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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schleifen von zylindrischen Gegenständen aus Hartmetall.
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Die vorliegende Erfindung liegt im gewerblichen Gebiet der Oberflächenbearbeitungen von zylindrischen Gegenständen, wie beispielsweise zylindrischen Werkzeugen, die nachfolgend in Werkzeugmaschinen mit hoher Geschwindigkeit zu verwenden sind, und ist insbesondere auf das Gebiet der Bearbeitungen mit Materialabtragung mit hoher Genauigkeit, wie beispielsweise Schleifen, Läppen und/oder gleichartigen Oberflächenbearbeitungen von metallischen, zylindrischen Gegenständen gerichtet.
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Wie bekannt erfolgt das Schleifen von zylindrischen, metallischen Gegenständen, wie die oben genannten, im allgemeinen über Schleifvorrichtungen, die mit geeigneten Schleifgeräten versehen sind, die imstande sind, an der Oberfläche auf den zylindrischen, zu bearbeitenden Gegenstand einzuwirken, um eine vorgegebene Oberflächenschicht gemäß einem Feinheitsgrad abzutragen, der die Verwendung des zylindrischen Gegenstandes selbst zufrieden stellt.
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Insbesondere sehen die üblicherweise verwendeten Schleifvorrichtungen normalerweise eine Bearbeitungsstation vor, im Bereich der ein entsprechendes Schleifgerät, wie z. B. eine auf geeignete Weise um eine eigene Längsachse drehangetriebene Schleifscheibe, mit der Außenfläche des zylindrischen Gegenstandes in unmittelbarer Berührung gebracht wird, der gleichfalls um eine entsprechende Längsachse drehbeweglich ist. Während einer solchen Bearbeitung, wird der zylindrische Gegenstand gegenüber der Schleifscheibe derart verschoben, dass dessen gesamte axiale Abwicklung bearbeitet wird und die Außenfläche desselben vollständig erfasst wird.
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Im Einzelnen besteht die üblicherweise für die Bearbeitung von zylindrischen, metallischen Gegenständen verwendete Schleifscheibe aus einem zylindrischen Lagerkern, der mit einer Außenfläche aus Schleifmaterial überzogen ist. Die Außenschicht aus Schleifmaterial wird allmählich durch die Verwendung der Schleifscheibe während der Oberflächenbearbeitungen der zylindrischen Gegenstände verbraucht. Sobald die Schleifaußenschicht erschöpft ist, wird die Schleifscheibe sofort durch eine andere, gleiche und unberührte Schleifscheibe ersetzt.
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Gegeben durch die hohe Winkelgeschwindigkeit, der sowohl die Schleifscheibe als auch der zylindrische, zu bearbeitende Gegenstand ausgesetzt ist, und die andauernde und lange Reibung zwischen diesen letzteren, die zur Erzielung einer optimalen Schleifqualität notwendig sind, sind die Schleifscheibe und der zylindrische Gegenstand einer übermäßigen Erhitzung ausgesetzt. Dieser Neigung wird jedoch durch eine ständige Abgabe von einem oder mehreren Fühlmitteln entgegengetreten, die die in unmittelbarer Berührung stehenden Teile umspülen, wobei sie auf einer Temperatur gehalten werden, die für die laufende Bearbeitung angemessen ist.
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Auch wenn die derzeitigen Schleifgeräte und -vorrichtungen die Oberflächenbeschaffenheit von zylindrischen Gegenständen mit zufriedenstellender Qualität ermöglichen, hat die Anmelderin gefunden, dass der Stand der Technik nicht frei von einigen Nachteilen und unter verschiedenen Aspekten verbesserbar ist. Insbesondere hat die Anmelderin gefunden, dass es möglich ist, die Qualität sowie den Feinheitsgrad der zu bearbeitenden, zylindrischen Gegenstände zu verbessern, wobei ein optimales Schleifen der Außenfläche der zylindrischen Gegenstände selbst erhalten wird.
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Überdies wurde auch die Möglichkeit gefunden, das Kühlen der sich in Berührung befindlichen Teile des verwendeten Schleifgerätes und des zu bearbeitenden zylindrischen Gegenstandes optimal zu gestalten, indem die Wirksamkeit der verwendeten Kühlmittel erhöht und gleichzeitig die übermäßigen Verschwendungen derselben herabgesetzt werden, die sich üblicherweise auf die Gesamtherstellungskosten auswirken.
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Aus dem Dokument
US 4341532 ist auch eine laminare Drehschleifmaschine bekannt, die eine Vielzahl von Zylinderscheiben aus Schleifstein umfasst, die in axialer Richtung zusammengewalzt sind, in der die Dicke einer jeden der Scheibe sich im Bereich von 1 bis 10 mm befindet, die Breite eines jeden Raumes zwischen jeder Scheibe im Bereich von 0,05 bis 4 mm. Die Scheiben bestehen vollständig aus Schleifmaterial und weisen alle eine Öffnung für eine mittige Welle auf. Aus diesem Dokument geht ebenfalls ein Verfahren zur Anwendung eines solchen Gerätes hervor
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Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die im Stand der Technik vorliegenden Probleme zu lösen, indem ein Schleifen hoher Qualität vorgeschlagen wird. Eine weitere Aufgabe liegt in der Bereitstellung einer Schleifscheibe, die eine optimale Schneidfähigkeit besitzt (wobei so die Herstellungsquoten erhöht werden) und die keine Überhitzungsprobleme in der zu bearbeitenden Bereiche erzeugt, wobei überdies die Optimierung der Kühlmittel ermöglicht wird, indem deren Verschwendungen vermieden werden.
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Diese und weitere Aufgaben, die näher im Verlaufe der folgenden Beschreibung hervorgehen, werden im Wesentlichen durch ein Verfahren zum Schleifen von zylindrischen Gegenständen aus Hartmetall, gelöst, das die im Anspruch 1 wiedergegebenen Merkmale umfasst.
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Weitere Merkmale und Vorteile gehen näher aus der eingehenden Beschreibung einer bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Ausführungsform eines Verfahrens zum Schleifen eines zylindrischen Gegenstandes aus Hartmetall, gemäß der vorliegenden Erfindung klar hervor. Diese Beschreibung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten, beispielhaften und daher nicht begrenzenden Figuren wiedergegeben. Es zeigen,
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1 schematisch ein Schleifgerät
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2 das Gerät aus 1 im Schnitt; und
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3 schematisch eine Schleifmaschine für zylindrische Gegenstände.
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Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, ist mit 1 insgesamt ein Schleifgerät von zylindrischen Gegenständen 2, insbesondere aus Metall und bevorzugter Weise aus Hartmetall angegeben, wie z. B. zylindrische Werkzeuge, die für eine Verwendung in Werkzeugmaschinen mit hoher Geschwindigkeit und anderen, ähnlichen Maschinen bestimmt sind. Insbesondere, wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst das Schleifgerät 1 mindestens einen ersten, im Wesentlichen zylindrischen Schleifkörper 4, der mindestens eine entsprechende Schleiffläche 4a aufweist, die unter Arbeitsbedingungen bereitgestellt ist, in der Oberfläche auf den zylindrischen Gegenstand 2 zu wirken, um davon eine vorgegebene Oberflächenschicht abzutragen. Immer unter Bezugnahme auf 1 und 2, umfasst das Schleifgerät 1 überdies mindestens einen zweiten Schleifkörper 5, gleichfalls im Wesentlichen zylindrisch, der eine entsprechende Schleiffläche 5a in Umfangsrichtung aufweist, die unter Arbeitsbedingungen bereitgestellt ist, in der Oberfläche auf den zu bearbeitenden zylindrischen Gegenstand 2 zu wirken, um mit dem ersten zylindrischen Schleifkörper 2 bei der Abtragung der vorgegebenen Oberflächenschicht des zylindrischen Gegenstandes 2 zusammenzuwirken. Vorteilhafter Weise umfasst das Schleifgerät 1 auch mindestens ein Zwischenteil 6, das zwischen dem ersten und dem zweiten, zylindrischen Schleifkörper 4, 5 zwischengeschaltet ist, um diese letzteren gemäß einem vorgegebenen Maß (δ) axial auf Abstand zu halten.
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Im einzelnen weist jeder zylindrische Schleifkörper 4, 5 einen im Wesentlichen zylindrischen Tragkern 4b, 5b, bevorzugter Weise aus Stahl mit hoher Festigkeit und mindestens eine äußere Materialabtragschicht 4c, 5c aus Schleifmaterial, bevorzugter Weise mit Diamanten versehen, wie beispielsweise Legierungen aus Industriediamant und/oder Metallpulvern auf. Der zylindrische Tragkern 4b, 5b eines jeden zylindrischen Schleifkörpers 4, 5 kann je nach den konstruktiven Bedürfnissen der Schleifvorrichtungen 3 eine mittige, durchgehende Öffnung 4d, 5d auf, die sich axial derart erstreckt, dass deren Eingriff an einer eventuellen Drehwelle 7 der Vorrichtung 3 erlaubt wird. Die äußere Abtragschicht 4c, 5c, weist im Querschnitt ein im wesentlichen ringförmig oder kronenförmig ausgebildetes Profil auf, dessen äußerer Umfangsbereich die Umfangsschleiffläche 4a, 5a des jeweiligen zylindrischen Schleifkörpers 4, 5 festlegt, während der innere Umfangsbereich in Eingriff der Außenabtragschicht 4c, 5c am entsprechenden, zylindrischen Tragkern 4b, 5b festlegt.
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Wie in 1 und 2 dargestellt, weist das Zwischenteil 6, bevorzugter Weise zylindrischer Ausbildung, eine radiale Platzbeanspruchung auf, die kleiner ist als der Höchstdurchmesser mindestens eines der vorgesehenen, zylindrischen Schleifkörper 4, 5. Insbesondere ist die radiale oder diametrale Platzbeanspruchung des Zwischenteils 6 kleiner als der Höchstdurchmesser des zylindrischen Tragkernes 4b, 5b der zylindrischen Schleifkörper 4, 5, derart, dass zusammen mit dem entsprechenden zylindrischen Schleifkörper 4, 5 mindestens eine Hinterschneidung auch unter einer Bedingung eines vollständigen Verbrauchs der entsprechenden Abtragschicht 4c, 5c festgelegt wird. Bevorzugter Weise ist die radiale oder diametrale Platzbeanspruchung des Zwischenteils 6 kleiner als der Höchstdurchmesser des Tragkernes 4b, 5b aller zylindrischen Schleifkörper 4, 5, die die Schleifscheibe bilden. Auf diese Art und Weise legt das Zwischenteil 6 zusammen mit den zylindrischen Schleifkörpern 4, 5 mindestens eine Kühlnut 6a in Umfangsrichtung fest, die unter Arbeitsbedingungen bereitgestellt ist, den zylindrischen Gegenstand 2 gegenüberzuliegen, um mindestens einem Kühlmittel zu erlauben, zwischen den zylindrischen Schleifkörpern 4, 5, dem Zwischenteil 6 und dem zylindrischen Gegenstand selbst zu wirken, und auf geeignete Weise diese letzteren kühlen.
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In der in 1 und 2 erläuterten Lösung sieht das Schleifgerät 1 vorteilhafter Weise eine Vielzahl von zylindrischen Schleifkörpern 4, 5 und 8 und eine Vielzahl von Zwischenteilen 6 auf, die längs einer gemeinsamen, entsprechenden Längsachse ”X” ausgerichtet sind. Die Zwischenteile 6 sind bevorzugter Weise mit den zylindrischen Schleifkörpern 4, 5, 8 zwischengeschaltet, um eine Reihe von Umfangskühlnuten 6a festzulegen, die unter Arbeitsbedingungen bereitgestellt sind, den zu bearbeitenden zylindrischen Gegenstand gegenüberzuliegen. Der Unterschied in den Abmessungen zwischen den Zwischenteilen 6 und den zylindrischen Schleifkörpern 4, 5, 8 erteilt dem Schleifgerät 1 einen Gesamtaufbau, der im Längsschnitt im Wesentlichen gezahnt erscheint. In diesem Fall ist jeder Zahn durch den entsprechenden, zylindrischen Schleifkörper 4, 5, 8 festgelegt, während der Raum zwischen den anliegenden Zähnen durch die Umfangskühlnuten 6a festgelegt ist.
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Immer unter Bezugnahme auf 1 und 2, sind die zylindrischen Schleifkörper 4, 5, 8 bevorzugter Weise identisch, wobei sie sowohl dieselben axialen wie diametralen Abmessungen aufweisen. Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass für besondere Anwendungen oder spezifische Bearbeitungen der zylindrischen Gegenstände 2, die zylindrischen Schleifkörper 4, 5, 8 verschiedene strukturelle Merkmale aufweisen. Wie aus den beigefügten Figuren ersichtlich, und aus Bequemlichkeit in der Darstellung, sind ach die zylindrischen Schleifkörper 8 mit entsprechenden Bezugsziffern 8a, 8b, 8c versehen, die jeweils die Umfangsschleifflächen, die zylindrischen Tragkerne und die entsprechenden Außenabtragschichten angeben.
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Bevorzugter Weise sind auch die Zwischenteile 6 im Wesentlichen identisch um folglich mit den zylindrischen Schleifkörpern 4, 5, 8 eine Reihe von Kühlnuten 6a festzulegen, die im Wesentlichen zueinander identisch sind.
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Vorteilhafter Weise sind die zylindrischen Schleifkörper 4, 5, 8 und die entsprechenden Zwischenteile 6 starr in Eingriff, um einen einzigen ringförmigen Aufbau 9 festzulegen. Mit anderen Worten, sind die zylindrischen Schleifkörper 4, 5, 8 und die Zwischenteile 6 um die gemeinsame Längsachse ”X” fest drehbeweglich, indem alle mit derselben Winkelgeschwindigkeit und mit derselben Drehrichtung umlaufen.
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Es ist klar, dass der bereits beschriebene Aufbau zahlreiche Vorteile, wie die Zusammenbaubarkeit und Zerlegbarkeit des Schleifgerätes 1 in Abhängigkeit der Merkmale des zu bearbeitenden zylindrischen Gegenstandes 2, wie die Verwendung von zur Zeit im Handel erhältlichen Bestandteile, ohne ein solches Fertigteil konstruieren und komplett herzustellen zu müssen, sowie die Austauschbarkeit der verschiedenen Teile, in Abhängigkeit sowohl der Herstellungsbedürfnisse als auch des Verbrauchs und/oder Verschleißes einiger Teile, umfasst.
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Wie in 3 erläutert, ist das Schleifgerät 1 an der oben genannten Schleifvorrichtung 3 im Bereich einer Bearbeitungsstation 10 dieser letzteren angebracht, die auf geeignete Weise mit eigens dafür vorgesehenen Lagern für die bewegliche Abstützung sowohl des zu verwendenden Schleifgerätes 1 als auch des zu schleifenden Gegenstandes 2 sowie mit geeigneten Verstellmitteln versehen ist, um das Schleifgerät 1 um die eigene Längsachse ”X” und dem zylindrischen Gegenstand 2 um die eigene Längsachse ”Y” in Drehbewegung zu setzen. Die Verstellmittel sind überdies imstande, das Schleifgerät 1 und den zylindrischen Gegenstand 2 zwischen einer Arbeitsstellung, in der das Schleifgerät 1 in der Oberfläche auf den zylindrischen Gegenstand 2 wirkt, und einer nicht wirksamen Stellung relativ zu bewegen, in der diese letzteren im Wesentlichen voneinander beabstandet bleiben, d. h. ohne in gegenseitige Berührung zu kommen.
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Um der strukturellen Temperaturerhöhung sowohl im Schleifgerät 1 als auch im zylindrischen Gegenstand 2 gegenzutreten, umfass die Vorrichtung überdies in der Bearbeitungsstation 10 geeignete Kühlmittel 11, die imstande sind das obengenannte Kühlfluid abzugeben. Das Kühlfluid wird bevorzugter Weise unmittelbar auf die einer Überhitzung ausgesetzten Teile abgegeben, indem es diese letzteren außen umspült und zwischen denselben über die Umfangskühlnuten 6a des zylindrischen Gegenstandes 2 durchdringt.
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Vor allem ist es erforderlich, das Schleifgerät 1 zusammenzustellen und zu bilden, um es nachfolgend auf der entsprechenden Vorrichtung 3 für das Schleifen von zylindrischen Gegenständen 2 anbringen zu können. Der Zusammenbau des Schleifgerätes 1 erfolgt durch die Bereitstellung mindestens des ersten und des zweiten zylindrischen Schleifkörpers 4, 5 gemäß vorgegebenen Stellungen (im allgemeinen werden die zylindrischen Schleifkörper in einer Mehrzahl vorhanden sein) und über die darauffolgende Beabstandung derselben durch Zwischenschaltung des entsprechenden Zwischenteils 6. Der erste und der zweite zylindrische Schleifkörper 4, 5 werden folglich voneinander axial entfernt. Derselbe Vorgang wird nacheinander auch für die weiteren zylindrischen Schleifkörper 8 und die anderen Zwischenteile 6 durchgeführt, die für die Bildung des Schleifgerätes 1 erforderlich sind. Der Zusammenbau der zylindrischen Schleifkörper 4, 5, 8 und der Zwischenteile 6 erfolgt bevorzugter Weise derart, dass alle Bestandteile gegenseitig starr befestigt sind. An dieser Stelle wird das Schleifgerät 1 an der Vorrichtung 3 im Bereich der Bearbeitungsstation 10 dieser letzteren angebracht und nachfolgend um die eigene Längsachse ”X” in Drehung versetzt. Gleichzeitig oder nacheinanderfolgend wird auch der zylindrische Gegenstand 2 in der Bearbeitungsstation 10 der Vorrichtung 3 angeordnet, um die eigene Längsachse ”Y” in Drehung versetzt zu werden.
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Das Schleifgerät 1 wird schließlich in der Arbeitsstellung angeordnet und nachfolgend über dem zylindrischen Gegenstand 2 mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit axial verstellt, die das vollständige Schleifen der zylindrischen Fläche des zylindrischen Gegenstandes selbst sicherstellt.
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Die Erfindung erzielt wichtige Vorteile.
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Vor allem erlaubt der ringförmige Aufbau 9 des Schleifgerätes eine ausgezeichnete Feinbearbeitung der zylindrischen Oberfläche der zu bearbeitenden zylindrischen Gegenstände, wobei ein hoher Qualitätsgrad erreicht wird, der höher liegt, als bei Schleifarbeiten, die durch die Verwendung einer klassischen Schleifscheibe erhalten wird.
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Die Schneidfähigkeit der Schleifscheibe, Gegenstand der Erfindung, ist höher als jene der bekannten Schleifgeräte, wobei hohe Herstellungsquoten erhalten werden.
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Es ist überdies hinzuzufügen, dass die Anwesenheit einer Vielzahl von Kühlaufnahmen längs des Umfangs einen größeren Wärmeaustausch zwischen den während der Bearbeitungen abgegebenen Kühlfluids und den übermäßigen Temperaturerhöhungen ausgesetzten Elementen erlaubt, wie das Schleifgerät selbst und der zu bearbeitende zylindrische Gegenstand. Insbesondere kann das Kühlfluid in den Kühlaufnahmen am Umfang eintreten, wobei der zylindrische zu bearbeitende Gegenstand teilweise umfasst wird, und auf eine größere Oberfläche des Schleifgerätes wirkt.
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Es ist überdies in Betracht zu ziehen, dass die optimale Gestaltung der Kühlung ein fühlbares Ersparnis an abgegebenen Kühlfluid erlaubt, was sich in eine Herabsetzung der gesamten Herstellungskosten niederschlägt, die mit dem Schleifen der zylindrischen Gegenstände verbunden sind.