DE1502570C3

DE1502570C3 - Grinding tool with drive spindle

Info

Publication number: DE1502570C3
Application number: DE19651502570
Authority: DE
Inventors: Robert Hodgson Barrington Calif. Hurst (V.St.A.)
Original assignee: Rexall Drug and Chemical Co
Current assignee: Dart Industries Inc
Priority date: 1964-11-04
Filing date: 1965-10-23
Publication date: 1976-07-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schleifwerkzeug mit Antriebsspindel mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen: Ein entsprechendes Schleifwerkzeug mit Antriebsspindel ist in der aus dem Jahre 1907 stammenden US-PS 8 72 932 beschrieben. Gemäß dieser Lehre wird das Drehmoment von der Antriebsspindel zum Schleifwerkzeug über zwei mehr oder weniger kraftschlüssige Verbindungsstellen übertragen. Dies sind ein verzahnter Bereich des Schaftendes, der von kaltverformten Hülsen umgeben ist, worauf dann diese Hülsen die Verbindung zur Schleifscheibe geben. Die Kaltverformung erfolgt durch das Hineinpressen des verzahnten Schaftendes. Vorher werden die Hülsen, die einen glatten Außenmantel haben, in die ebenfalls als glatt anzusehende zylindrische Bohrung der Schleifscheibe gesteckt. Die vorbeschriebene Verbindung verhindert nicht, daß bei den rauhen Bedingungen im Betrieb im Verlaufe des Einsatzes Lockerungen auftreten.The invention relates to a grinding tool with drive spindle with the in the preamble of Claim 1 specified features: A corresponding grinding tool with drive spindle is in the US Pat. No. 8,72,932 from 1907. According to this teaching, the torque from the drive spindle to the grinding tool via two more or less non-positive connection points transfer. These are a toothed area of the shaft end, that of cold-formed sleeves is surrounded, whereupon these sleeves give the connection to the grinding wheel. The cold deformation takes place by pressing in the toothed end of the shaft. Before that, the sleeves, which have a smooth outer jacket have inserted into the cylindrical bore of the grinding wheel, which is also to be regarded as smooth. the The connection described above does not prevent the harsh operating conditions in the course of the Use loosening may occur.

Viele Lösungsvorschläge gehen dahin, Antriebsspindel und Schleifscheibe durch eine Schraubverbindung miteinander zu befestigen. So ist es aus der US-PS 25 31 775 bekannt, eine Oberflächenschleifscheibe durch Aufschrauben einer Mutter zwischen dem flanschartigen Kopf der Spindel und einer Tragscheibe zu befestigen. Aus der US-PS 30 46 709 ist es bekannt, die Schleifscheibe an einem dreiteiligen Bauteil mit Gewinde-, Flansch- und Nietteil anzunieten. Eine sichere Verbindung mit der Schleifscheibe ist bei diesen Ausführungen aufgrund der Schraubverbindung nicht gegeben, da Unwuchten und Schwingungen zu Lockerungen führen können. Zudem vergrößert sich das SpielMany proposed solutions are to use a screw connection for the drive spindle and grinding wheel to fasten together. So it is known from US-PS 25 31 775, a surface grinding wheel by screwing a nut between the flange-like head of the spindle and a support disc to fix. From US-PS 30 46 709 it is known to have the grinding wheel on a three-part component To rivet thread, flange and rivet part. A secure connection with the grinding wheel is essential with these Due to the screw connection, there are no versions because imbalances and vibrations lead to loosening being able to lead. In addition, the game increases

der Schraubverbindung beim häufigen Zusammenbau.the screw connection with frequent assembly.

Ausgehend von der eingangs zitierten amerikanischen Patentschrift liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, wirtschaftlich herstellbare Bauteile so zu gestalten, daß eine formschlüssige Verbindung zwischen Schleifwerkzeug und Antriebsspindel auch bei längerem Betrieb ein Lösen durch Drehen so gut wie ' ausschaltet und aufgrund der dauerhaften Verbindung j Nachteile wie Vibrationen der Schleifscheibe vermieden to werden.Based on the American patent cited at the beginning, the present invention is the The object is to design economically producible components so that a form-fitting connection between the grinding tool and the drive spindle a loosening by turning is as good as possible, even during prolonged operation 'switches off and avoids disadvantages such as vibrations of the grinding wheel due to the permanent connection to be.

Diese Aufgabe wird durch eine Konstruktion mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Diese Lösung führt zu einer keilartigen Verspannung zwischen Einspannschaft und Schleifwerkzeug, so daß diese Teile als integrale Bestandteile des Werkzeugs angesehen werden können. Die Kaltverformung des überstehenden Einspannschaftes führt zur Bildung eines die Unterlegscheibe gegen die Schleifscheibe pressenden Flansches und außerdem zur Bildung von Keilteilen zwischen dem Einspannschaft und der vieleckigen Bohrung, so daß eine formschlüssige Verbindung gegeben ist.This object is achieved by a construction with the features specified in claim 1. This Solution leads to a wedge-like tension between the clamping shank and the grinding tool, so that this Parts can be viewed as integral parts of the tool. The cold deformation of the protruding Clamping shank leads to the formation of a washer which presses the washer against the grinding wheel Flange and also to form wedge parts between the clamping shank and the polygonal Bore, so that a positive connection is given.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist derIn a preferred embodiment, the

vieleckige Querschnitt des Einspannschaftes quadra-polygonal cross-section of the clamping shank square

²S tisch. Ein quadratischer Einspannschaft gehört bei einer Schraubverbindung durch die US-PS 1162 970 zum Stand der Technik. ² table. A square clamping shank belongs to the prior art in a screw connection by US Pat. No. 1,162,970.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der am Kopf der Spindel angeordnete Flansch an seiner Peripherie in Drehrichtung der Spindel abgebogene Zacken auf und die Unterlegscheibe eine endlose, ringförmige, den Zacken gegenüberliegende Vertiefung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtIn a particularly preferred embodiment, the flange arranged on the head of the spindle has on its periphery in the direction of rotation of the spindle and the washer an endless, annular recess opposite the prongs. An embodiment of the invention is in Drawing shown and is described in more detail below. It shows

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Antriebsspindel in vergrößertem Maßstab,Fig. 1 is a side view of a drive spindle on an enlarged scale,

F i g. 2 eine Stirnansicht gemäß Fig. 1,
Fig.3 eine Draufsicht auf die zugehörige Unterlegscheibe in vergrößertem Maßstab,F i g. 2 shows an end view according to FIG. 1,
3 shows a plan view of the associated washer on an enlarged scale,

F i g. 4 einen Schnitt gemäß 4-4 der F i g. 3,
F i g. 5 eine Draufsicht auf die Schleifscheibe,
Fig. 6 einen Schnitt mit Antriebsspindel, Unterlegscheibe und Schleifscheibe vor der Kaltverformung,
Fig. 7 einen Schnitt gemäß Fig. 6 nach der Kaltverformung,F i g. 4 shows a section according to 4-4 of FIG. 3,
F i g. 5 is a plan view of the grinding wheel,
6 shows a section with the drive spindle, washer and grinding wheel before cold forming,
7 shows a section according to FIG. 6 after cold deformation,

Fig. 8 eine Seitenansicht des kaltverformten Spindelschaftes in vergrößertem Maßstab und8 is a side view of the cold-worked spindle shaft on a larger scale and

F i g. 9 eine Draufsicht gemäß F i g. 8.
Die F i g. 1 bis 5 zeigen den Erfingungsgegenstand in seinen Einzelteilen mit Antriebsspindel 10, Unterlegscheibe 11 und Schleifscheibe 12. Gemäß den Fig. 1 und 2 besteht die Spindel 10 aus einem geeigneten metallischen Material und weist einen kaltverformbaren, vieleckigen Einspannschaft 13 auf, der einen größeren Querschnitt hat und zum Beispiel quadratisch sein kann. An dem einen Ende des Einspannschaftes 13 schließt sich ein Schaftteil kleineren Querschnitts 14 und am anderen Ende ein scheibenförmiger Flansch 15 an, wobei der Flansch 15 vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt hat. Der Flansch 15 hat an seiner Peripherie spindelseitig vier in gleichem Abstand angeordnete Zacken 16.F i g. 9 is a plan view according to FIG. 8th.
The F i g. 1 to 5 show the object of the invention in its individual parts with drive spindle 10, washer 11 and grinding wheel 12. According to FIGS. 1 and 2, the spindle 10 consists of a suitable metallic material and has a cold-deformable, polygonal clamping shaft 13 which has a larger cross-section and can be square, for example. At one end of the clamping shank 13 there is a shank part of smaller cross section 14 and at the other end a disk-shaped flange 15, the flange 15 preferably having a circular cross section. The flange 15 has four equally spaced prongs 16 on the spindle side on its periphery.

Die Spindel 10 besteht beispielsweise aus kaltgewalztem Stahl und hat beanspruchungsmindernde Radien 17 und 18 beim Übergang zum Einspannschaft 13 und zum Flansch 15. Der Schaftteil kleineren Querschnitts 14 ist auf Länge geschnitten ind beim Übergang zu seinemThe spindle 10 consists, for example, of cold-rolled steel and has stress-reducing radii 17 and 18 at the transition to the clamping shank 13 and the flange 15. The shank part 14 is of smaller cross section cut to length at the transition to his

freien Ende 19a mit einer Abrundung 19 oder einer Querschnittsminderung versehen. Die Zacken 16 am Flansch 15 sind in Drehrichtung abgebogen, um beim Betrieb einen besseren Halt zu ergeben.provided free end 19a with a rounding 19 or a cross-section reduction. The prongs 16 am Flanges 15 are bent in the direction of rotation in order to provide a better hold during operation.

Gemäß Fig.3 und 4 ist die Unterlegscheibe 11 aus Stahl ein scheibenförmiges Teil 20, zweckmäßigerweise kreisförmigen Querschnitts; der Durchmesser dieses Teils 20 ist größer als der Durchmesser des Flansches 15. Es hat in der Mitte die vieleckige Bohrung 21, die die gleiche Form hat wie der Querschnitt des Einspannschaftes 13, um eine Relativdrehung zu verhindern. Das zum Zusammenbau notwendige Spiel ist vorgesehen. Das scheibenförmige Teil 20 hat zwischen seinem äußeren Umfang und der Bohrung 21 eine ringförmige Vertiefung 22, die auf der rückseitigen Fläche in Form einer gewölbten Ausbuchtung 23 (Ringwulst) zu sehen ist. Die schleifscheibenseitig vorgesehene ringförmige Vertiefung 22 nimmt einerseits die Zacken 16 auf und gibt zum anderen der Unterlegscheibe 11 Spannung (Eigensteifigkeit).According to Figure 3 and 4, the washer 11 is off Steel a disk-shaped part 20, suitably circular cross-section; the diameter of this Part 20 is larger than the diameter of the flange 15. It has the polygonal hole 21 in the middle, which the has the same shape as the cross section of the clamping shaft 13 in order to prevent relative rotation. The The necessary play for assembly is provided. The disc-shaped part 20 has between his outer circumference and the bore 21 an annular recess 22, which on the rear surface in the form a curved bulge 23 (annular bulge) can be seen. The ring-shaped one provided on the grinding wheel side Recess 22 on the one hand receives the prongs 16 and on the other hand gives tension to the washer 11 (Inherent stiffness).

Gemäß den Fig.5 und 7 besteht das Schleifwerkzeug aus einer kreisförmigen Schleifscheibe 24 und einer kein Schleifkorn enthaltenden, kreisförmigen Tragplatte 25 desselben Durchmessers.According to FIGS. 5 and 7, there is the grinding tool of a circular grinding wheel 24 and a circular one containing no abrasive grain Support plate 25 of the same diameter.

Die Schleifscheibe 24 hat in ihrer Mitte einen vorzugsweise kreisförmig abgesenkten Bereich oder Einschnitt 26, um den Flansch 15 der Spindel aufzunehmen, so daß bei Betrieb ein Abstand zu der zu schleifenden Oberfläche gegeben ist. Die Tragplatte 25 ist mit einem größerem, vorzugsweise kreisförmig angehobenen Kernteil 27 versehen, so daß der Benutzer Spielraum beim Ansatz eines Spannschlüssels hat, wenn beispielsweise der Schaft 14 im Spannfutter einer elektrischen Bohrmaschine eingesetzt werden soll. Die Schleifscheibe 24 und die Tragplatte 25 haben in ihrer Mitte die vieleckige Bohrung 28 mit vorzugsweise quadratischem Querschnitt; entsprechend ist der Einspannschaft 13 geformt, um eine Relativdrehung zu verhindern. Das zum Zusammenbau notwendige Spiel erfordert allerdings einen geringen Größenunterschied.The grinding wheel 24 has a preferably circularly lowered area or in its center Incision 26 to receive the flange 15 of the spindle so that, in use, a clearance to the abrasive surface is given. The support plate 25 is larger, preferably circular Raised core part 27 provided so that the user has leeway when approaching a wrench, if for example, the shaft 14 is to be used in the chuck of an electric drill. the The grinding wheel 24 and the support plate 25 preferably have the polygonal bore 28 in their center square cross-section; accordingly, the clamping shaft 13 is shaped to allow relative rotation impede. However, the clearance required for assembly requires a small difference in size.

Im Ausführungsbeispiel enthält die Schleifscheibe 24 viel Schleifkorn 29 und die Schleifkörner sind in einer nicht gewebten Fasermasse 30 eingebettet, die mit einem Harzbinder oder dergleichen imprägniert ist. Die Tragplatte 25 besteht aus verstärkten Glasfasern und einem nicht gewebten Tuch 31, das ebenfalls mit Harz oder einem anderen Binder imprägniert ist. Die Schleifscheibe 12 wird in geeigneter Weise aus der Scheibe 24 und der Tragplatte 25 mit Einschnitt 26 und Kern 27 geformt; die Einzelteile werden aufeinandergelegt und unter Hitze und Druck zu einer Einheit mit der Bohrung 28 geformt. Diese Einzelheiten sind jedoch nicht Gegenstand der Erfindung.In the exemplary embodiment, the grinding wheel 24 contains a lot of abrasive grain 29 and the abrasive grains are in one embedded nonwoven fiber mass 30, which is impregnated with a resin binder or the like. the Support plate 25 consists of reinforced glass fibers and a non-woven cloth 31, which is also made with resin or another binder is impregnated. The grinding wheel 12 is in a suitable manner from the Disc 24 and the support plate 25 formed with notch 26 and core 27; the individual parts are placed on top of one another and molded into one unit with bore 28 under heat and pressure. However, these details are not the subject of the invention.

Die Fig.6 bis 9 zeigen den Zusammenbau der Schleifscheibe 12 mit der Antriebsspindel 10. Gemäß Fig.6 wird die Antriebsspindel 10 mit ihren Schaftteilen 14und 13 durch die Bohrung 28 der Schleifscheibe 12 geführt, die Zacken 16 durch die Schleifscheibe 24 in die Tragplatte 25 hineingepreßt, bis der Flansch 15 die Scheibe 24 im Einschnitt 26 erfaßt. Die Unterlegscheibe 11 wird über den Einspannschaft 13 geführt bis sie mit dem Kernteil 27 in Verbindung steht, wobei die ringförmige Vertiefung 22 den Zacken 16 gegenüberliegt. 6 to 9 show the assembly of the grinding wheel 12 with the drive spindle 10. According to FIG 6 shows the drive spindle 10 with its shaft parts 14 and 13 passed through the bore 28 of the grinding wheel 12, the prongs 16 through the grinding wheel 24 into the Support plate 25 is pressed in until the flange 15 engages the disc 24 in the incision 26. The washer 11 is guided over the clamping shaft 13 until it is in connection with the core part 27, the annular recess 22 facing the prongs 16.

Dann wird gemäß Fig. 7 bis 9 der kalt zu verformende Einspannschaft 13 an seinem äußeren Ende gestaucht und bildet nach außen abstehende dreieckige Keilteile 32 mit abgeflachten Teilen 32a, die in einem vergrößerten Flanschteil 32 auslaufen (vgl. Fig.8). Diese Kaltverformung kann mittels eines hohlen Gesenks erfolgen, das auf die rückwärtige äußere Fläche des Einspannschaftes 13 einwirkt, wobei der Flansch 15 zweckmäßigerweise abgestützt wird. Der im Durchmesser etwas kleinere Schaftteil 14 erleichtert die Einführung des Gesenkes bis auf die rückwärtige äußere Fläche des Einspannschaftes 13 (vgl. Fig.9). Außerdem formt das Gesenk den Radius 17, wobei durch überschüssiges Material der Formschluß zwischen der Antriebsspindel 10 und der Unterlegscheibe 11 herbeigeführt wird.Then, as shown in FIGS. 7 to 9, the clamping shank 13 to be cold-deformed is at its outer one Compressed end and forms outwardly protruding triangular wedge parts 32 with flattened parts 32a, the run out in an enlarged flange part 32 (see FIG. 8). This cold deformation can be done by means of a hollow die which acts on the rear outer surface of the clamping shank 13, wherein the flange 15 is expediently supported. The shaft part 14, which is somewhat smaller in diameter facilitates the introduction of the die up to the rear outer surface of the clamping shank 13 (cf. Fig. 9). In addition, the die forms the radius 17, the positive fit between the drive spindle 10 and the washer due to excess material 11 is brought about.

Die unmittelbaren Folgen der Kaltverformung gehen aus F i g. 7 hervor. Der kaltverformte Flanschteil 33 erstellt eine formschlüssige Verbindung zwischen dem rückwärtigen Ende der Unterlegscheibe 11, 20 rund um die vieleckige Bohrung 21, wobei dieser Teil der Unterlegscheibe leicht nach innen gebogen und in den Kernteil 27 eingebettet wird. Die abgeflachten Endteile 32a der Keilteile 32 bilden eine formschlüssige Verbindung an der inneren Peripherie der Unterlegscheibe 20. Die Keilteile 32 verformen das rückwärtige Ende der Öffnung 28 im Kernteil 27 und schaffen einen sehr starken mechanischen Halt und eine sichere Kraftübertragung in diesem Teil der Schleifscheibe 12. Die Zacken 16 werden bei der Kaltverformung noch tiefer in die Schleifscheibe eingebettet und führen damit zu einer weiteren Verbesserung des Halts und der Kraftübertragung in diesem Bereich, ohne die Schleifscheibe kreismesserartig zu schlitzen. Die ringförmige Vertiefung 22 in der Unterlegscheibe 11 gibt nicht nur genügend Raum für die Zacken 16 sondern nimmt auch einen Teil des Materials aus dem Kernteil 27 auf und verstärkt dadurch die Konstruktion. Die gewölbte Ausbuchtung 23 verstärkt den Widerstand gegen unerwünschte Durchbiegung beim Zusammenbau von Schleifscheibe und Antriebsspindel.The immediate consequences of cold deformation can be found in FIG. 7 emerges. The cold-forged flange part 33 creates a positive connection between the rear end of the washer 11, 20 around the polygonal bore 21, this part of the washer bent slightly inward and into the Core part 27 is embedded. The flattened end parts 32a of the wedge parts 32 form a form-fitting Connection at the inner periphery of the washer 20. The wedge parts 32 deform the rear End of the opening 28 in the core part 27 and create a very strong mechanical hold and a secure Power transmission in this part of the grinding wheel 12. The prongs 16 are still in the cold deformation embedded deeper in the grinding wheel and thus lead to a further improvement in the hold and the Power transmission in this area without slitting the grinding wheel like a circular knife. The ring-shaped Recess 22 in the washer 11 not only gives enough space for the prongs 16 but also takes up a part of the material from the core part 27 and thereby reinforces the structure. The arched one Bulge 23 increases the resistance to undesired deflection when assembling Grinding wheel and drive spindle.

Die Schleifscheibe kann beliebig große Abmessungen haben, z. B.: Bei einem Durchmesser der Schleifscheibe 12 von 128 mm und einer Dicke von 4,8 mm beträgt der Durchmesser des Schaftteiles 14 6,2 mm, während der quadratische Einspannschaft 13 bei einer Länge von 8 mm 9 mm breit ist. Der Flansch 15 hat einen Durchmesser von 18,6 mm und die Zacken 16 sind 3 mm lang. Die Unterlegscheibe 11 hat einen Durchmesser von 25 mm und eine Dicke von 0,4 mm. Bei dieser Konstruktion ergibt sich bei einer Kaltverformung ein etwa 1,6 mm langes, kaltverformtes Ende außen am Einspannschaft 13.The grinding wheel can have any size, e.g. E.g. with a diameter of the grinding wheel 12 of 128 mm and a thickness of 4.8 mm, the diameter of the shaft part 14 is 6.2 mm, while the square clamping shaft 13 is 9 mm wide with a length of 8 mm. The flange 15 has a Diameter of 18.6 mm and the prongs 16 are 3 mm long. The washer 11 has a diameter of 25 mm and a thickness of 0.4 mm. With this construction, cold deformation results in a about 1.6 mm long, cold-formed end on the outside of the clamping shank 13.

Die Schleifscheibe 12 erhält bei der Kaltverformung eine hinreichend genaue Lage und eine gute Befestigung, so daß ein Lösen durch Drehen so gut wie ausgeschaltet ist. Vibrationen oder Durchbiegungen der Schleifscheibe treten ebenfalls nicht auf. Die Herstellungskosten sind gering, weil nur eine einzige Kaltverformung notwendig ist. Versuche haben gezeigt, daß die Bruchfestigkeit der zusammengesetzten Teile größer ist als die der Schleifscheibe selbst.The grinding wheel 12 receives a sufficiently precise position and good fastening during cold forming, so that loosening by turning is as good as eliminated. Vibrations or deflections of the Grinding wheel do not occur either. The manufacturing costs are low because there is only a single cold deformation necessary is. Tests have shown that the breaking strength of the assembled parts is greater than that of the grinding wheel itself.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Grinding tool with drive spindle, which consists of a shaft part of smaller cross-section and a polygonal clamping shank part of larger cross-section, and one on the polygonal Perforated grinding wheel seated on the clamping shank part, which is closed by cold-formed parts with the Clamping shank is connected, the clamping shank protruding beyond the grinding wheel on the drive side and the connection with the grinding wheel surfaces on the drive side via a washer a correspondingly polygonal bore and on the other hand via a flange is given, which the latter engages in the grinding wheel material in the area of its periphery, characterized in that that in a known manner the hole in the grinding wheel (24) corresponding to the Clamping shaft part (13) has a polygonal cross-section, the flange (15) is part of the The drive spindle (10) and the cold-formed parts are essentially part of the protruding Clamping shaft (13) are.

2. Grinding tool according to claim 1, characterized in that the polygonal cross-section in is known to be a square.

"

3. Grinding tool according to claim 1 or 2, characterized in that the flange (15) on its periphery in the direction of rotation of the spindle (10) has bent prongs (16) and the washer (11) has an endless, annular prong (16) opposite Has deepening.