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Die
Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug mit einem Grundkörper, der
in Form eines Tellers ausgebildet ist, mit einem Schaft zur Halterung
des Schleifwerkzeuges an einer Spindel, wobei der Grundkörper eine äußere Mantelfläche und
eine erste, dem Schaft abgewandte Stirnfläche aufweist, wobei die Mantelfläche und
Teile der ersten Stirnfläche
mit einem Schleifbelag versehen sind, und wobei in der Mantelfläche eine
Mehrzahl von Vertiefungen vorgesehen ist, die in die erste Stirnfläche ausmünden.
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Ein
derartiges Schleifwerkzeug ist aus der
DE 722 34 88 U bekannt. Es
handelt sich um eine Schleifscheibe mit Diamant- oder Bornitridschleifkörnern, bestehend
aus einem Grundkörper
und einem Schleifbelag, wobei die Schleifscheibe an ihrer Mantelseite
segmentiert ist, wobei die einzelnen Segmente durch gerade oder
schräg
verlaufende Vertiefungen voneinander getrennt sind, die beide Stirnseiten der
Schleifscheibe verbinden können.
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Ein
derartiges Schleifwerkzeug ist zwar zum Flächenschleifen und bedingt zum
Schleifen von Hohllochbohrungen geeignet. Sollen jedoch tiefere Hohllochbohrungen
oder Hohlräume
mit Hinterschneidung geschliffen werden, so ist dieses Schleifwerkzeug
wegen einer nicht ausreichenden Abfuhr des Schleifabriebs wenig
geeignet.
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Ein
Schleifwerkzeug ähnlicher
Art ist aus
Patent
Abstracts of Japan 05069339 A bekannt. Das bekannte Schleifwerkzeug
ist topfförmig
ausgebildet und weist an einer schrägen rückwärtigen Fläche des Topfes eine Mehrzahl
von Zuflusskanälen
auf, die sich schräg
in den Hohlraum erstrecken. Der Hohlraum ist über eine Anzahl von Kanälen mit
der Stirnfläche
des topfförmigen
Grundkörpers
verbunden, wobei die Kanäle
in der Stirnfläche
ausmünden
und einen Austritt von Gas oder Schleifflüssigkeit ermöglichen,
die über
die schrägen
Kanäle
an der der Stirnfläche
abgewandten Seite des Schleifwerkzeuges in dem von dem topfförmigen Grundkörper aufgespannten
Hohlraum zugeführt
wird.
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Ein
derartiges Schleifwerkzeug ist insbesondere zum Flächenschleifen
oder gegebenenfalls zum Schleifen von Hohllochbohrungen geeignet.
Hohlräume
mit Hinterschneidung lassen sich mit einem derartigen Schleifwerkzeug
nicht schleifen.
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Bei
der Schleifbearbeitung von großen
Bauteilen, die insbesondere aus Glas, Glaskeramik oder Keramik bestehen,
beispielsweise aus Zerodur®, müssen häufig Leichtgewichtsstrukturen
hergestellt werden, um das Eigengewicht einer derartigen Struktur
zu reduzieren. Derartige Leichtgewichtsstrukturen werden beispielsweise
aus dem Material Zerodur® zur Herstellung von astronomischen
Spiegeln verwendet. Hierbei wird das Werkstück auf seiner der Spiegelfläche abgewandten
Rückseite
mit einer Vielzahl von Bohrungen mit Hinterschneidung versehen, um
so das Eigengewicht des Werkstückes
zu reduzieren, aber dennoch einen äußerst formstabilen Spiegelkörper zu
erhalten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schleifwerkzeug zum Schleifen
von Hohlräumen anzugeben,
mit dem sich insbesondere Bohrungen mit Hinterschneidung, wie sie
insbesondere zur Herstellung von Leichtgewichtsstrukturen aus Zerodur® erforderlich
sind, auf besonders einfache und zeitsparende Weise herstellen lassen.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Schleifwerkzeug gemäß der eingangs genannten Art
dadurch gelöst,
dass die Vertiefungen in der ersten Stirnfläche radial verlaufende Nuten
aufweisen, die mit den schräg
verlaufenden Nuten in der Mantelfläche verbunden sind.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
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Durch
radial verlaufende Nuten in der ersten Stirnfläche, die mit den schräg verlaufenden
Vertiefungen in der Mantelfläche
verbunden sind, ist eine besonders gute Abfuhr von Abrieb und Schleifflüssigkeit
von der Stirnfläche über die
Vertiefungen von der Arbeitsstelle weg ermöglicht.
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Auf
diese Weise kann ein hoher Volumenabtrag erreicht werden, ohne dass
das Schleifwerkzeug aus dem Bohrloch zurückgefahren werden muss, um eine
Abfuhr des abgetragenen Materials zu ermöglichen. Vielmehr kann mit
dem Schleifwerkzeug unmittelbar ins Volle geschliffen werden, um
eine relativ tiefe Bohrung zu erzeugen. Nach Erreichen einer ausreichenden
Tiefe der Bohrung kann mit dem Schleifwerkzeug mit Hilfe der Mantelfläche seitlich verfahren
werden, um die Bohrung nach und nach seitlich zu verbreitern, um
so einen Hohlraum mit Hinterschneidung zu erzeugen. Dabei dienen
die Vertiefungen in der Mantelfläche
ei nerseits einem verbesserten Vorschub in der Seitwärtsrichtung
und andererseits einer Abfuhr von Schleifmaterial.
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Ferner
wird eine besonders gute Materialabfuhr vom Mittelbereich des Schleifwerkzeuges
zum Rand hin und über
seine Mantelfläche
nach hinten gewährleistet.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Grundkörper eine
zweite Stirnfläche
auf der Seite des Schaftes auf, in die die Vertiefungen der Mantelfläche ausmünden.
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Auf
diese Weise ist eine gute Materialabfuhr auch dann gewährleistet,
wenn das Schleifwerkzeug mit seiner dem Schaft zugewandten Stirnfläche zum Schleifen
der Innenfläche
der Hinterschneidung genutzt wird.
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In
zusätzlicher
Weiterbildung der Erfindung sind die Vertiefungen als schräg verlaufende
Nuten in der Mantelfläche
ausgebildet, die in Vertiefungen zumindest an einer Stirnfläche ausmünden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung münden die radial verlaufenden
Vertiefungen in einer zentralen Vertiefung aus.
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Auch
auf diese Weise wird die Materialabfuhr von der Schleifstelle verbessert.
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In
zusätzlicher
Weiterbildung der Erfindung sind in der ersten Stirnfläche kreissektorförmige Vertiefungen
vorgesehen.
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In
einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung sind zumindest einige der
kreissektorförmigen
Vertiefungen über
in Umfangsrichtung verlaufende Verbindungskanäle mit den radial verlaufenden
Vertiefungen verbunden.
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Auf
diese Weise wird einerseits eine verbesserte Schleifwirkung an der
ersten Stirnfläche
erzielt, und andererseits wird gleichzeitig eine verbesserte Materialabfuhr
von Schleifabrieb gewährleistet.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander
eine Mehrzahl von Vertiefungen, vorzugsweise sechs Vertiefungen,
in der Mantelfläche
vorgesehen, die jeweils mit radial verlaufenden Vertiefungen in
der ersten Stirnfläche
verbunden sind.
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In
einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung münden die Vertiefungen in der
Mantelfläche
in eine kreisringförmige
Vertiefung an der zweiten Stirnfläche aus.
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Durch
diese Maßnahmen
werden ein verbesserter Vorschub sowie eine verbesserte Abfuhr des
Schleifabriebes insbesondere dann gewährleistet, wenn mit der zweiten
Stirnfläche
ein verbleibende Steg von innen geschliffen wird.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung verlaufen die Vertiefungen
in der Mantelfläche
zur ersten Stirnfläche
in einem spitzen Winkel, der vorzugsweise zwischen 10 und 60°, besonders
bevorzugt zwischen 20 und 40° liegt.
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Es
hat sich gezeigt, dass mit einer derartigen Anordnung der Vertiefungen
in der Mantelfläche
ein besonders guter Vorschub und eine besonders gute Abfuhr des
Schleifabriebes erzielt werden kann.
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Der
Schleifbelag des Schleifwerkzeuges ist vorzugsweise als Diamantschleifbelag
ausgebildet.
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Hiermit
lassen sich besonders vorteilhaft Glas, Glaskeramik und Keramikmaterialien
bearbeiten.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Schleifverfahren
wird ein erfindungsgemäßes Schleifwerkzeug verwendet,
um Hohlräume
ins Volle zu schleifen. Durch ein seitliches Verfahren mit dem Schleifwerkzeug
lassen sich auch Hohlräume
mit Hinterschneidung vorteilhaft herstellen.
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Dabei
wird das Schleifwerkzeug vorzugsweise derart angetrieben, dass sich
die schrägen
Vertiefungen in der Mandelfläche
des Schleifwerkzeuges ausgehend von der zweiten Stirnfläche in Drehrichtung
zur ersten Stirnfläche
hin erstrecken.
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Auf
diese Weise ist eine besonders gute Abfuhr des Schleifabriebes von
der Arbeitsstelle gewährleistet.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schleifwerkzeuges, auf
dem insbesondere die dem Schaft abgewandte erste Stirnfläche und
die Mantelfläche
erkennbar sind;
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2 eine
perspektivische Ansicht des Schleifwerkzeuges gemäß 1 von
schräg
hinten, wobei die Mantelfläche
und die rückwärtige zweite Stirnfläche erkennbar
sind (in gegenüber 1 leicht vergrößerter Darstellung);
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3 eine
Aufsicht auf ein Werkstück
zur Herstellung einer Leichtgewichtsstruktur, in dem eine Mehrzahl
von Hohlräumen
mit Hinterschneidung eingebracht wurde, und
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4 einen
Querschnitt durch das Werkstück
gemäß 3,
in dem nebeneinander angeordnete Hohlräume erkennbar sind, wobei ein
erfindungsgemäßes Schleifwerkzeug
in verschiedenen Phasen der Schleifbearbeitung dargestellt ist.
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Ein
erfindungsgemäßes Schleifwerkzeug
ist in den 1 und 2 dargestellt
und insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet.
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Das
Schleifwerkzeug 10 weist einen Schaft 14 auf,
der zur Befestigung an einer Schleifspindel dient und an dem ein
tellerförmiger
Grundkörper 12 etwa
durch eine Schweißnaht 38 (vgl. 2)
verbunden ist. Der Grundkörper 12 weist
eine erste Stirnfläche 20 an
seiner dem Schaft 14 abgewandten Seite und eine zweite
Stirnfläche 34 an
seiner dem Schaft 14 zugewandten Seite auf. Zwischen den
beiden Stirnflächen 20, 34 erstreckt
sich eine zylindrische Mantelfläche 18.
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In
der Mantelfläche 18 sind
in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander
insgesamt sechs schräg
verlaufende Vertiefungen 22 in Form von Nuten vorgesehen,
die in radial verlaufende Vertiefungen 24 an der ersten
Stirnfläche 20 ausmünden. Ferner
münden
die Vertiefungen 22 auch an der zweiten Stirnfläche 34 in
eine kreisringförmige
Vertiefung 36 aus. Die Vertiefungen 22 schließen mit
der ersten Stirnfläche 20 und
der zweiten Stirnfläche 34 einen spitzen
Winkel ein, der etwa 30° beträgt. Die
radial verlaufenden Vertiefungen 24 in der ersten Stirnfläche 20 sind
als Nuten ausgebildet, die in einer zentralen kreisförmigen Vertiefung 32 an
der ersten Stirnfläche 20 ausmünden.
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Zusätzlich sind
in der ersten Stirnfläche 20 insgesamt
sechs kreissektorförmige
Vertiefungen 26 vorgesehen, die jeweils über einen
in Umfangsrichtung verlaufenden Verbindungskanal 28 mit
jeweils einer zugeordneten radialen Vertiefung 24 in Verbindung
stehen. Diese Vertiefungen 24 sind an ihrer der zentralen
Vertiefung 32 zugewandten Seite durch einen zentralen kreisförmigen Bereich 30 begrenzt
und gegenüber
der jeweils zugeord neten radialen Vertiefung 24 durch einen
erhabenen Steg 28, der gleichfalls kreissegmentförmig ausgebildet
ist, abgetrennt.
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Sämtliche
erhabenen Teile der ersten Stirnfläche 20 außer dem
zentralen kreisförmigen
Bereich 30 sind mit einem Diamantschleifbelag versehen. Der
Diamantschleifbelag erstreckt sich auch über die gesamte Mantelfläche 18 und
den erhabenen Teil der zweiten Stirnfläche 34.
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Somit
dienen die erhabenen Teile der ersten Stirnfläche 20 als Schleifflächen, mittels
derer ein guter Materialabtrag beim Schleifen ins Volle etwa zum Erzeugen
einer Bohrung erzielt werden kann. Dabei dienen die kreissegmentförmigen Vertiefungen 26 einerseits
zur Ausbildung von Schleifkanten an den benachbarten Stegen und
andererseits zur Materialabfuhr über
die Verbindungskanäle 28 und
die radialen Vertiefungen 24, und schließlich über die
damit in Verbindung stehenden schrägen Vertiefungen 22 in der
Mantelfläche 18 zur
Rückseite
des Schleifwerkzeuges 10.
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Ist
einmal ein Hohlraum in die Oberfläche eines Werkstückes eingeschliffen,
so kann mit dem Schleifwerkzeug durch ein seitliches Verfahren nach und
nach ein Hohlraum mit Hinterschneidung ausgeschliffen werden. Hierbei
kann auch dann, wenn mit der zweiten Stirnfläche 34 gearbeitet
wird, das Abriebmaterial einerseits in der Vertiefung 36 der
zweiten Stirnfläche 34 aufgenommen
werden, und andererseits über
die schrägen
Vertiefungen 22 der Mantelfläche 18 in den bereits
ausgeschliffenen Hohlraum abgeführt
werden.
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Die
Drehrichtung (entgegen dem Urzeigersinn) des Schleifwerkzeuges 10 ist
in 1 durch einen Pfeil 17 angedeutet. Sie
ist vorzugsweise so gewählt,
dass die Vertiefungen 22 in der Mantelfläche 18 ausgehend
von der zweiten Stirnfläche 34 in Drehrichtung 17 zur
ersten Stirnfläche 20 hin
verlaufen.
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Hierdurch
wird eine gute Abfuhr des Schleifabriebes von einer Arbeitsstelle
an der ersten Stirnfläche 20 erreicht.
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In 3 ist
eine Leichtgewichtsstruktur aus Zerodur® schematisch
dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 40 bezeichnet.
In die Leichtgewichtsstruktur oder das Werkstück 40 wird in einer
wabenartigen Anordnung eine Vielzahl von Hohlräumen 42 mit dem erfindungsgemäßen Schleifwerkzeug
eingebracht. Jeder Hohlraum 42 weist eine zentrale kreisförmige Öffnung 44 auf,
unterhalb derer der Hohlraum 42 seitlich vergrößert ist,
so dass ein Hohlraum 42 mit Hinterschneidung 46 gebildet
ist. Dabei ist die Außenkontur
des Hohlraums 42, wie in 3 schematisch
angedeutet ist, annähernd
sechseckförmig
ausgebildet, mit abgerundeten Seitenkanten, wobei der Rundungsradius
durch den Außenumfang
des verwendeten Schleifwerkzeuges vorgegeben ist.
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In 4 ist
schematisch dargestellt, wie eine derartige Leichtgewichtsstruktur 40 unter
Verwendung eines erfindungsgemäßen Schleifwerkzeuges 10 erzeugt
werden kann. Zunächst
wird mit dem erfindungsgemäßen Schleifwerkzeug 10 ins
Volle geschliffen, bis die gewünschte
Tiefe des Hohlraums 42 erzielt ist. Anschließend kann
durch seitliches Verfahren des Schleifwerkzeuges 10 nach
und nach der hexagonale Hohlraum 42 ausgeschliffen werden.
Dabei ist der Hohlraum 42 durch verbleibende Stege 46 von
der Außenoberfläche 48 des
Werkstückes 40 abgetrennt.
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In 4 ist
eine erste Stellung des Schleifwerkzeuges 10 auf der linken
Seite angedeutet. Im mittleren Bereich ist mit 10' ein Schleifwerkzeug
angedeutet, mit dem die Innenfläche
des verbleibenden Steges 46 im Bereich der erzeugten Hinterschneidung
gerade geschliffen wird. Auf der rechten Seite von 4 ist
dargestellt, wie mittels des Schleifwerkzeuges 10'' der Boden des Hohlraums 42 geschliffen werden
kann.
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Die
der Oberfläche 48 gegenüberliegende, nicht
unterbrochene Außenoberfläche 50 kann
beispielsweise zur Herstellung einer Spiegeloberfläche genutzt
werden, etwa um einen Astronomiespiegel herzustellen.