Fertigungsrentabilität steigern durch optimierte Schneidwerkzeug-Instandhaltung

In jedem Fertigungsbetrieb ist die Wahl des richtigen Schneidwerkzeugs genauso entscheidend wie die Qualifikation des Bedieners. Ein scharfes, gut gewartetes Werkzeug liefert nicht nur Präzision, sondern steigert auch den Durchsatz – und damit direkt die Rentabilität.

Schleifen als effektivste Nachschärfmethode

Das Nachschärfen durch Schleifen bleibt die effektivste Methode zur Instandsetzung verschlissener Werkzeuge. Konventionelle Schleifscheiben – aus Aluminiumoxid oder Siliciumkarbid – stumpfen schnell ab, neigen zum Verglasen und können die Werkzeugoberfläche durch Hitze und metallurgische Veränderungen beschädigen. Kubisches Bornitrid (CBN) als Superabrasiv bietet hingegen überlegene Leistung, besonders bei Schnellarbeits- und Superlegierungsstählen.

• CBN-Körner weisen die 55-fache Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumoxid auf, die vierfache Abriebfestigkeit und die doppelte Härte.
• Längere Standzeiten der Schleifscheibe auch bei hohen Abtragsraten.
• Minimale thermische Schäden dank kühler Schneidwirkung.
• Konsistente, gratfreie Kanten, die ihre Härte behalten.
• Höhere Schleifproduktivität – weniger Stillstandzeiten für Scheibendressieren und weniger Messereinstellungen.

CBN-Scheiben behalten ihre Festigkeit über 10.000 °C und reagieren chemisch nicht mit Stahl, was die Ermüdungsfestigkeit erhöht und die Werkzeugstandzeit verlängert.

Voraussetzungen für den Umstieg auf CBN

Bevor Sie von einer Aluminiumoxid-Scheibe wechseln, prüfen Sie, ob Ihre Schleifanlage die CBN-Vorteile nutzen kann. Wichtige Kriterien:

• Maschinensteifigkeit – spielfreie Spindellager, präzise Führungen, stabile Drehzahl.
• Antriebsleistung – harte Materialien erfordern mehr Leistung für gleichen Abtrag.
• Kühlmittelzufuhr – direkt an die Werkzeug-Schleifscheiben-Schnittstelle für optimale Kühlung.

Schleifscheiben-Auswahl

Die Wahl der richtigen CBN-Scheibe hängt von mehreren Faktoren ab:

Bindungstyp: Harzgebundene Scheiben eignen sich für die meisten Werkzeugschleifaufgaben, galvanisch gebundene für Formschleifen.

Körnung: Beim Ersatz einer Aluminiumoxid-Scheibe dient die folgende Tabelle als Orientierung für passende Körnungsbereiche.

Konzentration: Werte von 75–100 liefern optimale Abtragsraten und Kosteneffizienz.

Schleifparameter beeinflussen ebenfalls die Leistung. Sowohl Nass- als auch Trockenschleifen sind möglich, jeweils mit Nuancen:

• Trockenes Schleifen mit harzgebundenen CBN-Scheiben ist bei niedrigen Vorschubgeschwindigkeiten effektiv, um Werkzeugdurchbrennen zu vermeiden.
• Nassschleifen – mit reinem oder schwerem wasserlöslichem Öl – bietet überlegene Kühlung und Schmierung.

Für Maschinen mit ausreichender Leistung und Steifigkeit wird Kontinuierliches Einschleifen (Creep-Feed) im Einhub empfohlen – es liefert höchste Produktivität, längste Scheibenstandzeit und beste Oberflächengüte. Konventionelles Mehrhubschleifen bleibt für viele Anwendungen eine solide Wahl.

Empfohlene Schnittgeschwindigkeiten

• Trockenes Schleifen: 3.000–4.500 SFPM (15–23 m/s).
• Nassschleifen: 5.000–6.500 SFPM (25–33 m/s).

Halten Sie den Vorschub konstant. Für Schruppschnitte zielen Sie auf ca. 0,05 mm Tiefe; Schlichtschnitte sollten 0,01–0,02 mm betragen. Funkenausgleichsgänge sind bei korrekt eingestellter Maschine mit CBN-Scheiben überflüssig.

Spannen Sie CBN-Scheiben auf einen hochwertigen Adapter, belassen Sie sie als Einheit montiert und richten Sie die Scheibe auf 0,02 mm Rundlaufgenauigkeit aus. Nutzen Sie ein geeignetes Abrichtwerkzeug und dressieren Sie die Scheibe auf der Maschine, auf der sie betrieben wird.

Moderne Schleifmaschinen integrieren zunehmend Automation und Flexibilität, was Präzision und Produktivität steigert. Der Einsatz von CBN-Scheiben für Schaftfräser, Fräser, Wälzfräser und andere gehärtete Werkzeuge kann die Schleifkosten um 20–50 % senken, bei verbesserter Schneidenqualität und längerer Werkzeugstandzeit.

Über den Autor

Dr. Anil Srivastava, Manufacturing Technology Manager bei TechSolve in Cincinnati, bringt über 30 Jahre Forschung, Lehre und Industrieerfahrung in Zerspanung und Schleifen mit. Er promovierte in Maschinenbau am Indian Institute of Technology, Kanpur, und leitete zahlreiche Projekte zur Bearbeitungsoptimierung, kosteneffektivem Materialabtrag, Schneidwerkzeugleistung und Kühlschmierstoffen. Derzeit managt er ein 6-Millionen-Dollar-NIST-ATP-Projekt zur intelligenten Schleifprozessoptimierung über drei Jahre.