CNC-Schleifen ist eine präzise Endbearbeitung, bei der eine computergesteuerte Schleifscheibe eine sehr dünne Materialschicht abträgt und Maßgenauigkeit sowie geringe Oberflächenrauheit erreicht, die Drehen oder Fräsen allein nicht liefern. Es kommt meist nach der Wärmebehandlung zum Einsatz, bei Wellen, Bohrungen und ebenen Flächen mit engen Toleranzen. Im Folgenden erklären wir, wie der Prozess abläuft, welche Arten des Schleifens es gibt, wie man die Scheibe wählt und wann sich Schleifen lohnt.
Inhaltsverzeichnis
- Was CNC-Schleifen ist
- So läuft der Schleifprozess Schritt für Schritt ab
- Arten des Schleifens
- CNC-Schleifmaschinen und konventionelle Maschinen
- Prozessparameter und Oberflächenqualität
- Welche Materialien sich schleifen lassen
- Anwendungen des CNC-Schleifens
- Wann Schleifen und wann Drehen oder Fräsen genügt
- CNC-Schleifarbeiten bei Sacher
- CNC-Schleifen - FAQ
Was CNC-Schleifen ist
Schleifen ist eine Form der spanenden Bearbeitung, bei der das Werkzeug eine Schleifscheibe ist, eine Scheibe aus Tausenden kleiner Schleifkörner. Jedes Korn trägt eine sehr dünne Materialschicht ab, weshalb Schleifen eine deutlich bessere Genauigkeit und eine glattere Oberfläche liefert als Drehen oder Fräsen. Geschliffen wird ein Teil meist nach der Grobbearbeitung oder nach der Wärmebehandlung, wenn das Material bereits hart ist.
CNC steht für computergestützte numerische Steuerung. CNC-Schleifmaschinen sind computergesteuert: Das Programm legt die Bewegung der Scheibe, die Drehzahl, den Vorschub und die Menge des in jedem Durchgang abgetragenen Materials fest. So ist der Schleifprozess wiederholgenau, und aufeinanderfolgende Teile haben dieselben Maße und dieselbe Oberflächenrauheit.
Präzisionsschleifen kommt dort zum Einsatz, wo enge Maßtoleranzen, geringe Rauheit und perfekte Geometrie wichtig sind: an Wellenzapfen, in Lagerbohrungen oder an Führungsflächen.
So läuft der Schleifprozess Schritt für Schritt ab
Der Schleifprozess auf einer CNC-Schleifmaschine besteht aus mehreren Schritten:
- Dokumentation und Programm. Anhand der Zeichnung legt der Technologe die Maßtoleranzen, die geforderte Oberflächenrauheit und die Reihenfolge der Durchgänge fest und erstellt anschließend das Programm.
- Wahl der passenden Schleifscheibe. Schleifmittel, Korngröße und Härte der Scheibe werden auf Material und geforderte Oberflächenqualität abgestimmt.
- Spannen des Werkstücks. Das Teil wird je nach Schleifart im Futter, zwischen Spitzen oder auf einem Magnettisch gespannt oder ohne Spannen geführt.
- Abrichten der Scheibe. Automatisches Abrichten stellt die Schärfe und das richtige Profil der Scheibe wieder her, was für die Wiederholgenauigkeit des Prozesses äußerst wichtig ist.
- Schruppen und Schlichten. Zuerst trägt die Scheibe ein größeres Aufmaß ab, und in den letzten Durchgängen mit kleinem Vorschub werden das geforderte Maß und die Oberflächenglätte erreicht.
- Kühlung. Das Kühlmittel führt Wärme und Schleifschlamm ab und schützt das Teil vor Überhitzung und Oberflächenschäden.
- Qualitätskontrolle. Maße, Rauheit und Geometrie werden mit Messgeräten geprüft und mit der Zeichnung verglichen.
Ist der Prozess einmal eingerichtet, fertigt die Maschine die folgenden Teile ohne Eingriff des Bedieners, was Prozessstabilität und optimale Ergebnisse über die gesamte Serie sichert.
Arten des Schleifens
Die Art des Schleifens hängt von der Form des Teils und der Art seiner Führung ab. In der Praxis werden am häufigsten eingesetzt:
| Art | Worum es geht | Typisches Beispiel |
|---|---|---|
| Planschleifen | Die Scheibe bearbeitet ebene Flächen, das Teil liegt auf dem Tisch | Platten, Führungen, Stirnflächen |
| Rundschleifen zwischen Spitzen | Das Teil wird zwischen Spitzen oder im Futter gespannt und dreht sich gegen die Scheibe | Schleifen von Wellen, Zapfen, Außendurchmessern |
| Spitzenloses Schleifen | Das Teil liegt auf einer Auflageschiene und wird ohne Spannen zwischen zwei Scheiben geführt | Große Serien von Wellen, Bolzen und Rollen |
| Innenschleifen | Die Scheibe arbeitet im Inneren einer Bohrung | Buchsen, Lagersitze, Bohrungen nach der Wärmebehandlung |
| Profilschleifen | Eine Scheibe mit passendem Profil bildet ihre Form am Teil ab | Nuten, Profile, Gewinde, Werkzeugkonturen |
Rundschleifen zwischen Spitzen und spitzenloses Schleifen dienen der Bearbeitung runder Flächen, wobei sich das spitzenlose Schleifen besonders für die Serienfertigung eignet, da kein Spannen zwischen Spitzen nötig ist. Planschleifen wird für ebene Flächen eingesetzt, Innenschleifen für die genaue Bearbeitung von Innendurchmessern.
CNC-Schleifmaschinen und konventionelle Maschinen
Auf konventionellen Maschinen stellt der Bediener den Vorschub von Hand ein und kontrolliert das Maß, sodass das Ergebnis von seiner Erfahrung abhängt. CNC-Schleifmaschinen führen die Bewegungen nach Programm aus, messen die Scheibe und gleichen ihren Verschleiß aus, wodurch sie auch bei komplexen Konturen Wiederholgenauigkeit und hohe Genauigkeit sichern.
| Kriterium | Konventionelle Maschinen | CNC-Schleifmaschinen |
|---|---|---|
| Vorschubeinstellung | Manuell, vom Bediener abhängig | Programmiert, wiederholgenau |
| Wiederholgenauigkeit in der Serie | Schwankend | Sehr gut |
| Komplexe Konturen | Schwer herzustellen | Dank numerischer Steuerung möglich |
| Abrichten der Scheibe | Manuell | Automatisches Abrichten |
| Bei Einzelteilen | Geeignet für einfache Aufgaben | Lohnt sich bei anspruchsvollen Toleranzen |
Konventionelle Maschinen eignen sich weiterhin für einfache Einzelaufgaben. Kommt es auf Wiederholgenauigkeit, Präzisionsbearbeitung und Qualitätsanforderungen an, werden CNC-Schleifmaschinen gewählt.
Prozessparameter und Oberflächenqualität
Die Oberflächenqualität nach dem Schleifen hängt vor allem von der Wahl der Scheibe und den Bearbeitungsparametern ab. Kleines Korn und geringerer Vorschub liefern hohe Oberflächenqualität, größeres Korn trägt Material schneller ab.
| Faktor | Was bei einer Erhöhung passiert | Worauf zu achten ist |
|---|---|---|
| Korngröße der Scheibe | Größeres Korn trägt in kürzerer Zeit mehr Material ab | Höhere Oberflächenrauheit |
| Werkstückdrehzahl und Vorschub | Kürzere Schleifzeit | Gefahr von Schleifbrand und schlechterer Oberflächenglätte |
| Schleiftiefe | Mehr abgetragenes Material in einem Durchgang | Spannungen, Verzug und geringere Genauigkeit |
Die Wahl der passenden Schleifscheibe ist einer der wichtigsten Schritte bei der Prozessvorbereitung. Berücksichtigt werden:
- Art des Schleifmittels. Korund wird für Stahl eingesetzt, Siliciumcarbid für spröde und Nichteisenwerkstoffe. Für Werkzeug- und gehärtete Stähle werden oft auch Scheiben aus superabrasiven Materialien gewählt.
- Härte der Scheibe und Bindung. Sie beeinflussen den Verschleiß und die Selbstschärfung der Scheibe.
- Abrichten. Regelmäßiges Abrichten erhält Profil und Schärfe der Scheibe, und das automatische Abrichten in CNC-Schleifmaschinen sichert die Prozessstabilität.
- Kühlung. Die richtige Kühlmittelmenge verhindert Schleifbrand und Maßfehler.
- Geforderte Rauheit und Toleranzen. Je geringer die Rauheit und je enger die Maßtoleranzen, desto mehr Schlichtdurchgänge.
Beim Schleifen sind vorbeugende Maßnahmen besonders wichtig: Kontrolle des Scheibenzustands, Auswuchten, konstante Kühlmitteltemperatur und regelmäßige Messungen. Dadurch bleibt der Prozess stabil, und Fehler werden entdeckt, bevor Ausschuss entsteht.
Welche Materialien sich schleifen lassen
Schleifen eignet sich für eine breite Palette unterschiedlicher Materialien, besonders für harte, die sich mit Drehmeißel oder Fräser nicht genau bearbeiten lassen. Die Wahl von Scheibe und Kühlung hängt von der Art des Materials ab.
| Material | Eigenschaften beim Schleifen | Typische Teile |
|---|---|---|
| Wärmebehandelter Stahl | Hart, mit Schneidwerkzeug schwer zu bearbeiten, Schleifen beseitigt Verzug nach dem Härten und stellt das Maß wieder her | Wellen, Kurbelwellen, Nockenwellen, Zahnräder |
| Werkzeugstähle | Hohe Härte und Verschleißfestigkeit, erfordern passende Schleifmittel und Kühlung | Messer, Stempel, Matrizen, Stanzwerkzeuge |
| Edelstahl | Korrosionsbeständig, führt Wärme schlecht ab, erfordert Abrichten der Scheibe und Kühlung | Teile für die Lebensmittel- und Medizinindustrie |
| Bau- und legierter Stahl | Gute Schleifbarkeit | Dorne, Führungen, Buchsen |
| Kunststoffe und Verbundwerkstoffe | Gefahr der Verformung durch Wärme, erfordern vorsichtige Parameter | Isolierteile, Führungen |
Bei Edelstahl und Werkzeugstählen sind die Wahl der Scheibe und eine konstante Kühlung besonders wichtig. Dieselbe Zeichnung aus einem anderen Material kann andere Parameter und eine andere Scheibe erfordern.
Anwendungen des CNC-Schleifens
CNC-Schleifen wird in vielen Industriezweigen überall dort eingesetzt, wo hohe Genauigkeit und Oberflächenqualität wichtig sind. Am häufigsten betrifft das:
- Automobilindustrie: Nockenwellen, Kurbelwellen, Zapfen, Ventile und Teile von Antriebssträngen.
- Maschinenbau und Automatisierung: Wellen, Dorne, Führungen und Lagerflächen mit engen Toleranzen.
- Zahnräder und Getriebe: Schleifen von Zahnprofilen und Bohrungen nach der Wärmebehandlung.
- Werkzeugbau: Stempel, Matrizen, Stanzwerkzeuge und Messer, auch Teile aus Werkzeugstählen.
- Luftfahrt- und Medizinindustrie: Präzisionsteile mit hochwertiger Oberfläche und dokumentierter Qualitätskontrolle.
- Hydraulik und Pneumatik: Kolbenstangen, Kugeln und Buchsen, die eine glatte Oberfläche erfordern.
Geschliffen wird sowohl bei Einzelteilen als auch in der Serienfertigung. Dank der Wiederholbarkeit des Prozesses ist es besonders dort wichtig, wo Bauteile perfekt zueinander passen müssen.
Wann Schleifen und wann Drehen oder Fräsen genügt
Schleifen ist sinnvoll, wenn das Teil Anforderungen erfüllen muss, die Drehen oder Fräsen allein nicht liefern: sehr enge Maßtoleranzen, geringe Rauheit oder ein hartes Material nach der Wärmebehandlung. In anderen Fällen genügt oft CNC-Drehen oder CNC-Fräsen, die schneller und günstiger sind.
| Kriterium | CNC-Drehen und -Fräsen | CNC-Schleifen |
|---|---|---|
| Rolle im Prozess | Formgebung des Teils und Abtragen größerer Aufmaße | Endbearbeitung, genaue Maße |
| Typische Genauigkeit | Hundertstel Millimeter | Genauer, bei besonderen Anforderungen um eine Größenordnung |
| Oberflächenrauheit | Mittel | Gering, sehr glatte Oberfläche |
| Material nach dem Härten | Mit Schneidwerkzeug schwer zu bearbeiten | Ein natürlicher Bearbeitungsschritt |
| Kosten und Zeit | Niedriger | Höher, aber durch die Anforderungen gerechtfertigt |
Meist ist die Kombination der Technologien die beste Lösung. Das Teil wird auf der Drehmaschine oder Fräsmaschine mit geringem Aufmaß gefertigt, wärmebehandelt und anschließend auf das Endmaß geschliffen. Über die Art der Bearbeitung entscheidet am besten ein Technologe anhand der Zeichnung.
CNC-Schleifarbeiten bei Sacher
Sacher entwickelt seit 1989 seine Kompetenz in der Fertigung von Präzisionsteilen. Dank langjähriger Erfahrung, eines modernen Maschinenparks (28 Bearbeitungszentren) und eines Teams von 52 Spezialisten können wir CNC-Schleifarbeiten an Metallteilen anbieten. Wir fertigen Prototypen, Einzelteile sowie kleine und mittlere Serien und legen Umfang und technische Möglichkeiten für ein konkretes Teil nach Analyse der Zeichnung fest.
Schleifen ist bei uns Teil umfassender Leistungen aus einer Hand: Drehen, Fräsen, Erodieren, eine eigene Wärmebehandlung und Qualitätskontrolle. So kann ein Teil gefertigt, gehärtet und geschliffen werden, ohne zwischen mehreren Betrieben verschickt zu werden, und ein Auftragnehmer ist für das Ergebnis verantwortlich.
Für ein individuelles Angebot senden Sie uns bitte:
- eine technische Zeichnung oder ein 3D-Modell,
- die Materialsorte und Angaben zur Wärmebehandlung,
- die Stückzahl und den gewünschten Termin,
- Maßtoleranzen und die geforderte Oberflächenrauheit,
- Angaben, welche Flächen geschliffen werden sollen (Außendurchmesser, Bohrungen, ebene Flächen),
- zusätzliche Anforderungen, z. B. Messprüfung.
CNC-Schleifen - FAQ
Wie unterscheidet sich Schleifen vom Drehen und Fräsen?
Drehen und Fräsen formen das Teil mit Meißel oder Fräser, während das Schleifen mit einer Scheibe eine sehr dünne Materialschicht abträgt. Dadurch liefert es genauere Maße und eine geringere Oberflächenrauheit und ermöglicht zudem die Bearbeitung gehärteter Materialien.
Welche Genauigkeit lässt sich erreichen?
Das hängt von Maschine, Material und Form des Teils ab. CNC-Schleifen erreicht eine bessere Maßgenauigkeit als Drehen und bei besonderen Anforderungen sehr enge Toleranzen. Die konkreten Werte legen wir nach Analyse der Zeichnung fest.
Welche Oberflächenrauheit ist möglich?
Schleifen liefert eine glatte Oberfläche mit geringer Rauheit, deutlich besser als nach Drehen und Fräsen. Das Endergebnis hängt von Scheibe, Parametern und Material ab.
Lassen sich Edelstahl, Werkzeugstähle und gehärtete Materialien schleifen?
Ja, Schleifen ist dafür der natürliche Prozess. Jedes dieser Materialien erfordert jedoch eine richtig gewählte Scheibe und Kühlung.
Wann lohnt sich CNC-Schleifen?
CNC-Schleifen lohnt sich, wenn das Teil enge Toleranzen, hohe Anforderungen an die Oberfläche hat oder nach der Wärmebehandlung gehärtet ist. Bei größerer Stückzahl sinken die Kosten pro Teil, da Programm und Einrichtung einmal vorbereitet werden.