Doppelseiten-Feinschleifen
Die Alternative zum Läppen
1936 stieg Peter Wolters mit dem Bau der ersten Doppelseiten-Läppmaschine in den Werkzeugmaschinenbau ein, der Beginn einer langen Tradition in der Bearbeitung von plan-parallelen Bauteilen. Nahezu 80 Jahre später hat das moderne Feinschleifen das traditionelle Läppen nahezu vollständig ersetzt.
Durch den deutlich wirtschaftlicheren und sauberen Prozess sind heutzutage in fast allen Anwendungen Doppelseiten-Schleifmaschinen mit Läppkinematik im Einsatz. Eine Ausnahme bildete bislang die Bearbeitung sensibler Bauteile, die durch die notwendige Mindestlast beim Schleifen bereits geometrisch verformt werden und folglich Ebenheitsfehler nicht ausreichend entfernt werden konnten. Durch die Läppbearbeitung (Abtrag des Materials mit einem freien Läppkorn) kann auch bei sehr niedrigen Drücken (zum Beispiel 0,1 kg/qcm Werkstückfläche) die Oberfläche des Werkstücks ohne Verformung bearbeitet werden.
Doch auch dieser letzten Bastion des Läppens ist das Feinschleifen auf den Fersen und greift mit neuester Schleifwerkzeug-Technologie und speziellen Maschinenoptionen an. Um ein Werkstück in den unterschiedlichsten Materialien wie Metall, Glas, Keramik, Kunststoff oder Halbleiterwerkstoffe in der Dicke von deutlich unter 1mm planparallel zu bearbeiten, sind Feinschleifscheiben gefordert, die sich bei sehr geringen Drücken schnittig verhalten. Zudem muss die Maschine in der Lage sein, diese geringen Drücke sicher und wiederholbar zu generieren und zu regeln. Dazu sind unter anderem drei wesentliche Bestandteile einer Doppelseiten-Feinschleifmaschine zwingend erforderlich.
Das stufenlose pneumatische Kraftsystem einer Peter Wolters Doppelseiten-Schleifmaschine der AC microLine Baureihe garantiert einen sanften, stufenlosen Kraftaufbau auch im unteren Druckbereich. Darüber hinaus muss permanent der Ist-Druck mit dem Soll-Druck abgeglichen werden, um Druckschwanken auf ein Minimum zu reduzieren. Die AC Doppelseiten-Feinschleifmaschine löst dieses mit Hilfe eines geschlossenen Regelkreises, bestehend aus Kraftmessdose und Proportionalventil. Dabei wird der Ist-Wert permanent mit dem Soll-Wert verglichen und geregelt.
Damit – trotz der großen Masse der bewegten Komponenten (stabile Bauweise) – von Beginn an eine nur minimale Abweichung zwischen Soll-Last und Ist-Last besteht, ist es notwendig, den Verfahrweg der oberen Arbeitsscheibe reibungsfrei zu gestalten. Bei einer AC Doppelseiten-Bearbeitungsmaschine ist dieses durch den Einsatz von Linearführungen gelöst, die den oberen Kopf der Maschine bei der Auf- und Abwärtsbewegung führen. Diese Führungen sind lebensdauergeschmiert und verhalten sich annähernd reibungs- und Hysterese frei.
Bei Werkstücken deutlich unter 1mm Dicke sind Kraftspitzen, die auf das Werkstück wirken, jederzeit zu verhindern. Einen wesentlichen Einfluss hierauf hat auch die Anbringung der oberen Arbeitsscheibe, die für den Schleifprozess auf die Werkstücke abgesenkt und mit einer geregelten Startlast belastet wird. Sowohl während des Aufsetzens und über die gesamte Schleifdauer hinweg ist sicherzustellen, dass sich die Kraft gleichmäßig auf alle Werkstücke verteilt. Dieses gelingt nur, wenn die obere Scheibe frei beweglich aufgehängt ist.
Je schwergängiger diese Aufhängung ist, umso mehr Kraft benötigt man zum einen, die Scheibe auszurichten. Zum anderen kann die Kraft bereits zum Brechen der Werkstücke führen. Wird die obere Arbeitsscheibe hingegen zu leichtgängig aufhängt, so neigt diese zum Taumeln, wodurch eine qualitative Bearbeitung nicht mehr möglich ist. Peter Wolters hat diese Aufgabe mit einer speziell ausgelegten Bogenzahnkupplung gelöst, die auch bei geringen Lasten ausreichend Kontaktfläche zwischen den Kupplungselementen hat, so dass es zu keinen taumelnden Bewegungen kommt. Auch ist die Kupplung individuell justierbar, so dass für spezifische Anwendungen jeweils die optimale Minimallast einstellbar ist. Werkstückbruch, schlechte Werkstückgeometrie oder taumelnde Scheibenbewegungen lassen sich so wirksam verhindern.
Neben einer optimalen Maschinenkonfiguration muss auch das genutzte Werkzeug, also die Schleifscheiben, perfekt auf die zu bearbeitenden Werkstücke abgestimmt sein. Verschiedene Faktoren entscheiden darüber, ob eine Scheibe als „geeignet“ eingestuft wird. Zu diesen Faktoren gehören zum Beispiel das Schleifmaterial (CBN oder Diamant), die Korngröße, die Bindungsart (metallisch-, keramisch- oder kunststoffgebunden), Einzelkorn oder Cluster-Technologie, beschichtetes Korn et cetera.
Dabei kann man grob zwei Fall-Unterscheidungen zum Einsatzzweck von Schleifscheiben machen:
Durch eine passende Kombination der Faktoren wird die Scheibe so eingestellt, dass ein breites Spektrum an Werkstücksorten damit zufriedenstellend bearbeitet werden kann, was einer „Standardscheibe für sensible Werkstücke“ entspricht.
Typische Leistungs-Werte sind:
- Abtragsraten 20 – 80 µm/min
- Ra 0,1 – 0,4 µm
Je nach Kombination der Faktoren kann eine Scheibe so eingestellt werden, dass jeweils eine spezielle Eigenschaft hervorgehoben wird, zum Beispiel besonders hohe Schnittraten, wobei dadurch dann andere Aspekte (zum Beispiel Standzeit, erzeugte Rauhigkeit, Dicke des Werkstückes) limitiert werden. Dies entspricht einer „spezialisierten“ Scheibe für sensible Werkstücke. Dabei sind folgende Leistungs-Werte für sich einzeln möglich, zum Beispiel:
- Abtragsraten > 100 µm/min
- Ra ~ 0,05 µm
Damit für jeden Anwendungsfall die optimale Scheibe verwendet wird, arbeitet Peter Wolters eng mit mehreren Schleifscheibenlieferanten zusammen. Diese Partnerschaften ermöglichen es, unseren Kunden für jeden Anwendungsfall die perfekte Lösung anzubieten. Ferner werden die gemeinsam gewonnenen Erkenntnisse genutzt, um eine stetige Weiterentwicklung von Schleifscheiben und Maschinen zu garantieren.
Dank einer hochpräzisen Doppelseiten-Feinschleifmaschine und einer optimalen Auswahl der Schleifscheibe werden auch die letzten Nischen des traditionellen Läppens weiter reduziert und durch die moderne Feinschleiftechnologie ersetzt.
Mehr Informationen zur Lapmaster Wolters GmbH:
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Lapmaster Wolters GmbH |
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Buesumer Strasse 96 |
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Tel.: +49 4331 458-0 |
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