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Die
Erfindung betrifft ein rotierend antreibbares Maschinen-Schleifwerkzeug,
bestehend aus einem Trägerkörper, der
mittels Verbindungselementen an einen Maschinen-Antrieb ansetzbar
ist und der wenigstens eine mit einem zu schleifenden Werkstück in Anlage
bringbare Arbeitsfläche
hat, die mit Schleifmittel ausgerüstet ist.
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Schleifwerkzeuge
der vorbeschriebenen Gattung sind als sogenannte „Schleifscheiben" bekannt. Deren Arbeitsflächen sind
zumeist mit als Schleifmittel dienendem Schleifleinen ausgerüstet. Als
Arbeitsfläche
können
alle Flächen
einer Scheiben genutzt werden, die bei Rotation der Scheibe mit
zum Schleifen ausreichender Umfangsgeschwindigkeit um das Drehzentrum
der Scheibe bewegt werden. Die Umfangsgeschwindigkeit ist im Bereich
der Peripherie der Schleifscheiben am höchsten, so daß dort befindliche
Flächenbereiche
zumeist mit Schleifleinen ausgerüstet
werden und sich die sogenannten „Arbeitsflächen" dort befinden.
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Zum
Schleifen von Profilen können
die Arbeitsflächen
der Schleifwerkzeuge entsprechend dem zu schleifenden Profil konturiert
werden. Die konturierte Arbeitsfläche wird mit Schleifleinen
beklebt, das so dünn
ist, daß es
in die Konturen einschmiegbar ist. Verbrauchtes Schleifleinen muß regelmäßig vom Schleifwerkzeug
wieder gelöst
und durch erneut ausgeklebtes Schleifleinen ersetzt werden.
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Für jedes
Profil werden Schleifwerkzeuge mit entsprechender Konturierung benötigt, wobei mehrere
gleich konturierte Schleifwerkzeuge vorbereitet und gleichzeitig
bereitzustellen sind, um den Schleifvorgang gleicher Werkstücke nicht
mit langen Rüst-
und Stillstandzeiten unterbrechen und somit kostenungünstig belasten
zu müssen.
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Das
Schleifen mit derartigen Schleifwerkzeugen gestaltet sich folglich
nur dann einigermaßen wirtschaftlich,
wenn eine ausreichende Vielzahl gleicher Werkstücke zu schleifen ist, so daß sich die
Bereithaltung von Sätzen
entsprechend profilierter Schleifwerkzeuge lohnt.
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Die
Vorteile des Schleifens von Werkstücken im industriellen Maßstab sind
jedoch bei besonders individuell profilierten Werkstücken, zumal
dann, wenn sie lediglich in geringen Stückzahlen anfallen, nicht mehr
nutzbar. Dies gilt insbesondere für gedrechselte Holzteile, die
zumeist nur in geringen Stückzahlen
anfallen. Darüber
hinaus haben gedrechselte Werkstücke
oftmals derart feine oder auch tiefe Profilgebungen, daß der Grund
entsprechend eingestochener Nuten, Rillen oder dergleichen, kaum oder
nur sehr schwer mit einem an der Oberfläche eines konturiertes Schleifwerkzeugs
befindlichen Schleifleinen erreichbar ist. Um den Grund zu erreichen,
wird oftmals der Schleifandruck erhöht, was jedoch wiederum in
nachteiliger Weise entweder zum Abtragen an unerwünschter
Stelle des Werkstücks führt oder
zum Brennen des Schleifmittels aufgrund einer Andruck-Punktbelastung
und der dann dort entstehenden erhöhten Reibungswärme.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rotierend antreibbares
Schleifwerkzeug bereitzustellen, das universell einsetzbar ist für jegliche Schleifarbeiten
an Werkstücken,
insbesondere Werkstücken
mit profilierter Oberfläche,
wie zum Beispiel gedrechselten Werkstücken, gedrehten Werkstücken oder
dergleichen.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Trägerkörper als
Scheibe ausgebildet ist, die derart dünn ist, z. B. 1 mm, daß sie quer
zur Scheibenebene elastisch federn kann und die im Scheibenzentrum
einen Ansatz für
die Verbindungselemente aufweist und daß das Schleifmittel ein flächiges Gebilde
mit einer einseitig mit Schleifleinen, Schleifpapier oder dergleichen
Abrasiflage beschichteten elastischen Polsterlage ist, welches,
nach Art einer Einfassung um die Außenrandkante der Scheibe gelegt,
mit der Polsterlage am Trägerkörper befestigt
ist.
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Die
Ausbildung des Trägerkörpers als
Scheibe hat den Vorteil, daß der
Trägerkörper bei
quer zur Scheibenebene wirkenden Andruckkräften während der Schleifarbeiten federnd
nachgeben kann. Dies ermöglicht
ein vorteilhaftes weiches Schleifen. Zusätzlich wird diese Eigenschaft
des weichen Schleifens auch dadurch weiter gefördert, daß am Trägerkörper bzw. der Scheibe Schleifleinen
angebracht ist, welches an seiner Unterseite eine Polsterlage aufweist.
Da diese Polsterlage sowohl die beiden, etwa radial zum Drehzentrum
stehenden Scheibenflächen,
zumindest im Bereich der Peripherie der Scheibe, als auch die Außenkante
bzw. den Außenrand des
plattenförmigen,
als Scheibe bzw. Teller vorliegenden Trägerkörpers in der Art einer Einfassung umgibt,
können
ebenfalls im wesentlichen radial wirkende Andruckkräfte von
der Polsterlage abgefedert werden, so daß sich auch mit dem engen Radius
des um den Rand bzw. die Kante herumgelegten Schleifleinens relativ
aggressiv, aber dennoch ohne Rattermarken und ohne daß sich übermäßige Reibungswärme aufbaut,
insbesondere am Grund enger und tiefer Profilierungen der Werkstücke weich
schleifen läßt.
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Das
Schleifwerkzeug ist mit Vorteil relativ flach, so daß es geeignet
ist, enge Rillen und Einstechungen, wie sie insbesondere bei Drechselteilen aus
Holz oder Drehteilen aus Metall und Kupferstoffen vorkommen, zu
schleifen.
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Das
erfindungsgemäße Schleifwerkzeug kann
für Schleifarbeiten
benutzt werden, für
welche bisher konturierte Schleifscheiben erforderlich waren, so
daß nunmehr
ein universell verwendbares Schleifwerkzeug vorliegt.
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Das
Schleifmittel ist ein flächiges
Gebilde, daß heißt, es kann
ein Abschnitt bzw. ein Teil eines Bandes, einer Platte, eines Schleifblattes
oder dergleichen Roh- bzw. Ausgangs Element sein, das eine Lage
aus Schleifleinen oder Schleifpapier entsprechend gewünschter
Körnung
hat, die an einer Seite, der nicht schleifenden Rückseite,
mit einer elastischen Polsterlage ausgerüstet ist.
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Die
Polsterlage ist mit Vorteil ein Schaumstoff mit entsprechender Porosität und Elastizität. Auf die
nicht abrasive Fläche
der Rückseite,
beispielsweise eines Schleifleinens, ist die Polsterlage kaschiert
bzw. ist die Polsterlage mit der Fläche der Rückseite fest verbunden, zum
Beispiel dadurch, daß der
Schaumstoff direkt auf die Rückseite
des Schleifleinens geschäumt
ist.
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Die
Polsterlage weist eine Dicke von etwa 1 bis 5 mm, vorzugsweise 2,5–3 mm auf.
Dünnere Polsterlagen
sind bei hohem Schleifandruck leicht durchdrückbar, das heißt sie können örtlich durchschlagen,
wodurch die Vorteile des weichen Schleifens verloren gehen. Dickere
Polsterlagen haben dagegen den Nachteil, daß sie sich aufgrund auftretender
Fliehkräfte übermäßig recken
bzw. dehnen, was zu unerwünschten
Formänderungen
und unter Umständen
zum Ablösen
vom Trägerkörper führen kann. Bewährt hat
sich eine Dicke der Polsterlage von etwa 2,5 mm sowie ein offenzelliger
Kunststoffschaum mit einer Stauch-Härte von 10–60 und einem Raumgewicht von
17–40
kg pro m3.
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Die
als Trägerkörper dienende
Scheibe ist mit Vorteil als Scheibenring ausgebildet, da das Innenloch
eines Scheibenringes als Ansatz für Verbindungselemente dienen
kann. Dazu kann der Lochrand des Innenloches zum Beispiel entsprechende
Materialverstärkungen
oder -verdickungen aufweisen, die zu Aufnahmen für als Aufspannelemente vorliegende
Verbindungselemente ausformbar sind, mit denen sich das Schleifwerkzeug
auf oder an eine durch das Innenloch erstreckende, oder in das Innenloch
hinein vorstehende Welle oder einen Zapfen eines Maschinen-Antriebs
spannen läßt.
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Als
Maschinen-Antrieb sind sowohl maschinengeführte als auch handgeführte Antriebe
verwendbar.
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Nach
einer Weiterbildung ist der Ansatz des Trägerkörpers als kurze z. B. 7 mm
lange Hülse
ausgebildet, wobei die Scheibe einem etwa radial von der Hülse abstehenden
etwa 10 mm breiten Kragenflansch entspricht. Hülse mit Kragenflansch bilden somit
den Trägerkörper, der
sich mittels der Hülse
als Ansatz einfach und rasch auf eine Welle oder einen Zapfen eines
Maschinen-Antriebes
stecken läßt und aufgrund
der Hülse
auch ausreichend genau zentriert ist. Die Ausgestaltung des Trägerkörpers ist
dabei so getroffen, daß der
der Scheibe entsprechende Kragenflansch, bezogen auf die Länge der
Hülse,
außermittig
an der Hülse
sitzt. Ist die Dicke des Schleifmittels größer als der kleinste Abstand
des Kragenflansches vom jeweils zugeordneten Ende der Hülse, stehen
weder Teile des Trägerrohrs
noch Verbindungselemente über
die eigentliche Schleiffläche des
Schleifmittels vor, welches die entsprechende Seite bzw. Fläche des
Kragenflansches bedeckt.
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Die
Innenfläche
der Hülse
kann mit radial nach innen abstehenden Mitnehmern versehen sein, die
in entsprechenden Nuten z. B. der Verbindungselemente oder direkt
der Welle oder eines Zapfens des Maschinen-Antriebs eingreifen und
für einen
drehfesten Sitz des Schleifwerkzeuges sorgen.
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Mit
besonderem Vorteil sind Hülse
und Kragenflansch ein einstückiges
Kunststoff-Spritzgußteil. Hülse und
Kragenflansch haben in etwa gleiche Wandstärken und lassen sich aus Kunststoff
in hohen Stückzahlen
im Spritzgußverfahren
kostengünstig herstellen.
Nach der Einfassung des Kragenflansches mit dem gepolsterten Schleifmittel
liegt ein billiges Schleifwerkzeug vor, das universell für viele
vorkommende Schleifarbeiten einsetzbar ist und nach Abnutzung des
abrasiven Schleifbelages einfach komplett ausgewechselt werden kann.
Abgenutzte Schleifwerkzeuge der erfindungsgemäßen Art bedürfen keiner Wiederaufarbeitung,
wie es bei profilierten Schleifwerkzeugen der Fall ist, sondern
können
auch komplett entsorgt werden. Das erfindungsgemäße Schleifwerkzeug ist somit
ein sogenanntes „Wegwerf-Teil".
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Der
zur Ausbildung des Trägerkörpers verwendete
Kunststoff ist mit ganz besonderem Vorteil ein glasfaserverstärktes Polyamid.
Die Glasfaserverstärkung
erzeugt trotz dünnwandiger
Ausführung
des Trägerkörpers die
notwendige Festigkeit, erlaubt aber die gewünschten federnden Eigenschaften
des Kragenflansches selbst, also auch das Nachgeben der gesamten
Scheibe bei entsprechendem Andruck an ein zu schleifendes Werkstück. Ein
Polyamid hat zusätzlich
den Vorteil, daß dieser
Werkstoff mit Ameisensäure
anlösbar
ist, so daß angelöste Flächenbereiche
wie ein aufgetragener Klebstoff wirken können. Dadurch läßt sich,
nach Benetzen der Oberflächen
des Kragenflansches mit Ameisensäure,
das Schleifmittel mit seiner Polsterlage problemlos und ohne zusätzlichen
Einsatz besonderer Kleber mit dem Trägerkörper verbinden. Für die Verbindung
ist noch besonders vorteilhaft, daß es sich bei der Polsterlage
um einen offenzelligen Schaumstoff handelt, mit dem sich der angelöste Werkstoff
des Trägerkörpers besonders
intensiv und fest verbinden kann, da der angelöste Werkstoff in die Poren
des Schaumstoffes eindringen kann und für gegenseite Verankerung sorgt,
sobald das Lösungsmittel
wieder verflüchtigt
und die „Klebung" abgetrocknet ist.
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Die
Anbringung des Schleifmittels kann dadurch einfach gestaltet sein,
daß das
Schleifmittel in Form eines vorbestimmten, zur Dimensionierung des Trägerkörpers jeweils
passenden Zuschnittes vorliegt. Zuschnitte lassen sich vorbereiten
und bereitstellen um die Trägerkörper damit
auszurüsten.
Aus Platten, Bändern,
Streifen oder dergleichen Rohmaterial des Schleifmittels lassen
sich die entsprechenden Zuschnitte ohne weiteres fertigen. Zweckmäßigerweise
ist jeder Zuschnitt ein planes, im wesentlichen rundes Stanzteil
mit keilförmigen
Randeinschnitten bzw. Ausklinkungen. Die Randeinschnitte bzw. Ausklinkungen
ermöglichen
es, den Zuschnitt des Schleifmittels nach Art einer Einfassung faltenfrei um
die Außenrandkante
der Scheibe bzw. des Kragenflansches zu legen. Vorzugsweise ist
im Zentrum des Zuschnittes ein Loch angeordnet, dessen Durchmesser
etwa gleich, jedoch nicht kleiner als der Außendurchmesser des als Hülse vorliegenden
Ansatzes des Trägerkörpers ist.
Das Loch im Zentrum des Zuschnittes behindert somit ein Ansetzen
des Schleifwerkzeuges an eine Welle oder einen Spannzapfen eines
Maschinen-Antriebes nicht.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, aus sich weitere erfinderische Merkmale ergeben,
ist in der Zeichnung dargestellt.
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Es
zeigen:
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1:
eine Seitenansicht des Schleifwerkzeuges im Schnitt,
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2:
eine Seitenansicht des Trägerkörpers des
Schleifwerkzeuges gemäß 1 im
Schnitt,
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3:
eine Draufsicht des Trägerkörpers gemäß 2,
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4:
eine Draufsicht eines Zuschnittes aus Schleifmittel zur Ausrüstung des
Trägerkörpers gemäß 2 und 3 zu
einem Schleifwerkzeug gemäß 1,
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5:
eine Seitenansicht des Schleifwerkzeuges mit Verbindungselementen
zum Aufspannen auf eine Welle einer Antriebsmaschine und
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6:
eine Seitenansicht eines Schleifwerkzeuges im Schnitt mit Verbindungselementen
zum Ansetzen des Schleifwerkzeuges an einen Spannzapfen einer Antriebsmaschine.
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1 zeigt
ein Schleifwerkzeug in der Seitenansicht geschnitten. Das Schleifwerkzeug
besteht aus einem Trägerkörper 1,
in dessen Peripheriebereich Schleifmittel 2 angeordnet
ist. Der Trägerkörper besteht
aus einer Scheibe 3, die derart dünn ist z. B. 1 mm, daß sie quer
zur Scheibenebene elastisch federn kann. Im Scheibenzentrum befindet
sich als Ansatz für
Verbindungselemente eine etwa 7 mm kurze Hülse 4, wobei die Scheibe 3 einem
etwa radial von der Hülse 4 abstehenden
Kragenflansch entspricht.
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Das
Schleifmittel 2 ist ein flächiges Gebilde, welches nach
Art einer Einfassung um die Außenrandkante 5 der
Scheibe 3 gelegt ist. Das Schleifmittel besteht aus einem
Schleifleinen 6, welches an seiner Rückseite eine elastische Polsterlage 7 aufweist. Die
Polsterlage kann Schaumgummi oder Kunststoffschaum sein und weist
eine Dicke von etwa 2,5 auf, wodurch gute Ausformungseigenschaften
des Schleifmittels erreicht werden. Mit Vorteil läßt sich
der Außenradius
des Schleifmittels über
dem Bereich der Außenrandkante 5 klein
halten.
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2 zeigt
den Trägerkörper 1 in
einer Seitenansicht. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen
wie in 1 bezeichnet. 2 läßt insbesondere
in Verbindung mit 1 erkennen, daß der der
Scheibe 3 entsprechende Kragenflansch bezogen auf die Länge der
Hülse 4 außermittig
an der Hülse
sitzt. Wie 1 verdeutlicht, ist die Dicke
des Schleifmittels größer als
der kleinste Abstand des der Scheibe 3 entsprechenden Kragenflansches
vom Ende 8 der Hülse
(2), so daß sich
der in 1 sichtbare vorteilhafte Überstand des Schleifmittels ergibt,
der eine volle Nutzung der unteren stirnseitigen Arbeitsfläche des
Schleifwerkzeuges (1) ermöglicht.
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3 zeigt
eine Draufsicht des Trägerkörpers 1 gemäß 2.
Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
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2 und 3 verdeutlichen
insbesondere die Ausbildung des Trägerkörpers 1 ähnlich einem Scheibenring,
wobei die Innenfläche
der Hülse
radial nach innen abstehende Mitnehmer 9 aufweist, die das
drehfeste Ansetzen des Trägerkörpers an Verbindungselemente
bzw. an eine Welle oder Spindel eines Maschinenantriebs gewährleisten.
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Jedes
Trägerteil
ist in vorteilhafter Weise ein Spritzgußteil aus glasfaserverstärktem Polyamid,
z. B. unter dem Handelnamen „Ultramid" bekannt. Es ist
dies ein schlagfester und hoch belastbarer Kunststoff, der die Biegebelastbarkeit
der etwa 1 mm dünnen
Scheibe 3, die in Form eines Kragenflansches der Hülse 4 vorliegt,
ermöglicht.
Außerdem
entwickelt dieser Kunststoff beim Anlösen mit geeignetem Lösungsmittel,
beispielsweise Ameisensäure,
Klebeeigenschaften, die mit Vorteil zur Verbindung des Trägerkörpers mit
Schleifmittel genutzt werden können.
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4 zeigt
in einer Draufsicht, daß das Schleifmittel
in Form eines vorbestimmten, zur Dimensionierung des Trägerkörpers 3 jeweils
passenden Zuschnittes vorliegt.
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Bei
dem in 4 dargestellten Zuschnitt des Schleifmittels 2 handelt
es sich um ein planes, im wesentlichen rundes Stanzteil mit keilförmigen Randeinschnitten 10,
die auch als Ausklinkungen bezeichnet werden können. Die Randeinschnitte 10 in
Verbindung mit den am Grund der Einschnitte befindlichen Löcher 11 ermöglichen
ein faltenfreies Herumlegen des Schleifmittels um die Außenrandkante 5 des
in Form einer Scheibe 3 vorliegenden Trägerkörpers 1.
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Im
Zentrumsbereich des Zuschnittes befindet sich ein Loch 12,
dessen Durchmesser etwa gleich, jedoch nicht kleiner als der Außendurchmesser
des als Hülse 4 vorliegenden
Ansatzes des Trägerkörpers 1 ist.
In 4 ist die Hauptarbeitsseite des Schleifmittels,
die Abrasitlage, sichtbar. Die Polsterlage unter dem hier sichtbaren
Schleifleinen ist folglich entsprechend mitzugeschnitten.
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Der
ringscheibenförmige
Bereich zwischen den Löchern 11 und
dem Innenloch 12 bildet eine Hauptarbeitsseite ohne irgendwelche
Schnitte. Außerdem
ermöglicht
das Innenloch 12 eine verdeckte Verschraubung bzw. Verspannung
mit den Antriebsmaschinen.
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5 zeigt
schematisch das Ansetzen des Schleifwerkzeuges mit Verbindungsmitteln
an die Welle 13 eines Maschinenantriebs. Die Verbindungsmittel
umfassen einen auf der Welle 13 sitzenden Spannring 14,
der im Bereich seines Außenumfangs Nuten 15 aufweist,
in welche die Mitnehmer 9 des Trägerkörpers 1 des Schleifwerkzeugs
eingreifen können,
um das Schleifwerkzeug drehfest mit der Welle 13 zu verbinden.
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Mit 16 ist
ein zweiter Spannring bezeichnet. Die beiden Spannringe 14 und 16 sind
hier nach Art einer Explosionsdarstellung gezeichnet. Sie können zusammengeschraubt
oder -gespannt werden, wobei sie das Schleifwerkzeug dann zwischen
sich klemmen.
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6 zeigt
eine zweite Ausführungsmöglichkeit
zur Verbindung des Schleifwerkzeuges mit einem Maschinenantrieb.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Spannring 14' mit
einer kleineren Innenbohrung 17 versehen, die das Einsetzen
eines Spannzapfens 18 ermöglicht. Der Spannzapfen 18 weist
an der Stirnseite seines Zapfenfußes 19, der in die
Bohrung 17 steckbar ist, ein Gewindesackloch 20 auf.
Sobald das Spannwerkzeug so auf die Spannscheibe 14' gesetzt ist,
daß die
Mitnehmer 9 in den Nuten 15' formschlüssig aufgenommen sind, wird
auf der gegenüberliegenden
Seite des Schleifwerkzeugs ein Spanndeckel 21 angesetzt,
der scheibenförmig ausgebildet
ist und ein Stanzteil aus Blech sein kann. Im Zentrum besitzt der
Spanndeckel 21 eine Senkbohrung 22. Der Außendurchmesser
des Spanndeckels 21 ist etwa gleich, jedoch nicht größer der
Innendurchmesser der Hülse
des Trägerkörpers 1.
Dadurch kann der Spanndeckel 21 auf den Schultern 23 an
den Unterseiten der gegenüber
der Hülsenlänge verkürzten Mitnehmer 9 aufliegen.
Der Spanndeckel 21 ist damit in der Hülse versenkt aufgenommen, wenn
er mit der Senkschraube 24 am Zapfenfuß 19 des Zapfens 18 befestigt
ist, und sobald sämtliche Bauteile
unter Einklemmung bzw. Zwischenklemmung des Schleifwerkzeuges zusammengefügt und zusammengezogen
sind.
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Der
Spannzapfen 18 läßt sich
in ein Spannfutter, beispielsweise einer elektrischen Handbohrmaschine
einspannen.