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Das Geheimnis des Oberflächenschleifens: Wie macht man Metall spiegelglatt?
Das Oberflächenschleifen ist ein weit verbreitetes Bearbeitungsverfahren zum Erzeugen glatter Oberflächen für metallische und nichtmetallische Werkstoffe. Bei diesem Verfahren werden mit einer rotierenden, mit groben Körnern beschichteten Schleifscheibe Metallspäne von der Oberfläche eines Werkstücks entfernt, um diese letztlich eben bzw. glatt zu machen.
Das Oberflächenschleifen sorgt nicht nur für eine ästhetisch ansprechende Optik, sondern verbessert auch die Funktionalität des Materials.
Verarbeitung
Das Funktionsprinzip des Flächenschleifens besteht darin, durch die rotierende Schleifscheibe die Oxidschicht und Verunreinigungen auf der Materialoberfläche zu entfernen und so dem Werkstück ein edleres Aussehen zu verleihen. Darüber hinaus ist mit diesem Verfahren die Herstellung funktionaler Oberflächen bestimmter Güte möglich. Flächenschleifmaschinen bestehen aus einer Schleifscheibe, einer Werkstückvorrichtung (allgemein als Vorrichtung bezeichnet) und einem hin- und hergehenden oder rotierenden Tisch. Bei ferromagnetischen Materialien können Magnetklemmen zur Fixierung verwendet werden, während bei nicht ferromagnetischen und nicht metallischen Materialien Vakuum oder mechanische Mittel zur Fixierung eingesetzt werden können.
Beim Schleifen einer Fläche muss auf das Material der Schleifscheibe und das Material des Werkstückes geachtet werden. Zu den üblichen Werkstückmaterialien zählen Gusseisen und Weichstahl, bei denen die Gefahr einer Verstopfung der Schleifscheibe während der Bearbeitung nicht besteht. Materialien wie Aluminium, Edelstahl und Messing werden bei der Verarbeitung bei hohen Temperaturen häufig schwächer und korrodieren.
Die Form der Schleifscheibe wird wie ein umgekehrtes Bild auf das zu bearbeitende Objekt übertragen, daher muss der Schleifscheibentyp vor dem Schleifen sorgfältig ausgewählt werden.
Geräteübersicht
Eine Flächenschleifmaschine ist eine spezielle Werkzeugmaschine, die eine präzise Oberflächenbearbeitung ermöglicht. Flachschleifmaschinen erreichen je nach Typ und Anwendung typischerweise eine Genauigkeit von ±0,002 mm.
Herkömmliche Flächenschleifmaschinen bestehen aus einem Tisch, der sich entlang der Oberfläche der Schleifscheibe bewegt und je nach Arbeitsanforderungen üblicherweise CNC-gesteuert oder manuell angetrieben wird. Moderne Flächenschleifmaschinen sind meist halbautomatisch und erfordern bei ihrer Nutzung nur minimale Eingriffe des Bedieners.
Arten des Flächenschleifens
Flachschleifmaschine mit horizontaler Spindel (Umfang)
Bei diesem Gerätetyp kommt die Kante der Schleifscheibe mit dem Werkstück in Kontakt und wird hauptsächlich für einfache, hochpräzise Bearbeitungsvorgänge an flachen Oberflächen verwendet. Damit lassen sich Bearbeitungsaufgaben wie Nuten, Stufen und gewölbte Flächen realisieren.
Vertikalspindel-Schleifmaschine (Radoberfläche)
Die Stirnseite der Schleifscheibe mit vertikaler Spindel hat Kontakt mit der flachen Oberfläche. Diese Art des Schleifens wird häufig zum schnellen Materialabtrag verwendet und eignet sich für verschiedene Anforderungen an die Oberflächengüte.
Rundscheibenschleifmaschine und Doppelscheibenschleifmaschine
Die Rundscheibenschleifmaschine verfügt über eine größere Kontaktfläche und kann die Schleifarbeiten effizient erledigen, während die Doppelscheibenschleifmaschine beide Seiten des Werkstücks gleichzeitig bearbeiten kann und so eine höhere Produktionseffizienz erreicht.
Schleifscheiben und Schmierung
Das Material der Schleifscheibe ist entscheidend für die Schleifqualität. Häufig verwendete Materialien sind beispielsweise Aluminiumoxid, Siliziumkarbid und Diamant.
Zu den üblichen Schmiermitteln zählen wasserlösliche Öle und synthetische Öle. Diese Flüssigkeiten helfen bei der Kühlung, der Schmierung von Schnittstellen und der Entfernung von Schmutz. Die Wahl des jeweiligen Schmierstoffs muss unter Berücksichtigung des Werkstoffs des Werkstückes erfolgen.
Einfluss der Materialeigenschaften
Die beim Schleifvorgang entstehenden hohen Temperaturen können die Materialeigenschaften beeinträchtigen und zur Bildung von Eigenspannungen oder dünnen Martensitschichten führen, was sich negativ auf die Dauerfestigkeit des Metalls auswirken kann.
Mit der Weiterentwicklung der Metallverarbeitungstechnologie können mit der heutigen Oberflächenschleiftechnologie spiegelglatte Metalloberflächen effizienter erzeugt werden. Doch wie genau entwickelt sich diese Technologie in der modernen Industrie weiter?
