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Schleifen - Schleifen Werkstückaufnahmen

Aufnahmen von wellenförmigen Werkstücken mit dem Längen-Durchmesser-Verhältnis > 3

Schleifen – Werkstückaufnahmen

Auszug aus

Handbuch Spanen

Herausgeber: Günter Spur
10/2014, 1392 Seiten, € 299,99
ISBN: 978-3-446-42826-3
Seite 594-597

In Rundschleifprozessen können die Wellen je nach ihrem Längen-Durchmesser-Verhältnis abgestützt werden. Werkstücke mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis zwischen 3 und 10 sind mit einer Spitze und einem entsprechend gearbeiteten Zentrum oder auch mit Lünetten abgestützt.

Spitzen mit Drehherzen werden heute immer noch häufig verwendet, um bei Einzelteilfertigung die Bearbeitungskräfte beim Schleifen kraftschlüssig zu übertragen. Dabei wird das Drehherz mittels Schraube auf der Welle reibschlüssig befestigt. Die angetriebene Spitze nimmt mittels einem festen, auf der Spitze mitrotierendem Stift, das Drehherz mit. Auf das Drehherz kann verzichtet werden, sofern das Werkstück mit einem asymmetrischen Wellenende ausgebildet wird. Die Spitze wird mit einem entsprechenden »Gegenstück« versehen, damit eine passive Mitnahme ermöglicht wird.

Einfache Wellen werden durch zwei Spitzen mit einem passiven Mitnehmer geschliffen. Die Spitze mit der Mitnahmeeinrichtung wird auf der angetriebenen Seite der Maschine montiert. Es sind höchste Rundläufe unter 1 μm zu erreichen (Abb. 13.54).

Abb. 13.54: Beidseitige Einspannung mittels Spitzen

Weisen die wellenförmigen Werkstücke keinen Formschluss auf oder müssen im automatisierten Arbeitsprozess hergestellt werden, können feste Spitzen noch mit Stirnseitenmitnehmern ausgestattet werden (Abb. 13.55).

Abb. 13.55: Einspannung mittels Spitzen mit Stirnseitenmitnehmern

Die Mitnehmermesser dringen planseitig in die Stirnseite der Welle ein. Weiche Werkstoffe mit bis zu 1000 N/mm2 Festigkeit können auf diese Art mitgenommen werden. Ab einer Werkstückhärte von 32 HRC ist ein stirnseitiges Eindringen der Mitnehmermesser nicht mehr sichergestellt. Es werden diamantbeschichtete Mitnahmebolzen verwendet. Diese zeichnen sich durch einen hohen Reibwert auch bei niedrigen Spannkräften aus.

Falls das Werkstück einen Planfehler aufweist, werden die Mitnahmebolzen durch eine integrierte Pendelscheibe axial ausgeglichen. Mittels der Reitstockkraft FR wird das Werkstück auf die feste Zentrierspitze des Stirnmitnehmers gedrückt.

Die Kraftbetätigung FS der Mitnahmebolzen wird durch einen Spannzylinder im Werkstückspindelstock gewährleistet. Diese sollte mindestens 1 kN betragen. Die Reitstockkraft FR sollte circa 20 Prozent höher sein als die Spannzylinderkraft, also mindestens 1,2 kN.

Durch die Ausrichtbarkeit der Stirnmitnehmer kann ein Rundlauf von wenigen Mikrometern am Werkstück erreicht werden.

Auf der abzustützenden Pinolenseite werden üblicherweise hoch präzise mitlaufende Spitzen verwendet. Um diese Spitzen in der Serienfertigung dauerhaft verschleißfest zu gestalten sind mitlaufende Spitzen häufig mit Hartmetall bestückt.

Auf der Pinolenseite der Maschine findet dann auch ein Längenausgleich durch die mitlaufende Spitze statt. Dieser Ausgleich kann unterschiedliche Gründe haben. Findet beim Bearbeiten von langen oder schwachen Wellen eine Wärmeausdehnung durch den Schleifprozess statt, gleichen diese Spitzen diese Ausdehnung aus. Das Ausknicken der Welle wird dadurch vermieden.

Weiterhin ist dann auch gegeben, dass die Spindellagerungen der Schleifmaschine keine erhöhten Axialkräfte aufnehmen müssen, die dann dauerhaft zu einer Überlastung der Maschinengeometrie führen können. Werkstücke, deren Längen/Durchmesserverhältnis den Faktor 3 übersteigen, können mit einer Lünette abgestützt werden. Übliche Rollenlünetten erreichen eine Rundlaufgenauigkeit von 10 μm.

Für höchste Rundlaufgenauigkeiten werden Schleiflünetten verwendet (Abb. 13.56).

Abb. 13.56: Mechanische Lünette

Diese Lünetten werden an den Kontaktflächen zum Werkstück mit verschiedenen Gleitflächen ausgeführt. Dabei kommt Hartmetall, Weißmetall, Bronze, Pertinax oder auch spezieller Kunststoff zum Einsatz. Auf Grund des permanenten Kontakts zum rotierenden Werkstück ist eine stetige Schmierung an den Gleitflächen erforderlich. Die Schmierung wird von oben auf die Welle gebracht. Es werden Rundlaufgenauigkeiten unter 3 μm erreicht.

Als weitere »Gleitfläche« bei Lünetten wird inzwischen auch ein Ölfilm eingesetzt. Diese hydrostatische Lagerung muss keine Rücksicht auf die Werkstoffpaarungen der Auflager zum Werkstoff des Werkstückes mehr nehmen. Da zwischen Werkstück und Backe praktisch kein Kontakt mehr vorhanden ist, wird der Verschleiß des Auflagers auf das Geringste reduziert und es besteht nur noch minimal eine Gefahr, dass das Werkstück Schleifspuren auf der Mantellinie aufweist.

Mechanische Lünetten sind für die Einzelteil- oder Großteilfertigung geeignet. Die einzelnen Stützrollen oder Gleitflächen sind dabei einstellbar, um Verschleiß oder Durchmesserdifferenzen der Wellen auszugleichen. Neueste Lünettenkonstruktionen sind mit elektronischer Messeinrichtung ausgestattet. Dabei erkennt die Lünette das Zentrum der Maschine automatisch und die Pinolen können auf den Werkstückdurchmesser voreingestellt werden. Die Lünette arbeitet, durch einen Akku gespeist, netzunabhängig und wird regelmäßig aufgeladen.

Abb. 13.57: Selbstzentrierende Lünette (1), Spanneinsatz (2)

Um in Serienfertigung die Werkstücke automatisch zu beladen, werden selbstzentrierende Lünetten hydraulisch oder pneumatisch nach dem Beladen des Werkstückes geschlossen (Abb. 13.57). Diese Bauart sichert auch bei unterschiedlichen Werkstückdurchmessern immer eine zentrische Abstützung und ein ausgeglichenes Kräfteverhältnis aller drei Anlagepunkte zu. Die Betätigungskraft kann dabei durch den eingeleiteten Spanndruck geregelt werden. Je nach Werkstückgeometrie werden stationäre oder auf einer zusätzlichen Maschinenachse mitlaufende Lünetten eingesetzt. Mitlaufende Lünetten eignen sich für lange dünne Wellen. Der Abstützpunkt wird dabei durch die Maschinenachse angesteuert. So lassen sich im Schleifprozess ideale Bedingungen für das Werkstück erzeugen.

Auszug aus

Handbuch Spanen

Herausgeber: Günter Spur
10/2014, 1392 Seiten, € 299,99
ISBN: 978-3-446-42826-3
Seite 594-597
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