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Die
Erfindung betrifft eine in zwei Teilschleifscheiben unterteilte
zylindrische Schleifscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
derartige Schleifscheibe ist beispielsweise aus der
EP 1 533 078 A1 bekannt.
Die dort beschriebene Schleifscheibe besteht aus zwei Teilschleifscheiben,
die in axialer Richtung relativ zueinander verstellbar sind und
die jeweils an ihrer Umfangsfläche
und an der äußeren Seitenfläche mit
einem Schleifbelag versehen sind. Die Teilschleifscheiben sind mit
einer zueinender komplementären
Verzahnung versehen, die sich über
einen Teil der Breite jeder Teilschleifscheibe erstreckt. Hierdurch überlappen
sich die Teilschleifscheiben im Bereich der Verzahnung. Die axiale
Verstellung der Teilschleifscheiben erfolgt mittels eines komplexen
Verstellmechanismus, bei dem nur an wenigen begrenzten Bereichen
ein Kontakt oder eine Verbindung zwischen den beiden Teilschleifscheiben
besteht.
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Einteilige
zylindrische Schleifscheiben, die auf der Umfangsfläche und
auf beiden Seitenflächen mit
Schleifbelag versehen sind, sind beispielsweise zum Schleifen von
Lagerstellen im Einstechschleifverfahren im Gebrauch. Sollen mit
einer derartigen Schleifscheibe ein Umfangsbereich und gleichzeitig eine
oder mehrere Planschultern geschliffen werden, so tritt dabei das
Problem auf, dass an den Seiten der Schleifscheibe, mit welchen
plangeschliffen wird, das Zerspannvolumen über die Schleifscheibenseiten wesentlich
höher ist
als beim Umfangsschleifen. In Folge des Eingriffs der Schleifscheibe
an den Planflächen
ist der Verschleiß der
Schleifscheibe in diesen Bereichen in der Regel größer als
am Umfangsbereich der Schleifscheibe.
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Beim
Schleifen von beispielsweise Lagerstellen, welche in der Regel im
Einstechschleifverfahren geschliffen werden, wird der eigentliche
Lagerbereich, d. h. der Umfangsbereich gleichzeitig mit den Seitenschultern
bzw. Planflächen
geschliffen. Damit ist bei einer Schleifscheibe, welche derartige
Lagerbereiche schleift, sowohl der Umfangsbereich als auch deren
Seitenbereich in Eingriff. Hierbei tritt ebenfalls das oben geschilderte
Problem ein, dass die Seitenbereiche schneller verschleißen als
die Umfangsfläche.
Wird an den Seiten ebenfalls das übliche Abrichtmaß abgerichtet,
so führt
das dazu, dass nach dem Abrichten die Toleranzbreite von wenigen μm oder hundertstel
Millimeter, welche für
derartige Lagerstellen in deren Breite erforderlich sind, nicht mehr
einhaltbar ist, wenn weiterhin im Einstechschleifbetrieb diese Lagerstelle
hergestellt werden soll. Bei bereits abgerichteten Schleifscheiben
ist dann ein seitliches Versetzen der Schleifscheibe zum Werkstück oder
umgekehrt erforderlich, so dass zumindest eine Planschultern separat
geschliffen werden muss, was eine höhere Schleifzeit bedeutet. Wenn
dagegen in den Seitenbereichen nicht abgerichtet wird, entsteht
ein Formfehler in Bezug auf die Sollkontur der Schleifscheibe.
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Bei
vielen heutigen Schleifaufgaben werden Schleifscheiben mit CBN-,/Diamant-
oder vergleichbarem Schleifmittel – (nachfolgend "CBN/DIA" genannt) – Belag
eingesetzt. Diese CBN/DIA-Schleifscheiben erreichen zwar gegenüber herkömmlichen Schleifscheiben
wesentlich höhere
Standzeiten. Das auch bei diesen CBN/DIA-Schleifscheiben erforderliche
planseitige Abrichten führt
jedoch auch zu einer Verringerung der Breite der Schleifscheibe
und damit zu einer Abweichung der Breite der Lagerstelle vom vorgegebenen
Sollwert, wenn im Einstechschleifverfahren ohne seitlichen Versatz
der Schleifscheibe oder des Werkstücks gearbeitet wird. Durch
eine derartige seitliche Relativbewegung von Werkstück und Werkzeug
zueinander erfolgt dann der Schleifvorgang nicht mehr im eigentlichen
reinen Einstechverfahren. Vielmehr werden die Planschultern im zu schleifenden
Lagerbereich nacheinander geschliffen. Dies wiederum ergibt wesentlich
höhere
Bearbeitungszeiten und Bearbeitungskosten.
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Diese
Nachteile werden zwar bei der aus der
EP 1 533 078 A1 bekannten geteilten Schleifscheibe vermieden,
da deren Breite stufenlos verstellbar ist, und so nach jedem Abrichtvorgang
wieder auf Soll-Maß eingestellt
werden kann. Bei den hohen Umfangsgeschwindigkeiten die beim CBN-Schleifen herrschen
(90–140
m/s), hat sich jedoch ergeben, dass die sich derartige Schleifscheiben
auf Grund der hohen Fliehkräfte
verformen. Damit ist kein gesicherter Schleifprozess mehr möglich
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Demgegenüber ist
es die Aufgabe der Erfindung, eine geteilte Schleifscheibe zu schaffen,
welches eine robuste und auch bei hohen Drehzahlen stabile Konstruktion
besitzt. Insbesondere soll eine Schleifscheibe geschaffen werden,
welche an mehreren Eingriffsflächen,
insbesondere beim Einstechschleifen, gleichzeitig schleift und mit
welchem bearbeitungsbedingter Verschleiß und damit verbunden ansonsten
auftretende Ist-Maßabweichungen
in Breitenrichtung der Schleifscheibe zuverlässig und in einfacher Weise
kompensierbar sind.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Schleifscheibe mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
aufgeführt.
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Erfindungsgemäß weist
die Schleifscheibe zumindest zwei lösbar miteinander verbundene
Teilschleifscheiben auf, welche im miteinander verbundenen Zustand
eine Schleifscheibe ausbilden. Diese Schleifscheibe weist an ihrem
Umfangsbereich eine unterbrochen ausgebildete Schleiffläche auf,
wie noch erläutert
wird. Die beiden lösbar
miteinander verbundenen Teilschleifscheiben sind mit einem Verstellmechanismus
so relativ zueinander verdrehbar und in der jeweiligen Verstellung
fixierbar, dass die Schleifscheibe bezüglich ihrer Schleifbreite einstellbar
ist. Hierfür
stehen die beiden Teilschleifscheiben in axialer Richtung über an ihnen
befindliche Abstandsrampen in Flächenberührung, wobei
die Abstandsrampen als Schraubenflächen ausgebildet sind, die
durch Verdrehen der Teilschleifscheiben gegeneinander die axiale
Breite der Schleifscheibe bestimmen. Mit „axialer Breite der Schleifscheibe", oder kurz „Breite", ist der Abstand
zwischen den beiden parallelen Seiten-Schleifflächen und bezeichnet, welcher
Abstand der Schleifbreite beim Einstechschleifen entspricht.
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Die
Abstandsrampen sind erfindungsgemäß auf jeder Teilschleifscheibe
kranzförmig
in regelmäßiger Anordnung
ausgebildet und weisen eine flach ansteigende Wirkfläche und
eine steil abfallende Übergangsfläche zur
nächsten
Abstandsrampe auf. Die Folge von Wirkflächen und Übergangsflächen überdeckt somit einen ringförmigen Bereich
der jeweiligen Teilschleifscheibe lückenlos.
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Der
Winkel den die Übergangsfläche mit
der Wirkfläche
oder der Rotationsachse der Schleifscheibe bildet hängt im Allgemeinen
vom radialen Abstand zur Rotationsachse und von der Stufenhöhe ab, d.
h. dem in axialer Richtung gemessenen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Wirkflächen,
was durch die Schraubengeometrie der erfindungsgemäßen Abstandsrampen
bedingt ist. Bevorzugt wird ein achsparalleler Verlauf der Übergangsfläche, wie
er in den Ausführungsbeispielen
dargestellt ist, jedoch sind auch hiervon abweichende Orientierungen
möglich,
mit der Maßgabe,
das der von den Wirkflächen eingenommene
Sektor der Teilschleifscheibe wesentlich größer ist als der von den Übergangsflächen beanspruchte
Sektor. Bei achsparalleler Anordnung der Übergangsflächen ist der vom beanspruchten Sektor überdeckte
Winkelbereich gleich null, so dass für die Wirkflächen ein
maximaler Sektor- oder Winkelbereich zur Verfügung steht.
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Bevorzugt
werden nach der Erfindung mindestens drei Abstandsrampen vorgesehen,
die jeweils einen Sektor von 120° überdecken.
Besonders bevorzugt sind jedoch vier Abstandsrampen mit jeweils
90°. Größere Anzahlen
von Abstandsrampen verringern den nutzbaren Verstellbereich, zumal
nur ein Teil des von jeder Abstandsrampe eingenommenen Sektors oder
Winkelbereichs als Verstellbereich zur Verfügung steht. Bei der Verdrehung
der beiden Teilschleifscheiben zur Festlegung der Breite der Schleifscheibe
gleiten nämlich
die gegenüberliegenden
parallelen Wirkflächen
aufeinander, wobei mit zunehmendem Drehwinkel die Überlappung – und damit
der Kontaktbereich – zwischen
den beiden Wirkflächen
abnimmt. Da für
eine stabile Abstützung der
beiden Teilschleifscheiben aneinander ein ausreichend großer Bereich
für die
Flächenberührung erforderlich
ist, ist es klar, dass nur ein Teilbereich der Erstreckung der Abstandsrampen
für die
Einstellung der Breite zur Verfügung
steht. Der Bereich der Flächenberührung der
Abstandsrampen sollte nicht weniger als 50% der Gesamtfläche einer
Abstandsrampe betragen um einen ausreichenden Kontakt und Flächenpressungsbereich
zwischen den beiden Teilschleifscheiben zu gewährleisten.
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Die
Stufenhöhe
zwischen aufeinanderfolgenden Abstandsrampen ist für alle Abstandsrampen gleich,
so dass alle Abstandsrampen dieselbe geometrische Form haben. Dies
gilt selbstverständlich für beide
Teilschleifscheiben, die im Bereich der Abstandsrampen identische
Konturen aufweisen müssen.
Die Stufenhöhe
ist in radialer Richtung konstant, also nicht vom Radius abhängig. Sie
bestimmt die „Steigung" der Abstandsrampe
und damit den nutzbaren Verstellbereich der Breite der Schleifscheibe. Dieser
Verstellbereich der Breite der Schleifscheibe ist ein Teil der Stufenhöhe, der
sich aus der Stufenhöhe
und dem Anteil des Verstell-Sektorbereichs am Gesamtsektorbereich
einer Abstandsrampe ergibt. Bei vier Abstandsrampen, die jeweils
90° überdecken,
von denen jeweils ein Sektor von beispielsweise bis zu 45° für die Verstellung
nutzbar ist, und bei einer Stufenhöhe von 20 mm ergibt sich somit
ein technisch nutzbarer Verstellbereich der Breite von 10 mm.
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In
der Praxis sind Stufenhöhen
im Bereich zwischen 1 mm und 40 mm realisierbar, wobei sich geeignete
Werte unter anderem aus der Dicke der aufgebrachten Schleifbeläge und dem
zu überdeckenden
Verstellbereich ergeben. Falls jeweils nur eine bestimmte einzuhaltende
Soll-Breite der
Schleifscheibe gefordert ist, entspricht der Verstellbereich ungefähr der doppelten
Dicke des sich abnutzenden Schleifbelags zum Planschleifen. Soll
mittels einer Schleifscheibe in jeweils variabler Breite geschliffen werden,
so ist der Verstellbereich entsprechend angepasst zu dimensionieren.
Selbstverständlich
kann die Stufenhöhe
nur einen Bruchteil der Dicke einer Teilschleifscheibe umfassen,
wobei die resultierende Festigkeit der Teilschleifscheibe zu berücksichtigen ist.
Werte von beispielsweise bis zu 50% der Dicke der Teilschleifscheibe
sind jedoch möglich.
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Die
erfindungsgemäßen Abstandsrampen haben
die Funktion von sogenannten „Drehkeilen" und sind demgemäß als Schraubenflächen ausgebildet.
Eine Schraubenfläche
ist allgemein dadurch definiert, dass eine erzeugende Kontur, im
einfachsten fall ein Geradenstück,
um eine feste Achse gedreht wird, wobei zugleich eine Bewegung parallel
zur Achse erfolgt. Schneidet das Geradenstück die Achse – zumindest
in der Verlängerung – und erfolgt
die Drehung exakt proportional zur Verschiebung parallel zur Achse
so entsteht eine reguläre
Schraubenfläche, wie
sie von Schraubgewinden allgemein bekannt ist. Der in axialer Richtung
gemessene Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schraubengängen definiert
die Steigung der Schraubenfläche.
Die Steigung der erfindungsgemäßen Abstandsrampen
ergibt sich somit aus der erwähnten
Stufenhöhe
multipliziert mit der Anzahl der Abstandsrampen.
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Als
erzeugende Kontur der erfindungsgemäßen Abstandsrampen ist bevorzugt
eine Gerade vorgesehen, die senkrecht auf der Achse der Schraubenfläche steht.
Hiermit ergeben sich auf beiden Teilschleifscheiben geometrisch
völlig übereinstimmende
Abstandsrampen und ein im Wesentlichen symmetrischer Aufbau der
Schleifscheibe und der zwischen den Teilschleifscheiben gebildeten
Trennfuge in Bezug auf die Mittellinie der Schleifscheibenumfangsfläche.
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Es
ist jedoch möglich,
in einem radialen Teilbereich der Abstandsrampen eine geringe Abweichung
von dem geradlinigen Verlauf der erzeugenden Kontur zuzulassen,
derart, dass bei zumindest einer Teilschleifscheibe die erzeugende
Kontur von innen nach außen
ansteigt und erst danach senkrecht auf die Achse steht. Die Oberflächen der
entsprechend ausgebildeten Abstandsrampen sind somit in dem genannten
radialen Teilbereich gegenüber der übrigen Oberfläche um einen
kleinen Betrag zurückgesetzt.
Dieser Betrag liegt bevorzugt im Bereich von wenigen hundertstel
Millimetern. Beim Zusammenfügen
von zwei Teilschleifscheiben zur Bildung der Schleifscheibe entsteht
somit in diesem radialen Bereich keine Flächenberührung zwischen den gegenüberliegenden
Abstandsrampen der beiden Teilschleifscheiben. Die Schleifscheibe
ist somit in diesem Bereich „hohl", allerdings mit
einem minimalen Volumen des gebildeten Hohlraums. Mit dieser Maßnahme wird
erreicht, dass die beiden Teilschleifscheiben beim Zusammenspannen
bevorzugt im äußeren, peripheren
Bereich mit ihren Abstandsrampen in Flächenberührung und Flächenpressung
kommen. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Teilschleifscheiben
in ihrem äußeren Bereich
sicher anliegen und ein fester Zusammenhalt besteht, so dass durch
die Fliehkräfte
beim Betrieb keine Deformationen der Schleifscheibe auftreten. Bei
den üblichen
hohe Drehzahlen beim Schleifen, die Umfangsgeschwindigkeiten von
90–140
m/s entsprechen, und bei großen
Durchmessern der Schleifscheiben von 250–1200 mm spielt die Beherrschung
der Fliehkräfte
eine bedeutende Rolle, die durch die erfindungsgemäße Ausbildung
der Schleifscheibe beherrscht werden kann.
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Die
Herstellung der Abstandsrampen erfolgt in Rahmen der Erfindung bevorzugt
durch Fräsen und
nachfolgendes Schleifen. Es sind jedoch auch andere Möglichkeiten
denkbar. Die Einzelheiten der Erzeugung von Schraubenflächen sind
dem Fachmann bekannt und müssen
deshalb hier nicht weiter erläutert
werden. Entscheidend ist, dass die Wirkflächen der Abstandsrampen sehr
genau und mit hoher Oberflächengüte gefertigt
werden. Insbesondere ist darauf zu achten, dass alle Schraubenflächen auf beiden
Teilschleifscheiben die genau gleiche Steigung haben, derart, dass
beim Zusammenfügen
der beiden Teilschleifscheiben alle Abstandsrampen mit der jeweils
gegenüberliegenden
Abstandsrampe in Flächenberührung kommen.
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Zur
Bildung der erfindungsgemäßen Schleifscheibe
werden die beiden Teilschleifscheiben derart zusammengefügt, dass
die jeweiligen einander gegenüber
liegenden Abstandsrampen mit ihren Wirkflächen, also den Schraubenflächen, in
flächiger
Anlage miteinander kommen. Hierbei ist die relative Drehlage der
beiden Teilschleifscheiben zunächst derart,
dass die zugehörigen
steilen Übergangsflächen vorzugsweise
möglichst
eng benachbart sind. Damit ist die minimal einstellbare Breite der
Schleifscheibe definiert. Das präzise
Zusammenfügen
der Teilschleifscheiben wird erfindungsgemäß dadurch befördert, dass
eine der Teilschleifscheiben einen Zentrierbund in der Nähe ihrer
zentralen Öffnung
für den
Durchtritt der Schleifspindel aufweist, der mit einer Zentrierschulter
der andern Teilschleifscheibe zusammenwirkt. Diese Zentrierschulter
wird bevorzugt von der Innenwand einer zentralen Bohrung der betreffenden
Teilschleifscheibe gebildet. Es versteht sich, das Zentrierbund
und Zentrierschulter mit geringer Toleranz hergestellt sind und
eine sichere Führung
und gute Verdrehbarkeit zwischen den beiden Teilschleifscheiben
sicherstellen.
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Ein
Verdrehen der Teilschleifscheiben gegeneinander um die gemeinsame
Rotationsachse ist nur in einer Richtung möglich, da die andere Richtung
wegen der Übergangsflächen gesperrt
ist. Beim Verdrehen der Teilschleifscheiben in dem erlaubten Drehsinn
gleiten die gegenüberliegenden
Wirkflächen
aufeinander, was wegen der Ausbildung als Schraubenfläche dazu
führt,
dass der Abstand der äußeren Seitenflächen der
Teilschleifscheiben zunimmt. Hierdurch ist eine stufenlose Verstellung
des genannten Abstands und damit der Breite der Schleifscheibe möglich. Die
durch die Stufenhöhe der
Abstandsrampen und deren Anzahl bestimmte Steigung der Schraubenflächen bestimmt
hierbei die Zunahme der Breite der Schleifscheibe in Abhängigkeit
vom Drehwinkel. Das Verhältnis
Drehwinkel/Breitenzunahme ist konstant. Dies eröffnet die Möglichkeit über eine Skala und einen Zeiger
den jeweiligen relativen Drehwinkel zur Anzeige zu bringen und hieraus
die Breite der Schleifscheibe zu ermitteln. Dies erleichtert die
Einstellung der Breite der Schleifscheibe und deren Überwachung.
Der Zeiger kann beispielsweise und bevorzugt aus einem an der Innenseite
einer Teilschleifscheibe befestigten Stift bestehen, der durch ein
zugeordnetes gekrümmtes
Langloch in der anderen Teilschleifscheibe herausragt, wobei am
Rand des Langlochs die Skala zur Anzeige des relativen Drehwinkels
angeordnet ist.
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Wegen
der erfindungsgemäßen Ausbildung der
Abstandsrampen als Schraubenflächen
bleiben gegenüberliegende
Abstandsrampen beim Verdrehen der Teilschleifscheiben stets in Flächenkontakt miteinander.
Die Kontaktflächen
werden jedoch mit zunehmendem Drehwinkel kleiner, da sich die Wirkflächen überschieben,
so dass deren Überlappung abnimmt.
Zugleich wird der Abstand zwischen den Übergangsflächen größer, was zur Bildung von Zwischenräumen oder
Kanälen
führt,
die sich nach außen
verbreiternd in radialer Richtung erstrecken. Im Bereich dieser
Zwischenräume
besteht kein Kontakt mehr zwischen den gegenüberliegenden Wirkflächen. Die
Wirkflächen
sind hier durchgehend um den Betrag der Stufenhöhe voneinander beabstandet. Die
Zwischenräume
führen
somit zu im Allgemeinen rautenförmigen Öffnungen
an der Umfangsfläche
der Schleifscheibe, die naturgemäß Lücken im
Schleifbelag bilden. In den übrigen
Bereichen des Umfangs der Schleifscheibe liegt nur eine dünne Trennfuge zwischen
den beiden Teilschleifscheiben, die zudem schräg zu einer gedachten Mittellinie
der Umfangsfläche
verläuft.
Hierdurch ist sichergestellt, dass stets die gesamte Breite des
Umfangs der Schleifscheibe – wenn
auch stellenweise mit Lücken – mit Schleifbelag
versehen ist und am Schleifprozess teilnimmt.
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Nach
dem Zusammenfügen
der beiden Teilschleifscheiben und der Einstellung der geforderten Breite
durch relatives Verdrehen müssen
sie nach der Erfindung über
Spannmittel fixiert werden. Hierfür sind bevorzugt in einer oder
beiden Teilschleifscheiben Langlöcher
vorgesehen, die mit Gewindebohrungen in der jeweils anderen Teilschleifscheibe
fluchten, und durch welche Langlöcher
Spannschrauben in die Gewindebohrungen führbar sind. Die Langlöcher erstrecken
sich über
einen vorgegebenen Winkelbereich, der den Verstellbereich für die Breite
der Schleifscheibe festlegt. Sie verlaufen tangential, bevorzugt
in der Nähe
des Randes der Schleifscheibe, aber in dem vom Schleifbelag freien
Bereich jeder Teilschleifscheibe. Jeder Abstandsrampe ist bevorzugt
mindestens ein Langloch und eine Gewindebohrung zugeordnet, jedoch
können
auch zwei oder mehr derartige Spannmittel pro Abstandsrampe vorgesehen
werden. Selbstverständlich
müssen
die Langlöcher
und die zugehörigen
Gewindebohrungen auf demselben Radius liegen. Eine Vergrößerung des
Verstellbereichs kann dadurch erreicht werden, dass mehrere, bevorzugt
zwei, Langlöcher
oder Gewindebohrungen pro Abstandsfläche auf demselben Radius vorgesehen
werden. Durch Umsetzen von Spannschrauben von einem Langloch zu
nächsten ist
ein weiteres Verdrehen den Teilschleifscheiben gegeneinander möglich.
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Durch
Anziehen der Spannschrauben bevorzugt mit einem Drehmomentschlüssel auf
ein vorgegebenes Drehmoment werden die beiden Teilschleifscheiben
fest miteinander verspannt, wobei die effektiven Wirkflächen der
jeweiligen Abstandsrampen in Presskontakt mit großflächiger Flächenberührung kommen.
Unter „effektiver
Wirkfläche" ist hier die Wirkfläche zu verstehen,
die sich aus der vom Drehwinkel abhängigen Überlappung von gegenüberliegenden
Wirkflächen
ergibt. Wie bereits erläutert, nimmt
die effektive Wirkfläche
mit zunehmendem relativem Drehwinkel zwischen den Teilschleifscheiben ab.
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Erfindungsgemäß sind die
Spannmittel in der Nähe
des Randes der Schleifscheibe und damit in der Nähe der Schleifbeläge angeordnet.
Damit ergibt sich eine große
Stabilität
gegen Verformungen auch bei hohen Drehzahlen, wodurch die beim Stand
der Technik, etwa gemäß der
EP 1 533 078 A1 ,
auftretenden Probleme beseitigt sind.
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Die
Klemmung der beiden Teilschleifscheiben beim Zusammenbau der Schleifscheibe
erfolgt erfindungsgemäß zumindest
bis zur Montage auf der Schleifspindel. Sie wird jedoch bevorzugt
beim Betrieb der Schleifscheibe beibehalten. Nach der Montage auf
der Schleifspindel erfolgt ein ausschließliches oder zusätzliches
Zusammendrücken
der Teilschleifscheiben durch den Spannflansch der Schleifspindel.
Die zugehörigen
Flanschbefestigungsschrauben der Schleifspindel werden durch Anziehen
mit Drehmomentschlüssel
auf ein festgelegtes Drehmoment angezogen. Das Drehmoment ist so gewählt, dass
die Schleifscheibe an deren Planseiten absolut sicher und präzise eingespannt
ist.
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Neben
Langlöchern
und Schrauben sind auch andere Möglichkeiten
bei der Vormontage einsetzbar. Sie müssen auf alle Fälle sicherstellen,
dass kein Verdrehen der Teilschleifscheiben gegeneinander möglich ist,
da sonst eine unerwünschte
Verstellung der Breite nicht auszuschließen ist.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die zwischen den Teilschleifscheiben
gebildeten Zwischenräume
oder Kanäle
in vorteilhafter Weise für
die Zuführung
von Kühlmittel
für die
Schleifscheibe und das Werkstück
genutzt werden. Hierzu ist eine Zuführung des Kühlmittels zu der rotierenden Schleifscheibe
vorzusehen, die bevorzugt als abdichtender Schleifring an einer
oder beiden Seiten der Schleifscheibe angeordnet ist. Der Schleifring
ist stationär
und koaxial zur Schleifspindel ausgebildet. Der Schleifring weist
auf der an der Schleifscheibe liegenden Seite eine umlaufende Ringnut
oder Bohrungen auf, die mit auf demselben Radius liegenden Verbindungsbohrungen
zu den Zwischenräumen
oder Kanälen
in der Schleifscheibe fluchten. Dem Schleifring wird ein bevorzugt
unter Druck stehendes Kühlmittel zugeführt welches über die
Ringnut oder die Bohrungen zu den Verbindungsbohrungen in der Schleifscheibe
gelangt und über
die Zwischenräume
oder Kanäle
das Innere der Schleifscheibe durchströmt bis es schließlich an
den Öffnungen
am Umfang der Schleifscheibe austritt.
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Bei
Verwendung einer umlaufenden Ringnut im Schleifring werden alle
Zufuhrbohrungen und Kanäle
ständig
mit Kühlmittel
versorgt, was im Allgemeinen die bevorzugte Betriebsweise sein wird.
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Das
erstmalige Abrichten der Schleifscheibe auf Soll-Maß erfolgt
bevorzugt erst nach der Montage auf der Schleifspindel. Für neu hergestellte
und vor dem ersten Einsatz stehende Teilschleifscheiben ist es deshalb
nicht erforderlich, ihre Schleifbeläge bereits vor dem Zusammenbau
zu einer Schleifscheibe auf ein genaues Soll-Maß abzurichten. Das für die jeweils
gewünschte
Schleifbearbeitung gewünschte Breitenmaß, d. h.
der zwischen den Seiten-Schleifflächen bestehende
Abstand, wird auch dann durch Abrichten erzeugt, wenn die Schleifscheibe
durch Abnutzung an der unteren Toleranzgrenze der Breite angelangt
ist. Vor dem erneuten Abrichten ist natürlich ein erneutes Einstellen
der Breite über
das Soll-Maß hinaus
erforderlich. Dieser Vorgang ist nach der Erfindung mehrmals wiederholbar
bis die untere Grenze für
die Dicke des Schleifbelags erreicht ist.
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Der
Vorteil einer solchen erfindungsgemäßen Schleifscheibe, deren wirksame
Schleifbreite einstellbar ist, besteht auch darin, dass das Werkzeug
für unterschiedliche
Schleifaufgaben flexibel einsetzbar ist, und zwar ohne dass für eine geänderte Schleifbreite
sofort die komplette Schleifscheibe oder ein Teil davon ausgewechselt
werden muss. Derartige Auswechselarbeiten erfordern stets zusätzliche, die
Gesamtfertigungszeit negativ beeinflussende Zeiten, welche insgesamt
zur Kostenerhöhung
beitragen.
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Vorteilhafterweise
kann die Breiteneinstellung so ausgeführt sein, dass beispielsweise
für einen
zu schleifenden Einstechvorgang die Schleifbreite bis maximal um
die doppelte Schleifbelagdicke verstellbar ist. Durch die Breitenverstellbarkeit,
kann die erfindungsgemäße Schleifscheibe über den
kompletten Konturzug einschließlich
der Planflächen nach
der Breitenverstellung um ein im Wesentlichen gleiches Maß, z. B.
10 μm, abgerichtet
werden. Durch dieses gleichmäßige Abrichten
ist es zum Einen möglich,
die Formgenauigkeit der Schleifscheibe durch das Abrichten stets
wiederherzustellen und das Ist-Maß zwischen den Planschultern
einzuhalten. Zum Anderen wird darüber hinaus nach dem Abrichten
eine Schleifscheibe erhalten, bei welcher die Körner gebrochen/zerbrochen/geschärft sind,
so dass die Schneidfähigkeit
der Schleifscheibe voll wiederhergestellt wird. Auf diese Art und
Weise wird vermieden, dass an den Planschleifseiten durch das Abrichten
die Körner
geglättet
werden.
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Erfindungsgemäß ist die
Schleifbreite der erfindungsgemäßen Schleifscheibe
mittels der Abstandsrampen stufenlos einstellbar. Durch diese stufenlose
Einstellbarkeit der Breite der Schleifscheibe kann vorteilhafterweise
erreicht werden, dass je nach Körnung
des Belags der Schleifscheibe die stets optimale Abrichtgröße über den
gesamten Schleifbereich, d. h. an allen zu schleifenden Flächen abgerichtet
werden kann, so dass nach dem Abrichten eine maß- und formgenaue Schleifscheibe
entsteht. Da bei einteiligen Schleifscheiben gemäß dem Stand der Technik ein
Abrichten in die Planseite hinein nicht möglich ist, ohne dass die Schleifscheibe
auf Dauer zu schmal wird, weshalb der Abrichtbereich nur um den
zu schleifenden Radius von der Umfangsfläche in die Seitenbereiche hinein
geführt
ist, muss zur Einhaltung der zu schleifenden Endform des Werkstücks mit
einem Radius an den Übergängen zu
den Planflächen
bei jedem Abrichten an der Umfangsfläche relativ viel Schleifbelag
entfernt werden. Bei der erfindungsgemäßen Schleifscheibe kann dagegen
immer ein gleichmäßig geringes
Abrichtaufmaß beim
Abrichten entfernt werden, so dass ein wesentlicher Vorteil der
erfindungsgemäßen Schleifscheibe
auch darin besteht, dass eine viel höhere Anzahl von Abrichtzyklen
möglich
ist, so dass sich die Gesamtlebensdauer der Schleifscheibe gegenüber herkömmlichen
einteiligen Schleifscheiben erheblich erhöht.
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Weitere
Vorteile der erfindungsgemäßen Schleifscheibe
bestehen auch darin, dass sich die Lagerhaltung in der Fertigung
erheblich verringert, da für
viele Aufgaben nur noch eine einzige Schleifscheibe vorgehalten
werden muss, welche durch die Breiteneinstellung an die jeweiligen
Schleifaufgaben an dem schleifenden Werkstück individuell angepasst werden
kann. Darüber
hinaus können
sich auch Vorteile beim Schleifen an der Maschine dadurch ergeben,
dass, während
mit einer breiten-verstellbaren Schleifscheibe geschliffen wird,
eine zweite, und nur eine zweite, Schleifscheibe auf eine andere
Schleifaufgabe mit einer anderen Breite eingestellt werden kann.
Für die
neue Schleifaufgabe wird dann die Schleifscheibe in der Maschine
gegen die neu eingestellte Schleifscheibe ausgetauscht. Während des
Schleifens mit der neu eingestellten Schleifscheibe ergibt sich
dann die Möglichkeit,
die gerade aus der Schleifmaschine entfernte Schleifscheibe auf
einen weiteren Schleifvorgang einzustellen. Damit kann mit lediglich
zwei Schleifscheiben eine große Vielfalt
unterschiedlicher Schleifaufgaben realisiert werden, ohne dass eine
ansonsten große
Anzahl von unterschiedlichen Schleifscheiben erforderlich ist.
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Darüber hinaus
ist es auch möglich,
dass mit der erfindungsgemäßen Schleifscheibe
durch Aufspannung mehrerer derartiger Werkzeuge auf einer Spindel
mehrere Schleifstellen, insbesondere Lagerstellen gleichzeitig geschliffen
werden.
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Aufgrund
der erfindungsgemäßen stufenlosen
Verstellung der Breite der Schleifscheibe ist es theoretisch möglich, dass
bei jedem Abrichten eine Verstellung bzw. Nachstellung erfolgt,
wobei die Einstellbarkeit von der Genauigkeit der Einstellbarkeit des
Verstellmechanismus abhängt.
Damit kann mit der Nachjustierung der Breite der Schleifscheibe
jede mögliche
Konfiguration an einem Werkzeug wie beispielsweise einer Lagerwelle
bzw. Kurbelwelle erzielt werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung zusätzlich zum am Umfangsbereich
unterbrochen ausgebildeten Schleifbereich der Schleifscheibe an
zumindest einer vorzugsweise jedoch an beiden seiner äußeren Seitenflächen eine
Schleif flache vorgesehen ist. Eine derartige Schleiffläche kann
beispielsweise dadurch vorgesehen sein, dass ein Schleifbelag auf der
Umfangsseite der Schleifscheibe aufgebracht und um die Außenkanten
des Umfangsbereichs herum zumindest teilweise in die Seitenflächen hinein geführt ist.
Zum Schleifen von Lagerstellen mit Planschultern erfolgt der Schleifvorgang
im Sinne eines Einstechvorganges damit an drei Schleifbereichen gleichzeitig,
nämlich
der eigentlichen Lagerstelle und den beiden Planseiten, welche seitlich
die Lagerfläche
begrenzen.
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Mit
einer derartigen, zumindest zwei Schleifflächen (am Umfangsbereich und
an einer äußeren Seitenfläche) aufweisenden
Schleifscheibe oder mit einer Schleifscheibe, welches sogar drei
Schleifflächen
aufweist, nämlich
am Umfangsbereich und an beiden äußeren Seitenflächen, können vorteilhafterweise
beispielsweise beim Einstechschleifen ein Umfangsbereich und eine
Planschulter im Falle von zwei Schleifflächen an der Schleifscheibe
oder beispielsweise bei einer Lagerstelle ein Umfangsbereich und zwei
voneinander beabstandete Planflächen
geschliffen werden. In einem solchen Fall ist es aufgrund der Breitenanpassbarkeit
der Schleifscheibe möglich,
die Schleifscheibe um das Maß nachzustellen,
welches zur Kompensation des Schleifscheibenverschleißes durch
die Schleifoperationen für
das Abrichten erforderlich ist.
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Vorzugsweise
weist die Schleifscheibe mit ihren zwei Teilschleifscheiben ein
Schleifmittel in Form von CBN/DIA-Belag auf, wobei die beiden Teile der
Schleifscheibe entweder komplett oder teilweise bzw. bereichsweise
mit Schleifbelag beschichtet sind.
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Um
beispielsweise eine verschleißbedingte Verringerung
der Breitenabmessung der Schleifscheibe kompensieren oder eine bestimmte
zu schleifende Breite verändern
zu können,
können
bei der erfindungsgemäßen Schleifscheibe
die beiden lösbar
miteinander verbundenen Teilschleifscheiben relativ zueinander verdreht
werden, wodurch die mit der Schleifscheibe zu schleifende mögliche Schleifbreite
verändert
wird. Um eine zuverlässige
Verstellung gewährleisten
zu können,
sind die beiden Teile aneinander so geführt, dass sie zueinander zentriert bleiben
und gleichzeitig ein während
des Schleifprozesses zu vermeidendes Bewegen gegeneinander ausschließen.
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In
einem solchen Fall liegen diese zueinander liegenden, die Teilung
der Schleifscheibe darstellenden Trennkanten bei Draufsicht auf
die Umfangsfläche
der Schleifscheibe schräg
zur Umfangsrichtung, ohne jedoch von einer Seitenkante der Schleifscheibe
zu dessen gegenüberliegender,
in dem anderen Teil liegenden Außenkante zu reichen. Bei derartig
schräg
angeordneten Trennkanten ist gewährleistet,
dass beim Schleifvorgang der freie Spalt zwischen den beiden Schleifscheibenteilen,
d. h. die Trennfuge, an welchem bzw. an welcher keine Schleifkörner angeordnet
sind, hinsichtlich dessen bzw. deren Erstreckung auf den Umfang
minimiert sind.
-
Aufgrund
der schrägen
Anordnung dieser Kanten an den Trennfugen ist deren Entfernung zueinander
in Umfangsrichtung relativ gering, so dass die an der Kante liegenden
Körner
beim Schleifvorgang in dem Moment, in welchem sie wieder am Schleifvorgang
teilnehmen, im Vergleich zu den anderen Körnern nur geringfügig erhöhte Belastungen aufzunehmen
haben.
-
Die
parallel zueinander ausgebildeten Trennkanten der beiden Teilschleifscheiben
der Schleifscheibe sind bezüglich
einer gedachten mittigen Umfangslinie im Umfangsbereich mit wechselseitigen Übergreifungen
dieser Umfangslinie versehen. Unter wechselseitigen Übergreifungen
soll verstanden werden, dass bezüglich
dieser Umfangslinie jedes der Teile der Schleifscheibe einen Bereich
hat, in welchem die Trennkante diese gedachte Umfangslinie übergreift,
gefolgt von einem Bereich, in welchem die Umfangslinie untergriffen
wird. In dem Bereich, in dem das eine Teil die Umfangslinie untergreift,
hat das andere Teil einen entsprechend ausgebildeten übergreifenden
Verlauf, welcher parallel zu der Untergreifung ausgebildet ist.
Auf diese Art und Weise ist gewährleistet,
dass bei Verstellung der beiden Teilschleifscheiben der Schleifscheibe
relativ zueinander zur Erzielung einer größeren Breite im Schleifeinsatz über die
gesamte Breite stets Schleifmittel mit der zu schleifenden Oberfläche in Eingriff
gebracht wird, und zwar selbst in den Bereichen, in welchen die
eigentliche Trennfuge ausgebildet ist. Denn die Trennfuge verläuft im Wesentlichen
stets schräg zur
Mittellinie der Umfangsfläche
und allenfalls abschnittsweise im Bereich der Übergangsfläche in axialer Richtung der
Schleifscheibe.
-
Wenn
gemäß einer
vorzugsmäßigen Ausbildung
die Schleifscheibe sowohl am Umfangsbereich als auch an ihren beiden
Seitenbereichen Schleifbereiche aufweist, so kann aufgrund der Einstellbarkeit ein
gewünschtes
zu schleifendes Breitenmaß in
einem Einstech-Schleifvorgang geschliffen werden. Der höhere Verschleiß an den
Planflächen,
welcher zu einem Unterschreiten eines vorgegebenen Sollmaßes führt, kann
nachgestellt bzw. kompensiert werden, so dass die erfindungsgemäße Schleifscheibe
wieder bei Einhaltung der geforderten Längenabmessung beispielsweise
zwischen den Planschultern einer derartigen Lagerstelle einsetzbar
ist. Dadurch kann mit einer derartigen geteilten Schleifscheibe eine
längere
Werkzeug-Standzeit bei gleicher Schleifzeit erreicht werden. Die
Werkzeug-Kosten des Schleifvorganges können damit erheblich reduziert
werden. Letzteres trifft vor allen Dingen deshalb zu, weil CBN/DIA-bestückte Schleifscheiben
immer noch einen wesentlichen Kostenfaktor darstellen.
-
Die
Spannmittel sind dabei vorzugsweise soweit wie möglich außen in Richtung auf den Außenumfang
des erfindungsgemäßen Schleifscheibe
angeordnet, so dass bei einem Einstellen der zu schleifenden Schleifbreite
und der nach erfolgter Einstellung vorgenommenen Verspannung der
beiden Schleifscheibenteile zueinander eine Spreizung dieser Teile
vermieden wird. Sofern bei einem Verspannen dennoch gewisse Feinstabweichungen
der Rundlaufeigenschaften der beiden Schleifscheibenteile zueinander
auftreten sollten, so werden diese durch einen in jedem Fall nach
erfolgter Einstellung vorgenommenen Abrichtvorgang zuverlässig ausgeglichen.
Das Abrichten dient also nicht nur der Erzeugung einer schnittfreudigen
Schleifscheibe, wie es allgemein üblich und bekannt ist, sondern
dient auch der Erzeugung möglichst
idealer Maß-
und Rundlaufeigenschaften nach erfolgter Einstellung und Verspannung
der beiden Schleifscheibenteile zueinander, so dass sich nach einer
Verstellung und erfolgter Abrichtung das erfindungsgemäß breitenverstellbare,
d. h. geteilte Schleifscheibe hinsichtlich seiner Schleifeigenschaften
im Wesentlichen genauso verhält
wie eine ungeteilte Schleifscheibe.
-
Die
Spannmittel wirken hauptsächlich
kraftschlüssig
und fixieren nach Einstellung der zu schleifenden Breite die relative
Lage der beiden Schleifscheibenteile zueinander. Die kraftschlüssige Verbindung
der beiden Schleifscheibenteile ist jedenfalls so ausgelegt, dass
eine zuverlässige
Drehmomentübertragung
möglich
ist, ohne dass eine Relativbewegung zueinander in oder gegen die
Drehrichtung möglich
ist.
-
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
ist der Verstellmechanismus bzw. sind die Spannmittel mechanisch
manuell betätigbar.
Die mechanische Ausbildung und manuelle Einstellbarkeit hat den
Vorteil, dass der Aufbau des Verstellmechanismus dadurch relativ
einfach und kostengünstig
ist.
-
der
Kühlflüssigkeit
im Innern der erfindungsgemäßen Schleifscheibe
ergeben.
-
Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung werden nun anhand einer detaillierten Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
geschnittene Teilansicht einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel;
-
2 eine
Seitenansicht der Schleifscheibe gemäß 1 mit Blickrichtung
entlang der Rotationsachse;
-
3 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Teilschleifscheibe mit
Zentrierbund;
-
4 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe mit minimalem
Abstand der Seitenflächen;
-
5 eine
weitere perspektivische Ansicht mit maximalem Abstand der Seitenflächen;
-
6 eine
schematische Darstellung des Abrichtvorganges einer herkömmlichen
einteiligen Schleifscheibe mit einem topfförmigen Abrichtrad;
-
7 die
Abrichtbedingungen gemäß 6 in
vergrößerter Ansicht;
-
8 die
Abrichtbedingungen für
ein Breiten-verstellbares erfindungsgemäßes Schleifscheibe in gleicher
Größendarstellung
wie 7;
-
9 eine
prinzipielle Darstellung der Eingriffsbedingungen beim Einstechvorgang
an einer Planschulter.
-
In 1 ist
eine Halbschnittansicht der erfindungsgemäßen Schleifscheibe 1 in
Arbeitsstellung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Als Antrieb für die erfindungsgemäße geteilte
Schleifscheibe 1 ist in an sich bekannter Weise eine drehangetriebene
Schleifspindel 2 vorgesehen, an deren einem Ende, welches
auch als Spindelnase bezeichnet wird, die Schleifscheibe 1 aufgesteckt
und lagefixiert ist. Die Lagefixierung der Schleifscheibe 1 erfolgt
ebenfalls in an sich bekannter Weise mittels eines Spannflansches 3.
Ein derartiger Spannflansch 3 sichert über mehrere umfangsmäßig verteilt
angeordnete Spannschrauben 4 ein kraftschlüssiges Lagefixieren
des Schleifscheibe 1 auf der Schleifspindel 2.
Die erfindungsgemäße Schleifscheibe 1 weist
zwei Teilschleifscheiben 5 und 7 auf, welche als
gegeneinander verdrehbare und in jeder Drehlage über Spannmittel 11 fixierbare
Körper ausgebildet
sind.
-
Sowohl
die Teilschleifscheibe 5 als auch die Teilschleifscheibe 7 weisen
bei diesem Ausführungsbeispiel
an ihrer zylindrischen Umfangsfläche
einen CBN-Schleifbelag 6 auf. Beide nach außen gewandten
Seitenflächen 9, 10 des
erfindungsgemäßen Schleifkörpers, d.
h. in 1 die linke Seitenfläche 9 der einen Teilsscheibe 5 und
die rechte Außenseite 10 der
relativ dazu beweglichen zweiten Teilschleifscheibe 7,
sind ebenfalls mit einem derartigen Schleifbelag versehen. Aufgrund
der Teilung der Schleifscheibe in Breitenrichtung sind Schleifbereiche 6A und 6B der
beiden Teilschleifscheiben 5 bzw. 7 in Umfangsrichtung
sowie Schleifbereiche 6C bzw. 6D der beiden Teilschleifscheiben 5 bzw. 7 in
den Seitenflächen 9, 10 vorgesehen.
Die Teilschleifscheiben 5 und 7 sind mit vier
Abstandsrampen 8 versehen, welche, wie in 3 deutlicher
zu sehen ist, in Umfangsrichtung in einem jeweils gleichen Winkelbereich,
hier 90 Grad, angeordnet sind. Durch Verdrehen der beiden Teilschleifscheiben 5, 7 kann
die Breite, mit welcher die erfindungsgemäße Schleifscheibe im Einstechschleifverfahren
beispielsweise eine Lagerstelle schleifen kann, an die jeweiligen
Erfordernisse angepasst werden.
-
Die
Teilschleifscheibe 7 ist an einer äußeren Zentrierschulter der
anderen Teilschleifscheibe 5, welche auch als Zentrierbund 15A bezeichnet
wird, so zentriert, dass die Schleifflächen 6A und 6B an
der Umfangsseite der Schleifscheibe stets auf gleichem Umfangsniveau
angeordnet sind. Diese Führungszentrierung
wird über
ein Passungsspiel von wenigen Mikrometern realisiert, über welches
gute Rundlaufeigenschaften der im Schleifvorgang mit hohen Geschwindigkeiten
rotierenden erfindungsgemäßen Schleifscheibe
erreicht werden. Aufgrund der relativ hohen Fliehkräfte der
rotierenden Schleifscheibe 1 ist diese äußere Zentrierschulter 15A in
der Nähe
der Rotationsachse 21 angeordnet.
-
Damit
eine über
den Umfang gleichmäßige Verspannung
in den einzelnen Spannmitteln erfolgt, werden sämtliche Spannschrauben 11A mittels
exakt einstellbarer Drehmomentenschlüssel so angezogen, dass überall im
Wesentlichen die gleiche Anpresskraft auf die Wirkflächenflächen 13 vorhanden ist.
Damit wird eine über
den Umfang der erfindungsgemäßen Schleifscheibe 1 gleichmäßige Lagefixierung
der beiden Teilschleifscheiben 5, 7 zueinander erreicht.
Zwischen den Teilschleifscheiben 7 und 5 sind
im Inneren Zwischenräume 25 ausgebildet, durch
welche in Ausgestaltung der Erfindung Kühlmittel in den unmittelbaren
Schleifbereich geleitet werden kann (siehe 6).
-
Die 2 zeigt
in axialer Draufsicht die Innenseite einer erfindungsgemäße Teilschleifscheibe 5 mit
einem Zentrierbund 15A. Es sind vier Abstandsrampen 8 vorhanden,
von denen jede mit zwei auf demselben Radius liegende Langlöcher 12 aufweist. Die
Wirkflächen 13 sind
vollständig
sichtbar, während die
sie verbindenden Übergangsflächen 14 nur
als Striche gezeichnet sind, da sie in bevorzugter Weise parallel
zur Rotationsachse 21 und damit senkrecht zur Zeichenebene
angeordnet sind. Die nicht gezeigte zugehörige andere Teilschleifscheibe 7 ist
in Bezug auf die Abstandsrampen 8 analog dimensioniert. Jedoch
weist diese Teilschleifscheibe 7 den Langlöchern entsprechende
Gewindebohrungen auf, die auf demselben Radius wie die Langlöcher liegen.
An Stelle des Zentrierbundes hat die Teilschleifscheibe 7 eine
Bohrung, deren Innendurchmesser mit enger Toleranz auf den Außendurchmesser
des Zentrierbundes 15A abgestimmt ist, derart, dass die
Teilschleifscheibe 7 auf den Zentrierbund 15A der
Teilschleifscheibe 5 aufschiebbar und ein Verdrehen der beiden
Teilschleifscheiben 5, 7 gegeneinander möglich ist.
Der Schleifbelag der Umfangs-Schleiffläche 6A, der in 2 am
Umfang der Teilschleifscheibe 5 liegt, ist in der Figur
nicht hervorgehoben, da dessen Dicke von wenigen Millimetern wesentlich
kleiner ist als der Durchmesser der Schleifscheibe von üblicherweise
250 bis 1200 mm.
-
In 3 ist
die Teilschleifscheibe 5 von 2 in perspektivischer
Ansicht dargestellt. Deutlich erkennbar sind die in Bezug auf die
Rotationsachse 21 schräg
ansteigenden Wirkflächen 13 der Abstandsrampen 8 sowie
die zwischen ihnen angeordneten Übergangsflächen 14.
Die Kanten, welche die Wirkflächen 13 mit
dem zylindrischen Außenumfang
der Teilschleifscheibe 5 bilden, verlaufen auf der erfindungsgemäßen Schraubenlinie
und liegen somit schräg
zur Rotationsachse und zur äußeren Seitenfläche der
Teilschleifscheibe 5. Bei zusammengefügten Teilschleifscheiben 5 und 7 verläuft die
Trennfuge zwischen den beiden Teilschleifscheiben 5, 7 somit sägesahnartig
um eine gedachte Mittellinie der Schleifscheibe 1, wie
in 4 zu sehen ist.
-
In 4 ist
eine perspektivische Ansicht auf eine erfindungsgemäße Schleifscheibe 1 gezeigt,
bei welchem die Teilschleifscheibe 7 mit der Teilschleifscheibe 5 zu
einer einheitlichen Schleifscheibe 1 zusammengefügt ist.
Die beiden Teilschleifscheiben 5 und 7 sind so
zueinander ausgerichtet, dass die Übergangsflächen 14 möglichst
nahe benachbart sind. Der Abstand 19 der Seitenflächen 6C, 6D der Schleifscheibe 1 und
damit die Schleifbreite sind minimal. Die jeweiligen Wirkflächen 13 der
gegenüberliegenden
Abstandsrampen 8 haben eine maximale Überlappung und sind in nahezu
vollständigem
Flächenkontakt
miteinander. Die auf der zylindrischen Umfangsfläche sichtbaren Öffnungen 26 der
Zwischenräume 20 zwischen
den Teilschleifscheiben 5, 7 haben eine minimale
Größe. Ihr
Querschnitt ist rautenförmig
mit einer Höhe
die der Stufenhöhe
zwischen den Wirkflächen
entspricht. Die Trennfuge zwischen den beiden Teilschleifscheiben 5, 7 verläuft im Wesentlichen
sägezahnartig,
mit einen langsamen Anstieg im Bereich den Wirkflächen und
einem steilen Abfall im Bereich der Übergangsflächen. Der Umfang der Schleifscheibe 1 ist
nahezu vollständig
von Schleifbelag 6, 6A, 6B überdeckt,
mit Ausnahme der von den Öffnungen 26 beanspruchten
Flächen.
-
Bezüglich einer
gedachten mittleren Umfangslinie 17 der Schleifscheibe übergreifen
die jeweiligen Teile 5 bzw. 7 diese gedachte Umfangslinie 17 mit Übergreifungen
in Bereichen, wo das eine der beiden Teile 5, 7 eine
bezüglich
der gedachten Umfangslinie 17 vorhandene Übergreifung
und das andere der beiden Teile 5, 7 eine entsprechende
Untergreifung aufweist. Die Trennkanten sind dabei so ausgebildet,
dass sie parallel zueinander aber schräg zur Mittellinie 17 verlaufen.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 4 sind
Trennkanten im Bereich der Übergangsflächen 14 ausgebildet,
welche senkrecht zur Umfangsrichtung verlaufen. Bei der Schleifoperation
werden die jeweils an der in Schleifrichtung vorderen Kante liegenden
Schleifkörner
relativ stark belastet, weil entlang der Trennfuge im Bereich der Öffnungen 26 bei einer
entsprechenden Auseinanderverstellung der Teile 5, 7 kein
Schleifbelag 6A, 6B vorhanden ist. Dieser ist
jedoch bei den jeweils benachbarten Übergreifungen vorhanden, so
dass sichergestellt ist, dass im Schleifprozess über die gesamte zu schleifende
Breite Schleifmittel in Eingriff gelangt.
-
In 5 ist
die Schleifscheibe 1 n einer anderen perspektivischen Ansicht
gezeigt, wobei die Teilschleifscheiben 5, 7 bis
zum Ende des zulässigen Verstellbereichs
gegeneinander verdreht sind. Die Überlappung der Wirkflächen 13 beträgt nur noch etwa
die Hälfte
der in 4 dargestellten Ausgangskonfiguration. Erkennbar
ist auch, dass entsprechend dem Verstellwinkel der Teilschleifscheiben 5, 7 die Öffnungen 26 der
Zwischenräume 20 an
der Umfangsfläche
der Schleifscheibe 1 wesentlich länger geworden sind, während deren
Höhe unverändert der
Stufenhöhe
entspricht.
-
Bei
der in den 4 und 5 dargestellten Bauform
der Teilschleifscheiben 5, 7 mit jeweils zwei Langlöchern 12 je
Abstandsrampe 8 ist der in 5 dargestellte
Zustand dadurch zu erreichen, dass die hier nicht gezeichneten Spannschrauben 11A (siehe 1)
von einem Langloch 12 zu dem darauffolgenden versetzt wurden.
Dies erfolgt selbstverständlich erst
dann, wenn die Grenze des durch die Winkelerstreckung/Länge eines
Langlochs vorgegebenen Verstellbereichs erreicht ist. Es versteht
sich, dass die jeweils andere Teilschleifscheibe 7 oder 5 hierzu geeignet
angeordnete Gewindebohrungen auf dem selben Radius von der Rotationsachse
aus gemessen wie die Langlöcher 12 besitzen
muss.
-
In
einer Weiterbildung der Erfindung können die Zwischenräume 20 zwischen
den Schleifscheibenteilen 5 und 7 von einem Kühlmittel 25 durchströmt werden.
Das Kühlmittel 25 wird
vorzugsweise in axialer Richtung dem Schleifscheibe 1 zugeführt, was
vorzugsweise unter Druck erfolgen kann. Hierfür kann bevorzugt ein dichtend
ausgebildeter Schleifring vorgesehen werden, der seitlich an einer
Teilschleifscheibe 5 oder 7 austretende Öffnungen
mit Verbindung zu den Zwischenräumen 20 überdeckt. Der
Schleifring kann auf seiner der zugeordneten Teilschleifscheibe
zugewandten Seite eine Ringnut 23 aufweisen, über welche
die genannten Öffnungen ständig mit
Kühlmittel
versorgt werden. Das Kühlmittel
wird innerhalb der Zwischenräume 20 einerseits durch
den Druck und andererseits durch die Zentrifugalwirkung, welcher
das Kühlmittel 25 durch
die Rotation der Schleifscheibe 1 ausgesetzt ist, nach
außen
transportiert und kann so in der Trennfuge zwischen dem Teil 5 und
dem Teil 7 an der Umfangsfläche, mithin direkt im unmittelbaren
Schleifbereich, austreten.
-
Eine
derartige Schleifscheibe 1 mit Innenkühlung kann zusätzlich selbstverständlich noch
im Einsatz eine Außenkühlung erfahren,
so dass es möglich
ist, eine optimale Kühlmittelzuführung in
die gesamten Schleifbereiche zu erhalten.
-
Alternativ
zu den durch Verdrehen der beiden Teilschleifscheiben gegeneinander
von selbst auftretenden Zwischenräumen 20 zwischen den
beiden Teilschleifscheiben, die am Umfang der Schleifscheibe 1 münden und
eine vom Verdrehwinkel abhängige
Breite haben, können
auch Kanäle
mit konstanten Querschnitt für
die Zuführung
von Kühlmittel vorgesehen
werden. Solche Kanäle
werden bevorzugt als im Wesentlichen radial nach außen verlaufende
Nuten in einer oder beiden Teilschleifscheiben ausgebildet, die
im Bereich der Schleifbeläge
münden
und die eingangseitig mit dem bereits beschriebenen Schleifring
in Verbindung stehen. Hierdurch sind stets konstante Verhältnisse
für die
Kühlmittelzufuhr
unabhängig
von der Breiteneinstellung der Schleifscheibe 1 gewährleistet.
-
Ein
weiterer Vorteil einer derartigen Schleifscheibe mit Innenkühlung besteht
darin, dass durch den permanenten Fluss an Kühlmittel 25 die Trennfugen
zwischen den Teilen 5 und 7 permanent gereinigt werden
und sich keine Schleifrückstände in diesen Trennfugen
sammeln können.
-
Der übrige Aufbau
der erfindungsgemäßen Schleifscheibe
mit Innenkühlung
entspricht im Wesentlichen dem gemäß 1.
-
In 6 ist
der prinzipielle Vorgang beim Abrichten einer in der Breite nicht
nachstellbaren Schleifscheibe gemäß dem Stand der Technik mittels einer
topfförmig
ausgebildeten Abrichtscheibe 27 mit Diamantbelag 28 gezeigt.
Diese Schleifscheibe weist einen Schleifbelag 6 auf, welcher
sowohl an der Stirnseite als auch in einem Teilbereich der Seitenfläche 9 angeordnet
ist. Zum Schleifen von Lagerstellen im Wege des Einstechschleifens
weist diese Schleifscheibe hinsichtlich ihrer Breite genau das Maß auf, welches
den Abstand zwischen den Planschultern an der Lagerstelle darstellt.
Daher ist ein Abrichten des Schleifbelages 6 an der Seitenfläche 9 nicht
möglich. Ein
Abrichten würde
schließlich
dazu führen,
dass das Stichmaß zwischen
den Planschultern einer Lagerfläche
nicht mehr erzielbar wäre.
Daher wird bei derartigen Schleifscheiben ein Abrichten im Wesentlichen
nur an der Umfangsseite durchgeführt.
Die strichpunktierte Linie 29 stellt die Kontur der Schleifscheibe
vor dem Abrichtvorgang dar. Beim Abrichten wird das Maß zwischen
der ursprünglichen
Kontur 29 und der Kontur nach dem Abrichten entfernt. Dabei muss
eine solche Abrichttiefe erzeugt werden, dass die Körner nach
dem Abrichten neben der Herstellung der möglichst idealen Rundlaufeigenschaften der
Schleifscheibe wieder geschärft,
nicht jedoch geglättet
sind. Dadurch entsteht wieder eine exakt profilierte, schnittfreudige
Schleifscheibe. In 6 ist des Weiteren dargestellt,
dass die Abrichtscheibe 27 mit der Diamantbeschichtung 28 um
den Radius im Übergangsbereich
vom Umfangsbereich zum Seitenbereich der Schleifscheibe herumgeführt wird.
Zur Beibehaltung der Breite der einteiligen Schleifscheibe läuft jedoch
das Abrichtmaß zum
Ende des Radius der Schleifscheibe hin auf Null aus. Je geringer das
Abrichtmaß ist,
umso stärker
wird in diesem Bereich von dem Ziel, die Körner zu brechen, um eine schnittfreudige
Schleifscheibe zu erzielen, abgewichen und in eine Glättung der
Oberfläche übergegangen.
Beim Einstechschleifen ist es jedoch gerade dieser Bereich des Übergangs
des Radius in die Seitenflächen,
welcher an den Planschultern der Lagerfläche die maximale Schleifarbeit
zu leisten hat. Im Gegensatz zu dem Umfangsschleifbereich, bei welchem ein
linienförmiger
Kontakt mit dem zu schleifenden Werkstück vorhanden ist, ist in dem
Bereich des Eintauchens der Übergangsbereiche
zu der Seite 9 bzw. 10 der Schleifscheibe ein
flächenförmiger Eingriff vorhanden
(siehe 9). Die gesamte Schleifarbeit ist nur von den
vorderen Schleifkörnern
zu leisten; die dahinterliegenden, unmittelbar in der Seitenfläche liegenden
Schleifkörner
tragen zum eigentlichen Schleifvorgang nicht oder nur unwesentlich
bei. Damit die volle Breite der Schleifscheibe beibehalten werden
kann, läuft
das Abrichtaufmaß um
den Radius nicht um volle 90° in
Richtung auf die Seitenflächen
aus, sondern erreicht den Wert 0 bereits bei einem Winkel von beispielsweise
87°. Ein
Abrichten auf der seitlichen Flanke wird somit nicht durchgeführt.
-
Dies
ist in 7 in etwas vergrößerter Ansicht nochmals dargestellt.
Der Winkel α von
beispielsweise 3° (Komplementärwinkel
zum Winkel β) zeigt
den Punkt an, bei dem im äußeren Radius-Übergang
der Schleifscheibe das Abrichtaufmaß 29 auf 0 reduziert
ist. Damit jedoch die Formverhältnisse
am Radiusübergang
der Lagerstelle zu den Planschultern eingehalten werden können, muss
bei einer einteiligen Schleifscheibe im Umfangsbereich relativ viel
Schleifmittel beim Abrichten entfernt werden. Ansonsten würde das "Profil zusammenberechen".
-
Anders
sind die Verhältnisse
beim Abrichten einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe. Dies ist
in 8 dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass das
Abrichtrad 27 um die gesamte abzurichtende Kontur der Schleifscheibe
vom Umfangsbereich über
den Radiusbereich bis einschließlich
in den Seitenbereich herumgeführt
wird und ein gleichmäßiges Abrichtaufmaß entfernt.
Denn bei der erfindungsgemäßen Schleifscheibe
kann das beim Abrichten entfernte Aufmaß durch die Breitenverstellung
kompensiert werden. Damit ist es möglich, gerade nur soviel Schleifmittel
beim Abrichten zu entfernen, dass die Schleifscheibe wieder schleiffreudig
wird, ein Glätten in
sämtlichen
Schleifbereichen der Schleifscheibe mithin vermieden werden kann.
Dadurch, dass nur das dafür
minimale Aufmaß beim
Abrichten zu entfernen ist, kann die erfindungsgemäße Schleifscheibe wesentlich öfters abgerichtet
werden, bis der Schleifscheibenbelag der Schleifscheibe im Wesentlichen vollständig aufgebraucht
ist und damit die Schleifscheibe unbrauchbar wird.
-
9 zeigt
eine vergrößerte Darstellung
einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe.
Darin sind die Schleifverhältnisse
in dem Moment dargestellt, in welchem die Schleifscheibe mit ihren
Schleifflächen-Seitenfläche 6C im
Planschulterbereich des zu schleifenden Werkstückes 30 im Sinne eines
Einstechvorganges mit dem Schleifen der Planschulter gerade beginnt.
Dargestellt ist nur der Teil 5 der Schleifscheibe mit deren
Schleifbelag 6A im Umfangsbereich und 6C im Seitenbereich
der äußeren Seitenfläche 9 der
Schleifscheibe. Dargestellt ist des Weiteren die Rohkontur 31 des
Werkstückes 30,
welche mittels der erfindungsgemäßen Schleifscheibe auf
die Werkstück-Endkontur 32,
welche als gestrichelte Linie dargestellt ist, geschliffen wird.
Wenn eine derartige Lagerstelle mit gegenüberliegenden Planschultern
geschliffen wird, so erfolgt dies – wie in 9 dargestellt – im Einstechschleifverfahren,
wobei der Einfachheit halber die gegenüberliegende Planschulter weggelassen
ist. Da die Schleifscheibe so abgerichtet ist, dass ihre Kontur
nach dem Abrichten der zu schleifenden Werkstück-Endkontur 32 entspricht,
kann die Lagerstelle komplett sowohl am Umfangsbereich als auch
an den Planflächen
durch einen einzigen Einstechschleifvorgang an drei Schleifbereichen
gleichzeitig geschliffen werden. Dies ist möglich, weil einerseits durch
das Abrichten und andererseits durch den Verschleiß der Schleifscheibe bedingte
insbesondere Breitenabweichungen der Schleifscheibe durch die Breitenverstellbarkeit
der Schleifscheibe kompensiert werden können.
-
Der
durch eine dicke Linie gekennzeichnete Bereich im Übergang
vom Kantenradius der Schleifscheibe auf die Schleifflächen-Seitenfläche 6C stellt eine
Schleifzone 33 dar, in welcher aufgrund der Tatsache, dass
das Schleifscheibe und das Werkstück rotationssymmetrische Teile
sind, das die Entfernung des größten Schleifaufmaßes, d.
h. das Aufmass an der Planseite der Lagerstelle, nur von wenigen Schleifkörnern geleistet
werden muss. Diese Schleifkörner
in dieser seitlichen Zone an der Schleifscheibe sind während des
Schleifprozesses dadurch am höchsten
belastet. Die in radialer Richtung der Schleifscheibe (also entgegen
der Einstechrichtung in das Werkstück 30) dahinterliegenden
Schleifkörner
nehmen am eigentlichen Schleifprozess faktisch nicht teil. Die Abrichtzyklen
richten sich also im Wesentlichen nach dem Verschleiß an dieser
Stelle. Da jedoch gemäß der 8 bei
dem erfindungsgemäßen Schleifscheibe
ein gleichmäßiges Abrichten
sowohl an der Umfangsfläche 6B (nicht
dargestellt), 6A als auch 6C erfolgen kann, kann
die Schleifscheibe immer wieder so abgerichtet und um das Abrichtmaß in der
Breite nachgestellt werden, dass die zu schleifende Werkstück-Endkontur 32 immer
wieder erzielbar ist. Damit kann die Standzeit des Werkzeuges erheblich
vergrößert werden.
Andererseits kann die Schleifscheibe durch das Abrichten in dem
gesamten Schleifbereich wieder so hergestellt werden, dass eine
stets "scharfe" und schleiffreudige
Schleifscheibe nach dem Abrichten entsteht. Dadurch werden durch
Wärmeeinwirkung
am Werkstück
ansonsten gegebenenfalls entstehende Gefügeveränderungen vermieden.
-
- 1
- Schleifscheibe
- 2
- Schleifspindel
- 3
- Spannflansch
- 4
- Spannschraube
- 5
- Teilschleifscheibe
- 6
- Schleifbelag
- 6A,
B
- Umfangs-Schleifflächen
- 6C,
D
- Seiten-Schleifflächen
- 7
- Teilschleifscheibe
- 8
- Abstandsrampe
- 9
- äußere Seitenfläche der
Teilschleifscheibe
- 10
- äußere Seitenfläche der
Teilschleifscheibe
- 11
- Spannmittel
- 11A
- Spannschraube
- 11B
- Gewindebohrung
- 12
- Langloch
- 13
- Wirkfläche
- 14
- Übergangsfläche
- 15A
- Zentrierbund
- 15B
- Innere
Zentrierschulter
- 16
- erzeugende
Kontur der Schraubenfläche
- 16A
- Teilbereich
- 17
- mittlere
Umfangslinie
- 18
- Stufenhöhe H
- 19
- Abstand
der Seitenflächen
- 20
- Zwischenraum
- 21
- Rotationsachse
- 22
- Schleifring
- 23
- Ringnut
- 24
- Verbindungsbohrung
- 25
- Kühlmittel
- 26
- Öffnung
- 27
- Abrichtrad
- 28
- Diamantbelag
- 29
- Schleifscheiben-Kontur
vor dem Abrichten
- 30
- Werkstück
- 31
- Werkstück-Rohkontur
- 32
- Werkstück-Endkontur
- 33
- Schleiffläche