Profilabrichter
für präzises Profilieren
von Schleifscheiben

Bei der Profilabrichter Dimensionierung für Kurbelwellen muss der definierte Spitzenradius des Naturdiamant-Besatzes mindestens 20 % kleiner als der kleinste zu schleifende konkaver Radius sein, um Bahngeschwindigkeitsunterschiede auszugleichen. Die mechanische Stabilität wird durch einen zylindrischen Schaft oder Morsekegelschaft gewährleistet, der auftretende Passivkräfte ohne Schwingungsamplitude in die Maschinenspindel ableitet. Ist der Radius des Werkzeugs zu groß gewählt, kommt es zu Profilverfälschungen durch den sogenannten Hüllkurveneffekt, wodurch die geforderte Schmierfilmaufnahme der Lagerstelle nicht mehr gewährleistet ist.

Ein monokristalliner Diamant (MKD) reagiert bei unzureichender Kühlung hochempfindlich auf thermische Wechselbelastungen, die bei Nockenwellenschleifen durch die hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Schleifscheibe entstehen. Das Wirkprinzip der thermischen Überlastung führt zur Graphitierung der Diamantoberfläche bei Temperaturen über 700 °C, was die Profil-Abrichter-Härte lokal massiv reduziert. Im Gegensatz zu CVD-Diamant, der eine höhere thermische Leitfähigkeit besitzt, führt das Versagen des MKD zu einem sprunghaften Anstieg der Rauheitswerte am Nockenprofil, was die Standzeit der Nockenwelle im Motorbetrieb gefährdet.

Eine unzureichende Profilabrichter-Formhaltigkeit, oft verursacht durch die Wahl einer zu weichen Standard-Präzisionsklasse, führt zu einer schleichenden Geometrieabweichung der Schleifscheibe während des Abrichtzyklus. Der mechanische Abrieb am Profilierdiamant verändert die Kontaktzone, wodurch die spezifische Schnittkraft beim Schleifen unkontrolliert ansteigt. Dies resultiert in messbarem Schleifbrand (thermische Gefügeveränderung) an den Werkstücken, was die Prozessfähigkeit absichern unmöglich macht und zum sofortigen Stopp der automatisierten Fertigungslinie führt.

Zur Profilabrichter-Standzeit optimieren setzen wir bei DIT auf MKD-Diamant der aufgrund seiner stickstofffreien Gitterstruktur eine überlegene Verschleißfestigkeit gegenüber Natur-Diamant aufweist. Der Wirkmechanismus liegt in der höheren Bindungsenergie der Kohlenstoffatome, die dem abrasiven Angriff der Schleifkornbruchstücke länger standhält. Ein falsches Abrichtwerkzeug für Profilschleifen mit minderwertiger Diamantqualität führt bei CNC-Schleifzentren zu extrem kurzen Profilabrichter-Wechselintervall-Zeiten und damit zu einer ineffizienten Anlagenverfügbarkeit.

Der Einfluss des Rundlaufs auf die Profilformabweichung bei einem Mehrfachprofilabrichter basiert auf der exzentrischen Verlagerung der einzelnen Profilspitzen zur Drehachse der Abrichtspindel. Mechanisch führt jede Mikrometer-Abweichung zu einem ungleichmäßigen Eingriff der Diamantsegmente, was die Konturgenauigkeit erhalten unmöglich macht und Rattermarken auf der Schleifscheibe induziert. Zur Qualitätssicherung muss daher bei der Wartungsintervalle definieren die Rundlaufprüfung mittels Laserinterferometer erfolgen, da mechanische Messuhren die hochfrequenten Schwingungsfehler oft nicht erfassen.

Die Abrichtdiamant-Profilkontrolle durchführen wir mittels projektorgeprüfte Kontur-Verfahren in 100-facher Vergrößerung, um Mikrosplitterungen an der Einpunktgeometrie zu detektieren. Dieser optisch-elektronische Abgleich mit der Soll-Geometrie stellt sicher, dass der Konturabrichter innerhalb der spezifizierten Toleranzgrenzen arbeitet. Ein Verzicht auf diese metrologische Überwachung führt dazu, dass Verschleiß an einem Abrichter erst durch fehlerhafte Endprodukte in der Montage bemerkt wird, was enorme Rückrufkosten in der Antriebstechnik nach sich ziehen kann.

Eine vollständige Profilabrichter technische Spezifikation für DIT-Kunden muss neben dem Basismaterial (CVD-Diamant oder Natur) auch den gekröpfter Schaft oder Winkelschaft sowie die exakte Abrichtdiamant für Konturschleifen-Geometrie enthalten. Die Dimensionierung erfolgt unter Berücksichtigung der CAD-gestützter Auslegung, um Eigenfrequenzen des Werkzeugs außerhalb der Bearbeitungsfrequenzen zu legen. Ohne diese detaillierten Daten ist eine Profilabrichter Auswahlkriterien-Matrix unvollständig, was bei der Implementierung in CNC-gesteuerte Abrichtsysteme zu unvorhersehbaren Resonanzphänomenen und damit zum Werkzeugbruch führen kann.