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Anwendungsgebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Schleifkörper zum Innenschleifen mit
einer zwischen zwei Stirnflächen
vorgesehenen Schleifmantelfläche,
die mit Nuten versehen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Derartige
Schleifkörper
kommen beispielsweise bei der Herstellung von Kraftstoff-Einspritzsystemen, hydraulischen
Motorenelementen, Hydraulikzylindern, Wälzlagern u. a. Bauteilen zur
Anwendung. Bei bekannten Schleifkörpern der eingangs genannten
Art erstrecken sich die verschiedene Profilformen besitzenden Längsnuten über die
gesamte Schleifmantelfläche,
d.h., von einer Stirnfläche
des Schleifkörpers
bis zur gegenüberliegenden
Stirnfläche.
Das führt
im Schleifeinsatz, d.h., während
des Innenschleifens, zu Schwingungen des Schleifkörpers und
zu daraus resultierende Verschlechterungen der Oberflächengüte, nachfolgend „Rattermarken" genannt, die sich
am entsprechenden Werkstück
in nachteiliger Weise bemerkbar machen. Diese Rattermarken resultieren
insbesondere aus Schlägen
der in Drehrichtung jeweils hinteren Kante der jeweiligen Längsnut.
Außerdem
ist nach einer entsprechenden Einsatzdauer bei solch bekannten Schleifkörpern mit
durchgehenden Längsnuten
eine verstärkte
Abnutzung des Schleifkörpers
an den zuletzt erwähnten
in Drehrichtung hinteren Kanten kaum vermeidbar. Es kommt also an
diesen in Drehrichtung hinteren Kanten der Längsnuten zu Abrundungen derselben,
wodurch die Schleifeigenschaften des Schleifkörpers verschlechtert werden.
Ein derartiger Schleifkörper
ist beispielsweise aus der
DE
75 30 623 U1 vorbekannt.
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Bekannt
sind auch Schleifkörper
zum Innenschleifen mit einer zwischen zwei Stirnflächen vorgesehenen
Schleifmantelfläche,
die mit Längsnuten
ausgebildet ist, wobei jeder der beiden Stirnflächen Längsnuten ausgehen, deren Länge kleiner
als die Mantellinienlänge
der Schleifmantelfläche
ist. Dabei können
die von der einen Stirnfläche
ausgehenden Längsnuten
gegen die von der anderen Stirnfläche ausgehenden Längsnuten in
Umfangsrichtung des Schleifkörpers
versetzt sein. Ein derartiger Schleifkörper zum Innenschleifen ist
in der
DE 198 46 335
A1 vorbeschrieben. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung
des Schleifkörpers
soll erreicht werden, dass der Schleifkörper in der Kontaktzone mit
dem zu bearbeitenden Werkstück
jederzeit am vollen Durchmesser der Schleifmantelfläche abgestützt wird,
so dass Schleifkörperschwingungen,
die zu den erwähnten
Nachteilen führen,
in vorteilhafter Weise mit einfachen konstruktiven Mitteln vermieden
werden sollen. Dadurch, dass der Schleifkörper mit seiner Schleifmantelfläche in der
Kontaktzone mit dem zu bearbeitenden Werkstück jederzeit am vollen Durchmesser
der Schleifmantelfläche
abgestützt
wird, soll sich außerdem der
Vorteil ergeben, dass ein verstärkter
Verschleiß an
der in Drehrichtung hinteren Kante der jeweiligen Nut vermieden
bzw. zumindest reduziert wird, so dass die Schleifeigenschaften
des Schleifkörpers
auch nach einer langen Einsatzdauer quasi unverändert bleiben sollen.
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In
der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass auch derartig gestaltete
Schleifkörper
nicht alle Anforderungen erfüllen.
Es hat sich herausgestellt, dass ausgehend von den Umfangsaußenkanten
des Schleifkörpers zur
Mitte hin die thermische Belastung auf das zu schleifende Bauteil
ansteigt, das zu Form- und Lageabweichungen der zu bearbeitenden
Geometrie am Bauteil führt.
Daraus leitet sich letztendlich ab, dass die thermische Belastung
der zu bearbeitenden Bauteile mit einer größeren axialen Länge des
Schleifkörpers
zunimmt.
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Aufgabe der Erfindung
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Ausgehend
von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung
daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Schleifkörper bereit
zu stellen, mit dem Schwingungen am jeweiligen zu schleifenden Werkstück vermieden
sind und der auch nach einer längeren
Einsatzdauer noch optimale Schleifeigenschaften aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit
dessen Oberbegriff dadurch gelöst,
dass die Nuten in Form wenigstens einer durchgehenden Förderwendel
ausgebildet sind, welche an einer Stirnfläche beginnt und an der zugehörigen anderen
Stirnfläche
endet, wobei die Förderwendel
unter einem Steigungswinkel geneigt zu einer Rotationsachse des
Schleifkörpers
angeordnet ist.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausbildung
des Schleifkörpers
wird erreicht, dass dieser in der Kontaktzone mit dem zum schleifenden
Werkstück
nahezu am vollen Durchmesser der Schleifmantelfläche abgestützt ist, so dass Schleifkörperschwingungen,
die zu dem vorstehend erwähnten
Nachteilen führen,
in vorteilhafter Weise mit einfachen konstruktiven Mitteln vermieden
sind. Ein weiterer Vorteil ist dadurch begründet, dass durch die Förderwendel
neben der Unterbindung von Schwingungsprozessen im Schleifprozess
Kühlmittel
effektiv verteilt und nicht verwirbelt wird, so dass die Gefahr
eines Schleifbrandes wesentlich verringert ist. Ein weiterer Vorteil
der Förderwendel
liegt darin, dass diese abgetragenes Material von der zu schleifenden
Fläche gleich
mit entfernt.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsvarianten
der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 beschrieben.
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So
ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass der mit α bezeichnete Steigungswinkel
einen Wert zwischen 40° und
50° annimmt.
Durch diesen Wert ist sicherge stellt, dass die Schwingungen während des
Schleifprozesses minimiert sind und das Kühlmittel in besonders effektiver
Weise verteilt, d.h., nicht verwirbelt wird.
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Aus
Anspruch 3 geht die Anzahl der Förederwendeln
in Abhängigkeit
vom Durchmesser D des Schleifkörpers
hervor, wobei dieser in Millimeter anzugeben ist. Vorgesehen ist,
dass der Durchmesser des Schleifkörpers geteilt durch vier die
Anzahl der einzubringenden Förderwendeln
ergibt.
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Im
Anspruch 4 ist die Abhängigkeit
der Nutbreite B der Förderwendel
vom Durchmesser des Schleifkörpers,
wiederum angegeben in Millimeter, beschrieben. Danach soll bei einem
Durchmesser D ≤ 6
mm die Nutbreite B 1 mm betragen, bei einem Durchmesser zwischen
6 und 10 mm soll die Nutbreite B den Wert von 1,5 annehmen und bei
einem Durchmesser von mehr als 10 mm soll die Nutbreite B 2 mm betragen.
Auch die hier angegebenen Bedingungen sorgen dafür, dass einerseits das Schwingungsverhalten
minimiert ist und andererseits eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels
erfolgt.
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In
den Unteransprüchen
5 und 6 sind die Schleifmantelflächen
des Schleifkörpers
beschrieben. Danach ist vorgesehen, dass der Schleifkörper entweder
eine zylindrische oder eine kegelstumpfförmige Schleifmantelfläche aufweist.
Auch eine Kombination beider Schleifmantelflächenarten ist im Sinne der
Erfindung denkbar.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 7 kann der Schleifkörper ein-
oder auch mehrteilig ausgebildet sein. Bei Mehrteiligkeit wird der
Schleifkörper
in der Regel aus zwei Teilkörpern
zusammengesetzt sein, wobei diese zweckmäßigerweise an einer gemeinsamen
Welle vorgesehen sind.
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Schließlich geht
aus dem letzten Anspruch 8 hervor, dass der Schleifkörper vorzugsweise
kubisches Bonitrid oder Diamant aufweisen soll. Auf diese Weise
ist ein superharter Körper
realisiert. Der Schleifkörper kann
jedoch auch aus herkömmlichen
Korund-, Sinderkorund oder Siliciumkarbid bestehen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
vereinfacht dargestellt ist.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schleifkörpers, teilweise
geschnitten,
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2 einen
Längsschnitt
durch den Schleifkörper
gemäß 1,
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3 eine
Seitenansicht des Schleifkörpers
nach 1,
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4 eine
Draufsicht auf eine Stirnfläche
des Schleifkörpers
gemäß 1 und
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5 Rundheitsabweichungen
von unterschiedlich gestalteten Schleifmantelflächen eines Schleifkörpers
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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In
den 1 bis 4 ist ein Schleifkörper 1 zeichnerisch
dargestellt, der eine obere Stirnfläche 2 und eine gleiche
untere Stirnfläche 3 aufweist,
so dass der Schleifkörper 1 eine
zylindrische Schleifmantelfläche 4 besitzt.
Dieser Schleifkörper 1 kann
beispielsweise zum Schleifen einer Innenbohrung eines Gehäuseteils
verwendet werden, das einen längsverschieblichen
Kolben eines hydraulischen Ventilspielausgleichselementes aufnimmt.
Es liegt auf der Hand, dass diese Aufnahmebohrung des Gehäuses eine
hohe Fertigungsgüte
auf weisen muss, damit der in ihr aufgenommene Kolben eine gute Dichtwirkung
aufweist. Der Schleifkörper 1 ist mit
einer zentrischen Aufnahmebohrung 5 versehen, in die ein
nicht dargestellter Dorn eingeführt
ist, der mit Hilfe eines ebenfalls nicht dargestellten Antriebselementes
in Rotation versetzt ist, so dass der Schleifkörper 1 um seine Rotationsachse 6 rotiert
und zum Schleifen eingesetzt werden kann. Der Schleifkörper 1 mit
seiner Schleifmantelfläche 4 weist
eine axiale Länge
L und einen Durchmesser D auf. Der Durchmesser D kann beispielsweise
in einem Bereich zwischen 2 und 8 mm und die Länge L kann in einem Bereich
zwischen 1 und 50 mm liegen. Es sind aber auch andere Abmessungen
denkbar.
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Wie
die 1 bis 4 weiter zeigen, gehen von der
unteren Stirnfläche 3 die
Förderwendeln 7, 8 aus,
die sich entlang der Schleifmantelfläche 4 bis zur oberen
Stirnfläche 2 erstrecken
und dabei die Schleifmantelfläche 4 in
Umfangsrichtung wenigstens teilweise umschließen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist
der Schleifkörper 1 mit
zwei Förderwendeln 7, 8 versehen,
die zueinander symmetrisch angeordnet sind. Diese symmetrische Anordnung
sorgt für
einen besonders schwingungsarmen Schleifprozess. Wie aus 4 erkennbar,
sind die Förderwendeln 7, 8 an
der unteren Stirnfläche 3 in
Umfangsrichtung um 180° gegeneinander
versetzt. In der gleichen Art und Weise erreichen sie dann die obere
Stirnfläche 2,
d. h., auch dort sind sie wiederum um 180° gegeneinander versetzt. Wie
aus 3 erkennbar, sind beide Förderwendeln 7, 8 gegenüber der
Rotationsachse 6 des Schleifkörpers 1 unter dem
Steigungswinkel α geneigt
angeordnet. Bei Rotation des Schleifkörpers 1 um seine Achse 6 wird
je nach Drehrichtung Kühlmittel
von der oberen Stirnfläche 2 zur unteren
Stirnfläche 3 oder
von der unteren Stirnfläche 3 zur
oberen Stirnfläche 2 gefördert. Auf
diese Weise ist eine gute Kühlwirkung
an der Schleifmantelfläche 4 eingestellt,
so dass Schleifbrand beim zum schleifenden Teil nicht eintreten
kann. Die 3 macht auch deutlich, dass
der Schleifkörper 1 mit
nahezu der gesamten axialen Länge
L seiner Schleifmantelfläche 4 am
zum schleifenden Teil anliegt, wobei diese axiale Länge L lediglich
durch die Nutbreite B der beiden Förderwendeln 7,8 verringert
ist.
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Die
grafische Darstellung in 5 zeigt je 10 Messpunkte eines
Schleifvorganges mit unterschiedlichen Rundheitsabweichungen, wobei
der verwendete Schleifkörper 1 zwar
immer die gleiche axiale Länge
L und den gleichen Durchmesser D aufweist, aber eine unterschiedliche
Schleifmantelfläche 4 hat.
Die mit a bezeichnete Kurve zeigt Messwerte von der Rundheitsabweichung,
die mit einem Schleifkörper
realisiert sind, dessen Schleifmantelfläche keinerlei Aussparungen
bzw. Nuten aufwies. Die mit b dargestellte Kurve zeigt einen Schleifkörper 1 im
Sinne der Erfindung, dessen Förderwendeln 7, 8 aber
eine flache Steigung aufwiesen, die mit etwa 25° angegeben ist. Die untere,
mit c gekennzeichnete Kurve zeigt Rundheitsabweichungen, die mit
einem Schleifkörper 1 im
Sinne der Erfindung erreicht wurden. Das bedeutet, die zylindrische
Mantelfläche 4 war
mit Fördernuten 7, 8 versehen,
deren Steigungswinkel α mit
45° angegeben
ist. Wie erkennbar, weist die mit a bezeichnete Kurve die höchsten Abweichungen
in der Rundheit auf, während
die Kurve b, die immerhin mit Förderwendeln
ausgestattet ist, zwar bessere Werte als die Kurve a zeigt, aber
immer noch deutlich über der
Kurve c liegt. Dies bedeutet, die Kurve c, welche eine Schleifmantelfläche 4 im
Sinne der Erfindung repräsentiert,
weist ganz geringe Rundheitsabweichungen auf, wobei die größte Abweichung
zwischen zwei Messpunkten lediglich 1 μm beträgt.
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- 1
- Schleifkörper
- 2
- obere
Stirnfläche
- 3
- untere
Stirnfläche
- 4
- Schleifmantelfläche
- 5
- Aufnahmebohrung
- 6
- Rotationsachse
- 7
- Förderwendel
- 8
- Förderwendel
- D
- Durchmesser
des Schleifkörpers
- L
- axiale
Länge des
Schleifkörpers
- B
- axiale
Breite der Förderwendel
- N
- Anzahl
der Förderwendeln
- α
- Steigungswinkel