CH646628A5

CH646628A5 - Schleifkoerper fuer die metallbearbeitung.

Info

Publication number: CH646628A5
Application number: CH488780A
Authority: CH
Inventors: Karl Elbel
Original assignee: Lippert H Gmbh
Priority date: 1979-06-26
Filing date: 1980-06-25
Publication date: 1984-12-14
Also published as: AR223531A1; IT8023045A0; US4338748A; ATA325380A; GB2053043A; FR2459706A1; CS214714B2; IT1131381B; GB2053043B; AT376921B; ES8102881A1; SE8004172L; FR2459706B1; PL225233A1; BR8003966A; ES492838A0; CA1128320A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schleifkörper für die Metallbearbeitung mit matrixgebundenen Schleifkörnern, wobei die Härte der Matrix über die beim Vorbeilauf des Werkstücks von diesem in einem Zug überstrichene Schleifzone unterschiedlich ist.

In der Industrie besteht seit langem ein Wunsch nach Schleifkörpern, mit denen in einem Arbeitsgang vor- und feingeschliffen werden kann. Diesbezügliche firmeninterne Versuche sind jedoch bislang daran gescheitert, dass die Schleifkörper in der Feinschleifzone nach kurzer Arbeitszeit zum «Brennen», also einer zu starken Oberflächenerhitzung des Werkstückes, neigten, weil nach Abnutzung der Grobschleifzone der Schleifdruck in der Feinschleifzone zu hoch wurde.

Aus der GB-PS 210 945 ist ein Schleifkörper der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei dem die in einem Zug bestrichene Schleifzone an beiden Enden einen Randbereich aufweist, der eine härtere Matrix und ein feineres Korn aufweist als ein Mittelbereich. Zweck dieser Massnahme ist es, die stärker belasteten Randzonen des Schleifkörpers widerstandsfähiger zu machen, wodurch sich ein gleichmässigerer Verschleiss ergibt. Ein Grob- und Feinschliff in einem Zug kann mit diesem bekannten Schleifkörper nicht erreicht werden, weil das Werkstück zu Beginn und am Ende des Schleifvorganges einer Schleifoberfläche mit gleichen Eigenschaften hinsichtlich Matrixhärte und Korngrösse ausgesetzt ist.

Aus dem DE-GM I 964 604 ist eine Scheibe zum Schleifen und Polieren von Edel- und Schmucksteinen bekannt, die in einem Körper eine Schleifzone und eine Polierzone vereinigt. Die Schleifzone besteht aus einer Kupfer- oder Aluminiumscheibe, auf deren Umfang Diamantschleif korn aufgesintert, aufgalvanisiert oder durch Kunstharz gebunden ist. Die Polierzone soll aus Weichmetallen und Legierungen von Weichmetallen, insbesondere aus Kupfer, Acryl-glas oder anderen Kunststoffen sowie Holz bestehen. Die Schleif- und die Polierzone bestehen somit aus entweder identischen Materialien, oder aus solchen Materialien, die sich hinsichtlich ihrer Nachgiebigkeit kaum unterscheiden. Bei Schleif-Polier-Scheiben für die Schmuckindustrie liegt das Werkstück so gut wie nie gleichzeitig an der Schleif- und an der Polierzone an. Der Stein wird vielmehr nach dem Schleifen von der Schleifzone abgehoben und dann getrennt an die Polierzone angepresst. Das obenerwähnte Problem des «Brennens» tritt bei Schmucksteinen schon deswegen nicht auf, weil es sich um ein ganz anderes Matérial handelt und weil beim Polieren von Schmuckstemen keinerlei Material mehr abgenommen wird.

Aus der US-PS 3 510 283 ist ein Schleifkörper bekannt, der eine Matrix aus Faservlies mit Kunststoffbindung aufweist, in die Schleifkörner eingelagert sind. Ein Grob- und Feinschleifen in einem Zug ist mit diesem Schleifkörper nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schleifkörper der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass mit ihm in einem Zug grob- und feingeschliffen werden kann, ohne dass im Feinschleifbereich eine Neigung zum «Brennen», also Überhitzen der zu bearbeitenden Metalloberfläche, auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in Laufrichtung des Werkstückes relativ zum Schleifkörper die Schleifzone zunächst aus einer Grobschleifzone mit Hartmatrix und anschliessend aus einer mit der Grobschleifzone fest verbundenen Feinschleifzone mit einer Matrix aus einem gegenüber der Hartmatrix weicher-nachgiebi-gen und strukturoffenen Textilmaterial besteht, wobei die Festigkeit der Feinschleifzone relativ zu derjenigen der Grobschleifzone so bemessen ist, dass bei über die ganze Schleifzone anliegendem Werkstück in der Feinschleifzone höchstens derjenige Anteil des gesamten Schleifdruckes aufgenommen wird, welcher dem Anteil ihrer Berührungsfläche gegenüber dem Werkstück entspricht.

Mit dem erfmdungsgemässen Schleifkörper ist es erstmalig möglich, Werkstücke in einem Zug vor- und feinzuschleifen. Der erfindungsgemässe Schleifkörper ist in zwei in ihren Eigenschaften deutlich unterschiedliche, jedoch fest zusammenhängende Zonen unterteilt. In der Grobschleifzone ist das Schleifkorn in einer Hartmatrix gebunden, während in der Feinschleifzone die Körner in einer wesentlich weicheren Matrix aus Textilmaterial gehalten sind. Überraschenderweise hat sich ergeben, dass trotz dieser in ihrer Nachgiebigkeit so vollkommen verschiedenen Matrix-Materialien ein ausreichender Werkstoffabtrag in der Grobschleifzone und ein, zwar geringerer, aber für das Feinschleifen immer noch genügender Abtrag in der Feinschleifzone erzielt wird. Dadurch, dass die Feinschleifzone nur maximal den Anteil des gesamten Schleifdrucks überträgt, der ihrem Berührungsanteil am Werkstück entspricht, ist jegliche Neigung zum Brennen ausgeschlossen. Durch die Verwendung eines Textilma-terials als Matrix der Feinschleifzone lässt sich deren Nachgiebigkeit gerade so abstimmen, dass bei noch nicht abgenützter Vorschleifzone der Schleifdruck in der Feinschleifzone ausreicht, um einen sauberen Feinschliff zu gewährleisten,

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und bei stark abgenützter Vorschleifzone trotzdem der Schleifdruck in der Feinschleifzone nicht zu gross wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten des Schleifkörpers gemäss der Erfindung sind nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung geschil-tert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 einen Längsschnitt und eine Draufsicht auf einen erfmdungsgemässen Ring- oder Topf-Schleifkörper,

Fig. 3 einen Längsschnitt eines Ring- oder Topf-Schleif-körpers entsprechend Fig. 1 und 2 beim Schleifen eines Messers,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen erfmdungsgemässen Schleifkörper in Scheibenform,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Schleifkörpers entsprechend Fig. 4 in Scheibenform beim Schleifen eines Rohrs,

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen erfmdungsgemässen Schleifring- oder -topf bei der Bearbeitung von Werkstücken auf einem Drehtisch und

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Doppelschleifscheiben-Anordnung mit durchlaufenden Werkstücken.

Beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist für den Schleifkörper in Ring- oder Topfform 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.

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, gegebenenfalls auch oszillierend, in einstellbarer Zeit über die Schleifzone 2 und 3 hinweggeführt. Zuletzt wird die Werkstückaufnahme nach der Bearbeitung in Richtung des Pfeils d wegbewegt.

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 Vorschleifzone 2 des Schleifkörpers haben sich Zusammensetzungen gemäss den DE-OSen 1 752 612,2 730 665 und 2 822 910 erwiesen.

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.

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.

Um die gewünschte Nachgiebigkeit in der Feinschleifzone 3 einzustellen, verwendet man hier vorteilhafterweise zusätzlich zu der textilen Matrix ein sekundäres 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».

Unter «strukturoffenem Textilmaterial» sind durch Wik-keln oder Schichten gebildete Körper, wie Vliese oder Filze, zu verstehen, die aus gewebten oder nicht gewebten textilen Rohstoffen aufgebaut sind. Die Schichten des Textilstoffes liegen mehr oder weniger dicht aneinander und sind vorzugsweise durch das sekundäre 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-Vorschubes 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, elastifi-zierte Epoxidharze und Polyester, Polyurethane u.a., alle vorzugsweise geschäumt bzw. zur Erzielung einer offenen Struktur durch Einbau von Füllstoffen oder andere Massnahmen entsprechend gemagert.

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-OSen 2 730 665 und 2 822 910 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.

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

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Feinschleifzone 7 ergibt das gewünschte feine Oberflächen-bild.

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.

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' aufgelegt und bei 13" 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.

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 Scheibe 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.

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.

Eine weitere Anwendung der erfindungsgemässen Schleifscheiben ergibt sich ebenfalls bei der Bearbeitung von Messerklingen auf Maschinen, die mit sogenannten Hexen arbeiten, in Übersee bekannt unter dem Namen «Double Headers». 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, gegebenenfalls unter Oszillation, herausgezogen.

Nach einem Ausführungsbeispiel werden Schleifringe gemäss den DE-OSen 1 752 612,2 730 665 oder 2 822 910 in den Abmessungen 350 x 120 x 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.

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 darüberhinaus 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.

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 Endproduktes.

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.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Schleifkörper für die Metallbearbeitung mit matrixgebundenen Schleifkörnern, wobei die Härte der Matrix über die beim Vorbeilauf des Werkstücks von diesem in einem Zug überstrichene Schleifzone unterschiedlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Laufrichtung des Werkstücks (5) relativ zum Schleifkörper die Schleifzone zunächst aus einer Grobschleifzone (2) mit Hartmatrix und anschliessend aus einer mit der Grobschleifzone fest verbundenen Feinschleifzone (3) mit einer Matrix aus einem gegenüber der Hartmatrix weicher-nachgiebigen und strukturoffenen Textilmaterial besteht, wobei die Festigkeit der Feinschleifzone relativ zu derjenigen der Grobschleifzone so bemessen ist, dass bei über die ganze Schleifzone anliegendem Werkstück in der Feinschleifzone höchstens derjenige Anteil des gesamten Schleifdrucks aufgenommen wird, welcher dem Anteil ihrer Berührungsfläche gegenüber dem Werkstück entspricht.

2. Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinschleifzone (3) aus mehreren Unterzonen mit abgestufter Korngrösse besteht.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Schleifkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix der Feinschleifzone (3) aus mehreren Lagen eines mit einem sekundären Bindemittel verbundenen Schleifgewebes besteht.

4. Schleifkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix der Feinschleifzone (3) aus einem mit einem sekundären Bindemittel gebundenen, die Schleifkörner enthaltenden Wirrfaservlies besteht.

5. Schleifkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix der Feinschleifzone (3) als Textilwickel ausgebildet ist.

6. Schleifkörper nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das sekundäre Bindemittel ein zäh-elastischer bis elastomerer, insbesondere geschäumter, Kunststoff ist.

7. Schleifkörper nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem sekundären Bindemittel zusätzliche Schleifkörner zugesetzt sind.