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Schleifwerkzeug zur Bearbeitung von Werkstoffen hoher Festigkeit und
Härte mit konzentrisch auf einer Trägerscheibe angeordneten Hartstoff-Schleifringen
Gegenstand der Erfindung ist ein Schleifwerkzeug zur Bearbeitung von Werkstoffen
hoher Festigkeit und Härte, z. B. von Hartmetallen, mit konzentrisch auf der Stirnseite
einer Tragscheibe angeordneten Schleifringen aus heißgepreßtem körnigem Hartstoff,
beispielsweise Borkarbid. Die konzentrisch auf der Stirnseite der metallischen oder
nichtmetallischen Trägerscheibe angeordneten Hartstoffringe laufen erfindungsgemäß
in Richtung zur Arbeitsfläche hin in eine Spitze oder schmale ringförmige Kante
aus, so daß beim Schleifen eines Werkstückes nur kleinste Berührungsflächen vorhanden
sind. Außerdem erfolgt die Abnahme des Werkstoffes in Stufen, weil nach einem weiteren
Erfindungsgedanken die Höhe der einzelnen konzentrischen Schleifringe aus Hartstoff
zum inneren Schleifring hin zunimmt. Vorteilhaft ist hierbei, daß die unter entsprechenden
Sinterbedingungen (Druck und Temperatur) hergestellten Schleifringe in ihren Eingriffszonen
als Folge des natürlichen Verschleißes ständig neue Porenräume und schneidende Kanten
des Hartstoffgerüstes freigeben, sich also laufend selbst schärfen. Das Selbstschärfen
tritt auch auf, obwohl der Anpressungsdruck beim Vorbeiführen des Werkstückes außerordentlich
gering ist. Die spezifische Beanspruchung der im Eingriff befindlichen schmalen
Kanten der porösen Schleifringe: führt laufend zu dieser Freigabe neuer schneidender
Kanten.
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Es gehört bereits zum bekannten Stande der Technik, mehrere Schleifringe
konzentrisch auf einer Trägerscheibe anzuordnen. Außerdem sind bereits Werkstoffe
und die Verfahren zu ihrer Herstellung bekannntgeworden, bei denen Hartstoffe, auch
Borkarbid, zu porös gesinterten Schleifkörpern bzw. Schleifringen geformt werden.
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Sofern jedoch diese Schleifkörper als Topfscheiben ausgebildet sind
und stirnseitig eine größere Berührungsfläche (Kranzdicke) aufweisen, zeigt sich,
daß die stark geschlossene, nur von einer geringen Zahl von Poren unterbrochene
Oberfläche der Schleifkörper fast vollständig die Bildung von Schleifspänen bzw.
eines Abriebes beim zu bearbeitenden Werkstoff unterbindet und bereits nach kurzer
Schleifdauer zu einer die Bildung von Korngrenzenanrissen fördernden Erwärmung der
Werkstücke führt. Dieses Nachlassen der Schleifleistung tritt besonders stark mit
Zunahme der Berührungsfläche (Berührungsbogen mal Scheibenbreite) zwischen Schleifscheibe
und Werkstück in Erscheinung, insbesondere beim Stirnschleifen mittels Topfscheiben,
das eine unerläßliche Voraussetzung bei der Herstellung planer Flächen an Schneidwerkzeugen,
z. B. an Drehstählen, den Messern von Messerköpfen u. dgl., ist.
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Die hier zur Verwendung gelangenden, von Poren durchsetzten Hartstoff-Schleifringe
können in Abhängigkeit von ihrem Verwendungszweck, dem zu bearbeitenden Werkstoff,
der verlangten Schleifleistung und der erwarteten Werkstück-Oberflächengüte im Querschnitt
verschiedenartig ausgebildet sein. Der die Zuspitzung ergebende Flankenwinkel, die
Ringbreite usw. können so gewählt werden, daß die selbsttätige Nachschärfung der
schleifenden Kanten bei geringstem Anpressungsdruck des Werkstückes auch bei unter
extremen Sinterbedingungen (Druck und Temperatur) hergestellten Schlreifringen gewährleistet
ist.
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Es besteht die Möglichkeit, in die Trägerscheibe einen stirnseitig
entsprechend mehrfach zugespitzten Schleifring größerer Breite einzusetzen, so daß
konzentrische Schleifringe mit einem gemeinsamen Fuß entstehen, oder einzelne Schleifringe
geringerer Breite zu verwenden.
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Da Schleifringe großen Durchmessers sich nicht wirtschaftlich und
in ihrer Struktur gleichmäßig sintern lassen, empfiehlt es sich, sie aus mehreren
Teilen zusammenzusetzen und so auf der Trägerscheibe durch Einkitten in konzentrisch
verlaufenden Nuten, durch Festschrauben u. dgl. zu montieren, daß die Scheibe stoßfrei
arbeitet. Nach erfolgter Fixierung der Schleifringe können diese durch geeignete
Werkzeuge aus Hartstoffen oder durch Diamantwerkzeuge zur Schaffung eines genauen
Rundlaufes nachgearbeitet werden. Diese Nacharbeit ist natürlich auch möglich nach
längerer Betriebsdauer der Scheibe, wenn die Breite der im Eingriff befindlichen
Kanten der porösen Schleifringe ein zulässiges -Maß überschreitet.
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Die der Arbeitsfläche zugewandten Flanken und Seitenwandungen der
dem Werkstück zugekehrten
Schleifringe können zur Steigerung der
Schleifleistung, zur Förderung des Selbstschärfens, zwecks Zuführung von Schleif-
und Kühlmitteln und zwecks Abführung von Schleifspänen zusätzlich mit radialen Rillen
versehen sein.
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Mit der Vorrichtung nach dem Erfindungsgedanken lassen sich alle schleifbaren
metallischen und nichtmetallischen Materialien bearbeiten. Neben den die Schleifwerkzeuge
besonders beanspruchenden Hartmetallen ist auch die Bearbeitung von Halbedelsteinen
und von keramischen Materialien, z. B. Steatit, möglich.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 die Draufsicht (in zwei Ausführungsformen) auf eine Schleifscheibe
mit stirnseitig eingesetzten ganzen bzw. aus Segmenten bestehenden Hartstoff-Schleifringen,
die schmale Arbeitskanten besitzen, Fig. 2 den Querschnitt (in zwei Ausführungsformen)
durch die Schleifscheibe nach Fig. 1, Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Querschnitte
von drei Hartstoff-Schleifringen, deren Schleifkanten sich in Arbeitsstellung befinden,
Fig. 4 und 5 Beispiele für Möglichkeiten zur Ausbildung des Schleifringquerschnittes,
Fig.6 eine perspektivische Darstellung des Ausschnittes eines Schleifringes, dessen
Flanken und Seitenwandungen zusätzlich mit radialen Rillen versehen sind.
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In die konzentrisch angeordneten Nuten der mit der Mittelbohrung 2
versehenen Trägerscheibe 1 der Fig. 1 und 2 sind die Hartstoff-Schleifringe 6 (linke
Seite der Fig. 1 und 2) bzw. die Schleifringe 5 (rechte Seite der Fig. 1 und 2)
eingesetzt. Die schmalen Arbeitskanten des Schleifringes 6, dessen Profil im Querschnitt
die Fig. 2 darstellt, sind eine Folge von konzentrisch auf dem Schleifring angeordneter
Einschnitte 7 sowie der Abschrägung der Seitenwandungen. Der Schleifring 6 erhält
während des Heißpressens von körnigem Hartstoff, z. B. Borkarbid, seine Profilierung.
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An die Stelle des verhältnismäßig breiten Schleifringes 6 können auch
mehrere schmale Schleifringe 5 treten, deren Querschnitt ebenfalls in Fig.2 dargestellt
ist. Nach dem Einsetzen der Schleifringe erfolgt zweckmäßigerweise ein Abrichten
bzw. Überschleifen des Profils mittels Hartstoff- oder Diamantwerkzeugen. Ein Überschleifen
bzw. Abrichten macht sich auch erforderlich nach stärkerer, verschleißmäßig bedingter
Veränderung des ursprünglichen Profils und der hieraus resultierenden unzulässigen
Verbreiterung der umlaufenden Arbeitskanten.
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Bei kleinerem Durchmesser können die Schleifringe 5 und 6 nach Fig.
1 aus einem Stück bestehen, während bei größerem Durchmesser aus sintertechnischen
Gründen eine Zusammensetzung aus mehreren Ringausschnitten. z. B. 5'. 5" und 5"'
nach Fig. 1 unerläßlich ist.
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Die Arbeitsweise einer Schleifscheibe mit den drei Schleifringen 51,
52 und 5.3 ist in Fig. 3 veranschaulicht. Durch Abrichten bzw. Überschleifen mittels
Hartstoff- oder Diamantwerkzeugen können in Richtung der gestrichelten Linie der
Fig. 3 die schneidenden Kanten der Schleifringe 5 so abgeschrägt werden, daß beim
Vorbeiführen des Werkstückes 10 eine Abnahme des Werkstoffes in den Stufen hl, h2
und h,3 erfolgt, die der Gesamtabnahme von H entsprechen.
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Wie in Fig.6 dargestellt, können die dem zu schleifenden Werkstück
zugekehrten Flanken und Seitenwandungen der Schleifringe 5 zur Steigerung der Schleifleistung
u. dgl. zusätzlich mit Einschnitten 8 versehen sein.