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Kurzantwort: PCD und PCBN sind fast so hart wie Diamant, deshalb ist das Schleifen langsam und erfordert feine Diamantkörnung (D30–D91) bei 100–150% Konzentration, eine Metall- oder keramische Bindung und eine sehr steife Maschine mit Überflutungskühlung.
Weiterführende Lektüre: Metallgebundene Diamantschleifscheibe · Diamantschleifscheibe für das Hartmetallschleifen · Diamant oder CBN: Welches Schleifmittel?.
Warum PCD und PCBN schwer zu schleifen sind
PCD (polykristalliner Diamant) und PCBN (polykristallines kubisches Bornitrid) sind gesinterte superharte Verbundwerkstoffe. Nur Diamant schleift PCD wirtschaftlich. Der Abtrag ist klein und langsam, deshalb zählen ein scharfer Diamant in feiner Körnung und hoher Konzentration und eine ausreichend steife Maschine, die Rattermarken an der fertigen Kante vermeidet.
Bindung und Körnung wählen
| Aufgabe | Bindung | Körnung (FEPA D) | Konzentration |
|---|---|---|---|
| Grobe Kantenvorbereitung | Metall | D64–D91 | 125–150% |
| Vorschlichten | Metall / keramisch | D46–D64 | 100–125% |
| Finish / Läppen | Keramisch / Kunstharz | D30–D46 | 75–125% |
| CVD-Diamant | Metall / keramisch | D15–D46 | 75–125% |
Eine höhere Konzentration widersteht dem Druck beim Schleifen dieser harten Werkstoffe; eine feinere Körnung steuert die Kantenqualität und reduziert Mikroausbrüche.
Anforderungen an Maschine und Prozess
- Steife, hochpräzise Maschine mit feiner Zustellsteuerung.
- Hohe Scheibendrehzahl und geringe Zustellung, mehrere Durchgänge.
- Überflutungskühlung oder reines Öl, um die kleinen, heißen Späne abzuführen.
- Häufiges Abrichten (Metall/keramisch), damit die Körnung scharf bleibt.
- Die fertige Kante prüfen; die Kantenqualität von PCD bestimmt direkt die Standzeit des Werkzeugs.
Die Kantenqualität von PCD bestimmt die Standzeit
Die PCD-Schneidkante ist das Werkzeug. Mikroausbrüche aus dem Schleifen werden im Einsatz zur Ausgangsstelle für Kantenversagen, deshalb sind die Schlichtdurchgänge ebenso wichtig wie das Schruppen. Für die letzten Durchgänge eine feine, frisch abgerichtete Körnung verwenden und unter dem Mikroskop prüfen.
Welche Auslegung sollte ich wählen?
| Parameter | Typischer Wert |
|---|---|
| Bindung | Metall (Metall/keramisch für das Finishen) |
| Körnung (FEPA D) | D30–D91 |
| Konzentration | 100–150% |
| Zustellung | 0,002–0,02 mm |
| Kühlmittel | Überflutung / reines Öl |
| Maschine | Steif, hohe Drehzahl, feine Zustellung |
Das Schleifen von PCD/PCBN ist ein Präzisionsprozess; die Finish-Körnung auf Ihrer Maschine testen.
Warum die Kante und nicht der Durchmesser die Aufgabe ist
PCD- und PCBN-Wendeschneidplatten werden als endkonturnahe Rohlinge geliefert. Das Schleifen trägt nur wenige Zehntelmillimeter ab, definiert aber die Schneidkante, von der die Standzeit des Werkzeugs abhängt. Ein Ausbruch von 20 µm an einer PCD-Kante wird unter Schnittlast zum Riss, und die Platte versagt lange bevor die Kante verschleißt.
Beide Werkstoffe sind superhart: PCD ist ein Diamantskelett in Kobalt, PCBN ist kubisches Bornitrid in einem keramischen oder metallischen Binder. Diamantschleifscheiben bearbeiten beide, doch die Wärme an der Kante ist für das abgetragene Volumen enorm. Der Prozess wird deshalb um Kühlung und Kantenschutz herum ausgelegt, nicht um die Abtragsleistung.
Wie richte ich die Bearbeitung ein?
- Mit einer steifen Maschine beginnen. Ein Werkzeugschleifgerät mit geringem Spindelrundlauf und feiner Vorschubauflösung ist Voraussetzung; eine verschlissene Maschine zeigt sich sofort als Kantenausbruch.
- Die Scheibe wählen. Metall- oder keramische Bindung, D30–D64, 125–150% Konzentration für die Kantenvorbereitung; feinere Körnung für eine polierte Kante.
- Alles ausrichten. Scheibe, Vorrichtung und Wendeschneidplatte. Bei PCD kann ein Rundlauf von 0,005 mm den Kantenschaden verdoppeln.
- Leichte Durchgänge fahren. 0,002–0,01 mm Zustellung, langsamer Vorschub und mehrere Ausfunkdurchgänge am Ende, um die Schädigungsschicht zu entfernen.
- Kontinuierlich kühlen. Überflutung oder Hochdrucknebel vom ersten Kontakt an; die Kante zwischen den Durchgängen nie an Luft abkühlen lassen.
- Die Kante prüfen. Bei 200× oder stärker. Ist die Kante ausgebrochen, Scheibe oder Aufbau ändern, bevor eine weitere Platte geschliffen wird.
Wie behebe ich typische Probleme?
| Symptom | Wahrscheinlichste Ursache | Was ändern |
|---|---|---|
| Ausgebrochene Kante an PCD | Vibration, Rundlauffehler oder zu aggressiver erster Durchgang | Neu ausrichten, Zustellung halbieren, Ausfunkdurchgänge ergänzen |
| Braune oder schwarze Verfärbung auf PCD | Wärmeschaden am Diamantskelett | Kühlmittel erhöhen, Drehzahl reduzieren, Zustellung pro Durchgang reduzieren |
| Kante sieht gut aus, Standzeit ist aber kurz | Untergrundschädigung durch die Scheibe | Mit feinerer Körnung und mehr Ausfunken finishen |
| Scheibe verglast auf PCBN | Bindung zu hart für die kleine Kontaktfläche | Öfter abrichten, weichere Bindung oder feinere Körnung verwenden |
| Maß variiert von Platte zu Platte | Wärmedehnung und uneinheitliches Ausfunken | Maschine stabilisieren lassen, Anzahl der Ausfunkdurchgänge fixieren |
Die Kantenvorbereitung ist eine Schlichtoperation: Wer die Taktzeit hochdrückt, bezahlt mit Qualität.
Was gehört in eine RFQ?
- Plattentyp: PCD oder PCBN, Korngröße und Binder sowie die Zeichnung der Kantenvorbereitung.
- Abzutragender Werkstoff: radiales und axiales Aufmaß und der geforderte Kantenradius.
- Scheibe: Bindung, Körnung, Konzentration und die Form, die die Kante erreicht.
- Maschine: Rundlauf, Kühlmittelzufuhr und verfügbare prozessbegleitende Messung.
- Abnahme: Grenzwert für Kantenausbrüche und Prüfmethode.
- Volumen: Platten pro Monat und aktuelle Ausschussquote, die den Wert einer besseren Kante bestimmt.
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Bei PCD und PCBN sind die Kosten der Scheibe im Vergleich zum Wert der Wendeschneidplatte vernachlässigbar. Kaufen Sie die Scheibe, die die Kante schützt, und arbeiten Sie an der Taktzeit über Maschine und Kühlmittel, nicht über schwerere Zustellungen.
Kein Diamant für Stahl
PCBN-Wendeschneidplatten werden mit Diamant geschliffen, weil der Werkstoff Bornitrid ist und kein Stahl. Ist das Werkstück selbst Stahl oder Gusseisen, muss das Schleifmittel CBN sein.
Untertabelle 1 — nach Werkstofffamilie
| Werkstoff | Typische Bearbeitung | Empfohlene Bindung | Körnung (FEPA D) | Konzentration | Typisches Ra |
|---|---|---|---|---|---|
| Hartmetall (WC-Co) | Schneid- & Werkzeugschleifen | Kunstharz / Metall | D91–D181 | 100–150% | 0,1–0,4 µm |
| PCD / PCBN | Kantenvorbereitung, Umfang | Metall / keramisch | D46–D91 | 125–150% | 0,05–0,2 µm |
| Hochleistungskeramik (Al₂O₃, ZrO₂, Si₃N₄) | Fläche / Form | Keramisch / Kunstharz | D64–D151 | 75–125% | 0,2–0,6 µm |
| Optisches Glas / Flachglas, Quarz | Kante, Fase, CNC | Metall / Kunstharz | D64–D126 | 75–125% | 0,05–0,3 µm |
| Halbleiter (Si, SiC, Saphir) | Rückschleifen, Vereinzeln | Galvanisch / Kunstharz | D126–D400+ | 100–200% | <0,02 µm (fein) |
| Ferrit / weichmagnetisch | Fläche / Form | Kunstharz / Metall | D91–D181 | 100–150% | 0,2–0,8 µm |
| Graphit / Kohlenstoff | Formen / Trennen | Galvanisch / Metall | D181–D301 | 75–125% | — |
| CFK / Verbundwerkstoffe | Schneiden, Nuten | Galvanisch | D252–D400 | — | — |
| Thermische Spritzschichten | Schleifen, Polieren | Kunstharz / Metall | D126–D252 | 75–100% | 0,1–0,4 µm |
| Stein / Quarzkomposit | Kante, Kalibrieren | Metall / galvanisch | D181–D400 | — | — |
| Zirkonoxid (Dental / Medizin) | Finishbearbeitung, Polieren | Kunstharz / keramisch | D46–D126 | 75–100% | 0,1–0,3 µm |
| Stahl / Gusseisen (eisenhaltig) | — | Kein Diamant — CBN verwenden | — | — | — |
Richtwerte zur Planung; endgültige Körnung, Konzentration und Bindung mit einem Schleifversuch auf Ihrer Maschine bestätigen.
Anwendungsgrenze — wann kein Diamant verwendet werden darf
Diamant ist das härteste Schleifmittel und die richtige Wahl für harte, spröde, nicht eisenhaltige Werkstoffe wie Hartmetall, Keramik, Glas, Silizium, Saphir, Ferrit, Graphit und Verbundwerkstoffe. Er darf nicht für eisenhaltige Metalle — Stahl, Gusseisen und deren Legierungen — verwendet werden, weil der Kohlenstoff im Diamanten bei Schleiftemperaturen (etwa über 700 °C / 1300 °F) mit Eisen reagiert. Diese chemische Affinität verursacht schnellen, abnormalen Diamantverschleiß (Graphitisierung) und zerstört die Schleifscheibe. Für Stahl, gehärteten Stahl, Gusseisen und andere eisenhaltige Werkstücke stattdessen CBN (kubisches Bornitrid) verwenden.
