Werkzeugschleifmaschinen

05.08.2014 |  Von  |  Maschinen
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Das zerspanende Verarbeiten von metallischen Werkstoffen ist für die eingesetzten Werkzeuge stets eine hohe Belastung. Gleichgültig ob gefräst, gesägt oder gebohrt werden soll, in der Regel ist das eingesetzte Schneidmittel nach wenigen Einsätzen nicht mehr verwendbar. Dem spanenden Bearbeiten von Metallprodukten kommt jedoch in der industriellen Fertigung eine hohe Bedeutung zu. Vor allem Einzelstücke, Prototypen oder Kleinserien sind wirtschaftlicher auf Fräsmaschinen herzustellen, statt extra für sie ein Werkzeug anzufertigen.

Ab bestimmten Materialdicken sind auch keine anderen Herstellungsverfahren mehr möglich als das spanende Bearbeiten oder zumindest die Nacharbeit auf diesem Weg. Produkte aus Stahlguss müssen, sofern es sich um technische Komponenten handelt, ebenfalls an den Anschlussstellen nachgearbeitet werden. Extrudierte oder stranggegossene Werkstoffe werden mit Hartmetallsägen getrennt, und für das Einbringen von präzisen Bohrungen sind spanende Verfahren bis heute alternativlos. Der grosse Vorteil der Zerspanung liegt in ihrer hohen Präzision. Anschlussstellen, Passungen, Fassungen für Lager oder die bereits benannten Bohrungen sind nur mit spanenden Verfahren in der gewünschten Präzision herstellbar.



Man unterscheidet beim spanenden Bearbeiten von Werkstücken zwei Phasen: Das Räumen bezeichnet das Abtragen des Grossteils des Materials bis auf wenige Millimeter Restdicke. Die Präzision wird im zweiten Schritt, dem Schlichten, erreicht. Für spanend, trennend und bohrend arbeitende Werkzeuge kommen zwei Typen zum Einsatz: Werkzeuge mit Wendeplatten und Hartmetallwerkzeuge. Die Wendeplattenwerkzeuge werden hauptsächlich für das Räumen eingesetzt, während die Hartmetallwerkzeuge für das Schlichten verwendet werden.

Die Wendeplattenwerkzeuge sind sehr leicht wieder instand zu setzen. Sie sind mit einer zentralen Schraube am Werkzeug befestigt. Wie ihr Name schon sagt, können sie einfach abgeschraubt und gewendet werden. Jede Wendeplatte hat mindestens zwei Schneiden, die nacheinander eingesetzt werden können. Es bedarf etwas Übung und guter Augen, um eine intakte von einer verbrauchten Wendeplatte unterscheiden zu können. Eine Lupe ist bei dieser Arbeit sehr hilfreich.

Wendeplatten bestehen aus gesintertem Metall. Das ist gepresster und verbackener Metallstaub, der eine sehr hohe Härte erreichen kann. Reicht dieser Werkstoff nicht aus, können auch Wendeplatten aus Keramik hergestellt werden. Preiswert sind beide Typen nicht, jedoch sind die Wendeplatten aus Keramik um etwa das Zehnfache teurer als Sintermetallwendeplatten.



Hartmetallwerkzeuge sind ebenfalls sehr teuer. Der eingesetzte, ultraharte Schneidstahl macht zwar nur die Spitze bzw. Schneide des Werkzeugs aus. Dennoch müssen auch diese Werkzeuge so lange wie möglich im Einsatz bleiben, um kostendeckend verwendet werden zu können. Ermöglicht wird das durch spezielle Werkzeugschleifmaschinen. Diese Spezialmaschinen liegen in einer grossen Vielfalt vor. Quasi jedes Werkzeug benötigt seine eigene Werkzeugschleifmaschine. Das trägt zur Verteuerung dieses Herstellungsverfahrens bei, ist bis heute aber noch alternativlos.

Es gibt Maschinen zum Schleifen von Sägeblättern, von Meisseln, von Bohrern, von Räumfräsern und von Schlichtfräsern. Sie verlängern mit ihrer Bearbeitung erheblich die Lebensdauer dieser Werkzeuge. Die qualitative Leistungsfähigkeit einer Bearbeitungsmaschine ist mit einem frisch aufgearbeiteten Werkzeug wieder voll hergestellt. Zum Schliff eines Werkzeugs gehört auch der Schritt des Einmessens. Da es beim Zerspanen um hundertstel bis tausendstel Millimeter geht, müssen die exakten Masse des neu geschliffenen Werkzeugs bekannt sein. Erreicht wird das auf speziellen Optiken.





Eine Werkzeugschleifmaschine fixiert das Werkzeug in einer speziellen Spannvorrichtung. (Bild: Marina Lohrbach / Fotolia.com)

Eine Werkzeugschleifmaschine fixiert das Werkzeug in einer speziellen Spannvorrichtung. (Bild: Marina Lohrbach / Fotolia.com)




Eine Werkzeugschleifmaschine fixiert das Werkzeug in einer speziellen Spannvorrichtung. Der elektrisch betriebene Schleifkopf bearbeitet das Werkzeug so lange, bis die geforderte Schärfe der Schneiden wieder hergestellt ist. Dazu kommen nur extrem feine Schleifmittel zum Einsatz. Auch das Läppverfahren, in dem mit Fluiden gearbeitet wird, wird bei Werkzeugschleifmaschinen eingesetzt. Schleifmittel mit Diamantzusätzen sind hierbei Standard.

Das Abnutzen der Werkzeuge ist mit dem blossen Auge nicht erkennbar. Es kann bei Serienprodukten nur durch das kontinuierliche Protokollieren der Masshaltigkeit der Toleranzen festgestellt werden. Nähern sich die Toleranzen den festgelegten Grenzen, dann kann von einem verschlissenen Werkzeug ausgegangen werden. Sind die Werkzeuge wirklich stumpf, kündigt sich der notwendige Tausch durch ein lautes Quietschen an. Wenn dann aber nicht reagiert wird, kann das die Zerstörung des Werkstücks und des Werkzeugs zur Folge haben

Neben den Werkzeugschleifmaschinen gibt es auch Schleifmaschinen, die Wendeplatten aufarbeiten können. Diese Dienstleistung ist bei sehr teuren Wendeplatten absolut gerechtfertigt. Bei Plattenpreisen von 100 Franken und mehr ist ein Aufarbeiten wesentlich günstiger als eine Neuanschaffung. Die Dienstleister für den Schliff von Wendeplatten bieten in der Regel einen Preis von 40–70 % gegenüber dem Neupreis an. Das kann die Fertigungskosten in einem Betrieb signifikant senken.

Frisch geschliffene Hartmetallwerkzeuge sind extrem scharf. Beispielsweise genügt bei den Helix-Fräsern, speziellen Schlichtwerkzeugen für stehende Flächen, bereits die leiseste Berührung für tiefe und schmerzhafte Schnittwunden. Darum müssen frisch überarbeitete Werkzeuge vor der Lagerung konserviert werden. Dazu haben sich Tauchverfahren durchgesetzt. Sie werden auch von den Berufsgenossenschaften eingesetzt. Früher wurde dazu Heisswachs oder flüssiges Stearin verwendet. Dieses lässt sich nach dem Erkalten jedoch nur noch schwer wieder entfernen. Darum werden heute nur noch spezielle Tauchmittel verwendet.

Werkzeugschleifmaschinen müssen die ebenfalls schon sehr präzise arbeitenden Zerspanungsmaschinen noch einmal in der Präzision übertreffen. Das garantierte Erreichen eines gewünschten Masses ist im Bereich des Werkzeugschliffs eine Aufgabe, die sich nur wenige Hersteller zutrauen. Dementsprechend teuer sind die Werkzeugschleifmaschinen. Die Aufarbeitung von Bohrern, Fräsen und anderen zerspanenden Werkzeugen ist deshalb in der Regel keine Aufgabe, die im eigenen Haus vorgenommen wird. Es ist aber ein Bereich, in dem spezialisierte Dienstleister stets für gute Umsätze sorgen können.



 

Oberstes Bild: © Alterfalter – Fotolia.com


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