DE102017217130A1

DE102017217130A1 - Schleifwerkzeug zum Innenrund-Schälschleifen

Info

Publication number: DE102017217130A1
Application number: DE102017217130.8A
Authority: DE
Inventors: Martin Schoepf; Marcus Hlavac; Marius Winter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2019-03-28

Abstract

Schleifwerkzeug (100) zum Innenrund-Schälschleifen, aufweisend einen zylindrischen Schlichtzonenbereich (120), und einen Schruppzonenbereich (110), wobei der Schruppzonenbereich (110) kegelstumpfförmig und/oder kegelförmig ausgebildet und an der Stirnfläche (121) des zylindrischen Schlichtzonenbereichs (120) angeordnet ist, wobei das Schleifwerkzeug (100) dazu eingerichtet ist, beim Innenrund-Schälschleifen mit dem Schruppzonenbereich (110) voraus in eine Werkstückbohrung (154) eingeführt zu werden, wobei der Schruppzonenbereich (110) und der Schlichtzonenbereich (120) eine unterschiedliche Materialzusammensetzung aufweisen.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug zum Innenrund-Schälschleifen einer Werkstückbohrung.
DE 23 36 705 C3 offenbart ein Verfahren zum Innenrund-Schälschleifen von Werkstückbohrungen unter Verwendung einer zylindrischen, längs ihrer Achse verschiebbaren, rotierenden Schleifscheibe, wobei die Schleifscheibe eine schräge Stirnfläche und einen zylindrischen Bereich aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug zum Innenrund-Schälschleifen einer Werkstückbohrung. Das Schleifwerkzeug weist einen zylindrischen Schlichtzonenbereich und einen Schruppzonenbereich auf. Der Schruppzonenbereich ist kegelstumpfförmig und/oder kegelförmig ausgebildet und an der Stirnfläche des zylindrischen Schlichtzonenbereichs angeordnet. Das Schleifwerkzeug ist dazu eingerichtet, beim Innenrund-Schälschleifen mit dem Schruppzonenbereich voraus in die Werkstückbohrung eingeführt zu werden. Vorteilhafterweise weist das Schleifwerkzeug zu diesem Zweck einen Schaft auf, welcher an dem Schlichtzonenbereich angeordnet ist, wobei das Schleifwerkzeug dazu eingerichtet ist, mit dem Schaft vom einen Werkzeughalter einer Schleifmaschine gehalten und in Rotation versetzt zu werden. Das Schleifwerkzeug weist dabei im Schruppzonenbereich und im Schlichtzonenbereich eine unterschiedliche Materialzusammensetzung auf. Dadurch können vorteilhafterweise die zwei Funktionen des Schleifwerkzeugs, nämlich der Materialabtrag in der Werkstückbohrung und der Feinschliff beziehungsweise die Glättung der Werkstückbohrung, optimiert werden. Beispielsweise wird der Materialabtrag in der Werkstückbohrung erhöht beziehungsweise der Verschleiß des Schleifwerkzeugs beim Vorschub des Schleifwerkzeuges in die Werkzeugbohrung reduziert. Des Weiteren kann die Glättung der Werkstückbohrung verbessert werden, das heißt mittels des Schleifwerkzeugs der vorliegenden Erfindung kann eine niedrigere Rauigkeit der Werkstückbohrung bei gleichbleibendem oder verbessertem Materialabtrag erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die unterschiedliche Materialzusammensetzung im Schruppzonenbereich und im Schlichtzonenbereich dadurch gekennzeichnet, dass der Schruppzonenbereich eine größere Schleifkorngröße als der Schlichtzonenbereich aufweist. Dadurch entsteht der Vorteil, dass mittels der größeren Schleifkörner im Schruppzonenbereich die Zerspanleistung beziehungsweise der Materialabtrag des Schleifwerkzeuges in der Werkstückbohrung gesteigert und die Glättung der Werkstückbohrung durch kleinere Schleifkörner im Schlichtzonenbereich erhöht werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Schruppzonenbereich eine erste Bindungsmatrix, insbesondere ein Metall und/oder eine Keramik, und der Schlichtzonenbereich eine zweite Bindungsmatrix, insbesondere ein Kunstharz und/oder ein Metall und/oder eine Keramik, auf. Die erste Bindungsmatrix weist eine größere mechanische Härte als die zweite Bindungsmatrix auf. Dadurch entsteht der Vorteil, dass die Zerspanleistung des Schleifwerkzeugs und der Feinschliff der Werkstückbohrung mittels des Schleifwerkzeugs erhöht werden sowie, dass der Verschleiß des Schleifwerkzeugs reduziert wird.
In einer anderen Ausführung ist die Porosität der ersten Bindungsmatrix des Schruppzonenbereichs niedriger als die Porosität der zweiten Bindungsmatrix im Schlichtzonenbereich. Dadurch entsteht vorteilhafterweise eine erhöhte Zerspanleistung des Schleifwerkzeugs und eine verbesserte Glättung der Werkstückbohrung beziehungsweise ein reduzierter Verschleiß des Schleifwerkzeugs.
In einer Weiterführung weist der Schruppzonenbereich eine höhere Schleifkorn-Dichte als der Schlichtzonenbereich auf. Dadurch wird im Betrieb vorteilhafterweise beispielsweise der Verschleiß des Schleifwerkzeugs reduziert.
Vorzugsweise kann der Schruppzonenbereich einen ersten Schleifkorntyp, insbesondere einen monokristallinen Schleifkorntyp, und der Schlichtzonenbereich einen zweiten Schleifkorntyp aufweisen, wobei der zweite Schleifkorntyp insbesondere ein mikrokristalliner Schleifkorntyp ist. Dadurch werden im Schruppzonenbereich vorteilhafterweise schärfere Schneidkanten eingesetzt und ein Selbstschärfeffekt erzeugt, wodurch die Zerspannleistung steigt beziehungsweise konstant ist. Das mikrokristalline Schleifkorn im Schlichtzonenbereich splittert erst bei höheren Druck und ist somit zäher.
In einer weiteren Ausführung weist der Schruppzonenbereich ein erstes Schleifkornmaterial, insbesondere ein Schleifkorn aus kubischem Bornitrid (cBN) und/oder Diamant, und der Schlichtzonenbereich ein zweites Schleifkornmaterial, insbesondere ein Schleifkorn aus Aluminiumoxid und/oder Siliziumcarbid, auf. Mittels des unterschiedlichen Schleifkornmaterials in dem Schruppzonenbereich und dem Schlichtzonenbereich können die Zerspanleistung des Schleifwerkzeugs und die Glättung der Werkstückbohrung gesteigert sowie der Verschleiß des Schleifwerkzeugs reduziert werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Innenrund-Schälschleifverfahren aufweisend ein Schleifen einer Werkstückbohrung mittels eines erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs.
In einer Weiterführung des Schleifverfahrens ist der Durchmesser des Schleifwerkzeuges im zylindrischen Schlichtzonenbereich kleiner als der Durchmesser der Werkstückbohrung. Dadurch ist wird vorteilhaftweise die Wärmeentwicklung reduziert.
In einer weiteren Ausgestaltung des Schleifverfahrens werden beim Schleifen das Schleifwerkzeug und das Werkstück mit der Werkstückbohrung in entgegengesetzte Richtungen um zueinander parallele Achsen rotiert, wobei die Rotation mittels einer Schleifmaschine erzeugt wird. Dabei wird vorteilhafterweise das Werkstück und das Schleifwerkzeug mittels der Schleifmaschine gehalten. Durch die entgegengesetzte Rotation kann die Glättungsqualität der Innenfläche der Werkstückbohrung erhöht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Figuren und aus den abhängigen Ansprüchen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügter Zeichnungen erläutert.

1: Schleifwerkzeug mit unterschiedlichen Schleifkorngrößen in Schlicht- und Schruppzonenbereich
2: Schleifwerkzeug mit unterschiedlichen Bindungsmatrizen in Schlicht- und Schruppzonenbereich
3: Schleifwerkzeug mit unterschiedlichen Schleifkorn-Dichten in Schlicht- und Schruppzonenbereich
4: Schleifwerkzeug mit unterschiedlichen Schleifkornformen in Schlicht- und Schruppzonenbereich
5: Schleifwerkzeug mit Schleifkörnern aus unterschiedlichem Schleifkornmaterial im Schlicht- und Schruppzonenbereich

Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist ein Schleifwerkzeug 100 zum Innenrund-Schälschleifen beim Schleifen einer Werkstückbohrung 154 eines Werkstücks 150 dargestellt. Das Werkstück 150 ist von einer nicht dargestellten Schleifmaschine gehalten und wird beispielsweise im Betrieb um die Rotationsachse 151 des Werkstücks 150 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Das Schleifwerkzeug 100 wird an einem Schaft 130 des Schleifwerkzeugs 100 von einem nicht dargestellten Werkzeugträger der nicht dargestellten Schleifmaschine gehalten und beispielsweise im Uhrzeigersinn um die Achse 101 des Schleifwerkzeugs 100 gedreht sowie in Richtung der Achse 101 in die Werkstückbohrung 154 eingeführt bzw. vorgeschoben, siehe dazu auch eine Visualisierung der Vorschubrichtung in 1 durch den Pfeil 131. Mittels eines kegelstumpfförmigen Schruppzonenbereiches 110 des Schleifwerkzeugs 100 wird beim Vorschub des Schleifwerkzeugs 100 in axialer Richtung 131 zunächst in der Werkstückbohrung 154 das Übermaß 153 von dem Werkstück 150 abgetragen. Durch einen weiteren Vorschub in axialer Richtung 131 wird in der Werkstückbohrung 154 mittels eines zylindrischen Schlichtzonenbereiches 120 des Schleifwerkzeuges 100 die Mantelfläche 152 des Werkstückes 150 geglättet bzw. feingeschliffen, wodurch die Rauigkeit der Werkstückbohrungsinnenfläche bzw. der Mantelfläche 152 der Werkstückbohrung 154 verbessert wird. In dem Schruppzonenbereich 110 des Schleifwerkzeuges 100 werden erste Schleifkörner 102 mit einer ersten Schleifkorngröße durch eine erste Bindungsmatrix 104 gehalten bzw. fixiert. Der Schlichtzonenbereich 120 weist eine zweite Schleifkorngröße der zweiten Schleifkörner 103 auf, wobei die zweiten Schleifkörner 103 durch eine zweite Bindungsmatrix 105 in dem Schlichtzonenbereich 120 des Schleifwerkzeuges 100 gehalten bzw. fixiert werden. Erfindungsgemäß weist das Schleifwerkzeug 100 in dem Schruppzonenbereich 110 und in dem Schlichtzonenbereich 120 des Schleifwerkzeuges 100 eine unterschiedliche Materialzusammensetzung auf. Beispielsweise ist, wie in dem Ausführungsbeispiel aus 1 dargestellt, die erste Schleifkorngröße der ersten Schleifkörner 102 im Schruppzonenbereich 110 größer als die zweite Schleifkorngröße der zweiten Schleifkörner 103. Mittels der größeren Schleifkorngrößen der ersten Schleifkörner 102 kann im Betrieb mittels des Schruppzonenbereichs 110 ein erhöhter Materialabtrag des Werkstückübermaßes 153 erreicht werden. Mittels der gegenüber der ersten Schleifkörner 102 reduzierten Schleifkorngröße der zweiten Schleifkörner 103 kann darüber hinaus mittels des Schlichtzonenbereichs 120 eine reduzierte Rauigkeit der Mantelfläche 152 der Werkstückbohrung 154 erzielt werden. Demnach stellt das erfindungsgemäße Schleifwerkzeug 100 aus 1 eine Verbesserung bestehender Schleifwerkzeuge zum Innenrund-Schälschleifen, welche eine einheitliche Materialzusammensetzung im Schruppzonenbereich 110 und im Schlichtzonenbereich 120 aufweisen, dar.
In 2 ist, wie in 1, ein Schleifwerkzeug 100 beim Innenrund-Schälschleifen einer Werkstückbohrung 154 dargestellt. Das Schleifwerkzeug 100 aus 2 weist im Schruppzonenbereich 110 eine erste Bindungsmatrix 104 auf, wobei sich die erste Bindungsmatrix 104 von der zweiten Bindungsmatrix 105 im Schlichtzonenbereich 120 unterscheidet. Beispielsweise weisen die erste Bindungsmatrix 104 und die zweite Bindungsmatrix 105 ein Metall und/oder eine Keramik und/oder ein Kunstharz auf, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die zweite Bindungsmatrix 105 eine andere Zusammensetzung aufweist, beispielsweise weist die zweite Bindungsmatrix 105 gegenüber der ersten Bindungsmatrix 104 eine reduzierte mechanische Härte auf. Demnach ist in diesem Ausführungsbeispiel die erste Bindungsmatrix 104 des Schruppzonenbereichs 104 härter bzw. steifer als zweite Bindungsmatrix 105 des Schlichtzonenbereichs 120, wodurch die Zerspanleistung bzw. der Materialabtrag mittels des Schruppzonenbereichs 110 und die Glättung der Mantelfläche 152 der Werkstückbohrung 154 mittels des Schlichtzonenbereichs 120 erhöht werden.
In 3 ist eine alternative Ausgestaltung des Schleifwerkzeugs 100 dargestellt. Im Schruppzonenbereich 110 liegt eine höhere Schleifkorn-Dichte 301 als im Schlichtzonenbereich 120 des Schleifwerkzeuges 100 vor.
4 zeigt ein Schleifwerkzeug 100, wobei gegenüber einem zweiten Schleifkorntyp 402 der zweiten Schleifkörner 103 im Schlichtzonenbereich 120 ein scharfkantigerer erster Schleifkorntyp 401 der ersten Schleifkörner 102 im Schruppzonenbereich 110 vorliegt. Der monokristalline Schleifkorntyp 401 der ersten Schleifkörner 102 unterstützt im Betrieb den Materialabtrag des Schruppzonenbereich 110 des Schleifwerkzeuges 100 und der demgegenüber mikrokristalline Schleifkorntyp 402 der zweiten Schleifkörner 103 erhöht die Glättung der Mantelfläche 152 der Werkstückbohrung 154.
In 5 sind im Schruppzonenbereich 110 erste Schleifkörner 102 aus einem ersten Schleifkornmaterial 501 und im Schlichtzonenbereich 120 zweite Schleifkörner 103 aus einem zweiten Schleifkornmaterial 502 dargestellt. Beispielsweise weisen der Schruppzonenbereich 110 erste Schleifkörner 102 aus kubischem Bornitrid (cBN) als erstes Schleifkornmaterial 501 und der Schlichtzonenbereich 120 zweite Schleifkörner 103 aus Aluminiumoxid als zweites Schleifkornmaterial 502 auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2336705 C3 [0002]

Claims

Schleifwerkzeug (100) zum Innenrund-Schälschleifen, aufweisend • einen zylindrischen Schlichtzonenbereich (120), und • einen Schruppzonenbereich (110), wobei der Schruppzonenbereich (110) kegelstumpfförmig und/oder kegelförmig ausgebildet und an der Stirnfläche (121) des zylindrischen Schlichtzonenbereichs (120) angeordnet ist, wobei das Schleifwerkzeug (100) dazu eingerichtet ist, beim Innenrund-Schälschleifen mit dem Schruppzonenbereich (110) voraus in eine Werkstückbohrung (154) eingeführt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass • der Schruppzonenbereich (110) und der Schlichtzonenbereich (120) eine unterschiedliche Materialzusammensetzung aufweisen.
Schleifwerkzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • der Schruppzonenbereich (110) eine größere Schleifkorngröße als der Schlichtzonenbereich (120) aufweist.
Schleifwerkzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass • der Schruppzonenbereich (110) eine erste Bindungsmatrix (104), insbesondere ein Metall und/oder eine Keramik, und der Schlichtzonenbereich (120) eine zweite Bindungsmatrix (105), insbesondere ein Kunstharz, aufweisen, wobei die erste Bindungsmatrix (104) eine größere mechanische Härte als die zweite Bindungsmatrix (105) aufweist.
Schleifwerkzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass • eine Porosität einer ersten Bindungsmatrix (104) des Schruppzonenbereichs (110) niedriger als eine Porosität der zweiten Bindungsmatrix (105) im Schlichtzonenbereich (120) ist.
Schleifwerkzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass • der Schruppzonenbereich (110) eine höhere Schleifkorn-Dichte (301) als der Schlichtzonenbereich (120) aufweist.
Schleifwerkzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass • der Schruppzonenbereich (110) einen ersten Schleifkorntyp, insbesondere einen monokristallinen Schleifkorntyp, und der Schlichtzonenbereich (120) einen zweiten Schleifkorntyp aufweist, insbesondere einen mikrokristalliner Schleifkorntyp.
Schleifwerkzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass • erste Schleifkörner (102) des Schruppzonenbereichs (110) ein erstes Schleifkornmaterial (501), insbesondere kubisches Bornitrid (cBN) und/oder Diamant, und zweite Schleifkörner (103) des Schlichtzonenbereichs (120) ein zweites Schleifkornmaterial (502), insbesondere Aluminiumoxid und/oder Siliziumcarbid, aufweisen.
Innenrund-Schälschleifverfahren aufweisend ein Schleifen einer Werkstückbohrung (154) mittels eines Schleifwerkzeugs (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.