DVS MACHINE TOOLS & AUTOMATION

Keramik – Schleifen im Sekundentakt

Doppelplanschleifen keramischer Werkstücke für High End Technologien

Wo die technische Entwicklung ständig neue, innovative Lösungen findet, kommen traditionelle Werkstoffe wie Kunststoff oder Metall immer öfter an ihre Grenzen. Bei modernen Bremsen und Kupplungen in der Kraftfahrzeugtechnik aber auch in Zukunftsbranchen wie der E-Mobilität, der Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Mikroelektronik, Halbleitertechnik und vielen mehr kommen daher immer häufiger keramische Werkstücke zum Einsatz. Dadurch entstehen auch neue, anspruchsvolle Herausforderungen für deren Bearbeitung.

Moderne technische Keramiken werden in einem Sinterverfahren hergestellt. Der Vorteil: Durch die gezielte Präparation des keramischen Ausgangsmaterials lassen sich die Werkstücke präzise nach den gewünschten technischen Eigenschaften herstellen. Der Nachteil: Ein Umformen der Werkstücke ist nach dem Sintern nur noch spanabhebend mechanisch möglich. Eine besondere Aufgabe für moderne Verfahren der Schleifbearbeitung.

Doppelseitiges Planschleifen für keramische Werkstücke

Auch in diesem anspruchsvollen Bereich bieten die Pioniere und Namensgeber des Doppel-Plan-Seitenschleifverfahrens überzeugende Lösungen: Die DISKUS WERKE Schleiftechnik GmbH liefert eine Vielfalt an Baugrößen und Techniken zur Schleifbearbeitung keramischer Werkstücke mit Diamant-Schleifwerkzeugen.

Je nach geometrischer Abmessung, geforderter Maßtoleranz, Oberflächengüte und Taktzeit können die DISKUS WERKE passende Maschinen der DISKUS-Doppelplan-Schleifmaschinen-Baureihe “DDS … XR“ anbieten: Insgesamt stehen vier verschiedenen Baugrößen und fünf verschiedene Schleifverfahren zur Auswahl.

Besondere Vorteile bietet dabei das doppelseitige Planschleifen. Da sich hierbei die Werkstücke während des Schleifprozesses ungespannt in den Werkstückaufnahmen (Transportscheiben oder Masken) befinden, werden die häufig dünnen und filigranen Werkstücke keinen zusätzlichen mechanischen Spannkräften ausgesetzt.

Durchlauf-Schleifen mit rotativem Werkstückvorschub

Beim Durchlauf-Schleifen können keramische Werkstücke von 0,8 bis ca. 30 mm Dicke und je nach Baugröße der eingesetzten Schleifmaschine bis 180 mm Durchmesser bearbeitet werden. Der maximale Abtrag pro Schleifdurchgang beträgt dabei 0,2 … 0,3 mm. Maßtoleranzen bis zu 0,002 mm können realisiert werden. Dieses Verfahren ist für große Stückzahlen geeignet.

Kontinuierliches Durchlauf Einstechschleifen (KDE)

Die Schnelligkeit des Durchlauf-Schleifens und die Präzision des Einstechschleifens – diese beiden Vorteile verbindet das von DISKUS WERKE entwickelte Verfahren des KDE-Schleifens.

Beim KDE-Schleifen werden die Werkstücke von der Eingabestelle lose in einer begrenzten Anzahl von Taschen von einer runden Transportscheibe bis zur Auslaufstelle durch den Schleifraum bewegt. Das Werkstück befinden sich während der Bearbeitung ungespannt zwischen den Stirnseiten der Schleifwerkzeuge, durchlaufen nacheinander die Schleifdurchgänge und werden dabei bis auf das Zielmaß abgeschliffen. Wenn es sich dem Fertigmaß nähert, wird der obere Messtaster des diskuseigenen Prozessregelungsrechners IONIC 18 aktiviert und die Werkstücke werden bei Erreichen des Fertigmaße durch Öffnen der Ausgabeplatte des Tisches aus der Maschine geschleust.

Die hochpräzise Zustellung der Schleifwerkzeuge vermeidet auch bei verformten, dünnwandigen Keramikwerkstücken weitestgehend deren Beschädigung bzw. Zerstörung.

Da der Schleifraum während der Bearbeitung stets gefüllt ist, kommt es nicht zu Maßveränderungen durch Schleifdruckänderungen am Anfang und am Ende der Transportscheibenbelegung.

Von besonders großer Bedeutung für das Doppelplanschleifen keramischer Werkstücke ist die für die spezielle Rezeptur des Keramikwerkstoffs erforderliche Spezifikation der Diamant-Schleifwerkzeuge sowie ein geregelter Abtransport von Spänen und Schleifmittelabrieb. Hier bewährt sich abermals das interdisziplinäre Know-how innerhalb der DVS TECHNOLOGY GRUOP: DISKUS nutzt in diesem Fall die Expertise des DVS-Schleifmittelherstellers NAXOS-DISKUS Schleifmittelwerke GmbH Butzbach. Gemeinsam wurden Schleifwerkzeuge entwickelt, bei denen die Spanräume zwischen den Schleifkörnern das zerspante Werkstoffvolumen eines Werkstückes und den dabei anfallenden Abrieb der Schleifwerkzeuge aufnehmen und aus der Kontaktzone transportieren können. Sobald das Werkstück den Spanraum nicht mehr abdeckt, werden die Spanräume zwischen den Schleifkörnern wieder gereinigt.

So ermöglicht das KDE-Verfahren ein gezieltes, planparalleles Schleifen auch sehr dünner und empfindlicher Werkstücke in sehr engen Toleranzen hinsichtlich Dicke, Ebenheit, Parallelität und Oberflächenbeschaffenheit. Mit diesem Schleifverfahren können Stundenleistungen bis zu 5.000 Stück erzielt werden. Ein weiterer Vorteil des KDE-Verfahrens ist, dass Werkstücke mit großen Aufmaßen während einer Maschinenbelegung bearbeitet werden können. Für diese Werkstücke kann die Schleifmaschine auch mit automatisch nachfahrenden Niederhalterplatte ausgestattet werden. Damit wird gewährleistet, dass die Werkstücke auch außerhalb des Schleifraumes sicher geführt werden. Damit stellt das KDE-Verfahren auch eine Alternative zum Feinschleifen mit Läppkinematik dar.

Kundenspezifische Automatisierungslösungen für die Be- und Entladung der DISKUS-Schleifmaschinen können bei Bedarf von der DVS-Automatisierungsfirma rbc Fördertechnik GmbH Bad Camberg angeboten werden.

Für die gleichzeitig beidseitige Bearbeitung von Planflächen beispielsweise an großflächigen keramischen Formstücken bis zu einem Durchmesser von 425 mm und bis zu einer Werkstückhöhe von 80 mm bietet das DISKUS-Produktportfolio eine Doppel-Plan-Seitenschleifmaschine des Typs DDS 750 XRE in Sonderausführung mit großem Tisch. Diese Schleifmaschine mit senkrechter Anordnung der Motorschleifspindeln bringt die Werkstücke mit beliebig hohen Aufmaßen während einer Maschinenbelegung dank spezieller Planetenkinematik im Einstechschleifverfahren mit gesteuerter Rotation der Werkstücke effizient und präzise auf das gewünschte Endmaß.

Technische Keramikwerkstoffe sind in vielen zukunftsweisenden Industrien nicht mehr wegzudenken – Lösungen der DISKUS WERKE und DVS TECHNOLOGY GROUP sorgen dafür, dass hochmoderne Werkstücke präzise bearbeitbar sind.