DE2932370A1

DE2932370A1 - Verfahren und werkzeug zum abrichten von schleifscheiben

Info

Publication number: DE2932370A1
Application number: DE19792932370
Authority: DE
Inventors: Robert Lewis Henry; Frank Raymond Skinner
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-08-28
Filing date: 1979-08-09
Publication date: 1980-03-20
Also published as: ES483634A1; IL57588A; JPS5531584A; FR2434682A1; SE7907161L; CH637865A5; GB2029291B; CA1129208A; GB2029291A; BE878445A; IT1122869B; SE435464B; IT7925257A0; ZA792936B; NL7905304A

Description

Verfahren und Werkzeug zum Abrichten von Schleifscheiben

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abrichten von Schleifscheiben und insbesondere ein Abrichtwerkzeug mit Abrasivkörpern (Schleifmittelpresslingen).

Mit Abrichten wird ein an der Schleiffläche einer Schleifscheibe vorgenommener Bearbeitungsvorgang bezeichnet, der die Schneidwirkung verbessert. Abdrehen ist ein Abrichtvorgang, der jedoch insbesondere dazu dient, die Schleiffläche der Schleifscheibe parallel zur Schleifspindel zu machen oder mit einem Radius zu versehen oder in eine spezielle Form zu bringen. Regelmässiges Abdrehen ist erforderlich, um das Werkstück auf genaues Maß zu bringen, insbesondere beim automatischen Schleifen.

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Bayerische Vereknbank München,Kto.-Nr.882495 (BLZ 70020270) · Deutsche Bank München,Kto.-Nr.82/08050 P-Z 70070010) Poetscheckamt München, Kto.-Nr. 163397- 802 (BLZ 70010080)

Aufrauhen ist ein anderer Abrichtvorgang, bei dem das die Schleifteüchen in der Scheibe umgebende Bindemittel weggebrochen wird, um die Schleifteilchen zum Schleifen freizulegen. Eine neue Schleifscheibe wird zunächst aufgerauht und kann dann von Zeit zu Zeit erneut aufgerauht werden, um neue Schleifteilchen freizulegen, wenn die vorher freigelegten Schleifteilchen herausgerissen oder stumpf geworden sind, und um Schleifstaub, der sich beim Schleifen ansammeln kann, um die Teilchen herum zu entfernen.

In "Machinery's Handbook", 20. Ausgabe, 1976, Seiten 1992-1994, sind die üblicherweise verwendeten Abrichtwerkzeuge und ihre Anwendung beschrieben. Ein übliches Abrichtwerkzeug ist der Einkorn-Diamantabrichter, bei dem ein kornförmiger Diamant am einen Ende des Werkzeugschaftes gefasst ist. Zum Abrichten wird der Abrichtdiamant mit der Umfangsfläche der rotierenden Schleifscheibe in Eingriff gebracht, wobei der zylindrische Werkzeug-

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schaft unter einem negativen Winkel von 10 bis 19 in bezug auf eine Linie angeordnet wird, die senkrecht auf der Tangente der Schleifscheibenumfangsfläche steht, die durch den Eingriffspunkt zwischen Werkzeug und Schleifscheibe verläuft. Dies entspricht einem negativen Rückenwinkel von ungefähr 55 bis 60 . Das Abrichtwerkzeug wird auch gelegentlich um seine Längsachse gedreht, um die Lebensdauer des Diamanten zur Verringerung des Verschleisses der Kristallfläche zu erhöhen und um auch eine pyramidenförmige Form der Diamantspitze zu erzeugen.

Es werden auch häufig Abrichter verwendet, bei denen eine Reihe von Einzeldiamanten in einer regelmässigen Anordnung, beispiels-

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weise in einer geraden Linie auf der Spitze des Abrichters angeordnet sind. Derartige Abrichter werden gewöhnlich als Vielkorn-Abrichter oder Aggregat-Abrichter bezeichnet. Bei Verwendung wird der Vielkorn-Abrichter unter einem Winkel von 3 bis 10 angeordnet, um zwei bis fünf Einzeldiamanten in Eingriff mit der Schleifscheibe zu bringen. Die Vielkorn-Abrichter ermöglichen häufig einen schnelleren Abrichtvorschub als Einzelkorn-Abrichter.

Obwohl die bekannten Abrichtwerkzeuge zufriedenstellend arbeiten, ist man stets bemüht, den Schleifvorgang zu verbessern, so durch Verbesserung der Standzeit der Schleifscheibe, der Schneidgeschwindigkeit der Schleifscheibe, der Oberflächengüte der von der Schleifscheibe erzeugten Werkstückschliffläche, der Standzeit des Abrichtwerkzeuges und der Abrichtgeschwindigkeit.

Bei den bisher verwendeten Abrichtverfahren wird die Schleifscheibe etwas glasiert, um eine glatte Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen. Damit werden wiederum die Schneideigenschaften der Schleifscheibe verschlechtert, so dass beim Schleifen Brandflecke entstehen. Es ist erwünscht, dass die Schleifscheibe sowohl frei schneidet als auch eine glatte Schliffläche liefert. Mit "Freischneiden" wird die Fähigkeit der Schleifscheibe bezeichnet, Material vom Werkstück rasch bei geringem Energieverbrauch der Schleifmaschine abzutragen. Aufgrund der Eigenschaften der bisher verwendeten Abrichtwerkzeuge bestand bisher keine Möglichkeit, der zweifachen Arforderung nach Freischneiden und hoher Schliffgüte gerecht zu werden.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein den Schleifvorgang verbesserndes Abrichtverfahren und weiterhin ein verbessertes Abrichtwerkzeug zu schaffen, mit dem insbesondere Schleifscheiben so abgerichtet werden können, dass sie eine verbesserte Freischneidfähigkeit besitzen und gleichzeitig auch Schliffflachen hoher Oberflächengüte liefern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren und ein Werkzeug der in den Ansprüchen beanspruchten Art. Das Abrichtwerkzeug nach der Erfindung enthält insbesondere mindestens zwei Abrichtkörper, die an der Spitze des Werkzeugs derart angeordnet sind, dass der eine die umlaufende Oberfläche der Schleifscheibe tangential berührt und damit quetscht, während der andere die umlaufende Oberfläche der Schleifscheibe in dazu senkrechter Richtung berührt und damit abschert. Mit dieser Anordnung wird also eine doppelte Abrichtwirkung erreicht. Die Reihenfolge der Scher- und Quetschbeanspruchung der Scheibe kann entsprechend dem gewünschten Ergebnis gewählt werden. Der Scherkörper kann unter einem negativen Spanwinkel, einem positiven Spanwinkel oder unter dem Spanwinkel Null angeordnet werden.

Beim Abrichtverfahren nach der Erfindung kann die Schleiffläche mit einem Abrasivkörper nacheinander gequetscht und abgeschert werden. Als Abrasivkörper können Diamant, kubisches Bornitrid oder Bornitrid mit Wurtzitgefüge enthaltende Verbund- oder Aggregatpresslinge, Diamantzwillingskristalle oder Sinterhartmetallpresslinge verwendet werden.

Die Erfindung wird nun näher anhand von Zeichnungen erläutert, in denen zeigen:

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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines doppelt wirkenden Abrichtwerkzeuges nach der Erfindung,

Fig. 2A, 2B und 2C Schnitte entlang der Linie A-A in Fig. 1, aus denen die Anordnung des Scherkörpers unter dem Spanwinkel Null, unter positivem Spanwinkel und unter negativem Spanwinkel ersichtlich ist,

Fig. 3 eine schematische Ansicht des mit einer umlaufenden Schleifscheibe in Eingriff stehenden doppelt wirkenden Abrichtwerkzeuges und

Fig. 4 eine alternative Ausführungsform eines hin- und herbeweglichen doppelt wirkenden Abrichtwerkzeuges.

Das in Fig. 1 dargestellte Abrichtwerkzeug 10 weist einen Schaft 12 auf, an dessen einem Ende ein Kopf 14 vorgesehen ist, von dem zwei Verbundpresslinge 16 und 18 abstehen, die im Kopf eingebettet oder am Kopf sonstwie befestigt sind. Schaft 12 und Kopf 14 können natürlich auch irgendeine andere Form aufweisen.

Mit Aggregatpressling wird hier ein Aggregat aus Schleif teilchen bezeichnet, in dem die Schleif teilchen entweder (1) selbst aneinandergebunden sind oder (2) mit Hilfe eines Bindemittels aneinandergebunden sind oder (3) durch eine Kombination der Bindungsarten (1) und (2) aneinandergebunden sind. Kompaktpresslinge der vorgenannten Art sowie ihre Herstellung sind in den US-Patentschriften 3 136 615, 3 141 746 und 3 233 988 näher beschrieben.

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Mit Verbundpressling wird hier ein Aggregatpressling bezeichnet, der auf einer Unterlage abgestützt und mit dieser verbunden ist, insbesondere auf einer Unterlage aus Sinterhartmetall. Eine Bindung mit der Unterlage kann entweder während oder nach der Herstellung des Aggregatpresslings erfolgen. Bestimmte Arten von Verbundpresslingen und Verfahren zu ihrer Herstellung sind in den US-Patentschriften 3 745 623, 3 745 489 und 3 767 371 näher erläutert.

Unter Sinterhartmetall sind hier ein oder mehrere Karbide der Metalle der Gruppen IVb, Vb und VIb des Periodischen Systems zu verstehen, die durch eine oder mehrere Matrixmetalle der Eisen, Nickel und Kobalt umfassenden Gruppe gebunden sind. Ein typisches Sinterhartmetall enthält WC in einer Kobaltmatrix oder TiC in einer Nickelmatrix.

Jeder der Verbundkörper oder Verbundpresslinge 16 und 18 kann eine stäbchenförmige oder plättchenförmige Unterlage 16A und 18A aus Sinterhartmetall und eine Abrasivmasse oder Abrasivschicht 16B und 18B aufweisen. Die Abrasivschicht 16B kann aus einem Hartstoff aus der Diamant, kubisches Bornitrid (CBN) und Bornitrid mit Wurtzitgitter (WBN) umfassenden Gruppe oder einer Mischung von zwei oder mehreren der vorgenannten Hartstoffe bestehen. Geeignet sind beispielsweise von der General Electric Company vertriebene Verbundpresslinge, nämlich unter dem Handelsnamen COMPAX vertriebene Diamantschneidplättchen mit einer auf einer Sinterhartmetallunterlage gebundenen polykristallinen Diamantschicht und Borazon-Schneidplättchen mit einer auf einer Sinterhartmetallunterlage gebundenen Schicht aus kubischen Bornitridkristallen.

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Der Verbundpressling 16 ist ein verhältnisnnässig langer Körper und mit seiner Abrasivschicht 16B in der Darstellung nach Fig. 1 im wesentlichen lotrecht angeordnet, während der Verbundkörper 18 kürzer ist und mit seiner Abrasivschicht 18B im wesentlichen horizontal angeordnet ist.

Die Wirkungsweise der Schichtkörper 16 und 18 ist am besten aus Fig. 3 ersichtlich, welche die typische Anordnung des Werkzeuges 10 in bezug auf die Umfangsfläche einer Schleifscheibe 20 zeigt, welche in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung umläuft. Das Werkzeug 10 wird in zwei Richtungen bewegt, nämlich zur Schleifscheibe 20 und seitlich quer über die Umfangsfläche der Schleifscheibe 20. Der Körper 16 bewirkt eine Quetschung der Schleifscheibe und der Körper 18 schert oder schneidet die Schleifscheibe.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, erstreckt sich der lange Körper 16 über die Kontaktzone mit der Scheibe hinaus. Der lange Körper bewirkt aufgrund der Kontaktwinkel eine Quetschung der Schleifscheibe. Dadurch werden Bindungsbrücken in der gebundenen Schleifscheibe ausgebrochen, wodurch neues Schleifkorn und Bruchstücke von bereits bloß liegendem Schleifkorn freigelegt werden.

Der kurze Körper 18 ist im wesentlichen nahe dem Schleifscheibenkontaktradius angeordnet. Der kurze Körper 18 schert das Schleifkorn, wodurch ein genauer Schleifscheibendurchmesser geschaffen und die Schleifscheibe in den "freischneidenden Zustand" gebracht wird. Wie jeweils in den Fig. 2A, 2B und 2C dargestellt ist, kann

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der Spanwinkel des kurzen Körpers 18 entweder Null, positiv oder negativ sein. Der Spanwinkel entspricht dem Eingriffswinkel des Abrichtwerkzeuges mit der Schleifscheibe, wobei die Bezugsebene für den Winkel die Werkzeugspanfläche ist. Die Spanfläche eines Abrichtwerkzeuges ist diejenige Fläche, an der die Späne beim Abtrennen von der Schleifscheibe aufliegen. Bei jedem Spanwinkel liegt die vordere Schneidkante des Körpers 18 im wesentlichen rechtwinklig zur vorderen Schneidkante des Körpers 16.

Die Arbeitsschneide des Körpers 16 steht also mit der Schleiffläche der Scheibe in einer Ebene im Eingriff, die im wesentlichen parallel zur Drehrichtung der Schleifscheibe verläuft, während der Körper 18 mit seiner Schneidkante an der Schleiffläche der Scheibe in einer Ebene angreift, die im wesentlichen quer zur Drehrichtung der Scheibe verläuft. Die Arbeitsschneide des Körpers 18 sollte mit der Schleiffläche der Scheibe an einer Stelle nahe dem Punkt in Eingriff stehen, an dem die Arbeitsschneide des Körpers 16 die Schleiffläche der Scheibe tangiert.

Das Abrichtwerkzeug 10, das doppelt wirkt, nämlich quetscht und schert, kann in zweifacher Weise verwendet werden, je nach dem, welcher der beiden Körper 16 und 18 die Schleifscheibe beim Abrichten zuerst überfährt. Falls der lange Körper 16 vor dem kurzen Körper 18 angreift, erfolgt zunächst eine Quetschung und dann eine Scherung, wodurch eine glatte, stabile und freischneidende Schei benschleif fläche gebildet wird. Die Wirkung des kurzen Körpers 18 stabilisiert die Abmessungen der Scheibe und öffnet diese ein bißchen, besonders wenn der Körper unter einem positiven Spanwinkel angesetzt wird.

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Falls das Abrichtwerkzeug 10 so verwendet wird, dass der kurze Körper 18 vor dem langen Körper 16 angreift, wird vorwiegend abgeschert. Jedoch nutzt sich dabei der kurze Körper stärker ab, so dass der längere Körper stärker zur Scheibe vorsteht und eine Quetschwirkung bewirkt. Man kann damit die Abmessungen der Schleifscheibe genau einstellen, jedoch sinkt die Maßhaltigkeit aufgrund der unter der Quetschwirkung aufgebrochenen Bindemittelstege ab.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform eines Abrichtwerkzeuges 10', das besonders für Flächenschleifmaschinen und andere Maschinen nützlich ist, bei denen das Schleifwerkzeug 10' eine Pendelbewegung und damit mehrere Abrichthübe über die Schleifscheibe ausführt. Das Abrichtwerkzeug 10' weist zwei Quetschkörper 26 und 28 und einen Scherkörper 30 auf. Die als Schicht- oder Verbundkörper ausgeführten Körper 26, 28 und 30 sind am Werkzeugkopf 24 befestigt oder in diesem eingebettet und bestehen in der oben angeführten Weise aus einer Unterlage 26A bzw. 28A bzw. 3OA und aus einer Hartstoff schicht 26B bzw. 28B bzw. 3OB. Aufgrund der Ausgestaltung des Werkzeuges 10* ist gewährleistet, dass ein Quetschkörper 26 bzw. 28 stets vor dem Scherkörper 30 angreift, wenn das Werkzeug über die Schleiffläche der Schleifscheibe hin- und herbewegt wird.

Anstelle der in Fig. 4 dargestellten Anordnung können die Körper 26 und 30 auch um 180 verdreht angeordnet werden. Der Körper 26 sollte in der dargestellten Weise angeordnet sein. Der Körper 30 kann natürlich in der aus den Fig. 2A-2C ersichtlichen Weise unter einem positiven oder negativen Spanwinkel oder unter einem Spanwinkel Null angeordnet werden.

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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Abrichiverfahren, bei dem ein Abrasivkörper mit entsprechender Orientierung zur Erzielung einer Quetsch- und Scherwirkung nacheinander über die Schleifscheibe geführt wird. Dieses Verfahren kann zwar bequem mit dem in Fig. 1 dargestellten und mit zwei Abrichtkörpern bestückten Schleifwerkzeug oder in Verbindung mit einer Pendelbewegung mit dem in Fig. 4 dargestellten, mit drei Abrichtkörpern ausgestatteten Abrichtwerkzeug durchgeführt werden, jedoch ist es auch möglich, das Abrichiverfahren nach der Erfindung mit nur einem einzigen Abrichtkörper durchzuführen.

Bei Durchführung des Abrichtverfahrens nach der Erfindung mit nur einem Abrichtkörper wird der im wesentlichen parallel zur Drehrichtung der Schleifscheibe ausgerichtete Abrichtkörper (wie der Abrichtkörper 16 in Fig. 1) in Eingriff mit der Schleiffläche der Schleifscheibe gebracht und über diese geführt, um zunächst eine Quetschung zu bewirken.

Der Abrichtkörper wird dann um 90 um die Werkzeugachse gedreht und ein zweites Mal über die Schleiffläche der Schleifscheibe bewegt, um eine Scherwirkung auf die Schleifscheibe auszuüben. Wie bereits oben angegeben worden ist, kann die Reihenfolge des Quetschens und Abscherens umgekehrt werden.

Der Abrichtkörper kann ein Aggregatpressling oder ein Verbundoder Schichtpressling aus Diamant, kubischem Bornitrid, Bornitrid mit Wurtzitgefüge oder einem Zwillingsdiamanten (ein dünner dreikantiger Naturdiamant in Verbindung mit einem langen nadeiförmigen Kristall) oder ein Sinterhartmetallpressling sein.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Γ 1. I Verfahren zum Abrichten einer Schleifscheibe, die um ihre Achse rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe mit der im wesentlichen parallel zur Drehrichtung der Schleifscheibe verlaufenden Arbeitskante eines Abrasivkörpers in Eingriff gebracht und die Arbeitskante über die Schleifscheibe bewegt wird, um eine Quetschwirkung zu verursachen, sowie die Schleifscheibe mit einer im wesentlichen senkrecht zur Drehrichtung der Schleifscheibe verlaufenden Arbeitskante eines Abrasivkörpers in Eingriff gebracht und die Arbeitskante über die Schleifscheibe bewegt wird, um eine Scherwirkung zu verursachen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die Scherbeanspruchung der Scheibe vor der Quetschbeanspruchung durchgeführt wird.
3. Abrichtwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug mindestens einen ersten Abrasivkörper (16) mit einer Arbeitskante und einen zweiten Abrasivkörper (18) mit einer Arbeitskante besitzt, der erste Abrasivkörper (16) am Werkzeug (10) derart angeordnet ist, dass bei Zustellung des Werkzeuges an die umlaufende Schleifscheibe (20) die Arbeitskante des ersten Schleifkörpers die Scheibe quetscht und die Arbeitskante des zweiten Abrasivkörpers (18) die Scheibe schert.

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4. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskanten der beiden Abrasivkörper (16, 18) im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufen.
5. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrasivkörper Aggregatpresslinge sind, die aus Diamant, kubischem Bornitrid, Bornitrid mit Wurtzitgitter oder Mischungen dieser Hartstoffe bestehen.
6. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Presslinge Schichtkörper sind.
7. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Kopfteil (24) des Werkzeuges (10') zwei und/oder drei Schichtkörper (26, 30 bzw. 26, 28, 30) abstehend angeordnet sind, der erste und/oder dritte Schichtkörper (26, 28) eine langgestreckte Arbeitskante aufweist, die tangential an der Umfangsfläche der Schleifscheibe angreift und diese quetscht, während der zweite Schichtkörper (30) eine Arbeitskante zum Abscheren der Schleifscheibe aufweist, und die Schichtkörper ein aus Diamant, kubischem Bornitrid, Bornitrid mit Wurtzitgitter oder Mischungen dieser Hartstoffe bestehendes Schleifmittel enthalten.
8. Abrichtwerkzeug nach den Ansprüchen 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abrasivkörper (18 bzw. 30) unter einem positiven Spanwinkel angeordnet wird.
9. Abrichtwerkzeug nach den Ansprüchen 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abrasivkörper (18 bzw. 30) unter einem negativen Spanwinkel angeordnet wird.

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10. Abrichtwerkzeug nach den Ansprüchen 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abrasivkörper (18 bzw. 30) unter einem Spanwinkel von Null angeordnet wird.

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