Neue, flexible Maschinen zum Präzisionsschleifen in der Automobilindustrie von Lidköping Machine Tools aus der SKF Gruppe.In der Automobilindustrie spielt Schleiftechnik eine große Rolle: für Teile des Antriebsstrangs wie Getriebewellen, Kardangelenke, Antriebswellen und Zahnräder. Weniger Bearbeitungsschritte beim spanenden Bearbeiten, mehr Arbeitsgänge auf einer Maschine und größere Genauigkeit des fertigbearbeiteten Bauteils sind die Wünsche der Industrie.
   

Eine Schleifmaschine ist eine größere Investition, und daher suchen die Nutzer Maschinen, die man in die heutige flexible Fertigungsumgebung einbinden kann, wie die MPG 130 von Lidköping Machine Tools. Diese Maschine läßt sich an die spezifischen Anforderungen einer Fertigung anpassen und kann sogar zwei oder drei einzelne Maschinen ersetzen, weil sie für Innen-, Außen- und Flanschschleifen geeignet ist.
   

Eine Schleifmaschine besteht aus mehreren Gruppen: Werkstückträger, Abrichteinheit, Vorrichtung zum Messen oder Prüfen während der Bearbeitung, Schleifspindeln, Schlitten, Handling- und Steuersysteme. Das LMT-Konzept teilt die Maschine in verschiedene Module auf, so daß für eine bestimmte Schleifanwendung jeweils die beste Konfiguration gewählt werden kann.
Werkstückträger als Kassettensystem

Fertigungsmaschinen für mittlere Losgrößen ähnlicher Produkte lassen sich mit diesem Kassettensystem in nur 9 Minuten umrüsten. Bei reinen Schleifmaschinen kann eine solche Umrüstung bis zu 30 Minuten dauern. Die Kassette besteht aus Werkstückspindel, Mitnehmer, pneumatischem oder magnetischem Futter zum Halten des Werkstücks, mikrozentrischen Klemmbacken, Meßeinheit und Abrichteinheit. Diese Einheit ist voreingestellt und wird in einem Gerät zur Voreinstellung geprüft, so daß beim Auswechseln des Werkstückträgers keine Zeit verlorengeht.
Abrichtgenauigkeit

Beim Schleifen gehört das Abrichten zu den kritischen Schritten. Es erfolgt während des Einspannens und Ausspannens der Werkstücke und stellt das nach Spezifikation geforderte Profil der Schleifscheibe wieder her. Mit dem Modulkonzept von LMT bestehen hier mehrere Möglichkeiten: Wenn das erforderliche Profil in der numerischen Steuerung programmiert ist, erfolgt das Abrichten mit einer umlaufenden Diamantscheibe. Je nach Form kann das Abrichten auch mit profilierten Rollen, Topfscheiben- oder Diamanteinzelabziehern erfolgen.
Schleifgeschwindigkeit

Die Schleifgeschwindigkeit wird von der Hochfrequenzspindel gesteuert und richtet sich nach Größe und Form des Werkstücks und Art des Schleifvorgangs. Die Hersteller von Schleifmaschinen streben immer höhere Schleifgeschwindigkeiten an. Schnellschleifen bedeutet größeren Materialabtrag, bessere Oberflächengüte, geringere Schleifkräfte und weniger Verschleiß der Schleifscheibe, also insgesamt geringere Kosten.
   

Bei modernsten Bearbeitungszentren sind die Spindeln für Drehzahlen bis 90.000 min-1 ausgelegt. Gleichzeitig müssen sie in der Lage sein, immer höher entwickelte und immer schwerer zu bearbeitende Werkstoffe wie Keramik auf immer größere Genauigkeiten zu schleifen. Solche Spindeldrehzahlen bedeuten in der Fertigung bei der MPG 130 eine Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe von 80 m/s beim Innenschleifen und von bis zu 125 m/s beim Außenschleifen.
   

Diese allgemeine Entwicklung in der Schleiftechnik ging einher mit der Verwendung neuartiger Materialien für die Schleifscheibe, die etwa eine größere Schleifgenauigkeit ermöglichen.
Niedriger Schwingungspegel

Eine Schleifgenauigkeit in der Größenordnung von Mikrometern ist nur möglich, wenn die Schwingungen aller kritischen Bauteile möglichst gering sind. Schwingungen in Schleifmaschinen gehen auf zahlreiche Faktoren zurück:

• Aufbau der Schleifmaschine
• Einstellung
• Schleifvorgang
• Schleifscheibe
• Abziehwerkzeug
• Werkstück

Daher sind die Querschlitten, auf denen die Schleifscheibe numerisch gesteuert bewegt wird, hydrostatisch gelagert. Sie verfügen über einen Kugelgewindetrieb und Servomotor; ihre Vorschubgeschwindigkeit beträgt 250 mm/s (längs) bzw. 200 mm/s (quer) bei einer Vorschubgenauigkeit von 0,25mm. Der Hydraulikdruck beträgt konstant 7 bis 7,5 MPa.
Computersteuerung

Normalerweise wird das Schleifen computergesteuert. Die LMT-Schleifmaschine ist modular aufgebaut und kann daher mit verschiedenen Steuerungen kombiniert werden, auch mit der eigentlich dafür vorgesehenen Steuerung MTC 2000 mit durchdachter graphischer Oberfläche. Das Steuersystem ermöglicht nicht nur die Einstellung der erforderlichen Parameter, sondern die adaptive Regelung des Schleifprozesses anhand der vom Meßsystem während des Schleifens gelieferten Daten.
Überwachen an der Schleiffläche

Von LMT stammt ein neuartiges Abtastsystem, das die Wirksamkeit des Schleifprozesses direkt an der Schleiffläche zwischen der Oberfläche der Schleifscheibe und dem Werkstück überwacht.
   

Das Phänomen der Schallabstrahlung, seit den 60er Jahren bekannt, liegt diesem Überwachungssystem zugrunde. Schallsensoren für den Bereich von 170 kHz bis 350 kHz nehmen die Schalldruckwellen auf, die von der Schleiffläche ausgehen. Zuverlässige Ergebnisse lassen sich nur bei sorgfältiger Positionierung der Sensoren erzielen, die wiederum von einer bestimmten Schleiftechnik abhängt. Nach digitaler Signalverarbeitung kann man aus den Frequenzschwankungen der Schallabstrahlung die Effizienz jedes Schleifvorgangs genau ablesen. Diese Angaben werden dem Maschinenbediener in Echtzeit graphisch angezeigt.
   

Alle Maschinen können mit dieser neuartigen Technik ausgerüstet werden. In Pilotversuchen an einer Schleifmaschine in der Fertigung bei SKF ergab sich eine bessere Steuerung des Schleifvorgangs als in normalen Maschinen. In diesen Versuchen war der Ausstoß mit dem Abtastsystem um 22 Prozent höher. LMT ist überzeugt, daß sich auch andere Fertigungsmaschinen mit der neuen Technik nachrüsten lassen und sucht weitere Nutzer.
   

In Zusammenarbeit mit der Automobilindustrie entwickelt und verbessert LMT die Technik des Spitzenlos, Innen- und Außenschleifens. Weniger Bearbeitungsschritte beim Hartbearbeiten bei gleichzeitig großem Ausstoß und hoher Genauigkeit sind das Ziel.
   

LMT ist einer der großen Zulieferer der Industrie und gilt als Vorreiter im Bereich des Spitzenlosschleifens. Beim Spitzenlosschleifen werden Teile wie Getriebewellen, Gelenkwellen und Antriebswellen nicht mittig abgestützt, sondern am Umfang.
   

So werden beim Schleifen Konzentrizität sichergestellt und Unwucht des Bauteils ausgeschlossen.
SKF setzt in der Lagerfertigung in großem Umfang Schleifmaschinen ein. Seit den 70er Jahren hat Lidköping Machine Tools über 500 Maschinen für Anwendungen bei SKF geliefert.
Lennart Jonsson, Lidköping Machine Tools AB,  
Lidköping, Schweden,  

und Elaine Williams, Technische Redakteurin von Evolution,  

Großbritannien