Warum ist für das Spiegelschleifen gefiltertes Kühlmittel erforderlich?

Sie haben Stunden damit verbracht, eine Form zu schleifen, bis sie perfekt spiegelglatt ist. Dann sehen Sie unter dem Licht einen einzigen Kratzer. Das ruiniert die ganze Arbeit und verschwendet Ihr Geld.

Gefiltertes Kühlmittel ist beim Spiegelschleifen unerlässlich, um "Kometenschweif"-Kratzer zu vermeiden, die durch mikroskopisch kleine Ablagerungen verursacht werden. Es vermeidet Sekundärschnitte, bei denen Späne in die Oberfläche zurückgedrückt werden, erhält die Porosität der Schleifscheibe und verhindert die thermische Ausdehnung (Stahl dehnt sich um 1,2 µm/100 mm/°C aus), wodurch die Oberflächenrauheit unter Ra 0,2 µm bleibt.

Eine hochpräzise Maschine ist zwar die Grundlage, aber das unterstützende System ist oft entscheidend für das Endergebnis. Beim Spiegelschleifen versagen selbst die fortschrittlichsten Geräte, wenn die Kühlumgebung nicht optimal ist. Um eine Perfektion im Submikrometerbereich zu erreichen, muss das Kühlmittel als kritische Komponente der Maschinengeometrie und nicht als einfaches Verbrauchsmaterial betrachtet werden. Nur wenn Sie die Mechanik des Flüssigkeitsmanagements verstehen, können Sie Ihre Oberflächengüte und Ihr Endergebnis sichern.

Wie verursachen Mikronpartikel in schmutzigem Kühlmittel "Kometenschweife" und Oberflächenkratzer?

Du betrachtest das Teil unter einer Lampe. Sie sehen winzige Spuren, die über den Glanz ziehen. Diese Spuren zerstören die optische Qualität Ihres Produkts.

Mikrometergroße Partikel im schmutzigen Kühlmittel setzen sich zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück fest. Wenn sich die Scheibe dreht, schleppt sie diese harten Partikel über die Oberfläche und hinterlässt tiefe Rillen, die wie Kometen mit einem Kopf und einem verblassenden Schweif aussehen. Diese physische Beschädigung verhindert das Erreichen einer echten Hochglanzoberfläche.

Wir müssen die mikroskopische Ebene betrachten, um diesen Fehler zu verstehen. Das Schleifen von Spiegeln ist heikel. Wir versuchen, eine Oberflächenrauhigkeit (Ra) von 0,2μm oder besser¹. Bei verschmutztem Kühlmittel gibt es Schwebeteilchen. Das sind winzige harte Partikel. Dabei kann es sich um abgelöste Schleifkörner vom Rad, Metallspäne vom Teil oder einfach um Staub vom Boden der Werkstatt handeln.
Wenn das Kühlmittel die Schleifzone flutet, nimmt es diese Partikel mit. Der Spalt zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück ist unglaublich klein. Ein Partikel bleibt in diesem Spalt hängen. Die Scheibe dreht sich mit hoher Geschwindigkeit. Sie fängt das Teilchen ein und schleift es über die Werkstückoberfläche.

Durch diese Aktion entsteht ein "Kometenschweif". Das Teilchen gräbt sich zunächst tief ein. Dies ist der Kopf des Kometen. Dann kann das Teilchen rollen, abprallen oder zerbrechen. Der Kratzer wird flacher und verblasst. Das ist der Schweif. Diese Kratzer folgen in der Regel der Richtung, in der sich das Rad dreht oder der Tisch sich bewegt. Unter 200-facher Vergrößerung können Sie den Punkt, an dem der Schaden beginnt, deutlich erkennen.
Manchmal rollen die Partikel einfach wahllos umher. Dadurch entstehen unregelmäßige, zufällige Kratzer auf der gesamten Oberfläche.
Es gibt ein weiteres Risiko mit der Bezeichnung "Sekundärschnitt²." Dies geschieht, wenn sich Späne (Metallspäne) ansammeln. Die Scheibe drückt diese Späne zurück in das Metall. Er schneidet die Oberfläche, die Sie gerade bearbeitet haben, erneut ein. Dadurch wird der Glanz zerstört und die Rauheit erhöht. Sie müssen diese Partikel herausfiltern, um diese mechanische Beschädigung zu verhindern.

Warum ist die Kontrolle der Kühlmitteltemperatur für die Einhaltung enger Toleranzen bei langen Arbeitsschichten so wichtig?

Ihr erster Teil am Morgen ist perfekt. Bis zum Mittagessen sind die Teile überdimensioniert. Sie sind den ganzen Tag auf der Suche nach der Toleranz und produzieren Ausschuss.

Temperaturkontrolle verhindert thermische Ausdehnung. Stahl dehnt sich bei jedem Anstieg um 1 °C um etwa 1,2 µm pro 100 mm aus. Ohne Kühler erwärmt sich das Kühlmittel, wodurch das Werkstück wächst und die Scheibe schneller verschleißt, so dass es unmöglich ist, die für das Spiegelschleifen erforderlichen Submikron-Toleranzen einzuhalten.

Temperaturstabilität ist das Geheimnis der Konsistenz. Beim Spiegelschleifen arbeiten wir oft mit Toleranzen um 0,01 mm (10 μm) oder noch enger, manchmal bis zu ±0,001 mm. Metall ist extrem hitzeempfindlich.
Rechnen Sie einmal nach. Bei Stahl dehnt sich das Metall jedes Mal aus, wenn die Temperatur um nur 1 °C steigt. Es wächst etwa 1,2μm pro 100 mm Länge. Das klingt wenig. Aber wenn sich Ihr Kühlmittel während einer langen Schicht um 5°C oder 10°C erwärmt, ändert sich die Größe Ihres Teils erheblich. Sie schleifen das Teil vielleicht auf die richtige Zahl auf dem Bildschirm, aber wenn es abkühlt, schrumpft es und gerät außerhalb der Toleranz.

Auch die Hitze ist ein Teufelskreis für die Maschine. Der Schleifprozess erzeugt Reibung. Diese Reibung erzeugt Wärme. Das Kühlmittel nimmt die Wärme auf. Wenn Sie keinen Kühler haben, wird das Kühlmittel im Tank immer heißer.
Heißes Kühlmittel kann das Rad nicht effektiv kühlen. Das Rad beginnt zu leiden. Der Schmierfilm bricht zusammen. Die Reibung nimmt zu. Dies führt zum "Verglasen" oder "Rutschen" des Rades. Das Rad reibt, statt zu schneiden. Dadurch wird noch mehr Wärme erzeugt. Das kann zu Brandflecken auf der Spiegeloberfläche führen.
Am Ende gilt: "Je mehr man schleift, desto heißer wird es". Hochwertige Spiegelschleifmaschinen müssen einen unabhängige Kühleinheit³. Dadurch wird die Flüssigkeit auf einer konstanten Temperatur gehalten. Es stoppt die thermische Drift, bevor sie Ihre Charge ruiniert.

Welches Filtersystem passt zu Ihrem Spiegelschleifen?

Sie haben einen Filter, aber die Kühlflüssigkeit ist immer noch trüb. Standardfilter lassen den gefährlichen Feinstaub durch und beschädigen Ihre Teile.

Für das Spiegelschleifen benötigen Sie ein mehrstufiges Filtersystem, das Partikel bis zu 5 Mikron entfernen kann. Beginnen Sie mit einem Magnetabscheider für Eisenspäne, gefolgt von einem Kupfergewebe- oder Papierbandfilter. Schließlich entfernt eine strenge Feinfiltration den Schwebstoff, um die Poren der Schleifscheibe zu schützen.

Für hochpräzise Arbeiten kann man sich nicht auf eine einzige Filtermethode verlassen. Sie brauchen einen Schutz in der Tiefe. Wir empfehlen einen mehrstufigen Ansatz zur Reinigung des Kühlmittels.
Erstens, verwenden Sie Magnetfiltration⁴. Die meisten Mahlvorgänge betreffen Eisenmetalle. Ein Magnetabscheider zieht die schweren Eisenspäne und großen Späne heraus. Dies schützt Ihre Pumpen und entlastet die feineren Filter.
Zweitens: Verwenden Sie einen Sperrfilter. Dies ist oft ein Kupfergeflecht oder ein Papierbandfilter. Das Kühlmittel wird durch diese physische Barriere geleitet. Sie fängt die mittelgroßen Partikel und nichtmagnetischen Verunreinigungen auf.

Bei Hochglanzoberflächen reicht dies jedoch nicht aus. Sie müssen auch den mikroskopisch kleinen Schlamm entfernen. Selbst Partikel mit einer Größe von 10-20 Mikrometern können die optische Qualität von Oberflächen beeinträchtigen. Sie brauchen Filterung bis zu 5 Mikron⁵. Andernfalls verstopfen diese Feinteile die Poren der Schleifscheibe. Eine verstopfte Scheibe kann nicht schleifen. Sie reibt und verbrennt.
Sie müssen einen strengen Zeitplan für den Austausch einhalten. Überprüfen Sie regelmäßig den Verschmutzungsgrad. Wenn das Kühlmittel schmutzig aussieht, ist es bereits zu spät. Außerdem müssen Sie das System abdichten. Werkstattstaub ist ein Feind. Halten Sie den Tank abgedeckt und die Rohrleitungen dicht.
Sauberes Kühlmittel schützt auch die Maschinenchemie. Verunreinigungen können die Rostschutzadditive in der Flüssigkeit zerstören. Dies führt zu Korrosion an Ihrem teuren Maschinenbett.

Filtrationsstufe	Entfernte Verunreinigung	Zweck
Magnetischer Abscheider	Eisenspäne, schwere Späne	Schützt Pumpen, beseitigt Sperrmüll
Papier-/Mesh-Filter	Mittlere Partikel, Radkorn	Verhindert grobe Verunreinigungen
Feinfiltration	Partikel <5 Mikrometer	Verhindert Kratzer und das Verstopfen der Räder

Wie sorgt die Kühlmittelkonzentration für ein Gleichgewicht zwischen Schmierfähigkeit und Kühlleistung in der Schleifzone?

Sie fügen Wasser hinzu, um Geld zu sparen. Plötzlich verstopft das Rad und das Teil verbrennt. Die Mischung ist genauso wichtig wie die Maschine selbst.

Eine Konzentration von 8%-10% sorgt für die nötige Schmierung, um die Reibung zu verringern und ein Abstumpfen der Räder zu verhindern. Während Wasser am besten kühlt, verhindert dieser höhere Ölgehalt Verbrennungen und ermöglicht eine glattere Oberfläche. Dies muss mit Hochdruckdüsen (3-5 MPa) kombiniert werden, um die Luftbarriere zu durchbrechen und den Schnitt zu erreichen.

Das Gleichgewicht zu finden, ist schwierig. Wasser ist das beste Kühlmittel der Welt. Öl ist das beste Schmiermittel. Beim Spiegelschleifen braucht man beides.
Wenn die Konzentration zu niedrig (mager) ist, haben Sie hauptsächlich Wasser. Sie erhalten eine gute Kühlung, aber eine schlechte Schmierung. Die Schleifkörner auf dem Rad nutzen sich schnell ab. Die Poren der Scheibe verstopfen mit Metall. Aufgrund der hohen Reibung kann es zu Brandflecken auf dem Teil kommen.
Wenn die Konzentration zu hoch (fett) ist, haben Sie zu viel Öl. Die Wärme wird nicht schnell genug abgeleitet. Das Teil kann sich thermisch verformen.

Für das Spiegelschleifen empfehlen wir eine höhere Konzentration als beim Standardschleifen. Anzustreben sind 8% bis 10%. Wir bevorzugen Extremdruck-Emulsionen⁶ oder Flüssigkeiten auf Ölbasis. Diese reichhaltige Mischung erzeugt einen starken Schmierfilm. Es macht die Schneidebewegung glatter. Es trägt dazu bei, dass Ra ≤ 0,2μm erreicht wird.
Aber man kann es nicht einfach hineinschütten. Die Mahlzone ist bis zu 1000°C heiß. Das sich drehende Rad erzeugt eine Luftbarriere, die die Flüssigkeit blockiert. Man braucht Kraft. Du musst Hochdruckdüsen⁷, idealerweise 3 bis 5 MPa. Dieser Druck durchstößt die Luftbarriere. Er bringt das fette Kühlmittel direkt an die Kontaktstelle. Es spült die Späne sofort weg, so dass sie die Oberfläche nicht zerkratzen können.
Bei empfindlichen Materialien wie Keramik reicht eine Standardflüssigkeit möglicherweise nicht aus. Möglicherweise benötigen Sie Verbundkühltechnologien. Aber für die meisten Metalle sollten Sie die Konzentration bei 8-10% und den Druck hoch halten.

Schlussfolgerung

Um eine spiegelnde Oberfläche zu erzielen, müssen Sie Verunreinigungen filtern, die kleiner als 5 Mikrometer sind, um Kratzer zu vermeiden, die Temperatur kontrollieren, um Toleranzen einzuhalten, und die 8-10%-Kühlmittelkonzentration zur Schmierung aufrechterhalten.

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