DE1132465B

DE1132465B - Reinforced grinding wheels

Info

Publication number: DE1132465B
Application number: DEM28178A
Authority: DE
Inventors: William E Sohl
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1954-09-10
Filing date: 1955-09-09
Publication date: 1962-06-28

Description

Verstärkte Schleifscheiben Die Erfindung betrifft unter Verwendung von Glasfäden mittels einer oder mehrerer ringförmiger Einlagen verstärkte, kunstharzgebundene Schleifscheiben od. dgl., die beim plötzlichen Springen oder beim Schwächerwerden bei hoher Umdrehungszahl nicht auseinanderfliegen.Reinforced Grinding Wheels The invention relates to use Synthetic resin-bonded reinforcements reinforced with glass threads by means of one or more ring-shaped inserts Grinding disks or the like that suddenly jump or weaken Do not fly apart at high RPM.

Äußerst schnell umlaufende Schleifscheiben, die während des Betriebes unter hoher Beanspruchung platzen oder zerbrechen, sind sehr gefährlich. Da solche starren rotierenden Schleifkörper für Hochleistungsschleifarbeiten bei hoher Geschwindigkeit, z. B. Schneidscheiben, Schmirgelscheiben und becherförmige Scheiben, hauptsächlich aus mineralischen Schleifkörnchen bestehen, die starr und fest miteinander durch ein gehärtetes Bindemittel verbunden sind, hängt die Festigkeit dieser Schleifscheiben in hohem Maße von dem Zusammenhalt zwischen Mineralkörpern und Bindemittel ab. Kommt es nach einem örtlichen Versagen des Verbundes in der Scheibe zu einem Riss, der sich in radialer Richtung ausbreitet, so wirken zusätzliche Kräfte auf andere Teile der Scheibe unter Bildung neuer Brüche ein, und die Scheibe birst auseinander.Extremely fast rotating grinding wheels, which during operation bursting or breaking under heavy use are very dangerous. Because such rigid rotating grinding wheel for high-performance grinding work at high speed, z. B. Cutting disks, emery disks and cup-shaped disks, mainly consist of mineral abrasive grains that are rigid and solid with each other A hardened binder is associated with the strength of these grinding wheels to a large extent on the cohesion between mineral bodies and binding agents. Comes after a local failure of the bond in the pane, a crack occurs spreads in a radial direction, additional forces act on other parts the disk collapses, forming new breaks, and the disk bursts apart.

Es sind bereits zahlreiche Vorschläge zur Sicherung von Schleifscheiben od. dgl. gegen Bersten bei hohen Umdrehungszahlen gemacht worden. Abgesehen von der Verwendung von Metalleinlagen ist auch die von Glasfäden in Form von Matten oder von Geweben als Verstärkungsmaterial für Schleifscheiben bekannt. In jedem Fall sind aber die Glasfäden in dem betreffenden Erzeugnis so angeordnet, daß ein großer Teil von ihnen in Richtung der Hiehkraft liegt. Demgegenüber werden im vorliegenden Fall Glaseinzelfäden zu einem Glasfädenstrang in Ringform vereinigt, wobei die einzelnen Glasfäden alle senkrecht zur Richtung der Fliehkraft liegen und ferner einzeln in eine Grundmasse eingebettet sind, so daß Starrheit und Festigkeit gegeben sind und der Verstärkungsring sich mit der Scheibe »verbraucht«.There are already numerous proposals for securing grinding wheels Od. Like. Has been made against bursting at high speeds. Apart from The use of metal inlays is also that of glass threads in the form of mats or known from fabrics as reinforcing material for grinding wheels. In each Case, however, the glass threads in the product in question are arranged so that a large part of them lies in the direction of the hoist. In contrast, in the present Fall single glass filaments combined into a strand of glass filaments in a ring shape, the individual Glass threads all lie perpendicular to the direction of centrifugal force and also individually in a matrix are embedded, so that rigidity and strength are given and the reinforcement ring "wears out" with the washer.

Die Verstärkung kann bequem in den äußeren Teilen der Scheibe angeordnet werden, weil dort die Fliehkräfte am größten sind und deshalb auch eine Verstärkung am nötigsten ist. Durch die Verstärkung wird praktisch keine Herabsetzung der Lebensdauer und Schleifleistung der Scheibe erzielt.The reinforcement can conveniently be placed in the outer parts of the disc because the centrifugal forces are greatest there and therefore also a reinforcement is most necessary. There is practically no reduction in service life due to the reinforcement and grinding performance of the disc achieved.

Erfindungsgemäß ist die beanspruchte Schleifscheibe dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verstärkungsring aus einem von leicht gegeneinander verschlungenen Einzelfäden gebildeten, in abwechselnd neben- und übereinander gelegten Windungen verlaufenden, d. h. nach Art einer Spule gewickelten Garnstrang besteht, und die Fäden vollständig in eine Kunstharzmasse eingebettet sind; wobei das Bindemittel bevorzugt ein gehärtetes Epoxyharz ist oder aus kautschukartigem Butadienacrylsäuremischpolymerisat und einem mit diesem verträglichen, öllöslichen, in der Hitze härtbaren Phenolformaldehydharz besteht.According to the invention, the claimed grinding wheel is characterized in that that each reinforcement ring consists of a single thread that is slightly intertwined with one another formed, running in alternating turns next to and on top of each other, d. H. consists of a strand of yarn wound in the manner of a bobbin, and the threads are complete are embedded in a synthetic resin compound; wherein the binder is preferably a hardened one Epoxy resin is or is made from a rubbery butadiene acrylic acid copolymer and a with this compatible, oil-soluble, heat-curable phenol-formaldehyde resin consists.

Erfindungsgemäß erfolgt also die Sicherung des Schleifkörpers durch Einlegen von einem oder mehreren vorgeformten Verstärkungsringen, die aus in Strangform aufgerollten, praktisch nebeneinanderliegenden Glasfäden bestehen, die einzeln von einem mitverschleißenden, zusammenhaltenden Bindemittel umgeben sind. Infolge der annähernd gleichen Dichte der Verstärkungsringe und der übrigen Schleifkörpermasse können Unwuchten, ohne daß eine genaue konzentrische Anordnung der Ringe erforderlich wäre, in der hergestellten Scheibe vermieden werden. Durch die außerordentlich hohe Zugfestigkeit der feinen haarähnlichen ununterbrochenen Glaseinzelfäden wird ein hohes Maß von Verstärkung bei einer verhältnismäßig geringen Menge an Verstärkungsmitteln erreicht. Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen und der Beispiele noch eingehender erläutert werden. Es zeigt Fig. 1 - teilweise im Schnitt - eine Topfschleifscheibe mit einer Anzahl der neuartigen vorgeformten Verstärkungsringe, Fig. 2 - stark vergrößert entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 - den Querschnitt eines vorgeformten Verstärkungsringes, Fig. 3 - zum Teil im Schnitt - eine normale flache Schleifscheibe mit den neuartigen Verstärkungsringen.According to the invention, the grinding wheel is secured by Insertion of one or more pre-formed reinforcement rings, which are made in strand form rolled up, practically juxtaposed glass threads, which are individually from are surrounded by an abrasive, cohesive binding agent. As a result of approximately the same density of the reinforcing rings and the rest of the grinding wheel mass can unbalance without an exact concentric arrangement of the rings required would be avoided in the manufactured disc. Due to the extraordinarily high Tensile strength of fine hair-like continuous glass monofilaments becomes a high level of reinforcement with a relatively small amount of reinforcing agent achieved. The invention will now be based on the drawings and Examples will be explained in more detail. It shows Fig. 1 - partially in section - a cup wheel with a number of the new preformed reinforcement rings, Fig. 2 - greatly enlarged along the line 2-2 of Fig. 1 - the cross section of a preformed reinforcing ring, Fig. 3 - partly in section - a normal flat Grinding wheel with the new reinforcement rings.

Die in Fig. 1 gezeigten vorgeformten Verstärkungsringe 10; 11 und 12 (die beiden letzteren im Querschnitt) sind in einen Schleifkörper 14 mit einer Schleiffläche 15 so eingebettet, daß auch nach Abschleifen der Oberfläche 15 bis über die Lage der Ringe 10 und 11 hinaus noch eine angemessene Verstärkung vorhanden ist. Verstärkungsring 12 dient der Verstärkung des Teiles der Scheibe, der sich in der Nähe der Befestigungsbohrung (mit 16 bezeichnet) befindet. Es wurde gefunden, daß diese neuartigen, vorgeformten Verstärkungsringe bei Topfschleifscheiben besonders nützlich sind. Die Ringe 11 bzw. 12 verstärken die Scheibe noch hinreichend, selbst wenn die Schleifoberfläche 15 bis zu Ring 10 bzw. 11 abgeschliffen worden ist.The preformed reinforcement rings 10 shown in Figure 1; 11 and 12 (the latter two in cross section) are in a grinding wheel 14 with a Grinding surface 15 embedded so that even after grinding the surface 15 to in addition to the position of the rings 10 and 11, there is still adequate reinforcement is. Reinforcement ring 12 is used to reinforce the part of the disc that is is located near the mounting hole (labeled 16). It was found, that these new, pre-formed reinforcement rings are particularly special for cup grinding wheels are useful. The rings 11 and 12 reinforce the disc sufficiently, themselves when the grinding surface 15 has been ground down to ring 10 or 11, respectively.

Nach Fig. 2 besteht Ring 1O - im Querschnitt gezeigt - aus vielen haarähnlichen Glaseinzelfäden (20), die in ein Bindemittel 21 eingebettet und von diesem praktisch umgeben sind. Jeder Einzelfaden läuft praktisch ununterbrochen durch die einzelnen Windungen des Ringes fort, wodurch diesem die den Glasfasern innewohnende, extrem hohe Zugfestigkeit verliehen wird. Die verschiedenen Einzelfäden stehen unter praktisch gleichen Zugkräften und ergeben deshalb einen angenähert gleichen Verstärkungswert.According to FIG. 2, ring 10 - shown in cross section - consists of many hair-like individual glass threads (20) which are embedded in a binding agent 21 and practically surrounded by it. Each individual thread runs practically uninterrupted through the individual turns of the ring, which gives it the extremely high tensile strength inherent in the glass fibers. The various individual threads are subject to practically the same tensile forces and therefore result in approximately the same reinforcement value.

Das Bindemittel besitzt eine ausreichende Härte und Festigkeit, so daß der fertige Ring ohne nennenswerte Beschädigung während des Pressens in rotierende Schleifgegenstände eingefügt werden kann. Der Querschnitt der Verstärkungsringe kann jede beliebige Form haben.The binder has sufficient hardness and strength, see above that the finished ring without significant damage during pressing in rotating Abrasive objects can be inserted. The cross section of the reinforcement rings can be of any shape.

Beim Hervortreten der Verstärkungsringe an die Schleifoberfläche wird die Schleifarbeit praktisch nicht beeinträchtigt, weil die im Bindemittel eingebetteten Glasfäden - im Gegensatz zu metallischen Fadeneinlagerungen - beim Schleifen leicht mitverschleißen. In gleicher Weise wird auch das Bindemittel leicht zerstört bzw. beseitigt.When the reinforcement rings protrude to the grinding surface the grinding work is practically not affected, because those embedded in the binder Glass threads - in contrast to metallic thread deposits - light when grinding wear out with it. In the same way, the binding agent is easily destroyed or eliminated.

Die Scheibe kann auch während des Heraustretens Verstärkungsringes an die Oberfläche sicher gehandhabt werden. Wegen der Gleichmäßigkeit der Bindung zwischen der Scheibe und den Ringen kommt es zu keiner Abtrennung und Auswerfung abgelöster Teile des Verstärkungsringes. Im Gegenteil, die Ringe werden allmählich abgeschliffen.The washer can also reinforce the ring while stepping out to be handled safely to the surface. Because of the uniformity of the bond there is no separation or ejection between the disc and the rings detached parts of the reinforcement ring. On the contrary, the rings are gradually growing sanded off.

Die Verstärkung der äußeren Teile einer normalen, flachen Schleifscheibe zeigt Fig. 3. Die Verstärkungsringe 30 und 31 sind in eine Scheibe 32 ungefähr konzentrisch zu deren Umdrehungsachse eingelassen. Wenn auch die Schleiffläche 33 im Gebrauch bis innerhalb des äußeren Ringes 31 abgenutzt worden ist, so ist die Schleifscheibe immer noch durch den mehr im Inneren gelegenen Ring 30 gegen Bersten und i Auseinanderfliegen hinreichend verstärkt. Die Verstärkungsringe müssen dabei nicht unbedingt konzentrisch angeordnet werden. Da die Dichte der Verstärkungsringe fast genau so groß ist wie die der Schleifscheibe, wird in dieser Hinsicht auch bei einer etwas exzentrischen Anordnung der Ringe keine Unwucht entstehen. Diese Eigenschaft ermöglicht eine schnelle Anbringung der erfindungsgemäßen vorgeformten Ringe in den Schleifscheiben unter Beibehaltung einer guten Qualitätsüberwachung.The reinforcement of the outer parts of a normal, flat grinding wheel 3 shows. The reinforcement rings 30 and 31 are approximately concentric in a disk 32 embedded in their axis of rotation. Even if the grinding surface 33 is in use until inside the outer ring 31 has been worn, so is the grinding wheel still through the more inwardly located ring 30 against bursting and flying apart sufficiently reinforced. The reinforcement rings do not necessarily have to be concentric to be ordered. Because the density of the reinforcement rings is almost as great as that of the grinding wheel, in this respect, is also slightly eccentric Arrangement of the rings no imbalance occurs. This property enables quick Attachment of the preformed rings according to the invention in the grinding wheels below Maintaining good quality control.

Es werden aus einer Vielzahl von mehr oder weniger parallel angeordneten Glasfäden bestehende Garnstränge zur Herstellung des Verstärkungsmaterials verwendet. Jeder Garnstrang besteht aus einer Vielzahl von leicht gegeneinander verschlungenen, fortlaufenden Einzelfäden. Dieser Garnstrang muß locker sein, um die Durchdringung durch das Gießharz zu erleichtern und zu verbessern.There are a large number of more or less arranged in parallel Glass threads of existing yarn strands are used to produce the reinforcement material. Each strand of yarn consists of a multitude of slightly intertwined, continuous single threads. This strand of yarn must be loose in order to penetrate to facilitate and improve through the casting resin.

Die Ringe können einzeln oder in einer Form eines Zylinders hergestellt werden, wobei die Ringe vom Zylinder dann abgeschnitten werden.The rings can be made individually or in a shape of a cylinder the rings are then cut off from the cylinder.

Um einen Ring mit höchster Verstärkungsfähigkeit bei geringstem Volumen zu erhalten, wird das Maximalverhältnis von Glasgarnen zu harzartigem Grundmaterial, das praktisch vollständigen Einschluß des Garns in dem Grundmaterial gewährleistet, bevorzugt. Etwa 60 Gewichtsprozent Glas zu etwa 40 Gewichtsprozent harzartigem Material sind erstrebenswert. Wenn der Glasanteil das Maximum übersteigt, so daß ein vollständiger Einschluß nicht mehr möglich ist, wird der Verstärkungsgrad des Ringes nach der Einlagerung in die Scheibe beträchtlich verringert. Bei einem zu geringen Verhältnis von Glas zu Harz wird auch die Festigkeit des Ringes vermindert.Around a ring with the highest reinforcement capacity with the smallest volume to obtain the maximum ratio of glass yarns to resinous base material, ensures the practically complete inclusion of the yarn in the base material, preferred. About 60 weight percent glass to about 40 weight percent resinous material are worth striving for. If the glass content exceeds the maximum, so that a complete Inclusion is no longer possible, the degree of reinforcement of the ring after the Storage in the disc is considerably reduced. If the ratio is too low from glass to resin the strength of the ring is also reduced.

Als Bindemittel eignen sich bekannte Kunstharze, wie Epoxydharz oder Butadienacrylsäuremischpolymerisat und Phenolformaldehydharz oder andere Bindemittel, die während des Erhitzens der Scheibe nicht verkohlen.Known synthetic resins such as epoxy resin are suitable as binders Butadiene acrylic acid copolymer and phenol-formaldehyde resin or other binders, which do not char when the disc is heated.

Die Ringe werden in üblicher Weise bei der Herstellung des Schleifkörpers miteingeformt.The rings are used in the usual way in the manufacture of the grinding wheel molded into it.

Eine Scheibe mit zwei Verstärkungsringen und mit einem Außendurchmesser von 12,5 cm, einer Dicke von 1,8 cm und einer Bohrung von 1,8 cm Durchmesser wurde absichtlich beschädigt und einige Minuten lang mit 6200 Umdrehungen je Minute rotieren gelassen. Sie flog nicht auseinander, obwohl sie nur von den Verstärkungsringen zusammengehalten wurde. Die Umdrehungsgeschwindigkeit wurde dann langsam gesteigert, bis die Scheibe - bei annähernd doppelt so hoher Umdrehungszahl wie unter normalen Arbeitsbedingungen - zerbarst.A disc with two reinforcing rings and one outside diameter of 12.5 cm, a thickness of 1.8 cm and a bore of 1.8 cm in diameter Intentionally damaged and rotating at 6200 revolutions per minute for a few minutes calmly. It didn't fly apart, even though it was only from the reinforcement rings was held together. The speed of rotation was then slowly increased, until the disc - at almost twice the speed of rotation as under normal Working conditions - burst.

Eine analoge; nicht beschädigte Scheibe wurde in einem Schleifdauerversuch verwendet, um die Schleifoberfläche abzutragen und den Ring frei zu legen. Die Schleifgeschwindigkeit blieb während der Freilegung des Ringes praktisch die gleiche. Während des Freilegens wurden von der rotierenden Scheibe keine großen Stücke des Ringes abgelöst oder herausgeschleudert.An analog; The undamaged disc was subjected to a grinding endurance test used to remove the abrasive surface and expose the ring. The grinding speed remained practically the same during the exposure of the ring. During the uncovering no large pieces of the ring were detached from the rotating disk or thrown out.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Using glass threads by means of an or several ring-shaped inlays reinforced, synthetic resin-bonded grinding wheel, thereby characterized in that each reinforcing ring (10,11,12 or 30, 31) from one of slightly intertwined single threads (20) formed in alternation coils laid next to and on top of one another, d. H. after Art consists of a bobbin wound strand of yarn, and the threads completely in a synthetic resin compound are embedded.

2. Grinding wheel according to claim 1, characterized in that the synthetic resin is a hardened epoxy resin.

3. Grinding wheel according to claim 1, characterized characterized in that the synthetic resin is made from rubber-like butadiene acrylic acid copolymer and the compatible, oil-soluble, heat-curable phenol-formaldehyde resin consists. References considered: British Patent Specification No. 307,969; U.S. Patent Nos. 2,656,654, 2,643,494, 2,475,517, 2138,882.