DE2011599A1 - - Google Patents

Description

DipU-Pnys. Leo Thul

Patentanwalt

7 Stuttgart-Feuerbach

Kurze Str. 8

CV. Rue 12

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GMBH, Freiburg

Kunstharzgebundenes Abrieb-Schneidrad

Die Priorität der Anmeldung Nr. 806 653 vom 12. März 1969 in den Vereinigten Staaten von Amerika ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft ein kunstharzgebundenes Abrieb-Schneidrad.

Es gibt zwei Arten derartiger Schneidräder, nämlich solche mit glatter Oberfläche und solche mit rauher Oberfläche.

Räder mit glatter Oberfläche, kurz: glatte Räder, werden dadurch erzeugt, dass eine Mischung aus Schleif material und Kunstharzbindemittel zwischen glatte Stahl platten eingepresst wird, so dass Schneidräder mit verhältnismässig glatter Oberfläche entstehen.

Schneidräder mit rauher Oberfläche, kurz: rauhe Schneidräder, werden dadurch erzeugt, dass eine Mischung aus Schleifmaterial und Kunstharzbindemittel zwischen Stahlplatten eingepresst wird, in die Muster eingeprägt sind, so dass diese Muster im umgekehrten Sinne in die Seiten der Räder eingeprägt werden. Solche Muster sind; Allgemeine Rändelungen, konzentrische kreis- oder ringförmige Vertiefungen und spiralförmige Vertiefungen, die sich kontinuierlich von der Nabe des Rades zum Umfang hin erstrecken. Ein anderes gewöhnlich benutztes Muster wird dadurch erzeugt, dass die glatten Oberflächen

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der Räder auf ein Drahtgeflecht aufgedruckt werden. Schließlich besteht ein Verfahren zur Erzeugung einer rauhen Oberfläche darin, dass eine Mischung aus Abriebsmaterial und Kunstharzbindemittel zwischen Stahlplatten eingepresst wird, die mit einem elastischen Überzug aus Vinyl, Gummi oder einem ähnlichen Material überzogen sind. Ein solcher Überzug lässt das Abriebsmaterial in die elastische Oberfläche eindringen und gestattet es, dass das Bindemittel in den Radkörper hineingedruckt wird, so dass der gesamten Oberfläche des Rades eine rauhe Struktur gegeben wird.

Der Hersteller dieser Arten von Schneidrädern sieht sich einer Reihe von Problemen gegenüber. Eines davon ist das Erfordernis, die für das Zerschneiden von Werkstücken wie Metallblöcken, Gussstücken, Röhren, Baustahlstücken und dgl. benötigte Zeit herabzusetzen. Zu diesem Zwecke muss man die Bremsung des Schneidrades während des Schnittes vermindern. Dieser Bremseffekt tritt sowohl bei den glatten Schneidrädern als auch - in einem etwas geringeren Masse - bei den rauhen Schneidrädern auf. Ein anderes Problem besteht darin, dass man den Prozentsatz des Abbrennens, das bei diesen beiden Arten von Schneidrädern während des Schneidvorganges auftritt, vermindern muss. Eine weitere Aufgabe liegt darin, die auf die während des Schneidvorganges verbrauchte Fläche des Schneidrades bezogene, erzielte Schnittfläche so gross wie möglich zu machen. Schi iessl ich muss man ein Schneidrad bereitstellen, das nicht mit dem Schnitt-abfall bedeckt wird. Eine solche Bedeckung vermindert den Wirkungsgrad und die Lebensdauer des Schneidrades.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes kunstharzgebundenes Abrieb-Schneidrad zuschaffen, das sowohl ein Rad mit glatter als auch mit rauher Oberfläche sein kann.

Insbesondere soll die Schnittleistung erhöht und die Schnittzeit damit vermindert werden; das Abbrennen soll verringert werden; das Verhältnis zwischen Stahl und

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Rad, des ein Mass für die Schnitt-leistung pro während des Schneidvorganges verbrauchten Quadratzentimeter des Rades ist, soll erhöht- werden; der Bremseffekt soll vermindert werden; die Wegführung des Schnittabfalls soll verbessert werden; schliesslich soll das Schneidrad einfacher herstellbar seirv sich im Gebrauch wirtschaftlicher stellen und einen erhöhten Wirkungsgrad haben.

Das kunstharzgebundene Abrieb-Schneidrad in Gestalt eines Kreisscheibenkörpers ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe auf beiden Seiten hohlgeprägte, speichenartige Rippen aufweist, die sich radial aus der Richtung des Umfanges der Scheibe in Richtung deren Mitte erstrecken und zwischen denen sich Vertiefungen befinden, und dass die Rippen auf der einen Seite der Scheibe den Vertiefungen auf deren anderen Seite unmittelbar gegenüberstehen.

Ein derartiges Schneidrad mit Mitteln zur Erzeugung eines unterbrochenen Schnittes, zur Einführung einer Vibration zwischen dem Werkstück und dem Schneidrad und zur Entfernung von Schnittabfall von seiner Oberfläche,weist ein Abriebgundnaterial mit Abriebkörnem und einem bindenden Kunstharz auf.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Schneidrades nach der Erfindung;

Fig.2 ist die Ansicht einer Seite des Schneidrades nach Fig. 1;

Fig.3 ist ein Querschnitt durch das Schneidrad nach Fig. 1 längs der Linie 3-3 von Fig. 1;

Fig .4 ist die Ansicht einer Seite eines Schneidrades nach der Erfindung gemäss einer abgewandelten Ausführungsform;

Fig.5 ist die Ansicht einer Seite eines Schneidrades nach der Erfindung gemäss einer weiteren abgewandelten Ausführungsform.

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Zur Erläuterung des Wesens der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 ein kunstharzgebundenes Abrieb-Schneidrad 10 dargestellt. Dieses besteht aus einem kreisförmigen Schneidradkörper, dem das schon genannte Bezugszeichen 10 zugeordnet ist. Das Abriebmaterial dieses Körpers enthält eine Vielzahl von Abriebkörnern und ein Kunstharzbindemittel. Das Schneidrad 10 weist eineAnzahl von erhöhten Zonen oder Rippen 12 auf, die auf seinen beiden Seiten hohlgeprägt sind. Die Rippen 12 erstrecken sich aus der Richtung des Umfanges des Rades 10 in Richtung auf seine Mitte zu. Die Rippen befinden sich alternierend auf beiden Seiten des Rades.

Nach den Fig. 1 und 2 enden die speichenartigen Rippen 12 an einer Mittenfläche 14 des Rades. Durch diese Formgebung ist um die Nabe des Rades herum eine glatte Fläche zur Anbringung eines Antriebsmittels mit Hilfe eines normalen flachen Flansches vorhanden. Das Antriebsmittel und der Flansch sind nicht dargestellt. Auf jeder Seite des Rades ist eine abwechselnde Anordnung einer Reihe von Rippen 12 und Vertiefungen 16 vorgesehen. Die Rippen 12 und die Vertiefungen 16 sind auf den beiden Seiten des Rades 10 derart angeordnet, dass die Rippen 12 auf der einen Seite des Rades den Vertiefungen 16 zwischen den Rippen 12 auf der anderen Seite des Rades 10 unmittelbar gegenUbep-stehen und umgekehrt.

Die Formgebung durch die speichenartigen Rippen 12 geht auch aus der Fig. hervor, die den Schnitt längs der

Linie 3-3 von Fig. 1 durch das Schneidrad 10 darstellt. Das Schneidrad 10 hat eine Dicke t und erhabene Rippen 12 einer Höhe h, die von der ebenen Oberfläche des Rades aus gemessen ist. Der Aussendurchmesser d des Rades 10 ist in Fig. 1 eingetragen.

Bei einem tatsächlich erprobten Ausführungsmuster betrug die Dicke t des Rades 0,398 cm (0.122 inch) und die Höhe h 0,036 cm (0.014 inch). Der Aussendurchmesser d dieses Rades betrug 40,6 cm (16 inch).

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Die Höhe h der Rippen 12 soll weniger als etwa 35 % der Dicke t des Rades betragen und bei einer bevorzugten Ausführungsform im Bereich von etwa 5 bis 20% liegen.

Die Schneidräder nach der Erfindung können durch Formung eines Ab riebmaterials mit einer hineingemengten Vielzahl von Abriebkörnern hergestellt werden, das mit Kunstharzbindemittel gemischt ist und zwischen flache Stahlplatten eingepresst wird. Das entstandene gepresste Rad wird dann zwischen erhitzten Stahlplatten emeut gepresst, die die gewünschten radialen Rippen aufweisen, um dieses Muster in die Oberfläche des Rades einzuprägen. Das auf diese Weise hergestellte Rad gehört zur Art der Räder mit glatter Oberfläche* Zusätzlich zu den Rippen auf der Oberfläche des Rades kann dieser jeder beliebige Grad an Rauheit gegeben werden. So können beispielshalber gewUnschtenfalls konzentrische Kreise in die Rippen eingepresst werden und zwar nach einer der eingangs beschriebenen, bekannten Methoden.

Die Schneidräder können einen gleichförmigen Aufbau aufweisen oder je nach Wunsch mit einer oder mit mehreren Schichten einer Geflechtverstärkung abgeformt sein.

Beim Aufbau des Rades können verschiedene Abriebkörner verwendet sein. Beispiele für verwendbare Abrieb körner sind verschiedene Arten von Aluminiumoxiden, Sfliziumcarbiden, Aluminium-Zirkon-Oxiden, Zirkonoxide und dgl. und Mischungen davon. .

Es können auch verschiedene Kunstharzbinder verwendet werden, obwohl Phenolformaldehyd-Kunstharze bevorzugt sind. Beispiele für andere anwendbare Kunstharzbinder sind andere hitzehärtbare Harze wie Polyesterurethan, Polyimide, Harnstoff-Formaldehyde und Mischungen davon. Femer können Gummi-Kunstharzmischungen als bindendes Mittel verwendet werden, beispielshalber Phenolformaldehyde, die mit natürlichem oder synthetischem Gummi modifiziert sind.

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Der technische Fortschritt des Schneidrades nach der Erfindung geht aus den vorstehenden, anhand der Zeichnung gemachten Erläuterungen hervor. In ihrer Weiterbildung betrifft die Erfindung auch Schneidräder, die Mittel zur Erzielung eines unterbrochenen Schneidvorganges aufweisen. Ferner können Mittel vorgesehen sein, die eine kleine hochfrequente Schwingung zwischen dem Werkstück und dem Schneidrad während des Schneidvorganges hervorrufen. Die Rippen 12 und Vertiefungen 16 sind auf beiden Seiten des Rades in einem Muster angeordnet, in dem sie abwechseln. Wenn sich das Rad während des Schneidvorganges dreht, befindet sich eine Rippe 12 auf einer Seite des Rades zu einem gegebenen Zeitpunkt in Berührung mit dem Werkstück. Zu/gleichen Zeitpunkt befindet sich eine Vertiefung 16 auf der anderen Seite des Rades in dieser Lage, und diese entgegengesetzte Seite des Rades befindet sich mit dem Werkstück nicht in Berührung. Wenn sich das Rad während des Schneidvorganges dreht, wird dieser Zustand dauernd wechseln. Die Rippen 12 auf der einen Seite des Rades treten in die Schneidphase ein, wenn die andere Seite sie verlässt und umgekehrt. Diese Wechselwirkung ruft die erwünschte, unterbrochene Schneidarbeitsweise hervor. Zusätzlich erzeugt sie die gleichermassen gewünschten kleinen, hochfrequenten Schwingungen zwischen dem Werkstück und dem Schneidrad. Die Vorteile dieser Wirkungen liegen darin, dass das Rad nach der Erfindung freier und schneller schneidet und weniger zum Abbrennen neigt als bekannte Schneidräder.

Der Aufbau der Schneidräder nach der Erfindung wirkt sich auch günstig für die Entfernung des Schnittabfalls von der Oberfläche des Rades 10 aus. Die wechselweise zwischen den Rippen 12 des Rades 10 liegenden Vertiefungen 16 bilden Kanäle auf der Oberfläche des Rades. Die Zentrifugalkraft des sich drehenden Rades presst den Schnittabfall in diese Kanäle und entfernt sie so von der Radoberfläche. Auf diese Weise wird die Belastung des Rades mit Schnittabfall ganz erheblich vermindert. Dies trägt zum Wirkungsgrad des Rades bei und zu seiner Lebensdauer.

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Die Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform für ein kunstharzgebundenes Abrieb-Schneidrad nach der Erfindung. Bei dieser AusfUhrungsform erstrecken sich die Rippen 12 radial vom Umfang des Rades durchgehend bis zur Wellenbohrung 18. Im Übrigen entspricht der Aufbau dieses Rades demjenigen nach den Fig. 1 bis 3. Die sich radial erstreckenden Rippen 12 sind abwechselnd mit den Vertiefungen 16 auf beiden Seiten des Rades angeordnet. Die Rippen 12 auf der einen Seite des Rades liegen unmittelbar gegenüber den Vertiefungen 16 auf der anderen Seite des Rades und umgekehrt. Das Schneidrad nach Fig. 4 weist die gleichen wünschenswerten Eigenschaften auf wie das Schneidrad nach den Fig. 1 bis 3.

Auch hier sind Mittel zur Erzielung einer unterbrochenen Schneidarbeitsweise vorgesehen und zur Erzeugung einer Schwingung und Verminderung der Belastung. Indem nicht gezeigten Montageflansch können Aussparungen eingearbeitet sein, die den Rippen auf der Oberfläche des Rades entsprechen. Der Eingriff der Rippen 12 des Rades mit den Aussparungen des Flansches ergibt einen vorteilhaften, völlig schlupffreien Antrieb, wenn das Rad in Drehung versetzt wird.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schneidrades nach der Erfindung. Die Rippen 12 sind in diesem Falle schachbrettartig angeordnet. Auf der anderen Seite des Rades liegen ihnen Vertiefungen 16 unmittelbar gegenüber.

Da das Rad durch den Schneidvorgang abgenutzt wird, gibt es bei dieser Ausführungsform in Bezug auf die Rippen und Vertiefungen stets eine Konfiguration, die die unterbrochene Arbeitsweise, die Induzierung einer Schwingung und die Verminderung der Belastung gewährleistet, wie dies oben beschrieben wurde. Diese Ausführungsform eines Rades nach der Erfindung bietet den Vorteil, dass der Aufbau dem Rade zusätzlich Festigkeit gibt und Widerstandsfähigkeit gegen Erschütterungen.

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Dass die dem Schneidrad nach der Erfindung zugeschriebenen Eigenschaften tatsächlich vorhanden sind, möge durch nachfolgendes Beispiel gezeigt werden.

Es wurden vier normale Füllmengen einer Abriebmischung zur Einpressung im heissen Zustand in vier Schneidräder mit einem Durchmesser von 40,6 cm (16 inch) bereitgestellt. Die Füllmengen hatten folgende Zusammensetzung:

Aluminiumoxid-Abriebmasse ("24 grit", Körnigkeit gemäss 24 Maschen pro 2,54 cm)	3805 g
Pulverisiertes Phenolformaldehydharz	842 g
Eisenkies ("-1OO mesh", gesiebt bei 100 Maschen pro 2,54 cm)	1177 g
Kafk	175 g
Kreosotö!	47 ecm

Diese Füllmengen wurden dann in verschiedene Schneidräder eingepresst. Eine Füll menge - sie sei A genannt - wurde in ein normales Schneidrad mit rauhen Oberflächen eingepresst, das von einer Art war, wie sie gewöhnlich als die beste bekannte Art für Schneidräder angesehen wurde. Dieses Vergleichsrad wurde durch Pressung zwischen Platten mit konzentrischen Vertiefungen (16 Vertiefungen pro 2,54 cm) hergestellt.

Die anderen drei Füllmengen - sie seien B, C und D genannt - wurden in Schneidräder gemäss der Erfindung eingeformt. In die Flächen dieser Räder waren 8, 8 bzw. 16 Rippen eingeprägt. Die Rippen des Rades B hatten eine Höhe h = 0,076 cm (0.03 inch). Die Höhe der Rippen der Räder C und D betrug 0,035 cm (0.014 inch).

Alle vier Räder wurden zehn Minuten lang bei einer Temperatur von 176,3 C (350 F) gepresst. Auf diese Erhitzungsperiode folgte eine 20-stUndige Aushärtung bei 176,3° C (350°F). Dann wurden die ausgehärteten Räder für den Schnittest montiert.

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Der Schnittest wurde mit einer H.P. Wallace - Abschneidmaschine Typ 15, einer Schneidmaschine zur .Abschrotung zur Zerkleinerung von Metallblöcken, durchgeführt. Mit den vier Schneidrädern wurden kaltgewalzte Stahlbarren in Barren mit einem Querschnitt von 5,08 cm χ 5,08 cm (2" χ 2") zerschnitten. Die Schnittzeit und die prozentuale Abbrennung wurden registriert. Nach zehn Schnitten wurden femer die Raddurchmesser gemessen und mit den ursprUngl ichen Durchmessern der Räder verglichen. Dann wurde das Verhältnis der Quadratzentimeter des durchschnittenen Stahles zu den verbrauchten Quadratzentimetem des Rades berechnet. Dieses Verhältnis wird im folgenden als Stahl-zu-Rad-Verhältnis oder S/W - Verhältnis bezeichnet. Die Ergebnisse dieser Versuche sind nachstehend zusammengestellt.

TABELLE

Schneidrad	Schnittzeit (Sekunden)	% Abbrennung	S/W-Verhältnis
A (Vergleich)	14,1	52	0,89
B	11,5	25	2,21
G	10,7	33	1,77
D	9,9	4	2,30

Wie sich aus den Daten der Tabelle ergibt, Übertreffen die Räder nach der Erfindung das normale Rad ganz erheblich. Die Räder nach der Erfindung erwiesen einen bemerkenswerten Anstieg der Schnittgeschwindigkeit, eine starke Verminderung der Abbrennerscheinung und ein bedeutsames Anwachsen der geschnittenen Fläche im Vergleich zur veiforauchten Radfläche.

Die Erfindung wurde anhand von Ausfuhrungsbeispielen erläutert. Darin aber ist keine Beschränkung ihres Wesens zu sehen.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   Κ/ Kunstharzgebundenes Abrieb-Schneidrad in Gestalt eines Kreisscheibenkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (10) auf beiden Seiten hohlgeprägte, speichenartige Rippen (12) aufweist, die sich radial aus der Richtung des Umfangs der Scheibe in Richtung deren Mitte erstrecken und zwischen denen sich Vertiefungen (16) befinden, und dass die Rippen auf der einen Seite der Scheibe den Vertiefungen auf deren anderen Seite unmittelbar gegenüberstehen.
2. 2. Schneidrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) der Rippen weniger als 35 % der Dicke des Scheiben körpers betrugt.
3. 3. Schneidrad nach Anspruch 1 und 2 mit Mitteln zur Erzeugung eines unterbrochenen Schnittes, zur Einführung einer Vibration zwischen dem Werkstück und dem Schneidrad und zur Entfernung von Schnittabfall von seiner Oberfläche, gekennzeichnet durch ein Abriebgrundmaterial mit Abriebkömem und einem bindenden Kunstharz.
4. 4. Schneidrad nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch PhenojaJdehvdharz als bindendes Kunstharz.

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