DE20116302U1

DE20116302U1 - Schleifvorrichtung für die Bearbeitung von Wintersportgeräten

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Publication number: DE20116302U1
Application number: DE20116302U
Authority: DE
Original assignee: WEISS AG DIAMANT und CBN WERKZ
Current assignee: WEISS AG DIAMANT und CBN WERKZ
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2002-02-28
Anticipated expiration: 2011-10-05
Also published as: FR2815279A3; AT5748U1; FR2815279B3; CH694908A5

Description

Schleifvorrichtung für die Bearbeitung von Wintersportgeräten

Die Erfindung betrifft eine Schleifvorrichtung zum Schleifen von Wintersportgeräten, wie beispielsweise Skis, Snowboards oder dergleichen, die eine Schleifmaschine umfasst, an der eine Schleifscheibe und ein Abrichtwerkzeug zum Abrichten der Schleifscheibe anbringbar ist, eine Aufnahme für ein / oder mehrere Wintersportgeräte aufweist, wobei die Aufnahme und die Schleifscheibe translatorische Relativbewegungen ausführen können. Die Erfindung betrifft ebenso ein Abrichtwerkzeug und ein Wintersportgeräte-Schleifsystem nach dem ■■"·■ Oberbegriffen der Ansprüche 9 und 11.

Wintersportgeräte, wie z.B. Ski oder Snowboards, werden während ihrer Fertigung an ihrer Unterseite, d.h. der Seite, die zum Gleiten auf Schnee vorgesehen ist, geschliffen und strukturiert. Hierbei stellt sich das Problem, dass diese Gleitseite inhomogen ist, da sie eine relativ grosse Kunststofffläche aufweist, die üblicherweise von zwei Stahlleisten berandet ist. Kunststofffläche und Stahlleisten sollen aber nach Möglichkeit gleichzeitig geschliffen werden, um einerseits möglichst geringe Fertigungskosten zu erzielen' und andererseits auch eine insgesamt plane Gleitseite zu fertigen. Die völlig . unterschiedlichen Eigenschaften der beiden Materialien erschwert ungemein, eine möglichst ebene und glatte Gleitseite zu erzeugen.

Zum Abrichten der hierfür benutzten Schleifscheiben werden in der Regel Abrichtwerkzeuge benutzt, die mit Mono- oder herkömmlichen polykristallinen Diamanten, gegebenenfalls auch mit Naturdiamanten, besetzt sind. Monokristalline Diamanten und Naturdiamanten haben den Nachteil, dass sie eine Tendenz zu relativ grossvolumigen Ausbrüchen zeigen. Es bedarf daher eines vergleichsweise grossen Aufwands, um nach einem Ausbruch die Diamanten des Abrichtwerkzeugs wieder in

die für den Abrichtvorgang erforderliche Form zu bringen. Da das Abrichtwerkzeug hierbei vergleichsweise stark abgetragen wird, ist ein solches Abrichtwerkzeug relativ schnell verschlissen.
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Herkömmliche polykristalline Diamanten haben eine Binderphase, die meist aus einem metallischen oder keramischen Material besteht, das gegen abrasiven Verschleiss anfälliger ist als Diamanten. Dies hat zum einen zur Folge, dass ein Abrichtwerkzeug, das mit polykristallinen Diamanten besetzt ist, schneller verschleisst als Abrichtwerkzeuge mit anderen Diamantsorten. Zum anderen tendieren polykristalline Diamanten ebenfalls zu relativ grossen Ausbrüchen, da die Ausbrüche meist im Bereich der Binderphase entstehen und oftmals ganze Diamantstücke ausbrechen.

Den vorbeschriebenen Abrichtwerkzeugen ist gemeinsam, dass die mit ihnen abgerichteten Schleifscheiben keine völlig zufriedenstellende Bearbeitung von Wintersportgeräte-Gleitseiten, insbesondere'keine zufriedenstellende Reproduktion von Bearbeitungsergebnissen, zulassen. So zeigt sich, dass nach einer Schleifbearbeitung der Wintersportgeräte oftmals die. zur Gleitseite gehörenden Stählkanten und dessen Kunststoffbelag nicht ausreichend plan sind. Zudem kann auch die Oberflächenbeschaffenheit von zumindest einem der beiden Bestandteile der Glattseite häufig ebenfalls nicht zufriedenstellen. Es ist deswegen oftmals eine Nachbearbeitung erforderlich. Ausserdem werden zum Abrichten der Schleifscheiben vergleichsweise viele Abrichtzyklen benötigt. In diesem Zusammenhang ist unter einem &ldquor;Abrichtzyklus" eine Bewegung des Abrichtwerkzeuges im wesentlichen quer über die Umfangsflache der rotierenden Schleifscheibe zu verstehen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, qualitativ hochwertige Schleifbearbeitungen von .Wintersportgeräten zu

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ermöglichen, die auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten zufriedenstellen.

Diese Aufgabe wird bei einer Schleifvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zum Abrichten der Schleifscheibe ein Abrichtwerkzeug benutzt wird, das zumindest einen CVD (Chemical-Vapor-Deposition) - Diamanten aufweist. Die Aufgabe wird zudem von dem in Anspruch 9 angegebenen erfindungsgemässen Abrichtwerkzeug und dem in Anspruch 11 beschriebenen Wintersportgeräte-Schleifsystem gelöst.

CVD-Diamanten und verschiedene Varianten des CVD-(Chemical-Vapor-Deposition) Verfahrens zu ihrer Herstellung sind seit . langem vorbekannt. So können CVD-Diamanten durch Überführung von H₂ und CH₄ in eine Gasphase und durch chemische Abscheidung in der Gasphase aufgrund einer Region von ionisiertem Gas (Plasma) gewonnen werden. In einem anderen Verfahren findet eine kontrollierte Verbrennung von Azetylen und Sauerstoff statt. Solche Verfahren sind beispielsweise unter der Bezeichnung &ldquor;Hot Filament Technology" oder &ldquor;Microwave Plasma Discharge", etc. bekannt geworden.

Derartige polykristalline CVD-Diamenten sind beispielsweise bei dem Unternehmen De Beers Industrial Diamond Division, Shannon, Co. Clare, Irland erhältlich. CVD-Diamanten zeichnen sich unter anderem dadurch aus, dass zu ihrer Herstellung kein Bindemittel benötigt wird, wie dies beispielsweise bei herkömmlichen polykristallinen Diamanten der Fall ist. CVD-Diamanten weisen eine besonders hohe Härte auf, die sogar über jener liegen kann, die einkristalline (natürliche oder synthetische) Diamanten haben.

Der Einsatz von CVD-Diamanten in Abrichtwerkzeugen ist zwar schon vorgeschlagen worden. Dies geschah aber im Zusammenhang mit Schleifscheiben, die zur Bearbeitung von Werkstof-

fen mit besonders hohen Härtewerten vorgesehen sind. Es war deshalb überraschend, dass durch die Benutzung eines erfindungsgemässen Abrichtwerkzeuges das Arbeitsergebnis bei ■ einem Werkstück wie einem Ski oder einem Snowboard verbessert werden konnte. Derartige Wintersportgeräte weisen mit dem Kunststoff der Gleitseite einen Werkstoff auf, der vergleichsweise weich und duktil ist. Es wäre zu erwarten gewesen, dass ein besonders hartes Abrichtwerkzeug die Schleifscheibe' in einem besonderen Masse schärft und dies wiederum bei dem duktilen Werkstoff zu keinen guten Oberflächen führt. Ausserdem war zu befürchten, dass sich eine solche Schleifscheibe mit dem Kunststoffabrieb leicht zusetzt.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass mit einem -solchen erfindungsgemässen Abrichtwerkzeug die für die Bearbeitung von Wintersportgeräten bisher üblichen Schleifscheiben in einer Weise abgerichtet werden können, die gleichmässig sehr gute Schleifergebnisse ermöglichen. Dies gilt sowohl für Schruppais auch für Schlichtschleifbearbeitüngen. Anders als beim Abrichten mit vorbeschriebenen Werkzeugen, werden bei der gleichzeitigen Bearbeitung der Metallleisten und der Kunststofffläche der Unterseite beide in einer Weise formgenau gleichmässig plan geschliffen, durch die sich eine Nachbearbeitung vermeiden lässt. Trotz der erzielbaren guten Oberflächenbeschaffenheit der Gleitseite stehen die Kanten der Stahlleisten der Wintersportgeräte dem Belag nicht vor.

Es hat sich ferner gezeigt, dass mit einem erfindungsgemässen Abrichtwerkzeucj die Anzahl der erforderlichen Abricht- und Schleifzyklen stark reduziert werden können. In Versuchen hat sich gezeigt, dass im Vergleich zu herkömmlichen Abrichtwerkzeugen wesentlich weniger Abrichtzyklen erforderlich waren, um die Umfangsflache der Schleifscheibe in einen zum Schleifen vorgecjebenen Zustand zu bringen. Da somit auch weniger Material abgetragen werden muss, kann einerseits die Schleifscheibe für eine grössere Anzahl an Schleifzyklen

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eingesetzt werden. Andererseits ist die Schleifscheibe für den nachfolgenden Schleifvorgang schneller aufbereitet, was die Zeiten verkürzt, während denen die Schleifmaschine unproduktiv ist. Beides führt zu einer erheblich wirtschaftlicheren Fertigung.

Zur Wirtschaftlichkeit trägt ebenso bei, dass der Verschleiss des Abrichtwerkzeuges geringer ist als dies bei vorbekannten Abrichtwerkzeugen bei vergleichbaren Verfahrensparamatern der Fall ist.

Insbesondere für Skis, die im Rennsport eingesetzt .werden, möchte man auf dem Kunststoff ein Schliffbild mit schräg über die Kunststofflache verlaufenden (Kleinst-)Rillen erzeugen, um einen gezielten Wasserablauf zu ermöglichen. Diese Rillen können beispielsweise mit einer Schleifscheibe erzeugt werden, die beim Abrichten mit einer entsprechenden Profilierung versehen wurde. Es hat sich nun gezeigt, dass Skis, die mit einer Schleifscheibe profiliert werden, zu deren Abrichtung mit CVD-Diamanten besetzte Abrichtwerkzeuge zum Einsatz kommen, eine besonders gute Wasserverdrängung zeigen, obwohl sonstige Abricht- und Schleifparameter nicht geändert sind.

Es kann ferner ,von Vorteil sein, wenn das Schleifwerkzeug mindestens ein bis fünf stäbchenförmige CVD-Diamanten aufweist, wobei die CVD-Diamanten-Stäbchen mit verschiedene Querschnitten versehen sein können.

Die CVD-Diamanten können in einem Trägermaterial eingesetzt sein, dessen Härte in einem Bereich von 40 HB bis 120 HB (H3 = Härte nach Brinell) , vorzugsweise von 50 HB bis 95 HB, liegt. Ein solches Abrichtwerkzeug ist in besonderem Masse für das Abrichten von Schleifscheiben geeignet, die für einen Vorschliff verwendet werden. Eine relativ weiche Bindung des Trägermaterials eignet sich deshalb besonders für den

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Vorschliff, weil hierdurch eine gute Freistellung der CVD-Diamanten gewährleistet ist. Dies ermöglicht wiederum eine Abrichtung der jeweiligen Schleifscheibe, durch die die groben Beläge der Ski-Rohlinge nach dem Pressen aufgrund von grossem Schleifabtrag schnell strukturiert werden können.

Im Zusammenhang mit einem Fertigschliff haben sich Trägermaterialien als besonders günstig erwiesen, die eine Härte von 2 0 HRC bis 50 HRC (Härte nach Rockwell) aufweisen._Die Härte des Trägermaterials kann sich grundsätzlich an der Härte der Schleifscheibe orientieren, d.h. je härter die Schleifscheibe ist, umso grosser kann die Härte des Trägermaterials gewählt sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform können die CVD-Diamanten in einem Trägermaterial des Abrichtwerkzeuges gehalten sein, das ein Weichmetall wie Bronze oder Kupfer aufweist. Ein solches Abrichtwerkzeug eignet sich insbesondere für den Vorschliff. Besonders gute Ergebnisse haben sich erzielen lassen, wenn das Trägermaterial, zumindest im Bereich der CVD-Diamanten, als Hauptbestandteil das Weichmetall aufweist. Für den Fertigschliff kann bevorzugt ein Abrichtwerkzeug verwendet werden, dessen. Trägermaterial Wolframcarbid als Bestandteil enthält. Die Diamanten lassen sich besonders einfach in das &Tgr;&Ggr;&Bgr;&sfgr;&iacgr;&thgr;&pgr;&eegr;^&thgr;&Ggr;&Idigr;3&idiagr; einsetzen, wenn dieses durch Sintern verfestigt wird.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung wird anhand den in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Schleifbearbeitung eines Skis in einer

perspektivischen Darstellung;

Fig. 2 eine Seitenansicht auf ein Abrichtwerkzeug

und eine teilweise dargestellte Schleifscheibe;
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Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Abrichtwerkzeug;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Abrichtwerkzeuges aus

Fig. 3.

In¹ Fig. 1 ist eine Schleifbearbeitung eines Skis 1 gezeigt, der auf einer rein schematisch dargestellten Schleifmaschine 20 bearbeitet wird. Der Ski 1 ist auf einem translatorisch bewegbaren Schlitten 21 angeordnet, der über- eine Schleifscheibe 2 geführt werden kann. Mit dem Schlitten 21 kann der Ski 1 in nur einer Aufspannung verschiedenen Stationen zugeführt und bearbeitet werden. So können als Stationen mehrere Schleifmaschinen vorgesehen sein, mit denen sowohl Schruppais auch Schlichtbearbeitungen durchgeführt werden. Wie durch einen Doppelpfeil angedeutet ist, ist der Ski gegenüber einer Schleifscheibe 2 oszillierend translatorisch hin- und herbewegbar.

Das zur Abrichtung der Schleifscheibe 2 benutzte Abrichtwerkzeug 3, auch Diamant-Abrichtfliese genannt, wird nachfolgend anhand den Fig. 2 bis 4" näher beschrieben. Eine äussere geometrische Gestaltung des in den Figuren gezeigten Abrichtwerkzeuges 3 ist an sich vorbekannt. Die Abrichtfliese 3 weist einen Träger 4 für zwei stäbchenförmige und im Querschnitt rechteckige. CVD-Diamanten 5, 6 auf. Die Abrichtfliese 3 ist bezüglich zwei senkrecht zueinander ausgerichteten Ebenen 7, 8 ■.symmetrisch aufgebaut. Der Träger 4. ist an einem Einsatz 9 der Abrichtfliese 3 befestigt, der bei einem Abrichtvorgang in eine geeignete Aufnahme 10 einer Schleifmaschine eingesetzt wird.

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Der Träger 4 ist im wesentlichen quaderförmig. Eine Stirn-, seite des Trägers 4 dient als Abrichtseite 12, mit der das Abrichtwerkzeug jeweils in eine Schleifscheibe 2 eingreift. Die beiden Diamanten 5, 6 sind in dem Träger 4 so angeordnet, dass jeweils eine ihrer Stirnseiten mit der Abrichtseite 12 bündig verläuft und ihre Längsachsen 5a, 6a parallel zu den beiden Symmetrieebenen 7, 8 ausgerichtet sind. Desweitere.n sind die Diamanten 5, 6 so ausgerichtet, dass Diagonalen ihrer Querschnittsflächen in einer der beiden Ebenen 7, 8 liegen.

Der Träger 4 kann in einem Sinterverfahren hergestellt sein. Hierzu sind zunächst die beiden CVD-Diamanten 5, 6 in eine (nicht dargestellte) geeignete Form einzusetzen und die Form mit einem metallischen Sinterpulver als Trägermaterial aufzufüllen. Hierzu existieren bereits bestimmte Sintermetallpulver, die für Diamant-Werkeuge besonders geeignet sind, da die Diamanten in diesem Trägermaterial besonders gut verankert werden. Gute Ergebnisse haben sich beispielsweise mit einem Sintermetallpulver erzielen lassen, das unter der Bezeichnung MBB von dem Unternehmen Dr. Fritsch KG, D-70736 Fellbach, Deutschland, angeboten wird. Nachfolgend wird die Form in eine Sinteranlage eingeführt und bei geeigneten Temperaturen (beispielsweise zwischen 600⁰C und 80.0⁰C) und unter Aufbringung eines geeigneten Druckes, zu einem, festen Träger 4 gesintert. .

Der Einsatz 9 kann beispielsweise aus Automatenstahl hergestellt sein. Im Ausführungsbeispiel ist er als im wesentlichen zylindrischer Halteabschnitt ausgebildet, an dessen einen Ende eine Anschlagflache 13 vorgesehen ist, die eine Einschubtiefe der Abrichtfliese in die Aufnahme 10 einer Schleifmaschine begrenzt. Der somit aus der Aufnahme 10 herausragende Teil des Einsatzes ist an seinem freien Ende mit einem Querschlitz 14 versehen (Fig. 3 und 4), dessen Breite in· etwa der Breite des Trägers 4 entspricht. In den Quer-

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schlitz ist der Träger 4 eingesetzt und durch Löten (Silberlot) mit dem Einsatz 9 verbunden.

Mit dem auf diese Weise hergestellten Abrichtwerkzeug 3 kann beispielsweise eine Schleifscheibe 2 abgerichtet werden, die Korund als Schleifmittel aufweist, dessen Korngrösse aus einem Bereich von Korn 30 bis Korn 120 gewählt ist und die eine keramische Bindung des Schleifmittels aufweist. Eine solche Schleifscheibe wird beispielsweise unter der Bezeichnung Montana Art. E-30/2 von dem Unternehmen Montana Sport International, CH-6370 Stans, angeboten. Als ebenfalls geeignet hat sich die unter der Bezeichnung Tyrolit 71A30N9AV257 von dem Unternehmen Tyrolit Schleifmittelwerke Swarovski, AT-6130 Schwaz (Tirol), angebotene Schleifscheibe gezeigt. Beide Scheiben haben im Neuzustand einen Durchmesser von ca. 350 mm bis 450 mm und eine Breite von 125 mm bis 700 mm. Die Breite der Schleifscheibe ist somit zumindest geringfügig grosser als eine Breite des jeweiligen Wintersportgerätes. Die Abrichttiefe kann von 0,02 mm bis 0,06 min bei einer Drehzahl der Schleifscheibe von 600 U/min - 1100 U/min betragen. Die Zeit für einen Abrichtzyklus einer solche Schleifscheibe kann von 9 Sekunden bis 20 Sekunden betragen. Um eine Schleifscheibe nach einem Schleifvorgang für den jeweils nächsten Schleifvorgang aufzubereiten können ein bis zwei Abrichtzyklen, in der Regel jedoch nur ein Abrichtzyklus, erforderlich sein. Eine Einstellgrösse eines Abrichtzyklus ist der sogenannte Überdeckungsgrad U_d der sich wie folgt ermitteln lässt:

b_d bd · n₃ n_s · b_d

U_d = = ■ . und V_d = ·--

S_d V_d Ud

mit b_d = Wirkbreite des Diamantwerkzeuges

S_d = Vorschub Diamantwerkzeug pro Umdrehung der Scheibe
n₃ .= Drehzahl der Schleifscheibe (U/min)

Viii'

V_d = Abrichtgeschwindigkeit

Mit einem Wert von U_d ~ 4 lassen sich in der Regel gute Abrichtergebnisse erzielen.
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Wie in Fig. 2 gezeigt ist sollte beim Abrichtvorgang das Abrichtwerkzeug mit seinen beiden Diamanten 5, 6 so ausgerichtet sein, dass sie bei einer Rotation der Schleifscheibe 2 an der gleichen Umfangslinie der Schleifscheibe anliegen.

Wenn jedoch ein Rattern auftritt sollte das Abrichtwerkzeug über oder unter die Schleifscheibenachse verstellt werden. Zum Abrichten der Schleifscheibe 2 wird dann das Abrichtwerkzeug 3 quer, d.h. senkrecht zur Zeichenebene von Fig. 2, über die Umfangsfläche 2a der Schleifscheibe 2.. geführt.

Eine derart abgerichtete Schleifscheibe 2 kann beim Schleifen in einem Plan-Umfangs-Längsschleifen von Gleitseiten la von Skis, Snowboards und dergleichen mit einer Drehzahl von 600 U/min - 2000 U/min eingesetzt werden. Hierbei sollte nach Möglichkeit eine Umfangsgeschwindigkeit von 11 m/s bis 37 m/s erreicht werden. _ Vorzugsweise wird ein Gegenlaufschleifverfahren benutzt, d.h. im Eingriffsbereich der Schleifscheibe ist die Richtung der translatorischen Bewegung des Wintersportgeräts der Bewegungsrichtung der Scheibe entgegengesetzt..

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Claims

1. Wintersportgeräte-Schleifvorrichtung zum Schleifen von Wintersportgeräten, wie beispielsweise Skis, Snowboards oder dergleichen, die eine Schleifmaschine umfasst, an der eine Schleifscheibe und ein Abrichtwerkzeug zum Abrichten der Schleifscheibe anbringbar ist, ferner eine Aufnahme für ein oder mehrere Wintersportgeräte aufweist, wobei die Aufnahme und die Schleifscheibe translatorische Relativbewegungen ausführen können, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrichtwerkzeug (3) zumindest einen CVD-Diamanten (5, 6) aufweist.

2. Schleifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine CVD-Diamant (5, 6) in einem durch Sintern hergestellten Träger (4) des Abrichtwerkzeuges (3) eingesetzt ist.

3. Schleifvorrichtung nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial eine Härte aus einem Bereich von 40 HB bis 120 HB, vorzugsweise von 50 HB bis 95 HB, aufweist.

4. Schleifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material des Trägers (4), vorzugsweise als Hauptbestandteil, ein Weichmetall enthält.

5. Schleifvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Weichmetall Bronze ist.

6. Schleifvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Weichmetall Kupfer ist.

7. Schleifvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial eine Härte aus einem Bereich von 20 HRC bis 50 HRC aufweist.

8. Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material des Trägers (4), vorzugsweise als Hauptbestandteil, ein Hartmetall enthält.

9. Abrichtwerkzeug zum Abrichten einer für eine Wintersportgeräte-Schleifvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, vorgesehene Schleifscheibe, bei dem ein oder mehrere Diamanten in ein Trägermaterial eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Diamanten ein CVD-Diamant ist.

10. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Diamanten CVD-Diamanten sind.

11. Wintersportgeräte-Schleifsystem zum Schleifen von Wintersportgeräten, wie beispielsweise Skis, Snowboards oder dergleichen umfassend zumindest eine Schleifscheibe zur Anordnung an einer Schleifmaschine und zumindest ein Abrichtwerkzeug mit dem die Schleifscheibe abrichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrichtwerkzeug (3) zumindest einen CVD-Diamanten (5, 6) aufweist.