Werkstücke aus keramischen Werkstoffen kommen immer häufiger dort zum Einsatz, wo traditionelle Werkstoffe beispielsweise aus Metall oder Kunststoff an ihre Grenzen stoßen. Typische Einsatzgebiete sind die Medizintechnik, die Kraftfahrzeugtechnik (Bremsen und Kupplungen), die Luft- und Raumfahrt, die spanabhebende Metallbearbeitung (Schneidkeramiken), die Energiewirtschaft, die Elektro- und Halbleitertechnik, die Mikroelektronik, sowie die E-Mobilität und anderes mehr. Die modernen technischen Keramiken werden in einem Sinterverfahren hergestellt. Dabei können die dem Einsatzzweck angepassten individuellen technischen Eigenschaften der keramischen Werkstoffe durch gezielte Auswahl und Präparation des keramischen Ausgangspulvers optimiert werden. Da ein Umformen der keramischen Werkstücke nicht möglich ist, werden diese nach dem Sintern mechanisch, spanabhebend, bearbeitet, wobei die Schleifbearbeitung der Werkstücke eine herausragende Stellung einnimmt.
Als Pionier und Namensgeber des Doppel-Plan-Seitenschleifverfahrens hat sich die DISKUS WERKE Schleiftechnik GmbH aus Dietzenbach auch bei der Schleifbearbeitung keramischer Werkstücke mit Diamant-Schleifwerkzeugen einen Namen gemacht.
In Abhängigkeit von den geometrischen Abmessungen, den geforderten Maßtoleranzen, der geforderten Oberflächengüte und der geforderten Taktzeit kann die Firma DISKUS WERKE Schleiftechnik Maschinen der DISKUS-Doppelplan-Schleifmaschinen-Baureihe “DDS … XR“ in 4 verschiedenen Baugrößen und mit 5 verschiedenen Schleifverfahren anbieten.
Bevorzugt wird hier das doppelseitige Planschleifen, da sich die Werkstücke während des Schleifprozesses ungespannt in den Werkstückaufnahmen (Transportscheiben oder Masken) befinden, d.h. die oftmals zu bearbeitenden dünnen und filigranen Werkstücke werden neben den wirkenden Kräften im Schleifprozess keinen zusätzlichen mechanischen Spannkräften ausgesetzt.
Näher eingegangen werden soll im Folgenden auf die Schleifverfahren Durchlauf-Schleifen mit rotativem Werkstückvorschub und KDE-Schleifen.
Beim Durchlauf-Schleifen können keramische Werkstücke im Dickenbereich von 0,8 bis ca. 30 mm und in Abhängigkeit von der Baugröße der zum Einsatz kommenden Schleifmaschine bis Durchmesser 180 mm 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.
Das von DISKUS WERKE entwickelte Verfahren des KDE-Schleifens stellt eine Kombination
der Vorteile aus dem schnellen Durchlauf-- und dem hochpräzisem Einstechschleifen dar.
Hierbei werden die Werkstücke von der Eingabestelle lose in einer begrenzten Anzahl von Taschen mittels einer angetriebenen, runden Transportscheibe bis zur Auslaufstelle kontinuierlich durch den Schleifraum bewegt. Die Werkstücke befinden sich während der Bearbeitung ungespannt zwischen den Stirnseiten der Schleifwerkzeuge. Die Schleifdurchgänge werden nacheinander durchlaufen und die Werkstücke 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.
Durch die hochpräzise Zustellung der Schleifwerkzeuge kann auch bei verformten, dünnwandigen Keramikwerkstücken die Beschädigung bzw. Zerstörung von Werkstücken weitestgehend vermieden werden.
Da der Schleifraum während der Bearbeitung stets gefüllt ist, kommt es nicht zu Maßveränderungen durch Schleifdruckänderungen am Anfang und am Ende der Transportscheibenbelegung.
Von großer Bedeutung für das Doppelplanschleifen im Allgemeinen und für die Schleifbearbeitung keramischer Werkstücke im Speziellen ist die Ermittlung der für die spezielle Rezeptur des Keramikwerkstoffs erforderliche Spezifikation der Diamant-Schleifwerkzeuge sowie ein geregelter Abtransport von Spänen und Schleifmittelabrieb. Als Mitglied der DVS TECHNOLOGY GRUOP kann DISKUS dabei auf das Know-how des DVS-Schleifmittelherstellers NAXOS-DISKUS Schleifmittelwerke GmbH Butzbach zugreifen. 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. Sobald das Werkstück den Spanraum nicht mehr abdeckt, werden die Spanräume zwischen den Schleifkörnern wieder gereinigt.
Das KDE-Verfahren erlaubt somit ein gezieltes, planparalleles Schleifen auch sehr dünner und empfindlicher Werkstücke in sehr engen Toleranzen hinsichtlich der Dicke, der Ebenheit, der Parallelität und der 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, wodurch gewährleistet wird, 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.
Nicht unerwähnt bleiben soll, dass 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 im DISKUS-Produktportfolio eine Doppel-Plan-Seitenschleifmaschine des Typs DDS 750 XRE in Sonderausführung mit großem Tisch zur Verfügung steht. 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.
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