Forum Schneidwerkzeug- und Schleiftechnik, Juni 2019

Unterschiedliche Schleifverfahren zur toleranzgenauen Bearbeitung von Kreismessern, Industrieklingen, Kuttermessern, Stanzmessern und anderen Werkstücken

Hinter dem Begriff "Maschinenmesser" verbirgt sich eine große Anzahl von Werkstücken unterschiedlichster Geometrien und Größen. Aufgrund der Vielzahl von Werkstückformen und der Komplexität einiger Geometrien kommen unterschiedliche Schleifverfahren zum Einsatz.

Planschliff an Maschinenmessern
Das Planschleifen ist hierbei ein weit verbreitetes Schleifverfahren. Es wird maßgeblich zur Bearbeitung von planen und flachen Werkstücken eingesetzt. Der Planschliff kann sowohl im Tiefschliff als auch im Pendelschliff erzielt werden.

Stirnseitenschleifmaschinen bearbeiten Werkstücke im Plan-Seiten-Quer-Schliff oder Stirnseiten-Tiefschliff. Mit einer Schnittgeschwindigkeit von bis zu 50 m/s wird hierbei ein mehrseitiger Glattschliff an Maschinenmessern erzielt. Je nach Durchmesser der eingesetzten Topfschleifscheibe können Werkstücke mit einer Schleiflänge von bis zu 1.200 mm bearbeitet werden.

Für die Herstellung von Maschinenmessern sind CNC-gesteuerte Schleifmaschinen mit zwei Zustellachsen und bis zu vier konturgebenden Achsen ausgestattet. Dank einer Kombination aus Steinachse zur Kompensation des Steinverschleißes und zusätzlicher Zustellachse zum Schleifen des Werkstücks wird eine große Steifigkeit erreicht. Mit einer zusätzlichen Vertikalachse und einer Rotationachse wird neben dem Planschliff der Seitenflächen ein Fasenschliff an der Kontur des Werkstücks erzielt.

Wird das Werkstück im Tiefschleifverfahren bearbeitet, kann mit großem Materialabtrag gearbeitet und eine gute Oberflächenqualität erzielt werden.

Soll ein Verzahnungsschliff, ein Wellenschliff und/oder eine Spitzverzahnung an Maschinenmessern erzielt werden, kommen Peripherieschleifscheiben zum Einsatz.

Speziell konzipierte Peripherieschleifmaschinen bearbeiten mit bis zu sechs CNC-Achsen Langmesser mit einer maximalen Länge von 1.800 mm. Mit vier CNC-Achsen wird die Peripherieschleifscheibe verfahren und über zwei weitere CNC-Achsen der Magnetspanntisch im Winkel verstellt. Die Schleifmaschine verzahnt Maschinenmesser mit einer Schnittgeschwindigkeit von bis zu 65 m/s im orthogonalen Tiefschleif- oder im Einstechschleifverfahren.

Messer mit gerader oder verzahnter Schneide werden in programmierbarem Winkel geschliffen. Die Zahnformen werden hier benutzerfreundlich über Menü programmiert. So ist es möglich auch für Kleinstückzahlen oder Prototypen nahezu jedes beliebige Zahnprofil, insbesondere spitze oder wellenförmige Verzahnungen, schnell anzuschleifen. Mit Hilfe einer zusätzlichen CNC-Rotationsachse können Rundmesser mit und ohne Hinterschliff verzahnt werden.

Sensorik in der Schleiftechnik
Eine mit der Schleifmaschine verbundene zentrale Steuerung interagiert sowohl mit einer automatisierten Zuführtechnik als auch mit den Werkstück- und Werkzeugmagazinen. In die Schleifmaschine ist eine Bus-basierte Erfassung von Sensorsignalen integriert. Über intelligente Sensoren und Aktoren werden Signale wie zum Beispiel KSS-Temperaturen, Motorlast, AE-Signale zur Spindelüberwachung oder Luftdruck erfasst und verarbeitet, so dass Entscheidungen zur Ressourcen-Steuerung getroffen und umgesetzt werden können. Über eine speziell entwickelte Oberfläche werden diese Prozessdaten erfasst, um Produktionsprozesse zu optimieren und Prozessabhängigkeiten zu erkennen. Auf diese Weise werden Stillstand- und Rüstzeiten optimiert und die Kapazitätsplanung verbessert.

Peripherieschliff an Kreismessern, Sägeblättern, Ronden und Stammblättern
Zur Bearbeitung von Rundmessern, Sägeblättern oder Ronden werden je nach zu erzielendem Schliff entweder Peripherie- oder Rundtischschleifmaschinen eingesetzt. Rundtischschleifmaschinen erzielen bei hoher Zerspanung mit einer Topfscheibe einen Strahlenschliff an Rund- und Kuttermessern.

Peripherieschleifmaschinen erzielen mit bis zu sechs CNC-Achsen einen Peripherieschliff an Flächen, Schneiden und Konturen von Rundmessern, Sägeblättern, Ronden und Stammblättern. Im Pendel- oder Einstechverfahren wird ein Flächen- oder Fasenschliff an Kreismessern mit einem maximalen Durchmesser von 1.200 mm erzielt.

Durch Einsatz einer zusätzlichen Schleifachse ist es möglich, Folgeschliffe in einer Aufspannung abzuarbeiten. In Verbindung mit dem einem taktilen Messsystem mit zusätzlicher Dämpfung des Tasters kann auch ein unterbrochener Schliff hochgenau erreicht werden.

Die Rundmesser werden in einer rotierenden stufenlos regelbaren Werkstückaufnahme aufgenommen und über eine mechanische Spannvorrichtung oder über einen Permanent- oder Elektromagnet gehalten. Werkstückzuführung sowie Be- und Entladung der Bearbeitungsmaschine können automatisiert werden. Oftmals wird die Schleifmaschine mit einem Roboter-gesteuerten Zuführsystem kombiniert. Das Werkstück wird hier über Roboter in der Schleifmaschine positioniert und nach der Bearbeitung in einem weiteren Magazin abgelegt.

Die Verfahrwege werden nach jedem Abrichtzyklus automatisch kompensiert und an die voreingestellte Umfangsgeschwindigkeit über einen in die Steuerung integrierten Frequenzumformer angepasst.

Verzahnungsschliff an Rund- und Kuttermessern
Zur Bearbeitung von Rund- und Kuttermessern sowie zum Schleifen von Plattensitzen an Grundkörpern von Kreissägen wurde eine CNC-gesteuerte Verzahnungsschleifmaschine entwickelt.

Die Peripherieschleifmaschine ist für die Verzahnung von Rundmessern mit einem Durchmesser von 50-500 mm, bzw. 500-850 mm konzipiert. Über eine vierachsige CNC-Steuerung werden Maschine und Zahnprofil programmiert.

(Autor: Dr. Andreas Groß, Berger Gruppe, Auszüge aus dem Vortrag "CNC-Schleifmaschinen, Zuführtechnik und Robotik für die Fertigung von Maschinenmessern" auf dem Maschinenmesser-Symposium am 19.03.2019)