Wie wählt man zwischen Einstechschleifen und Längsschleifen auf einer CNC-Rundschleifmaschine?

Ein kurzer Lagerzapfen kann im Einstechschleifen bearbeitet werden. Ein langer Schaft hingegen nicht. Die falsche Außenrundschleifmethode kostet Zeit oder beschädigt das Werkstück. Länge, Steifigkeit und Oberflächengüte bestimmen die Wahl.

Einstechschleifen und Pendelschleifen auf einer CNC-Außenrundschleifmaschine werden je nach Schleiflänge, Werkstücksteifigkeit und Präzisionsanforderungen gewählt. Einstechschleifen ist bei kurzen, steifen Durchmessern schneller, wenn die Schleifscheibe breiter als die zu bearbeitende Fläche ist. Pendelschleifen ist bei langen Wellen das sicherere Verfahren, da Kräfte und Wärmeentwicklung geringer bleiben.

Die erste Falle besteht darin, jedes Außenrundschleifen als Pendelschleifvorgang zu behandeln. Eine breite Schleifscheibe kann eine kurze Fläche in einem einzigen radialen Schnitt fertigstellen.¹ Eine schmale Schleifscheibe muss bei einem langen Schaft die gesamte Länge abfahren. Das Vermischen dieser Bewegungsabläufe verschwendet Zeit oder führt zu Oberflächenverbrennungen. Diese Unterscheidung ist der Kern des Einstech- versus Pendelschleifens.

Was ist der Unterschied zwischen Einstechschleifen und Pendelschleifen auf einer Außenrundschleifmaschine?

Fertigungsbetriebe kombinieren beide Außenrundschleifmethoden. Andernfalls verschwendet die Schleifscheibe Hübe bei kurzen Flächen oder überlastet eine lange Welle bei einem einzelnen Einstich.

Einstechschleifen und Pendelschleifen unterscheiden sich in der axialen Bewegung. Beim Einstechschleifen wird eine Scheibe verwendet, die breiter als die Schleiffläche ist, und das Werkstück bewegt sich nicht entlang seiner Achse. Beim Pendelschleifen wird eine schmalere Scheibe verwendet, wobei das Werkstück oder die Scheibe die Länge in vielen leichten Durchgängen abfährt.

Wie funktioniert das Einstechschleifen?

Das Einstechschleifen verwendet eine Schleifscheibe, die breiter ist als die zu schleifende Fläche. Das Werkstück rotiert. Das Werkstück bewegt sich nicht entlang seiner Achse. Die Schleifscheibe wird radial direkt zugestellt. Die gesamte Breite der Schleifscheibe schneidet gleichzeitig. Ein abgerichtetes Profil kann ebenfalls über denselben radialen Pfad eingearbeitet werden. Kurze Absätze, Lagerstellen an einem Bund und profilierte Außenflächen eignen sich für diese Bewegung. Eine CNC-Außenrundschleifmaschine kann diesen Zyklus mit der im Programm festgelegten Zustellrate ausführen.

Wie funktioniert das Pendelschleifen?

Das Pendelschleifen verwendet eine Schleifscheibe, die schmaler ist als die zu schleifende Länge. Das Werkstück rotiert. Der Tisch oder die Schleifscheibe bewegt sich dann hin und her entlang der Achse. Jeder Durchgang schleift ein schmales Band. Viele Hübe decken den gesamten Außenumfang ab. Lange Wellen, schlanke Stangen und Aufgaben mit hohen Rundheitsanforderungen begünstigen diese Bewegung.

Der grundlegende Unterschied

Einstechschleifen ist schneller. Pendelschleifen erzielt leichter Maßhaltigkeit und Oberflächengüte.² Das ist der grundlegende Unterschied. Ein Betrieb muss sich nicht für die gesamte Bearbeitung auf eine Methode festlegen. Ein kombinierter Zyklus kann zunächst im Einstechverfahren schruppen, ein Aufmaß für die Schlichtbearbeitung lassen und anschließend den Außendurchmesser im Pendelschleifverfahren fertigstellen.³ Der Einstechschritt entfernt das überschüssige Material. Der Pendelschritt verbessert den Durchmesser und die Rundheit.

Artikel	Einstechschleifen	Pendelschleifen
Axialbewegung	Keine am Steg	Hin- und Herbewegung entlang der Achse
Scheibenbreite im Vergleich zum Steg	Scheibe breiter als der Steg	Scheibe schmaler als die Länge
Kontakt	Volle Scheibenbreite auf einmal	Kleines Band pro Hub
Stärken	Zykluszeit	Rundheit, Rauheit, Wärmekontrolle
Schwächen	Hitze und Kraft in einem Band	Mehr Hübe, längerer Zyklus
Typische Teile	Kurze Abschnitte, Lagerstellen, geformter Außendurchmesser	Lange Wellen, schlanke Stangen

Wann macht eine breite Schleifscheibe das Einstechschleifen schneller als das Pendelschleifen?

Eine breite Scheibe sieht bei jedem Außendurchmesser schnell aus. Bei einem langen Steg kann sie den Schnitt jedoch nicht abdecken, wodurch sich der Zyklus verlängert und Wärme staut.

Eine breite Scheibe macht das Einstechschleifen schneller als das Pendelschleifen, wenn die Scheibe breiter ist als der zu schleifende Steg. Das Werkstück benötigt keine axiale Bewegung. Die Scheibe formt dann den Außendurchmesser in einem radialen Schnitt. Lange Stege, schlanke Wellen und dünne Wände erfordern weiterhin das Pendelschleifen.

Die Breitenregel

Ein breites Schleifwerkzeug beschleunigt das Einstechschleifen nur dann, wenn das Werkzeug breiter ist als die zu schleifende Fläche. Das Werkzeug deckt die Oberfläche dann in einem radialen Vorschub ab. Das Werkstück muss sich nicht entlang seiner Achse bewegen. Da der axiale Hub aus dem Zyklus entfällt, verkürzt sich die Taktzeit. Die Regel kehrt sich um, sobald die Fläche länger ist als das Werkzeug. Das Werkzeug kann den Außendurchmesser nicht abdecken. Segmentierte Einstiche versuchen dann, die Länge zu verbinden. Dabei entstehen Übergangslinien und der Zyklus ist nicht mehr kurz. Das Längsschleifen ist bei dieser längeren Fläche das zuverlässigere Verfahren.

Chargenarbeit und profilierte Durchmesser

Der Zeitgewinn bei steifen, kurzen Zylindern in der Serienfertigung ist groß. Keilwellen, Motorwellen und Antriebswellen haben oft kurze Lagerstellen, die zu einem breiten Schleifwerkzeug passen. Wiederholte Chargen summieren die Einsparungen, da bei jedem Teil die Längshübe entfallen. Das Formschleifen ist der weitere Vorteil. Das Werkzeug wird auf das Profil abgerichtet. Ein einziger Einstich formt dann die gewünschte Kontur.⁴ Ein Längsschleifvorgang müsste dieser Form in vielen Hüben folgen.

Wann das Längsschleifen dennoch gewinnt

Schlanke Wellen, dünnwandige Teile und Aufgaben, die eine sehr hohe Rundheit erfordern, benötigen weiterhin das Längsschleifen.⁵ Die Einstechkraft ist hoch. Das Teil kann sich biegen, verbrennen oder unrund werden. Das Längsschleifen ist langsamer, aber auch stabiler. Das Einstechschleifen mit breitem Werkzeug erfordert zudem einen stärkeren Kühlmittelstrom, da die Kontaktfläche groß ist. Die Härte des Schleifwerkzeugs muss über die gesamte Breite gleichmäßig bleiben.⁶ Ein breites Rad auf einem langen Spindelüberhang erzeugt Härteschwankungen im Durchmesser.

Zustand	Schnellere Methode	Grund
Scheibe breiter als der Steg	Einstechschleifen	Ein radialer Formschnitt, kein axialer Vorschub
Steg länger als das Rad	Längsschleifen	Rad kann den Außendurchmesser nicht in einem Einstich abdecken
Kurze Wellen in Serie, gute Steifigkeit	Einstechschleifen	Zykluszeit sinkt bei wiederholten Arbeiten
Geformter Außendurchmesser durch ein abgerichtetes Rad	Einstechschleifen	Profil wird in einem Zustellschritt geschnitten
Schlank, dünnwandig oder sehr enge Toleranzen	Längsschleifen	Geringere Kraft und bessere Wärmeverteilung

Wie sollten sich Werkstückgeschwindigkeit und Zustellung bei den beiden Methoden unterscheiden?

Die gleiche Drehzahl und die gleiche Zustellung eignen sich nicht für beide Methoden. Die Hitze staut sich beim Einstechen, oder ein Längsdurchgang poliert, anstatt zu schneiden.

Die Werkstückgeschwindigkeit kann beim Einstechschleifen etwas höher sein, und die Radzustellung ist größer und kontinuierlich. Beim Längsschleifen wird eine niedrigere Werkstückgeschwindigkeit verwendet. Die Zustellung ist geringer und erfolgt in Schritten. Die Schruppzustellung beim Einstechen liegt oft bei 0,1–5 mm/min. Die Längsschleiftiefe beträgt oft 0,002–0,02 mm pro Hub.

Werkstückgeschwindigkeit

Einstechschleifen erzeugt eine breite Kontaktfläche am Durchmesser. Die Schleifkraft ist hoch. Die Wärme ist konzentriert.⁷ Die Werkstückgeschwindigkeit darf nicht zu hoch sein, da sich sonst Verbrennungen verschlimmern. Sie kann dennoch etwas über der Längsschleifgeschwindigkeit am gleichen Durchmesser liegen. Längsschleifen verwendet eine schmalere Scheibe. Die Kontaktfläche ist klein. Die Kraft ist gering. Die Wärme entweicht leichter aus der Zone. Die Werkstückgeschwindigkeit ist normalerweise niedriger, sodass die Oberfläche über die gesamte Länge gleichmäßig bleibt.

Radzustellung

Beim Einstechschleifen wird das Rad radial zugestellt. Die Zustellung kann kontinuierlich oder in zeitlich gesteuerten Schritten erfolgen. Beim Schruppen kann eine hohe radiale Rate verwendet werden, oft 0,1–5 mm/min. Beim Schlichten wird diese Rate dann reduziert, da ein schneller Schlichteinstich das Band verbrennt. Beim Längsschleifen erfolgt die Zustellung in kleinen radialen Schritten. Jeder Hub nimmt einen leichten Schnitt, oft 0,002–0,02 mm. Das Aufmaß wird über viele Hin- und Herbewegungen abgetragen, nicht in einem radialen Tauchvorgang.

Wie diese Zahlen die Wahl beeinflussen

Kurze, steife Werkstücke in großen Losgrößen begünstigen das Einstechschleifen. Die höhere Zustellung und die etwas höhere Werkstückgeschwindigkeit verkürzen die Zykluszeit. Lange Werkstücke, schlanke Wellen und hohe Oberflächenanforderungen begünstigen das Längsschleifen. Die geringere Werkstückgeschwindigkeit und die sehr kleine Zustellung sichern Rundheit und Oberflächengüte. Die Maschine kann beides als CNC-Zyklen speichern. Die Werkstückgeometrie bestimmt jedoch, welcher Zyklus sicher ist.

Einstellung	Einstechschleifen	Pendelschleifen
Werkstückgeschwindigkeit	Etwas höher als beim Längsschleifen, aber begrenzt, um Verbrennungen zu vermeiden	Niedriger, um die Oberflächenqualität über die gesamte Länge zu halten
Zustellungsart	Kontinuierliche oder gestufte radiale Zustellung	Kleiner radialer Schritt pro Hub
Schruppzustellung	Oft 0,1–5 mm/min	Oft 0,002–0,02 mm pro Hub
Schlichtzustellung	Reduziert, um das Band zu schützen	Weiterhin gering, über viele Hübe verteilt
Am besten geeignet für	Kurze, steife Serien-Außenschleifteile	Lange, schlanke Teile mit hoher Oberflächengüte

Warum kann Einstechschleifen eine tiefere Wärmezone hinterlassen als ein leichter Pendelschleifdurchgang?

Ein Einstich kann an der Maschine sauber aussehen. Das Teil zeigt jedoch nach dem nächsten Prozess ein dunkleres Band, und der Lagerzapfen muss nachbearbeitet werden.

Einstechschleifen kann ein tieferes Wärmeband hinterlassen, da der Kontaktbogen lang ist und die Zustellung an einer Stelle verbleibt. Die Hitze staut sich in diesem Band und dringt unter die Oberfläche ein. Ein leichter Längsschliff verteilt die gleiche Wärme über den gesamten Hub, wodurch die beschädigte Schicht flacher bleibt.

Schlechtere Wärmeabfuhr

Beim Einstechschleifen entsteht ein langer Kontaktbogen zwischen Schleifscheibe und Werkstück. Die Schleifwärme kann diesen Bereich nur schwer verlassen und staut sich an der Oberfläche. Kühlschmierstoff hilft zwar, aber da die Kontaktfläche breit ist, kann die Flüssigkeit nicht jedes Korn erreichen.⁸ Beim Pendelschleifen wird eine Schleifscheibe verwendet, die schmaler als die Werkstücklänge ist. Die Schleifzone bewegt sich kontinuierlich. Die Wärme kann abfließen, sodass die Oberfläche kühler bleibt.

Die Wärme bleibt auf einem Band

Beim Einstechschleifen erfolgt der Vorschub radial ohne axiale Bewegung. Die gesamte Breite der Schleifscheibe schneidet konstant in demselben Bereich. Die Wärme konzentriert sich auf diesen einen Ring. Der kontinuierliche radiale Vorschub lässt der Oberfläche keine Erholungszeit. Beim Pendelschleifen wird nur eine geringe Schnitttiefe gewählt. Die Schleifscheibe bewegt sich dann entlang der Achse. Die Wärme wird an neuen Positionen entlang des Hubs eingebracht. Ein Pendelhub verlässt die Stelle und kehrt erst nach einer Abkühlphase auf einen kühleren Ring zurück. So bildet sich schwerer ein Hotspot.

Warum die geschädigte Schicht tiefer liegt

Wärme, die nicht entweichen kann, dringt unter die Oberfläche ein. Die geschädigte Schicht liegt dadurch tiefer. Selbst ein leichter Pendelhub verteilt die Last, sodass weniger Wärme eindringen kann. Das Einstechschleifen konzentriert die Wärme auf ein einziges Band. Das Pendelschleifen verteilt diese Wärme entlang des Hubs und führt sie ab. Deshalb hinterlässt ein Einstechschleifvorgang eher eine tiefere Verbrennungsschicht als ein leichter Pendelschliff.

Wärmefaktor	Einstechschleifen	Leichter Pendelschliff
Contact arc	Long, full wheel width	Short, moving band
Infeed	Stays on one ring	Walks along the axis
Heat path	Parks on one spot	Spreads and is carried off
Kühlmittelzugang	Harder in a wide patch	Easier on a narrow moving cut
Ergebnis	Deeper heat-affected layer	Shallower heat-affected layer

Schlussfolgerung

Choose plunge on short, stiff lands when the wheel covers the cut. Choose traverse on long or slender work. Heat and infeed must follow that choice.

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