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Die Erfindung betrifft ein hohlzylindrisches Stirn- Hohlzylindrisches
Stirnschleifwerkzeug schleifwerkzeug mit einer äußeren, aus einem vom Schleifkörper
verschiedenen, mitverschleißenden Material bestehenden Stützwand.
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Derartige Werkzeuge sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Bei
einem bekannten Stirnschleifwerkzeug dieser Art dient die äußere Wand dazu, eher
mit dem Werkstück in Berührung zu kommen als die Stirnschleiffläche, um das Werkstück
vor der Berührung der Schleifscheibe in Drehung um seine eigene Achse zu versetzen.
Das Material, aus dem die Wand hergestellt ist, soll sich nicht leichter abschleifen
als das Material des Schleifsteines. Wie noch erkennbar werden wird, dient bei diesem
Stirnschleifwerkzeug die äußere Wand, die eine gleichmäßige Dicke besitzt, einem
ganz anderen Zweck als beim Erfindungsgegenstand.
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Es ist ferner bekannt, Honsteine, die in radialen Schlitzen des Honwerkzeuges
aufgenommen sind, in ein Gehäuse unter Freilassung der Arbeitsfläche des Honelementes
einzubetten. Unter diesen bekannten Honsteinen gibt es solche, bei denen das das
Honelement aufnehmende Gehäuse entweder schneller als das Honelement oder aber gleichmäßig
mit diesem sich abnutzt.
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Auch sind Gehäuse bekannt, die aus einem abriebfesteren Material als
das Honelement bestehen. Diese bekannten Honwerkzeuge, die zum Honen von Bohrungen
dienen, haben ganz andere Aufgaben zu erfüllen als der Erfindungsgegenstand und
sind nur erwähnt, um zu zeigen, daß es bekannt ist, schleifende Werkzeuge mit Stützwänden
zu umgeben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hohlzylindrisches Stirnschleifwerkzeug
der eingangs genannten Art zu schaffen, welches insbesondere zum Schleifen von kugelförmigen
Oberflächen geeignet ist, wobei die äußere Stützwand aus einem nicht schleifenden,
jedoch mitverschleißenden Material besteht, das sich gleichmäßig mit dem Schleifelement
abnutzt und das Werkzeug gegen Bruch schützt. Das Werkzeug soll so ausgebildet sein,
daß es einen im wesentlichen restlosen Verbrauch des Schleifelementes gestattet,
billig herstellbar und wirtschaftlich im Gebrauch sowie robust in seinem Aufbau
ist. Zu diesem Zweck ist der Erfindungsgegenstand so ausgebildet, daß die Wandstärke
der äußeren Stützwand regelmäßig unterschiedlich dick ist zum Zweck des Wegbrechens
in vorbestimmten Zonen während des Werkzeugverschleißes.
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Gemäß der Erfindung können dabei die Bereiche geringerer Dicke als
eng aufeinanderfolgende, ringsherum um die Außenwand der äußeren Stützwand laufende
Nuten ausgebildet sein. Die Nuten können dabei vorteilhafterweise die Form eines
fortlaufenden Gewindes haben. Ferner ist es zweckmäßig, daß die Nuten eine Tiefe
haben, die im wesentlichen gleich der halben Wandstärke der äußeren Stützwand ist.
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Im Rahmen der Erfindung kann das Schleifwerkzeug zusätzlich mit einer
inneren, ebenfalls aus einem vom Schleifkörper verschiedenen, mitverschleißenden
Material bestehenden Stützwand versehen sein, wobei dann im Sinne der Erfindung
die Wandstärke der inneren Stützwand ebenfalls regelmäßig unterschiedlich dick ist
und sich dabei die Bereiche verringerter Dicke auf der inneren Stützwand im wesentlichen
achsparallel erstrecken. Dies bringt für die innere Stützwand ähnliche Vorteile
mit sich wie die vorerwähnten Merkmale für die äußere Stützwand.
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Beim Schleifen von kugelförmigen Oberflächen macht sich der Erfindungsgegenstand
in besonders vorteilhafter Weise bemerkbar. Die bisher bekannten Bedenken, ein hohlzylindrisches
Stirnschleifwerkzeug zum Schleifen von Kugeln zu verwenden, da bei bekannten Schleifwerkzeugen
dieser Art entweder die radialen Druckkräfte nicht sicher genug vom Schleifkörper
aufgenommen werden können oder ein äußerer Stützmantel den Schleifvorgang, z. B.
durch Verschmieren
der Arbeitsoberfläche, in beträchtlichem Maß
behindert, sind durch die Erfindung ausgeräumt.
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Mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in
den Zeichnungen dargestellt. F i g. 1 ist eine Ansicht eines hohlzylindrischen Stirnschleifwerkzeuges
gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt; F i g. 2 ist eine vergrößerte Ansicht
des in F i g. 1 gezeigten Schleifwerkzeuges, teilweise im Schnitt; F i g. 3 ist
ein Schnitt der in F i g. 2 gezeigten Konstruktion nach Linie 3-3 der F i g. 2;
F i g. 4 ist ein Teilausschnitt der in F i g. 2 gezeigten Konstruktion nach Linie
4-4 der F i g. 3; F i g. 5 ist eine Ansicht einer Konstruktion ähnlich wie F i g.
2 und zeigt eine andere Form der Erfindung.
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F i g. 1 zeigt einen Werkzeughalter 11, bei dem das Schleifwerkzeug
gemäß der Erfindung verwendet werden kann.
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Das Schleifwerkzeug 19 ist hohlzylindrisch ausgebildet und wird beim
Schleifvorgang durch Abrieb von seinem unteren Ende her, welches die Form eines
konkaven Ringes hat und die Arbeitsfläche bildet, abgenutzt. Das Schleifwerkzeug
setzt sich aus einem hohlen, zylindrischen Schleifelement 49 aus gebundenem,
schleifendem Material zusammen, welches innerhalb eines gegossenen Stützkörpers
51 aus starrem, schleifstofffreiem Material angeordnet ist. Das Schleifmittel kann
ein im Handel erhältliches Material beliebiger Art sein. Als besonders zufriedenstellend
hat sich Siliziumcarbid oder Aluminiumoxyd erwiesen, das in einer Kohlenstoffgraphitmasse
fein verteilt ist. Der Stützkörper 51 kann aus einem starren, schleifstofffreien,
jedoch mitverschleißenden Material geformt sein. Für diesen Zweck haben sich viele
synthetische Harze, beispielsweise Alkide oder Phenolharzmassen mit aus Glasfaser
gebildetem Füllmaterial als zufriedenstellend erwiesen.
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Der Aufbau der Stützkörpers 51 ist im einzelnen aus den F i g. 2,
3 und 4 ersichtlich. Der Stützkörper 51 weist einen Boden 53 auf, von dem sich eine
mit ihm aus einem Stück gebildete, innere Stützwand 55 ringförmigen Querschnitts
und eine konzentrische äußere Stützwand 57 erstrecken, die beide mit dem Schleifelement
49 eng verbunden sind. Der Boden 53 ist mit einer zentralen Öffnung 59 versehen,
die sich bei 61 (F i g. 2) erweitert, um eine flache ringförmige Schulter
63 und eine hochstehende ringförmige Wand 65 zu bilden. Der Boden 53 mit
seiner Öffnung 59 dient zum Befestigen des Werkzeuges 19 am Werkzeughalter 11.
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Die konzentrischen, ringförmigen, inneren und äußeren Stützwände 55
bzw. 57 dienen zur Verstärkung und Abstützung des Schleifelementes 49 gegenüber
den vom Schleifwerkzeug bei seiner Anpressung gegen das Werkstück erzeugten Drücken.
Besonders hohe Drücke werden auf das Schleifelement seitlich nach außen hin entwickelt,
die ein nicht abgestütztes Schleifelement sprengen könnten. Aus diesem Grunde muß
die äußere Wand 57 von beträchtlicher Dicke und Stärke sein, um solchen Kräften
widerstehen zu können. Andererseits muß die Wand von solcher Beschaffenheit sein,
daß sie sich während des Schleifvorganges mit dem Schleifelement 49 abnutzt
oder abfällt. Es ist bekannt, daß die stumpfen Schleif- i körner auf der Arbeitsfläche
des Schleifelementes während des Schleifvorganges durch Abnutzung entfernt werden
und dadurch die Länge des Schleifelementes fortlaufend vermindert wird. Wenn dieser
Abschnitt der nicht schleifenden, äußeren Stützwand 57 bei dessen Zusammenwirken
mit dem Werkstück nicht ebenfalls fortlaufend in seiner Länge vermindert würde,
dann würde die Stützwand 57 bald über die Arbeitsfläche des Schleifelementes vorstehen
und dazu neigen, dieses vom Werkstück entfernt zu halten. Um eine ständige Abnutzung
der Stützwand 57 sicherzustellen, werden mehrere eng aneinanderliegende Nuten 75
auf dem Umfang der Stützwand 57 gebildet, und zwar von deren unterem Ende 77 bis
kurz vor dem oberen Ende des Schleifelementes 49. In der in F i g. 2 gezeigten Form
haben die Nuten 75 die Form eines ununterbrochenen Gewindes. Die Abstände zwischen
den Nuten 75 entsprechen der normalen Dicke der Wand und können im Vergleich zu
den Nuten 75 als Rippen 79 bezeichnet werden. Die Gewindeform der Nuten 75 stellt
sicher, daß immer ein Teil der Nut mit dem Werkstück in Berührung ist. Die Stützwand
ist an der Nut dünner und nutzt sich daher an diesem Ort schneller ab oder bricht
an dieser Stelle fort. Während des Schleifvorganges bewegt sich diese Stelle der
Nut ununterbrochen um den Umfang der Arbeitsfläche zwischen dem Schleifelement und
dem Werkstück. Der dickere Teil der Stützwand 57 jedoch, der durch die Rippen 79
gebildet wird, bleibt der Arbeitsfläche des Schleifelementes genügend nahe, um ihn
vollkommen gegen Bruch abzustützen. Während das Gesamtmaß der Wand 57 an der Nut
75 innerhalb beträchtlicher Grenzen je nach der Art des Schleifvorganges, der Stärke
des im Stützkörper 51 zur Verwendung kommenden Materials und der Art des in dem
Schleifelement 49 verwendeten Schleifmaterials geändert werden kann, ist festgestellt
worden, daß bei den meisten Anwendungsarten eine Stützwand von etwa 1 mm Dicke mit
einer Nut von etwa 0,5 mm Tiefe die gewünschten Ergebnisse erbringt und sicherstellt,
daß sich die äußere Stützwand 57 beim Zusammenarbeiten mit dem Werkstück auf ihrem
Umfang fortlaufend abschält oder fortbricht.
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Insofern, als der auf das kugelförmige Werkstück 29 wirksame, nach
unten gerichtete Druck des Schleifwerkzeuges radial nach außen gerichtete Kräfte
entwickelt, wird der größte Teil des Druckes von der Stützwand 57 aufgenommen und
die Innenwand 55 braucht nicht so dick zu sein. So genügt für die innere Wand 55
eine Dicke von nicht mehr als derjenigen der Stützwand 57 am Boden der Nuten 75,
dies wären in dem hier gegebenen Beispiel etwa 0,5 mm. Um das Abbrechen der inneren
Wand an der Arbeitsfläche und auch das Gießen des Stützkörpers zu erleichtern, ist
die Innenwand 55 von unterschiedlicher Dicke, beispielsweise durch Herstellung derselben
in vieleckiger Form, z. B. um die acht verdickten Teile 81 gemäß F i g. 3 zu bilden.
Die zwischen den Teilen 81 liegenden Stege 83 sind äußerst dünn, beispielsweise
nur einige hundertstel Millimeter dick. Die vieleckige Form der inneren Stützwand
55 dient dazu, das Schleifelement 49 in der Gießform zu zentrieren und die Mittigkeit
der Wände 55 und 57 in bezug auf die Schleifelemente 49 sicherzustellen.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung wird in F i g. 5 gezeigt.
Ein Schleifwerkzeug ist hier ebenfalls mit einem Stützkörper 85 aus schleifmittelfreiem
Material, der mit dem in F i g. 2 gezeigten Stützkörper 51 identisch ist, versehen.
Der Stützkörper 85 besitzt eine äußere Stützwand 87 mit mehreren eng aneinander
angeordneten, gesonderten und parallel verlaufenden,
ringförmigen
Nuten 89, die auf dem Umfang der Stützwand angeordnet sind. Somit wird eine Reihe
gesonderter Rippen 91 zwischen den Nuten 89 gebildet, welche stark genug sind, das
Schleifelement vor Bruch zu bewahren, während die Nuten Stellen schaffen, an denen
die Stützwand sich leicht abreiben und fortbrechen kann. Wenn sich die Arbeitsfläche
des Schleifelementes abnutzt und dabei größere Arbeitsdrücke auf die unteren Rippen
91 übertragen werden, bricht die unterste Rippe infolge eines Brechens der
Wand in der unmittelbar darüberliegenden Nut 89 schließlich fort. Der nächste Wandabschnitt
befindet sich jedoch genügend nahe an der Arbeitsfläche des Schleifelementes, um
dieses zu verstärken und gegen Bruch zu stützen.
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Das Schleifwerkzeug der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise zunächst
durch Abbinden des Schleifelementes 49 oder Gießen desselben in seine zylindrische
Form hergestellt. Das geformte Schleifelement wird dann innerhalb eines Gießformhohlraumes
um ein zylindrisches Gehäuse mit vieleckigem Querschnitt herumgelegt. Die sich in
Längsrichtung erstreckenden Kanten zwischen den Seiten des Gehäuses liegen nahe
genug an der Innenfläche des Schleifelementes, um dieses innerhalb der Gießform
genau anordnen zu können und die Konzentrizität der inneren und äußeren Stützwände
mit Bezug auf das Schleifelement sicherzustellen. Sodann wird das plastische Material
in die Gießform eingespritzt und der Gießvorgang in der üblichen Weise durchgeführt.
Die Nuten 75 oder 89 können direkt in die äußere Wand eingegossen werden. Es hat
sich jedoch als wirtschaftlicher erwiesen, den Stützkörper mit einer glatten äußeren
Stützwand zu gießen und die Nuten im Anschluß daran in diese Wand einzuarbeiten.
Die Nuten können jedoch in der äußeren Stützwand in jeder beliebigen, wirtschaftlich
zufriedenstellenden Weise geschaffen werden.