Auf Erfolgskurs

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3M Cubitron-II-Schleifmittel in Form von Einprofilschleif­scheiben, Wälzschnecken und Kegelradschleifscheiben. Sparen bei der Herstellung von Zahnrädern nicht nur Bearbeitungszeit, sondern auch Fertigungskosten bis zu 25 Prozent.

Das Know-how für die Herstellung der Präzisionssinterkorund-Dreiecke stammt von 3M. Die „Precision Shaped Grains“ in gebundene Schleifscheiben zu integrieren, wurde aufgrund der Schleifscheibenexpertise möglich, die die Winterthur Technology Group 2011 beim Take-Over in den Konzern einbrachte. Entstanden ist ein innovatives Schleifsystem, das signifikante Vorteile bringt. Deutlich verringerte Produktionszeiten zählen ebenso dazu wie wesentlich geringere Produktionskosten bei optimaler Oberflächenqualität und einheitlichem Schliffbild. Positiv auf die Wirtschaftlichkeit wirken sich darüber hinaus längere Standzeiten, geringere Abrichthäufigkeit und ein reduzierter Abrichtbetrag aus. Ein weiteres Plus für das Präzisionsschleifen ist, dass das Schleifbrandrisiko bei korrekten Prozessparametern praktisch gegen null geht. Wer sich für Cubitron II entscheidet, profitiert vom integrierten Ansatz, den 3M bei der Optimierung von Schleifprozessen verfolgt. Entwickelt werden nämlich nicht nur die Schleifscheiben, sondern gleich auch die passenden Abrichtlösungen.

Cubitron-II-Schleifscheiben oder -Schleifschnecken bestehen aus 3M Precision Shaped Grains (PSG) und einer synthetischen Bindung. Die Präzisionsschleifkörner sind präzise geformt und von einheitlicher Größe. Ihre besondere Kristallstruktur sorgt dafür, dass während des Schleifvorgangs Bruchstücke so abscheren, dass immer wieder neue scharfe Kanten und Spitzen entstehen. Die Materialhärte entspricht mit 23 000 N/m2 der von herkömmlichem Sinterkorund. Anders als konventionelle Schleifmittel, die beim Schleifprozess eher pflügen und das Material während der Spanbildung verformen, schneidet Cubitron II Schleifkorn den Span sauber aus der Werkstückoberfläche heraus. Die dafür benötigte Energie ist wesentlich geringer als beim Schleifen mit konventionellen Schleifmitteln. Die entstehenden Späne transportieren die Wärme sofort ab, so dass die Werkstückoberfläche thermisch kaum belastet wird. Das Schleifbrandrisiko geht damit gegen null.

Auf einen Blick

Cubitron II von 3M
Das Merkmal von Cubitron II ist ein präzisionsgeformtes Keramikkorn, das wie ein Schneidwerkzeug wirkt. Cubitron-II-Produkte schneiden durch Metall wie kleine Messer und schärfen sich während des Schleifprozzesses selbst. Jedes präzisionsgeformte Keramikkorn dient als Schneidwerkzeug. Es schneidet durch Metall wie ein Messer und schärft sich während des Schleifprozesses kontinuierlich selbst. Dadurch können 3M-Cubitron-II-Schleifbänder und Schleifscheiben bei geringer Temperatur arbeiten und sind auch dann noch einsetzbar, wenn konventionelle Schleifmittel längst versagen und entsorgt werden.

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3M-Wendt-Formabrichtrolle für Cubitron-II-Einprofilschleif­scheiben.

Cubitron II wird generell mit einer synthetischen mittleren oder harten Bindung gefahren, die eine ausreichende Kornhaltekraft bei möglichst kleinem Bindungsanteil sicherstellt. „Extreme Kornhaltungskraft bekommt man, je sauberer sich die Bindung um die Körner legt. Zusätzlich hat unsere rekristallisierte Glasbindung fachwerkartige Kristallketten. Das wirkt sich ähnlich aus wie eine Faserverstärkung innerhalb der Bindung“, erklärt Schleifmittelexperte Jürgen Hechler, der die Markteinführung von Cubitron II von Beginn an begleitet.

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Spitzenlosschleifen mit 3M Cubitron II.

Zwei Typen für viele Anwendungen
Angeboten wird Cubitron II bislang in zwei Varianten: 93DA und 99DA. Cubitron II 99DA kommt im Rahmen des Zahnradschleifens vorrangig beim Profilschleifen und Kegelradschleifen zum Einsatz. Beim Wälzschleifen wird hingegen meist mit Cubitron II 93DA gearbeitet. In der Konstellation Werkzeug, Maschine und Prozessbedingungen hat sich beim Wälzverfahren gezeigt, dass die Leistungsfähigkeit des günstigeren Materials hier absolut ausreicht. Dazu Hechler: „Als Ausnahme gilt der großmodulige Wälzschleifbereich, für den unser Partner Liebherr mit der LCS Baureihe eine Maschinentype liefert, die die Extremleistung von Cubitron II 99DA fahren kann.“ Bei Hochleistungsprozessen oder für extrem harte Werkstoffe wurde bislang Bornitrid (CBN) verwendet. „Den unteren Bereich der Wirtschaftlichkeit von CBN nimmt Cubitron II 99DA jetzt weg, und auch im Hinblick auf schwer zu schleifende Werkstoffe, zum Beispiel Hochleistungsstähle, kann Cubitron II Bornitrid ersetzen“, erklärt Hechler weiter.

Aus der Materialcharakteristik von 3M Cubitron II ergeben sich für den Anwender über die Präzision und Wirtschaftlichkeit hinaus Vorteile hinsichtlich der Flexibilität des Materials. Wird beim Einsatz von Cubitron II die Leistung nicht ausgereizt, erhöht sich die Standzeit bezogen auf die zu bearbeitenden Teile. Außerdem reduzieren sich die Abrichthäufigkeit beziehungsweise der Abrichtbetrag. Damit bleiben Cubitron-II-Schleifmittel, die in der Anschaffung deutlich teurer sind als konventionelle Schleifscheiben mit Sinterkorund als Schleifkorn, in jedem Fall wirtschaftlicher.

3M hat inzwischen bei potenziellen Endkunden rund 250 Versuche in verschiedenen Anwendungsbereichen durchgeführt. „Während der Testphasen für das Profilschleifen, das Rundschleifen und das Flachschleifen wurde immer sehr breit getestet, mit allen Arten von Maschinen, mit allen Arten von Werkstoffen und allen Bauteilgeometrien. Die Spezifikationen haben wir dann zusammengefasst. Beim Zahnradschleifen konnten wir so mit einer Spezifikation 90 Prozent der Anwendungen abdecken. Beim Profilschleifen brauchen wir zwei Spezifikationen für alle Anwendungen und beim Kegelradschleifen reicht bisher eine Spezifikation aus. Lediglich beim Rundschleifen gibt es einige Spezifikationen mehr, da die Anforderungen hier sehr individuell sind“, berichtet Hechler.

Punktet auch beim Rundschleifen
Doch die Anwender werden auch in diesem Bereich davon profitieren, dass eine Schleifscheibenspezifikation für unterschiedlichste Werkstoffe eingesetzt werden kann. Die Zykluszeiten beim Innenrundschleifen konnten pro Werkstück halbiert und der Abrichtbetrag bis auf ein Fünftel reduziert werden. Beim Spitzenlosschleifen können pro Abrichtzyklus 6x mehr Teile bearbeitet werden. Eine extrem hohe Zerspanungsleistung wird beim Außenrundschleifen erreicht. Sie ist bis zu zehnmal höher als bei der Verwendung herkömmlicher Schleifmittel.

Erfolgreich abgeschlossen hat 3M inzwischen auch die Tests zum Flachpendel- und zum Flachtiefschleifen. Die jeweiligen Spezifikationen werden anlässlich der GrindTec vorgestellt. Als nächster Schritt ist der Einsatz von Cubitron II beim Walzenschleifen in der Stahlindustrie vorgesehen.