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Titel der Erfindung
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Trennschleifkörper Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft
Außen- oder Innentrennschleifkörper, deren Schleifteile sc ausgebildet sind, daß
thermisch bedingte Werkstoffschädigungen in den schliffflächennahen Randzonen der
Werkstücke auf ein l.inimum raduziert werden.
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Trennschleifkörper sind kreis- oder kreisringförmige werkzeuge mit
geringer Breite im Verhältnis zu ihrem Durchmesser. Sie werden zum spanenden Zerteilen
von metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen verwendet. Trennschleifkörper
zum Trennen von Metallen werden meist vollständig aus einer Mischung von Schleifmitteln,
aushärtbaren Bindemitteln und Füllstoffen hergestellt, während für das Irennen von
Nichtmetallen die Trennschleifkörper aus einer metallischen Trägerscheibe mit einem
sc'amalen Schleifteil am Innen- oder Außenrand bestehen.
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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen In der Regel verlaufen
die Seitenflachen derartiger Trennschleifkörper parallel zueinander. Diese Ausführungsform
besitzt zwar herstellungstechnologische Vorteile, erweist sich aber beim Trennschleifen
von insbesondere großen Werkstückquerschnitten als nachteilig.
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Beim Trennschleifen entsteht durch Umwandlung der kinetischen nergie
des rotierenden Trennschleifkörpers in Verformungs-, Scher- und Reibarbeit eine
beträchtliche Värmemenge, die zu bestimmten Anteilen mit den Spänen abgeführt bzw.
vom Trennschleifkörper und Werkstück aufgenommen wird. Dringt der
Trennschleifkörper
in das Werkstück ein, so reiben seine Seitenflächen zusätzlich an den beiden entstehenden
Schliffflächen, erzeugen Reibungswärme und belasten unnötiÖerweise den Antriebamotor.
Die in das Werkstück und den £rennschleifkörper eingeleitete Wärmemenge führt augenblicklich
zu beträchtlichen Temperaturerhöhungen, die ihrerseits im werkstück und Trennschleifkörper
eine thermische Ausdehnung bewirken. Dadurch wird das werkzeug eingeklemmt und abgebremst,
und als Folge dessen erhöht sich die Reibungswärme erneut. Im werkstück treten in
der schliffflächennahen Randzone ungewollte und unerwünschte Gefügeveränderungen
bis zu einer betrachtlichen Tiefe ein, die bei Stählen zu einer Aufhärtung führen
und ein mechanisches Yeitorbearbeiten durch Drehen, Fräsen oder Bohren unmöglich
machen. Im Trennschleifkörper bewirkt die außerordentliche Temperaturzunahme eine
Zerstörung des Bindemittels und damit eine starke Verschleißzunahme.
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Diesen nachteiligen Erscheinungen suchte man zunächst durch Profilierung
der Seitenflächen der Trennschleifkörper zu begegnen. Dazu wurden beim Pressen der
Trennschleifkörper verschiedenartige Riefelungen, z.B. in Form von kreis- oder spiralförmigen
Vertiefungen, in die seitlichen Oberflächen eingebracht. Später änderte man auch
die Ausbildungsform des Trennschleifkörpers. So wurde beispielsweise vorgesohlagen
(Schleif-und Poliertechnik 18(1941) 1, S. 1-11), beide Seitenflächen eines kunstharz-
oder gummigebundenen Trennschleifkörpers nach dem Aushärten mit einem Diamantwerkzeug
von außen nach innen zu hinterdrehen, so daß sie zum Zentrum hin konvergieren. Eine
derartige Verfahrensweise ist aber unproduktiv und unwirtschaftlich. Bei einer anderen
Ausführungsform (US-PS 3 526 999) mit einem planparallelen Mittelteil, dem sich
ein Schleifteil anschließt, dessen eine Seitenfläche die Fortsetzung des ebenen
planparallelen Mittel teils bildet und dessen zweite Seitenfläehe vom Mittelteil
divergent nach außen verläuft, wird einseitig die Seitenreibung vermindert und damit
die Wärmebelastung der Schlifffläche verringert.
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Um glattere Schliffflächen zu erzeugen und um ein Zerbrechen dünner
Plättchen beim Trennen nichtmetallischer tVerkstoffe zu verhindern, ist ein Trennschleifkörper
mit einem metallischen Tragteil und einem Schleifteil bekanntgeworden (DT-OS 2 058
468),
dessen beide Seitenflächen konverg-eren, so daß ein Hinterschliffwinkel
erhalten wird. Eine weitere Ausführungsform (DI-OS 2 011 599) weist auf beiden oeitenflachen
des Irennschleifkörpers hohlgeprägte, speichenartige Rippen auf, die sich aus der
Umfangsrichtung zum Zentrum hin erstrecken und zwischen denen sich Vertiefungen
befinden, derart, daß die Rippen auf der einen Seite den Vertiefungen auf der anderen
Seite unmittelbar gegenüberliegen.
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Trotz dieser Trennschleifkörpersonderformen kommt es zu unbefriedigenden
Trennschliffen. Entweder zeigen sich auf der Schlifffläche Stellen mit Schleifbrand,
die bei gehärteten ';erkstücken zu Anlaßeffekten oder Rissen und bei härtbaren,
weichen Stählen zu Aufhärtungserscheinungen führen, oder die Schlifffläche ist als
Folge ungleichmäßiger thermischer Ausdehnung uneben, oder die Gratbildung im Bereich
des austretenden Trennschleifkörpers aus dem Werkstück ist sehr stark, oder die
Oberflächenrauhigkeit ist infolge mangelnder Abriebbeseitigung aus der Schleifzone
unbefriedigend.
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Ziel der Erfindung Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verminderung
der thermisch bedingten erkstoffschädigungen in den Werkstückrandzonen beim Trennschleifen
metallischer und nichtmetallischer werkstoffe.
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Aufgabe der Erfindung Aufgabe der erfindung ist die Schaffung eines
verbesserten Trennschleifkörpers, der durch seine Form und Arbeitsweise die entstehenden
Schliffflächen thermisch minimal belastet.
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Gleichzeitig sollen der Bindungsverschleiß der Trennschleifkörpers
und die erforderliche Antriebsleistung verringert werden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sich bei Außentrennschleifkörpern
an ein planparalleles Mittelstück zwei konzentrisch angeordnete Schleifteile anschließen,
daß die größte Breite des zuerst einschleifenden vorderen Schleifteiles geringer
als die größte Breite des nachschleifenden hinteren Schleifteiles ist und daß die
die Schleifteile bildenden Ringflächen radial von außen nach innen konvergieren.
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Bei Innentrennschleifkörpern mis einem planparallelen Außenteil schließen
sich die beiden Schleifteile mit unterschiedlicher Breite entsprechend von außen
nach innen hin an. Beim Trennen mit einem erfindungsgemäßen Trennschleifkorper dringt
zunächst der vordere Schleifteil mit der geringeren Breite in das werkstück ein
und erzeugt eine schmale trennzone. Im gleichen Arbeitsgang schleift der hintere
Schleifteil mit der größeren Breite zeitlich verzögert die beiden entstehenden Schliffflächen
nach. Die beabsichtigte vor teil hafte wirkung besteht; nun darin, daß die Gesamttrennzonenbreite
in zwei zeitlich nacheinander ablaufenden Bearbeitungsschritten entsteht und daß
durch den vorschleifenden vorderen Schleifteil eventuell verursachte Werkstoffschädigungen
durch den nachschleifenden hinteren Schleifteil beseitigt werden. lurch die zeitlich
und örtlich verteilte Gesamtschleifwärmemenge tritt lokal eine niedrigere Temperatur
und infolgedessen eine geringere ,çärmeausdehnung von Werkstück und Trennschleifkörper
auf. Daraus resultieren als weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Trennschleifkörpers
eine Verminderung des Bindungsverschleißes und eine Verringerung der notwendigen
Antriebsleistung.
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Ausführungsbeispiele Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: die Ansicht
eines Außentrennschleifkörpers gemaß eines ersten Ausführungsbeispieles; Fig. 2:
den Schnitt nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab; Fig. 3: die Schnittdarstellung
eines Außentrennschleifkörpers gemäß eines zweiten Ausführungsbeispieles; Fig. 4:
die Schnittdarstellung eines Innentrennschleifkörpers gemäß eines zweiten Ausführungsbeispieles.
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1. Ausführungsbeispiel Der in Fig. 1 dargestellte Außentrennschleifkörper
ist gänzlich aus einer mischung von Schleif- und Bindemitteln sowie Füllstoffen
hergestellt und dient hauptsächlich zum Trennen von metallischen Werkstoffen. Er
braucht sich beim ilrennschleifen durch Verachleiß relativ schnell selbst auf.
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Der kreisförmige Trennschleifkörper 1 enthalt eine Bohrung 2 zur Aufnahme
auf eine Schleifspindel. Das planparallele Littelteil 3 dient zur Befestigung mittels
Spannflansche. Die Schleifspindel und die Spannflansche sind nicht dargestellt.
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Erfindungsgemäß schließen sich vom planparallelen Mittelteil 3 nach
außen der hintere und der vordere Schleifteil 4 und 5 an, die von zum Zentrum hin
konvergierenden Ringflächen 6 und 7 gebildet werden. Die größte Breite B des hinteren
Schleifteiles 4 ist größer als die größte Breite b des vorderen Schleifteiles 5.
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Ein derartiger tatsächlich erprobter Trennschleifkörper hatte bei
einem Durchmesser von 253 mm zwei gleichartige Schleifteile 4 und 5 mit einer größten
Breite B = 2,8 mm und einem Neigungswinkel der Ringflächen 6 und 7 gegen die Ebene
des Mittelteiles 3 von 0,75°. Durch den raschen Verschleiß des vorderen Schleifteiles
5 stellte sich nach kurzer Brennzeit automatisch die erfindungsgemäß geringere Breite
b ein. Der Trennschleifkörper wurde aus einer Mischung von Normalkorund, pulverförmigem
und flüssigem Phenolharz und Pyrit durch Pressen und Tempern nach bekannter Technologie
gefertigt. biit ihm wurde niedriglegierter, vergüteter Werkzeugstahl, der besonders
empfindlich auf die Trennschleifwärme reagiert, getrennt. Durch das Vortrennen mit
dem vorderen Schleif teil 5 entstand in der schliffflächennahen Randzone an einigen
Stellen eine Aufhärtung, HV 0,025 = 975 kp/mm2, bis zu einer Tiefe von 0,2 mm, die
aber durch das Nachschleifen mit dem hinteren Schleifteil 4 abgearbeitet wurde.
L;ikroskopisch war im metallografischen querschliff nach entsprechender Ätzung keine
Aufhärtungszone mehr sichtbar, die Randhärte betrug 1W 0,025 = 625 kp/mm2 und entsprach
damit der Härte des unbeeinflußten ;jerkstückes.
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2. Ausführungsbeispiel Die Fig. 3 und 4 zeigen Schnittdarstellungen
je eines Außen-und Innentrennschleifkörpers, die hauptsächlich zum Trennen von nichtmetallischen
:ierkstcffen und Halbleitermaterialien eingesetzt werden. Ihre Schleifteile bestehen
vorzugsweise aus gebundenem Diamant als Schleifmittel. Sie unterliegen im Gegensatz
zu den Trennschleifkörpern des ersten Ausführungsbeispieles
keinem
nennenswerten Verschleiß. Diese Außen- und Innentrennschleifkörper bestehen aus
einem metallischen Tragteil 8 und den erfindungsgemäßen hinteren Schleifteilen 4
und den vorderen Schleifteilen 5.