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Die Erfindung betrifft einen Schleifring zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken, insbesondere von Klingen wie Messerklingen, mit einer stirnseitigen Bearbeitungsfläche, wobei die Bearbeitungsfläche zumindest zwei Zonen unterschiedlicher Materialien mit unterschiedlichen Härten umfasst, und Abschnitte einer ersten Zone durch eine Stirnseite eines ringartigen Grundkörpers aus einem ersten Material bereitgestellt sind.
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Bei der Herstellung von Schneidwaren, insbesondere Messern wie Haushaltsmesser ist bekannt, auf eine Schleifmaschine aufspannbare Zwei-Zonen-Schleifringe zu verwenden, mit welchen gleichzeitig ein Grobschliff (Formschliff) und ein Feinschliff an den zu bearbeitenden Messerklingen ausführbar ist. Ein gattungsbildender Schleifring ist beispielsweise in der deutschen Patentschrift
DE 2931695 C2 beschrieben. Der dort offenbarte Schleifring umfasst einen ringförmigen Grundkörper aus einem ersten Material, welcher ein erstes Schleifmittel aufweist, wobei eine erste Bearbeitungszone durch eine Stirnfläche des Grundkörpers bereitgestellt ist. An der Mantelfläche des Grundkörpers ist vollumfänglich eine Bandage aus einem zweiten Material angebracht, die sich radial nach außen und axial bis zu der ersten Bearbeitungszone erstreckt, um eine an diese anschließende zweite Bearbeitungszone bereitzustellen. Bei der Bearbeitung der Messer mit einem solchen herkömmlichen Schleifring werden die Messer beispielsweise auf einem Leisten gehaltert und kraftbeaufschlagt gegen den Schleifring gedrückt. Ausgehend von einem inneren Bereich des Schleifrings werden die Messer radial nach außen bewegt, so dass ein vorgegebener Klingenabschnitt des Messers zuerst über die erste Bearbeitungszone und nachfolgend über die zweite Bearbeitungszone bewegt wird. Während in der ersten Bearbeitungszone ein Grobschliff erfolgt, wird durch einen Fein-Zerspanvorgang in der zweiten Bearbeitungszone eine Oberflächenveredelung am Werkstück durchgeführt. Sowohl der Grundkörper aus dem ersten Material als auch die Bandage aus dem zweiten Material können jeweils ein Schleifmittel in Form von Schleifkörnern aufweisen, die in der Regel in Bezug auf Größe und Art nicht identisch sind.
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Obwohl mit einem solchen herkömmlichen Schleifring zwei Oberflächenbearbeitungsschritte zur Verminderung des Herstellungsaufwandes im Wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden können, müssen gewisse Abstriche in Bezug auf die Kantengüte des bearbeiteten Werkstückes gemacht werden. Bei der Verwendung eines beschriebenen herkömmlichen Schleifrings werden häufig Verrundungen erzeugt, beispielsweise am Rücken oder auch an der Schneide einer Klinge, was insbesondere bei hochqualitativen und hochpreisigen Werkstücken unerwünscht ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Mehrzonen-Schleifring so weiterzubilden, dass zum einen mehrere Arbeitsschritte bei der Oberflächenbehandlung von Werkstücken weiterhin gleichzeitig erfolgen können und darüber hinaus Kantenverrundungen bei der Bearbeitung von Werkstücken besser vermieden werden können.
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Diese Aufgabe wird durch einen Mehrzonen-Schleifring mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Mehrzonen-Schleifring zeichnet sich dadurch aus, dass der Grundkörper zur Bildung von Abschnitten der zweiten Zone ausgehend von seinem radialen äußeren Rand und umfänglich beabstandete Längsschlitze aufweist, welche mit einem zweiten Material ausgefüllt sind.
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Die erfindungsgemäße Gestaltung eines solchen Mehrzonen-Schleifrings stellt die gleichzeitige Bearbeitung eines Werkstückes in Form einer Grob-Zerspanung und in Form einer Fein-Zerspanung bereit, wobei darüber hinaus eine Kantenverrundung, beispielsweise an Klingenkanten vermieden bzw. stark vermindert werden kann. Die Erfindung erreicht dies durch die beschriebene Gestaltung des Schleifrings, bei der sich Abschnitte der Grobschleif-Zone bis an den äußeren radialen Rand des Schleifrings erstrecken, und sich diese Abschnitte in Umfangsrichtung mit Abschnitten der Feinschliff-Zone abwechseln.
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Vorteilhafterweise eignet sich der erfindungsgemäße Schleifring darüber hinaus für die Oberflächenbearbeitung von sogenannten Kropfmesserklingen, die sich dadurch auszeichnen, dass die Klingen im Bereich des Griffansatzes eine Querverdickung aufweisen. Eine solche Querverdickung ist beispielsweise durch Anschweißen der Klinge an ein Griffteil oder durch eine entsprechende Materialumformung durch Breitwalzen eines Stabes erzeugbar. Mit einem gattungsbildenden Schleifring sind derartige Kropfmesserklingen nicht bearbeitbar, da beim üblichen Führen der Klinge über die Bearbeitungsfläche des herkömmlichen Zweizonen-Schleifrings der Kropfabschnitt der Klinge nur mit der Feinschliff-Zone (Bandage) wechselwirkt, nicht jedoch mit der Grobschliff-Zone, so dass in diesem Bereich keine Grobzerspanung erfolgen kann. Demgegenüber weist der erfindungsgemäß ausgebildete Zweizonen-Schleifring auch an seinem radial äußeren Rand Abschnitte auf, welche zur Grobzerspanung des Werkstückes geeignet sind, wobei die auch radial außen und sich mit den ersten Abschnitten in Umfangsrichtung abwechselnden Feinschliff-Abschnitte eine Feinbearbeitung bzw. Politur der zunächst grob verarbeiteten Oberfläche bereitstellen.
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Weitere zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung bzw. erfindungsgemäße Merkmale sind in den Unteransprüchen, der allgemeinen Beschreibung sowie der Figurenbeschreibung und den Figuren angegeben, wobei letztere zur Darstellung einer Ausführungsform maßstabsgerecht ausgeführt sind.
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Zweckmäßigerweise erstrecken sich die Längsschlitze am Grundkörper zumindest mit einer Komponente in radialer Richtung des Schleifringes, wobei die radiale Erstreckung des Längsschlitzes weniger als zweidrittel, insbesondere weniger als die Hälfte der Dicke des Schleifringes beträgt. Mit dieser Maßnahme kann ein Parameter zur Einstellung des Verhältnisses der Dauer der Grobzerspanung zur der Dauer der Feinzerspanung des Werkstückes und festgelegt werden. In der Regel wird mehr Zeit für die Grobzerspanung als für die Feinzerspanung benötigt. In diesen Fällen kann über den Umfang die Summe der Erstreckungen der Abschnitte der ersten Zone größer sein als die Summe der Erstreckungen der Abschnitte der zweiten Zone.
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In der Regel wird der erfindungsgemäße Schleifstein zum Drehen mit konstanter Drehgeschwindigkeit angetrieben und das Werkstück in radialer Richtung gleichförmig über die Bearbeitungsfläche bewegt. Eine Bewegung des Werkstückes in tangentialer Richtung wird in den meisten Anwendungen vermieden.
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Vorteilhafterweise kann an den Grenzflächen zwischen Abschnitten der ersten und zweiten Zone ein Stoffschluss zwischen dem ersten Material der ersten Zone und dem zweiten Material der zweiten Zone vorliegen. Ein solcher Stoffschluss stellt insbesondere einen in Umfangsrichtung sprunglosen Übergang zwischen den einzelnen Abschnitten der ersten und zweiten Zonen bereit, wodurch eine homogene Zerspanung durchgeführt werden kann. Ein solcher Stoffschluss zwischen erstem und zweitem Material kann beispielsweise über einen Haftvermittler bereitgestellt werden, der in noch nicht aufgefüllte Schlitze des Grundkörpers auftragbar ist.
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Um eine möglichst hohe Betriebsdauer des erfindungsgemäß ausgebildeten Mehrzonen-Schleifrings bereitzustellen kann vorgesehen sein, dass sich die Längsschlitze über mehr als dreiviertel der axialen Ausdehnung des ringartigen Grundkörpers erstrecken. Die axiale Erstreckung der Längsschlitze kann zweckmäßigerweise an die axiale Erstreckung von umfänglich beabstandeten Befestigungsmitteln wie Schraubhülsen angepasst sein, welche an der Stirnseite des Schleifrings, die der Bearbeitungsstirnseite gegenüberliegt, in den Schleifring eingegossen sein können. Mittels dieser Befestigungsmittel kann der Mehrzonen-Schleifring in eine zugeordnete Schleifmaschine eingespannt werden, um den Schleifring axial zu fixieren und in die notwendige Rotation zu versetzen.
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In einer anderen Ausführungsform kann als Befestigungsmittel auch ein radialer Flansch an der Stirnseite des Schleifrings, die der Bearbeitungsstirnseite gegenüberliegt, vorgesehen sein. Dabei können sich die Längsschlitze im Grundkörper axial bis nahe an diesen Flansch heran erstrecken.
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Zweckmäßigerweise können die mit dem zweiten Material gefüllten Längsschlitze im Grundkörper nicht nur in ihrer radialen Erstreckung, sondern auch in ihrer umfänglichen Erstreckung und damit in Bezug auf ihre Anzahl an die spezifische Bearbeitungsaufgabe angepasst sein. Ferner können die beiden in Umfangsrichtung den jeweiligen Längsschlitz begrenzende Wandungen im Grundkörper im Wesentlichen radial verlaufen, so dass die umfängliche Erstreckung derartiger Längsschlitze unabhängig vom Abstand vom äußeren Rand des Schleifrings ist.
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Darüber hinaus kann jedoch auch vorgesehen sein, die beiden in Umfangsrichtung begrenzenden Wandungen des Schlitzes im Grundkörper in einem spitzen Winkel zueinander verlaufend auszugestalten, so dass sie sich beabstandet von dem äußeren Rand des Schleifrings schneiden. Hierdurch können die Längsschlitze im Grundkörper als keilförmige Ausnehmungen ausgebildet werden, die mit dem zweiten Material zur Bereitstellung eines Feinschliffs bzw. Politur ausgefüllt sind. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schleifrings ändert sich somit in radialer Richtung betrachtet der Anteil der Abschnitte, welche einen Grobschliff durchführt zu den Abschnitten, in welchen ein Feinschliff bzw. eine Politur erfolgt. Hierdurch nimmt der Grobschliff zugunsten des Feinschliffs bzw. der Politur mit weiterer Annäherung des bearbeiteten Abschnittes des Werkstückes an den äußeren Rand des Schleifrings ab.
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Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn am äußeren Rand des Schleifrings die Summe der umfänglichen Erstreckung aller Abschnitte der zweiten Zone geringer als die Hälfte, insbesondere geringer als ein Drittel des Umfangs des Schleifrings sein. Dementsprechend ist der andere Anteil des Umfangs als erste Zone und damit als Grobschliffzone ausgebildet.
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Zweckmäßigerweise kann der erfindungsgemäße Mehrzonen-Schleifring als gegossener Körper ausgeführt sein, welcher in zwei Gießschritten hergestellt ist. Dabei kann zunächst der ringartige Grundkörper aus dem ersten Material und nachfolgend – unter Umständen nach dem Auftragen eines Haftvermittlers auf die, die Längsschlitze am Grundkörper festlegenden Wandungen – die am äußeren Rand umfänglich beabstandeten Schlitze mit dem zweiten Material ausgegossen werden.
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Die zur Gestaltung der Grobschliffbereiche bzw. der Feinschliffbereiche eingesetzten Materialien können an die spezifische Oberflächenbearbeitungsaufgabe abgestimmt sein. Beispielsweise kann das erste Material als Schleifmittel Korund, Silizium, Karbid, Ceriumoxid, Bornitrid, Diamantkorn, und/oder ein keramisches Korn umfassen, das insbesondere in einer Epoxidharz-Matrix eingebettet sein kann. Zweckmäßigerweise können die Bereiche der ersten Zone eine Shore-Härte größer 50 nach Shore-D aufweisen. Demgegenüber kann die Härte der Abschnitte der zweiten Zone eine sehr viel geringere Härte aufweisen, insbesondere eine Shore-Härte von kleiner 85 nach Shore-A entsprechend etwa kleiner 20 nach Shore-D. Dabei können Schleifkörper wie die obengenannten Schleifkörper – i. d. R. mit einer zur ersten Zone kleineren Korngröße- in eine Gummi-Matrix eingebettet sein, beispielsweise mittels einer Phenolharzbindung.
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Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei
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1 einen erfindungsgemäß gestalteten Zweizonen-Schleifring in einer Aufsicht und
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2 den in 1 dargestellten Schleifring in einem Teilschnitt zu der in 1 angegebenen Ebene A-A
zeigt.
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Der in 1 dargestellte Schleifring 1 besteht aus einem gegossenen ringartigen Grundkörper 10 aus Epoxidharz, in dem grobes Schleifkorn eingebettet ist. Der Grundkörper 10 weist an seiner äußeren Mantelfläche 11 sich radial nach innen erstreckende und umfänglich beabstandete Ausnehmungen auf, die hier allgemein als Schlitze bezeichnet sind, welche in der beschriebenen Ausführungsform jeweils durch zwei rein radial verlaufende, ebene Wandabschnitte 13, 14 und einen im Wesentlichen tangential verlaufenden Wandabschnitt 15 gebildet sind. Da der dargestellte Zweizonen-Schleifring bis auf untenstehend zu beschreibende Befestigungsmittel über seine gesamte axiale Erstreckung gleich aufgebaut ist, verlaufen die beschriebenen Flächen 13, 14 und 15 zur Festlegung der beschriebenen Schlitze im Grundkörper 10 parallel zur Längsachse des Schleifrings. Gleiches gilt für die Innenmantelfläche 12 sowie – abgesehen von den Schlitzbereichen – für die Außenmantelfläche 11.
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Bei dem in den Figuren dargestellten erfindungsgemäßen Zweizonen-Schleifring sind die beschriebenen Schlitze im Grundkörper 10 mit einem Material 20 gefüllt, welches einen Feinschliff des metallischen Werkstückes ermöglicht, vorliegend in Form eines Phenolharzes, in welches feinkörnige Schleifkörper eingebunden bzw. eingebettet sind.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform können die Wandabschnitte 13, 14 zur Festlegung der Schlitze im Grundkörper 10 auch gekrümmt sein und/oder zur radialen Richtung schräg verlaufen, so dass sich die Schlitze in Richtung auf die Rotationsachse des Schleifrings hin erweitern oder verengen können. Insbesondere die Ausführungsform, bei welcher eine Verengung der Schlitze in radialer Richtung vorliegt, wird ein Zweizonen-Schleifring bereitgestellt, welcher mit größer werdendem Abstand zur Symmetrie- bzw. Rotationsachse mehr Feinschliff und damit weniger Grobschliff durchführt.
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In der beschriebenen Ausführungsform weist der Schleifring 36 äquidistant beabstandete und Schlitze auf, welche mit dem zweiten Material zur Durchführung eines Feinschliffes gefüllt sind. Die Herstellung des beschriebenen Zweizonen-Schleifrings kann in einem zweistufigen Gießprozess erfolgen, bei welchem zunächst der beschriebene Grundkörper 10 gegossen und nachfolgend die Schlitze mit dem zweiten Material in einem zweiten Gießprozess ausgegossen werden. Zweckmäßigerweise ist dabei die außenliegende Oberfläche 21 des gefüllten Schlitzes zur äußeren Manteloberfläche 11 des Grundkörpers angepasst, d. h. im Resultat weist die äußere Mantelfläche des Zweizonen-Schleifrings in der beschriebenen Ausführungsform eine ideale Zylindermantelfläche auf.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die umfänglich beabstandeten, gefüllten Schlitze im Grundkörper 10 in Abhängigkeit des Durchmessers des Schleifrings in einem Abstand von etwa 20 mm bis 70 mm zueinander anzuordnen. Dabei kann der Außendurchmesser des Schleifrings beispielsweise zwischen 200 mm und 710 mm betragen. Die umfängliche Ausdehnung (Breite) der mit dem zweiten Material gefüllten Schlitze kann beispielsweise im Bereich zwischen 10 mm und 50 mm liegen.
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In der beschriebenen Ausführungsform sind die Schlitze im Grundkörper und deren Beabstandung über den gesamten Umfang des Schleifrings identisch ausgeführt. Ferner hat es sich als zweckmäßig erwiesen, mehr als zwanzig, insbesondere mehr als dreißig gleich beabstandete und mit dem zweiten Schleifmaterial gefüllte Ausnehmungen im Grundkörper 10 anzuordnen um einen möglichst gleichförmigen Schleifprozess zu ermöglichen und damit eine hohe Oberflächengüte an dem bearbeiteten Werkstück zu erzielen.
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2 zeigt den erfindungsgemäßen Schleifring der 1 in einer Halbschnittdarstellung der Ebene A-A. Erkennbar erstrecken sich die Schlitze im Grundkörper 10 nur etwa über dreiviertel der axialen Ausdehnung des Schleifrings. An der Unterseite 3, welche der Oberseite und damit der Schleif- oder Bearbeitungsfläche 2 des Schleifrings gegenüberliegt, ist eine Mehrzahl von wiederrum umfänglich beabstandeten Befestigungsmittel angeordnet, hier in Form von Schraubhülsen 30 mit einem Innengewinde 31, über die der Schleifring mittels Schraubbolzen an die nicht dargestellten Schleifmaschine montierbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schleifring
- 2
- Bearbeitungsfläche, Oberseite des Schleifrings
- 3
- Unterseite des Schleifrings
- 10
- Grundkörper
- 11
- Äußere Mantelfläche
- 12
- Innere Mantelfläche
- 13, 14, 15
- Wandabschnitt
- 20
- Schlitz
- 21
- Mantelabschnitt
- 30
- Schraubhülse
- 31
- Gewinde
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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