SCHLEIFEN

Warum muss man eine Oberfläche schleifen?

Fast jedes Produkt braucht den optimalen Schliff

Stanzteil vor dem Schleifen Stanzteil nach dem Schleifen

Bearbeitungsspuren aus dem Fräsprozess, Oberflächendefekte, Formtrennnähte oder generell Rauheiten an Werkstücken aus dem gesamten Manufacturing-Bereich, aus konventioneller Herstellung oder additiver Fertigung (3D-Druck): All diese Defizite aus dem Vorprozess müssen sehr häufig vor der Weiterverarbeitung einer Oberfläche egalisiert werden.

Das passiert durch das Schleifen, eines der wichtigsten spanenden Fertigungsverfahren überhaupt in der Industrie. Durch dieses Verfahren lassen sich Oberflächenwerte erhöhen und Rauheitswerte beeinflussen.

Oberflächen müssen aus funktionellen und ästhetischen Gründen geschliffen werden, um deren Performance zu verbessern, etwa beim Schleifen von Lagerrollen, Türgriffen oder bei Alurädern, wo die Oberfläche erst geschliffen wird, bevor anschließend das Hochglanzfinish aufpoliert wird.

Was passiert beim Schleifen?

Schleifen ist ein spanendes Fertigungsverfahren, bei dem Material mit einem Schleifwerkzeug abgetragen wird, um Form, Maß und Oberfläche eines Werkstücks zu verbessern. Dabei kommen Schleifmedien zum Einsatz, die feinste Schnitte ausführen.

Geschliffen werden können vor allem Metalle wie Stähle, Aluminium und Messing oder Titan, aber auch Holz, Kunststoffe, Glas, Keramik und Stein. Dabei variiert die Schleiftechnik je nach Materialbeschaffenheit und Zielstellung.

Die grundlegende Technik des Schleifens ist uralt und wird seit jeher zur Veredlung von Oberflächen eingesetzt. Natürliches Vorbild sind die Kieselsteine, die im Bachbett glattgeschliffen werden.

Konventionell schleifen oder gleitschleifen?

Wer komplex geformte Werkstücke entgraten, glätten oder oberflächentechnisch veredeln möchte, steht oft vor der Frage: Welches "Schleifen" kann eingesetzt werden? Die Wahl hängt von mehreren Faktoren – etwa vom gewünschten Oberflächenaussehen, aber auch dem Werkstoff, der Geometrie und Abmessung und der Stückzahl ab. Das manuelle oder maschinelle Schleifen eignet sich besonders für "einfach" geformte, meist flächige Teile oder wenn gezielt partiell gearbeitet werden soll. Es bietet hohe Präzision, ist aber häufig mit höherem personellem Aufwand, besonders wenn manuell gearbeitet wird, verbunden. Gleitschleifen hingegen ist ein automatisierbares Verfahren, das besonders bei größeren Stückzahlen erhebliche wirtschaftliche Vorteile bietet. Es erreicht eine gleichmäßige Bearbeitung auch von komplexen Geometrien – ideal für feine Kantenverrundung oder das Entfernen von Graten bis hin zur homogenen Schleifoberfläche. Es lassen sich passgenaue Verfahrensmittel auch für Aluminium- und Buntmetalle einsetzen, um unterschiedliche Oberflächenziele an verschiedenartigen Werkstücken zu erreichen.

Tauchschleifen und Schleppschleifen - Gleitschliffbearbeitung für hohe Anforderungen

Um das Gleitschleifen auch für die Hochtechnologie etwa in den Bereichen Luft- und Raumfahrt und Medizintechnik interessant zu machen, mussten Maschinentechnik und Bearbeitungsprozesse entwickelt werden, die eine gezielte Bearbeitung von fixierten Einzelteilen ermöglicht und diese vor der Relativbewegung in klassischen Gleitschliffanlagen schützt. Im ersten Schritt wurde dazu in den 80er Jahren das Schleppschleifen entwickelt. Bei diesem Verfahren werden an einer Spindel befestigte Bauteile durch ein ruhendes Schleifmedium gezogen oder geschleppt. Dabei entsteht durch das Anströmen der Werkstücke durch das Bearbeitungsmedium (Schleif- / Polierkörper) der gewünschte Materialabtrag, allerdings deutlich gezielter und ohne gegenseitige Werkstückberührung, was das Verfahren zur idealen Lösung für die Bearbeitung filigraner, hochwertiger Werkstücke macht.

Die sogenannten Schleppschleifanlagen haben in vielen Branchen zeitintensive, kostspielige und nicht einheitlich reproduzierbare Handarbeit ersetzt. Im Vergleich zur klassischen Gleitschliffbearbeitung ist das Schleppschleifen rund 40-mal effektiver.

Eine noch intensivere Einzelteilbearbeitung im Gleitschleifen ermöglicht das Surf-Finishing. Dabei werden die Werkstücke ebenfalls an Werkstückaufnahmen befestigt, um diese gezielt in das Bearbeitungsmedium einzutauchen und dabei in verschiedenen Winkelstellungen zu drehen. Beim Surf-Finishen rotiert das Schleifmittel mit dem Arbeitsbehälter, der sich stufenlos mit bis zu 80 UpM bewegt. Dabei entsteht eine intensive Werkstückbewegung mit hohem Druck zwischen Bauteil und Schleifmedium. Das gewünschte Ergebnis ist reproduzierbar und vergleichsweise in kurzen Zykluszeiten erreichbar. Angefangen beim Grobschleifen über das Feinschleifen kann der Prozess auch Hochglanzpolieren. Dabei können selbst schwer schleifbare Materialien wie Keramik und Sondermetalle bearbeitet werden. Spiegelglatte, kratzerfreie Oberflächen mit einer Top-Optik erreicht man durch Polierprozesse.

Das Surf-Finishing ist die intensivste Form der Gleitschliffbearbeitung. Sein Wirkungsgrad ist rund 80-mal höher als der einer klassischen Gleitschliffanlage, dem Rundvibrator.

Was müssen Sie über das Schleifen wissen?
Wichtige Fragen im Überblick.

Schleifen

Nicht ganz. Zwar überschneiden sich die Begriffe in der Praxis oft, aber technisch gesehen sind Entgraten, Verrunden oder Glätten und Polieren nicht einfach Unterkategorien, sondern eigenständige Bearbeitungsverfahren oder Bearbeitungsziele, die sich teilweise derselben Technologien bedienen - in unserem Fall der Gleitschlifftechnik. Diese Bearbeitungsziele können aber auch mit Alternativverfahren zum Gleitschleifen erreicht werden. Entgratet werden kann zum Beispiel auch mithilfe von Bürsten, thermischen Verfahren oder mit den Mitteln der Strahltechnik. Zum Entfernen von Kratzern tut es im privaten Projekt auch ein Polieren mit einem weichen Tuch - oder für die Vorbereitung von zu lackierenden Flächen grobes/feines Schleifpapier.

Das Gleitschleifen (Nassschleifen) ist eine besondere Form des Schleifens und wird vor allem bei der industriellen Konditionierung von Metalloberflächen eingesetzt. Dabei werden die Werkstücke meist chargenweise zusammen mit anwendungsspezifisch ausgewählten Schleifkörpern, Wasser (99 Prozent aller Gleitschliffbearbeitungen sind Nassbearbeitungen) und Compounds (reinigungsaktiven Zusätzen) in einer Gleitschliffanlage bearbeitet. Anpressdruck der Schleifkörper und die Relativbewegung der Schleifmaschinen tun ihr Übriges - und sorgen in Kombination mit den genannten Verfahrensmitteln für ein einheitliches Bearbeitungsergebnis (Schleifbild) der Werkstücke.

Sie wollen größere Werkstückchargen von Massenteilen schleifen, die relativ unempfindlich sind? In diesem Fall sind Maschinen der Gleitschlifftechnik die beste Wahl, weil sie dank ihrer spezifischen Werkzeuge (Schleifkörper, Chips) die beste Bearbeitung zum günstigsten Preis ermöglichen, die gleichzeitig hocheffizient sind und sehr leicht automatisiert werden können. Außerdem bieten Gleitschliffprozesse den unschlagbaren Vorteil, dass in ihnen, wenn erforderlich, mehrere Bearbeitungen in einem Schritt gleichzeitig oder nacheinander in der gleichen Anlage ablaufen können, wie zum Beispiel Entölen / Entfetten, Schleifen und Reinigen, Entgraten und Verrunden, Auftragen eines Korrosionsschutzes, Entfernung von Rost usw. Entscheidend ist die Wahl der passenden Schleifkörper und der optimalen chemischen Zusatzkomponenten (Compounds), passend zum Ziel der Bearbeitung.

Auch in komplexe Fertigungslinien sind Gleitschliffanlagen, ob zum Schleifen oder für jeden anderen Bearbeitungsprozess, leicht im Gesamtprojekt integrierbar. Oft müssen die Artikel in einer hochautomatisierten Fertigungslinie nur zu Beginn der Bearbeitung über eine Zuführung in den Anlagenkomplex eingegeben werden, den sie anschließend komplett ohne manuelles Eingreifen durchlaufen.

Um bei der Lackierung optimale Ergebnisse zu erzielen, müssen viele Oberflächen vor dieser Bearbeitung geschliffen werden, denn durch die Schaffung einer homogenen, griffigen Oberfläche wird die Haftung von Beschichtungen (Farben/Lacke) deutlich erhöht. Besonders ausgestattete Gleitschliffanlagen können verschiedenste Werkstücke aus der Massenproduktion von Klein- und Kleinstteilen reproduzierbar und wirtschaftlich bearbeiten.

Durch das Schleifen lassen sich je nach Verfahren Schleifmittel/Korn und Bearbeitungsstufe sehr unterschiedliche Oberflächenergebnisse erzielen. Grundsätzlich entsteht beim Schleifen immer eine gleichmäßige Oberfläche, deren Rauheit jedoch stark variieren kann – von grob sichtbar bis zu fein-glatt.

Im Grobschliff entstehen deutlich raue Oberflächen mit sichtbarer Schleifstruktur und mittleren Rauheitswerten (Ra) zwischen etwa 6 und 1 µm. Diese Oberflächen eignen sich ideal für verschiedene weitere Bearbeitungsschritte.

Beim Feinschliff hingegen werden deutlich glattere Oberflächenergebnisse erzielt. Hier liegen die Rauheitswerte oft zwischen Ra 1 und Ra 0,2 µm. Die Oberfläche erscheint gleichmäßig matt bis leicht glänzend, Schleifriefen sind kaum noch erkennbar.

In der feinsten Stufe – dem sogenannten Feinst- oder Polierschliff mit dem besten Schleifergebnis – erreicht man Oberflächen mit sehr niedriger Rauheit unter Ra 0,2 µm. Solche Flächen wirken optisch glatt oder sogar glänzend und können idealerweise als Vorbereitung für die Hochglanzpolitur dienen.

Insgesamt bietet das Schleifen und besonders das Metallschleifen eine große Bandbreite an möglichen Oberflächenergebnissen – von funktional rau bis hin zu dekorativ glatt. Selbst fein geschliffene Flächen und Stellen bleiben aus technischer Sicht leicht aufgeraut, ohne störende Schleifpartikel, können aber in vielen Anwendungen bereits als „glatt“ oder „fertig“ betrachtet werden.

Beim klassischen Schleifen von Holz wird die Oberfläche mithilfe von Schleifpapier an gut zugänglichen Stellen mechanisch geglättet. Dabei tragen scharfkantige Schleifkörner feine Holzfasern ab, beseitigen Unebenheiten und bereiten das Material auf weitere Behandlungsschritte wie Ölen, Beizen oder Lackieren vor. Je nach Körnung erfolgt ein grober Vorschliff oder ein feiner Endschliff.

Das Gleitschleifen von Holz ist eine eher untypisch, aber flexible Prozesstechnik. Es wird hauptsächlich bei Säge- und Drehteilen, besonders mit komplexen Werkstückkonturen aus der Spielzeugherstellung oder dem Instrumentenbau angewendet. Härtere Holzarten eignen sich gut. Da Holz weich und feuchtigkeitsanfällig ist, sind spezielle, angepasste Prozessparameter erforderlich – etwa trockene Verfahren mit Staub-Absaugung und spezielle Schleifkörper, um kurze Bearbeitungszeiten realisieren zu können. Auch für komplex geformte Kleinteile bis zu empfindlichen Sägeteilen können automatisierte Bearbeitungslösungen genutzt werden.

Viele Kunststoffoberflächen lassen sich auch im Gleitschleifverfahren bearbeiten. Es eignet sich insbesondere zum Entgraten von Spritzgussteilen, Entfernen der Formentrennnähte und für Glättungsprozesse als die ideale Voraussetzung für die Lackierung. Dabei ist eine schonende Prozessführung entscheidend: Weiche Schleifkörper, angepasste Schleifintensität und kurze Laufzeiten verhindern Materialbeschädigungen. Geeignet sind vor allem formstabile Kunststoffe wie ABS, POM oder PA oder auch glasfaserverstärkte Materialien oder 3D-gedruckte Kunststoffteile. Flexible oder dünnwandige Teile erfordern besondere Vorsicht.

Zum Gleitschleifen brauchen wir nicht immer Wasser. Wenn es die Eigenschaften des Werkstoffs erfordert, etwa bei Holz und teilweise auch bei Kunststoff oder wenn aus Gründen der Entsorgung eine Trockenbearbeitung besser ist, nimmt man Schleifkörper und Anlagentechnik ausgelegt für das trockenen Gleitschleifen. Dieses Verfahren ist in der Regel etwas weniger aggressiv und erzeugt dabei einen geringeren Abtrag als die Nassverfahren. Die etwas schwächere Leistung des Trockenschleifens kann oft durch den Einsatz intensiver Anlagen wie Schleppschleifanlagen, Surf-Finisher oder auch Fliehkraftanlagen wieder ausgeglichen werden. Theoretisch ist das Trockenschleifen aber in jeder Anlage möglich. Trockenschleifverfahren werden auch für hochwertige Bauteile aus der Luftfahrt oder der Medizintechnik eingesetzt.

Beim Schleifen und ganz besonders beim Gleitschleifen geht es nicht nur um die optimalen Maschinen. Die Bearbeitung der vielfältigen Materialien kann nur mit perfekt darauf abgestimmten Schleifkörpern sowie allen weiteren nötigen Prozesselementen durchgeführt werden. Als Markt- und Technologieführer im Bereich Gleitschleifen halten wir die weltweit größte Produktpalette an Schleifkörpern aus eigener Entwicklung und Produktion bereit. In unseren Customer Experience Center unterstützen wir Kundenprojekte aufgrund unserer langjährigen Erfahrung mit praktischen Tipps und breitgefächertem Know-how bis zur Lieferung und Inbetriebnahme der Anlage.

Kunststoffgebundene Schleifkörper, ausgestattet mit feinem Korn, werden oft eingesetzt für die schonendere Werkstückbearbeitung und erfüllen die Voraussetzungen für das spätere Polieren, besonders von Aluminium-Werkstücken. Keramische Schleifkörper mit höherem Anpressdruck sorgen für eine sehr intensive Schleifleistung. Nassschleifpasten in unterschiedlicher Körnungsgröße unterstützen die Bearbeitungsprozesse vom Grobschleifen bis hin zum Feinschleifen. Zusammen mit unseren Compounds, auch anwendungsspezifisch mit Rost-Schutzkomponenten ausgestattet, summiert sich unser Verfahrensmittelangebot so auf über 15.000 unterschiedliche Produkte, welche gewährleisten, dass alle Prozessherausforderungen und Werkstückgeometrien ideal bearbeitet werden können.