Schuhschleifen : Höchste Präzision für dünnwandige Werkstücke

Das dünnwandige ringförmige Werkstück, der Wälzlagerring, muss so gespannt werden, dass es nicht deformiert werden kann und so gespannt sein, dass die absolute Konzentrizität von Aussendurchmesser zu Innendurchmesser vom Spannsystem her bereits gegeben wird.

Beide dieser Anforderungen werden von einem Backenspannfutter (3-, 6-Backenspannfutter) nicht erfüllt. Zudem soll möglichst die gesamte Außenkontur wie auch die Innenkontur in einer Aufspannung bearbeitet werden. Eine Magnetfutterspannung bedingt meist, dass jedes einzelne Werkstück mittels Messuhr manuell rundgerichtet werden muss, was sowohl viel Zeit in Anspruch nimmt wie auch ein automatisches Beladen verunmöglicht. Gerade letzterer Punkt erweist sich bei der nötigen Massenproduktion der Wälzlagerindustrie als großes Hindernis.

Die beste Spannung eines dünnwandigen Ringes erfolgt mit einer Methode, welche die Abstützung des Werkstückes von der Drehmitnahme (Antrieb des Werkstückes) komplett trennt:

Schuhschleifvorrichtung, zur Abstützung des Werkstückes

Elektromagnetfutter zur Drehmomenteinleitung (Antrieb) und Fixierung des Werkstückes

Bei untenstehendem Bild einer Universal-Schuhschleifvorrichtung wurde bewusst das Werkstück weggelassen, damit der Aufbau sichtbarer wird.

Studer Universalschuhschleifvorrichtungen sind in mehreren sinnvoll abgestuften Größen erhältlich und decken den Durchmesserbereich von 10 bis 460 mm ab. Parallel zu diesen Universal-Schuhschleifvorrichtungen gibt es auch Ausführungen für die Massenproduktion von Teilefamilien, welche ein schnelles Umrichten auf ein neues Werkstück erlauben, mittels Schnellwechselplatten.

Das Elektromagnetfutter treibt das Werkstück in Drehrichtung an, erzeugt somit die Werkstückdrehzahl. Zudem hält das Futter das Werkstück in seiner Soll-Lage, indem es an der Planfläche des Werkstückes anliegt. Genau hier findet eine kleine Relativbewegung zwischen Futter (Polerhöher, Polring) und Werkstückendfläche statt, da die Stützschuhe das Werkstück außermittig positionieren: Je nach Werkstückgrößen werden Ringpol- oder Radialpolteilungen gewählt, wobei die Ringpolteilung eher für kleinere Werkstücke genutzt wird (bis ca. 80mm).

Ringpol-Elektromagnete können diverse Befestigungslochbilder aufweisen, welche zum allfällig vorhanden Sortiment eines Kunden passen. Die Mitnahme- bzw. Haltekraft des Elektromagnetfutters kann in vielen verschiedenen Stufen programmiert werden. Somit kann die Haftkraft für besonders heikle Operationen per CNC-Programm kurz abgesenkt werden, um danach im gleichen Programm wieder stärker spannen zu können. Die Magnetkraft kann bis zu 16 Stufen am Magnetansteuergerät individuell programmiert werden. Falls mehrere unterschiedliche Elektromagnetfutter im Einsatz sein müssen, so erfolgt die elektrische Verbindung mit Steckkontakten direkt hinter dem Futter.

Oberste Maxime ist, einen Wälzlagerring außen und innen fertig zu schleifen: perfekte Konzentrizität aussen/innen; gleiche Herstelltemperatur, somit maßhaltiger; Reduzierung der Menge „Ware-in-Arbeit“ (working capital) etc. Somit soll der Schleifkopf mit denjenigen Schleifwerkzeugen bestückt werden, die für den kompletten Prozess nötig sind: Außenschleifscheibe(n), Innenschleifscheibe(n), Messtaster. Selbstverständlich auf einer stufenlosen, hochgenauen B-Achse mit einer Schwenkwinkel-Repetitionsgenauigkeit von < 1“ (bei der Studer S41).