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Anlaufen ist einer der unansehnlichsten Fehler beim Schleifen präziser Werkstücke. Thermische Schäden (schwarze oder schwarze Streifen/blau gefärbte Oberfläche) beeinträchtigen die Integrität von Bauteilen und schädigen wertvolle Teile. Bei CBN-Scheiben (kubisches Bornitrid) , die nicht nur über superabrasive Eigenschaften verfügen, sondern auch mit hoher Geschwindigkeit arbeiten und dadurch hohe Temperaturen erzeugen, verschärft sich das Problem. Zum Glück ist dies keine Norm, da es durch Anpassung einiger Parameter am restlichen Getriebe vollständig vermieden werden kann.
Warum Werkstückverbrennung auftritt
Thermische Schäden treten auf, wenn die Wärme in der Schleifzone größer ist als die vom System abgeführte Wärme. Aufgrund der sehr hohen Schleiftemperaturen wird der Phasenübergangspunkt des Werkstoffes überschritten, wodurch die Metallurgie an der Oberfläche des Werkstücks verändert wird. Bei Stahlwerkstücken zeigt sich dies darin, dass die Oberfläche martensitisch und die darunterliegende Schicht übertemperiert ist – was bedeutet, dass das Bauteil weniger hart ist und eine kürzere Lebensdauer aufweist.
CBN-Schleifscheiben erzeugen weniger spezifische Schleifenergie im Vergleich zu herkömmlichen Schleifscheiben; zudem entzieht die hohe Wärmeleitfähigkeit des CBN tatsächlich Wärme vom Werkstück. Dennoch können Verbrennungen auftreten, wenn ungeeignete Verfahren eingesetzt werden. Um es klar zu sagen: In der Regel löst ein Paket mit einer gezielten Änderung/Korrektur das Problem.
Parameter 1: Scheibendrehzahl
Eine häufige Ursache für Verbrennungen sind Brandfehler am Werkstück, die durch die Scheibendrehzahl verursacht werden. Eine zu hohe Drehzahl führt dazu, dass die Struktur beginnt, sich abzunutzen; zudem werden Wärme und Reibung durch die Körner übermäßig hoch. Dies kann zu einem ernsthaften Problem werden, wenn es sich bei der elektronenbestrahlten CBN-Scheibe um einen Typ mit vitrifizierter Bindung handelt, der für den Einsatz bei höheren Drehzahlen vorgesehen ist; die durch den Hochgeschwindigkeitsbetrieb erzeugte Vibration kann das Problem verschärfen.
Anpassungsvorgehen: Falls Verbrennungen auftreten, verringern Sie die Raddrehzahl sowie die Materialabtragsraten. Die kritische Abtragsrate für Verbrennungen bei einer CBN-Scheibe steigt mit dem leitfähigen Wärmefluss in die Körner. Es scheint eine Möglichkeit zu bestehen, Wärme während der Verzögerung zwischen Beginn und Abschluss des Abbremsens abzuführen. Falls das Abbremsen die Produktivität nicht verbessert, testen Sie den nächsten Parameter.
Parameter 2: Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe
Die Faktoren Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe sind eng miteinander verknüpft und beeinflussen sowohl die Schleifspannungen im Werkstoff als auch die im Werkstoff erzeugte Wärme. Werden zu große Schnitttiefen oder zu hohe Vorschubgeschwindigkeiten gewählt, kann die Scheibe nicht mehr mit dem Spanabtrag und der Kühlung Schritt halten. Mechanisch gesehen kann eine zu große Schnitttiefe zudem ein Problem verursachen: Verbrennungen können am fertig bearbeiteten Teil sichtbar werden, nachdem es grob geschliffen wurde und nur noch eine zu geringe Feinschliffzugabe zur Entfernung der verbrannten Schicht verbleibt.
So justieren: Verringern Sie schrittweise die Menge des zugeführten Materials und des Schnitts, sodass es zu keiner Verbrunung kommt. Bei einer geringen Schnitttiefe ist die Wärmelast in der Schleifzone niedriger. In einigen Anwendungen kann die Vorschubgeschwindigkeit am Werkstück reduziert werden, während die Schnitttiefe unverändert bleibt; dadurch lässt sich der Schleifprozess weiter optimieren und eine Überhitzung vermeiden. Ergebnisse einer früheren Studie haben gezeigt, dass die Schleifscheibendrehzahl und die Schnitttiefe eine bedeutende Rolle bei der Reaktion der Schleifkräfte spielen.
Parameter 3: Schleifscheiben-Spezifikation
Falls die Scheibe nicht für ihren vorgesehenen Einsatz spezifiziert ist, könnte das Problem bei der CBN-Scheibe selbst liegen. Die Bindungsart, die Scheibengröße und -härte sowie die Korngröße beeinflussen alle die Fähigkeit der Scheibe, in einem heißen Bereich zu arbeiten. Ist die Körnung zu hart oder zu fein, verschleißt die Scheibe langsam, erzeugt aber mehr Wärme. Eine geringe Porosität verringert den Kühlmittelfluss in die Schleifzone. Außerdem darf der Zustand der Scheibe nicht vernachlässigt werden: Ist die Scheibe schlecht dressiert oder befindet sich Material auf ihrer Oberfläche, verstopfen die Poren, wodurch die Scheibe nicht mehr schneidet, sondern lediglich an der Oberfläche reibt – was Reibung und Wärme erzeugt.
Wie zu justieren: Versuchen Sie, ein gröberes Korn oder eine höhere Porosität zu verwenden – dies sollte die Fähigkeit des Kühlmittels, durch das Material zu fließen, verbessern. Bei flachen Rillen haben sich spiralförmige Rillen als besonders wirksam erwiesen, um den Kühlmittelfluss zu steigern und das Aufbrennen zu verringern. Stellen Sie sicher, dass die Schleifscheibe regelmäßig dressiert wird, und wählen Sie geeignete Dressierparameter. Einige Hersteller erzielten zudem Erfolg mit innovativen Werkstoffen wie CBN-Scheiben, die mit Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT) angereichert sind; dadurch lässt sich jegliches Aufbrennen des Werkstoffs vermeiden und die abgetragene Materialmenge deutlich erhöhen.
Wann Sie fachliche Unterstützung benötigen
Falls nach dem Wechsel auf eine andere Drehzahl, Vorschubgeschwindigkeit, Schnitttiefe und Scheibentyp weiterhin Aufbrennen auftritt, könnte das Problem an einer anderen Stelle liegen. Überprüfen Sie den Druck und den Durchfluss der Kühlmittelversorgung, die Steifigkeit der Maschine sowie die Spannung der Werkstücke – denn all diese Faktoren können thermische Schäden verursachen.
REZZ bietet maßgeschneiderte Schleifscheiben an, die bei verschiedenen Anwendungen erfolgreich das Aufbrennen vermeiden können. Unsere Scheiben werden nach höchstmöglichen Spezifikationen entwickelt – passend zu Ihrem Werkstück, den Schleifbedingungen sowie zur Minimierung der erzeugten Wärme und zur Verlängerung der Lebensdauer der Schleifscheibe. Wenn Schleifen Sie beeinträchtigt, rufen Sie uns an – wir finden gemeinsam eine für Sie passende Lösung.