Schleifen

Schleifen ist ein spanendes Fertigungsverfahren, bei dem Werkstoff durch eine Vielzahl kleiner, unregelmäßig geformter Schneidkörner abgetragen wird. Im Gegensatz zu Verfahren wie Drehen oder Fräsen, bei denen einzelne Schneiden mit geometrisch bestimmter Form im Eingriff sind, arbeitet das Schleifen mit einer Vielzahl geometrisch unbestimmter Schneiden – den Körnern eines Schleifmittels. Das Verfahren zählt nach DIN 8580 zur Hauptgruppe der Trennverfahren, genauer zur Gruppe „Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide“. Schleifen wird sowohl in der Metall- als auch in der Holzbearbeitung eingesetzt und dient der Maßhaltigkeit, der Oberflächengüte sowie dem Entfernen von Unebenheiten, Farbschichten oder Altbeschichtungen.

Verfahrensprinzip

Beim Schleifen greifen zahlreiche, statistisch verteilte Kornspitzen gleichzeitig in die Werkstückoberfläche ein. Jedes einzelne Korn hebt dabei nur einen mikroskopisch kleinen Span ab. Durch die hohe Schnittgeschwindigkeit und die große Zahl im Eingriff befindlicher Körner entsteht in Summe ein kontrollierter, gleichmäßiger Materialabtrag. Man unterscheidet grundsätzlich zwei Formen des Kornbeaufschlagung:

Schleifen mit gebundenem Korn: Die Schleifkörner sind in einer Bindung (keramisch, kunstharzgebunden, gummigebunden oder metallisch) fest zu einem Werkzeug – etwa einer Schleifscheibe, einem Schleifband oder einem Schleifstift – verbunden. Dies ist die in der industriellen Praxis am weitesten verbreitete Form.
Schleifen mit losem Korn (Läppen im weiteren Sinne): Die Körner liegen lose oder in einer Trägerflüssigkeit (Läppmittel) vor und werden zwischen Werkzeug und Werkstück bewegt. Dieses Verfahren wird vor allem für sehr hohe Oberflächengüten und Präzisionsteile eingesetzt.

Während des Schleifprozesses entstehen durch Reibung und plastische Verformung erhebliche Temperaturen an der Kontaktstelle. Eine ausreichende Kühlung – durch Kühlschmierstoff bei der Metallbearbeitung oder durch Kornabstumpfung und Selbstschärfung bei bestimmten Bindungssystemen – ist notwendig, um Gefügeschädigungen (Schleifbrand) am Werkstück zu vermeiden.

Schleifmittel und Körnung

Das Schleifmittel besteht aus dem eigentlichen Schleifkorn und der Bindung, die die Körner zusammenhält. Gebräuchliche Kornwerkstoffe sind:

Kornwerkstoff	Eigenschaften	Typische Anwendung
Korund (Aluminiumoxid)	Zäh, universell einsetzbar	Metallbearbeitung, Holzschliff
Siliciumcarbid	Sehr hart, scharfkantig, spröde	Nichteisenmetalle, Kunststoffe, Lackschliff
Zirkonkorund	Hohe Zähigkeit, hohe Standzeit	Grobschliff, hoher Materialabtrag
Diamant / kubisches Bornitrid (CBN)	Extreme Härte	Hartmetall, gehärteter Stahl, Keramik

Die Körnung beschreibt die Korngröße und wird meist nach genormten Kennzahlen (z. B. FEPA-Standard, bei Schleifpapier häufig als P-Zahl angegeben) klassifiziert. Je höher die Zahl, desto feiner das Korn:

Grobe Körnung (z. B. P24–P60): hoher Materialabtrag, für Vorschliff und Formkorrektur
Mittlere Körnung (z. B. P80–P180): Egalisieren von Oberflächen, Entfernen von Bearbeitungsspuren
Feine Körnung (z. B. P240–P400): Vorbereitung für Beschichtung, Zwischenschliff
Sehr feine Körnung (ab P600 aufwärts): Feinschliff, Politur, Erzielung hoher Oberflächengüten

Neben dem Kornwerkstoff und der Körnung beeinflussen auch Bindungsart, Kornstreuung und Porosität des Schleifmittels das Zerspanungsverhalten und die Standzeit.

Verfahrensarten

Je nach Werkzeugform, Kinematik und Anwendungsfall unterscheidet man verschiedene Schleifverfahren:

Bandschleifen: Ein endlos umlaufendes, mit Schleifmittel beschichtetes Band läuft über Umlenkrollen und wird gegen das Werkstück geführt. Bandschleifer werden sowohl stationär (Bandschleifmaschinen) als auch handgeführt eingesetzt und eignen sich für großflächige Bearbeitung, Entgraten sowie Vor- und Zwischenschliff in Holz- und Metallbearbeitung.

Exzenterschleifen: Der Schleifteller führt eine Kombination aus Rotations- und Exzenterbewegung aus, wodurch überlappende, kreisförmige Schleifspuren entstehen, die ein gleichmäßiges, riefenarmes Schliffbild erzeugen. Das Verfahren wird vor allem für Flächenschliff an Holz, Lackierungen und Kunststoffoberflächen eingesetzt, da es im Vergleich zum reinen Rotationsschliff ein geringeres Risiko sichtbarer Schleifspuren birgt.

Flachschleifen: Hierbei wird meist eine rotierende Schleifscheibe über eine ebene Werkstückoberfläche geführt, häufig auf Präzisions-Flachschleifmaschinen mit Magnetspanntisch. Das Verfahren dient der hochgenauen Bearbeitung ebener Flächen, etwa bei gehärteten Werkzeugen, Maschinenbauteilen oder Messplatten, und erreicht enge Toleranzen sowie hohe Ebenheiten.

Rundschleifen: Rotationssymmetrische Werkstücke werden zwischen Spitzen oder in Spannfuttern eingespannt und rotieren, während eine Schleifscheibe die Außen- oder Innenkontur bearbeitet. Man unterscheidet Außenrundschleifen und Innenrundschleifen. Das Verfahren wird typischerweise zur Endbearbeitung von Wellen, Bolzen, Lagersitzen und Bohrungen mit hohen Anforderungen an Rundlauf und Oberflächengüte eingesetzt.

Weitere Sonderformen sind das Spitzenlose Schleifen (Centerless-Schleifen), das Profilschleifen zur Erzeugung komplexer Konturen sowie das Werkzeugschleifen zum Schärfen und Nachschleifen von Schneidwerkzeugen.

Anwendungsbereiche

Schleifen findet in nahezu allen Bereichen der industriellen Fertigung sowie im Handwerk Anwendung:

Metallbearbeitung: Präzisionsbearbeitung gehärteter Bauteile, Werkzeugschärfen, Entfernen von Zunder und Schweißnähten, Oberflächenveredelung
Holzbearbeitung: Egalisieren von Oberflächen vor der Lackierung, Entfernen von Leim- und Hobelspuren, Kantenschliff, Restaurierung
Bauwesen und Handwerk: Abschleifen von Altanstrichen, Spachtelmassen und Untergründen, Vorbereitung von Untergründen für Beschichtungen
Werkzeugbau: Nachschärfen von Fräsern, Bohrern und Sägeblättern

Schleifstaub, Feinstaubbelastung und Gesundheitsschutz

Eine besondere Herausforderung beim Schleifen ist die Entstehung feiner bis sehr feiner Stäube. Da beim Kornabtrag zahlreiche mikroskopisch kleine Späne entstehen, liegt ein erheblicher Anteil der freigesetzten Partikel im Bereich des einatembaren (E-Staub) und alveolengängigen (A-Staub) Feinstaubs, der tief in die Atemwege und bis in die Lungenbläschen vordringen kann. Je feiner die verwendete Körnung und je höher die Bearbeitungsgeschwindigkeit, desto größer ist tendenziell der Feinstaubanteil im entstehenden Staub.

Von besonderer arbeitsschutzrechtlicher Bedeutung ist Holzstaub, wie er beim Schleifen von Massivholz, Holzwerkstoffen und Beschichtungen anfällt. Buchen- und Eichenholzstaub sind nach der Technischen Regel für Gefahrstoffe TRGS 553 „Holzstaub“ als krebserzeugend eingestuft; auch für Stäube anderer Holzarten gelten wegen möglicher krebserzeugender Wirkung besondere Schutzpflichten. Die TRGS 553 legt für Arbeitsplätze mit Holzstaubexposition einen Beurteilungsmaßstab fest und fordert den Stand der Technik bei der Staubminderung, insbesondere durch technische Schutzmaßnahmen wie die Erfassung an der Entstehungsstelle.

Auch bei der Metallbearbeitung können abhängig vom bearbeiteten Werkstoff und der Beschichtung gesundheitlich relevante Stäube entstehen, etwa bei verzinkten, lackierten oder legierten Werkstoffen. Zur Minderung der Staubexposition kommen daher in der Regel folgende Maßnahmen zum Einsatz:

Erfassung an der Entstehungsstelle: Absaughauben, umschlossene Bearbeitungsräume oder direkt am Werkzeug integrierte Absaugöffnungen erfassen den Staub möglichst nah am Entstehungsort, bevor er sich im Raum verteilt.
Abscheidung und Filtration: Filteranlagen mit geeigneten Filterklassen scheiden auch feinste Partikel aus der abgesaugten Luft ab, bevor diese – je nach Anlage – in den Arbeitsraum zurückgeführt oder nach außen abgeleitet wird.
Persönliche Schutzausrüstung: Ergänzend zur technischen Absaugung kommt insbesondere bei mobilen Tätigkeiten oder Restexpositionen geeigneter Atemschutz zum Einsatz.

Die Kombination aus feinkörnigem Materialabtrag, hoher Partikelzahl und teils krebserzeugenden Inhaltsstoffen macht eine wirksame Erfassung und Abscheidung von Schleifstaub zu einem zentralen Aspekt des Arbeits- und Gesundheitsschutzes an Schleifarbeitsplätzen.

Quellen

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