DE4240476A1 - Schleifscheibe zum spangebenden Bearbeiten von Werkstückflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schleifscheibe zum spangebenden Bearbeiten von werkstückflächen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US 3 343 306 ist eine Schleifscheibe mit in einer Ebene ringförmig angeordnetem Schleifbelag bekanntgeworden. Auf einer ringförmigen Trägerscheibe sind durch Verschrau­ bung ringförmige Trägerbleche angebracht, die ihrerseits in konzentrischen Ringen angeordnete viereckige Segmente für den Schleifbelag halten. Die einander benachbarten Seiten der Segmente sind gerade, während die den Ring begrenzenden Flächen kreisbogenförmig gekrümmt sind. Zwi­ schen den Segmenten und den einzelnen Ringen sind Spalte vorgesehen für den Hindurchtritt von Kühlmittel.

Die Form einer gattungsgemäßen Schleifscheibe bzw. ihrer Schleiffläche ist im wesentlichen durch ihren Innen- und Außendurchmesser definiert, welche je nach Einsatzfall un­ terschiedliche werte annehmen können (Schleifscheibengeo­ metrie). Bei der bekannten Schleifscheibe sind zum Beispiel drei segmentierte Ringe für die Schleiffläche vorgesehen. Im Hinblick auf die Formgebung der Segmente bedeutet dies, daß drei Satz unterschiedlich bemessener Segmente erfor­ derlich sind. Werden die Abmessungen innen und/oder außen verändert, sind neue Sätze von Segmenten notwendig. Jede Schleifscheibengeometrie erfordert daher separate Sätze von Segmenten, was einen erheblichen Aufwand in der Her­ stellung und Lagerhaltung bedeutet.

Bei der bekannten Schleifscheibe haben die Segmente und die Segmentringe einen Abstand voneinander für den Durch­ tritt eines Kühlmittels. Die ringförmigen Spalte verhin­ dern eine Überdeckung in Umfangsrichtung, so daß sich die Form des ringförmigen Spalts unerwünschterweise am Werkstück abbilden kann.

Bei der bekannten Schleifscheibe bedingt die Geometrie überdies, daß die Abstände oder Spalte zwischen den Seg­ menten von vornherein feststehen. Für eine gegebene Geo­ metrie und gegebene Abmessungen der Segmente lassen sich die Abstände nicht verändern. Bei relativ kleinen werk­ stücken ist die Spaltbreite zwischen den Segmenten mög­ lichst klein zu wählen. In anderen Fällen ist eine größere Spaltbreite erwünscht. Die bekannte Schleifscheibe kann daher auch nur für Werkstücke bestimmter Größe eingesetzt werden.

Aus US 4 918 872 aber auch US 5 060 424 ist bekanntgewor­ den, den Belag eine Scheibe von trapezförmigen Segmenten zu bilden, die in Sektoren angeordnet sind. Zwischen den Segmenten und zwischen den einzelnen Sektoren sind Spalte vorgesehen. Die Spalte zwischen in einem Sektor angeord­ neten Segmenten sind nahezu parallel und auf einer Sehne angeordnet. Die Gefahr mangelnder Überdeckung bei Vorschub in Umfangs- und/oder tangentialer Richtung wird daher ver­ mieden. Der radiale Verlauf von Spalten zwischen den Sek­ toren führt jedoch zu einem unerwünscht raschen Abfließen von Kühlmittel.

Jedes Segment in einem Sektor hat zwangsläufig eine andere Kontur. Es sind daher so viel Sätze an Segmenten erforder­ lich, wie die Sektoren Segmente aufweisen. Außerdem erfor­ dert eine Änderung der Schleifscheifengeometrie wiederum anders geformte Sätze von Segmenten, so daß für eine be­ stimmte Anzahl unterschiedlich bemessener Arbeitsflächen eine entsprechend große Anzahl unterschiedlich geformter Segmente hergestellt werden muß. Da die Segmente zumeist mit Hilfe von Formen hergestellt werden, ist eine entspre­ chend große Anzahl verschiedener Formen vorzuhalten.

Die Segmente der zuletzt erwähnten Druckschriften weisen notwendigerweise spitze Winkel auf. Wenn derartige Seg­ mente, wie allgemein üblich, zum Beispiel durch Sintern bzw. keramischen Brand hergestellt werden, besteht die Ge­ fahr, daß insbesondere im Bereich der spitzen Winkel Span­ nungen verursacht werden, die bei der nachträglichen Hand­ habung der Segmente bzw. beim Schleifen zu Brüchen führen können, was zum Beispiel eine erhebliche Personengefähr­ dung im Gefolge haben kann. Spitze Winkel haben ferner den Nachteil, daß die zum Brikettieren benötigte Stahlform un­ ter Umständen nicht gleichmäßig befüllt wird. Nach dem Formprozeß sind unterschiedliche Härten der Segmente zu erwarten. Es ist außerdem schwierig oder gar unmöglich, Segmente im Bereich der spitzen Winkel auf Härte und Dichte zu prüfen, da es leicht zu Brüchen kommen kann.

Spitzwinklige Segmente sind auch leicht Beschädigungen beim automatischen Bestücken ausgesetzt. Sie erleiden eine unterschiedliche Aufwärmung während der Bearbeitung und zeichnen sich durch ein ungleichmäßiges Schrumpfungsver­ halten bei der Herstellung aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleif­ scheibe zum spangebenden Bearbeiten von werkstückflächen zu schaffen, deren Schleiffläche unabhängig von ihrer Ab­ messung aus einheitlichen Segmenten zusammengesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merk­ male des Patentanspruchs 1.

Bei der Erfindung haben die die Arbeitsfläche bildenden Segmente eine gleichseitige Sechseckform mit der Schlüs­ selweite SW. Die Kantenlänge kann zum Beispiel 10 bis 20 mm betragen. Die Größe der sechseckigen Segmente ist je­ doch nicht von Bedeutung. Sie wird zweckmäßigerweise da­ nach gewählt, in welchem Abmessungsbereich die ringförmige Arbeitsfläche liegt. Es ist dabei zweckmäßig, wenn die Abmessungen so gewählt sind, daß zwischen dem Innen- und dem Außenumfang der Arbeitsfläche in radialer Richtung eine Mehrzahl von Segmenten liegt.

Die Sechseckform hat den Vorteil, daß eine ringförmige Arbeitsfläche unabhängig von Innen- und Außendurchmesser gleichmäßig mit einheitlichen Segmenten belegt werden kann. Darüber hinaus können die Abstände zwischen den Segmenten beliebig gewählt werden je nach Bearbeitungsanforderung und Größe der zu bearbeitenden Werkstücke.

Wie bereits erwähnt, können zwischen den Segmenten Spalte vorgesehen werden. Sie können über die gesamte Arbeits­ fläche gleiche Breite aufweisen. Alternativ können sie auch unterschiedlich breit sein, zum Beispiel in der Breite von innen nach außen zu- oder abnehmen. Es ist aber auch möglich, die Arbeitsfläche ohne Spalte zu belegen.

Beim Belegen einer Trägerscheibe innerhalb eines vorgege­ benen Kreisrings für die Arbeitsfläche mit einheitlich bemessenen sechseckigen Segmenten läßt sich nicht vermei­ den, daß eine größere Zahl von Segmenten am Innen- und am Außenumfang mehr oder weniger übersteht. Es bereitet in­ dessen keine Schwierigkeiten, den Überstand durch entspre­ chende Arbeitsverfahren abzutrennen.

Die einheitlichen Segmente der Erfindung können von glei­ cher Materialbeschaffenheit sein. Da indessen die Arbeits­ bedingungen u. a. durchmesserabhängig sind (verschiedene Umfangsgeschwindigkeiten), kann erwünscht sein, zur Schaf­ fung gleichmäßiger Arbeitsbedingungen über den Durchmesser der Arbeitsfläche den Segmenten von innen nach außen eine unterschiedliche Beschaffenheit zu verleihen, beispiels­ weise durch unterschiedliche Korngrößen des Schleifmittels, unterschiedlicher Schleifmittelkonzentration oder auch Bindungszusammensetzung. Andererseits kann erwünscht sein, in verschiedenen Durchmesserbereichen unterschiedliche Arbeitsergebnisse zu erzielen, beispielsweise gröberes Ar­ beiten radial innen und feineres Arbeiten radial außen. Dies kann durch die unterschiedliche Körnungsgröße oder Konzentration des Schleifmittels für die Segmente erreicht werden.

Durch die Ausbildung von Spalten zwischen benachbarten Segmenten sind Strömungswege geschaffen für den Durchtritt von Kühlmittel, das beispielsweise von innen zugeführt wird. Der Verlauf der Strömungswege aufgrund der Sechseck­ form bedingt eine relativ hohe Verweildauer des Kühlmit­ tels, bevor es am Umfang abfließt. Die Verweildauer kann noch dadurch erhöht werden, daß nach einer Ausgestaltung der Erfindung die sich nach außen öffnenden Spalte teil­ weise oder ganz geschlossen werden, beispielsweise mit Hilfe eines Klebers, der auch zur Verbindung der Segmente mit der Trägerscheibe verwendet wird. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann Kleber auch in den Spal­ ten angeordnet sein derart, daß das Niveau des Klebers in den Spalten von innen nach außen zunimmt. Mit Hilfe von teilweiser Auffüllung der Spalte lassen sich von innen nach außen unterschiedliche Strömungsquerschnitte erhalten und damit gewünschte Strömungsverhältnisse für das Kühl­ mittel zwischen den Segmenten. Häufig ist ein "Überfluten" der Arbeitsfläche mit Kühlmittel erwünscht. Diese Wirkung läßt sich ebenfalls mit den beschriebenen Maßnahmen er­ zielen.

Die Erfindung ist mit einer Reihe von erheblichen Vortei­ len verbunden.

Die Sechseckform der Segmente ermöglicht Einheitsabmessun­ gen für die Segmente unabhängig von der Scheibengeometrie. Eine Überdeckung in Umfangs- und tangentialer Richtung ist bei der Bearbeitung stets gewährleistet.

Ferner hat die Sechseckform der erfindungsgemäßen Segmente den Vorteil, daß sie aufgrund der stumpfen Winkel span­ nungsarm zum Beispiel durch Sintern bzw. keramischen Brand hergestellt werden können, so daß die Gefahr von Rißbil­ dungen oder Bruch sehr gering ist. Auch das Füllen von Stahlformen zur Herstellung sechseckiger Segmente kann gleichmäßig erfolgen, so daß über die Abmessungen der Seg­ mente eine gleichmäßige Härte und Dichte erreicht werden kann. Sechseckige Segmente lassen sich darüber hinaus leicht auf Härte und Dichte prüfen, ohne daß die Gefahr eines Brechens besteht. Die Sechseckform erleichtert auch eine gleichmäßige Schrumpfung und ein gleichmäßiges Auf­ wärmverhalten bei der Herstellung.

Besonders hervorzuheben ist indessen die unaufwendige Her­ stellung von Arbeitsflächen unterschiedlicher Abmessungen. Entsprechend der Einheitsform der Segmente ist auch nur ein Einheits-Formwerkzeug für die Herstellung erforder­ lich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf einen Teil einer Arbeits­ scheibe mit einem erfindungsgemäßen Schleifbelag.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Scheibe nach Fig. 1 entlang der Linie 2-2.

Fig. 3 und 3a zeigen eine Einzelheit der Scheibe nach Fig. 2.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine Arbeitsscheibe mit einem erfindungsgemäßen vollflächigen Schleifbelag während der Herstellungsphase.

Fig. 4a zeigt eine solche Scheibe mit mittiger Aussparung.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf ein Werkzeug zur Herstel­ lung des Schleifbelags.

Fig. 6 zeigt die Einzelheit 6 nach Fig. 5.

In Fig. 2 ist eine ringzylindrische Trägerscheibe 10 zu erkennen, die einen Schleifbelag 12 mit möglicher hart­ stofffreier Unterlage 12a trägt, der mit Hilfe einer Kleb­ schicht 14 auf der Trägerscheibe 10 befestigt ist. Der Aufbau der Schleifscheibe geht aus Fig. 3 bzw. Fig. 3a näher hervor.

Aus der Draufsicht nach Fig. 1 geht die Anordnung des Schleifbelags 12 näher hervor. Wie erkennbar, besteht er aus einer Vielzahl von gleichseitig sechseckigen Segmenten 16 von identischer geometrischer Konfiguration. Die Seg­ mente sind zum Beispiel aus einem geeigneten Schleifmate­ rial geformt, beispielsweise durch ein geeignetes Briket­ tier- und/oder Sinterverfahren. Die Segmente sind von einer vorgegebenen konstanten Dicke, d. h. ihre Arbeits­ fläche und ihre Auflagefläche sind planparallel. Sie sind außerdem in einem vorgegebenen Abstand a voneinander ange­ ordnet. Der Abstand a kann variabel gewählt werden, zum Beispiel 0 bis 5 mm. Die ringförmige Schleifbelagfläche 12 wird durch einen äußeren Umfang 18 und einen Innenumfang 20 begrenzt. Wie erkennbar, sind die meisten an die Um­ fänge 18, 20 angrenzenden Segmente unvollständig, wie bei 22 oder 24 angedeutet. Dies beruht auf der Anordnung des Schleifbelags als Schleifbelagfläche, wie es anhand der Fig. 4a bis 6 beschrieben werden soll.

Eine Trägerscheibe weist den Kreisumfang 30 auf (Fig. 4/Fig. 4a). Ihr Zentrum liegt bei 32. Eine Lehre 36 (Fig. 5) weist an zwei Längsseiten eine Zahnung 38 auf dergestalt, daß die Zahnung einer Reihe von Seite an Seite aneinander­ gereihten Sechsecken entspricht (Fig. 6), deren Schlüssel­ weite zum Beispiel der Schlüsselweite der Segmente 16 plus Abstand a entspricht, wie durch gestrichelte Linien 40 an­ gedeutet (Fig. 6). Eine derartige Lehre wird zum Beispiel diametral über die Trägerscheibe 30 gelegt entsprechend der strichpunktierten Linie 42 (Fig. 4). In die Lücken der Zahnung 38 werden dann die Segmente 16 eingelegt und ver­ klebt. Anschließend wird die Lehre 36 entfernt, so daß in die dann verbleibenden Lücken weitere Segmente 16 einge­ setzt werden können. Es versteht sich, daß bei gewünschtem Abstand a zwischen den Segmenten 16 die Lehre 36 so bemes­ sen ist, daß bei der beschriebenen Anlage der Segmente 16 in der Zahnung 38 bereits der gewünschte Abstand erhalten wird, wenn in die Lücken zwischen parallelen Reihen von Segmenten anschließend die Segmente für die mittlere Reihe eingesetzt werden. Anschließend kann dann die Lehre 36 an eine bereits befestigte Reihe von Segmenten 16 angelegt werden, um weitere Segmentreihen anzubringen.

Es versteht sich, daß die durch den Umfang 30 gebildete Kreisfläche vollständig von Segmenten 16 abgedeckt wird. Dadurch kommt es nahezu über den gesamten Umfang der Arbeitsfläche außen zu einem mehr oder weniger großen Überstand einzelner Segmente 16. Die überstehenden Seg­ mentabschnitte, wie zum Beispiel bei 44 bzw. 44a (Fig. 4a), können dann durch geeignete Bearbeitung abgetragen werden.

Eine Anpassung der Segmente an eine ringförmige Arbeits­ fläche kann auch vor dem Anbringen auf den Trägerkörper erfolgen.

Durch den Abstand a werden in der Arbeitsfläche 12 mehr­ fach geknickte Kanäle für ein Kühlmittel gebildet. Das Kühlmittel kann daher über eine erhebliche Verweilzeit in der Arbeitsfläche 12 bleiben. Um ein zu rasches Abfließen zu verhindern und ein gewünschtes Überfluten der Segmente 16 zu erzielen, können die sich nach außen öffnenden Spalte verschlossen werden, beispielsweise mit Kleber, wie bei 48 dargestellt. In die Spalte 50 kann außerdem Kleber eingefüllt werden, wie bei 52 dargestellt. Es ist daher möglich, den Durchströmquerschnitt durch die Spalte 50 willkürlich zu verändern, beispielsweise einen von innen nach außen sich verkleinernden Strömungsquerschnitt zu bilden. Dadurch wird der Tatsache entgegengewirkt, daß für ein innen zugeführtes Kühlmittel der Strömungsquerschnitt insgesamt sich von innen nach außen vergrößert.

Die Segmente 16 können aus gleichem Material gleicher Kör­ nung und Konsistenz beschaffen sein. Es ist jedoch möglich, verschieden harte und dichte Segmente mit unterschiedli­ cher Körnung vorzusehen, um die Beschaffenheit der Seg­ mente 16 im Hinblick auf ihre Abtragungsqualität von innen nach außen zu verändern, zum Beispiel um die Abtragquali­ tät bei naturgemäß verschiedener Umfangsgeschwindigkeit gleichzuhalten oder bewußt unterschiedliche Abtrageigen­ schaften herbeizuführen.

Claims (9)

1. Schleifscheibe zum spangebenden Bearbeiten von werk­ stückflächen, mit einem auf einer Trägerscheibe ange­ brachten, in einer Ebene ringförmig angeordneten Schleifbelag, der aus einzelnen mehreckigen Segmenten zusammengesetzt ist, wobei die Größe der Segmente so gewählt ist, daß in radialer Richtung zwei oder mehr Segmente liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Seg­ mente (16) die Form eines gleichseitigen Sechsecks auf­ weisen.

2. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Segmenten (16) Spalte (50) vorgesehen sind.

3. Schleifscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte (50) die gleiche Breite (a) aufweisen.

4. Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die sich nach außen öffnenden Spalte teilweise oder ganz verschlossen (48) sind.

5. Schleifscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte (50) mit Klebstoff (48) verschlossen sind.

6. Schleifscheibe, bei der die Segmente mittels Kleber an der Trägerscheibe befestigt sind, insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Kleber (52) auch in den Spalten (50) angeordnet wird derart, daß das Niveau des Klebers in den Spalten (50) von innen nach außen zunimmt.

7. Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Beschaffenheit (Spezifi­ kation) des Materials für die Segmente (16) sich von innen nach außen ändert.

8. Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Segmente nach­ einander an einer Trägerscheibe angebracht werden, da­ durch gekennzeichnet, daß die Segmente so angeordnet werden, daß die ringförmige Arbeitsfläche vollständig abgedeckt ist und daß innen und/oder außen überstehende Abschnitte von einzelnen Segmenten abgearbeitet werden.

9. Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lehre (36) vorge­ sehen ist, deren Abmessungen und Kontur einer geraden Reihe von Seite an Seite liegenden Segmenten entspre­ chen.