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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Schleifapparat und insbesondere
auf eine Schlammentfernungsvorrichtung und ein Schlammentfernungsverfahren.
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Stand der
Technik
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Ein
Schleifapparat, bei dem der Schleifvorgang erfolgt, während einer
zu schleifenden Oberfläche
und einer Schleifstückoberfläche ein
Kühlmittel zugeführt wird,
ist bereits bekannt. Es sind Schleifstücke wie ein leitendes Schleifstück, das
durch Binden von Schleifteilchen wie Diamantteilchen mit einem elektrisch
leitenden Bindemittel hergestellt wird, oder ein Galvanoschleifstück, das
durch Fixieren von Schleifteilchen durch Galvanisieren hergestellt
wird, verwendet worden. Schlamm, der sich beim Schleifvorgang auf
dem Schleifstück
ansammelt, muss entfernt werden, um die Schärfe des Schleifstücks wiederherzustellen.
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Die
JP 5-131367 A offenbart ein Verfahren zum Entfernen von Schlamm
vom Schleifstück
durch Bürsten
einer Schleifoberfläche
mit einer Kohlenstoffbürste
oder dergleichen. Um bei diesem Bürstverfahren kleine Schlammteilchen
vom Schleifstück
zu entfernen, muss eine Bürste
mit dünnen
Drähten
verwendet werden. Die Bürste
hat eine verhältnismäßig kurze
Lebensdauer, da die dünnen
Drähte
leicht abnutzen. Die JP 2004-351599
A offenbart ein Verfahren zum Entfernen des Schlamms mittels eines
mit Ultraschallenergie beaufschlagten Kühlmittels, das durch einen
Ultraschallschwinger schwingt. Bei diesem Verfahren wird jedoch
ein teurer Ultraschallschwinger benötigt.
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Darstellung
der Erfindung
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Die
Erfindung erfolgte angesichts der oben genannten Probleme und ihr
liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Schleifapparat zur
Verfügung
zu stellen, bei dem auf einem Schleifstück angesammelter Schlamm leicht
und preiswert entfernt wird. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist
es, ein verbessertes Verfahren zum Entfernen von Schlamm vom Schleifstück zur Verfügung zu
stellen.
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Der
Schleifapparat enthält
ein von einer Antriebsvorrichtung angetriebenes Schleifstück, einen Halter
zum Festhalten eines Werkstücks
und eine Kühlmittelzuführungsvorrichtung.
Das Schleifstück hat
eine Schleifoberfläche,
die einen Abschnitt des zu schleifenden Werkstücks berührt. Der Schleifoberfläche und
dem zu schleifenden Abschnitt wird während des Schleifvorgangs ein
Kühlmittel
zugeführt.
Während
das Schleifstück,
nachdem der Schleifvorgang abgeschlossen worden ist, das Werkstück verlässt und
in seine ursprüngliche
Position zurückkehrt,
wird das Kühlmittel
der Schleifoberfläche
des Schleifstücks
weiter zugeführt.
Indem das Kühlmittel
auf die Schleifoberfläche
gespritzt wird, wird auf der Schleifoberfläche angesammelter Schlamm entfernt.
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Der
Druck des Kühlmittels
wird, wenn es der Schleifoberfläche
zum Entfernen des Schlamms zugeführt
wird, vorzugsweise auf ein höheres
Niveau eingestellt, als wenn es während des Schleifvorgangs zugeführt wird.
Der zu schleifende Abschnitt kann eine konisch zulaufende Oberfläche sein,
und die Schleifoberfläche
kann eine konische Oberfläche sein,
die die konisch zulaufende Oberfläche während des Schleifvorgangs berührt. Das
Kühlmittel
kann durch einen in dem Werkstück
ausgebildeten Durchlass zugeführt
werden. Die Anzahl der Werkstücke, die
geschliffen wurden, kann gezählt
werden, wobei das Kühlmittel
zum Entfernen des Schlamms nur dann zugeführt werden kann, wenn die Werkstückanzahl
eine vorgegebene Anzahl überschreitet.
Es ist auch möglich,
den Schlamm durch Bürsten
zu entfernen, wenn die Anzahl an geschliffenen Werkstücken kleiner
als die vorgegebene Anzahl ist. Die Antriebsvorrichtung und die
Kühlmittelzuführungsvorrichtung können durch
eine einen Mikrocomputer enthaltende Steuerung zeitlich in Bezug
zueinander gesteuert werden.
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Um
auf dem Schleifstück
den Schlamm zu entfernen, wenn das Schleifstück das Werkstück verlässt und
in seine ursprüngliche
Position zurückkehrt, wird
dem Schleifstück
erfindungsgemäß das gleiche Kühlmittel
zugeführt,
das beim Schleifen verwendet wird. Daher wird der Schlamm sicher
auf eine einfache und preiswerte Weise entfernt. Weitere Aufgaben
und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den bevorzugten Ausführungsbeispielen,
die unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
werden.
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Kurze Beschreibung der
Abbildungen der Zeichnungen
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1 zeigt
(teilweise geschnitten) eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schleifapparats;
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2 zeigt
ein Ablaufdiagramm mit einem Prozess zum Steuern des Schleifapparats
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3 zeigt
grafisch eine Schleifmenge, die durch einen Schleifvorgang mit einem
Schleifstück entfernt
wird, das nach dem Schleifen einer bestimmten Anzahl an Werkstücken wiederhergestellt
wird;
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4 zeigt
grafisch die Geschwindigkeit eines Kühlmittels bezogen auf einen
Zwischenraum, durch den das Kühlmittel
eingespritzt wird;
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5 zeigt
ein Ablaufdiagramm mit einem Prozess zum Entfernen von Schlamm von
einem Schleifstück
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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6A zeigt
schematisch einen Prozess zum Entfernen von Schlamm von einem Schleifstück durch
Aufspritzen von Kühlmittel;
und
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6B zeigt
schematisch einen Prozess zum Entfernen von Schlamm von einem Schleifstück durch
Bürsten.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Unter
Bezugnahme auf 1–4 wird nun
ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Es wird zunächst der in 1 gezeigte Gesamtaufbau
eines Schleifapparats 1 beschrieben. Der Schleifapparat 1 ist
zwar in 1 vertikal positioniert, natürlich ist
es aber auch möglich,
ihn horizontal zu positionieren. Der Schleifapparat 1 besteht
aus einer Antriebsvorrichtung 4 zum Antreiben einer Schleifstückwelle 2,
mit der ein Schleifstück 2a verbunden
ist, einer Kühlmittelzuführungsvorrichtung 6 mit
einer Kühlmittelquelle 6a und
einem Versorgungsrohr 6b und einer Steuerung 7,
die den Betrieb der Antriebsvorrichtung 4 und der Kühlmittelzuführungsvorrichtung 6 steuert.
Die Schleifstückwelle 2 ist
in einem Spannfutter 3 eingespannt. Für das Schleifstück 2 können das Galvanoschleifstück oder das
leitende Schleifstück
verwendet werden, die oben erwähnt
wurden. In diesem Ausführungsbeispiel
wird das Galvanoschleifstück
verwendet.
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Von
einem Halter 5 wird ein Werkstück 9 mit einem zu
schleifenden Abschnitt gehalten, der in diesem besonderen Ausführungsbeispiel
eine konisch zulaufende Oberfläche 91 ist.
Das Schleifstück 2a hat eine
Schleifoberfläche 21,
die in diesem Ausführungsbeispiel
eine konische Oberfläche
ist und die konisch zulaufende Oberfläche 91 berührt, um
dadurch die konisch zulaufende Oberfläche 91 zu schleifen.
Das Werkstück 9 enthält einen
Durchlass 92, durch den der Schleifoberfläche 21 und
der konisch zulaufenden Oberfläche 91 das
Kühlmittel
zugeführt
wird. Die Kühlmittelzuführungsvorrichtung 6 hat
eine Öffnung 6c,
durch die das Kühlmittel
in den Durchlass 92 eingespritzt wird. Der Versorgungsrohrdurchlass
mit der Öffnung 6c kann
gegenüber
dem Durchlass 92 geneigt sein, solange das Kühlmittel der
Schleifoberfläche 21 und
der konisch zulaufenden Oberfläche 91 zugeführt wird.
Das Kühlmittel wird
in der Kühlmittelquelle 6a durch
eine Pumpe P auf einen vorgegebenen Druck (z. B. 1 MPa) gebracht.
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Die
Steuerung 7 enthält
einen Mikrocomputer und steuert den Betrieb der Antriebsvorrichtung 4 und
der Kühlmittelzuführungsvorrichtung 6 unter
einer in gegenseitiger Beziehung stehenden Zeitgebung. Das Schleifstück 2a wird
im Schleifvorgang auf eine Position abgesenkt, in der es die konisch
zulaufende Oberfläche 91 berührt, und
nach Abschluss des Schleifvorgangs auf seine ursprüngliche
Position angehoben. Während
des Schleifvorgangs wird der Schleifoberfläche 21 und der konisch
zulaufenden Oberfläche 91 das
Kühlmittel
zugeführt.
Während das
Schleifstück 2a,
nachdem der Schleifvorgang abgeschlossen wurde, die konisch zulaufende
Oberfläche 91 auf
eine Weise verlässt,
die später
noch ausführlich
beschrieben wird, wird das Kühlmittel
der Schleifoberfläche 21 weiter
zugeführt.
Alle diese Vorgänge
werden durch die Steuerung 7 gesteuert. Die Steuerung 7 enthält auch
eine Vorrichtung zum Zählen
der Anzahl an Werkstücken,
die geschliffen worden sind.
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Der
Prozess zum Steuern des Schleifapparats wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Der
Schleifvorgang kann in mehreren Schritten erfolgen, z. B. mit einem
Grobschleif-, Zwischenschleif- und Fertigschleifschritt. 2 zeigt
einen exemplarischen Prozess, in dem, um die Erläuterung zu vereinfachen, ein
einziger Schleifvorgang durchgeführt wird.
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Das
Werkstück 9 wird
durch den Halter 5 festgehalten. Im Schritt S10 beginnt
dann der Schleifvorgang. Im nächsten
Schritt S20 wird die derzeitige Werkstückanzahl um eins (1) auf die
Anzahl an Werkstücken
(N) erhöht,
die geschliffen worden sind (N = N + 1). Im Schritt S30 wird der
Schleifoberfläche 21 des
Schleifstücks 2a und
der konisch zulaufenden Oberfläche 91 (dem
zu schleifenden Abschnitt) das Kühlmittel
zugeführt.
Die konisch zulaufende Oberfläche 91 wird
geschliffen, indem das Schleifstück 2a um
einen vorgegebenen Betrag niedergedrückt wird. Im Schritt S40 wird
der Schleifvorgang beendet. Im Schritt S50 wird festgestellt, ob
die Anzahl an Werkstücken,
die geschliffen worden sind, nun eine vorgegebene Anzahl (NC) übersteigt
oder nicht. Und zwar wird festgestellt, ob N größer als NC ist. Falls N größer als
NC ist, fährt
der Prozess mit einem Schlammentfernungsschritt S60 fort, der die
Schritte S70 und S90 umfasst. Falls nicht, fährt der Prozess mit Schritt
S80 fort.
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Die
vorgegebene Anzahl NC wird auf die Anzahl an Werkstücken 9 eingestellt,
die erfolgreich mit einem neuen Schleifstück 2a geschliffen
werden können,
ohne den Schlamm zu entfernen. Mit anderen Worten muss der Schleifschlamm
auf der Schleifoberfläche 21 entfernt
werden, wenn NC Werkstücke geschliffen
worden sind, um erfolgreiche Schleifergebnisse zu erzielen. Die
vorgegebene Anzahl NC kann zum Beispiel auf z. B. mehrere zehn eingestellt werden.
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Wenn
festgestellt wird, dass N kleiner als NC ist, fährt der Prozess mit Schritt
S80 fort, in dem die Kühlmittelversorgung
beendet wird. Im Schritt S90 wird das Schleifstück 2a nach oben gehoben
und in seine ursprüngliche
Position zurückgebracht.
Dann kehrt der Prozess zu Schritt S10 zurück, in dem der Schleifvorgang
für das
nächste
Werkstück
beginnt. Falls festgestellt wird, dass N die vorgegebene Anzahl
NC überschreitet, fährt der
Prozess mit Schritt S70 fort, in dem die Kühlmittelversorgung fortgesetzt wird,
nachdem der Schleifvorgang abgeschlossen wurde. Im Schritt S90 wird
das Schleifstück 2a nach oben
gehoben und in seine ursprüngliche
Position zurückgebracht
und verlässt
die Schleifoberfläche 21 die
konisch zulaufende Oberfläche 91,
während
das Kühlmittel
weiter zugeführt
wird. Durch das Kühlmittel,
das der Schleifoberfläche 21 zugeführt wird,
wird der auf der Schleifoberfläche 21 angesammelte Schlamm
entfernt. Dann endet der Prozess.
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Unter
Bezugnahme auf 3 werden nun die Reinigungswirkungen
(Schlammentfernungswirkungen) durch Zufuhr von Kühlmittel im Vergleich zur Bürstenreinigung
erläutert.
Das Reinigen des Schleifstücks 2a unter
Zufuhr eines Kühlmittels
erfolgt auf eine Weise, wie sie in 6A skizziert
ist, während die
Bürstenreinigung
auf eine Weise erfolgt, wie sie in 6B skizziert
ist. Das Kühlmittel
wird der Schleifoberfläche 21 zugeführt, während die
Schleifoberfläche 21 die
konisch zulaufende Oberfläche 91 verlässt. Das
Bürsten
erfolgt, nachdem die Schleifoberfläche 21 von der konisch
zulaufenden Oberfläche 91 abgehoben
wurde.
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In 3 ist
auf der Abszisse die Anzahl der geschliffenen Werkstücke und
auf der Ordinate die Schleifmenge (die durch Schleifen entfernte
Materialmenge) angegeben. Die durchgezogene Linie gibt die Schleifmenge
an, wenn das Schleifstück 2a durch das
Kühlmittel
gereinigt wird, während
die Strichellinie die Schleifmenge angibt, wenn das Schleifstück 2a durch
Bürsten
gereinigt wird. Die Zahl eins (1) auf der Ordinate gibt eine Standardschleifmenge
an, während
die anderen Zahlen auf der Ordinate einen Vergleich mit der Standardmenge
angeben.
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Die
Kurven in 3 geben die Schleifmenge an,
die durch Reinigen des Schleifstücks
erreicht wird, wenn N Werkstücke
geschliffen worden sind. Wird das Schleifstück zum Beispiel gereinigt,
wenn N sehr klein ist (10 oder kleiner), wird eine Schleifmenge
von fünfmal
der Standardmenge zurückerlangt, wenn
das Reinigen mit dem Kühlmittel
erfolgt. Andererseits wird eine Schleifmenge von nur etwa 2,5mal der
Standardmenge zurückerlangt,
wenn das Reinigen durch Bürsten
erfolgt. Erfolgt das Reinigen, wenn N 20 beträgt, wird entsprechend eine
Schleifmenge von 2,5-mal der Standardmenge zurückerlangt, wenn das Reinigen
durch das Kühlmittel
erfolgt, während nur
1,5mal die Standardmenge zurückerlangt
wird, wenn das Reinigen durch Bürsten
erfolgt. Erfolgt das Reinigen, wenn N 60 beträgt, ist die Schleifmenge, wenn
das Reinigen durch das Kühlmittel
erfolgt, viel höher
als die Standardmenge, während
sie, wenn das Reinigen durch Bürsten
erfolgt, das gleiche Niveau wie die Standardmenge erreicht. Wenn
das Reinigen durch das Kühlmittel
erfolgt, erreicht die Schleifmenge selbst dann wieder ein höheres Niveau als
die Standardmenge, wenn das Reinigen bei einem Wert N von zum Beispiel
400 erfolgt.
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Unter
Bezugnahme auf 4 wird die Geschwindigkeit des
eingespritzten Kühlmittels
erklärt, das
durch einen Zwischenraum H (zwischen dem zu schleifenden Abschnitt
und der Schleifoberfläche 21 in 1)
strömt.
In 4 ist auf der Abszisse der Zwischenraum H bezogen
auf einen voll geöffneten Zwischenraum
als Prozentsatz angegeben. Beim voll geöffneten Zwischenraum beträgt die Geschwindigkeit
des eingespritzten Kühlmittels
beinahe null, während
sie in der Nähe
des voll geschlossenen Zwischenraums sehr hoch ist. Die Geschwindigkeit
des eingespritzten Kühlmittels
ist auf der Ordinate angegeben. Die durchgezogene Linie gibt die
Geschwindigkeit in einem stromabwärtigen Abschnitt des Zwischenraums
H und die gestrichelte Linie die Geschwindigkeit in einem stromaufwärtigen Abschnitt des
Zwischenraums H an. Die Zahl eins (1) gibt auf der Ordinate eine
Einheitsgeschwindigkeit an, während
die anderen Geschwindigkeiten auf der Ordinate einen Vergleich zu
der Einheitsgeschwindigkeit ziehen.
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Falls
die Geschwindigkeit bei festen Zwischenräumen von 10, 30, 50 und 90
Prozent des voll geöffneten
Zwischenraums gemessen wird, ist die Geschwindigkeit nicht hoch
genug, um den Schlamm ausreichend vom Schleifstück zu entfernen (Kreuzmarkierung).
Falls die Geschwindigkeit dagegen gemessen wird, wenn das Schleifstück die konisch
zulaufende Oberfläche 91 bei
einem sehr kleinen Zwischenraum H von kleiner als 5 Prozent verlässt, ist die
Geschwindigkeit ausreichend hoch, um den Schlamm zu entfernen (Kreismarkierung).
Das bedeutet, dass es sehr effektiv ist, das Kühlmittel in dem Moment auf
die Schleifoberfläche 21 zu
spritzen, wenn das Schleifstück 2a den
zu schleifenden Abschnitt verlässt.
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Der
Druck des Kühlmittels
wird, wenn es zum Entfernen des Schlamms auf die Schleifoberfläche 21 gespritzt
wird, vorzugsweise gegenüber
dem Zustand, wenn es während
des Schleifvorgangs zugeführt
wird, erhöht.
Wenn das Kühlmittel
mit einem höheren
Druck auf die Schleifoberfläche 21 gespritzt wird,
werden die Wirkungen der Schlammentfernung gesteigert. Falls nämlich der
Druck Kühlmittels,
das während
des Schleifvorgangs zugeführt
wird, zu hoch wäre,
würde die
Schleifoberfläche 21 gewaltsam
von dem zu schleifenden Abschnitt getrennt werden, wodurch die Abmessungsgenauigkeit
beim Schleifen beeinträchtigt
würde.
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Da
das Kühlmittel
während
des Schleifvorgangs zugeführt
wird, wird die Schleifoberfläche 21 auch
während
des Schleifvorgangs gereinigt. Da das Kühlmittel in dem oben beschriebenen
Ausführungsbeispiel
durch den in dem Werkstück 9 ausgebildeten Durchlass 92 zugeführt wird,
kann das Kühlmittel leicht
und direkt auf das Schleifstück 2a gespritzt werden.
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Unter
Bezugnahme auf 5, die einen Prozess zum Steuern
des Schleifapparats 1 zeigt, wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Schleifstück 2a entweder
durch eine Bürstenvorrichtung 8 mit
einer Bürste 8a (in 6B gezeigt) oder
durch Aufspritzen des Kühlmittels
gereinigt. Im Schritt S120 wird die Anzahl (N) an Werkstücken 9 gezählt, die
geschliffen worden sind. Im Schritt S150 wird festgestellt, ob N
größer als
eine vorgegebene Anzahl NC ist. Falls N größer als NC ist, fährt der
Prozess mit Schritt S60 (dem gleichen Schritt wie Schritt S60 in 2)
fort, in dem, während
das Schleifstück 2a das
Werkstück 9 verlässt und
in seine ursprüngliche
Position zurückkehrt,
der Schlamm auf dem Schleifstück 2a durch
Aufspritzen des Kühlmittels entfernt
wird. Die vorgegebene Anzahl NC wird in diesem Ausführungsbeispiel
vorzugsweise auf 20 eingestellt. Falls N kleiner als NC ist, fährt der
Prozess mit Schritt 160 fort, in dem der Schlamm auf der Schleifoberfläche 21,
wie in 6B gezeigt ist, durch Bürsten entfernt
wird. Bei diesem Reinigungsvorgang wird die Bürste 8a gedreht.
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Wie
oben beschrieben wurde, wird das Schleifstück 2a durch Bürsten gereinigt,
wenn N klein ist, während
es durch Einspritzen des Kühlmittels
gereinigt wird, wenn N groß ist.
Auf diese Weise wird ein Überreinigen
des Schleifstücks
vermieden, wodurch das Werkstück
zu stark geschliffen würde.
Falls das Schleifstück
schärfer
als ursprünglich
geplant wäre, könnte das
Werkstück
tiefer als geplant geschliffen werden. Das Schleifstück 2a kann
in der in 5 beschriebenen Weise für eine lange
Zeitdauer verwendet werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern kann auf verschiedene Weise abgewandelt werden. So ist zum
Beispiel der zu schleifende Abschnitt nicht auf die konisch zulaufende
Oberfläche 91 beschränkt. Der
zu schleifende Abschnitt kann auch eine Innenumfangsfläche oder
eine halbkreisförmige Werkstückoberfläche sein.
Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf die obigen bevorzugten
Ausführungsbeispiele
beschrieben, doch ist dem Fachmann ersichtlich, dass Änderungen
an der Form und den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne
von dem in den beigefügten
Patentansprüchen angegebenen
Schutzumfang abzuweichen.