Wer extrem kleine Bauteile ultra-präzise zu fertigen hat, ergreift entweder die Flucht oder wendet sich an einen etablierten Spezialisten für entsprechende Anlagen.

Laserbearbeitung

Spanende Verfahren

Hybridmaschinen

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Spritzgießmaschinen

Mikrozerspanung

Ultrapräzisionsdrehmaschinen

Werkzeugmaschinen für die spanende Fertigung

Drehmaschinen

Hybride Werkzeugmaschinen

Jetzt auch mit Laser

Für die Mobilität der Zukunft braucht es heute schon Lösungen. Manchmal bedeutet das bei null anzufangen. So erging es auch E-Bike-Hersteller Morat Swoboda Motion. Für die bio-elektrischen Hybride nutzt man neue Produktionslinien, neue Prozesse und neue Maschinen.

Verzahnmaschinen

Verzahnen

Auf der Überholspur

Der 3D-Druck eröffnet in der Werkzeugentwicklung und in der Sonderwerkzeugfertigung Zeit-, Kosten- und Designpotenziale und verkürzt die Durchlaufzeiten.

3D-Druck-Anlage, pulverbettbasiert, Metall

Anlagen für die Additive Fertigung

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, Metall

3D-Drucker (für FDM, FFF, etc.)

Additive Fertigung als Accelerator

Metrom fertigt seit Jahren parallelkinematische Bearbeitungszentren. Die Modularität der  mobilen Anlagen schafft neue Möglichkeiten für die kombinierte Bearbeitung mittels additivem 3D-Auftrag und Zerspanung. Eine zentrale Rolle dabei übernehmen Motorspindeln von SPL.

5-Achs-Bearbeitungszentren

Bearbeitungszentren

5-Achs-Simultanbearbeitung

Spindeln

Antriebe

Antriebselemente

Hauptspindeln für Werkzeugmaschinen

Maschinenelemente

Lineartechnik

Bearbeitungseinheit  mit fünf Beinen

Auch 2019 konnte die Hanser-Schleiftagung mit einem neuen Teilnehmerrekord aufwarten. Sie biete als Branchentreff einen ausgezeichneten Informationsgehalt mit sehr guten Möglichkeiten zum Netzwerken, so eine Teilnehmerstimme. Hier ein inhaltlicher Rückblick. 

16. Hanser-Schleiftagung in Fellbach, erstmals mit Simultanübersetzung ins Englische 

Schleifmaschinen

Rundschleifmaschinen

Profilschleifmaschinen

Schleifwerkzeuge

Schleifen, Polieren

Sicheres, effizientes Schleifen 

Neuer Teilnehmerrekord in Fellbach 

Schleiftagung 2019: Sicheres, effizientes Schleifen 

Rund eine Million Euro hat 3M in das Center of Abrasive Technologies | CAT an seinem Standort in Neuss investiert, um Kunden zukünftig noch besser in innovativen Schleiftechnologien weiterbilden zu können.  Jetzt wurde das neue Trainingszentrum im Beisein von mehr als 180 Gästen eröffnet, darunter zahlreiche Kunden, aber auch Handels- und  Technologiepartner sowie 3M-Kollegen aus aller Welt. 

Feierliche Eröffnung  

Neues 3M-Schleif-Trainingscenter in Neuss 

Welches Schleifmittel ist für meine Aufgabe optimal geeignet? Wie wähle ich das richtige Werkzeug für meinen Schleifprozess? Wie finde ich die richtigen Parameter, um schnell und effizient das gewünschte Ergebnis zu erreichen? Diese und viele andere Fragen werden bei den 3M Schleifseminaren 2019 vom 11. bis 13. September im modernen 3M Testcenter in Meerbusch und vom 23. bis 25. Oktober bei der Fritz Studer AG in Steffisburg in der Schweiz beantwortet. 

Expertenwissen für Schleif-Profis 

3M: Schleifseminare 2019 

Welche Entwicklungen in der Schleiftechnologie von Morgen für Ihr Unternehmen relevant sind, will das GrindDate 2019 aufzeigen. Bereits zum dritten Mal holen sich die Teilnehmer beim GrindDate in Trossingen ein wertvolles Update für ihr Business. Haas Schleifmaschinen bietet seinen Besuchern neue Impulse, Live-Erlebnisse und exklusive Schleifinspiration zu drei aktuellen Themenfeldern: 

Vom 8. bis 10. Mai in Trossingen 

Haas Schleifmaschinen: GrindDate 2019 

Der beste Schleifer kommt aus Holland. Martijn Kok aus dem niederländischen Twello hat in Düsseldorf den Schleifwettbewerb ›Clash of the Grinders‹ des Multitechnologiekonzerns 3M gewonnen. 
Im Areal Böhler flogen beim Clash of the Grinders im wahrsten Sinne des Wortes die Funken. In vier unterschiedlichen Disziplinen mussten die Teilnehmer beweisen, was sie mit dem Winkelschleifer, dem Rohrbandschleifer und den unterschiedlichsten Schleifprodukten von 3M draufhaben. Insgesamt 20 Kandidaten aus Deutschland, der Schweiz und den Niederlanden stellten sich vor mehr als 200 interessierten Besuchern dieser Herausforderung. Moderiert wurden der Wettkampf vom Auto-Experten und Fernsehmoderator Det Müller, unter anderem bekannt aus ›Grip – Das Motormagazin‹. 

Die besten Schleifer 

Schleifwettbewerb: 3M Clash of the Grinders 2019 

Auch wenn der Konjunkturmotor ins Stottern geraten ist und der Branchenverband VDW seine Prognose erst kürzlich nach unten korrigiert hat - die GrindTec wird sich 2020 nach Angaben des Veranstalters größer denn je präsentieren. Aktuell liegen die Anmeldungen von 528 Ausstellern vor, 41 Prozent davon aus dem Ausland, 31 Länder sind derzeit registriert. Von den internationalen Beteiligungen kommt inzwischen ein knappes Drittel (32 Prozent) aus Asien. 

Neue Messehalle in Augsburg 

GrindTec 2020: mehr Aussteller 

Aktuell wird die GrindTec 2020 die bislang größte werden. Allein in den letzten zwei Wochen kamen 17 Aussteller neu hinzu. Bisher mussten nur vier Aussteller Ihre Teilnahme an der GrindTec 2020 bedingt durch den Corona-Virus absagen. Erfreulich ist auch die Zahl der Vorregistrierungen für Eintrittskarten, die auf ein großes Besucherinteresse schließen lässt. 

670 Aussteller 

GrindTec 2020: der Countdown läuft 

Seit dem Bekanntwerden der Problematik rund um SARS-CoV-2 (zuvor 2019-nCoV, bekannt als Coronavirus) steht der GrindTec-Veranstalter AFAG Messen und Ausstellungen im ständigen Austausch mit allen zuständigen Behörden, um eine gewissenhafte Durchführung der GrindTec 2020 vorbereiten zu können. Bis zum Mittag des 28. Februar 2020 haben offizielle Stellen keine Einschränkungen oder Empfehlungen für Messen und Großveranstaltungen gegeben, eine Verschiebung der GrindTec stand deswegen nicht im Raum. 

Neuer Termin im November 

GrindTec 2020 wird verschoben 

Der neue Termin für die GrindTec 2020 ist gefunden: Die Weltleitmesse für Schleiftechnik findet vom 10. bis 13. November 2020 in der Messe Augsburg statt. Damit konnte ebenfalls die von der Branche gewünschte Tagefolge mit einer Laufzeit von Dienstag bis Freitag realisiert werden. Die GrindTec ist die weltweit wichtigste Branchenplattform der Schleiftechnik. Gerade in wirtschaftlich herausfordernden Zeiten braucht die Industrie diese Veranstaltung, die maßgeblich zur Exportförderung beiträgt. 

10. bis 13. November 2020 in Augsburg 

GrindTec 2020: neuer Termin 

Trotz schwieriger Rahmenbedingungen setzt die Schleiftechnikmesse GrindTec auch 2020 ihren Wachstumskurs fort. Aktuell 648 Aussteller registriert der Veranstalter Afag, 19 mehr als 2018.

Flachschleifen

Schleifen

Gleitschleifmittel

Präzisionswerkzeuge

Rundschleifen

Gleitschleifmaschinen

Oberflächentechnik

Mechanisches Bearbeiten manuell

Flachschleifmaschinen

Werkzeugschleif- und -erodiermaschinen

Profilschleifen

Werkzeug-Nachschleifen

Dienstleistungen

Dienstleistungen in der Metallbearbeitung

Aufwärtstrend hält an

Schleifwalzen – hybride Bearbeitung aus Schleifen und Walzen

Am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover wird derzeit ein hybrides Kombinationsverfahren aus Schleifen und Walzen erforscht.

Die Leistungssteigerung von Schleifprozessen wird in der Regel durch eine ansteigende Bauteilrauheit und eine Zugeigenspannung in der Bauteilrandzone begrenzt. Derartig qualitätsmindernde Bauteileigenschaften können durch nachgelagerte Prozesse wie das Glatt- und Festwalzen verbessert werden. Um eine Erhöhung der Hauptzeit zu vermeiden, wird am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover derzeit ein hybrides Kombinationsverfahren aus Schleifen und Walzen erforscht.

<b>Autoren: Berend Denkena, Alexander Krödel, Tobias Gartzke vom Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover</b>

Die Produktivität ist für fertigende Unternehmen von hoher Bedeutung, da sie die Wirtschaftlichkeit eines Produktionsverfahrens maßgeblich beeinflusst. Die Produktivität von Schleifmaschinen kann direkt durch eine Steigerung des Zeitspanvolumens des Schleifprozesses gesteigert werden. In der Folge wird die Hauptzeit des Schleifprozesses reduziert, jedoch geht dies auch mit einer Verminderung der Bauteilqualität einher [BRI91]. Insbesondere Vorgaben an die Bauteilrauheit oder die Zugeigenspannung in der Bauteilrandzone bestimmen in industriellen Anwendungen somit die Prozessgrenzen. Werden diese Grenzen überschritten, sind die gefertigten Teile in der Regel Ausschuss. Eine technologisch fundierte Leistungssteigerung von Schleifprozessen misst sich daher an einer Verschiebung solcher Prozessgrenzen.

Thermisch bedingte Prozessgrenzen können verschoben werden

Die hohe thermische Bauteilbelastung in Schleifprozessen ist ein Resultat der prozessbedingten Reibung und der geringen Wärmeleitfähigkeit konventioneller Schleifmittel [KUS16]. In der industriellen Anwendung kann diese Prozessgrenze durch den Einsatz hochharter Schleifmittel, wie CBN oder Diamant, verschoben werden. Diese besitzen eine höhere Wärmeleitfähigkeit und können somit die erzeugte Prozesswärme verstärkt über das Werkzeug abführen [DEN11]. Darüber hinaus kann das Zeitspanvolumen bei vergleichbarer Bauteilbelastung durch die Verwendung größerer Korngrößen gesteigert werden [WIL19]. Eine Steigerung der Korngröße führt jedoch auch zu einer Zunahme der Bauteilrauheit [TÖN92].

Alternative Ansätze zum Verschieben von Prozessgrenzen beim Schleifen werden in der Regel mit dem Einsatz von Kühlschmierstoffen in Verbindung gebracht werden [HOF12, SAX19]. Neben der Wahl des Kühlschmierstoffs kann die Düsengestalt und die Düsenposition angepasst werden, um die Kontaktzonentemperatur zu reduzieren [BRI18]. In Ergänzung werden Schleifscheiben mit unterschiedlichen Strukturierungen verwendet, die den Volumenstrom durch die Kontaktzone erhöhen [GÖT17]. Mit Hilfe derartiger Optimierungsansätze kann bei gleichbleibenden oder reduzierten thermischen Bauteilbelastungen das Zeitspanvolumen gesteigert werden. Hierdurch erhöht sich jedoch auch die Bauteilrauheit.

In der Fertigungstechnik kann eine hohe Bauteilrauheit neben dem Schlichtschleifen durch das Walzen reduziert werden. Beim Walzen wird ein Walzkörper mit einem Hydraulikdruck beaufschlagt und auf der zu walzenden Oberfläche abgerollt, sodass Rauheitsspitzen reduziert werden. Das Walzergebnis wird durch den Walzdruck, den Walzkugeldurchmesser und den Vorschub beim Walzen beeinflusst [DEN18]. Zudem führt das Walzen zu einer Erhöhung der Druckeigenspannung bzw. zum Abbau einer Zugeigenspannung in der Bauteilrandzone. Je nach vorrangigem Ziel der Bearbeitung wird deshalb zwischen Fest- und Glattwalzen unterschieden. Nachteilig beim Einsatz des Walzens ist, dass ein zusätzlicher Prozessschritt benötigt wird, sodass die Fertigungshauptzeit ansteigt.

In ersten Untersuchungen konnte bereits eine parallele Bearbeitung des Schruppschleifprozesses und des Glattwalzprozesses realisiert werden [RAB07]. Hierbei wurde in einer Außenrundschleifmaschine neben der Schleifspindel ein Werkzeugrevolver zur Walzwerkzeugaufnahme verbaut. Durch den gewählten Aufbau können die Einzelprozesse parallel stattfinden. Allerdings werden die Prozesse aufgrund unterschiedlicher Vorschubwerte nicht zeitlich und örtlich simultan umgesetzt. Infolge variierender Bearbeitungspositionen treten nach der Bearbeitung Abweichungen von der Sollgeometrie des Bauteils auf. In welcher Weise die Teilprozesse Schleifen und Walzen in einem hybriden Prozess umgesetzt werden können, ist bisher nicht erforscht. Die Auslegung eines derartigen hybriden Schleifwalzprozesses wird daher derzeit am IFW erforscht.

Als ersten Schritt der Erforschung wurden die Teilprozesse Schleifen und Walzen in Bezug auf deren Einfluss auf die Bauteilqualität sowie auf die Kräfte in der Bearbeitung experimentell untersucht. Hierzu wurden Wellen aus 100Cr6 mittels galvanisch gebundenen CBN Schleifscheiben grober Korngrößen (B252, B427, B602) in einem Schälschleifprozess bearbeitet. Die Prozessstellgrößen betrugen vc = 100 m/s, q = 70, ae = 0,1 mm und fa = 0,3; 1,0; 1,7 mm. Als Versuchsmaschine wurde eine Außenrundschleifmaschine der Fa. Schaudt vom Typ CR41 verwendet. Der resultierende Wertebereich der Normalkräfte beträgt 50 – 150 N. Der relativ geringe Bereich ist auf die geringe radiale Zustellung zurückzuführen, die vor dem Hintergrund eines zunehmenden Trends des „near net shape“ Ansatzes gewählte wurde. Durch die Kenntnis dieses Wertebereichs ist es in der hybriden Bearbeitung möglich, die Schleifkräfte durch den Walzdruck zu kompensieren.

Nach der Schleifbearbeitung wurden die Wellen in einem zweiten Verfahren gewalzt. Dieses sequentielle Vorgehen ermöglicht die Entwicklung eines erhöhten Prozessverständnisses sowie einen Rückschluss auf Abhängigkeiten der beiden Teilprozesse. Als Stellgrößen wurden der Walzkugeldurchmesser und der Walzdruck variiert, während der Vorschub aus dem Schleifprozess übernommen wurde. In dieser Untersuchung wurde mit einer Walzkugel gewalzt. Bild 2 zeigt die Rauheit der Wellen nach der Walzbearbeitung gegenüber der Rauheit nach dem Schleifen (gestrichelte Linie). Im Fall des Vorschubs von fa = 0,3 mm ist zu erkennen, dass gegenüber der geschliffenen Oberfläche eine Rauheitsreduktion durch das Walzen von > 50 % erreichbar ist. Mit steigendem Vorschub sinkt dieser Einfluss jedoch.

Der reduzierte Einfluss der Walzbearbeitung mit steigendem Vorschub ist auf den abnehmenden Überdeckungsgrad der Walzriefen zurückzuführen. Dies führt insbesondere bei kleinen Kugeldurchmessern zu weniger eingeebneten Rauheitsspitzen (vgl. Bild 3).

Konzeptionierung des Werkzeugaufbaus zum Schleifwalzen

Nach der ersten schleiftechnologischen Untersuchung war es möglich, einen Werkzeugaufbau konstruktiv zu konzipieren. Hierzu wurden zunächst notwendige Systemanforderungen ermittelt. Eine passive Aufnahme der Walzen an der Schleifspindelkasten ermöglicht eine zeitlich und örtlich gekoppelte Bearbeitung der beiden Prozesse mit geringem Rüstaufwand. Dies ist insbesondere für eine Nachrüstung bestehender Schleifmaschinen von Vorteil. Durch eine Verwendung von zwei Walzkugeln können sich die aus dem Walz- und dem Schleifprozess resultierenden Kräfte gegenseitig kompensieren und so Abdrängungseffekte verhindern. Die erhöhte Anzahl der Walzkugeln erlaubt zudem auch bei höheren Vorschüben einen ausreichenden Überdeckungsgrad der Walzriefen.

Um diese Anforderungen zu erfüllen und zugleich eine Anfahrbewegung der Schleifscheibe an das Werkstück zu ermöglichen, wird der kraftgebundene Hub der Walzwerkzeuge ausgenutzt (Bild 4). Somit können die Walzwerkzeuge im deaktivierten Zustand über die Welle verfahren werden und im aktiven Zustand den Walzdruck kraftgebunden auf die Welle übertragen.

Anhand einer analytischen Berechnung ist es möglich, maximal erreichbare Anstellwinkel zur berechnen. Durch den dargestellten Aufbau sind maximale Anstellwinkel von bis zu 35° erreichbar. Um ein Kräftegleichgewicht zu erreichen, muss der Anstellwinkel an die Schleif- und Walzkraft angepasst werden. Die Walzkraft ist durch den einzustellenden Walzdruck sowie durch den Kugelquerschnitt berechenbar. Als übliche Walzstellgrößen wurden Walzdrücke von pw = 200 – 600 bar und Walzkugelgrößen von dk = 3 – 25 mm gewählt. Die Schleifkräfte hingegen sind aus der experimentellen Untersuchung bekannt. Durch die vollfaktorielle Berechnung der Kraftverhältnisse wurde ein resultierender Wertebereich der Anstellwinkel von 0,9 bis 39,5° (arithmetisches Mittel: 8,76°) berechnet. Dieser liegt größtenteils unterhalb der maximal erreichbaren Anstellwinkel. Die benötigten Anstellwinkel von über 35° treten lediglich bei Szenarien mit kleinen Walzdrücken und -kugelgrößen in Kombination mit großen Schleifkräften auf, die im industriellen Umfeld üblicherweise nicht in dieser Kombination vorliegen. Folglich ist eine Kraftkompensation durch den in Bild 4 dargestellten Aufbau möglich.

Die Produktivität von Schleifprozessen kann mit dem Zeitspanvolumen gesteigert werden. Dies führt jedoch zu einer abnehmenden Bauteilqualität. Nachgelagerte Prozesse wie das Walzen können diese Reduktion der Bauteilgüte kompensieren, gehen jedoch mit zusätzlichen Prozesszeiten einher. Eine simultane Bearbeitung durch Schleifen und Walzen kann ein steigendes Zeitspanvolumen mit einer Verbesserung der Bauteilqualität verbinden.

In experimentellen Untersuchungen wurde gezeigt, dass der Vorschub während der Bearbeitung zu einer wesentlichen Prozessbegrenzung führt. Durch eine mangelnde Überdeckung der Walzspuren werden Teile der Wellentopographie nicht eingeebnet. Anhand der anschließenden Konzeptionierung wurde aufgezeigt, dass durch eine spezielle Anordnung der Walzkugeln ein Kraftgleichgewicht der Bearbeitungskräfte erreichbar ist. Gleichzeitig werden höhere Überdeckungsgrade beim Walzen erreicht. Um gleichzeitig Verfahrbewegungen zu ermöglichen, wird der Hub der Walzwerkzeuge genutzt.

Zukünftig wird der simultane Einsatz der Schleif- und Walzwerkzeuge erforscht. Ein großer Fokus wird dabei auf den Schleifriefen und Spänen liegen, die durch das Walzen an die Welle angedrückt werden und so zu einer geminderten Bauteilqualität führen können. Ergänzend werden Untersuchungen mit keramisch gebundenen CBN-Schleifscheiben sowie mit konventionellen Schleifscheiben durchgeführt. Hierdurch wird die Breite der industriellen Praxis abgedeckt.

Die Autoren danken dem »Bundesministerium für Wirtschaft und Energie« für die organisatorische und finanzielle Unterstützung des Projektes »Kombinationsprozess aus Schleifen und Walzen« (IGF 20433 N). Ebenso bedanken sie sich bei den projektbegleitenden Unternehmen, insbesondere den Unternehmen Ecoroll AG Werkzeugtechnik und Günter Effgen GmbH, die die hier dargestellten Untersuchungen maßgeblich unterstützt haben.

[BRI91] Brinksmeier, E.: Prozeß- und Werkstückqualität in der Feinbearbeitung, Habilitationsschrift, Leibniz Universität Hannover, 1991

[BRI18] Brinksmeier, E.; Geilert, P.: Bedarfsgerechte Kühlschmierstoff-Zufuhr beim Verzahnungsschleifen, in: Azarhoushang, B. (Hrsg.): Moderne Schleiftechnologie und Feinstbearbeitung, 12. Seminar, Villingen-Schnwenningen, 2018

[DEN18] Denkena, B.; Grove, T.; Breidenstein, B.; Abrão, A.; Meyer, K.: Correlation between process load and deep rolling induced residual stress profiles, Procedia CIRP, Vol. 78, S. 161 – 165, 2018

[DEN11] Denkena, B.; Tönshoff, H.K.: Spanen, Springer, Berlin Heidelberg, 2011

[GÖT17] Göttsching, T.C.: Schleifen von aluminiumhaltigem UHC-Stahl, Dr.-Ing. Dissertation, Leibniz Universität Hannover, 2017

[HOF12] Hoffmeister, H.-W.: Innovativen Ansätze für das Kühlen beim Schleifen, in: Tawakoli, T. (Hrsg.): Moderne Schleiftechnologie und Feinstbearbeitung, 9. Seminar, Stuttgart, 2012

[RAB07] Raab, A.; Klocke, F.: Flexible Hochleistungshartendbearbeitung von Wellenbauteilen, Abschlussbericht, BMBF 02 PD 2270 – 02 PD 2277, RWTH Aachen, 2007

[KUS16] Kuschel, S.; Kolkwitz, B.; Sölter, J.; Brinksmeier, E.; Heinzel, C.: Experimental and numerical analysis of residual stress change caused by thermal loads during grinding, Procedia CIRP, Vol. 45, S. 51–54, 2016

[SAX19] Saxler, W.: Auswirkungen unterschiedlicher KSS-Zuführungsbedingungen auf den Schleifprozess, Hanser Schleiftagung, Fellbach, 2019

[TÖN92] Tönshoff, H. K.; Peters, J.; Inasaki, I.; Paul, T.: Modelling and Simulation of Grinding Processes, Annals of the CIRP, Vol. 41/2, S. 677 – 688, 1992

[WIL19] Wilckens, M.: Schruppschleifen mit grobkörnigem CBN, 8. Dortmunder Schleifseminar, Dortmund, 2019

Institut für Fertigungstechnik Und Werkzeugmaschinen (IFW) 

https://www.ifw.uni-hannover.de

Bild 4: Konzeption des Walzaufbaus unter Ausnutzung des kraftgebundenen Hubs der Walzwerkzeuge

Bild 1: Eine hybride Bearbeitung aus Schleifen und Walzen ermöglicht eine Steigerung des Zeitspanvolumens ohne Erhöhung der Rauheitskennwerte

Bild 3: Messergebnis der Oberflächentopographie geschliffener und gewalzter Oberflächen

Bild 2: Messergebnis der Rauheit an den geschliffenen und gewalzten Wellen

Schleifwalzen IFW 20.07.2020

Prozesssimulation

Software

Simulation

Grindtec 2022

Neue Leitmesse für Schleiftechnik in Stuttgart