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Schleifen - Schleifmaschinen

Werkzeugschleifmaschinen – Aufbau, Konzepte und Kenngrößen

Schleifen – Schleifmaschinen

Auszug aus

Handbuch Spanen

Herausgeber: Günter Spur
10/2014, 1392 Seiten, € 299,99
ISBN: 978-3-446-42826-3
Seite 741-744

Beim Schleifen von Werkzeugen werden meist mehrachsige manuelle oder automatisierte Werkzeugschleifmaschinen eingesetzt. Zur Komplettbearbeitung von Zerspanwerkzeugen sind in der Regel vier bzw. fünf miteinander interpolierende Achsen erforderlich. In Abhängigkeit der Achsanordnung ergeben sich die zur Erzeugung der Werkzeugkontur erforderlichen Achsbewegungen. Bei manuellen Maschinen werden diese Bewegungen durch den Maschinenbediener oder vorgegebene Kinematik (z. B. Formkurven, Koppelmechaniken) erzeugt.

In modernen NC-gesteuerten Werkzeugschleifmaschinen übernimmt die Steuerung der Achsen die Schleifsoftware. Abbildung 13.327 zeigt eine Universalschleifmaschine.

Abb. 13.327: Manuelle Universalschleifmaschine

Optional kann diese mit einer schwenkbaren Schleifspindel, Messoptik, Radius- und Kugelschleifeinrichtung, Hochfrequenzspindel, Messeinrichtung oder Digitalanzeige für die Achspositionen ausgestattet werden. Das Spektrum der schleifbaren Werkstücke derartiger Maschinen sind Kleinwerkzeuge sowie Produktionsteile in Einzelanfertigung und kleine Serien. Die Produktion und das Nachschärfen vieler Werkzeuge sind auf 5-achsigen Werkzeugschleifmaschinen möglich. Das Spektrum der bearbeitbaren Werkzeuge umfasst neben Schaft- und Scheiben-Fräser, Bohrer, Reibahle, Senker, Stufen- und Konturwerkzeuge, Rotierfräser auch Plattenwerkzeuge, Produktionsteile und Komponenten aus der Medizintechnik.

Abb. 13.328: Kinematische Konzepte von Werkzeugschleifmaschinen (Schütte, Walter Maschinenbau)

Bei diesen Maschinen gibt es zwei konstruktive Grundbauarten (Abb. 13.328):

  • Schwenkbare Schleifspindel (die Schleifspindel schwenkt um das Werkstück)
  • schwenkbares Werkstück (die Rotationsachse des Werkstücks schwenkt um die Schleifspindel).

Zur Ermittlung der aktuellen Werkzeugposition im Arbeitsraum wird ein Messtaster eingesetzt. Dieser ermittelt die Länge des Rohlings bzw. die axiale und radiale Position des zu schleifenden Teils. Bei der Konstruktion derartiger Maschinen werden die Automation, der Schleifscheibenwechsel und die Ergonomie beim Einrichten berücksichtigt. Zur Reduzierung der Verfahrbewegungen können Werkzeugschleifmaschinen mit ein oder zwei zusätzlichen Achsen ausgestattet werden. Damit lässt sich der Radiusmittelpunkt eines Vollradiusfräsers (eine zusätzliche Achse), oder der Radiusmittelpunkt eines Eckenradiuswerkzeugs im Zentrum der Schwenkbewegung positionieren.

Zur Erhöhung der Flexibilität sind die Werkzeugschleifmaschinen mit zwei oder mehr Schleifscheibensätzen ausgestattet. Jeder dieser Scheibensätze hat oft zwei, drei oder mehr Schleifscheiben, mit denen unterschiedliche Operationen an den Werkstücken durchgeführt werden können. Der Wechsel der Schleifscheibensätze kann entweder mit einem zusätzlichen Wechselmodul (Abb. 13.329), oder im Pick-Up-Verfahren geschehen.

Abb. 13.329: Schleifscheibenwechsler (Anca)

Beim Pick-Up-Verfahren werden die für den Schleifscheibenwechsel erforderlichen Bewegungen von den Maschinenachsen übernommen (Abb. 13.330). Beim Schleifscheibenwechsler werden teilweise die Kühlmitteldüsen mit ausgetauscht. Dadurch lässt sich das Kühlmittel operationsspezifisch optimal dem Bearbeitungsprozess zuführen. Oft wird bei der Bearbeitung von Werkzeugen Öl oder vollsynthetisches Kühlmittel verwendet. Auf Grund des dadurch existierenden Explosions- und Verpuffungsrisikos ist es erforderlich, die Maschinen mit einer Feuerlöschanlage auszurüsten. Diese wird durch thermische, optische oder schmelzende Sensoren im Arbeitsraum ausgelöst.

Abb. 13.330: Pick-Up-Schleifscheibenwechsler (Schütte, Walter Maschinenbau)

Beim Schleifen von Werkzeugen ist das Messen der Länge oder der im Rohling vorhandenen Kühlkanäle vor dem Schleifen erforderlich. Nach der Bearbeitung kann mit dem in der Maschine integrierten Messtaster die Qualität gesichert werden. In Abbildung 13.331 links ist die Messung des Durchmessers, in der Mitte des Spanwinkels dargestellt. Weitere Kenngrößen sind der Spiralwinkel, der Radius, die Nuttiefe und der Kerndurchmesser. Bei komplexeren Werkzeugen lassen sich mit dem Messtaster auch die Stufenpositionen und Formgeometrien ermitteln.

Beim Nachschleifen werden mit dem Messtaster die radiale Ausrichtung, die Teilung und die axiale Position ermittelt. Mit den ermittelten geometrischen Werten errechnet dann die Steuerungssoftware die Positionierwerte für die Maschinenachsen. Darin werden die Ist-Daten des Schleifscheibendurchmessers und der -breite berücksichtigt. In Abbildung 13.331 rechts ist die Kalibrierung der Maschine dargestellt. Damit lassen sich die z. B. thermisch bedingten Verformungen während der Bearbeitung ermitteln und kompensieren.

Abb. 13.331: Messtasteranwendung beim Produzieren und Nachschleifen (Rollomatic, Walter Maschinenbau)

Auszug aus

Handbuch Spanen

Herausgeber: Günter Spur
10/2014, 1392 Seiten, € 299,99
ISBN: 978-3-446-42826-3
Seite 741-744
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