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Die
Erfindung betrifft einen Schleifring mit einer stirnseitigen, zumindest zweizonigen
Bearbeitungsfläche zur Oberflächenbearbeitung
von metallenen Werkstücken, insbesondere von Klingen, wie
Messerklingen, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bei
der Herstellung von Schneidwaren, insbesondere Messern werden häufig
auf eine Schleifmaschine aufspannbare Mehrzonen-, insbesondere Zweizonenschleifringe
verwendet, mit welchen gleichzeitig ein Formschliff als auch ein
Feinschliff an den zu bearbeitenden Werkstücken ausführbar
ist, siehe beispielsweise die deutsche Patentschrift
DE 2931695 C2 . Der dort
beschriebene, gattungsbildende Schleifring weist eine stirnseitige,
zumindest zweizonige Bearbeitungsfläche auf, welche senkrecht
zur Achse eine kreisförmige äußere Peripherielinie
umfasst, wobei die erste Bearbeitungszone durch die Stirnfläche
eines Grundkörpers und die zweite Bearbeitungszone durch
die Stirnfläche eines radial zum Grundkörper außen
angeordneten, ringartigen Hüllkörpers bereitgestellt
sind, und wobei Grundkörper und Hüllkörper
unlösbar miteinander verbunden sind sowie die zumindest
zwei Bearbeitungszonen unterschiedliche Schleif- bzw. Poliereigenschaften
aufweisen.
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Ein
weiterer gattungsbildender Schleifring ist im Gebrauchsmus ter
DE 203 06 228 U1 beschrieben.
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Obwohl
mit einem solchen herkömmlichen Schleifring Messerklingen
mit qualitativ guten Oberflächen herstellbar sind, besteht
weiterhin ein Bedarf, die Oberflächengüte des
mit dem Schleifring bearbeiteten Werkstücks weiter zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird auf überraschend einfache Weise schon durch
einen Schleifring mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Der
erfindungsgemäße Schleifring kennzeichnet sich
dadurch aus, dass der Grundkörper einen ersten Verbundwerkstoff
aufweist, welcher ein erstes, kleinkörniges Schleifmittel
umfasst, das im Wesentlichen homogen in einer Kunstharzmatrix eingebettet
ist und der Hüllkörper einen zweiten Verbundwerkstoff
aufweist, welcher ein zweites Schleifmittel in Form von Schleifkornkonglomeraten
umfasst, die in einer Kunstharzmatrix eingebettet sind, wobei der
erste Verbundwerkstoff härter als die Kunstharzmatrix des
zweiten Verbundwerkstoffes ist und die Kunstharzmatrix des zweiten
Verbundwerkstoffes elastischer als der erste Verbundwerkstoff ist.
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Durch
die erfindungsgemäße Gestaltung des Schleifrings
ist sichergestellt, dass der Grobschliff durch die mittels des Grundkörpers
bereitgestellte erste Bearbeitungszone erfolgt, die durch einen
ersten Verbundwerkstoff gebildet ist, der vergleichsweise hart und
unelastisch relativ zur Kunstharzmatrix des die zweite Bearbeitungszone
bereitstellenden Hüllkörpers ist. Der Feinschliff
erfolgt an der mittels des Hüllkörpers bereitgestellten
zweiten Bearbeitungszone, wobei die Kunstharzmatrix des Hüllkörpers
vergleichsweise elastisch ausgebildet ist, in welcher die für
den Feinschliff zuständigen Schleifkornkonglomerate elastisch „aufgehangen"
sind, sodass diese in der elastischen Kunstharzmatrix „schwingen"
können.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Schleifring sind Bearbeitungsergeb nisse,
insbesondere von Klingen möglich, welche in der Vergangenheit
nur durch die Verwendung zweier Einzelzonenschleifringe möglich waren,
namentlich eines einzelnen Schleifrings für den Grobschliff
und eines weiteren Schleifrings für den Feinschliff.
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Erfindungsgemäß ist
der Begriff Kunstharz bzw. Kunstharzmatrix sehr allgemein zu verstehen und
kann beispielsweise Epoxydharze, Polyurethane, Acrylharze, Phenole,
Polyester, Gummi und/oder Mischungen daraus umfassen. Allgemein
sind darunter auch Bindemittel im verfestigten, d. h. im ausgehärteten,
vulkanisierten oder abgebundenen Zustand gemeint.
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Die
Kunstharzmatrix des ersten Verbundwerkstoffs kann insbesondere ein
Epoxydharz, ein Acrylharz oder ein Polyester bzw. eine Mischung
daraus umfassen. Als Material für die Kunstharzmatrix des
zweiten Verbundwerkstoffes eignet sich insbesondere Gummi, Polyurethan
oder auch weiche Epoxydharze. Die Elastizität der zweiten
Kunstharzmatrix kann zweckmäßigerweise im Shore
A-Bereich auf etwa 50–60 eingestellt sein. Der zweite Verbundwerkstoff
zeichnet sich durch harte, in elastischer Matrix angeordnete Schleifkornzusammenballungen, d.
h. Schleifkornkonglomerate, aus.
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Demgegenüber
liegt die Härte des ersten Verbundwerkstoffs höher,
zweckmäßigerweise im Shore D-Bereich.
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Als
kleinkörniges Schleifmittel, das in der ersten Kunstharzmatrix
als wesentlicher Bestandteil zur Bildung des ersten Verbundwerkstoffs
eingebettet ist, eignen sich grundsätzlich alle herkömmlichen Schleifmittel,
wie Korund, Siliciumkarbid oder Bornitrid. Die Korngröße
gemäß FEPA-Maß kann zweckmäßigerweise
zwischen 100–150 betragen. Neben dem eigentlichen Schleifmittel
kann der erste Verbundwerkstoff auch weitere schleifaktive Füllstoffe umfassen.
Bezogen auf das Gewicht im gebundenen Zustand des Verbundwerkstoffs
kann die Menge von Kunstharz, Füllstoffe und Schleifmittel
beim ersten Verbundwerkstoff zweckmäßigerweise
auf etwa 30%, 20% und 50% eingestellt sein. Bezogen auf das Gewicht
im gebundenen Zustand des Verbundwerkstoffs kann die Menge von Kunstharz,
Füllstoffe und Schleifkornkonglomerate beim zweiten Verbundwerkstoff
zweckmäßigerweise auf etwa 40–60%, 10%–20%
und 10%–50% eingestellt sein. Besonders vorteilhaft hat
sich beim zweiten Verbundwerkstoff herausgestellt, wenn dieser im
gebundenen Zustand gewichtsbezogen 30% Kunstharz, 40% Füllstoffe und
30% Schleifkornkonglomerate aufweist.
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Zweckmäßigerweise
können die Schleifkornkonglomerate des zweiten Verbundwerkstoffs
jeweils gebildet sein durch ein kleinkörniges Schleifmittel, welches
in einer Kunstharzmatrix eingebettet ist. Insofern bestehen die
Schleifkornkonglomerate selbst aus einem Verbundwerkstoff. Als kleinkörniges Schleifmittel
können wiederum die für die Gestaltung des ersten
Verbundwerkstoffes verwendeten Schleifmittel benutzt werden, zweckmäßigerweise
jedoch in einer anderen Körnung, insbesondere im FEPA-Maß 80–120.
Neben dem eigentlichen Schleifmittel können auch hier weitere
schleifaktive Füllstoffe verwendet werden.
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Die
einzelnen Schleifkornkonglomerate (Schleifkornzusammenballung) können
grundsätzlich eine beliebige Form aufweisen, beispielsweise eckig
oder rund. Besonders zweckmäßig haben sich zylinderartige
Schleifkornkonglomerate herausgestellt. Die Größe
der Schleifkornkonglomerate hängt von der jeweiligen speziellen
Anwendung ab und kann vorzugsweise 1–8 mm in längster
Erstreckung bzw. im Durchmesser betragen.
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Um
eine gute Verankerung der Schleifkornkonglomerate in der Kunstharzmatrix
des zweiten Verbundwerkstoffs bereitzustellen, können die Schleifkornkonglomerate
so ausgebildet sein, dass sie eine raue oder poröse Oberfläche
aufweisen.
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Es
hat sich herausgestellt, dass der Feinschliff in der zweiten Bearbeitungszone
des erfindungsgemäßen Schleifrings dadurch optimiert
werden kann, dass die Schleifkornkonglomerate selbst härter
ausgebildet sind als der erste Verbundwerkstoff.
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Vorzugsweise
ist der Grundkörper des erfindungsgemäßen
Schleifrings topfartig ausgebildet, wobei Grundkörper und
Hüllkörper eine zylindermantelförmige
Grenzfläche aufweisen, sodass der Schleifring als insbesondere
symmetrischer Doppelring ausgebildet ist.
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Um
eine vorgegebene Schliffgeometrie am zu bearbeitenden Werkstück
zu erreichen, kann erfindungsgemäß vorgesehen
sein, dass die Bearbeitungsfläche am Schleifring zumindest
abschnittsweise gekrümmt ist, d. h. die Bearbeitungsfläche
verläuft dort nicht senkrecht zur Achse des Schleifrings.
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Aufgrund
des vorteilhaften Aufbaus des erfindungsgemäßen
Schleifrings kann in der Regel vermieden werden, dass der Grundkörper
und/oder der Hüllkörper textile Bindemittel umfassen,
wie es häufig bei herkömmlichen Mehrzonenschleifringen
der Fall ist.
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Zweckmäßigerweise
weist der Hüllkörper im Bereich der Grenzfläche
zwischen Grundkörper und Hüllkörper im
Vergleich zum Rest des Hüllkörpers nur wenige,
vorzugsweise keine Schleifkornkonglomerate auf. Hierzu kann die
Dichte. der Schleifkornkonglomerate (Anzahl der Schleifkornkonglomerate
pro Volumen des Hüllkörpers) in direkter Nachbarschaft zum
Grundkörper vermindert sein relativ zu der durchschnittlichen
Dichte der Schleifkornkonglomerate im gesamten Hüllkörper
oder vorzugsweise Null sein. Hierdurch wird sichergestellt, dass
nur wenige oder gar keine Schleifkornkonglomerate direkt radial außen
am Grundkörper anliegen, da ansonsten die Beweglichkeit
dieser Schleifkornkonglomerate in der elastischen Matrix eingeschränkt
wäre.
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Um
zu vermeiden, dass sich bei der Verwendung des erfindungsge mäßen
Schleifrings kein Absatz zwischen der ersten und der zweiten Bearbeitungszone
bildet, können zweckmäßigerweise beide Bearbeitungszonen
kreisringartig ausgebildet sein, wobei die Wandstärken
der beiden Kreisringe in Abhängigkeit des ersten und zweiten
Verbundwerkstoffs so eingestellt sind, dass bei der Verwendung des
Schleifrings beide Bearbeitungszonen gleichmäßig
verschleißen.
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Um
zu vermeiden, dass der vorzugsweise weich bzw. elastisch eingestellte
Hüllkörper im Bereich der äußeren
kreisförmigen Peripherielinie stärker verschleißt
bzw. in diesem Bereich Schleifkornkonglomerate aus der elastischen
Matrix herausbrechen, kann zweckmäßigerweise vorgesehen
sein, dass an der radial außen liegenden Zylindermantelfläche
des Schleifrings eine Stützbandage angeordnet ist, insbesondere
ein kunstharzgetränktes, mehrlagiges Glasfasergewebe. Besonders
zweckmäßig ist es dabei, wenn das hierzu verwendete
Kunstharz weich eingestellt ist um zu vermeiden, dass der zu bearbeitende
Gegenstand, welcher am Schleifring radial innen nach außen über
die Bearbeitungsflächen gezogen wird, zum Schluss der Bearbeitung
an dem Glasfasergewebe eine Oberflächenbeschädigung
erfährt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einiger Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert,
wobei
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1 eine
erfindungsgemäße Ausführungsform eines
Schleifrings in einer Schnittdarstellung,
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2 den
in 1 dargestellten Schleifring in einer Aufsicht
und
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3 den
in den 1 und 2 dargestellten Schleifring
in einer perspektivischen, detaillierteren Schnittdarstellung zeigt.
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1 zeigt
eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß gestalteten
Zweizonen-Schleifrings 10 zum gleichzeitigen Schleifen
und Oberflächenveredeln (Feinschleifen) von Messerklingen
in einer Querschnittsdarstellung, 2 zeigt
die Aufsicht.
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Der
Schleifring 10 weist einen hohlzylinderförmigen
Grundkörper 20 auf, welcher durch einen ersten
Verbundwerkstoff gebildet ist. Dieser umfasst einen Kunstharz-Verbundwerkstoff,
welcher in der beschriebenen Ausführungsform ein Epoxydharz aufweist,
wobei Korund der Korngröße nach FEPA 120 homogen
in der Kunstharzmatrix eingebettet ist.
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An
der äußeren, zylindermantelförmigen Grenzfläche
des Grundkörpers schließt sich ein weiterer hohlzylinderartiger
Hüllkörper 30 an, welcher eine zweite
Kunstharzmatrix umfasst, in die grobkörnige Schleifkornzusammenballungen
angeordnet sind. Hüllkörper 30 und Grundkörper 10 sind
fest, d. h. unlösbar miteinander verbunden. In der beschriebenen
Ausführungsform umfasst der Hüllkörper
ein Polyurethan, das als elastische Matrix für die Schleifkornkonglomerate 33 dient,
in welcher letztere während der Oberflächenbearbeitung
der Werkstücke durch das Anpressen des Werkstücks
auf den Hüllkörper zum „Schwingen" angeregt
werden können. Dies bedeutet, dass sich die Schleifkornkonglomerate
durch die elastische „Aufhängung" in der Kunststoffmatrix
hin- und herbewegen können.
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Die
Schleifkornkonglomerate sind einzelne, in der beschriebenen Ausführungsform,
zylinderförmige Teile mit einer Längenausstreckung
von etwa 5–8 mm und einem Durchmesser von etwa 2–5
mm. Die Konglomerate selbst sind wiederum aus einem Verbundwerkstoff
hergestellt und umfassen eine Kunstharzmatrix, z. B. aus Phenolharz,
in das Korund mit einem FEPA-Maß von 100 eingebettet ist.
Diese Schleifkornkonglomerate werden insofern vor der Mischung der
Grundbestandteile des Hüllkörpers (Kunstharz, schleifaktive
Füllstoffe und Schleifkornkonglomerate) hergestellt und
danach zur Gestaltung des zweiten Verbundwerkstoffs des Hüllkörpers
mit den anderen Bestandteilen vermischt. Bei der Herstellung der
Schleifkornkonglomerate wird darauf geachtet, dass diese eine raue
Oberfläche aufweisen, sodass sie gut in der Kunstharzmatrix
verankert sind und sich in dieser elastisch bewegen können.
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Der
erste und der zweite Verbundwerkstoff sind bezüglich ihrer
Inhaltsstoffe so abgemischt, dass der erste Verbundwerkstoff härter
als die Kunstharzmatrix des zweiten Verbundwerkstoffs ist. Darüber
hinaus ist die Kunstharzmatrix des zweiten Verbundwerkstoffs elastischer
als der erste Verbundwerkstoff. Ferner übersteigt die Härte
der Schleifkornkonglomerate im Hüllkörper 30 die
Härte des ersten Verbundwerkstoffs.
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2 zeigt
in der Aufsicht die erste Bearbeitungszone 21, welche durch
die obere Stirnfläche des Grundkörpers gebildet
wird und die zweite Bearbeitungszone 31, welche durch die
obere Stirnfläche des Hüllkörpers gebildet
wird.
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In
einer nicht dargestellten Ausführungsform können
diese Stirnflächen schräg zur Achse des Schleifrings
verlaufen um einen vorgegebenen, bestimmten Schliff an dem zu bearbeitenden
Werkzeug zu realisieren.
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Die
Anzahl der Schleifkornkonglomerate im Hüllkörper
ist so eingestellt, dass diese sich möglichst kaum berühren,
um eine freie Beweglichkeit jedes einzelnen Konglomerats innerhalb
der elastischen Kunststoffmatrix sicherzustellen.
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3 zeigt ähnlich
wie 1 einen erfindungsgemäßen Schleifring
in einer Schnittdarstellung, hier jedoch vergrößert
und perspektivisch. Zur Befestigung des Schleifrings weist dieser
an seiner unteren Stirnseite mehrere Befestigungsmittel 22 auf,
das durch einen Einsatz bereitgestellt wird, welcher ein Gewinde
zur Aufnahme eines Befestigungsbolzens an der Schleifmaschine umfasst.
Wie aus 3 auch hervorgeht und oben stehend
schon erläutert wurde, sind die Konglomerate in der Kunststoffmatrix
des zweiten Verbundwerkstoffs (d. h. des Hüllkörpers)
so verteilt, dass sie frei beweglich sind.
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- 10
- Zweizonenschleifring
- 20
- Grundkörper
- 21
- Stirnfläche
des Grundkörpers/erste Bearbeitungszone
- 22
- Befestigungsmittel
- 30
- Hüllkörper
- 31
- Stirnfläche
des Hüllkörpers/zweite Bearbeitungszone
- 32
- Äußere
kreisförmige Peripherielinie
- 33
- Schleifkonglomerat
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2931695
C2 [0002]
- - DE 20306228 U1 [0003]