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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schleifkörper der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art.
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Aus der DE-PS 8 63 608 ist ein derartiger Schleifkörper bekannt, der als Schleifscheibe ausgebildet ist, die Ringzonen verschiedener Körnung zum Grob- und Feinschleifen enthält. An die Feinschleifzone kann sich eine textile Polierzone anschließen, die jedoch keinerlei Schleifarbeit mehr leisten kann. Sowohl die Grob- als auch die Feinschleifzone weist eine Hartmatrix auf, d. h. die Schleifzone besteht aus einem Gemisch aus Schleifkörnern und aushärtbaren Bindemitteln, die einen kompakten Körper ergeben. Derartige Schleifkörper zeigen einen gewissen Selbstschärfeeffekt, der darin besteht, daß im Verlauf des Schleifens stumpf gewordene Körner aus dem Verbund ausgebrochen werden und darunterliegende, noch scharfkantige Körner freigeben. Dieser Selbstschärfeeffekt erfordert eine gewisse Sorgfalt bei der Auswahl der Bindemittel in bezug auf die Art der verwendeten Schleifkörper und ihre Korngrößen, damit sich einerseits der Schleifkörper durch vorzeitiges Ausbrechen der Schleifkörner nicht zu schnell abnutzt und damit andererseits zu lange an der Oberfläche der Schleifkörper verbleibende abgestumpfte Körner die Spanleistung nicht herabsetzen.
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Wenn nun einerseits eine Grobschleifzone mit relativ weicher Matrix und eine Feinschleifzone, die schon durch die dichtere Packung der Schleifkörner härter ist und sich dadurch nicht so schnell abnutzt, nebeneinander gesetzt werden, so ist es unvermeidlich, daß nach einer gewissen Schleifzeit die Grobschleifzone wesentlich stärker abgenutzt, d. h. kleiner ist als die Feinschleifzone. Das führt jedoch bei Schleifkörpern, an denen das zu schleifende Werkstück kontinuierlich vorbeigeführt wird, dazu, daß das Werkstück in der Feinschleifzone einem wesentlich größeren Schleifdruck ausgesetzt ist, als in der Grobschleifzone. Das Werkstück wird sich somit in der Feinschleifzone mehr erhitzen, als dies eigentlich zuträglich wäre. Dies wird als "Brennen" bezeichnet und führt zum Auftreten von unerwünschten Anlauffarben auf dem Werkstück.
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Durch den beschriebenen Selbstschärfeeffekt kann es weiterhin passieren, daß ausgebrochene Körner mit dem Werkstück mitgeschleppt werden. Die Härte der Bindemittel wird normalerweise so eingestellt, daß das Korn ausbricht, wenn ca. 20 bis 40% des Kornes abgetragen sind. Das ausgebrochene Korn kann somit eine größere Schleiffläche aufweisen, als die noch im Bindemittel verankerten Körner. Wenn dieses ausgebrochene Korn nunmehr durch die Schleifscheibe mit einem genügenden Schleifdruck gegen das Werkstück gedrückt wird, so kann dies zu den sogenannten " Ausreißern", d. h. Kratzern führen. Diese Gefahr besteht in erhöhtem Maße bei der bekannten Schleifscheibe, da dort zusätzlich die ausgebrochenen Körner in die Feinschleifzone verschleppt werden können.
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Das Problem der unterschiedlichen Abnutzung soll bei dem bekannten Schleifkörper durch die Wahl geeigneter Bindemittel gelöst werden. Folgt man dieser Lehre, so müßte entweder das Bindemittel in der gröberen Schleifzone härter eingestellt oder das Bindemittel in den feineren Schleifzonen weicher eingestellt werden. In beiden Fällen wird erstens das Problem der erwähnten Schleiffehler nicht gelöst und ist zweitens ein korrektes und wirtschaftliches Arbeiten nicht mehr möglich. Bei zu abriebfest eingestellter Grobschleifzone würde einerseits die Spanleistung drastisch sinken, andererseits würde durch die erhöhte Reibungswärme zwischen Werkstück und den vergrößerten, abgeschliffenen Oberflächen der Körner das "Brennen" verstärkt auftreten. Bei zu weich eingestellter Feinschleifzone würde das Problem der "Ausreißer" in noch verstärktem Maße auftreten, da dabei auch noch nicht abgeschliffene Körner, d. h. Körner mit ihrer vollen Größe, ausgerissen werden.
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Es sind weiterhin, z. B. aus der DE-OS 14 27 586 Schleif- und Schlichtwerkzeuge aus einem mit Schleifmittel versehenen, mit Bindemittel verfestigten, strukturoffenen Textilmaterial bekannt. Bei diesen Schleifkörpern ist jedoch die Härte der Matrix über die gesamte Schleifzone gleich.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Schleifkörper mit dem in einem Zug grob- und feingeschliffen werden kann, so auszugestalten, daß die erwähnten Schleiffehler nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es möglich, ein Werkstück in einem Zuge vor- und fertigzuschleifen, ohne daß es durch unterschiedliche Abnutzung der Schleifzonen zu Überhitzungen des Werkstücks kommen kann. Durch die strukturoffene Matrix der Feinschleifzone werden auch größere Körner geschluckt, so daß Kratzer auf der fertig geschliffenen Oberfläche nicht mehr auftreten.
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Der erfindungsgemäße Schleifkörper kann je nach Verwendungszweck, der Werkstoffart oder der Schleifaufgabe mit unterschiedlichen Körnungen, Kornarten oder Härtedifferenzen ausgebildet werden. Er ist zum Außenrund- ebenso wie zum Flachschleifen geeignet. Er kann weiterhin sowohl zum Naß- als auch zum Trockenschleifen eingesetzt werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
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Fig. 1 und 2 einen Längsschnitt und eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Ring- oder Topf- Schleifkörper,
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Fig. 3 einen Längsschnitt eines Ring- oder Topf- Schleifkörpers entsprechend Fig. 1 und 2 beim Schleifen eines Messers,
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Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schleifkörper in Scheibenform,
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Fig. 5 eine Seitenansicht des Schleifkörpers entsprechend Fig. 4 in Scheibenform beim Schleifen eines Rohrs,
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Fig. 6 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schleifring oder -topf bei der Bearbeitung von Werkstücken auf einem Drehtisch, und
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Fig. 7 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Doppelschleifscheiben-Anordnung mit durchlaufenden Werkstücken.
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Beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist für den Schleifkörper in Ring- oder Tropfform ein Tragkörper 1 aus Metall, Holz oder auch Schleifmasse vorgesehen, der zum Aufstecken an einer Maschinenwelle dient. Der Schleifkörper weist eine Grobschleifzone 2, die dem Vorschliff dient und die Abtragsarbeit zu leisten hat, und eine Feinschleifzone 3 auf.
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Die Wirkungsweise dieses Schleifkörpers in Ring- oder Topfform zeigt Fig. 3. Er ist hier auf eine Bodenplatte 4 eines Schleifautomaten aufgespannt. Das zu schleifende Werkstück 5, hier beispielsweise eine Messerklinge, wird in Richtung der Pfeile a, b an den Schleifkörper herangeführt und in einem Zug in Richtung des Pfeils c, gegebenenfalls auch oszillierend, in einstellbarer Zeit über die Schleifzonen 2 und 3 hinweggeführt. Zuletzt wird die Werkstückaufnahme nach der Bearbeitung in Richtung des Pfeils d wegbewegt.
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Hierbei ist die Grobschleifzone 2 des Schleifkörpers aus an sich bekanntem Schleifkorn und einer Hartmatrix aufgebaut, wie z. B. aus natürlichen Schleifkornarten, Korunden, Siliziumcarbid u. a., und einer Matrix aus hydratisierenden oder keramischen Stoffen, aus Magnesit, Kunstharz oder Hartgummi. Als Korngröße wird vornehmlich die feinste Körnung gewählt, die gerade noch in der Lage ist, den am Werkstück verlangten, groben Materialabtrag zu leisten. Als besonders geeignet für den Aufbau der Grobschleifzone 2 des Schleifkörpers haben sich Zusammensetzungen gemäß den DE-OS 17 52 612, 27 30 665 und 28 22 910 erwiesen.
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Die Feinschleifzone 3 besteht aus Schleifkorn gleicher oder anderer Art wie die Grobschleifzone 2, jedoch liegt die Korngröße meist in einem feineren Bereich, so daß die auf dem Werkstück hinterlassene Rauhtiefe der Grobschleifzone 2 so weit eingeebnet und verfeinert wird, daß das gewünschte Schliffbild entsteht. Auch kann die Feinschleifzone 3 aus zwei oder mehr Zonen in abgestufter Korngröße bestehen. Von besonderer Wichtigkeit ist die in der Feinschleifzone 3 verwendete Matrix. Diese soll höchstens soviel des Schleifdrucks gegen das Werkstück aufnehmen, als ihrem Anteil an der gesamten Berührungsfläche des Werkstücks entspricht und muß noch gerade soviel Schleifdruck auf das Werkstück bringen, daß der gewünschte Feinschleif-Effekt erzielt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Matrix der Feinschleifzone 3 gegenüber derjenigen der Grobschleifzone 2 weicher-nachgiebig ausgebildet wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Matrix der Feinschleifzone aus einem strukturoffenen Textilmaterial, beispielsweise einem Wirrfaservlies, besteht, in das die Schleifkörner oder Schleifkorn-Konglomerate eingebettet sind.
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Als besonders günstig hat es sich erwiesen, die Feinschleifzone 3 getrennt von der Grobschleifzone 2 anzufertigen und die Feinschleifzone 3 nachträglich fest mit der Grobschleifzone 2 zu verbinden. Dadurch sind die verschiedensten Möglichkeiten gegeben, Grob- und Feinschleifzone auf die Maschine, das Werkstück, den Werkstoff und die Schleifart, z. B. naß oder trocken, optimal einzustellen.
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Um die gewünschte Nachgiebigkeit in der Feinschleifzone 3 einzustellen, verwendet man hier vorteilhafterweise zusätzlich zu der textilen Matrix ein zusätzliches Bindemittel, um die textilen Strukturen zusammenzuhalten und zu verfestigen. Die textile Matrix der Feinschleifzone steht nach der Entlastung vom Schleifdruck gegenüber der Grobschleifzone 2 vor, läßt sich aber leicht zurückdrücken. Nach kurzem Arbeiten ist die Textilmatrix in der eigentlichen Feinschleifzone ausgefranst, was die Feinschleif- bis Polierwirkung vorteilhaft unterstützt. Beim Naßschliff wird durch diese Ausfransung außerdem gerade in den Zonen der höchsten Umfangsgeschwindigkeit, wo die Kühlflüssigkeit am stärksten abgeschleudert wird, besonders viel Kühlmittel mitgenommen und in die Schleifzone gebracht. Somit besteht bei diesem Schleifkörper praktisch keine "Brenneigung".
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Unter "strukturoffenem Textilmaterial" sind durch Wickeln oder Schichten gebildete Körper, wie Vliese oder Filze, zu verstehen, die aus gewebten oder nicht gewebten textilen Rohstoffen aufgebaut sind. Die Schichten des Textilstoffs liegen mehr oder weniger dicht aneinander und sind vorzugsweise durch ein sekundäres Bindemittel miteinander verbunden. Dieses sekundäre Bindemittel selbst ist zäh-elastisch bis elastomer und vorteilhafterweise geschäumt. Es kann gegebenenfalls weiteres Schleifkorn enthalten. Die Wickel oder Lagen können so aufgebracht sein, daß sie in der Richtung des Werkstück-Vorschubs unterschiedliche, d. h. feiner werdende, Korngrößen enthalten. Als sekundäre Bindemittel kommen die verschiedensten natürlichen oder synthetischen Binder in Frage, beispielsweise geschäumte Duroplaste, Dispersionsbinder, Polyvinylchlorid, Gummi- Latices, elastifizierte Epoxidharze und Polyester, Polyurethane u. a., alle vorzugsweise geschäumt bzw. zur Erzielung einer offenen Struktur durch Einbau von Füllstoffen oder andere Maßnahmen entsprechend gemagert.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß gerade solche Bindemittel, die bekanntermaßen wenig naßfest sind, beispielsweise geschäumte Polyurethane, vorzüglich als sekundäre Bindemittel für die kornenthaltenden textilen Strukturen der Feinschleifzone 3 im Naßschliff geeignet sind. Während die beispielsweise nach den DE-OS 27 30 665 und 28 22 910 hergestellten Grobschleifzonen unter Naßschliffbedingungen im alkalischen Bereich trotz ihrer Hydrophilie sehr standfest sind und hohe Abtragsleistungen bringen, bringt ein Polyurethan-Bindemittel in der Feinschleifzone 3 die textile Struktur zum Quellen und macht diese in der Schleifzone nachgiebiger und weicher, wodurch die Mitnahme von Kühlflüssigkeit begünstigt wird.
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In Fig. 4 ist weiter ein Schleifkörper in Scheibenform gezeigt. Die Grobschleifzone 6 ist verbunden mit der Feinschleifzone 7. Sie sitzen zusammen auf einem Gießharz-Kern 8 mit Zentralscheibe 9 aus Holz, Metall, o. ä. Material. Der Einsatz einer solchen Schleifscheibe wird in Fig. 5 verdeutlicht. Das Werkstück 10, hier beispielsweise ein Rohr, Hydraulikkolben od. dgl., wird entweder in Pfeilrichtung A an der Schleifscheibe vorbeigeführt, oder falls zwischen Spitzen geschliffen wird, die Schleifscheibe in Gegenrichtung bewegt. Die Schleifscheibe selbst bewegt sich in der Fig. 5 auf der Vorderseite nach unten in Richtung des Pfeils B, wobei sich das Rohr ebenfalls auf der Vorderseite in Richtung des Pfeils C nach unten dreht. Der gewünschte Abtrag am Werkstück wird durch die Grobschleifzone 6 erzielt; die Feinschleifzone 7 ergibt das gewünschte feine Oberflächenbild.
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Hier hat sich auch gezeigt, daß bei der Bearbeitung von Rohren, insbesondere im Trockenschliff, bisweilen auftretende spiralförmige Markierungen auf dem Rohr verschwinden. Darum können mit den erfindungsgemäßen Scheiben häufig ein bis zwei Schleif- oder Polierstationen eingespart werden.
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In Fig. 6 ist ein Schleifring oder -topf gezeigt, der an einer vertikalen Spindel befestigt ist. Der Schleifring mit Grobschleifzone 11 und Feinschleifzone 12 dient zur Bearbeitung von Werkstücken 13, die auf einem sich langsam drehenden Tisch 14 gehalten sind. Die rohen Werkstücke werden bei 13&min; aufgelegt und bei 13&min;&min; nach Bearbeitung abgenommen. Die Spindel des Schleifringes ist um einen geringen Betrag gegenüber dem Schleiftisch 14 geneigt, so daß die Schleifzone im Bereich 15 liegt. Hier laufen die Werkstücke 13 zunächst in die Grobschleifzone 11 ein, wo der gewünschte Abtrag erfolgt, und verlassen den Schleifring über die Feinschleifzone 12, wo das gewünschte Oberflächenbild erzeugt wird.
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In Fig. 7 ist schließlich in Draufsicht eine Doppelscheiben- Schleifmaschine gezeigt mit zwei aufschraubbaren Schleifscheiben, z. B. nach DIN 69 191, welche Grobschleifzonen 16 und Feinschleifzonen 17 bilden, wobei letztere hier im Inneren der Scheiben liegen. Die Werkstücke 18 wandern von rechts her in den zustellbaren Schleifspalt und verlassen diesen nach links im Sinne des Pfeils D. Die Schleifzone liegt bei diesen Schleifmaschinen nur auf der rechten Seite, da die Schleifscheiben sich hier leicht konisch entsprechend dem Abtrag an den Werkstücken 18 abnutzen. Auch bei dieser Anordnung der Schleifscheiben erfolgt in der Grobschleifzone 16 der gewünschte Abtrag an den Werkstücken; die Feinschleifzone 17 im Zentrum der Scheiben gibt dann das gewünschte Oberflächenbild. Im Bereich zwischen den Schleifscheiben von der Mitte bis links erfolgt keine Berührung der Werkstücke durch die Schleifscheibe mehr. Die Kühlmittelzuführung erfolgt hier durch die Mitte der Schleifscheiben über eine Hohlwelle bei 19.
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Selbstverständlich sind weitere Ausführungsarten der erfindungsgemäßen Schleifscheibe möglich. Die bekannten Feinschleifscheiben für Messerklingen (Pließtscheiben) in Form von Topfscheiben größerer Durchmesser und niedriger Schleifbesatzhöhe lassen sich vorteilhafterweise entsprechend ausrüsten, um ein feineres Schliffbild (Blaupließt-Bild) zu erzielen. Ein besonderer Vorteil der Feinschleifzone besteht bei dieser Anwendung darin, daß die offene Struktur dieser Zone das bei diesem Pließtvorgang verwendete Fett besser mitnimmt und so zu einer Verfeinerung des Schliffbildes beiträgt.
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Eine weitere Anwendung der erfindungsgemäßen Schleifscheiben ergibt sich ebenfalls bei der Bearbeitung von Messerklingen auf Maschinen, die mit sogen. Hexen arbeiten. Zwei Schleifscheiben gemäß Ausführungsart nach Fig. 4 laufen hier um parallel angeordnete Achsen gegeneinander, wobei die eine Achse gegen die andere bewegt werden kann. Beide Scheiben laufen gegensinnig, so daß beide in ihrer Berührungszone mit gleicher Geschwindigkeit nach unten laufen. In diese Berührungszone werden die zu bearbeitenden Messerklingen von Hand oder automatisch eingeführt und nach Zustellung der beweglichen Scheibe langsam, ggf. unter Oszillation, herausgezogen.
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Nach einem Ausführungsbeispiel werden Schleifringe gemäß den DE-OS 17 52 612, 27 30 665 oder 28 22 910 in den Abmessungen 350×120×270 mit Schleifkorn-Konglomeraten aus Korund der Korngrößen nach FEPA 150 hergestellt. Diese Ringe werden anschließend mit einer 10 mm starken und verdichteten Schicht aus Wirrfaservlies, enthaltend Korund der Korngröße 180, umwickelt und mit Polyurethan-Schaum verstärkt.
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Diese Ringe erzielten auf den herkömmlichen Maschinen und unter Einsatz der herkömmlichen Kühlmittel auf etwa 15 cm langen und ca. 20 mm breiten Küchenmesserklingen aus gehärtetem Edelstahl nicht nur den bisher nur mit den bekannten Magnesit-Ringen erzielbaren Abtrag; das hinterlassene Oberflächenbild war darüber hinaus feiner als dasjenige, welches nach früherem Verfahren in einem zweiten Arbeitsgang mit einer bekannten Feinschleif-(Pließt-) Scheibe erzielbar war. Hierbei mußte die Taktzeit lediglich von 20 auf 22 sec heraufgesetzt werden. Siehe hierzu Verfahrensweise nach Fig. 3.
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Schleifkörper gemäß der vorliegenden Erfindung sind also in der Lage, einen oder mehrere Arbeitsgänge unter voller Kosteneinsparung zu ersetzen bei gleichzeitiger Erhöhung der Qualität des Endprodukts.
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Die textilen Strukturen der Feinschleifzone können mit Erfolg auch aus entsprechendem anderen Fasermaterial bestehen, beispielsweise aus Glasseidengeweben oder -vliesen, die gleichzeitig die Schleifscheibe gegen Fliehkraftbruch schützen. Die Glasseidenwickel oder -schichten werden hier mit beispielsweise Epoxidharz, welches einen optimalen Anteil eines entsprechenden Schleifkornes enthält, verbunden. Selbstverständlich kommen auch andere Gewebe zum Aufbau dieser Feinschleifzone in Frage, beispielsweise Jute und Sisal.