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Schleifwerkzeuge mit Borazon CBN

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Schleifwerkzeuge mit Borazon CBN

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Die Firma GE Superabrasives, Erfinder des kubischen Bornitrids (CBN), hat in den vergangenen 30 Jahren in Zusammenarbeit mit Werkzeugherstellern aus aller Welt einen entscheidenden Beitrag zur Entwicklung der modernen CBN-Schleiftechnologie geleistet. Aufbauend auf der ersten kommerziellen Markteinführung von Borazon* CBN Schleifkristallen im Jahre 1968, haben Produktinnovationen von GE Superabrasives oftmals entscheidend an den Voraussetzungen zur Entwicklung neuer Schleifwerkzeuge und Schleifprozesse mitgewirkt. Das gilt auch für das Hochgeschwindigkeits-Schleifen (HSG), das heute Abtragsraten vergleichbar mit Dreh- und Fräsprozessen erreicht.

Referent: Dr. York Falkenberg, GE Superabrasives

Den derzeitigen Höhepunkt dieser Entwicklung bildet die neue Borazon CBN 400 Serie, die sich durch extrem scharfe und stabile Schneidkanten auszeichnet. Durch den Einsatz dieses neuen CBN-Korns läßt sich der Schleifdruck und die Leistungsaufnahme des Schleifprozesses reduzieren, was insbesondere bei wärme- und kraftempfindlichen Anwendungen große Vorteile bietet. Als Folge dieser Vorteile erhöht sich auch die Standzeit des Werkzeugs.
Warum beschichtete Schleifkristalle?
Im Vergleich zu konventionellen Schleifstoffen aus Korund oder Siliziumkarbid besitzt CBN neben seiner hohen Härte und Verschleißfestigkeit die positve Eigenschaft, daß die scharfen Schneidkanten über hohe Zerspanvolumina erhalten bleiben und so weniger Wärme im Schleifprozeß generiert wird. Unterstützt wird dieser Mechanismus durch einen weiteren entscheidenden Vorteil; die Wärmeleitfähigkeit von CBN ist 37 mal höher als bei konventionellen Schleifstoffen, wodurch der gefürchtete Schleifbrand auf geschliffenen Oberflächen weitgehend vermieden werden kann. Im Vergleich zu Korundschleifscheiben kann unter Ausnutzung der Wärmekapazität der CBN Kristallle ein Großteil der im Schleifprozeß entstehenden Wärme über die Schleifscheibe und den Kühlschmierstoff abgeführt werden.
Trends, Produkt- und Marktentwicklungen
Eines kann jedoch die Leistungsfähigkeit von Diamant und CBN reduzieren: eine zu schwache Haftung der Schleifkörner in der Schleifscheibenbindung. Hohe Kornhaltekräfte der Bindung gewährleisten, daß hochharte Schleifkörner im Idealfall erst dann herausfallen, wenn sie zu klein und oder uneffektiv geworden sind und durch eine neue, aus der Bindung hervortretende Korngeneration ersetzt werden müssen.
Die Kornhaltekraft kann jedoch durch die glatte Oberfläche der Schleifkörner gemindert werden. Beschichtungen aus Nickel dienen u.a. dazu, die Oberfläche von CBN- oder auch Diamantkörnungen mit einer Struktur zu versehen (siehe Bild oben). Strukturierte Oberflächen ermöglichen eine festere Einbettung des beschichteten Schleifkorns in die Bindung. Somit wird verhindert, daß das Korn mitsamt der Beschichtung aus der Bindung herausbricht – die Werkzeugstandzeit erhöht sich. Das zusätzliche Volumen der Nickelbeschichtung kann bis zu 60% des Kornvolumens betragen, wodurch sich die Wärmekapazität des Schleifkristalls erhöht und mehr Wärme aus der Kontaktzone herausgeführt werden kann. Zur Optimierung von Bindungssystemen sind in vielen Schleifscheiben und Schneidwerkzeugen Beschichtungen zwingend erforderlich. Solche metallischen Beschichtungen oder Oberflächenveredelungen aus Chrom, Kupfer, Titan oder Nickel werden auf Diamant- und CBN-Schleifkristalle aufgebracht, bevor man die Schleifkörner in die verschiedensten Bindungssysteme einbringt. Solche Werkzeuge eignen sich dann für das Schleifen, Honen, Trennen, Bohren – kurz auf Anwendungen, bei denen es auf konstante Werkzeuggeometrie, Freischleiffähigkeiten, lange Standzeit und eine hervorragende Wärmeabfuhr aus der Werkzeug-/Werkstück-Kontaktzone ankommt. Obwohl beschichtete Körnungen am häufigsten in Schleifscheiben mit Kunstharz- und Metallbindungen Verwendung finden, verbessern Spezial-Beschichtungen oder -Oberflächenveredelungen auch die Leistung von Diamant und CBN in galvanischen oder keramisch gebundenen Schleifscheiben.
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