DE19704746A1 - Schleifscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifscheibe, bei der auf einen Grundkörper ein Schleifbelag aufgebracht worden ist. Dabei können die so ausgebildeten Schleifscheiben zur Bearbeitung von Stahl, anderen Hartmetallen, Stein, Kunststoffen, Glas, Kristallen, anderen metallischen, nichtmetallischen Werkstücken, z. B. Keramiken verwendet werden.

Es ist bekannt auf metallische Grundkörper Schleifbe­ läge aufzubringen, die Hartschneidstoffe, wie kubi­ sches Bornitrid oder Diamant enthalten. Bei den her­ kömmlichen Schleifscheiben wird der Schleifbelag zu­ mindest in den für die Bearbeitung vorgesehenen Be­ reichen vollflächig mit verschiedensten Verfahren aufgebracht.

Es hat sich nun gezeigt, daß das Leistungsvermögen der bekannten Schleifscheiben nicht ausgeschöpft wer­ den kann und insbesondere bei hohen Schnittgeschwin­ digkeiten und großen Zerspanvolumen, Zeitspanvolumen bzw. Zerspanvolumen pro Zeiteinheit, wie sie beim Tiefschleifen und im Vollschnittverfahren wünschens­ wert sind, Probleme durch erhöhte Temperaturen auftre­ ten.

Die erhöhte Wärme kann einmal zur Beeinträchtigung des Schleifbelagmaterials und dabei gegebenenfalls zu Ablösungen führen oder eine Randzonenbeeinflussung am Werkstück hervorrufen, die beispielsweise bei Metal­ len durch einen sogenannten "Blauschliff" erkennbar wird und demzufolge der erhöhte Wärmeeintrag in das Werkstück zur Beeinträchtigung der Werkstückeigen­ schaften führen kann.

Die möglicherweise auftretenden hohen Temperaturen können auf herkömmliche Art und Weise mit den ver­ schiedensten Kühlmitteln (Luft, Öl, Wasser, Emulsion) beherrscht werden. Neben der geringeren Standzeit der Schleifscheiben, wird speziell beim Werkzeugschleifen durch den hohen Temperatureinfluß auch das Ver­ schleißverhalten und demzufolge die Standzeit der zu schärfenden Werkzeuge negativ beeinflußt. Dieser Nachteil tritt insbesondere bei der Bearbeitung von Werkstücken auf, die aus relativ harten Materialien, wie sie bei Werkzeugen und Sägeblättern aus CV-Stahl, HSS, HM oder HM-bestückte sein können, bestehen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Schleifscheiben, bei denen zumindestens partiell ein Schleifbelag auf­ gebracht worden ist, dahingehend zu verbessern, daß die Wärmeeinwirkung auf die Schleifscheibe und ins­ besondere auf das Werkstück bei der Bearbeitung ver­ ringert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal­ tungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich bei Verwendung, der in den untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmale.

Bei der Schleifscheibe wird der Schleifbelag so auf einem Grundkörper aus Metall, z. B. Stahl bzw. Alumi­ nium, aufgebracht, daß einzelne Segmente ausgebildet werden, die voneinander durch Unterbrechungen ge­ trennt sind.

Diese zwischen den einzelnen Segmenten im Schleifbe­ lag ausgebildeten Unterbrechungen bieten vorteilhaft die Möglichkeit, den Kühlmittelmassenstrom, der an die Schleiffläche geführt werden kann, zu vergrößern, so daß als wesentlicher Vorteil die Temperaturabfuhr verbessert werden kann. Dabei können die verschieden­ sten fluidischen Kühlmittel entsprechend des jeweili­ gen zu bearbeitenden Werkstückes und der dafür geeig­ neten Schleifscheibe verwendet werden. Es ist sogar möglich, Kühlmittel in den unmittelbaren Kontaktbe­ reich Schleifscheibe-Werkstück zu bringen.

Die Unterbrechungen können dabei sowohl die Funktion der Kühlmittelzufuhr zur aktiven Schleiffläche und auch als Kühlmitteltasche wirken.

Vorteilhaft sind solche Unterbrechungen zumindest teilweise in radialer Richtung, parallel zum Grund­ körper ausgerichtet. Dabei kann es genügen, die Un­ terbrechungen nur an einer Seite einer flächigen Schleifscheibe vorzusehen.

Eine weitere Verbesserung der erfindungsgemäßen Lö­ sung kann dadurch erreicht werden, daß die Unterbre­ chungen spiralförmig zwischen den einzelnen Segmenten des Schleifbelages geführt sind, d. h., daß sie teil­ kreis- oder spiralförmig ausgebildet sind und dabei die Drehrichtung dadurch berücksichtigt wird, daß die inneren Enden der nutenförmigen Unterbrechungen über den Umfang der Schleifscheibe gesehen, in Drehrich­ tung vor den äußeren Enden angeordnet sind. Dies führt dazu, daß das in den nutenförmigen Unterbre­ chungen aufgenommene Kühlmittel besser in Richtung auf die äußere Mantelfläche der Schleifscheibe trans­ portiert wird, da die durch die Drehung der Schleif­ scheibe hervorgerufenen Kräfte, die auf das Kühlmit­ telfluid wirken, die Förderung in Richtung auf den äußeren Durchmesser nicht so stark behindern, wie dies bei geradliniger Führung der nutenförmigen Un­ terbrechungen, der Fall wäre.

Durch Variation der Nutenbreite kann der Förderstrom an Kühlmittel ebenfalls beeinflußt werden. So kann es günstig sein, den freien Querschnitt der Nuten von innen nach außen kontinuierlich zu verjüngen und so die Strömungsgeschwindigkeit im äußeren Teil der Schleifscheibe zu erhöhen. Für bestimmte Anwendungen kann es aber auch günstig sein, gegenteilig zu ver­ fahren und den freien Querschnitt im äußeren Bereich der Schleifscheibe größer als im inneren Teil aus zu­ bilden, so daß die größere Umfangsgeschwindigkeit im äußeren Rand der Schleifscheibe durch Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit von innen nach außen kompensierbar wird.

Die nutenförmigen Unterbrechungen können im Schleif­ belag so ausgebildet sein, daß sie bis auf den Grund­ körper reichen, also Bereiche, die auf dem Grundkör­ per vorhanden sind, frei vom Schleifbelag gehalten werden. Es besteht aber genauso die Möglichkeit, den aufgebrachten Schleifbelag so auszuformen, daß ledig­ lich Vertiefungen ausgebildet sind.

Dabei kann die Tiefe der Unterbrechungen mit wachsen­ dem Abstand von der Drehachse größer oder kleiner sein.

Der freie Querschnitt der nutenförmigen Unterbrechun­ gen kann symmetrisch ausgebildet sein und eine so ausgeführte Schleifscheibe, dann ohne Beachtung einer bestimmten Drehrichtung einsetzbar ist.

Für eine Schleifscheibe mit bestimmter Drehrichtung kann aber der freie Querschnitt der nutenförmigen Unterbrechungen keilförmig oder konvergent ausgebil­ det sein, so daß die in Drehrichtung hinten liegende steile Kante bessere Voraussetzungen für die Mitnahme von Kühlmittel bei der Drehung bietet. Die zwischen den nutenförmigen Unterbrechungen ausgebildeten Stege können parallel zum Grundkörper flächig oder abgerun­ det ausgebildet sein und zur Bearbeitung des jeweili­ gen Werkstückes benutzt werden, wobei die Kühlung durch das in den nutenförmigen Unterbrechungen aufge­ nommene Kühlmittel wesentlich verbessert wird.

Mit der erfindungsgemäßen Schleifscheibe ist es ohne weiteres möglich, Drehzahlen zu fahren, bei denen im äußeren Umfangsbereich der Schleifscheibe Umfangsge­ schwindigkeiten im Bereich von über 80 m/s erreicht werden, ohne daß es zu thermischen Problemen kommt. Dabei wirkt sich die höhere Menge an Kühlmittel mit der entsprechend höheren führbaren Wärme positiv aus. Außerdem wird das durch die nutenförmigen Unterbre­ chungen mitgeführte Kühlmittel beschleunigt und die hydrodynamischen Verhältnisse zwischen Schleifbelag und Werkstück können demzufolge verbessert werden.

Für die erfindungsgemäßen Schleifscheiben kann auch die Kühlmittelzuführung verändert werden. Dabei ist es vorteilhaft, daß der Kühlmittelaustritt aus einer Kühlmittelfördereinrichtung im inneren Bereich, also in der Nähe der Drehachse angeordnet ist, so daß das Kühlmittel von dort durch die inneren Enden der nu­ tenförmigen Unterbrechungen infolge der Drehung nach außen beschleunigt und in Richtung auf die zu bear­ beitende Fläche des Werkstückes gefördert wird. Das Kühlmittel kann dabei gegebenenfalls durch die Dreh­ achse der Werkzeug-, also der Schleifscheibenaufnahme geführt und von dort durch radial nach außen gerich­ tete Bohrungen zu den nutenförmigen Unterbrechungen gefördert werden.

Durch die erfindungsgemäß verbesserte Kühlmittel zu­ fuhr direkt an die Schleiffläche wird eine bessere Kühlung durch gute Kühlmittel-Erreichbarkeit der Schleif- bzw. Kontaktstellen erreicht.

Eine Verbesserung der Oberflächenqualität des ge­ schliffenen Werkstückes wird dadurch erreicht, daß der Schnitt durch die nutenförmigen Unterbrechungen unterbrochen wird. Außerdem verringert sich die me­ chanische Belastung der Schleifkörner aus kubischem Bornitrid oder Diamant, die im Schleifbelag enthalten sind, wodurch die Standzeiten der Schleifscheiben verlängert und die Abstände für erforderliches Ab­ richten vergrößert werden können, da eine höhere Formtreue erreicht werden kann. Selbstverständlich kann auch der Wärmeeintrag in das Werkstück durch den kühleren Schliff, infolge der verringerten Kontakt­ fläche und die verbesserte Wärmeabfuhr aus der Kon­ takt- bzw. Schleifzone erreicht werden.

Nachfolgend soll die Erfindung an Ausführungsbeispie­ len näher beschrieben werden.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbei­ spiels einer erfindungsgemäßen Schleif­ scheibe;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines weiteren Ausfüh­ rungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe;

Fig. 3 eine Teilschnittdarstellung durch eine er­ findungsgemäße drehrichtungsunabhängige Schleifscheibe;

Fig. 4 eine Teilschnittdarstellung durch ein Aus­ führungsbeispiel einer drehrichtungsabhän­ gigen Schleifscheibe und

Fig. 5 einen weiteren Teilschnitt durch ein weite­ res Ausführungsbeispiel einer dreh­ richtungsabhängigen Schleifscheibe.

In der Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe in einer Sei­ tenansicht gezeigt. Dabei ist zumindest auf einer Seite der Schleifscheibe der kubisches Bornitrid oder Diamant enthaltende Schleifbelag so aufgebracht, daß einzelne Segmente 3 des Schleifbelages ausgebildet sind, die durch radial von innen nach außen führende Unterbrechungen 2 getrennt sind. Dabei muß der Schleifbelag und demzufolge auch die Segmente 3 nicht vollflächig auf dem Grundkörper 1 der Schleifscheibe aufgebracht sein. Günstig ist es, wenn die Unterbre­ chungen 2 bis in die Stirnfläche bzw. in die äußere Mantelfläche reichen, wie dies in der Darstellung nicht eindeutig erkennbar ist. Sie können auch im direkten Kontaktbereich Schleifscheibe-Werkstück aus­ gebildet sein.

Bei dem in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die nutenförmigen Unterbrechungen 2 nicht ge­ radlinig in radialer Richtung nach außen ausgebildet, sondern drehrichtungsabhängig spiral- bzw. teilkreis­ förmig geführt, so daß sich die Strömungsverhältnisse bei der Kühlmittelzufuhr von innen nach außen unter Berücksichtigung der Drehrichtung der Schleifscheibe verbessern.

Dabei sind bei dem in der Fig. 2 gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel zwei verschiedene Varianten darge­ stellt. Im oberhalb einer gedachten Mittellinie ge­ zeigten Bereich sind die nutenförmigen Unterbrechun­ gen 2 relativ schmal und mit nahezu konstanter Breite zwischen den einzelnen Segmenten 3 ausgebildet.

Im unteren Halbkreis der dort gezeigten Schleif­ scheibe sind die nutenförmigen Unterbrechungen 2 we­ sentlich breiter ausgeführt. Dabei sind die Unterbre­ chungen 2 von innen nach außen kontinuierlich in ih­ rer Breite vergrößert worden. Für bestimmte Anwendun­ gen kann jedoch gegenteilig verfahren werden und sich die Breite der Unterbrechungen 2 nach außen hin ver­ jüngen.

Die Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt durch eine Schleifscheibe, die in beiden möglichen Drehrichtun­ gen benutzt werden kann. Dabei ist der freie Quer­ schnitt der Unterbrechungen 2 symmetrisch ausgebildet und die benachbarten Unterbrechungen 2 werden durch Stege 4 voneinander getrennt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei Beispiele im Teil­ schnitt durch Schleifscheiben, die in einer bevorzug­ ten Drehrichtung verwendet werden sollen. Dabei ist in beiden Fällen der freie Querschnitt der Unterbre­ chungen 2 unsymmetrisch ausgebildet, so daß beim in der Fig. 4 gezeigten Beispiel ein nahezu keilförmi­ ger freier Querschnitt der Unterbrechungen 2 und in der Fig. 5 ein konvergent geformter freier Quer­ schnitt der Unterbrechungen 2 eingehalten worden ist.

Eine solche Ausbildung der nutenförmigen Unterbre­ chungen 2 hat den Vorteil, daß sich die hydrodynami­ schen Verhältnisse für das in den Unterbrechungen 2 aufgenommene Kühlmittel bei Drehung in der bevorzug­ ten Drehrichtung verbessern und demzufolge die Kühl­ wirkung erhöht werden kann.

Die segmentartige Ausbildung des Schleifbelages kann aber auch auf anderen Schleifscheiben, wie z. B. Um­ fang-, Topf- und Planschleifscheiben aufgebracht wer­ den.

Eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Schleifscheiben ist das Schleifen von Kreissägeblät­ tern aus CV-Stahl, Werkzeugstahl, HSS, Hartmetall oder hartmetallbestückte Kreissägeblätter.

Claims (12)

1. Schleifscheibe zum Bearbeiten von Werkstücken mit einem auf einem Grundkörper auf gebrachten Schleifbelag, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifbelag mit zumindest teilweise einzelne Segmente (3) voneinander trennenden Unterbrechungen (2) aufgebracht ist.

2. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungen (2) zumindest teilweise in radialer Richtung parallel zum Grundkörper (1) ausgerichtet sind.

3. Schleifscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Unterbrechungen (2) zumindest an einer Seite parallel zum Grundkör­ per (1) ausgebildet sind.

4. Schleifscheibe nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Durch­ brechungen (2) drehrichtungsabhängig, teilkreis- oder spiralförmige an der/den Seite(n) der Schleifscheibe im Schleifbelag ausgebildeten Nuten sind, deren äußere Enden in Drehrichtung den inneren Enden über den Umfang nachfolgend angeordnet sind.

5. Schleifscheibe nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nutenbreite von innen nach außen verjüngt oder verbreitert.

6. Schleifscheibe nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutquerschnitt drehrichtungsabhängig unsymmetrisch ausgebildet ist.

7. Schleifscheibe nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutquerschnitt keilförmig oder konvergent ausgebildet ist.

8. Schleifscheibe nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fugen der Unter­ brechungen (2) mit wachsendem Abstand von der Drehachse vergrößert oder verkleinert ist.

9. Schleifscheibe nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einer Werkzeugaufnahmebohrung der Schleifscheibe Kühl­ mittelzuführungen zu den Unterbrechungen (2) ausgebildet sind.

10. Schleifscheibe nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (3) des Schleifscheibenbelages kubisches Bornitrid oder Diamant enthalten.

11. Schleifscheibe nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe als Umfangs-, Topf- oder Planschleifscheibe aus­ gebildet ist.

12. Verwendung einer Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Bearbeitung von Kreissä­ geblättern.