Was ist Läppen?
Der Begriff "Läppen" wird verwendet, um eine Reihe von verschiedenen Oberflächenbearbeitungen zu beschreiben, bei denen lose Schleifpulver bei normalerweise niedrigen Drehzahlen als Schleifmittel verwendet werden. Es handelt sich um ein Verfahren, das Produkten vorbehalten ist, die sehr enge Toleranzen in Bezug auf Ebenheit, Parallelität, Dicke oder Oberfläche erfordern.
Merkmale beim Läppen:
- Lose Abrasiv-Verfahren-(LAP)
- Beim Läppen werden abrasive Partikel verwendet, um die Werkstücke zu bearbeiten
- Die Läpppartikel (Körnung) werden mit einer Flüssigkeit auf Wasser- oder Ölbasis gemischt. Die Kombination aus Läppmittel und Flüssigkeit wird als "Slurry" (Aufschlämmung) bezeichnet. Dies ist ein flüssiges Schneidwerkzeug
- Die Slurry wird auf eine rotierende, motorisierte Plattform, die so genannte "Läppscheibe", aufgetragen
- Das Werkstück wird dann gegen die Slurry auf der rotierenden Lappscheibe platziert und die Oberfläche des Werkstücks wird bearbeitet
- Es findet eine Roll-/Gleitbewegung der Schleifkörner zwischen Läppscheibe und Werkstück statt

Wie funktioniert das Läppen?
Ein oder mehrere Teile werden im Batch-Prozess gleichzeitig bearbeitet. Das Schleifmittel wird in der Regel mit einem flüssigen Träger gemischt, entweder auf Öl- oder Wasserbasis. Die zu läppenden Werkstücke werden in Läuferscheiben festgehalten. Sie können auch Werkstückhalter – oder träger" genannt werden. Diese werden verwendet, um die Werkstücke getrennt zu halten und eine Beschädigung der Kanten zu vermeiden. Die Werkstücke werden über die Oberfläche der Läppscheibe geführt, auf die das Läppmittel aufgetragen wird.
Das Läppen ist ein Mittelwertverfahren, bei dem der größte Materialabtrag dort auftritt, wo die Höhepunkte der Oberfläche des Werkstücks die flache Läppscheibe berühren. Ziel ist es, Werkstücke mit einer gleichmäßig glatten und ebenen Oberfläche herzustellen: Eine geläppte Oberfläche zeigt ein mattes, nicht reflektierendes und multidirektionales Aussehen. Diese Bedingung wird als "matte" Ausführung bezeichnet. Bei Materialien, die mit einer sehr geringen Korngröße von Aluminiumoxid geläppt wurden, kann es zu leichten Reflexionen kommen. Dies gilt insbesondere, wenn das Material relativ hart ist und die Oberflächenrauheitsmessung vielleicht 127 µm und darunter beträgt.
Auf geläppten Oberflächen sind sehr leichte "Mikrokratzer" zu sehen. Schleifmittel mit größerer Korngröße und einer härteren Mischung erzeugen neben tieferen Kratzern auch mehr Mikrokratzer. Die meisten Mikrokratzer, die mit Aluminiumoxid-Slurry von geringer Korngröße erzeugt werden, sind weniger als 0,025 µm tief und können normalerweise nicht mit einem Profilometer gemessen werden. Mikrokratzer sollten nicht mit tieferen Kratzern verwechselt werden, die durch Partikel von Verunreinigungen oder anderen Ursachen verursacht werden.
Was geschieht während des Läppprozesses?
- Die Oberflächenbeschaffenheit wird modifiziert und in der Regel in qualitativen Werten für die Oberfläche und den Untergrund verbessert (glatter).
- Die Geometrie (Ebenheit) der bearbeiteten Oberfläche wird durch das Läppen flach oder kugelförmig.
Eine gewisse Menge an Material wird von der geläppten Oberfläche des Werkstücks entfernt.
Das Läppen schneidet Späne im Wege eines losen Schleifprozesses. Eine von mehreren verschiedenen Arten von präzisem mikrogradiertem Schleifmittelpulver wird in einem bestimmten Verhältnis mit Schneidflüssigkeit gemischt und auf eine rotierende Lap-Platte aufgetragen.
Das Mischmaterial, das prozentuale Mischungsvolumen, die Körnungsgröße der Läpppulver und der angewandte Druck bestimmen die resultierende Abtragsleistung und Oberflächenrauheit. Das Gemisch aus Läpppulver und Schneidflüssigkeit wird als "Slurry" oder "Läppslurry" bezeichnet. Die Unterschiede zwischen den verschiedenen Läppmittelarten sowie die Größe und die Kosten variieren beträchtlich, sodass es wichtig ist, zu wissen, welches Läppmittel am besten für Ihre Bedürfnisse geeignet ist. Das zu läppende Material des Werkstücks bestimmt, welche Art von Läppmittel verwendet wird. Die Abtragsmenge zusammen mit der gewünschten Oberflächengüte bestimmen die Größe der Läppkörnung.
Für extrem harte Werkstoffe wie Saphir, Karbide und einige Keramiken wird beispielsweise Diamant oder Borkarbid benötigt. Mittelharte Werkstoffe, zu denen härtere Metalle und einige Aluminiumoxide gehören, können mit Siliziumkarbid geläppt werden. Aluminiumoxid wird in der Glas- und Siliziumindustrie wegen seines weicheren Schliffs und seiner geringeren Kosten häufig verwendet. Da das Läppmittel die Oberflächen der Läppscheiben auflädt, ist es fast immer vorzuziehen, dass die Scheiben weicher sind als das zu läppende Material, während das Läppmittel so hart oder härter als die Werkstücke sein sollte.
Grundlagen des Läppprozesses
- Läppen ist eine sehr passive Form des Schleifens (Niederdruck, niedrige Drehzahl, geringe Abtragsleistung)
- Läppen erfordert die Verwendung von mikroskopisch kleinen Schleifpartikeln (kein Gitter oder körniges Schleifmittel)
- Ein gewisses Maß an Bewegung ist auf der Läppscheibe, dem Werkstück oder beidem erforderlich
- In den meisten Fällen wird das Läppen auf ebenen Oberflächen eingesetzt, nicht auf kugelförmigen Formen oder Konturen
- Die Läppscheibe ist in der Regel weicher, als das Werkstück
- Der Konditionierring ist gleich hart oder härter als die Läppscheibe
- Läppen ist fast immer möglich
- Läppen ist ein "Nassverfahren
Faktoren, die beim Läppen zu berücksichtigen sind
Art des zu verarbeitenden Materials
Seit Jahrzehnten bearbeiten wir bei Lapmaster Wolters nahezu alle gängigen und manchmal auch weniger gebräuchliche Materialien. Mit dem Fortschritt unserer Wissenschaften und Technologien werden die Anforderungen an genauere Größentoleranzen, Oberflächenplanheit und Oberflächenrauhigkeit immer größer. Viele der technologischen Fortschritte ergeben sich aus der Verwendung neuer Materialverbindungen sowie exotischerer Naturmaterialien. Läppen und Polieren ist ein sehr schonendes und spannungsarmes Bearbeitungsverfahren für empfindliche und spröde Materialien. Doch diese Operationen haben die Fähigkeit, die härtesten Materialien auf der Erdoberfläche zu verarbeiten.
Geschwindigkeit der Platte
Abhängig vom Querschnittverhältnis des Bauteils muss die Läppgeschwindigkeit so gewählt werden, dass die Werkstückoberfläche nicht schwingt, vibriert oder die Läppscheibe in irgendeiner Weise verlässt. Die zu läppende Oberfläche muss immer fest und formschlüssig zur Oberfläche der Läpp- oder Polierscheibe ausgerichtet sein.
Druck auf das Werkstück
Die Höhe des Drucks, der auf das zu läppende Werkstück ausgeübt wird, kann sihc auf die resultierende Oberflächenrauheit auswirken, indem die Dicke des Slurry-Films verändert wird. Je höher der Druck, desto dünner ist die Slurry-Dicke und desto größer ist die Gefahr, die Werkstücke gegen die Läppscheibe zu "wischen".
Größe und Art des Schleifmittels/Slurry
Schleifmittel (geschmolzenes und nicht geschmolzenes Al2O3; schwarzes und grünes SiC, B4C, monokristalliner Diamant und polykristalliner Diamant) weisen eine Kristallstruktur auf, die die Härte, Form, Anzahl der Schneidkanten und Brüchigkeit des Materials bestimmt. Friabilität ist die Bewertung der Kristallverbindungsstärke, die die Kraft bestimmt, die zum Spalten von Schneidkanten vom Kristall benötigt wird. Unter den gleichen Bedingungen der PSI-Belastung dringen härtere Verbindungen (z.B. SiC) vor der Kantenspaltung tiefer in das Bauteilmaterial ein als weichere Verbindungen (z.B. Al2O3) und erzeugen so eine größere Oberflächenstruktur. Die flache hexagonale Kristallform hat weniger scharfe Schneidkanten und dringt weniger tief in das Bauteilmaterial ein oder rasiert es sanft als eine blockige Tetraeder Form, die Späne mit einer großen Anzahl von vorstehenden Schneidkanten ausmeißelt. Bröckligere Schleifmittel (z.B. Al2O3) benötigen weniger Kraft zum Abbrechen der Schneidkanten als weniger bröckelige Schleifmittel (z.B. SiC). Ein weiterer wichtiger Faktor in Bezug auf die Zerreibbarkeit ist die Größe des Kristalls, die sich mit dem Abbruch der Schneidkanten verringert. Wenn der Kristall kleiner wird, schneidet er kleinere Späne und erzeugt geringere Oberflächenrauhigkeit.
Verwendetes Transportmittel und Verhältnis von Abrasivmittel zu Slurry
Beim Läppen muss das richtige Verhältnis verwendet werden, um eine gleichbleibende, wiederholbare Oberflächenrauheit zu erzielen. Noch wichtiger ist, dass das Verhältnis der Festigkeit und Dicke der Slurry. Bei zu geringer Dicke neigt das Werkstück dazu, näher an der Läppscheibe Platte zu wischen, und es wird mehr Schneidenergie durch die Läpppartikel auf das Werkstück übertragen. Das führt zu einer größeren Penetration, stärkeren Kratzern und höheren Oberflächenrauheit.
Planheit der Läppscheibe
Es ist wichtig zu verstehen, dass die über ihren Durchmesser gemessene Ebenheit der Läppscheibe nicht mit der Spezifikation der fertigen Ebenheit des Werkstücks übereinstimmen muss. Dies liegt daran, dass das Werkstück einer kleinen Spannweite des geometrischen Kugelradius der Läppscheibe entspricht. Die Spannweite des Werkstücks ist sein Durchmesser, ob kreisförmig oder die größte Länge über die geläppte Oberfläche der Bauteile. Mit anderen Worten, eine Komponente mit einem Zentimeter Durchmesser wird bei Verwendung derselben Läppscheibe viel flacher geläppt als ein Werkstück mit einem Durchmesser von vier Zentimetern. Die auf der Läppscheibe erforderliche exakte Ebenheit kann mit Hilfe der Trigonometrieformel zur Bestimmung der Schnurlänge mathematisch berechnet werden.