DE102012001105A1

DE102012001105A1 - Diamanttrennscheibe

Info

Publication number: DE102012001105A1
Application number: DE201210001105
Authority: DE
Inventors: Christian Stang
Original assignee: Rhodius Schleifwerkzeuge GmbH and Co KG
Current assignee: Rhodius Schleifwerkzeuge GmbH and Co KG
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2013-07-25
Also published as: KR20130086188A; CN103213075A; KR102076369B1

Abstract

Trennscheibe mit einem im Wesentlichen metallischen Träger 1 aufweisend ein Stammblatt 2 und einen mit Schleifkörnern 3, insbesondere mit Diamantkorn, versehenen Schneidrand 4, wobei das Stammblatt 2 mehrere miteinander verbundene Lagen aufweist, und wobei zumindest zwei Außenlagen 10 aus Metall und eine zwischen den Außenlagen angeordnete Zwischenlage 11 aufweisend einen Kunststoff und/oder aufweisend eine Faserverstärkung 12 vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trennscheibe mit einem im Wesentlichen metallischen Träger aufweisend ein Stammblatt und einen mit Schleifkörnern, insbesondere mit Diamantkorn, versehenen Schneidrand.
Derartige Trennscheiben sind hinlänglich bekannt und eignen sich beispielsweise für die Bearbeitung von Werkstücken aus Metall oder aus Metallguss. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Trennscheiben segmentiert, wobei der Außenrand der Segmente mit Schleifkörnern versehen ist, die stoffschlüssig auf der Schneidkante gehalten sind. Das am Randbereich der Segmente befindliche Material kann auch von Schleifkörnern durchsetzt sein. Durch die Segmentierung wird nicht nur die Schneidwirkung verbessert, sondern auch durch eine besondere Ausformung der zwischen den Segmenten befindlichen Schlitzen eine Kühlwirkung erzielt, die gerade für das Trennen von Metallen unerlässlich ist.
Die bekannten Diamanttrennscheiben, insbesondere die Segmenttrennscheiben, haben allerdings zwei wesentliche Nachteile: Zum einen sind sie beim Schneiden verhältnismäßig laut. Zum anderen neigen sie insbesondere am Boden der zur Kühlung wesentlichen Schlitze, die meist am inneren Ende eine den Kühleffekt verbessernde Bohrung haben, zur Rissbildung. Dabei kann die Rissbildung in kürzester Zeit durch schnellen Rissfortschritt zur Zerstörung der Scheibe führen.
Dem Problem der besonders hohen Lautstärke wird im Stand der Technik mit einer Sandwichaufbauweise begegnet. Dabei wird zwischen zwei metallischen Stammblättern ein Kern aus weicherem Metall, insbesondere aus Kupfer, vorgesehen. Durch den verhältnismäßig weichen Kern ändert sich das Elastizitätsmodul und damit das Resonanzverhalten der Scheibe, so dass diese im Betrieb leiser wird. Diese Methode ist jedoch durch die Auswahl des Metalls mit geeignetem Elastizitätsmodul und durch deren Schmelzpunkt begrenzt. Zudem ist es bekannt, die Resonanzen des Blattes durch geometrische Figuren, die in das Stammblatt geschnitten werden, zum Positiven zu beeinflussen. Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, dass sie mit einer Beeinträchtigung der Festigkeit des Stammblattes einher gehen kann.
Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung liegen nunmehr darin, eine Trennscheibe, insbesondere eine Segmenttrennscheibe, vorzuschlagen, die im Verhältnis zu bekannten Scheiben eine verringerte Lärmerzeugung und/oder eine erhöhte Stabilität aufweist:
Diese Aufgaben werden durch Trennscheiben mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen genannt.
Der wesentliche Grundgedanke der Erfindung liegt in der Sandwich-Bauweise der Trennscheibe und insbesondere in der erfindungsgemäß ausgestalteten Zwischenlage. Diese kann zum Zwecke der Lärmdämpfung aus Kunststoff sein, wobei auch ein dünner Film oder eine Folie das Merkmal der Zwischenlage erfüllt. Alternativ oder ergänzend kann die Zwischenlage eine Faserverstärkung aufweisen, um die Stabilität insbesondere am Übergang zu den Böden der Schlitze zwischen den Segmenten zu erhöhen. Erfindungsgemäß weist das Stammblatt mehrere sandwichartig miteinander fest verbundene Lagen auf, wobei zumindest zwei Außenlagen aus Metall sind und sich zwischen den Außenlagen eine Zwischenlage aus Kunststoff und/oder eine Zwischenlage in Form einer Faserverstärkung befinden.
Dabei muss nicht die komplette Trennscheibe diese sandwichartige Bauweise aufweisen. Es reicht, wenn im Falle der Kunststoffschicht diese möglichst großflächig ist und insbesondere bis an den Boden der Schlitze reicht. Im Falle der Faserverstärkung zum Zwecke der Stabilisierung reicht es aus, wenn diese in einem Ring angeordnet ist, der bis an den Boden der Schlitze heran reicht. In einer besonders vorteilhaften weil gleichzeitig stabilen und geräuschgedämpften Bauform ist die Zwischenschicht aus einem faserverstärktem Kunststoff.
Mit der Erfindung kann ein größerer Sprung im Elastizitätsmodul und damit eine bessere Dämpfung erreicht werden. Zum anderen bilden eingesetzte Fasern und die zähe Matrix eine Barriere für sich ausbreitende Risse, die das Risswachstum in die Scheibe hinein begrenzt. Soll lediglich eine Dämpfung des Schalls erreicht werden, kann als Sandwichschicht eine reine Kunststoffmatrix vorzugsweise ein Duroplast, beispielsweise eine Silikonmatrix, eingesetzt werden.
Bei Verwendung einer Zwischenschicht aus Kunststoff ist vorteilhafterweise darauf zu achten, dass die Dämpfungslage aus einen verstärkten Kunststoff ist, wobei der Kunststoff zumindest kurzzeitig einer Temperaturbelastung von mehr als 200°C widersteht. Derartige Kunststoffe sind landläufig bekannt. Es ist auch möglich, für die Kunststoffschicht ein hitzebeständiges Teflon einzusetzen. Es muss allerdings ein Kunststoff verwendet werden, der eine stabile Bindung mit dem Metall der Außenschichten eingeht. Die Dicke der Kunststoff spielt letztendlich keine Rolle, solange es zu einer großflächigen Entkopplung der metallischen Außenschichten kommt.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Zwischenlage eine Stabilisierungslage aus einem faserverstärktem Metall respektive aus Metallmatrix-Verbundwerkstoff. Dabei sind als faserverstärkte Metalle beispielsweise kohlefaser-, keramikfaser- (beispielsweise SiC-Faser, Si-Ti-C-C-Faser (Tilanofaser), Aluminiumoxidfaser oder Borfaser) und glasfaserverstärkte Aluminiumlegierungen bekannt, deren Matrixmetalle eine hohe Zugfestigkeit und Starrheit und einen kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben. Es werden auch Kupfer- oder Magnesiumwerkstoffe verwendet.
Die Erfindungen werden vorteilhafterweise bei Segmenttrennscheiben eingesetzt. Bei diesen ist der Umfang des Trägers segmentiert, wobei jeweils zwei Segmente durch einen radialen Schlitz voneinander getrennt sind. Zum Zwecke der Kühlung weisen die Schlitze am Boden Ausbuchtungen in Form von Bohrungen auf. Es können auch zusätzliche Bohrungen im Außenumfang vorgesehen sein. Der schneidende Außenrand der Segmente weist die Schleifkörner auf, die auf den Rand aufgebracht oder in dem den Rand bildenden Material eingebracht sind.
Es kann auch für das Dämpfungsverhalten und/oder die Stabilität von Vorteil sein, wenn das Stammblatt und der Schneidrand getrennte Bauteile sind, die erst bei der Fertigung insbesondere durch Schweißen zusammengefügt werden. In diesem Fall sind die Segmente nur im Schneidrand ausgebildet. Der erfindungsgemäße Sandwich-Aufbau findet sich dann lediglich im Stammblatt, wobei dieses dann vollständig in Sandwichbauweise aufgebaut sein kann. Damit kann die Produktion entsprechend vereinfacht werden, da die Zwischenlage aus einem fertigen Halbzeug hergestellt werden kann.
In einer anderen Ausführungsform bildet das Stammblatt auch den Schneidrand aus, so dass im Falle der Segmentierung die Segmente aus dem Stammblatt geschnitten sind. In diesem Fall ist die Zwischenschicht nur im Zentrum der Scheibe angeordnet und reicht nur soweit bis an den Rand, als sich der Überstand der Außenlagen insbesondere durch Schweißen zuverlässig verbinden lässt. Auch diese Ausführungsform bietet Vorteile hinsichtlich der einfachen Fertigung.
Auch wenn eine Vielzahl von Kunstoffen für die Erzeugung von Zwischenlagen in unterschiedlichen Dicken herhalten kann, so hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Zwischenschicht eine Dämpfungslage mit temperaturbeständiger duroplastischer Matrix aufweist. Um die Stabilität zu erhöhen, sollte die duroplastische Matrix faserverstärkt sein, wobei die Verstärkung aus einzelnen Glasfasern, Basaltfasern oder Kohlefasern besteht oder ein Gewebe aus diesen Fasen ist. Dabei kann die Faserverstärkung nur für diejenigen Bereiche des Stammblattes vorgesehen sein, die, wie die Grenze zur Segmentierung, der Gefahr der Rissbildung besonders ausgesetzt ist. Homogene Dämpfungslagen mit oder ohne Faserverstärkung werden vorteilhafterweise aus einem Halbzeug geschnitten, was die Produktion erheblich vereinfacht.
Vorteilhafterweise ist das einzusetzende Halbzeug ein Handlaminat, ein Prepeg, ein Sheet Moulding Compound („SMC”) oder ein Bulk Moulding Compound („BMC”). Als duroplastische Matrix bieten sich wegen der besonderen Temperaturbeständigkeit und der Dämpfungseigenschaften besonders Phenolharze, hochtemperaturbeständige Epoxidharze oder Silikonharze an.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Ansicht einer Segmenttrennscheibe und
2 einen schematischen Schnitt durch eine Segmenttrennscheibe.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Segmenttrennscheibe mit einem im Wesentlichen metallischen Träger 1, wie sie gerade für die Bearbeitung von Werkstücken aus Metall geeignet ist. Der Träger hat ein Stammblatt 2 und einen mit Schleifkörnern, insbesondere mit Diamantkorn 3, versehenen Schneidrand 4. Im vorliegenden Fall sind Stammblatt 2 und Schneidrand 4 getrennte Bauteile, die bei der Fertigung zu einem Träger zusammengefügt wurden. In der Mitte des Trägers 1 befindet sich eine zentrale Bohrung 5 zur Halterung der Trennscheibe im Spannfutter einer Maschine.
Bei der Segmenttrennscheibe ist der Umfang des Trägers 1 segmentiert, wobei jeweils zwei im Schneidrand 4 vorgesehene Segmente 6 durch einen radialen Schlitz 7 voneinander getrennt sind. Der Außenrand der Segmente 6 ist mit Diamantkorn belegt. Um die Kühlung zu verbessern, ist am Boden eines jeden Schlitzes 7 eine Bohrung 8 angeordnet. Einen weiteren Kühleffekt bringen kleinere Bohrungen 9, die unterhalb des Diamantbelages 3 angeordnet sind.
Das Stammblatt, das im Schnitt in 2 dargestellt ist, weist mehrere miteinander fest und flächig verbundene Lagen auf. Zum einen hat es zwei Außenlagen 10 aus Metall und eine zwischen den Außenlagen 10 angeordnete und gleichzeitig als Dämfungslage und Stabilisierungslage dienende Zwischenlage 11. Die Zwischenlage 11 wird im vorliegenden Fall von einer Kunststoffschicht gebildet, in der eine Faserverstärkung 12 aus Glasfasern vorgesehen ist.

Claims

Trennscheibe mit einem im Wesentlichen metallischen Träger (1) aufweisend ein Stammblatt (2) und einen mit Schleifkörnern (3), insbesondere mit Diamantkorn, versehenen Schneidrand (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Stammblatt (2) mehrere miteinander verbundene Lagen aufweist, wobei zumindest zwei Außenlagen (10) aus Metall und eine zwischen den Außenlagen angeordnete Zwischenlage (11) aufweisend einen Kunststoff und/oder aufweisend eine Faserverstärkung (12) vorgesehen ist.
Trennscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage (11) eine Dämpfungslage aus einen verstärkten Kunststoff wobei der Kunststoff zumindest kurzzeitig einer Temperaturbelastung von mehr als 200°C widersteht.
Trennscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage (11) eine Stabilisierungslage aus einem faserverstärktem Metall ist.
Trennscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Trägers segmentiert ist, wobei jeweils zwei Segmente (6) durch einen radialen Schlitz (7), der insbesondere am Boden eine Bohrung (8) aufweist, voneinander getrennt sind, wobei der Außenrand der Segmente (6) mit Schleifkörnern versehenen ist.
Trennscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Stammblatt (2) und Schneidrand (4) getrennte Bauteile sind, die bei der Fertigung zusammengefügt sind, wobei im Falle der Segmentierung die Segmente (6) nur im Schneidrand (4) ausgebildet ist.
Trennscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Stammblatt (2) den Schneidrand (4) ausbildet, wobei im Falle der Segmentierung die Segmente (6) im Stammblatt (2) ausgebildet ist.
Trennscheibe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungslage eine temperaturbeständige duroplastische Matrix aufweist, die insbesondere aus einem Halbzeug geschnitten ist.
Trennscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die duroplastische Matrix faserverstärkt ist, wobei die Verstärkung (11) insbesondere Basaltfasern, Glasfasern oder Kohlefasern aufweist.
Trennscheibe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug ein Handlaminat, ein Prepeg, ein Sheet Moulding Compound („SMC”) oder ein Bulk Moulding Compound („BMC”) ist.
Trennscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die duroplastische Matrix ein Phenolharz, ein hochtemperaturbeständiges Epoxidharz oder ein Silikonharz ist.