AT413959B - Schleifscheibe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schleifscheibenkonstruktion mit einem Trägerkörper und einem umfangseitig angeordneten Schleifbelag, wobei der Trägerkörper beidseitig der Mittelebene eine Hohlraumkonstruktion aufweist, die durch Einbauten Kammern für Kühl- und Schmiermedium ausbildet, in welchem der Druck des Kühl- und Schmiermediums durch die Zentrifugalkraft des 5 sich drehenden Trägerkörpers erhöht wird und über die von den Kammern der Hohlraumkonstruktion zum Schleifbelag führenden, verteilten kurzen Bohrungen austritt und über Profile gezielt zwischen Schleifbelag und Werkstück verteilt wird, wobei Druck, Austrittsmenge und Austrittsgeschwindigkeit des Kühl- und Schmiermediums über Drehzahl, Durchmesser der Schleifscheibe, Ausformungen der Kammern sowie Größe und Anzahl der Bohrungen steuerbar io sind und der Austrittspunkt des Kühl- und Schmiermediums unmittelbar in der Kontaktfläche zwischen Schleifbelag und Werkstück liegt.

Beim Schleifen von Werkstücken, unabhängig welcher Beschaffenheit und mit welchem Schleifbelag, treten immer hohe Temperaturen im Arbeitsbereich des Schleifwerkzeuges auf, die mit 15 Kühl- und Schmiermedium zu regulieren sind. Es sind bereits Schleifscheiben bekannt, bei denen auf der Trägerscheibe Segmente oder Schleifgut mit eingebettetem Profil für die Führung von Kühl- und Schmiermedium angebracht sind.

Dabei sind die Profile zum Beispiel in der EP 1 225 007 A1 derart beschrieben, dass sie im 20 wesentlichen U- oder V-förmig ausgestattet sind. Beschrieben wird eine bessere Funktionsweise bei einer Drehrichtung, bei der das V bzw. U nach vorne offen bewegt wird. Dabei wird das Kühl- und Schmiermedium vom Umfangsrand der Schleifscheibe zur Mitte hin, also zur Pfeilspitze des V oder zum Scheitel des U, befördert. Die beschriebenen Ausnehmungen sind des weiteren schaufei- oder becherförmig konstruiert. 25

Im Gegensatz dazu ist es aus DE 3 804 781 A1 bekannt, die Ausnehmungen im Schleifgut oder zwischen den Segmenten zwar V-förmig auszubilden, aber die Drehrichtung umgekehrt, nämlich schneepflugförmig verlaufen zu lassen. Auch die Zuführung des Kühl- und Schmiermediums tangential, radial von zwei gegenüberliegenden Seiten zum Schleifbereich der Schleif-30 scheibe oder über Bohrungen im Trägerkörper ist bekannt, wobei in der DE 3 804 781 A1 die Bohrungsführung in der Trägerscheibe nur derart ersichtlich ist, dass eine Zuführung des Kühl-und Schmiermediums nur über ein Sammelbecken oder spindelseitig erfolgt.

Des weiteren sind aus der US 5 846 125 A und der US 377 443 A Schleifscheiben bekannt, 35 welche einen Trägerkörper und einen umfangseitigen Schleifbelag umfassen, wobei der Trägerkörper beidseitig in seiner Mittelebene eine Hohlraumkonstruktion aufweist, in welcher Kühl-und Schmiermedium auf Grund der wirkenden Zentrifugalkraft durch Bohrungen austritt und über Profile zwischen Schleifbelag und Werkstück verteilt wird. Diese Konstruktionen weisen jedoch keinerlei Einbauten zur Führung und Druckerhöhung des Kühl- und Schmiermediums 40 auf, wodurch das zugeführte Medium in der Schleifscheibe zu schwappen beginnt, was zu einem unerwünschten unruhigen Lauf der Scheibe führt.

In der US 5 423 717 A wird eine Schleifscheibe mit einem Trägerkörper und einem umfangseitig angeordneten Schleifbelag offenbart, wobei der Trägerkörper eine Hohlraumkonstruktion auf-45 weist, die durch Einbauten Kammern für Kühl- und Schmiermedium ausbildet, in welchem das Kühl- und Schmiermedium durch die Zentrifugalkraft über Bohrungen zwischen Schleifbelag und Werkstück gefördert wird. Darüber hinaus ist entlang des inneren Umfangs der Schleifscheibe ein Auslassschlitz zur Reinigung des Scheibenhohlraumes vorgesehen. Nachteil dieser Konstruktion ist es, dass große Mengen von Kühl- und Schmiermedium in einem genau einge-50 stellten Winkel zugeführt werden muss. Dies ist jedoch in der Praxis so gut wie nicht möglich, wodurch es bei dieser Konstruktion leicht zu Kühl- und Schmiermediumsverlusten am Auslassschlitz, oder einem Trockenlaufen der Schleifscheibe kommen kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, die Kühlung und Schmierung auch bei bisher 55 bereits eingesetzten Schleifscheiben, ohne größeren Umrüstungsaufwand zu verbessern und 3

AT 413 959 B gleichzeitig auch einen Reinigungseffekt an der Kontaktfläche zwischen Schleifbelag und Werkstück zu erzielen, wobei das Kühl- und Schmiermedium mittels Schläuchen und Kühlmitteldüsen zugeführt wird, ein exaktes Einstellen der Zufuhrraten des Mediums jedoch nicht notwendig ist, und wobei sogar ein kurzzeitiger Ausfall einer Kühl- und Schmiermediumszufuhr auf einer 5 Seite der Schleifscheibe durch die Konstruktion ausgeglichen werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass das Kühl- und Schmiermedium nicht mittels an der Schleifstelle einander gegenüberliegend angeordneter Kühlmitteldüsen von außen an die Kontraktstelle zwischen Schleifbelag und Werkstück herangeführt wird, sondern über eine Einlass-io Öffnung mit Umlenkfase in eine, beidseitig der Längsachse am Trägerkörper angebrachte Hohlraumkonstruktion mit Kammern zugeführt wird und dort durch die Zentrifugalkraft des rotierenden Trägerkörpers in die verteilten möglichst kurz ausgeführten Bohrungen, die durch den Trägerkörper zum Schleifbelag führen, austritt um dort über Profile, die in Schleifrichtung zu den Rändern des Schleifbelages verlaufen, einen erhöhten Wirkungsgrad von Kühlung und Schmie-15 rung an der Kontaktfläche zwischen Schleifbelag und Werkstück zu erzielen, wobei die gegenüberliegenden Kammern durch Verbindungsbohrungen im Trägerkörper miteinander verbunden sind, welche zum Mediumsmengen- und Druckausgleich dienen und für eine höhere Laufruhe der Schleifscheibe sorgen. 20 Der aus allen bisher bekannten Materialien zur Schleifmittelträgerkörperherstellung herstellbare Trägerkörper ist mit Einbauten, Ausnehmungen und Hohlräumen derart ausgestattet, dass über die verschiedensten bekannten und möglichen Arten der Mediumszuführung für das Kühl- und Schmiermedium, beispielsweise durch seitliche Zuführung über Kühlmitteldüsen und Schläuche auf den seitlich geöffneten Trägerkörper das Kühl- und Schmiermedium in das dafür vorgese-25 hene Kammersystem gefördert wird. Der Trägerkörper und die Kammerabdeckung weisen eine Umlenkfase für das eingetretene Medium auf, sodass dieses unterstützt durch die Zentrifugalkraft und die Einbauten, welche den Kammern einen vorzugsweise trichterförmigen Verlauf zur Trägerkörperaußenseite verleihen, in die gewünschte Austrittsrichtung geleitet wird. 30 Die beidseitig der Längsachse angeordneten Kammersysteme sind mit Verbindungsbohrungen, die dem Mediumsmengen und den Druckausgleich dienen sollen, versehen. Diese Querbohrungen sichern die Mediumsversorgung der gegenüberliegenden Kammern bei Unregelmäßigkeiten der Mediumszufuhr. Funktioniert z.B. die Kühl- und Schmiermediumszufuhr einer Schleifmaschine nicht einwandfrei und wird dadurch von beiden Seiten nicht die gleiche Menge Kühl-35 mittel zugeführt, wird das Trockenlaufen einzelner Schleifpunkte dadurch vermieden.

Die Verbindungsbohrungen können also Spiegelschwankungen ausgleichen, oder auch bei einem Ausfall einer Seite der Mediumszufuhr die vollflächige Versorgung des Schleifbelags mit Kühl- und Schmiermedium bis zum geregelten Abstellen der Schleifscheibe gewährleisten. 40 Natürlich wirken diese Bohrungen auch einer Unwuchttendenz bei verschiedenen Spiegellagen entgegen.

Die Einbauten bei den Kammersystemen zwingen dem Medium die Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe auf. Weiters unterdrücken die beschriebenen Kammersysteme die Schaumbildung, 45 dienen dem Druckaufbau und gewährleisten eine verlustfreie Zuströmung des Mediums zu den Austrittsbohrungen. Die Konstruktion der Einbauten in den Kammersystemen kann fertigungsrelevant konisch zur Außenseite des Trägerkörpers verlaufend, schaufelförmig oder in sonstiger, zweckdienlicher Form ausgebildet werden. so Die angestrebten kurzen Austrittsbohrungen sollen Druckverluste verhindern. Deshalb orientieren sich Richtung und Anordnung der Austrittsbohrungen idealerweise an der Ausführung und Ausrichtung des Kammersystems. Die Kürze der flüssigkeitsführenden Bohrungen erhöht ebenso wie das Ansteigen des Scheibendurchmessers und eine höhere Drehzahl den Druck des zugeführten Kühl- und Schmiermediums. 55 4

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Der am Umfang des Trägerkörpers angebrachte Schleifbelag kann aus den verschiedensten, bereits bekannten Materialien hinsichtlich Schleifkorn und Bindungsart, nämlich sowohl aus keramisch-, kunstharz- oder metallisch gebundenen Schleifgut beschaffen sein. Diese Schicht mit Schleifgut ist versehen mit fertigungs- und werkstücksspezifischen Profilen, die aus den oben beschriebenen Kammern über die angeführten kurzen Bohrungen mit Kühl- und Schmiermedium versorgt werden. Die Ausführung der Profile kann in den verschiedensten Formen, beispielsweise U-, V-, W-, X-, Y- oder wellenförmig erfolgen.

Wesentlich bei der Beschaffenheit der Profile ist, dass sie in Laufrichtung beginnend geschlossen sind und in weiterer Folge bis zum Schleifscheibenrand auslaufen. Das Kühl- und Schmiermedium tritt durch die genannten Bohrungen an einem der vordersten Punkte in Laufrichtung des Profils jeweils aus und wird durch das Profil über die gesamte Schleifscheibenbreite vom Austrittspunkt am Schleifbelag bis zum Schleifscheibenrand transportiert. Somit wird neben der Kühlung und Schmierung auch die Reinigung der gesamten Kontaktfläche zwischen Schleifbelag und Werkstück gewährleistet.

Durch die Erfindung können die bekannten und bereits eingesetzten Schleifscheiben ohne großen Umrüstungsaufwand, insbesondere im Hinblick auf verbesserte Schleifeigenschaften, höhere Standzeit, geringere Maschinenstillstandzeit, kürzere Bearbeitungszeit, höhere Wiederholungsgenauigkeit und geringere Erwärmung der Schleifscheibe und des Werkstückes, sowie höhere Oberflächengüte des Werkstückes verbessert werden. Durch Variierung der Größe der Bohrungen, Ausformung der Kammern, Drehzahl und Umfang der Schleifscheibe kann eine bedarfsabgestimmte Kühlung und Schmierung erwirkt und damit eine erhöhte Schleifleistung und höhere Laufruhe erzielt werden.

In den nachfolgenden Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Die Fig. 1 zeigt einen teilweise aufgebrochenen Trägerkörper mit trichterförmigen Kammersystem in einer Seitenansicht. Die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils einen Schnitt nach den Linien A und B de Figur 1. Fig. 4 zeigt einen teilweise aufgebrochenen Trägerkörper in einer alternativen Ausführungsform mit schaufelartigem Kammersystem in einer Seitenansicht. Fig. 5 zeigt einen Schnitt nach der Linie A in Fig. 4. Figuren 6, 7 und 8 zeigen mögliche Profile im Schleifbelag sowie die Laufrichtung der Schleifscheibe.

Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Schleifscheibe enthält einen Trägerkörper, der über eine Antriebswelle 8 angetrieben wird. Unter der seitlichen Abdeckung 2 befinden sich Hohlräume 1, die durch Einbauten 4 trichterförmig zur Außenseite des Trägerkörpers verlaufen. Das Kühlmedium wird über die Aussparung 9, die zwischen Antriebswelle 8 und Abdeckplatte 2 besteht, beispielsweise durch Einspritzdüsen 10 über Umlenkfasen 3 in die Kammern geleitet und verteilt sich dort über die Bohrungen 5 auf die beidseitig der Längsachse des Trägerkörpers angeordneten Kammern 1.

Durch die Zentrifugalkraft der sich drehenden Schleifscheibe gelangt das Kühl- und Schmiermedium durch die verteilten kurzen Bohrungen 6 auf den Schleifbelag in die Profile 7 und zwar aufgrund der Anordnung der Bohrungen 6 unmittelbar auf die Kontaktfläche zwischen Schleifbelag und Werkstück.

Fig. 4 und 5 zeigen eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleifscheibenkonstruktion, wobei jedoch anstelle von trichterförmigen Kammern die Einbauten in Form von Schaufeln 4 ausgebildet sind, die das Kühl- und Schmiermedium durch die Bohrungen 6 auf den Schleifbelag und in die dort vorhandenen Profile 7 leiten.

Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen unterschiedliche Ausführungen von Profilen 7 im Schleifbelag, wobei das Kühl- und Schmiermedium aus den Bohrungen 6 austritt und über die Profile 7 zur Außenseite des Schleifbelages geführt wird. Der Pfeil gibt die Drehrichtung der Schleifscheibe an.

Claims (4)

1. 5 AT 413 959 B Patentansprüche: 1. Schleifscheibenkonstruktion mit einem Trägerkörper und einem umfangseitig angeordneten Schleifbelag, wobei der Trägerkörper beidseitig der Mittelebene eine Hohlraumkonstruktion 5 aufweist, die durch Einbauten Kammern für Kühl- und Schmiermedium ausbildet, in wel chem der Druck des Kühl- und Schmiermediums durch die Zentrifugalkraft des sich drehenden Trägerkörpers erhöht wird und über die, von den Kammern der Hohlraumkonstruktion zum Schleifbelag führenden, verteilten kurzen Bohrungen austritt und über Profile gezielt zwischen Schleifbelag und Werkstück verteilt wird, wobei Druck, Austrittsmenge und io Austrittsgeschwindigkeit des Kühl- und Schmiermediums über Drehzahl, Durchmesser der Schleifscheibe, Ausformungen der Kammern sowie Größe und Anzahl der Bohrungen steuerbar sind und der Austrittspunkt des Kühl- und Schmiermediums unmittelbar in der Kontaktfläche zwischen Schleifbelag und Werkstück liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden Kammern (1) mit Verbindungsbohrungen (5) versehen sind, die 15 dem Mediumsmengen- und Druckausgleich dienen.
2. 2. Schleifscheibenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile (7) auf dem Schleifbelag im Wesentlichen U-, V-, W-, X-, Y- oder wellenförmig beschaffen sind, wobei die Austrittsbohrung (6) für das Kühl- und Schmiermedium an einem der vor- 20 dersten Punkte in Laufrichtung des Profils gelegen ist, und dass die Profile an ihren hin tersten Punkten zum Rand des Schleifbelages auslaufen und sich dort seitlich öffnen.
3. 3. Schleifscheibenkonstruktion nach den Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubringung des Kühl- und Schmiermediums in die Kammerkonstruktion im Wesentlichen 25 über Kühlmitteldüsen (10) und Schläuche seitlich am Trägerkörper durch eine Aussparung (9) zwischen Antriebswelle (8) und Abdeckplatte (2) über eine Umlenkfase (3) erfolgt.
4. 4. Schleifscheibenkonstruktion nach den Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubringung des Kühl- und Schmiermediums in die Kammerkonstruktion im Wesentlichen 30 über die Maschinenschleifspindel erfolgt. Hiezu 8 Blatt Zeichnungen 35 40 45 50 55