Härte von Schleifscheiben (Bindungshärte)

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Die Härte, welche hier erläutert wird, hat mit der Schleifstoffhärte nichts zu tun. Sie bezieht sich auf das Verhalten der jeweiligen Bindung gegen äussere Belastung, wobei nicht nur die verschiedenen Bindungsanteile (Kornanteil, Bindungsmasse, Struktur bzw. Porosität, ev. zusätzlicher Porenbildner und Fertigungsmethode) eine Rolle spielen, sondern auch die Art der Bindung. Man bezeichnet deshalb diese Härte auch als statische Härte, weil sie sich unter den Einsatzbedingungen - also im dynamischen Zustand - verändert. In diesem Fall spricht man von der dynamischen Härte der Schleifscheibe. Beide Härten sind gleichermassen von Bedeutung innerhalb eines Schleifprozesses. Die statische Härte wählt man aufgrund der Prozessvorgaben. Sie steht auf dem Etikett der Scheibe, üblicherweise als Buchstabe. Die dynamische Härte dagegen ergibt sich durch die Einsatzparameter, wobei die Schnittgeschwindigkeit bzw. ihre Variationsmöglichkeiten, den grössten Einfluss haben.

Die statische Härte kann auch so definiert werden: Es ist die Kraft, mit welcher sich die Schleifkörner aus dem Bindungsverband herausbrechen lassen. Dafür gibt es verschiedene Messmethoden, aber keine genaue Normung in bezug auf das Vorgehen und die Zuordnung. NORTON hat als erster Hersteller die sogenannte NORTON-Skala für die Bezeichnung der Scheibenhärte festgelegt, nämlich von A - Z. Dabei sind die Buchstaben von E (extrem weich) - etwa T (extrem hart) wichtig. Später wurde daraus die FEPA-Härteskala und heute ist sie auch unter ISO spezifiziert.

Warum ist die Härte einer Schleifscheibe wichtig? Abhängig von den Prozessvorgaben (Stellgrössen) ergibt sich eine bestimmte Kontaktfläche zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück. In der Kontaktzone baut sich ein Schleifdruck auf, welcher in zwei Komponenten zerlegt wird, in die Umfangs- oder Tangentialkraft und in die Normalkraft. Beide Kräfte werden durch den momentanen Leistungsbedarf bestimmt. Nun muss eine Schleifscheibe, damit sie das geforderte Mass an Selbstschärfung aufweist - abhängig von ihrer Spezifikation - mit dem richtigen Druck in der Kontaktzone beaufschlagt werden. Ist dieser Druck zu gering, stumpft die Scheibe lediglich ab und beginnt zu drücken. Massfehler, schlechte Oberflächenqualitäten und meist auch Schleifbrand (thermische Randzonenschäden) sind dann die Folge. Liegt der Druck dagegen über jenem, der eine Selbstschärfung garantieren würde, bricht die Scheibe zusammen. Auch dies manifestiert sich durch eine schlechte Oberfläche und sehr schnellen Mass- bzw. Formverlust. Es ist klar: Die statische Härte muss so gewählt sein, dass die dynamische Härte im Prozess ein gutes Selbstschärfverhalten der Scheibe möglich macht.

Allerdings kann man über die Stellgrössen (Schnittgeschwindigkeit, Werkstückgeschwindigkeit, Zustellung) in bestimmten Grenzen dynamische Anpassungen vornehmen. Es kommt somit auch stark darauf an, was die jeweilige Schleifmaschine - und letztendlich der gesamte Schleifprozess - an Veränderungen zulässt. Und sogar die Schmierfähigkeit des verwendeten Kühlschmierstoffs hat einen Einfluss auf die Härtewirkung der Schleifscheibe. Dieselbe Scheibe wirkt gekühlt mit hoch additiviertem Schleiföl bedeutend härter, als wenn sie mit einer organischen, ungeschmierten Lösung zusammen zum Einsatz kommt.

Es zeigt sich deutlich, dass die Wahl der Scheibenhärte, in Abhängigkeit der Schleifaufgabe und der übrigen Bedingungen, sehr sorgfältig getroffen werden muss.