Schleiftechnik

Schleifen - alternativlos bei Präzisionsteilen?

Die Anforderungen an die Schleiftechnologie werden immer höher. Ein Spezialist für deren Werkzeuge und Kenner der Schwierigkeiten am Werkstück ist Haas Schleifmaschinen. SCOPE-Chefredakteur Hajo Stotz besuchte das Unternehmen und ließ sich von Geschäftsführer Dirk Wember in die Geheimnisse des Schleifens einweihen.

Die Anforderungen an die Schleiftechnologie werden in der Praxis immer höher.

„Schleifen ist Out?“ Bei der Frage kann Dirk Wember nur herzhaft lachen. Zwar sei Fräsen teilweise wirtschaftlicher, weshalb immer wieder versucht werde, die Grenzen der Zerspanung zu erweitern. „Doch im selben Maße erweitern wir auch bei der Schleiftechnik die Grenzen“, erläutert der Geschäftsführer des Unternehmens Haas Schleifmaschinen in Trossingen. Von einem Rückgang von Schleiftechnikanwendungen könne deshalb keine Rede sein – im Gegenteil: „Wir wachsen jedes Jahr.“

Doch die Anforderungen an die Schleiftechnologie werden in der Praxis immer höher. „Vor zehn Jahren lagen die Genauigkeitsanforderungen bei +/- 200stel mm“, beschreibt der Schleifspezialist die Entwicklung, „heute liegen sie bei +- 2,5µm. Solche Genauigkeiten erzielen Sie nur mit Schleifen oder Erodieren.“

Doch diese Genauigkeit muss nicht nur her-, sondern das Ergebnis auch festgestellt werden können. Und gerade beim Schleifen ist eine große Herausforderung das Vermessen der Werkstücke. Denn das Werkstück herausnehmen, nachmessen und dann weiter schleifen geht bei solchen Genauigkeiten nicht mehr. „Aus der Spannung lösen, vermessen und wieder einspannen – damit haben Sie schon alle Toleranzen überschritten“, erläutert Wember. Doch gleichzeitig ist die Schleifmaschine ein denkbar ungeeignetes Umfeld für taktile oder optische Messung. Was tun? „Wir mussten eben eine andere Methode finden“, umschreibt Dirk Wember kurz den langen Weg zur Lösung des Problems. „Gemeinsam mit unserem Partner Marposs haben wir die Körperschallmessung für berührungslose Messung während des Schleifprozesses entwickelt.“ Damit ist es möglich, sowohl das Werkzeug wie auch das Werkstück im Stehen und im Prozess ständig zu vermessen. Zudem erlaubt die Körperschallmessung Kollisionsüberwachung, Untermaß-Erkennung sowie Prozessvisualisierung und damit auch Fehleranalysen.

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„Gerade bei Keramiken oder Faserverbundwerkstoffen ist das Schleifen meist die beste Lösung.“ Dirk Wember, Geschäftsführer von Haas Schleifmaschinen.

Ein weiterer Aspekt, der für das Schleifen spricht, sind die Werkzeuge, so Geschäftsführer Wember: „Beim Schleifen ist man in der glücklichen Lage, die Werkzeuge in der Maschine zu regenerieren.“ Die weicheren Materialien wie Keramik sind dabei auch einfacher abzurichten, sie verschleißen aber auch schneller. „Scheiben aus CBN oder Diamant sind sehr formstabil und daher auch etwas schwerer nachzubearbeiten. Aber auch dafür haben wir sehr gute Lösungen entwickelt“, so der Haas-Chef. „Aus der Kombination von Schleiftechnologie, Abrichten und Vermessung schließt sich der Kreis zu einem System für höchste Präzision.“ Und die ist von den Kunden auch immer häufiger gefordert. Denn in fast allen Branchen lauten heute die Anforderungen: effizienter in der Energieausnutzung, geringeres Gewicht, verbesserter Umweltschutz. Die Maschinen und Anlagen müssen leistungsfähiger werden, genauer werden, präziser und leichter werden und das bei mindestens gleichen mechanischen Eigenschaften. Die Materialien werden dazu härter, stabiler, belastbarer.

Zudem eignet sich Schleifen auch sehr gut für nichtmetallische Werkstoffe. „Gerade bei Keramiken oder Faserverbundwerkstoffen ist das Schleifen meist die beste Lösung. Bei den Faserverbundwerkstoffen ist der Verschleiß beim Fräsen extrem hoch, während er beim Schleifen im üblichen Rahmen bleibt“, erklärt der Schleifspezialist. „Immer mehr Anwender erkennen vor diesen Herausforderungen: Wenn es präzise werden soll, muss geschliffen werden.“

Der größte Markt für das baden-württembergische Unternehmen ist die Zerspanungstechnik, getrieben vor allem durch die Automobilindustrie. Wember: „Dieser Markt läuft gerade sehr gut.“ Eine große Rolle spielt auch die Medizintechnik mit ihren hohen Anforderungen bezüglich der Präzision. „Der Medizintechnikmarkt zeigt sich im Moment allerdings verhalten, da ist weltweit, besonders aber in den USA, eine Wachstumspause eingetreten“, bilanziert der Haas-Geschäftsführer.

Luft- und Raumfahrt sind für die Schleiftechnik ein weiterer wichtiger Markt. „Der ist sehr agil“, so Wembers Erfahrung. „Schätzungen zufolge verdoppelt sich die Anzahl gebauter Flugzeuge die nächsten zehn Jahre gegenüber heute. Alle großen Hersteller arbeiten an neuen Triebwerksgenerationen, die leichter, verbrauchsoptimierter und leistungsfähiger sein werden. Das geht nur durch entsprechende Materialien und entsprechende Genauigkeiten. Dafür ist Schleifen prädestiniert.“ Denn alle anderen Verfahren zeigen häufig unerwünschte Nebenwirkungen – vor allem in den Randzonen. „Auch mit dem Lasern gibt es eine thermische Beanspruchung speziell an den Randzonen, und gerade hier ist das ist meist problematisch“, weiß Dirk Wember. „Beim Schleifen können diese thermischen Belastungen vermieden werden.“

Der allgemeine Maschinenbau ist ein weiterer Markt für Schleifanwendungen. „Da er sehr breit aufgestellt ist, herrschen hier erfreulicherweise geringe Schwankungen“, so der Geschäftsführer. „Da unsere Maschinen sehr benutzerfreundlich sind, fassen wir hier immer besser Fuß. Denn der Anwender erkennt zunehmend die Vorteile der 5-Achs-Technik unserer Multigrind-Maschinen.“

Daran hat auch die eigenentwickelte Horizon-Steuerung ihren Anteil. Dirk Wember: „Vorher gab es keine Software, die Vergleichbares wie beim Fräsen oder Drehen bot.“ Die Schleifsoftware läuft auf allen Haas-Maschinen, die für die Herstellung von Dreh- und Formwerkzeugen sowie Profilplatten konfiguriert sind. Außerdem sind von den insgesamt 600 Bearbeitungs- und Berechnungsmodulen auch Verzahnungs-, Medizintechnik- und Aerospace-Anwendungen auf das neue Software-Konzept übertragen worden. „Unser jüngstes Kind ist eine Schleifsoftware für Bohrwerkzeuge.“

Doch trotz der guten Unternehmensentwicklung kämpft der Haas-Chef mit einem Problem: Das Thema Schleifen wird seiner Meinung nach stiefmütterlich behandelt. „Im Maschinenbau-Studium wird das Thema nur am Rande angeschnitten, und auch in der Praxis wissen die meisten Ingenieure und Werker zu wenig über die Möglichkeiten des Schleifens“, bedauert der Haas-Chef: „Es gibt nicht wie beim Fräsen oder Drehen ausgebildete Industriemechaniker am Markt. Beim Schleifen muss man die Leute fast immer selbst ausbilden. Und auch das verfügbare Know-How, etwa im Internet, ist recht dünn. Da basieren viele Bearbeitungsstrategien auf der persönlichen Erfahrung.“

Um das zu ändern, arbeitet der Schleifmaschinenhersteller zum Einen mit Hochschulen zusammen und bietet auch eigene Schulungskonzepte an. Und in diesem Jahr wurde zum ersten Mal für alle Interessenten die Grinddate veranstaltet – eine Hausmesse, die durch Vorträge und Praxisbeispiele allen Interessierten Möglichkeiten der Schleifbearbeitung vorstellte.

Die Hausmesse war eine Premiere für den Schleifmaschinenhersteller, die durch die neuen größeren Hallen möglich war. Nicht nur, dass hier nun mehr Platz zur Verfügung steht, sondern Haas nutzte den Umzug auch, um von der Baustellenmontage auf die Taktmontage umzustellen. Dirk Wember: „Ich muss sagen, das begeistert uns immer noch. Die Taktmontage verschafft eine hohe Transparenz über Fertigungsfortschritt, Material und Liefertermine. Sie macht uns wesentlich produktiver als die Baustellenmontage.“ Durch die Taktmontage könne nun viel schneller erkannt werden, wo Probleme liegen. Zudem können mit Hilfe standardisierter Abläufe die Prozesse fehlerfreier gestaltet werden. „Die Durchlaufzeiten haben sich teilweise erheblich beschleunigt. Insgesamt hat uns die Taktmontage ca. 20 Prozent schneller gemacht und gleichzeitig die Fehlerrate reduziert“, so die Erkenntnis von Dirk Wember.

Mit Teilen der Zulieferer ist auch das Just-in-Time-Konzept bereits realisiert, die Einbindung weiterer Zulieferer ist geplant. Damit reduzieren sich die gebundenen Werte in den Lagern. „Neben der technologischen Stärke brauchen wir auch diese kostenseitige Vorteile“, erläutert Wember. „Beides macht uns als leistungsfähigen Partner unserer Kunden aus: Innovationen und intelligente Fertigung. Die hohe Produktivitätermöglicht es, marktfähige Preise zu erzielen. Denn die Produkte müssen ja im Weltmarkt nicht nur auf der Innovationsseite bestehen, sondern auch auf der Kostenseite“, erläutert Dirk Wember. „Der Kosten-/Nutzen-Aspekt muss passen, damit man am Markt erfolgreich ist.“ Hajo Stotz

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