EMAG optimiert Schleifen von Bremsscheiben

Um die verschärften Feinstaub-Grenzwerte der Euro-7-Norm zu erfüllen, setzt die Automobilindustrie zunehmend auf beschichtete Bremsscheiben. Doch nur mit einem exakt abgestimmten Bearbeitungsprozess lassen sich diese Bauteile in grossen Stückzahlen wirtschaftlich fertigen. EMAG liefert mit der VLC 450 DG eine durchdachte Maschinenlösung, die das Doppelseiten-Planschleifen mit modernsten Maschinenkomponenten kombiniert – für höchste Bauteilqualität bei maximaler Produktivität.

Die PKW-Bremsscheibe der Zukunft ist beschichtet – nur so lassen sich die verschärften Feinstaub-Grenzwerte der Euro-7-Norm erreichen. Zudem ist die Bremsfläche vor Korrosion geschützt und besonders verschleissfest. Doch welcher Bearbeitungsprozess gewährleistet, dass sich diese Qualität bei hohen Stückzahlen prozesssicher umsetzen lässt? Mit der VLC 450 DG, einer Kombination aus Laserbeschichten und nachfolgendem Doppelseiten-Planschleifen, bietet EMAG die passende Antwort. Letzteres ist dabei ein entscheidender Produktivitätsfaktor, denn die Beschichtungen stellen hohe Anforderungen an den Schleifprozess.

Was zeichnet die VLC 450 DG im Detail aus?

Die Euro-7-Norm bringt strenge Grenzwerte für den Abrieb von Reifen und Bremssystemen: Ab 2035 dürfen PKWs nur noch rund drei Milligramm Feinstaub pro Kilometer emittieren – heute sind es bis zu 40 Milligramm. Technologisch lautet die Lösung: Bremsscheiben mit Hartstoff beschichten. Besonders das Laserbeschichten von EMAG zeigt hier Potenzial: Matrixwerkstoff und Hartstoffkarbid werden einem Laserwerkzeug zugeführt und mit der erwärmten Oberfläche verschmolzen. Es entstehen Haft- und Verschleissschutzschichten – als Zwei- oder Einlagensystem, je nach Anwendung.

Eine entscheidende Frage ist jedoch: Wie lässt sich dieser Ansatz in eine grossvolumige Produktionslösung integrieren – inklusive Schleifprozesse zur Finalbearbeitung der Oberfläche? «Diese Frage steht bei uns an erster Stelle», sagte Jannik Röttger, Head of Grinding Technology bei EMAG. «Unser Alleinstellungsmerkmal ist, dass wir sowohl den Dreh- als auch den Laserschweissprozess auf EMAG-Maschinen beherrschen. Gleichzeitig denken wir den Schleifprozess von Anfang an mit.»

Schleifprozesse perfektionieren

Was das konkret für den Maschinenbau bedeutet, verdeutlicht ein Blick auf die Schleifmaschine VLC 450 DG – eine spezielle Lösung für die Bremsscheibe, die von EMAG Experten in allen Details auf das jeweilige Beschichtungssystem und den gewünschten Produktionsprozess ausgelegt wurde.

Im Mittelpunkt steht dabei in jedem Fall das Doppelseiten-Planschleifen als gleichsam produktiver wie sicherer Prozess. Er sorgt am Bauteil für Kreuzschliff-Strukturen, die ein sehr vorteilhaftes tribologisches Verhalten aufweisen. Gleichzeitig erleichtert der Kreuzschliff die direkte Qualitätskontrolle, denn bereits der Verlauf des ein- und austretenden Korns bestätigt, dass alle Achswinkel korrekt eingestellt sind.

Dazu kommen weitere Prozess-Vorteile rund um das Doppelseiten-Planschleifen. So macht die dazugehörige symmetrische Krafteinleitung höchste Prozessvorschübe möglich. Der grossflächige Kontakt zwischen Schleifscheiben und Bremsscheibe gewährleistet eine optimale Bauteilabstützung und somit eine hohe Bauteilqualität der in Achsrichtung sehr labilen Bremsscheiben.

Als Kühlmittel dient ein mineralölfreies Wasser (also keine Emulsion), aus dem sich die kleinen Schleifpartikel gut herausfiltern lassen. Hier findet eine enge Kooperation mit den Herstellern von Kühlschmierstoffen und Filteranlagen statt. An dieser Stelle profitieren Anwender übrigens von der vertikalen Anordnung in der VLC 450 DG, denn der Schleifschlamm enthält hochfeste Abrasiv-Partikel.

Überhaupt gilt: Das gesamte Maschinenkonzept von EMAG ist auf maximale Produktivität und Langlebigkeit ausgelegt, um den hohen Anforderungen der Serienfertigung gerecht zu werden. So sorgt beispielsweise ein umfassendes Kühlkonzept für eine gute thermische Stabilität, das Mineralit-Maschinenbett minimiert die Schwingungen und ein Maschinenshuttle ausserhalb des Arbeitsraums bildet eine ideale Schnittstelle zur weiterführenden Automation. Durch die Pick-up-Spindel, die das Teil vom Shuttle in den Arbeitsraum holt, sind die Span-zu-Span-Zeiten minimal.

Auch das Schleifwerkzeug der VLC 450 DG setzt neue Massstäbe bei der Bearbeitung von Bremsscheiben: Es ist als Wechselring konzipiert und hat ein geringes Gewicht von unter fünf Kilogramm. In der Folge dauern Werkzeugwechselzeiten weniger als zehn Minuten – bemerkenswert kurz! Insgesamt bietet das vertikale Konzept mit sehr gut zugänglichem Arbeitsraum eine hohe Rüstfreundlichkeit. Alle Wechselteile sind für den Bediener problemlos erreichbar.

Ganzheitliche Betrachtung unverzichtbar

Nicht zuletzt kommt es bei der beschichteten Bremsscheibe auf eine ganzheitliche Betrachtung der kompletten Prozesskette an, denn beide Verfahren beeinflussen sich in entscheidender Weise. Dazu muss man wissen, dass beim Laserbeschichten zwar immer eine ähnliche Oberflächen-Rauheit (Rz bis zu 100 Mikrometer) entsteht – die Festigkeit dieser Oberfläche aber je nach Beschichtungssystem stark variiert.

Folglich werden Single-Layer- und Duo-Layer-Systeme in unterschiedlicher Weise geschliffen: Die erste Variante lässt hohe Schnittgeschwindigkeiten zu, die zweite Variante verlangt hingegen nach einer Motorkennline mit eher kleineren Drehzahlen bei gleichzeitig hohem Drehmoment. Oder anders gesagt: Die Monoschichten ähneln gehärtetem Stahl, während die Verschleissschichten der Duo-Layer-Systeme ein Zerspanverhalten wie Hartmetall aufweisen. Die Eigenbau-Schleifspindeln von EMAG liefern für beide Anwendungen die richtigen Leistungsparameter, um eine effiziente Zerspanung zu ermöglichen.

Dazu kommen weitere Parameter wie etwa die Wahl des Schleifmittels, die für die Produktivität des Schleifprozesses von entscheidender Bedeutung sind. Hier ist ein direkter Informationsaustausch zwischen den Entwicklungsabteilungen von Maschinenhersteller, Schleifscheibenhersteller und Kornwerkstofflieferant unabdingbar.

In jedem Fall profitieren die Kunden bei der VLC 450 DG von einer Maschine, die speziell für diese Anwendung entwickelt wurde und gleichzeitig alle typischen Qualitäten sowie das jahrzehntelange Erfahrungswissen des EMAG Maschinenbaus aufweist.