Schlüsselfaktor für den Erfolg Ihres Schleifvorgangs.

Steuerungssystem

Die Steuerung aller Bewegungen und Bearbeitungsvorgänge in der CNC-Schleifmaschine erfolgt computergestützt und vollautomatisch durch zwei unabhängige Steuerungssysteme, die wie folgt aussehen:

• Computernumerische Steuerung (CNC)

Das CNC-System übernimmt alle Steuerungsaufgaben rund um die Teilebearbeitung. Diese Aufgaben beinhalten eine Abfolge von Bearbeitungsschritten oder die zu erreichenden Abmessungen des Fertigteils. Dank der Verwendung von CAM-Tools (Computer-Aided Manufacturing) kann die CNC sofort mit den Konstruktionsdaten geliefert werden, die für die Fertigstellung der Bearbeitung des Teils erforderlich sind. Eine weitere Möglichkeit ist die manuelle Eingabe dieser Daten über eine Eingabemaske direkt an der CNC-Schleifmaschine. Beim Schleifen übernimmt das CNC-System der CNC-Schleifmaschine gleichzeitig die Steuerung von bis zu sechs verschiedenen Achsen.

• Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)

Das SPS-System der CNC-Schleifmaschine übernimmt alle Aufgaben der Peripheriesteuerung und -überwachung. Dazu gehören zum Beispiel die Überwachung der Kühlmittelzufuhr und die Antriebssteuerung. Die SPS-Steuerung arbeitet im Hintergrund und wird vom Hersteller von CNC-Schleifmaschinen an die Maschine angepasst.

Maschinenbett

Das Maschinenbett bildet den unteren Abschluss des CNC-Bearbeitungsbereichs. Hier werden sowohl Antriebs- als auch Hilfsgeräte montiert. Außerdem werden hier die Späne und das Kühlmittel aus der Maschine abgeführt. Die Absaugung von Spänen und Bearbeitungsrückständen ist wichtig für den störungsfreien Betrieb der CNC-Schleifmaschine. Üblicherweise werden Bettspüldüsen verwendet, um die Rückstände zusammen mit dem Kühlschmierstoff aus der Maschine zu spülen.

Kühlmittel- und Fettdüsen

Aufgrund der Art des Schleifprozesses wird viel Wärme erzeugt. Dadurch wird das Teil beschädigt. Schleifbrand tritt auf, wenn zu viel Prozessenergie auf das Teil gerichtet wird. Eine zuverlässige Prozesskühlung in der CNC-Schleifmaschine ist daher unerlässlich. Dies wird durch den Einsatz von Schmiermitteldüsen erreicht, die das Kühlmittel direkt in die Behandlungszone leiten. Vom Zentralanschluss an der CNC-Schleifmaschine werden die Kühlschmierstoffdüsen über das Zuführsystem mit Kühlschmierstoff versorgt.

Lademöglichkeit

Für den mannlosen Betrieb der CNC-Schleifmaschine ist eine automatische Beschickung notwendig. Dieser legt das Werkstück in die CNC-Schleifmaschine ein und entnimmt es nach der Bearbeitung wieder. Als Greifersystem können die Ladeeinheiten von oben auf den Arbeitsraum der CNC-Schleifmaschine zugreifen. Auch der Einsatz von Industrierobotern ist möglich. Die automatisierte Lieferung von Teilen an die CNC-Schleifmaschine reduziert die Zeit für den Austausch von Teilen erheblich.

Verbandhalter

Da Schleifscheiben im Betrieb einem abrasiven Verschleiß unterliegen, ist es erforderlich, die Scheibengeometrie und Schnittigkeit ohne Austausch der Schleifscheibe wiederherzustellen. Dafür werden die Bänder verwendet. Abrichter in diesen Haltern sind im Allgemeinen härter als die Schleifscheibe, wodurch sie Material von der Schleifscheibe entfernen können, bis die gewünschte Geometrie und Schneideeigenschaften wiederhergestellt sind. Die Abrichtanlage kann mit stationären Abrichtwerkzeugen wie Abrichttellern oder rotierenden Tellern wie Profil- oder Umformrollen ausgestattet sein. Abrichtvorgänge unterbrechen den Schleifprozess und finden somit in der Nebenzeit statt.

CNC-Schleifanwendungen

Zunächst werden diejenigen Teile geschliffen, die hohe Anforderungen an Maß- und Formgenauigkeit sowie Oberflächengüte stellen.

Weitere Informationen zu CNC-Flachschleifmaschinen

1. Wer braucht Flächenschleifer?

2. Die kritische Kettenkomponente in der Metallbearbeitung:CNC-Flachschleifmaschine