Hochleistungs-Schleifwerkzeuge

Andreas Mühlbauer,

Für kühlen Schliff und hochqualitative Zähne

Saint-Gobain Abrasives stellt eine neue Generation von Hochleistungsschleifscheiben in der Norton-Xtrimium-Produktlinie vor.

Die neue Generation von Hochleistungsschleifscheiben in der Norton Xtrimium-Produktlinie. © Saint-Gobain Abrasives

Das sind komplette technische Lösungen für das Profil- und Spiralverzahnungsschleifen, dem klassischen Wälzschleifen und den Sondervarianten Dual- oder Baby-Schleifschnecken. Ihre Performance erfüllt die steigenden Anforderungen der Verzahnungsindustrie nach engeren Toleranzen, höherer Profilgenauigkeit und verbesserter Oberflächengüte. Hohe Qualität und feine Oberflächen sind von enormer Wichtigkeit bei der Herstellung aller Arten von Getrieben. 

Spezielle Xtrimium-Produktionslinie

Peter Janeczek, Key Account Manager / Anwendungstechniker Gears Automotive bei Saint-Gobain Abrasives: „Wir setzen alles daran, den Anwender in die Lage zu versetzen, das Optimum aus Norton Xtrimium-Schleifscheiben herauszuholen.  Modernste Korn- und Bindungstechnologien von Norton sind unter Xtrimium zusammengefasst. Jedes Schleifkorn, wie zum Beispiel keramische Sinterkorunde, leistungsfähige Schmelzkorunde und innovative Bindungen werden individuell auf den Prozess abgestimmt und spielen die jeweilige Stärke in ihrem Bereich aus. Zu ihrer Herstellung haben wir in eine spezielle Xtrimium-Produktionslinie in unserem Werk am deutschen Standort Gerolzhofen eingerichtet."

In Gerolzhofen folgt die Produktion jeder einzelnen Schleifschnecke den strengsten Qualitätskontrollverfahren, um die perfekte Geometrie sowie Auswuchtung zu erreichen und ein sicheres Schleifen im späteren Einsatz von bis zu 110 m/s zu gewährleisten. Dazu gehört die Einhaltung von engeren Toleranzen und höherer Maßgenauigkeit für alle Scheibenabmessungen, einem Axial- und Radialschlag von ≤0,1 mm sowie die Fähigkeit, alle Schleifschnecken vorzuprofilieren. Es werden unter anderem auf zwei Ebenen die dynamische Unwucht gemessen und  geometrische Prüfungen und Geschwindigkeitsprüfungen nach DIN EN 12413 durchgeführt. Aus der großen Palette an Kombinationsmöglichkeiten aus Schleifkorn, Bindungssystem, Struktur und Härte erhält der Anwender dann das exakt auf die individuellen Anforderungen ausgelegte Werkzeug. Diese Hochleistungsrezeptur macht den Fertigungsprozess später im Einsatz bei kühlem Schliff produktiver, effizienter und wirtschaftlicher.

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Norton Xtrimium bietet komplette schleiftechnische Lösungen an. Das sind Hochleistungswerkzeuge für das Profil- und Spiralverzahnungsschleifen, dem klassischen Wälzschleifen und deren Sonderanwendungen wie das Superfinishen mit Dual-Schleifscheiben oder Babyschnecken zum Schleifen von Werkstücken beispielsweise mit Störkonturen. Die Vorteile zeigen sich in den verschiedenen Anwendungen.

Kontinuierliches Wälzschleifen

Die Norton Xtrimium-Schleifscheiben für kontinuierliches Wälzschleifen haben eine homogene Schleifscheibenstruktur mit langen Standzeiten, erhöhter Formstabilität und hoher Bauteil-Anzahl pro Abrichtzyklus sowie mit langen Standzeiten für lange Abrichtzyklen. Dank des kühlen Schliffs sind die Bauteile geschützt vor Wärmeschädigungen und Gefügeveränderungen.

In der Praxis, beim Schleifen eines Stirnradgetriebes aus 20MnCr5 mit einer Härte von 60 bis 62 HRC (Modul = 7,24 mm, Anzahl der Zähne, Eingriffswinkel = 24°, Zahnradbreite = 80 mm), erreicht die Xtrimium-Schleifschnecke eine Oberflächengüte von Ra < 0,8 μm, Rz < 4,0 μm, ffα = DIN1, ffβ = DIN 1 und senkt im Vergleich zu einem Schleifwerkzeug mit Keramikkorn die Schleifzeit um 30 Prozent. Außerdem muss das Xtrimium-Werkzeug deutlich später abgerichtet werden. Die Anzahl der möglichen Abrichtintervalle liegt um 30 Prozent höher.

Dual-Schleifschnecken

Eine besondere Lösung ist die Norton Xtrimium-Dual-Schleifschnecke. Mit ihr lassen sich prozesssicher, formstabil und mit hoher Wiederholgenauigkeit extrem feine Oberflächen ohne Schleifbrand über die gesamte Scheibenstandzeit erzeugen, wodurch die Getriebe z. B. in Elektrofahrzeugen leistungsfähiger, langlebiger und geräuschärmer werden. Der Clou: Die Dual-Walzschnecke erfüllt sowohl die eigentliche Schleifaufgabe zum Materialabtrag sowie mit einem separaten Bereich und einer entsprechend angepassten Spezifikation einen Polierschliff – kombiniert also zwei Bearbeitungsprozesse in einer Aufspannung. Dadurch entfallen Umrüst- und Justierarbeiten, die Produktionszeit verkürzt sich und die Qualität wird deutlich gesteigert. Peter Janeczek: „Norton hat dafür eine eigene Rezeptur entwickelt, die sich im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen nicht ausdehnt und somit definiert abgerichtet werden kann.“

In der Praxis zeigen sich die Stärken des besonderen Designs und der Möglichkeit, in einer Aufspannung zu schleifen: Beim Bearbeiten eines Leerlaufgetriebes aus 20MnCr5 mit einer Härte von 60-62 HRC (Modul = 2,9 mm, Anzahl Zähne = 73, Eingriffswinkel = 20°, Zahnbreite = 74 mm) verkürzt sich die Schleifzeit im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren um 25 %, und die Abrichtintervalle erhöhen sich um 50 %! Neben der Langlebigkeit glänzt die Dual-Scheibe auch mit sehr guter, gleichmäßiger Oberflächengüte, da es auch in Nuancen zu keiner ungewollten Veränderung des Zahnradprofils bzw. der Geometrie kommt, da sich die Scheibe nicht wegdrückt. Die Oberflächengüte liegt in diesem Beispiel bei Rz < 1,5 μm, ffa DIN1, ffβ = DIN 1.

Baby-Schleifschnecke

Mit Baby-Schleifschnecken (D < 180 mm) können eng positionierte Verzahnungen etwa bei Hybridfahrzeugen oder E-Bikes direkt auf der Welle geschliffen werden. Das folgt dem Trend nach kleineren Baugruppen in Getrieben für alternative Antriebe. Aufgrund der speziellen Fertigungstechnik sind Xtrimium-Baby-Schleifschnecken dank ihrer sehr hohen Homogenität besonders stabil, homogen und verschleißfest.

Die Norton Xtrimium-Kegelrad-Schleifscheibe wurde speziell für die Anforderungen Verzahnung von Ritzel- und Tellerrädern entwickelt. Durch die homogene und offene Struktur der Schleifscheibe findet ein optimierter Kühlmitteltransport in die Kontaktzone statt. Daraus resultiert ein kühler Schliff bei gleichzeitig erhöhter Leistung. Unterm Strich werden die Kosten pro Einheit deutlich gesenkt.

Profil-Schleifscheiben

Profil-Schleifscheiben bieten eine hohe Flexibilität in der Gestaltung der Verzahnungsgeometrie über die Bearbeitung unterschiedlichster Module, dem Schleifen aus dem Vollen (Weichbearbeitung) bis zum Schleifen von sehr harten Materialien und Sonderwerkstoffen.

Alexander Heubes, Key Account Manager / Anwendungstechniker Gears Germany bei Saint-Gobain Abrasives: „Norton Xtrimium bietet eine hervorragende Porosität, um einen optimalen Kühlmitteltransport in die Kontaktzone zu gewährleisten und sorgt somit für einen kühlen Schliff. In der Kombination mit einer speziellen mikrokristallinen Kornstruktur erfüllt die Xtrimium-Profilscheibe gleichzeitig höchste Leistungsanforderungen sowie Verzahnungsqualität, die der DIN ISO Norm 1328-1 entspricht.“

Beim Herstellen eines Planetengetriebes aus 18MnCr6 mit einer Härte von 58-62 HRC (Modul = 9 mm, Eingriffswinkel = 20°, Anzahl Zähne = 25, Zahnbreite = 160 mm) realisiert die Xtrimium-Scheibe ultraschnelles Schleifen nach DIN 3 Toleranz. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Schleifwerkzeug mit Keramikkorn erhöht sich in diesem speziellen Fall das bezogene Zeitspanvolumen Q’w (mm3 / mm / sec) um 160 %! Gleichzeitig wird sehr hohe Qualität nach DIN 1 Toleranz erreicht. Das heißt extrem gleichmäßige Ergebnisse und sehr gute Topografie mit Ra < 0,8 μm / Rz < 4,0 μm.

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