DE10208423A1 - Schleifscheibe mit Abtragungssegmentplatten mit zumindest zwei Abtragungssegmentplatten, deren Umfangslängen von einander verschieden sind - Google Patents

Abstract

Ein Schleifrad (10; 20, 30), das an seiner Achse (O) zum Schleifen eines Werkstücks drehbar ist, weist folgendes auf: (a) eine Basisscheibe (16) und (b) eine Vielzahl von Abtragungssegmentplatten (12, 14; 22, 24; 32x, 32y, 34x, 34y), die an der Basisscheibe befestigt sind, so dass die Abtragungssegmentplatten an einem Kreis angeordnet sind, dessen Mitte an einer Achse der Basisscheibe liegt, und die jeweils Umfangslängen, gemessen in einer Umfangsrichtung des Basiskreises, haben, wobei die Vielzahl der Abtragungssegmentplatten zumindest zwei Abtragungssegmentplatten aufweisen, die jeweilige Umfangslängen haben, die voneinander verschieden sind, und wobei die Abtragungssegmentplatten im Wesentlichen ohne einen Spalt zwischen jedem Paar der Abtragungssegmentplatten angeordnet sind, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen einen Schleifstein oder ein Schleifrad bzw. eine Schleifscheibe und insbesondere Verbesserungen bei einem solchen Schleifrad mit einer Basisscheibe und einer Vielzahl von Abtragungssegmentplatten, die an der Basisscheibe befestigt sind.

Es ist ein Schleifrad bekannt, das folgendes aufweist: eine Basisscheibe; und eine Vielzahl von Abtragungssegmentplatten, die jeweilige Abtragungsschichten haben und die an der Basisscheibe befestigt sind, so dass sie an einem Kreis angeordnet sind, dessen Mitte der Achse der Basisscheibe entspricht. Bei einem Schleifvorgang mit diesem Schleifrad wird die Basisscheibe an der Achse gedreht, so dass ein Werkstück durch die Abtragungsschicht jedes Abtragungssegments geschliffen wird. Ein Beispiel eines derartigen Schleifrads ist in der Japanischen Ungeprüften Patentoffenlegungsschrift von 1999 JP-A-H11-300626 offenbart, bei dem eine Vielzahl von Abtragungssegmentplatten, die an einem Kreis angeordnet sind, voneinander in Umfangsrichtung der Basisscheibe beabstandet sind. Aufgrund der voneinander beabstandeten Abtragungssegmentplatten wird das sich drehende Schleifrad in intermittierendem Kontakt mit dem Werkstück während des Schleifvorgangs gehalten. Wenn unter diesen Umständen der intermittierende Kontakt des Schleifrads mit dem Werkstück periodisch gemacht wird, insbesondere wenn ein konstantes Zeitintervall zwischen nachfolgenden Kontakten vorhanden ist, gibt es die Neigung, dass das Werkstück unter Rattern bzw. Klappern oder selbstinduzierter Schwingung leidet, was zu einer Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit bei dem Schleifvorgang führen würde. Bei dem offenbarten Schleifrad sind zum Verhindern einer solchen Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit aufgrund des Ratterns oder der selbstinduzierten Schwingung die Abtragungssegmentplatten geeignet, um angeordnet zu werden, so dass das Beabstandungsintervall zwischen den angrenzenden Abtragungssegmentplatten nicht konstant ist, oder dass alternativ die Abtragungssegmentplatten angepasst sind, so dass sie jeweilige Umfangslängen haben, die voneinander verschieden sind.

Jedoch ist das vorstehend beschriebene bekannte Schleifrad nicht in der Lage, eine ausreichend hohe Bearbeitungsgenauigkeit insbesondere dort vorzusehen, wo sie bei einem Betrieb, wie zum Beispiel einem zentrierfreien Schleifbetrieb, verwendet wird, bei dem ein Werkstück durch einen Aufbau mit einer relativ niedrigen Steifigkeit gehalten ist, nämlich wenn der Aufbau zum Halten des Werkstücks eine Steifigkeit hat, die nicht hoch genug ist, um einen großen Versatzbetrag des Werkstücks zu vermeiden, der durch seinen intermittierenden Kontakt mit dem Schleifrad verursacht wird.

Es wird für möglich gehalten, die Vielzahl von Abtragungssegmentplatten ohne ein Beabstandungsintervall oder einen Spalt zwischen den angrenzenden Abtragungssegmentplatten in Umfangsrichtung anzuordnen, so dass das Schleifrad in durchgängigem oder konstantem Kontakt mit dem Werkstück während des Schleifbetriebs gehalten werden kann. Diese Anordnung, die zu dem Zeitpunkt, zu dem die vorliegende Erfindung gemacht wurde, nicht nach dem Stand der Technik bekannt war, wurde für wirksam gehalten, um das Rattern des Werkstücks zu verhindern und dem gemäss die Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit zu vermeiden, auch wenn die Umfangslängen der Abtragungssegmentplatten einander gleich sind.

Fig. 4 zeigt ein Schleifrad 100 als ein Beispiel mit dieser Anordnung, bei der eine Vielzahl von gekrümmten Abtragungssegmentplatten 104 an einer äußeren Umfangsfläche einer Basisscheibe 102 angeordnet sind, die eine Achse O hat, wobei im wesentlichen kein Spalt zwischen den Abtragungssegmentplatten 104 mit Sicht in eine Umfangsrichtung der Basisscheibe 102 vorhanden ist. Die gekrümmten Abtragungssegmentplatten 104 sind miteinander und ebenso mit der äußeren Umfangsfläche der Basisscheibe 102 durch einen geeigneten Klebstoff verbunden. Jede der Abtragungssegmentplatten 104 besteht aus radial inneren und äußeren Schichten in der Gestalt einer Stützschicht 104a und einer Abtragungsschicht 104b, die radial außerhalb von der Basisschicht 104a positioniert ist. Jedes Abtragungssegment 104 ist an der Stützschicht 104a mit der Basisscheibe 102 verbunden. Jedes Abtragungssegment 104 ist in Berührung an der Abtragungsschicht 104b mit dem Werkstück während des Schleifvorgangs gebracht. Die Abtragungsschicht 104b ist vorzugsweise aus Superabtragungskörnern, wie zum Beispiel Diamantabtragungskörnern und CBN-Abtragungskörnern (cubic boron nitrides) ausgebildet. Es ist anzumerken, dass jedes Abtragungssegment 104 nur aus der Abtragungsschicht 104b bestehen kann.

Jedoch ist auch ein Schleifrad, das den vorstehend beschriebenen Aufbau hat, bei dem die Vielzahl der Abtragungssegmentplatten angeordnet sind, so dass im wesentlichen kein Spalt dazwischen ist, nicht in der Lage, die Problematik der Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit zufriedenstellend zu lösen, wenn beispielsweise der Schleifvorgang mit einer relativ hohen Bearbeitungsgenauigkeit oder mit einer Bearbeitungsbedingung zu erzielen ist, die unausweichlich das Rattern des Werkstücks erhöht. Das Rattern kann in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie zum Beispiel eine Bearbeitungsbedingung oder Bedingungen der verwendeten Schleifmaschine und der Schleifräder, verursacht werden. Die Möglichkeit des Ratterns kann sogar durch eine geringfügige Änderung der Bearbeitungsbedingung beträchtlich erhöht werden, wenn insbesondere das Schleifrad bei einem Vorgang, wie zum Beispiel dem zentrierfreien Schleifvorgang, verwendet wird, bei dem das Werkstück durch einen Aufbau mit einem relativ niedrigen Grad einer Steifigkeit gehalten ist.

Fig. 5 ist eine Ansicht, die schematisch einen zentrierfreien Schleifvorgang darstellt, bei dem ein zylindrisches Werkstück 108 an einer Werkstückauflage 106 angeordnet ist und durch das sowie zwischen dem Schleifrad 100 und einem Einstellrad 110 gegriffen ist. Das Werkstück 108 wird bei einer vorbestimmten Umdrehungszahl durch das Einstellrad 100 gedreht, während das Schleifrad 100 angetrieben ist, um bei einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen gedreht zu werden, so dass eine äußere Umfangsfläche des Werkstücks 108 geschliffen wird. Bei einem derartigen zentrierfreien Schleifvorgang gibt es die Neigung, dass das Werkstück von einem Rattern mit einer größeren Möglichkeit leidet als bei dem Schleifvorgang, bei dem das Werkstück durch und zwischen Zentrierungen gehalten ist. Der Schleifvorgang ohne Rattern schafft das Werkstück 108 mit einem hohen Grad einer Rundheit, wie in Fig. 6A gezeigt ist. Wenn das Werkstück 108 während des Schleifvorgangs rattert, wird jedoch eine Abfolge von großen Vorsprüngen 112, insbesondere eine Abfolge von großen Vorsprüngen und Einschnitten, an der äußeren Umfangsfläche synchron mit sukzessivem Auftreten des Ratterns ausgebildet, wodurch die Rundheit des Werkstücks 108 verschlechtert wird, wie in Fig. 6B gezeigt ist.

Fig. 7 ist eine Tabelle, die ein Ergebnis eines Experiments zeigt, das durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde, bei dem das Werkstück 108, das aus einem Lagerstahl besteht und einen Außendurchmesser von ungefähr 10 mm hat, an seiner äußeren Umfangsfläche durch das Schleifrad 100 geschliffen wurde, das einen Außendurchmesser von ungefähr 405 mm hat. Die Anzahl der Abtragungssegmentplatten 104, die an dem Schleifrad 100 angeordnet waren, betrug dreiunddreißig. Bei diesem zentrierfreien Schleifvorgang als Experiment wurde die Anzahl der Umdrehungen des Einstellrades 110, insbesondere die Anzahl der Umdrehungen des Werkstücks 108, in Stufen geändert, während die Anzahl der Umdrehungen des Schleifrads 110 konstant gehalten wurde. Nach dem Schleifvorgang wurde die Rundheit des Werkstücks 108 durch Zählen oder durch Messen der Anzahl der an der äußeren Umfangsfläche ausgebildeten Vorsprünge ermittelt. Wie es der Tabelle von Fig. 7 entnehmbar ist, wurde unter Bedingungen (die in Bereichen angedeutet sind, die durch dicke Linien in der Tabelle definiert sind), bei denen die Anzahl der Umdrehungen des Einstellrades 110 1,02mal ein Bezugswert (= 1,00), 1,18mal der Bezugswert, 1,32mal der Bezugswert und 1,49mal der Bezugswert war, die Anzahl der Vorsprünge verringert, während jeder Vorsprung sich vergrößert hatte, wie in Fig. 6B gezeigt ist, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit oder Rundheit des Werkstücks 108 verschlechtert wurde. Es ist anzumerken, dass die Abwandlung der Durchmesserabmessung des Werkstücks 108 in den Ansichten von den Fig. 6A und 6B ein wenig übertrieben ist, die mit einer Rundheitsmessvorrichtung erhalten wurden, die bei dem Experiment verwendet wurde. Nach dem Stand der Technik wurden von Fall zu Fall einige Maßnahmen gegen das Rattern ergriffen. Das heißt, dass nach jedem Mal, wenn das Rattern auftritt, die Bearbeitungsbedingung eingestellt oder geändert wird, beispielsweise durch Ändern der Anzahl der Umdrehungen des Einstellrades oder durch Ändern der Höhe des Einstellrades relativ zu dem Werkstück bei einem zentrierfreien Schleifvorgang. Jedoch ist eine derartige Einstellung hinsichtlich der Bearbeitungsbedingung und insbesondere in einer Bearbeitungswerkstatt nicht immer einfach durchzuführen, bei der mit verschiedenen Arten von Werkstücken gearbeitet wird, die hinsichtlich des Werkstoffs und der Größe voneinander verschieden sind. Da des weiteren eine derartige Einstellung der Bearbeitungsbedingung im allgemeinen einen manuellen Vorgang erfordert, bereitet das häufige Durchführen der Einstellung jedem Betreiber eine große Arbeitsbelastung in einer derzeitigen Bearbeitungswerkstatt, bei der die Anzahl der Betreiber aufgrund von personalfreien oder automatisierten Vorgängen verringert ist. Folglich gibt es die Gefahr, dass ein aufgetretenes Rattern sich plötzlich fortgesetzt, wobei das Rattern für eine lange Zeit nicht beachtet wird, was zu einer großen Anzahl von defekten Stücken führt.

Im allgemeinen rührt Rattern, das bei einem Bearbeitungsvorgang auftritt, manchmal von der Bedingung einer Bearbeitungsvorrichtung, wie zum Beispiel einer Schleifmaschine, her. Jedoch war bei dem vorstehend beschriebenen Experiment eine Frequenz des Auftretens der Vorsprünge 112 bei ungefähr 1500 Hz (wie in der Tabelle von Fig. 7 angedeutet ist), was aus den Bearbeitungsbedingungen berechnet wurde, wie zum Beispiel der Anzahl der Umdrehungen des Einstellrades 110, während eine Schleifradspindel und eine Einstellradspindel der zentrierfreien Schleifmaschine, die bei dem Experiment verwendet wurde, eine Eigenschwingungsfrequenz von ungefähr 100 Hz hatte. Das heißt, dass angenommen wird, dass die Vorsprünge 112, die bei dem Experiment auftreten, prinzipiell ihren Ursprung eher von dem Schleifrad 100 als von den Bedingungen der Bauteile der Schleifmaschine hatten.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schleifrad zu schaffen, das eine Schleiffläche hat, die durch eine Vielzahl von Abtragungssegmentplatten aufgebaut ist, und das in der Lage ist, ein Werkstück mit einer hohen Genauigkeit zu schleifen, ohne unter dem Rattern des Werkstücks auch bei einem Vorgang zu leiden, wie zum Beispiel einem zentrierfreien Schleifvorgang, bei dem das Werkstück mit einem relativ niedrigen Grad einer Steifigkeit gehalten ist.

Eine ausführliche Studie, die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde, hat ergeben, dass die Frequenz des Auftretens der Vorsprünge 112 (im folgenden vereinfacht als "Vorsprungsauftrittfrequenz" bezeichnet) einen hohen Grad einer Korrelation mit einer Verbindungslinienkontaktfrequenz (bei der das Werkstück in Kontakt mit Verbindungslinien oder Zwischenräumen zwischen den angrenzenden Abtragungssegmentplatten 104 gebracht ist, die miteinander verbunden sind) bei den Ratterbedingungen hatte, die in Bereichen angedeutet sind, die durch die dicken Linien in der Tabelle definiert sind, bei denen die großen Vorsprünge 112 auftraten, im Hinblick auf ein Verhältnis der Vorsprungsauftrittfrequenz zu der Verbindungslinienkontaktfrequenz, wobei das Verhältnis ungefähr 1,0 bei den Klapperbedingungen war. Das heißt, dass durch die ausführliche Studie die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Tatsache herausgefunden haben, dass das Auftreten der großen Vorsprünge 112 aufgrund des Ratterns des Werkstücks 108 minimiert wird, wenn die vorstehend beschriebene Verbindungslinienkontaktfrequenz als nicht konstant angenommen wird. Es wird angenommen, dass eine periodische Schwingung, die durch eine periodische kleine Änderung hinsichtlich einer Schleiflast als Folge des periodischen Kontakts der Verbindungslinien mit dem Werkstück verursacht wird, mit der Eigenschwingung der Bauteile der Schleifmaschine zusammenwirkt, um eine Resonanzschwingung unter besonderen Schleifbedingungen zu verursachen, so dass die Vorsprungsauftrittfrequenz im wesentlichen mit der Verbindungslinienkontaktfrequenz zusammenfällt. Es ist anzumerken, dass unter anderen Bedingungen, die nicht durch die vorstehend beschriebenen dicken Linien in der Tabelle von Fig. 7 angedeutet sind, das Verhältnis der Vorsprungsauftrittfrequenz zu der Verbindungslinienkontaktfrequenz ungefähr 3,0 war, wodurch das Werkstück geschliffen wurde, ohne dass es unter einem Rattern leidet, so dass die Anzahl der Vorsprünge relativ groß war, während jeder der Vorsprünge relativ klein war, wie in Fig. 6A gezeigt.

Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage des vorstehend beschriebenen Gefundenen entwickelt. Die vorstehend beschriebene Aufgabe der Erfindung kann gemäß einem von dem ersten bis zu dem vierzehnten Gesichtspunkt der Erfindung gelöst werden, die nachstehend beschrieben sind.

Der erste Gesichtspunkt der Erfindung schafft ein Schleifrad, das um eine seiner Achsen drehbar ist, zum Schleifen eines Werkstücks mit: (a) einer Basisscheibe; und (b) einer Vielzahl von Abtragungssegmentplatten, die an der Basisscheibe befestigt sind, so dass die Abtragungssegmentplatten an einem Kreis angeordnet sind, der eine Mitte an einer Achse der Basisscheibe hat, und die jeweilige Umfangslängen gemessen in eine Umfangsrichtung des Basiskreises haben, wobei die Vielzahl der Abtragungssegmentplatten zumindest zwei Abtragungssegmentplatten mit jeweiligen Umfangslängen aufweisen, die voneinander verschieden sind, und wobei die Abtragungssegmentplatten angeordnet sind, wobei im wesentlichen kein Spalt zwischen jedem Paar der Abtragungssegmentplatten vorhanden ist, die aneinander in Umfangsrichtung angrenzen.

Das Schleifrad des ersten Gesichtspunkts der Erfindung, bei dem die Abtragungssegmentplatten im wesentlichen ohne Spalt zwischen jedem Paar der Abtragungssegmentplatten angeordnet sind, die aneinander in Umfangsrichtung angrenzen, ist das Werkstück eher in konstantem Kontakt mit dem Schleifrad als in intermittierendem Kontakt mit dem Schleifrad gehalten, wobei es dadurch möglich wird, eine Schwingung zu verhindern, die durch den intermittierenden Kontakt verursacht würde. Des weiteren ist im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Schleifrad von Fig. 4, bei welchem die Verbindungslinien gleichmäßig voneinander beabstandet sind, ein Beabstandungsintervall zwischen den Verbindungslinien aufgrund der Anordnung nicht konstant, bei der zumindest zwei von der Vielzahl der Abtragungssegmentplatten jeweilige Umfangslängen haben, die voneinander verschieden sind. Das nicht-konstante Beabstandungsintervall zwischen den Verbindungslinien führt zu einem nicht konstanten Zeitintervall zwischen den aufeinanderfolgenden Kontakten mit den Verbindungslinien mit dem Werkstück. Dem gemäss wird die Eigenschwingung, die durch die Änderung einer Schleiflast als Folge der Kontakte der Verbindungslinien mit dem Werkstück verursacht wird, unklar oder undefiniert gemacht, so dass diese Schwingung, die durch die Kontakte der Verbindungslinien mit dem Werkstück verursacht wird, nicht mehr mit der Eigenschwingung jedes Bauteils der Schleifmaschine zusammenwirkt, um eine Resonanzschwingung zu verursachen, wodurch das Rattern aufgrund der Resonanzschwingung vorteilhaft unter allen Schleifbedingungen auch bei einem Betrieb vermieden wird, wie zum Beispiel einem zentrierfreien Schleifvorgang, bei dem ein Werkstück durch einen Aufbau gehalten wird, der einen relativ niedrigen Grad einer Steifigkeit hat. Somit ist auch dann, wenn verschiedene Arten von Werkstücken, die verschieden hinsichtlich des Werkstoffs und der Abmessung voneinander sind, verwendet werden, nämlich auch dann, wenn die Bearbeitungsbedingungen häufig geändert werden müssen, das Schleifrad der beanspruchten Erfindung in der Lage, einen Schleifvorgang mit einer hohen Genauigkeit durchzuführen, ohne unter einem Klapperproblem zu leiden, wobei es möglich wird, einen personalfreien oder automatisierten Schleifvorgang durchzuführen.

Es ist anzumerken, dass die Abtragungssegmentplatten an einer äußeren Umfangsfläche der Basisscheibe befestigt sein können, wie bei dem Schleifrad von jedem des siebten bis dreizehnten Gesichtspunkts der Erfindung, wie nachstehend beschrieben ist, oder alternativ an einer axialen Endseite der Basisscheibe befestigt sein können, so dass die Abtragungssegmentplatten an einem Kreis angeordnet sind, der auf einer flachen Seite als axiale Endseite der Basisscheibe liegt. In dem letzteren Fall wird das Schleifrad auf das Werkstück in axiale Richtung des Schleifrads während eines Schleifvorgangs getrieben, so dass das Werkstück durch eine Schleiffläche geschliffen wird, die durch die Abtragungssegmentplatten vorgesehen ist. Die Schleiffläche kann aus einer flachen bzw. ebenen Fläche bestehen, die senkrecht zu der Achse des Schleifrads gehalten ist, oder sie kann aus einer abgeschrägten Fläche bestehen, die bezüglich einer Richtung senkrecht zu der Achse des Schleifrads geneigt ist.

Gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung ist bei dem gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung definierten Schleifrad jedes Paar der Abtragungssegmentplatten in Kontakt miteinander gehalten. Bei dem Schleifrad dieses zweiten Gesichtspunkts der Erfindung muss jedes Paar der Abtragungssegmente nicht über eine gesamte Breite der Abtragungssegmente in Kontakt miteinander gehalten sein, sondern kann in Teilkontakt miteinander gehalten sein. Des weiteren können die Abtragungssegmentplatten an der Basisscheibe durch einen Klebstoff, durch Schrauben, durch Bolzen oder andere geeignete Fixiermittel befestigt sein.

Gemäß dem dritten Gesichtspunkt der Erfindung ist bei dem in dem ersten oder zweiten Gesichtspunkt der Erfindung definierten Schleifrad jedes Paar der Abtragungssegmentplatten miteinander durch einen Klebstoff verbunden, der in einem Verbindungszwischenraum zwischen jedem Paar der Abtragungssegmentplatten vorgesehen ist.

Die angrenzenden Abtragungssegmentplatten müssen nicht notwendigerweise in Berührung miteinander gehalten sein, solange es keinen Einschnitt zwischen den angrenzenden Abtragungssegmentplatten gibt, nämlich solange die Abtragungssegmentplatten so angeordnet sind, dass ein intermittierender Kontakt des Schleifrads mit dem Werkstück vermieden wird, was zu einem Rattern des Werkstücks während eines Schleifbetriebs führen würde.

Somit können bei dem Schleifrad des dritten Gesichtspunkts der Erfindung die angrenzenden Abtragungssegmentplatten über einen Verbindungsabschnitt in der Gestalt eines Zwischenraums verbunden werden, der mit dem Verbindungsstoff gefüllt ist.

Gemäß dem vierten Gesichtspunkt der Erfindung weist bei dem Schleifrad, das in einem der ersten bis dritten Gesichtspunkte der Erfindung definiert ist, die Vielzahl der Abtragungssegmentplatten eine Vielzahl von ersten Abtragungssegmentplatten mit einer ersten Umfangslänge und eine Vielzahl von zweiten Abtragungssegmentplatten mit einer zweiten Umfangslänge auf, die verschieden von der ersten Umfangslänge ist, und wobei die ersten und zweiten Abtragungssegmentplatten angeordnet sind, so dass eine Teilung oder ein Abstand zwischen jedem Paar der ersten Abtragungssegmentplatten, die angrenzend aneinander in Umfangsrichtung sind, mit Sicht in Umfangsrichtung nicht konstant ist, und so dass eine Teilung oder ein Abstand zwischen jedem Paar der zweiten Abtragungssegmentplatten, die angrenzend einander in Umfangsrichtung sind, mit Sicht in die Umfangsrichtung nicht konstant ist.

Bei dem Schleifrad dieses vierten Gesichtspunktes der Erfindung sind der Abstand zwischen den angrenzenden ersten Abtragungssegmentplatten und der Abstand zwischen den angrenzenden zweiten Abtragungssegmentplatten mit Sicht in Umfangsrichtung nicht konstant, sind nämlich die ersten und zweiten Abtragungssegmentplatten ungleichmäßig an dem Kreis angeordnet. Beispielsweise können einige der ersten Abtragungssegmentplatten und einige der zweiten Abtragungssegmentplatten abwechselnd angeordnet sein, oder können einige von den ersten oder zweiten Abtragungssegmentplatten sukzessive angeordnet sein. Für den letztgenannten Fall kann die Anzahl der Abfolge der ersten oder zweiten Abtragungssegmentplatten auf eine vorbestimmte Weise geändert werden. Die Anordnung des vierten Gesichtspunkts der Erfindung ist wirksam, um zuverlässiger eine klare oder definierte Eigenschwingung aufgrund der Kontakte der Verbindungslinien mit dem Werkstück während einer Drehung des Schleifrads bei einem Schleifvorgang zu vermeiden, wobei dadurch das Auftreten des Ratterns weitergehend wirksam verhindert wird, was durch die Eigenschwingung jedes Bauteils der Schleifmaschine verursacht werden würde.

Bei dem Schleifrad des vierten Gesichtspunktes der Erfindung werden die erste Umfangslänge der ersten Abtragungssegmentplatten und die zweite Umfangslänge der zweiten Abtragungssegmentplatten vorzugsweise so festgelegt, dass ein Verhältnis der zweiten Umfangslänge zu der ersten Umfangslänge keine ganzzahlige Größe oder keine ganze Zahl ist.

Gemäß dem fünften Gesichtspunkt der Erfindung ist bei dem Schleifrad, das in dem vierten Gesichtspunkt der Erfindung definiert ist, die zweite Umfangslänge der zweiten Abtragungssegmentplatten größer als die erste Umfangslänge der ersten Abtragungssegmentplatten, so dass ein Verhältnis der zweiten Umfangslänge zu der ersten Umfangslänge größer als eins und kleiner als zwei ist.

Gemäß dem sechsten Gesichtspunkt der Erfindung ist bei dem Schleifrad, das in dem fünften Gesichtspunkt der Erfindung definiert ist, das Verhältnis nicht kleiner als 1,3 und nicht größer als 1,7.

Gemäß dem siebten Gesichtspunkt der Erfindung ist bei dem Schleifrad, das in einem von dem ersten bis sechsten Gesichtspunkt der Erfindung definiert ist, die Vielzahl der Abtragungssegmentplatten an einer äußeren Umfangsfläche der Basisscheibe befestigt und hat jeweilige gekrümmte Flächen, wobei die gekrümmten Flächen der Vielzahl der Abtragungssegmentplatten miteinander zusammenwirken, um eine zylindrische Fläche eines Zylinders mit einer Mitte an der Achse der Basisscheibe vorzusehen, so dass die zylindrische Fläche als eine Schleiffläche dient, die in Kontakt mit dem Werkstück zu bringen ist.

Gemäß dem achten Gesichtspunkt der Erfindung weist bei dem Schleifrad, das in dem siebten Gesichtspunkt der Erfindung definiert ist, die Vielzahl der Abtragungssegmentplatten jeweilige Abtragungsschichten auf, wobei die gekrümmten Flächen durch die Abtragungsschichten definiert sind.

Gemäß dem neunten Gesichtspunkt der Erfindung ist bei dem Schleifrad, das in dem achten Gesichtspunkt der Erfindung definiert ist, jede der Abtragungsschichten aus Abtragungskörnern ausgebildet. Jede der Abtragungsschichten ist vorzugsweise aus Superabtragungskörnern mit einem hohen Härtegrad ausgebildet, wie zum Beispiel Diamantabtragungskörnern und CBN-Abtragungskörnern (cubic boron nitrides) ausgebildet. Jedoch kann die Abtragungsschicht aus anderen Abtragungskörnern einschließlich Aluminiumoxid oder Siliziumcarbid ausgebildet sein.

Gemäß dem zehnten Gesichtspunkt der Erfindung weist bei dem Schleifrad, das in dem achten oder neunten Gesichtspunkt der Erfindung definiert ist, die Vielzahl der Abtragungssegmentplatten des weiteren jeweilige Stützschichten auf, von denen jede nach innen weisend von einer entsprechenden der Abtragungsschichten in radialer Richtung von der Basisplatte positioniert ist.

Jede der Abtragungssegmentplatten kann durch nur die Abtragungsschicht aufgebaut sein, oder kann durch die Stützschicht zusätzlich zu der Abtragungsschicht aufgebaut sein, wie bei dem Schleifrad des zehnten Gesichtspunkts der Erfindung. Bei letztgenanntem Fall ist die Abtragungssegmentplatte vorzugsweise an der Stützschicht, die aus einem keramischen Werkstoff ausgebildet sein kann, mit der Basisscheibe verbunden.

Gemäß dem elften Gesichtspunkt der Erfindung ist bei dem Schleifrad, das in einem von dem siebten bis zehnten Gesichtspunkt der Erfindung definiert ist, jede von in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten von jeder der Abtragungssegmentplatten bezüglich einer Ebene geneigt, die durch die vorstehend beschriebene Achse und einen Schnittpunkt von jeder der in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten und der Schleiffläche hindurchtritt.

Gemäß dem zwölften Gesichtspunkt der Erfindung hat bei dem Schleifrad, das in dem elften Gesichtspunkt der Erfindung definiert ist, jedes Paar der Abtragungssegmentplatten jeweilige Abschnitte, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen und die aneinander mit Sicht in radiale Richtung der Basisscheibe übereinander gelegt sind.

Gemäß dem dreizehnten Gesichtspunkt der Erfindung hat bei dem Schleifrad, das in dem elften oder dem zwölften Gesichtspunkt der Erfindung definiert ist, jede der in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten jeder der Abtragungssegmentplatten einen radial inneren Abschnitt und einen radial äußeren Abschnitt, der nach außen von dem radial inneren Abschnitt in eine radiale Richtung der Basisscheibe positioniert ist, wobei einer der radial inneren und äußeren Abschnitte von jeder von in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten an einer nach vorn weisenden Seite der anderen von den radial inneren und äußeren Abschnitten mit Sicht in eine Drehrichtung des Schleifrads positioniert ist.

Gemäß dem vierzehnten Gesichtspunkt der Erfindung hat bei dem Schleifrad, das in dem elften oder zwölften Gesichtspunkt der Erfindung definiert ist, jede der in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten von jeder der Abtragungssegmentplatten einen radial inneren Abschnitt und einen radial äußeren Abschnitt, der nach außen von dem radial inneren Abschnitt in eine radiale Richtung der Basisscheibe positioniert ist, wobei der radial innere Abschnitt von einer der in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten an einer nach vorn weisenden Seite des radial äußeren Abschnitts von der einen in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten mit Sicht in eine Drehrichtung des Schleifrads positioniert ist, und wobei der radial innere Abschnitt der anderen von den in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten an einer hinteren Seite des radial äußeren Abschnitts der anderen von den in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten mit Sicht in die Drehrichtung des Schleifrads positioniert ist.

Bei dem Schleifrad, das in jedem von dem siebten bis vierzehnten Gesichtspunkt der Erfindung definiert ist, ist die zylindrische Fläche des Schleifrads, das als Schleiffläche dient, mit den gebogenen bzw. gekrümmten Flächen der Vielzahl der Abtragungssegmentplatten versehen, die an der äußeren Umfangsfläche der Basisscheibe befestigt sind. Bei dem Schleifrad, das in jedem von dem elften bis vierzehnten Gesichtspunkt der Erfindung definiert ist, ist jede von den in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten von jeder der Abtragungssegmentplatten bezüglich der Normalenebene geneigt, die durch den Schnitt von jeder der in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten und die Schleiffläche hindurchtritt. Dieses Merkmal von jedem von dem elften bis vierzehnten Gesichtspunkt der Erfindung kann die Anordnung schaffen, dass jedes Paar der angrenzenden Abtragungssegmentplatten die jeweiligen Abschnitte hat, die aneinander in Umfangsrichtung angrenzen und die aneinander mit Sicht in radialer Richtung der Basisplatte übereinander gelegt sind. Diese Anordnung macht es möglich, den vorstehend beschriebenen Verbindungsabschnitt oder den Zwischenraum zwischen jedem Paar der angrenzenden Abtragungssegmentplatten durch Pressen jeder Abtragungssegmentplatte auf die angrenzende Abtragungssegmentplatte nach innen in radiale Richtung zu minimieren, wenn jede Abtragungssegmentplatte auf die äußere Umfangsfläche der Basisscheibe bei einem Zusammenbauprozess des Schleifrads befestigt wird. Mit den so minimierten Verbindungszwischenräumen ist es möglich, die Änderung der Schleiflast als Folge des Kontakts der Verbindungslinien mit dem Werkstück zu verringern, wodurch die Eigenschwingung, die durch die Änderung der Schleiflast verursacht wird, weitergehend unklar oder undefiniert gemacht werden kann.

Bei dem Schleifrad, das in jedem von dem siebten bis vierzehnten Gesichtspunkt der Erfindung definiert ist, muss die zylindrische Fläche, die durch die Vielzahl der Abtragungssegmentplatten vorgesehen ist, nicht notwendigerweise parallel zu der Achse der Basisscheibe sein, sondern sie kann bezüglich der Achse geneigt sein, so dass eine abgeschrägte bzw. konische Fläche gebildet wird. Während des weiteren eine radial äußere Fläche jeder Abtragungssegmentplatte aus einer gekrümmten Fläche besteht, kann eine radial innere Fläche jeder Abtragungssegmentplatte aus einer gekrümmten Fläche bestehen, deren Mitte beispielsweise mit der Mitte der gekrümmten Fläche der radial äußeren Fläche zusammenfällt. Die radial innere Fläche jeder Abtragungssegmentplatte muss nicht notwendigerweise aus der gekrümmten Fläche bestehen, sondern kann aus einer ebenen Fläche bestehen, die beispielsweise senkrecht zu der Radialrichtung der Basisscheibe ist. Wenn die radial innere Fläche jeder Abtragungssegmentplatte aus der ebenen Fläche besteht, kann die Basisscheibe aus einem Prismaelement mit einer polygonalen Querschnittsgestalt bestehen.

Die radial äußere Fläche jeder Abtragungssegmentplatte kann eine ebene Fläche sein, bevor jede Abtragungssegmentplatte an der Basisscheibe befestigt wird, so dass die ebene Fläche in die gekrümmte Fläche, beispielsweise durch Schleifen der Fläche, bei einem zylindrischen Schleifvorgang ausgebildet wird, nachdem jede Abtragungssegmentplatte an der Basisscheibe befestigt wurde.

Bei dem Schleifrad, das in dem elften oder dem zwölften Gesichtspunkt der Erfindung definiert ist, können die in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten jeder Abtragungssegmentplatte bezüglich der jeweiligen normalen Linien in die gleiche Richtung geneigt sein wie bei dem dreizehnten Gesichtspunkt der Erfindung, oder sie können bezüglich der jeweiligen Normalenlinien auf eine symmetrische Art geneigt sein, insbesondere in jeweilige Richtungen entgegengesetzt zueinander, wie bei dem vierzehnten Gesichtspunkt der Erfindung. Für den letztgenannten Fall ist der Ausdruck "Abtragungssegmentplatten mit jeweiligen Umfangslängen, die verschieden voneinander sind" so zu verstehen, dass die Abtragungssegmentplatten die jeweiligen Umfangslängen haben, die voneinander zumindest an der radial äußeren Fläche voneinander verschieden sind. Anders gesagt ist bei dem vorstehend genannten letzteren Fall der Ausdruck "Umfangslängen der Abtragungssegmentplatten" so zu verstehen, dass die Umfangslängen der radial äußeren Flächen der Abtragungssegmentplatten gemeint sind, die die Schleiffläche des Schleifrads bilden.

Die vorstehend genannte Aufgabe und andere Ziele, Merkmale, Vorteile und die technische sowie industrielle Bedeutung dieser Erfindung werden durch das Studium der folgenden genauen Beschreibung der derzeitig bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden.

Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines Schleifrads mit einer Basisscheibe und einer Vielzahl von Abtragungssegmentplatten, die an der äußeren Umfangsfläche der Basisscheibe befestigt sind, wobei das Rad gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 2 ist eine Ansicht eines Teils eines Schleifrads, das gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 3 ist eine Ansicht eines Teils eines Schleifrads, das gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 4 ist eine Vorderansicht eines Schleifrads, bei dem die Abtragungssegmentplatten die gleiche Umfangslänge haben und im wesentlichen ohne Spalte zwischen jedem Paar Abtragungssegmentplatten angeordnet sind, die angrenzend aneinander sind;

Fig. 5 ist eine Ansicht, die schematisch einen zentrierfreien Schleifvorgang zeigt;

Fig. 6A ist eine Ansicht, die eine Rundheit eines Werkstücks zeigt, das nicht unter Rattern während eines Schleifvorgangs gelitten hat;

Fig. 6B ist eine Ansicht, die eine Rundheit eines Werkstücks zeigt, bei dem große Vorsprünge an der äußeren Umfangsfläche als Folge des Auftretens von Rattern während eines Schleifvorgangs ausgebildet wurde; und

Fig. 7 ist eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen einer Vorsprungsauftrittfrequenz und einer Verbindungslinienkontaktfrequenz (bei der das Werkstück in Kontakt mit Verbindungslinien des Schleifrads gebracht wird) bei jeweils verschiedenen Anzahlen von Umdrehungen eines Einstellrades zeigt.

Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines Schleifrads 10, das gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist. Das Schleifrad 10 hat eine Basisscheibe 16 mit einer Achse O und eine Vielzahl von ersten und zweiten gekrümmten Abtragungssegmentplatten 12, 14, die an einer äußeren Umfangsfläche der Basisscheibe 16 angeordnet sind, wobei im wesentlichen kein Spalt zwischen jedem Paar Abtragungssegmentplatten vorhanden ist, die aneinander mit Sicht in eine Umfangsrichtung der Basisscheibe 16 aneinander angrenzen. Die gekrümmten Abtragungssegmentplatten 12, 14 sind mit der äußeren Umfangsfläche der Basisscheibe 16 durch einen geeigneten Klebstoff verbunden, während jedes Paar der angrenzenden Abtragungssegmentplatten miteinander durch den geeigneten Klebstoff so verbunden ist, dass die angrenzenden Abtragungssegmentplatten im wesentlichen in Kontakt miteinander gehalten sind, so dass ein Verbindungszwischenraum zwischen jedem Paar der angrenzenden Abtragungssegmentplatten 12, 14 minimiert ist. Ein Paar der angrenzenden Abtragungssegmentplatten ist miteinander durch den Klebstoff verknüpft, der in dem minimierten Verbindungszwischenraum zwischen den angrenzenden Abtragungssegmentplatten vorgesehen ist. Jede erste Abtragungssegmentplatte 12 hat eine Umfangslänge, die kleiner als diejenige jeder zweiten Abtragungssegmentplatte 14 ist. Jede der gekrümmten Abtragungssegmentplatten 12, 14 hat radial äußere und innere Flächen in der Gestalt von gekrümmten Flächen, die an jeweiligen Kreisen mit einem gemeinsamen Zentrum an der Achse O der Basisscheibe 16 liegen. Jede der gekrümmten Abtragungssegmentplatten 12, 14 hat eine radial innere Schicht in der Gestalt einer Basisschicht 12a, 14a, die an eine äußere Umfangsfläche (zylindrische Fläche) der Basisscheibe 16 verbunden ist, und eine radial äußere Schicht in der Gestalt einer Abtragungsschicht 12b, 14b, die radial nach außen von der Basisschicht 12a, 14a angeordnet ist und die in Kontakt mit einem Werkstück während eines Schleifvorgangs mit dem Schleifrad 10 zu bringen ist. Die Abtragungsschicht 12b, 14b ist aus Superabtragungskörnern, wie zum Beispiel Diamantabtragungskörnern und CBN-Abtragungskörnern (cubic boron nitrides) ausgebildet. Die radial äußeren Flächen der Abtragungsschichten 12b, 14b wirken miteinander zusammen, um eine zylindrische Schleiffläche mit einer Mitte an der Achse O der Basisscheibe 16 auszubilden, so dass ein zylindrisches Werkstück durch die zylindrische Schleiffläche geschliffen wird, während das Schleifrad 10 an der Achse O gedreht wird. Es ist anzumerken, dass der Verbindungszwischenraum auch als eine "Verbindungslinie" bezeichnet wird.

Die Umfangslänge jeder zweiten Abtragungssegmentplatte 14 ist 1,5mal so gross wie diejenige der ersten Abtragungssegmentplatte 12. Die ersten und zweiten Abtragungssegmentplatten 12, 14 sind ungleichmäßig an einem Kreis angeordnet, insbesondere an der äußeren Umfangsfläche der Basisscheibe 16. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der ersten Abtragungssegmentplatten 12 zwölf, während die Anzahl der zweiten Abtragungssegmentplatten 14 vierzehn ist. Beispielsweise können die ersten und zweiten Abtragungssegmentplatten 12, 14 in der Reihenfolge von "BBABAAABBBAABBABBAAAAABBBB" oder "ABBBAABBABBAABAABBBBBABAAA" mit Sicht in die Umfangsrichtung angeordnet werden, wobei die ersten und zweiten Abtragungssegmentplatten 12, 14 durch "A" bzw. "B" dargestellt werden. Die Anzahlen und die Anordnungsreihenfolge der ersten und zweiten Abtragungssegmentplatten 12, 14 ist nicht beschränkt, solange die zwölf ersten Abtragungssegmentplatten 12 und die vierzehn zweiten Abtragungssegmentplatten 14 so angeordnet sind, dass eine Teilung oder ein Abstand zwischen jedem Paar der ersten Abtragungssegmentplatten 12, die aneinander angrenzen, mit Sicht in die Umfangsrichtung nicht konstant ist, und dass eine Teilung oder ein Abstand zwischen jedem Paar der zweiten Abtragungssegmentplatten 14, die aneinander angrenzen, mit Sicht in die Umfangsrichtung nicht konstant ist. Wenn beispielsweise die Schleiffläche, die durch die Abtragungssegmentplatten 12, 14 vorgesehen ist, einen relativ großen Durchmesser hat, können die Abtragungssegmentplatten 12, 14 in einer Reihenfolge von "BABABABABABABBABABABABABAB" oder "BBABAAABBBAABBBABAAABBBAAB" angeordnet werden, wobei die Anordnungsreihenfolge der ersten und zweiten Abtragungssegmentplatten 12, 14 aus zwei Anordnungsmustern besteht, die einander identisch sind. Die Abtragungssegmentplatten 12, 14 sind nämlich gemäß dem Anordnungsmuster über 180° um die Achse O angeordnet und sind gemäß dem gleichen Anordnungsmuster über weitere 180° um die Achse O angeordnet. In diesem Fall kann angenommen werden, dass die ersten und zweiten Abtragungssegmentplatten 12, 14 symmetrisch bezüglich einer Mittellinie angeordnet sind, die durch die Achse O der Basisplatte 16 hindurchläuft.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ein weiteres Experiment durchgeführt, bei dem das Schleifrad 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung anstelle des vorstehend beschriebenen Schleifrades 100 verwendet wurde. Bei diesem Experiment wird wie bei dem vorstehend beschriebenen Experiment mit dem Schleifrad 100 das Werkstück 108 bei einem zentrierfreien Schleifvorgang geschliffen, wie in Fig. 5 gezeigt ist, wobei die Anzahl der Umdrehungen des Einstellrades 100 in Stufen geändert wird. Nach dem Schleifvorgang wurde die Rundheit des Werkstücks 108 durch Messen der Anzahl der Vorsprünge untersucht, die an der äußeren Umfangsfläche ausgebildet wurden. Gemäß der Untersuchung litt auch unter Bedingungen, bei der die Anzahl der Umdrehungen des Einstellrades 110 1,02mal der Bezugswert war, 1,18mal der Bezugswert war, 1,32mal der Bezugswert war und 1,49mal der Bezugswert war, insbesondere auch unter Bedingungen, bei denen das Werkstück 108 unter Rattern bei dem vorstehend beschriebenen Experiment mit dem Schleifrad 100 litt, das Werkstück 108 nicht unter Rattern. Bei diesem Experiment mit dem Schleifrad 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung war das Werkstück 108 von Rattern befreit und führte eine Vorsprungfrequenz (ms/Vorsprung) von ungefähr 0,22 unter allen Bearbeitungsbedingungen durch. Es ist anzumerken, dass das Schleifrad 10 einen Außendurchmesser von ungefähr 405 mm wie das Schleifrad 100 hat, und dass jede erste Abtragungssegmentplatte 12, die kleiner als jede zweite Abtragungssegmentplatte 14 ist, mit jeder Abtragungssegmentplatte 104 identisch war.

Bei dem Schleifrad 10, das gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist, bei dem die Abtragungssegmentplatten 12, 14 mit im wesentlichen keinem Spalt zwischen jedem Paar der Abtragungssegmentplatten angeordnet sind, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen, ist das Werkstück eher in konstantem Kontakt mit dem Schleifrad 10 als in intermittierendem Kontakt mit dem Schleifrad 10 gehalten, wobei es dadurch möglich wird, eine Schwingung zu verhindern, die durch den intermittierenden Kontakt verursacht würde. Des weiteren sind im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Schleifrad 100 von Fig. 4, bei dem die Verbindungslinien zwischen den angrenzenden Abtragungssegmentplatten 104 gleichmäßig voneinander beabstandet sind, ein Beabstandungsintervall zwischen den Verbindungslinien mit Sicht in Umfangsrichtung nicht konstant aufgrund der Anordnung, bei der jede erste Abtragungssegmentplatte 12 und jede zweite Abtragungssegmentplatte 14 jeweils Umfangslängen haben, die voneinander verschieden sind. Das nicht-konstante Beabstandungsintervall zwischen den Verbindungslinien führt zu einem nicht konstanten Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Kontakten der Verbindungslinien mit dem Werkstück. Des weiteren ist die Eigenschwingung, die durch die Änderung einer Schleiflast als Folge der Kontakte der Verbindungslinien mit dem Werkstück verursacht wird, unklar oder undefiniert gemacht. Da des weiteren bei dem Schleifrad 10 jedes Ausführungsbeispiels des Erfindung der Abstand zwischen den angrenzenden ersten Abtragungssegmentplatten 12 und der Abstand zwischen den angrenzenden zweiten Abtragungssegmentplatten 14 mit Sicht in Umfangsrichtung nicht konstant ist, ist es möglich, eine klare oder definierte Eigenschwingung aufgrund der Kontakte der Verbindungslinien mit dem Werkstück während jeder Drehung des Schleifrads 10 bei einem Schleifvorgang zu vermeiden.

Daher wirkt die Schwingung, die durch die Kontakte der Verbindungslinien mit dem Werkstück verursacht wird, nicht mehr mit der Eigenschwingung jedes Bauteils der Schleifmaschine zusammen, um eine Resonanzschwingung zu verursachen, wodurch Rattern aufgrund der Resonanzschwingung vorteilhaft bei allen Schleifbedingungen auch bei einem Vorgang vermieden wird, wie zum Beispiel bei einem zentrierfreien Schleifvorgang, bei dem ein Werkstück durch einen Aufbau mit einem relativ niedrigen Grad einer Steifigkeit erhalten ist. Auch wenn verschiedene Arten von Werkstücken verwendet werden, wobei sie hinsichtlich des Werkstücks und der Abmessung voneinander verschieden sind, insbesondere wenn die Bearbeitungsbedingungen häufig geändert werden müssen, ist das Schleifrad der beanspruchten Erfindung in der Lage, einen Schleifvorgang mit einer hohen Genauigkeit ohne Erleiden der Ratterproblematik durchzuführen, wodurch es möglich wird, eine personalfreie oder automatisierte Schleifbearbeitung durchzuführen.

Fig. 2 zeigt ein Schleifrad 20, das gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist. Dieses Schleifrad 20 ist von dem vorstehend beschriebenen Schleifrad 10 hinsichtlich der Gestalt der ersten und zweiten gekrümmten Abtragungssegmentplatten 22, 24 verschieden, die an der äußeren Umfangsfläche der Basisscheibe 16 befestigt sind. Jede von in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten von jeden von gekrümmten Abtragungssegmentplatten 22, 24 ist bezüglich einer normalen Ebene geneigt, die durch einen Schnittpunkt der entsprechenden Umfangsendseite und die zylindrische Schleiffläche hindurchtritt und die senkrecht zu einer Tangentialebene ist, die tangential zu dem Schnittpunkt ist, insbesondere bezüglich einer Ebene, die durch den Schnittpunkt und die Achse O hindurchtritt. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind die in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten bezüglich den jeweiligen Normalenebenen um den gleichen Winkelgrad in die gleiche Richtung geneigt, so dass jedes Paar der Abtragungssegmentplatten, die aneinander angrenzen, jeweilige übereinandergelegte Abschnitte haben, die aufeinander in eine radiale Richtung der Basisscheibe 16 gelegt sind. Genauer gesagt hat jede der in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten von jeder der Abtragungssegmentplatten 22, 24 einen radial inneren Abschnitt und einen radial äußeren Abschnitt, der außerhalb von dem radial inneren Abschnitt in radialer Richtung positioniert ist und der an einer hinteren Seite des radial inneren Abschnitts mit Sicht in die Uhrzeigerrichtung gemäß Fig. 2 positioniert ist, so dass der übereinandergelegte Abschnitt eines nach vorn weisenden von dem Paar der angrenzenden Abtragungssegmentplatten radial außerhalb von dem übereinandergelegten Abschnitt von einem hinteren von dem entsprechenden Paar der angrenzenden Abtragungssegmentplatten ist.

Diese Anordnung macht es möglich, den vorstehend beschriebenen Verbindungsabschnitt oder den Zwischenraum zwischen jedem Paar der angrenzenden Abtragungssegmentplatten durch Pressen jeder Abtragungssegmentplatte auf die angrenzende Abtragungssegmentplatte nach innen in radiale Richtung zu minimieren, wenn jede Abtragungssegmentplatte auf die äußere Umfangsfläche der Basisscheibe 16 bei einem Zusammenbauprozess des Schleifrads 20 befestigt wird. Mit den so minimierten Zwischenräumen ist es möglich, die Änderung der Schleiflast als Folge des Kontakts der Verbindungslinien mit dem Werkstück zu verringern, wodurch die Eigenschwingung, die durch Änderung der Schleiflast verursacht wird, weitergehend unklar oder undefiniert gemacht werden kann.

Fig. 3 zeigt ein Schleifrad 30, das gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Während die in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten der Abtragungssegmentplatten 22, 24 bezüglich der jeweiligen normalen Ebenen um den gleichen Winkelgrad in die gleiche Richtung bei dem vorstehend beschriebenen Schleifrad 20 geneigt sind, sind die in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten der Abtragungssegmentplatten 32x, 32y, 34x, 34y bezüglich der jeweiligen normalen Ebenen in entgegengesetzte Richtungen geneigt, insbesondere auf eine symmetrische Art bei diesem Schleifrad 30. Genauer gesagt, ist die Umfangslänge von jeder der Abtragungssegmentplatten 32x, 34x mit Sicht in radiale Richtung von der Schleiffläche 6 in Richtung der Achse O allmählich erhöht, während diejenige der Abtragungssegmentplatten 32y, 34y mit Sicht in radiale Richtung von der Achse O in Richtung der Schleiffläche allmählich erhöht ist. Die Abtragungssegmentplatten 32x, 32y sind zueinander und.

zu den Abtragungssegmentplatten 12, 22 der vorstehend beschriebenen Schleifräder 10, 20 hinsichtlich der Umfangslänge gemessen entlang der Schleiffläche identisch, wobei diese Länge einer von den Faktoren der vorstehend beschriebenen Verbindungslinienkontaktfrequenz ist. In ähnlicher Weise haben die Abtragungssegmentplatten 34x, 34y und die Abtragungssegmentplatten 14, 24 der vorstehend beschriebenen Schleifräder 10, 20 die gleiche Umfangslänge gemessen entlang der Schleiffläche. Obwohl die in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten von jeder der Abtragungssegmentplatten 32x, 32y, 34x, 34y bezüglich der jeweiligen normalen Ebenen in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind, sind die absoluten Werte der Winkel der Neigungen bzw. Abschrägungen der in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten bezüglich der jeweiligen normalen Ebenen einander gleich. Jede Abtragungssegmentplatte 32x oder 34x und jede Abtragungssegmentplatte 32y oder 34y ist abwechselnd angeordnet, so dass jedes Paar der angrenzenden Abtragungssegmentplatten an der jeweiligen Umfangsendseite im wesentlichen in engem Kontakt miteinander gehalten ist. Das Schleifrad 30 schafft den gleichen technischen Vorteil wie das vorstehend beschriebene Schleifrad 20.

Während die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vorstehend dargestellt wurden, ist es verständlich, dass die Erfindung nicht auf die Details der dargestellten Ausführungsbeispiele zu begrenzen ist, sondern dass sie mit verschiedenartigen anderen Änderungen, Abwandlungen und Verbesserungen ausgeführt werden kann, die dem Fachmann klar sind, ohne von dem Anwendungsbereich der in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.

Somit weist das Schleifrad 10; 20; 30, das an der Achse O zum Schleifen eines Werkstücks drehbar ist, folgendes auf: (a) die Basisscheibe 16; und (b) eine Vielzahl von Abtragungssegmentplatten 12, 14; 22, 24; 32x, 32y, 34x, 34y, die an der Basisscheibe befestigt sind, so dass die Abtragungssegmentplatten an einem Kreis angeordnet sind, dessen Mitte an der Achse der Basisscheibe liegt, und die jeweils Umfangslängen gemessen in Umfangsrichtung des Basiskreises haben, wobei die Vielzahl der Abtragungssegmentplatten zumindest zwei Abtragungssegmentplatten aufweisen, die jeweilige Umfangslängen haben, die voneinander verschieden sind, und wobei die Abtragungssegmentplatten im wesentlichen ohne Spalt zwischen jedem Paar der Abtragungssegmentplatten angeordnet sind, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen.

Claims (14)

1. Schleifrad (10; 20; 30), das an seiner Achse (O) zum Schleifen eines Werkstücks drehbar ist, mit:
einer Basisscheibe (16); und
einer Vielzahl von Abtragungssegmentplatten (12, 14; 22, 24; 32x, 32y, 34x, 34y), die an der Basisscheibe so befestigt sind, dass die Abtragungssegmentplatten an einem Kreis befestigt sind, dessen Mitte an einer Achse der Basisscheibe liegt, und die jeweilige in Umfangsrichtung der Basisscheibe gemessene Umfangslängen haben,
wobei die Vielzahl der Abtragungssegmentplatten zumindest zwei Abtragungssegmentplatten mit jeweiligen Umfangslängen aufweisen, die Voneinander verschieden sind,
und wobei die Abtragungssegmentplatten im wesentlichen ohne einen Spalt zwischen jedem Paar der Abtragungssegmentplatten angeordnet sind, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen.

2. Schleifrad (10; 20; 30) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Paar der Abtragungssegmentplatten in Kontakt miteinander gehalten ist.

3. Schleifrad (10; 20; 30) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Paar der Abtragungssegmentplatten miteinander durch einen Klebstoff verbunden ist, der in einem Verbindungszwischenraum zwischen jedem Paar der Abtragungssegmentplatten vorgesehen ist.

4. Schleifrad (10; 20; 30) gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Abtragungssegmentplatten (12, 14; 22, 24; 32x, 32y, 34x, 34y) eine Vielzahl von ersten Abtragungssegmentplatten (12; 22; 32x, 32y) mit einer ersten Umfangslänge und eine Vielzahl von zweiten Abtragungssegmentplatten (14; 24; 34x, 34y) mit einer zweiten Umfangslänge aufweisen, die von der ersten Umfangslänge verschieden ist, und wobei die ersten und zweiten Abtragungssegmentplatten so angeordnet sind, dass ein Abstand zwischen jedem Paar der ersten Abtragungssegmentplatten, die aneinander in Umfangsrichtung angrenzen, mit Sicht in die Umfangsrichtung nicht konstant ist, und dass ein Abstand zwischen jedem Paar der zweiten Abtragungssegmentplatten, die aneinander in Umfangsrichtung angrenzen, mit Sicht in Umfangsrichtung nicht konstant ist.

5. Schleifrad (10; 20; 30) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umfangslänge der zweiten Abtragungssegmentplatten (14; 24; 34x, 34y) größer als die erste Umfangslänge der ersten Abtragungssegmentplatten (12; 22; 32x, 32y) ist, so dass ein Verhältnis der zweiten Umfangslänge zu der ersten Umfangslänge größer als eins und kleiner als zwei ist.

6. Schleifrad (10; 20; 30) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis nicht kleiner als 1, 3 und nicht größer als 1,7 ist.

7. Schleifrad (10; 20; 30) gemäß einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die vielzähligen Abtragungssegmentplatten (12, 14; 22, 24; 32x, 32y, 34x, 34y) an einer äußeren Umfangsfläche der Basisscheibe (16) befestigt sind und jeweilige gekrümmte Flächen haben, und wobei die gekrümmten Flächen der vielzähligen Abtragungssegmentplatten miteinander zusammenwirken, um eine zylindrische Fläche eines Zylinders vorzusehen, dessen Mitte an der Achse der Basisscheibe ist, so dass die zylindrische Fläche als eine Schleiffläche dient, die in Kontakt mit dem Werkstück bringbar ist.

8. Schleifrad (10; 20; 30) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vielzähligen Abtragungssegmentplatten (12, 14; 22, 24; 32x, 32y, 34x, 34y) jeweilige Abtragungsschichten (12b, 14b) aufweisen, und wobei die gekrümmten Flächen durch die Abtragungsschichten vorgesehen sind.

9. Schleifrad (10; 20; 30) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede von den Abtragungsschichten (12b, 14b) aus Abtragungskörnern ausgebildet ist.

10. Schleifrad (10; 20; 30) gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vielzähligen Abtragungssegmentplatten (12, 14; 22, 24; 32x, 32y, 34x, 34y) des weiteren jeweils Stützschichten (12a, 14a) aufweisen, von denen jede von einer entsprechenden der Abtragungsschichten (12b, 14b) nach innen in eine radiale Richtung der Basisscheibe (16) positioniert ist.

11. Schleifrad (20; 30) gemäß einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, dass jede in Umfangsrichtung entgegengesetzte Endseite von jeder der Abtragungssegmentplatten (22, 24; 32x, 32y, 34x, 34y) bezüglich einer Ebene geneigt ist, die durch die Achse (O) und einen Schnittpunkt von jeder der in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten und der Schleiffläche hindurchtritt.

12. Schleifrad (20; 30) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Paar der Abtragungssegmentplatten jeweils Abschnitte (22, 24; 32x, 32y, 34x, 34y) hat, die aneinander in Umfangsrichtung angrenzen und die mit Sicht in eine radiale Richtung der Basisscheibe (16) übereinandergelegt sind.

13. Schleifrad (20) gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede der in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten von jeder der Abtragungssegmentplatten (22, 24) einen radial inneren Abschnitt und einen radial äußeren Abschnitt hat, der nach außen von dem radial inneren Abschnitt in eine Radialrichtung der Basisscheibe (16) positioniert ist, und wobei einer von dem radial inneren und dem äußeren Abschnitt von jeder der in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten an einer nach vorn weisenden Seite des anderen von dem radial inneren und äußeren Abschnitt mit Sicht in eine Drehrichtung des Schleifrads positioniert ist.

14. Schleifrad (30) gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede von den in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten von jeder der Abtragungssegmentplatten (32x, 32y, 34x, 34y) einen radial inneren Abschnitt und einen radial äußeren Abschnitt hat, der nach außen von dem radial inneren Abschnitt in eine Radialrichtung der Basisscheibe (16) positioniert ist, wobei der radial innere Abschnitt von einer der in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten an einer nach vorn weisenden Seite des radial äußeren Abschnitts von der einen von den in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten mit Sicht in eine Drehrichtung des Schleifrads positioniert ist, und wobei der radial innere Abschnitt von der anderen von den in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten an einer hinteren Seite des radial äußeren Abschnitts des anderen von den in Umfangsrichtung entgegengesetzten Endseiten mit Sicht in eine Drehrichtung des Schleifrads positioniert ist.