DE2129340A1 - Flexible Schleifscheibe - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL. ING. HANS- PETER GAUGER

P. A.DIPL.ING. H.-P. GAUGER 8 MÜNCHEN 81 EFFNERSTR. 43

8 MÜNCHEN 81 EFFNERSTRASSE 43 TELEFON 08H/934556 »980762«

TELEGRAMMADRESSE: GAUPAT MÜNCHEN

IHR ZEICHEN: YOUR REF.:

MEIN ZEICHEN: NI MY REF.:

OATUM: DATE:

12. Juni 1971

Anwaltsakte: Ni-2279

NIPPON RESIBON SEITO K.K., OSAKA (JAPAN)

"Flexible Schleifscheibe."

Die Erfindung betrifft eine flexible Schleifscheibe mit einem zentral angeordneten, erhabenen Stützteil und einem randseitigen Schleifteil aus harzgebundenen Schleifkörnern und einem in diese eingebetteten Maschengewebe aus Glasfasern oder einem gleichwertigen Verstärkungsmaterial, bei welcher die in Achsrichtung der Scheibe gemessene Dicke des Schleifteils das etwa 0,025 bis 0,09 fache des Durchmessers des Stützteils beträgt.

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Derartige Schleifscheiben sind nach der japanischen Industrienorm (JIS) R6215 genormt. Sie finden in der Regel Verwendung für das Schleifen von Stahl, Stein u.dgl., wobei diese Norm für Scheibendurchmesser von 100 mm und mehr die Beherrschung einer Oberflächengeschwindigkeit in der Görßenordnung von etwa 5OOO m/min für den Anwendungsfall und eine solche in der Größenordnung von etwa 4500 m/min für die Prüfung vorschreibt. Dieser Oberflächengeschwindigkeit entspricht eine Drehzahl von etwa 10 000 U/min. In dieser Norm ist weiterhin für die in Achsrichtung der Scheibe gemessene Dicke des randseitigen Sehleifteils ein Wert zwischen 5 mm und 8 mm vorgesehen, für einen Außendurchmesser von 100 mm ist ein Lochdurchmesser von I5 mm oder 16 mm vorgesehen und für einen Außendurchmesser von*125 mm, I50 mm, i80mm, 205 mm und 230 mm ein Lochdurchmesser von 22 mm. Weiterhin schreibt diese Norm vor, daß die Schleiffläche des randseitigen Sehleifteils über eine Schrägfläche in die untere Fläche des Stützteils übergeht, welche mit dieser einen Biegeradius von 2,5 mm schafft. Für den Übergang der Schleiffläche des randseitigen Sehleifteils in diese Schrägfläche gibt diese Norm ebensowenig Vorschriften wie für den entsprechenden Übergang dieser drei Flächen am Rücken der Schleifscheibe, es wird lediglich empfohlen, daß diese drei Biegeradien sehr klein gewählt werden sollten.

Die bekannten Schleifscheiben dieser Art besitzen nun ein in der Regel etwa mittig angeordnetes Maschengewebe aus Glasfasern, welches in das gesinterte Gemisch aus einem hitzehärtbaren Phenolharz und den üblichen Schleifkörnern eingebettet ist. Um die F\exibilität dieser Schleifscheiben zu erhöhen, entspricht es der allgemeinen Übung, diese Scheiben mit für das Auge unsichtbaren Haarrissen zu versehen. Diese übung bringt aber den Nachteil, daß die Schleifkörner dann wegen der nur begrenzten Haltekraft des Phenolharzes leichter ausbrechen, wenn* im Gebrauch der Scheibe auf diese ein übermäßiger Druck ausgeübt wird, und diese übermäßige Druckanwendung resultiert in der Regel sogar in einem Abbrechen des Sehleifteils etwa an der Stelle, wo der Schleifteil in den erhabenen Stützteil übergeht. Jedem Praktiker, der bereits

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mit derartigen flexiblen Schleifscheiben gearbeitet hat, ist dieser Nachteil ebenso bekannt wie die Tatsache, daß die Gefahr eines solchen Abbrechens des Schleifteils um so höher ist je höher der Drehzahlbereich der Schleifscheibe liegt, weshalb die vorerwähnte Norm auch eine Grenze für die entsprechende Oberflächengeschwindigkeit vorschreibt, Diese Gefahr eines Abbrechens des Schleifteils ist besonders hoch bei auftretenden Stoßbelastungen, welche sich praktisch kaum vermeiden lassen.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, eine flexible Schleifscheibe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die vorerwähnte Bruchgefahr wesentlich reduziert und mittels welcher auch höhere Drehzahlbereiche als der bisher beherrschte Grenzwert von etwa 10 000 U/min befriedigend beherrscht werden können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Oberflächen von Schleifteil· und Stützteil der Schleifscheibe über eine Vielzahl von biegeradiuslosen Schrägflächen ineinander übergehen, welche einem dem 0,6 bis 1,5 fachen Wert des Durchmessers des Stützteils entsprechenden Krümmungsradius folgen, daß wenigstens zwei auf Abstand zueinander angeordnete Gewebelagen in den Schleifteil und in den Stützteil der Scheibe eingebettet sind und daß der Rücken der Scheibe mit einem mit hitzehärtbarem Harz getränkten, ungewobenen Flächenmaterial überzogen ist. Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Seit leifflache der Scheibe mit einem schachbrettartigen Netz von Rillungen überzogen ist.

Eine solche Schleifscheibe nach der vorliegenden Erfindung besitzt also abweichend von den bisherigen JIS-Normvorschriften einen gleichmäßigen und weichen Übergang zwischen dem Schleifteil und dem Stützteil der Scheibe, über welche Maßnahme die Bruchgefahr weitgehend reduziert werden kann. Die Scheibe ist außerdem wesentlich flexibler bzw. elastischer als die vorbekannten Schleifscheiben, wodurch die Bruchgefahr weiterhin reduziert wird. Demgemäß kann die erfindungsgemäße Schleifscheibe

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wesentlich höhere Drehzahlbereiche gefahrlos beherrschen, so daß -,' auch moderne Schleifmaschinen, wie Kegeligschleif raas chinen u.dgl., beim Einsatz derartiger Scheiben wirtschaftlicher zu arbeiten . vermögen. .

Diese und weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Schleifscheibe gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Aus f ührungsbeispie Jss hervor. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf die Schleiffläche der Schleifscheibe, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Schleifscheibe nach der

Linie 2 - 2 der Fig. 1, ■

Fig. 5 in vergrößertem Maßstab die in Fig. 2 eingekreiste Einzelheit der Schleifscheibe,
Fig. 4 in vergrößfcertem Maßstab den Übergangsbereich zwischen dem Schleifteil und dem Stützteil der Schleifscheibe in

einer Schnittdarstellung,
Fig. 5 in teilweise geschnittener Seitenansicht die Schleifscheibe

in einem Anwendungsfall,
Fig. 6 einen Querschnitt durch eine nach JIS R-6213 genormte

Schleifscheibe,· und
Fig. 7 in vergrößertem Maßstab eine Einzelheit der genormten Schleifscheibe nach Fig. 6.

Die genormten Schleifscheiben, welche die vorliegende Erfindung zu ihrem Aasgangspunkt gewählt hat, besitzen gemäß den Fig. 6 und 7 einen zentral angeordneten, erhabenen Stützteil b und einen randseitigen Schleif teil C Die Schleiffläche d der unteren Oberfläche a der Schleifscheibe geht hier über eine einzige Schrägfläche f in die untere Fläche des Stützteils über, welche bezüglich der zu ihr parallelen Schleiffläche in einer Tiefe f angeordnet ist. An der Unterseite der Schleifscheibe ist also im Bereich des Stützteils eine kegeistumpfförmige Aussparung e mit dem kleineren Kreisdurchmesser-K geschaffen, welche der Aufnahme einer Befestigungsmutter dient. Der einen Durchmesser J aufweisende Stützteil b besitzt noch ein mittleres Loch vom Durchmesser H, und die mit der Schrägflache f korrespondierende Sohrägflache g am Rücken der Schleifscheibe geht in die zu der Schleiffläche d gleichfalls parallele Oberfläche h des Stützteiles über. Die

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Schleifscheibe besitzt dae in Richtung ihrer Drehachse gemessene Dicke U, ihr Außendurchmesser ist mit D angedeutet.

Die JIS-Norm R-62I3 schreibt nun für die vorbeschriebene Schleifscheibe gemäß den.Fig. 6 und 7 für die Schrägfläche f einen·Biegeradius i von 2,5 nun am Übergang zu der unteren FläGhe' des Stützteite vor. Für die Biegeradien j, k und 1 ist jedoch keine Vorschrift gegeben, es wird diesbezüglich lediglich empfohlen, diese Biegeradien so klein wie möglich zu wählen. Eine derartige Schleifscheibe ist im Gebrauch Druck- und Dehnungsbeanapruchungen unterworfen, welche ihre Aufteilung entlang der Mittelebene η - η der Scheibe erfahren. Diese Beanspruchungen sind um so höher je höher der Drehzahlbereich ljggt, in welchem mit der Scheibe gearbeitet wird. Es ist dabei ohne weiteres erkennbar, daß sich diese Beanspruchungen in der Verbinäungsebene m - m zwischen den Biegeradien k und 1 konzentrieren, so daß es diese Verbindungsebene ist, in welcher es häufig zu einem Bruch der Schleifscheibe kommt, was jedem Praktiker bekannt ist. Diese Bruchgefahr ist in höheren Drehzahlbereichen wahrscheinlicher als in niedrigen Drehzahlbereichen, weil es in dieseiPverstärktem Maße zu einer Ansammlung und Überlagerung von Schwingungen in der Scheibe kommt, die sich also in der Ebene m - m konzentrieren. Unabhängig davon ist für diese vorbekannten Schleifscheiben noch auf den Nachteil hinzuweisen, daß sie äußerst stoßempfindlich sind, so daß sie trotz ihres flexiblen Verhaltens bei oft unvermeidbarer dynamischer Druckbeaufschlagung leicht zu Bruch gehen.

Bei der erfindungsgemäßen Schleifscheibe.gemäß den Fig· 1 bis 5 ist gleichfalls ein zentral angeordneter, erhabener Stützteil 12 und ein randseitiger Schleifteil 1j5 vorgesehen, welche bei A entlang der Durchmesserlinie J aneinander anstoßen. Wie insbesondere aus Fig. 4 erkennbar, gehen nun die Oberflächen von Schleifteil und Stützteil der Scheibe Über eine Vielzahl von Schrägflächen a^» a«... ag ineinander über, welche einem dem 0,6 bis 1,5 fachen Wert des Durchmessers J des Stützteiles 12 entsprechenden Krümmungsradius R folgen. Der Stützteil 12 erhebt sich damit also

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völlig biegeradiuslos über den randseitigen Schleifteil I3, was aus dem Verlauf der Oberflächen 14, T6 bzw. 15, I7 der Schleifscheibe 10 aus Fig, 2 leicht erkennbar ist. Aus Fig. 1 ist noch erkennbar> daß die Schleiffläche der Schleifscheibe 10 mit einem schachbrettartigen Netz von Rillungen 20 überzogen ist, und aus dem Querschnitt gemäß Fig. 3 ist erkennbar, daß in die eine dem etwa 0,025 bis 0,09 fachen Wert des Durchmessers J des Stützte!les 12 entsprechende Dicke aufweisende Schleifkornmasse 22 zwei Gewebelageh 18 eingebettet sind. Mit I9 ist schließlich noch ein mit einem hitzehärtbaren Harz getränktes Flächen-■ material bezeichnet, mit'welchem der Rücken der Schleifscheibe 10 überzogen ist.'

Zur Fertigung der vorbeschriebenen Schleifscheibe nach der vorliegenden Erfindung wird ein Gemisch aus einem hitzehärtbaren Phenolharz und Schleifkörnern 21 in eine Metallform abwechselnd mit zwei oder drei Gewebelagen 18 eingebracht, so daß also in der Form ein drei- oder vierschichtiger Sandwichkörper vorliegt. Bei den Gewebelagen sollte es sich vorzugsweise um ein grobes Maschengewebe aus Glasfasern handeln, dessen Kett- und Schußfäden Jeweils zwölf Enden aufweisen. Dieses Sandwichgefüge wird dann einer ersten Druckbeaufschlagung bei 120 C über etwa 1 bis 2 Minuten unterworfen,und es wird dann auf das so vorgepreßte Gefüge ein mit einem hitz^härtbaren Harz getränktes Flächenmaterial, beispielsweise eine Polypropylenfolie, aufgelegt, worauf das Gefüge dann nochmals einer Druckbeaufschlagung unterworfen wird. Wenn eine Anzahl von Scheiben auf diese Weise gefertigt ist, dann werden sie noch abschließend in einem Sinterofen für wenigstens 20 Stunden bei einer Temperatur von mehr als I70 C gesintert.

Für den Gebrauch der. Schleif scheiben wird auf deren Rücken, wie in Fig. 5 angedeutet, eine Schutzscheibe 3® aus flexiblem Material, wie Polypropylen, aufgelegt und weiterhin eine Metallscheibe Jl, und diese Einheit wird dann auf die Drehwelle 52 der -. Schleifmaschine aufgebracht und auf dieser mittels einer Mutter befestigt. Die Drehwelle 32 durchdringt also das zentrale Loch

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der Schleifscheibe»

Eine Vielzahl von durchgeführten Versuchen hat zum Ergebnis, daß die erfindungsgemäße Schleifscheibe gegenüber den genormten Schleifscheiben bei einem SGheibendurchmesser von 100 mm etwa die doppelte Standzeit hat und Drehzahlbereiche bis in die Größenordnung von 20 000 U/min bzw. einer entsprechenden Oberflächengeschwindigkeit bis maximal 4800 m/min unter Arbeitsbedingungen mit Sicherheit beherrscht. Die erfindungsgemäße Schleifscheibe ist darüber hinaus wesentlich weniger stoß- und biegungsempfindlich, und im Rahmen eines bisher noch nicht berücksichtigten Gesichtspunktes ist außerdem für die erfindungsgemäßen Schleifscheiben feststellbar, daß bei geringerem Energieverbrauch deren Geräuschentwicklung wesentlich geringer ist als bei den genormten Schleifscheiben. Gleiche Versuchsergebnisse brachten Schleifscheiben mit einem Durchmesser von 125mm und mehr.

Im einzelnen zeigte sich, daß die genormten Schleifscheiben mit einem Außendurchmesser von 100 mm und einer Dicke von β mm bei zwei Vergleichsversuchen einen Drehzahlbereich von I7 500 bzw. 18 800 U/min bis zum Bruch beherrschten, während eine Vergleichsscheibe gemäß Erfindung mit einem Durchmesser D von gleichfalls 100 mm und einer Dicke von nur 5 rom einen Drehzahlbereich von 26 800 U/min bis zum Bruch beherrschte. Bei zwei weiteren Vergleichsversuchen mit genormten Schleifscheiben mit einem Außendurchmesser von 180 mm und einer Dicke von β mm wurden Drehzahlbereiche von 12 800 bzw. 13 400 U/min, bis zum Bruch beherrscht, während die nur 5 mm dicken Vergleichsscheiben nach der Erfindung Drehzahlbereiche von I7 8OO bzw. 18 100 bis zum Bruch beherrschten.

Scheiben mit denselben Abmessungen wurden unter Normbedingungen auf ihre Stoßfestigkeit und auf ihre Biegebruchfestigkeit geprüft. Für die genormten Schleifscheiben mit einem Durchmesser von 100 mm ergab sich dabei eine Stoßfestigkeit von 3, 88 bzw. 4, 21 kg-m gegenüber einer solchen von 6, 44 bzw. 6, 85 kg-m bei den erfindungsgemäßen Schleifscheiben und eine Biegebruchfestigkeit von

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483 bzw. 517 kg gegenüber einer solchen von 790 bzw. 814 kg bei den erfindungsgemäßen Schleifscheiben. Für die genormten Schleifscheiben mit einem Durchmesser von 118 mm ergab sich andererseits eine Stoßfestigkeit von 8,01 bzw. 9*00 kg-m gegenüber einer solchen von 10,02 bzw« 10,17 kg-m bei den erfindungsgemäßen Schleifscheiben und eine Biegebruchfestigkeit von 429 bzw. 445 kg gegenüber einer solchen von 687 bzw. 722 kg bei den erfindungsgemäßen Schleifscheiben.

Weiterhin wurden mit Schleifscheiben mit denselben Abmessungen Schleiftests an einem genormten Schnellstahl SS-41 durchgeführt. Für die Scheiben mit einem Durchmesser von 100 mm wurde eine elektrische Schleifmaschine mit einer Leerlaufdrehzahl von 10 800 u/min benutzt, -während für die Scheiben mit einem Durchmesser von 180. mm eine Maschine mit einer Leerlaufdrehzahl von 5 500 U/min benutzt .worden ist. Die Schleifzeit betrug im einen Falle zehn Minuten und im anderen Falle dreißig Minuten. Im einen Falle wurde mit einer Lastbeaufschlagung von 1, 5 kg und im anderen Falle mit einer solchen von 4, 0 kg gearbeitet. Für die genormten Schleifscheiben mit einem Durchmesser von 100 mm ergab sich dabei ein Abrieb von 27,7 bzw. 37,0 g an den Scheiben und eine angefallene Schleifmenge von 5I» 3 bzw. 49,0 g. Für die" erfindungsgemäßen Schleifscheiben mit gleichem Durchmesser ergab sich zum Vergleich ein Abrieb von 21,2 bzw. 22,9 g und eine angefallene Schleifmenge von 27,7 bzw. 69,1 g. Das Verhältnis von angefallener Schleifmenge zu Abrieb lag demgemäß bei den genormten Schleifscheiben bei 1,85 bzw. 1,32, während es bei den erfindungsgemäßen Schleifscheiben bei 3, I9 bzw. 3, 02 lag. Ähnlich günstige Ergebnisse brachten die Versuche mit den Scheiben mit einem Durchmesser von 18O mm, hier lag dieses Verhältnis für die genormten Scheiben bei 1,89 bzw. 1,82, während es bei den erfindungsgemäßen Scheiben bei 3, 34 bzw. 3, 50 lag.

Schließlich wurde noch die Geräuschentwicklung dieser Schleifscheiben in einem geschlossenen Raum von 3 χ 8 χ 4 m unter Verwendung einer ortsfest aufgestellten Schleifmaschine unter Norm-

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bedingungen getestet. Das Mikrofon wurde dabei in einem Abstand von 1 m von der Geräuschquelle aufgestellt, die-Temperatur betrug 5O°C und die relative Feuchtigkeit war 61$; für die Kennlinien A und C der JIS-Norm Z'873I wurden Werte von 90 bzw. 90,5 dB für die genormte Schleifscheibe mit einem Durchmesser von 180 mm und einer Dicke von 5mm gemessen, während bei drei erfindungsgemäßen Schleifscheiben mit denselben Abmessungen die Vergleichswerte von 85, 85 und 81 bzw. 86, 87 und 82 dB gemessen wurden.

Aus den vorstehenden Einzelergebnissen der durchgeführten Versuchsreihen ergibt sich somit, daß die erfindungsgemäßen Schleifscheiben den genormten Schleifscheiben weit überlegen sind. Sie können insbesondere wesentlich höhere Drehzahlbereiche beherrschen bis es zu dem gefürchteten Bruch kommt, und sie sind wesentlich elastischer als die genormten Schleifscheiben. Außerdem wurde noch festgestellt, daß die erfindungsgemäßen Schleifscheiben randseitig wesentlich weniger leicht ausbrechen als die genormten Schleifscheiben, was bei diesen ein weiterer Faktor der verkärzten Standzeit darstellt.

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Claims (2)

1. Ansprüche.

   flexible Schleifscheibe mit einem zentral angeordneten, erhabenen Stützteil und einem randsejb'igen Schleifteil aus harzgebundenen Schleifkörnern und einem in diese eingebetteten Maschengewebe aus Glasfasern oder einem gleichwertigen Verstärkungsmaterial, bei welcher die in Achsrichtung der Scheibe gemessene Dicke des Schleifteiles das etwa 0,025 bis 0,09 fache des Durchmessers des Stützteiles beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen (16, 14; I7, I5) von Schleif teil (Ο) und Stützteil (12) der Scheibe (10) über eine Vielzahl von biegeradluslosen Schrägflächen (a^, a₂«..ag) ineinander übergehen, welche einem dem 0,6 bis 1,5 fachen Wert des Durchmessers (J) des Stützteiles (12) entsprechenden Krümmungsradius (R) folgen, daß wenigstens zwei auf Abstand zueinander angeordnete Gewebelagen (18) in den Schleifteil (15) und in den Stützteil (12) eingebettet sind, und daß der Rücken der Scheibe (10) mit einem mit hitzehärtbarem Harz getränkten, ungewobenen Flächenmaterial (19) überzogen ist.
2. 2. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleiffläche der Scheibe (10) mit einem schachbrettartigen Netz von Rillungen (20) überzogen ist.

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