DE102004042384A1

DE102004042384A1 - Schleifscheibe und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE102004042384A1
Application number: DE102004042384A
Authority: DE
Inventors: Thilo Dr. Wagner
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2006-03-09
Also published as: ES2335598T3; EP1786596B1; US20080163558A1; EP1786596A1; ATE454245T1; DE502005008836D1; WO2006024274A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schleifscheibe, mit einem insbesondere metallischen Schleifscheibengrundkörper und mit auf einer Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers aufgebrachten Schleifkörnern, insbesondere aus kubischem Bornitrid. Erfindungsgemäß sind die Schleifkörner mit einer definierten Position und einem definierten Abstand zueinander auf die Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers aufgebracht. In vorbestimmten Makrobereichen (18) der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers ist eine größere Anzahl von Schleifkörnern positioniert wie in anderen vorbestimmten Makrobereichen (19) der Oberfläche.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifscheibe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe.
Beim sogenannten Schleifen mit rotierendem Werkzeug wird eine rotierende Schleifscheibe relativ zu einem ortsfesten oder ebenfalls bewegten Werkstück bewegt, um an der Oberfläche des Werkstück auf spanendem Weg eine gewünschte Kontur zu erzeugen. Aus dem Stand der Technik ist es bereits bekannt, auf metallischen Schleifscheiben Schleifkörner aus kubischem Bornitrid einzusetzen. Schleifkörner aus kubischem Bornitrid werden auch als CBN-Schleifkörner bezeichnet. Nach dem Stand der Technik sind die CBN-Schleifkörner auf einem Schleifscheibengrundkörper statistisch verteilt und demnach undefiniert aufgebracht. Derartige Schleifscheiben mit einer undefinierten Anordnung der Schleifkörner auf dem Schleifscheibengrundkörper verfügen über unzureichende Standzeiten und müssen daher häufig ausgetauscht werden, was letztendlich zu hohen Werkzeugkosten führt. Dies ist insgesamt von Nachteil.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine neuartige Schleifscheibe und ein Verfahren zur Herstellung derselben zu schaffen.

Dieses Problem wird durch eine Schleifscheibe gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind die Schleifkörner mit einer definierten Position und einem definierten Abstand zueinander auf die Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers aufgebracht.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird eine Schleifscheibe vorgeschlagen, bei welcher die Schleifkörner mit einer definierten Verteilung, nämlich mit einer definierten Position und einem definierten Abstand zueinander, auf die Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers aufgebracht sind. Die definierte Verteilung der Schleifkörner auf dem Schleifscheibengrundkörper erlaubt eine verbesserte Zufuhr von Kühlmittel an den im Schleifeingriff stehenden Oberflächenbereich der Schleifscheibe sowie eine verbesserte Abfuhr der sich beim Schleifen ausbildenden Späne. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schleifscheibe die Standzeiten derselben erhöht und damit Werkzeugkosten reduziert werden können.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Schleifkörner derart auf die Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers aufgebracht, dass für jeden wirksam im Schleifeingriff stehenden Bereich der Schleifscheibenoberfläche bei konstanter Breite desselben die Anzahl der Schleifkörner in etwa konstant ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in vorbestimmten Makrobereichen der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers eine größere Anzahl von Schleifkörnern positioniert wie in anderen vorbestimmten Makrobereichen der Oberfläche, wobei die Position und/oder der Abstand und/oder die Anzahl der Schleifkörner auf der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers auf die durch Schleifen zu erzeugende Werkstückkontur abgestimmt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe ist in Patentanspruch 6 definiert.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch eine Schleifscheibe zusammen mit einem durch Schleifen zu bearbeitenden Werkstück;

2 eine schematisierte Draufsicht auf die Oberfläche einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe;

3 eine schematisierte Draufsicht auf die Oberfläche einer weiteren erfindungsgemäßen Schleifscheibe; und

4 eine schematisierte Draufsicht auf die Oberfläche einer weiteren erfindungsgemäßen Schleifscheibe.

1 zeigt stark schematisiert einen Ausschnitt aus einer Schleifscheibe 10 zusammen mit einem durch Schleifen zu bearbeitenden Werkstück 11. Wie 1 entnommen werden kann, wird beim Schleifen die Schleifscheibe 10 im Sinne des Pfeils 12 rotatorisch angetrieben und im Sinne des Pfeils 13 relativ zum Werkstück 11 bewegt. Die Bewegung im Sinne des Pfeils 13 bezeichnet man als Vorschubbewegung. Wie 1 weiterhin entnommen werden kann, steht beim Schleifen ein durch die Punkte 14 und 15 begrenzter Abschnitt bzw. Bereich 16 der Oberfläche 17 der Schleifscheibe 10 mit dem Werkstück 11 in einem wirksamen Schleifeingriff. Da die Schleifscheibe 10 einerseits im Sinne des Pfeils 12 drehend angetrieben und andererseits im Sinne der durch den Pfeil 13 visualisierten Vorschubbewegung relativ zum Werkstück 11 bewegt wird, wechselt der mit dem Werkstück 11 in einem wirksamen Schleifeingriff stehende Bereich 16 der Oberfläche 17 der Schleifscheibe 10 kontinuierlich.
Die Schleifscheibe 10 verfügt über einen vorzugsweise metallischen Schleifscheibengrundkörper sowie über auf der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers aufgebrachten Schleifkörner. Die Schleifkörner sind vorzugsweise aus kubischen Bornitrid gebildet. Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird nun vorgeschlagen, die Schleifkörper mit einer definierten Verteilung, nämlich mit einer definierten Position und mit einem definierten Abstand zueinander, auf die Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers aufzubringen. Die Schleifkörner werden dabei derart auf die Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers aufgebracht, dass für jeden wirksam in Schleifeingriff stehenden Bereich 16 der Schleifscheibenoberfläche 17 bei konstanter Breite desselben die Anzahl der Schleifkörner in etwa konstant ist. Dabei sind vorzugsweise in vorbestimmten Makrobereichen der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers eine größere Anzahl von Schleifkörnern positioniert, wie in anderen vorbestimmten Makrobereichen der Oberfläche. So können sich auf der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers Makrobereiche mit Schleifkörnern und Makrobereiche ohne Schleifkörner wechselseitig aneinander anschließen.
So zeigt zum Beispiel 2 eine mögliche Anordnung der Schleifkörner auf der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers. Im Ausführungsbeispiel der 2 sind auf der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers Makrobereiche 18 mit Schleifkörnern und Makrobereiche 19 ohne Schleifkörper ausgebildet. Die Makrobereiche 18 und 19 verlaufen diagonal über die Oberfläche 17 des Schleifscheibengrundkörpers, wobei zwischen zwei benachbarten Makrobereichen 18 mit Schleifkörnern jeweils ein Makrobereich 19 ohne Schleifkörner verläuft. In den Makrobereichen 18 sind jeweils die Schleifkörner gleichverteilt, also in gleicher Anzahl und mit gleichem Abstand zueinander, auf der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers positioniert. In den Makrobereichen 19 liegen keinerlei Schleifkörner vor.
Eine alternative Anordnung der Schleifkörner auf der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers zeigt 3. Auch im Ausführungsbeispiel der 3 sind wiederum Makrobereiche 20 mit Schleifkörnern und Makrobereiche 21 ohne Schleifkörner ausgebildet. Die Makrobereiche 20 mit Schleifkörnern verlaufen kreuzweise diagonal über die Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers und schließen rechteckige bzw. rautenförmige Makrobereiche 21 ohne Schleifkörner ein. In den Makrobereichen 20 sind die Schleifkörner wiederum gleichverteilt, also mit einer gleichen Anzahl und gleichem Abstand voneinander, positioniert.
Eine weitere mögliche Anordnung von Schleifkörnern auf der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers zeigt 4. Im Ausführungsbeispiel der 4 verlaufen erste Makrobereiche 22 mit Schleifkörnern ringsegmentförmig auf der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Makrobereichen 22 mit Schleifkörnern ein Makrobereich 23 ohne Schleifkörner eingeschlossen ist, und wobei die Makrobereiche 23 ohne Schleifkörner ebenfalls ringsegmentförmig ausgebildet sind. Zusätzlich zu den ersten Makrobereichen 22 mit Schleifkörnern erstreckt sich über die Oberfläche ein zweiter Makrobereich 24 mit Schleifkörnern über die Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers, wobei der zweite Makrobereich 24 die Makrobereiche 22 und 23 schneidet. Im Makrobereich 24 ist gegenüber den Makrobereiche 22 eine größere Anzahl von Schleifkörnern positioniert.
Aus den unter Bezugnahme auf 2 bis 4 exemplarisch beschriebenen, möglichen Anordnungen der Schleifkörner auf dem Schleifscheibengrundkörper folgt unmittelbar, dass im Sinne der hier vorliegenden Erfindung Makrobereiche definiert werden, die sich durch die Anzahl der in den Makrobereichen positionierten Schleifkörnern unterscheiden. In den Makrobereichen 19, 21 sowie 23 sind in den Ausführungsbeispielen der 2 bis 4 keinerlei Schleifkörner vorhanden, wobei diese Makrobereiche der Zuführung eines Kühlmittels sowie der Abfuhr sich beim Schleifen ausbildender Späne dienen. Die Makrobereiche 18, 20, 22 und 24 verfügen hingegen über Schleifkörner. Wie insbesondere 4 zeigt, können in Makrobereichen 24 eine größere Anzahl von Schleifkörnern vorgesehen sein wie in Makrobereichen 22.
Die konkrete Anordnung der Schleifkörner auf der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers erfolgt im Sinne der hier vorliegenden Erfindung vorzugsweise derart, dass die Verteilung der Schleifkörner der mithilfe der Schleifscheibe im zu bearbeitenden Werkstück zu erzeugenden Kontur entspricht. Die Position sowie der Abstand und die Anzahl der Schleifkörner auf der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers ist dann auf die durch Schleifen zu erzeugende Werkstückkontur abgestimmt.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines Schleifscheibengrundkörpers aus vorzugsweise Metall; b) Bereitstellen von Schleifkörnern aus vorzugsweise kubischem Bornitrid; c) Aufbringen der Schleifkörner mit einer definierten Position und mit einem definierten Abstand zueinander auf die Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird dabei im Detail vorzugsweise so vorgegangen, dass der metallische Schleifscheibengrundkörper sowie gegebenenfalls die Schleifkörner aus vorzugsweise kubischem Bornitrid vor dem Aufbringen der Schleifkörner auf den Schleifscheibengrundkörper vernickelt werden. Der vernickelte Schleifscheibengrundkörper wird vorzugsweise durch partielle Laserbestrahlung bereichsweise bzw. partiell an der Oberfläche erwärmt, und auf diese erwärmten Makrobereiche der Oberfläche werden die Schleifkörner aufgebracht. Hierdurch haften die Schleifkörner an der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers in den erwärmten Makrobereichen an. Hierdurch erfolgt demnach ein Anhaften der Schleifkörner aus kubischem Bornitrid auf der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers in den vorbestimmten Makrobereichen. Nach dem Anhaften der Schleifkörner in diesen vorbestimmten Makrobereichen der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers erfolgt ein Vernickeln bzw. Einnickeln auf chemischem oder galvanischem Weg. In Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird demnach vorgeschlagen, die Schleifkörner ausschließlich in ausgewählten Makrobereichen bzw. Abschnitten auf die Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers aufzubringen.
In Abwandlung zu der oben beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellverfahren für eine Schleifscheibe ist es auch denkbar, die Schleifkörner konventionell auf die gesamte Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers aufzubringen, und anschließend zum Beispiel durch Laserabtragen die Makrobereiche ohne Schleifkörner bzw. mit einer geringeren Anzahl von Schleifkörner herauszuarbeiten.

10: Schleifscheibe
11: Werkstück
12: Pfeil
13: Pfeil
14: Punkt
15: Punkt
16: Bereich
17: Oberfläche
18: Makrobereich
19: Makrobereich
20: Makrobereich
21: Makrobereich
22: Makrobereich
23: Makrobereich
24: Makrobereich

Claims

Schleifscheibe, mit einem insbesondere metallischen Schleifscheibengrundkörper und mit auf einer Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers aufgebrachten Schleifkörnern, insbesondere aus kubischem Bornitrid, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner mit einer definierten Position und einem definierten Abstand zueinander auf die Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers aufgebracht sind.
Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner derart auf die Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers aufgebracht sind, dass für jeden wirksam im Schleifeingriff stehenden Bereich der Schleifscheibenoberfläche bei konstanter Breite desselben die Anzahl der Schleifkörner in etwa konstant ist.
Schleifscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in vorbestimmten Makrobereichen der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers eine größere Anzahl von Schleifkörnern positioniert ist als in anderen vorbestimmten Makrobereichen der Oberfläche.
Schleifscheibe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers Makrobereiche mit Schleifkörnern und Makrobereiche ohne Schleifkörner ausgebildet sind.
Schleifscheibe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Position und/oder der Abstand und/oder die Anzahl der Schleifkörner auf der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers auf die durch Schleifen zu erzeugende Werkstückkontur abgestimmt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Schleifscheibengrundkörpers, insbesondere aus Metall, b) Bereitstellen von Schleifkörnern, insbesondere aus kubischem Bornitrid, c) Aufbringen von Schleifkörnern mit einer definierten Position und einem definierten Abstand zueinander auf die Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers ausschließlich in vorbestimmten Makrobereichen erwärmt wird, und dass die Schleifkörner ausschließlich auf die erwärmten Makrobereiche der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifscheibengrundkörper und/oder die Schleifkörner vernickelt sind, wobei durch das partielle Erwärmen der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers und das Aufbringen der Schleifkörner auf die erwärmten Makrobereiche der Oberfläche ein Anhaften der Schleifkörner an den erwärmten Makrobereichen der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an das Anhaften der Schleifkörner an den erwärmten Makrobereichen der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers ein Vernickeln auf chemischem oder galvanischem Weg erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen durch partielle Laserbestrahlung der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner auf die gesamte Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers aufgebracht werden, wobei anschließend in vorbestimmten Makrobereichen Schleifkörner abgetragen werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragen der Schleifkörner in den vorbestimmten Makrobereichen durch partielle Laserbestrahlung der Oberfläche des Schleifscheibengrundkörpers durchgeführt wird.