Cleveres Schleifen und Endbearbeiten in der Metallbauwerkstatt

Aug 20, 2023

ABBILDUNG 1. Ein Bediener schleift mit einem gebundenen Schleifmittel.

Die Schleif- und Endbearbeitungsabteilung bleibt einer der manuellsten und am meisten missverstandenen Bereiche der Fertigungshalle. Ein Hersteller könnte die Verschachtelung prüfen, um die Materialausbeute zu optimieren, die Schnittparameter einstellen, um die perfekte lasergeschnittene oder gestanzte Kante zu erzielen, und dann die Formgebung auf optimale Qualität und Wiederholbarkeit des Biegewinkels prüfen. Danach fließen die Teile in die Schleif- und Endbearbeitungsabteilung, wo die Arbeiter allzu oft Schwierigkeiten haben, ungeeignete Werkzeuge und ineffiziente Techniken in einer Umgebung einzusetzen, die Qualität und Durchsatz beeinträchtigt.

Wie kann ein Fab-Shop das Ruder herumreißen und die Produktivität in dem nach wie vor manuellsten aller Metallverarbeitungsprozesse steigern? Am Anfang steht das Ziel vor Augen, einschließlich des Metalls, das Schleifer entfernen müssen, und der Oberflächen, die Finisher erreichen müssen.

Alle Schleifmittel tragen Material ab, aber wie und warum Schleifmittel verwendet werden, hängt stark davon ab, was mit einem Vorgang erreicht werden soll. Der Einsatz von Schleifmitteln in der Metallverarbeitung lässt sich in einen von drei Bereichen einteilen: Schleifen eignet sich gut zur Entfernung schwerer Metalle, beispielsweise beim Abschleifen von Schweißnähten (siehe Abbildung 1); Das Mischen hilft dabei, verschiedene Bereiche des Werkstücks zu verschmelzen (siehe Abbildung 2), z. B. beim Verschmelzen von Schweißnähten mit dem Grundmetall. Durch die Endbearbeitung wird eine Oberfläche mit einem bestimmten Kratzmuster vorbereitet.

Zumeist werden beim Schleifen gebundene Schleifmittel für einen aggressiven und effektiven Materialabtrag verwendet, während beim Mischen beschichtete Schleifmittel verwendet werden, die ähnliche Schleifkörner haben, aber mit einem Tuch darunter, das zur Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit beiträgt. Diejenigen, die die Endbearbeitung durchführen, greifen je nach dem, was sie erreichen möchten, auf eine Vielzahl von Medien zurück, von beschichteten Schleifmitteln über Vliesstoffe und andere Materialien zur Oberflächenbehandlung bis hin zu Topfscheiben, Schwabbeltrommeln und Polierpasten, die eine ästhetisch ansprechende Spiegeloberfläche erzeugen sollen .

Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist die Betrachtung des Gesamtdurchsatzes eines Schleif- und (insbesondere) Endbearbeitungsvorgangs. Der Durchsatz wird nicht nur davon bestimmt, wie schnell ein Schleifmittel Material abträgt. Der Wechsel von Schleifmitteln braucht Zeit – eine Tatsache, die nicht außer Acht gelassen werden sollte.

Beim Finishing geht es darum, spezifische Kratzmuster auf Materialoberflächen zu erzeugen. Um diese Ziele zu erreichen, durchlaufen die Bediener möglicherweise verschiedene Schritte und arbeiten dabei schrittweise an immer feineren Körnern vor. Das scheint logisch. Denn wenn Bediener auf ein feineres Schleifmittel umsteigen, ersetzen sie etwas gröbere Kratzer durch etwas feinere.

Unter der Annahme, dass die Finisher die richtige Technik anwenden, könnte der Finishing-Prozess selbst – also die Zeit, in der das Schleifmittel mit der Materialoberfläche in Kontakt kommt – recht effizient sein. Aber wie sieht es mit dem gesamten Prozess aus, einschließlich Medienwechsel und Reinigung zwischen den Schritten? Diese Zeit summiert sich und die zusätzlichen Schritte können den gesamten Vorgang erschweren.

Die Beobachtung erfahrener Finisher kann zeigen, was möglich ist. Sie beginnen möglicherweise mit einem besonders groben Medium, einem mittelkörnigen Produkt, dann einem feinkörnigen Produkt und beginnen anschließend (falls die Anwendung dies erfordert) mit dem Polieren. Sie verbringen möglicherweise mehr Zeit mit jedem Schleifmittel, verbringen aber nicht so viel Zeit mit dem Austauschen der Endbearbeitungsmedien oder der Reinigung. Und das liegt nicht daran, dass sie weniger Zeit mit der Reinigung zwischen den Schritten verbringen; Sie haben einfach weniger Schritte.

Wie genau erreichen sie das? Ein Teil davon besteht darin, den Umgang mit den Finishing-Medien zu erlernen. Ein weiterer Teil besteht darin, dass sie vergessen, was sie in der Schleifabteilung gelernt haben.

Schleifer könnten sich bis zur Endbearbeitung hocharbeiten. Es ist ein natürlicher Karriereweg, aber wer zwischen beiden wechselt, kann einige schlechte Gewohnheiten entwickeln. Was beim Schleifen funktioniert, funktioniert nicht unbedingt auch beim Finishen. Die beiden Prozesse sind wirklich unterschiedliche Tiere.

Stellen Sie sich Schleifscheiben wie die Räder eines Autos vor; In beiden Fällen erledigen die Kanten die meiste Arbeit. Schleifmaschinen nähern sich dem Werkstück mit hoher Drehzahl und großem Anstellwinkel, sodass sie mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck mit dem Werkstück in Berührung kommen. Stellen Sie sich Schleifscheiben wie Scheibenbremsen an einem Auto vor. Der Großteil der Disc-Oberfläche leistet einen gewissen Grad an Arbeit. Dies erfordert einen flacheren Anstellwinkel (siehe Abbildung 3).

Wenn Sie in eine Endbearbeitungsabteilung gehen und das Jammern von Werkzeugen hören, bei dem die Tonhöhe steigt und fällt, stimmt wahrscheinlich etwas nicht. Neue Finisher übernehmen möglicherweise das, was sie beim Schleifen getan haben – sie gehen die Arbeit in einem hohen Anstellwinkel und mit viel Druck an. Jetzt graben sie sich in der Endbearbeitungsabteilung mit einem Schleifmittel in das Metall ein, das überhaupt nicht zum Graben geeignet ist. Gleichzeitig entstehen durch den übermäßigen Druck tiefere Kratzer, deren Entfernung zusätzliche Schritte erfordert. Darüber hinaus ermüden die Bediener schnell, wenn sie ihre Elektrowerkzeuge stärker als nötig belasten, wodurch ihre Arbeit weniger gleichmäßig wird. Indem sie härter arbeiten, schaffen sie sich mehr Arbeit.

Schleifscheiben (siehe Abbildungen 4 und 5) werden sanft (im Vergleich zum Schleifen) auf die Oberfläche aufgetragen, um gröbere Kratzer zu entfernen und durch feinere zu ersetzen. Erfahrene Bediener streben danach, sie bei optimaler und nicht bei maximaler Nenndrehzahl zu verwenden. Wer neu in der Endbearbeitung ist, liest vielleicht die Angabe „maximale Drehzahl“ auf dem Etikett und denkt, dass diese Einstellung der schnellste Weg ist, ein Produkt fertigzustellen – aber das Gegenteil ist der Fall. Eine maximale Drehzahlangabe gibt an, wie schnell ein Bediener das Produkt sicher verwenden kann. Die optimale Drehzahl zeigt, wo sie für viele Anwendungen am effektivsten sein kann.

Ein 10-Ampere-Werkzeug zum Halten von Medien mit einem Durchmesser von bis zu 5 Zoll. mahlt möglicherweise mit 11.000 U/min, führt die Endbearbeitungsschritte jedoch mit 5.000 bis 7.000 U/min durch. Allerdings hängt die optimale Drehzahl vom zu fertigenden Produkt und den verfügbaren Amperezahlen des Elektrowerkzeugs ab.

Auch die Geschwindigkeit ändert sich mit dem Scheibendurchmesser. Schleifmittel in der Nähe des Außenumfangs der Scheibe rotieren schneller (d. h. haben eine höhere lineare Geschwindigkeit) als Schleifmittel in der Nähe der Mitte, und die Änderung wird umso ausgeprägter, je größer die Scheibe ist. Schleifmittel in der Nähe der Kante eines 7-Zoll-Durchmessers. Eine Scheibe, die sich mit 5.000 U/min dreht, bewegt sich schneller als Schleifmittel in der Nähe der Kante eines 4,5-Zoll-Bohrers. Rabatt. Ihre Umdrehungen pro Minute sind gleich; das Schleifmittel auf dem 7-Zoll. Die Scheibe muss lediglich eine längere Umdrehung zurücklegen.

Aufgrund dieses Unterschieds sieht man oft, dass erfahrene Finisher den Druck, den sie ausüben, ganz leicht anpassen, wenn sie in Ecken vordringen, um das Kratzermuster im gesamten Werkstück zu verschmelzen. Insbesondere könnten sie ihren Druck verringern, wenn sie in eine Ecke gehen. In der Mitte des Werkstücks erzeugt die gesamte Scheibe ein Kratzmuster, sodass sich etwaige Unterschiede in der Schleifgeschwindigkeit praktisch von selbst aufheben. Doch in der Ecke ändert sich die Situation. Nur das Schleifmittel in der Nähe der Scheibenkante kann die Ecke erreichen, sodass die „Durchschnittsgeschwindigkeit“ der Schleifkörner bei der Arbeit zunimmt. Der erfahrene Finisher lässt es also zum Ausgleich etwas ruhiger angehen.

Im Allgemeinen sind solche Druckanpassungen winzig und subtil. Tatsächlich ist bei jedem Prozess, bei dem abrasive Medien zum Einsatz kommen – Schleifen, Mischen oder Endbearbeiten – die Konsistenz von größter Bedeutung. Jemand, der durchgehend den optimalen Druck aufrechterhalten kann, ist in der Regel am effektivsten. Auch hier ist Zuhören wichtig. Hören Sie das Jammern eines Elektrowerkzeugs, das ständig höher und niedriger wird, und es besteht eine gute Chance, dass ein unerfahrener Finisher nicht gleichmäßig Druck ausübt.

Auch die Gleichmäßigkeit der Bewegung ist wichtig, eine Lektion, die man in vielen Schleifabteilungen gelernt hat, die Werkstücke mit Brünierung herstellen. Blaufärbung entsteht durch Überhitzung. Um dies zu vermeiden, hält eine Schleifmaschine das Werkzeug ständig in Bewegung.

Auch hier spielt die Wahl des Schleifmittels eine Rolle. Gebundene Schleifmittel zersetzen sich ständig. Wenn also ein Bediener die Schleifscheibe regelmäßig und konstant über das Werkstück bewegt, entweicht Wärme. Bei beschichteten Schleifmitteln hingegen ist nur eine Medienschicht auf die Scheibe aufgetragen. Daher kann die Wärmeentwicklung sehr stark sein, wenn der Bediener nicht dem richtigen Bewegungsmuster folgt, um die Wärme über das Teil abzuleiten.

Moderne beschichtete Schleifmittel, insbesondere Schleifscheiben, gehören zu den am häufigsten verwendeten Werkzeugen in der Metallverarbeitung. Ironischerweise hängt ein Teil davon davon ab, wie gut moderne Schleifmittel funktionieren.

ABBILDUNG 2. Ein Bediener verwendet zum Mischen ein beschichtetes Schleifmittel.

Keramische und präzisionsgeformte Körner weisen in den ersten fünf Minuten des Einsatzes tendenziell eine extrem hohe Metallabtragsleistung auf. Dann lässt ihre Wirksamkeit etwas nach – nicht dramatisch, aber so stark, dass sich viele Bediener Zeit nehmen, ihre Bandscheibe auszutauschen. Die Wahrheit ist, dass die Disc wahrscheinlich eine Stunde oder mehr Nutzungsdauer hat, bevor ihre Entfernungsrate dramatisch abnimmt und die Disc tatsächlich ersetzt werden muss.

Der Austausch von Medien treibt häufig die Kosten für Schleifmittel in die Höhe. Man könnte argumentieren, dass die Beibehaltung dieser ultrahohen Abtragsrate alle zusätzlichen Kosten für Verschleißteile wert wäre, aber dieses Argument berücksichtigt nicht die Auswirkungen der Werkzeugwechselzeit. Dies geht wiederum auf die Betrachtung des gesamten Endbearbeitungszyklus zurück. Eine etwas langsamere Endbearbeitung mit weniger Werkzeugwechseln macht das Rennen.

Niemand gewinnt das Rennen, wenn ihm nicht die richtigen Werkzeuge zur Verfügung stehen. Dazu gehört auch die Bereitstellung der richtigen Schleifmittel und des richtigen Elektrowerkzeugs. Angenommen, jemand versucht, ein bestimmtes Kratzermuster auf einem Werkstück zu platzieren, während er ein Elektrowerkzeug ohne variable Geschwindigkeitsregelung verwendet. Oder sie stellen fest, dass sie trotz ihrer richtigen Technik immer wieder auf andere Körnungen umsteigen müssen, doch eine vielseitigere Fächerschleifscheibe (mit aggressiver Körnung auf den Fächern und einer weicheren Unterlage darunter) könnte ihren Bedürfnissen besser entsprechen.

Auch Umweltfaktoren spielen eine Rolle. Medien sollten nicht in übermäßig trockenen oder feuchten Umgebungen gelagert werden. Die Arbeit sollte frei von Verunreinigungen sein, insbesondere wenn in einem Betrieb sowohl Edelstahl als auch Kohlenstoffstahl verarbeitet werden. Idealerweise sollten Edelstahl und Kohlenstoff getrennt verarbeitet und (insbesondere) gelagert werden, nicht nur auf verschiedenen Tischen oder Gestellen innerhalb derselben Zelle, sondern in völlig unterschiedlichen Bereichen der Anlage.

Ein Edelstahlhersteller hat kürzlich Zeit damit verbracht, ein Rostproblem zu beheben. Der Betrieb wartete 24 bis 48 Stunden, um sicherzustellen, dass der Edelstahl vollständig passiviert war, und dennoch trat auf einem Teil des gelieferten Produkts immer noch Rost auf. Die Schleif- und Endbearbeitungsabteilung war sauber und gut organisiert und verfügte über gefilterte Luft. Die Endbearbeitungsabteilung war nicht der Übeltäter; es hatte damit zu tun, wie unfertige Erzeugnisse gelagert wurden. Der zu bearbeitende Edelstahl wurde nach dem Stanzen auf Gestellen aus Kohlenstoffstahl gelagert.

Vergessen Sie auch nicht das Licht. Betreiber müssen sehen, was sie tun. Zu oft merken Fab-Shops erst dann, dass die Teile nicht das von allen erwartete Finish haben, wenn sie in der Nähe der Versandrampe liegen und Licht von außen hereinströmt. Warum ist es niemandem aufgefallen? Schuld daran ist die schlechte Beleuchtung in der Endbearbeitungsabteilung.

Die Art des Lichts und die Helligkeit können Faktoren sein, aber die wichtige Überlegung ist normalerweise, woher das Licht kommt, also seine Richtung. Idealerweise sollte das Licht aus mehreren Richtungen kommen, sodass der Bediener das endgültige Kratzmuster aus jedem Winkel prüfen kann.

Beim Schleifen und Endbearbeiten kommt es darauf an, auf die Details zu achten. Auf diese Weise ähnelt der Vorgang ein wenig dem Backen eines Kuchens. Wenn Sie eine Zutat vermissen, wird das Ergebnis nicht so lecker sein.

Zu diesem Zweck dokumentieren viele Betriebe ihre Mahl- und Veredelungspraktiken durch die Entwicklung von Rezepturen. Sie beschreiben detailliert die erforderlichen Endbearbeitungsschritte – nicht zu viele, nicht zu wenige –, die Zeit, die für jeden Schritt benötigt wird, die Technik (flacher Annäherungswinkel, Bewegungsmuster, Druck, Drehzahl), die erforderliche Reinigung zwischen den einzelnen Schritten (die Reinigungslösung). Verwendung zusammen mit einem Mikrofasertuch), den Schleifmitteln und den Einstellungen des Elektrowerkzeugs.

Als nächstes kombinieren Sie diese Rezepte mit einer guten Küche (sauberer, gut beleuchteter Laden mit den richtigen Werkzeugen) und ein paar Köchen, die nie aufhören zu lernen (Schulung und Dokumentation über die richtige Technik und die Endbearbeitungsschritte). Wenn Sie alle diese Zutaten richtig miteinander vermischen, werden sich Qualität und Gesamtdurchsatz mit Sicherheit verbessern.