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Verfahren und Vorrichtung zum Profilieren und/oder Abrich-
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ten von Schleifkörpern Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung der in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7 definierten Gattungen.
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Zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken sind Schleifkörper in zahlreichen
Ausführungsformen bekannt. Ihre Herstellung bringt, solange sie ebene oder zylindrische
Schleifflächen aufweisen, keine nennenswerten Probleme mit sich.
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Dasselbe gilt ftir das Abrichten, d.h. die spätere Behandlung der
Schleifflächen, nachdem diese durch Benutzung stumpf und unrund geworden sind, mehr
oder weniger zugesetzte Poren aufweisen oder ihre ursprüngliche Form ganz oder teilweise
verloren haben. Schwierigkeiten ergeben sich Jedoch bei der Herstellung und Abrichtung
von Schleifkörpern mit profilierten, den Jeweiligen Werkstücken angepaßten Schleifflächen,
wie sie z.B. für den Feinschliff von Zahnrädern benötigt werden.
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Zum Profilieren und Abrichten von Schleifkörpern mit profilierten
Schleifflächen werden Verfahren und Vorrichtungen verwendet, die unbewegte (stehende)
oder bewegte (translatorisch bewegte oder rotierende) Abrichtwerkzeuge aufweisen.
Zu den unbewegten Abrichtwerkzeugen gehören dabei Einkorndiamant-, Vielkorn- oder
Mehrkorndiamantenabrichter
und Diamant- oder Stahlabrichtblöcke,
während die bewegten Abrichtwerkzeuge insbesondere aus Diamantzylindern, Crushierrollen
und verschiedenen Formen von Abdrehrädchen, Abdrehkegeln und Abrichtkreiseln (Rondoren)
bestehen. Alle diese Abrichtwerkzeuge sind entweder von Hand zu führende Werkzeuge
oder Teile von komplizierten und umständlich zu bedienenden Abdreh- oder Sondermaschinen,
so daß bisher weder zur ersten Profilierung der Schleifscheiben noch zum späteren
Abrichten derselben wirtschaftliche und hinsichtlich der Wiederherstellung des Rundlaufs
ausreichend-reproduzierbare Verfahren und Vorrichtungen zur Verfügung stehen.
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Abgesehen davon haben Werkzeuge mit Diamanten, die heute überwiegend
zum Profilieren und Abrichten eingesetzt werden, den Nachteil, daß sie die Schleifkörner
der Schleifkörper nur schneiden und nicht, wie es zur Erzielung eines guten Schleifergebnisses
erforderlich wäre, aus dem Bindemittel herausbrechen. Daher kann ohne weiteren Abrichtvorgang
keine optimale Schneidfähigkeit erreicht werden. Die nicht mit Diamanten versehenen
Werkzeuge unterliegen dagegen einem hohen Verschleiß und führen zu Schleifkörpern,
die ihr Profil bereits nach kurzer Benutzungsdauer verlieren.
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Schließlich sind die genannten Verfahren und Vorrichtungen bisher
nur für Schleifkörper mit feinen bis mittelfeinen Körnungen (z.B. bis Körnung 40)
und mit weichen bis mittelharten Bindungen (z.B. bis Bindung M bzw. 9) geeignet,
während zum Profilieren und Abrichten von Schruppschleifscheiben, die grobe bis
sehr grobe Körnungen und harte bis sehr harte Bindungen aufweisen, überhaupt noch
keine geeigneten Verfahren und Vorrichtungen bekannt sind, Gerade auf dem Gebiet
des Schruppschleifens besteht jedoch ein großer Bedarf an vielfältig profilierbaren
Schleifkörpern, da mit diesen zahlreiche Oberflächenbearbeitungen, z.B.
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das Entgraten von Guß- und Gesenkschmiedewerkstücken wie Kurbel- und
Nockenwellen, Pleuelstangen oder den Bremssätteln von Kraftfahrzeugen, wesentlich
vereinfacht werden könnten,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mittels derer die Schleifflachen
von Schleifkörpern, insbesondere solchen mit grober Körnung und harter Bindung (Schruppschleifkörper)
wirtschaftlich und reproduzierbar profiliert und abgerichtet werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche
1 und 7 vorgesehen.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung bringt eine Vielzahl von Vorteilen mit sich.
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Einer der größten Vorteile besteht darin, daß der Profilkörper und
der Schleifkörper während der Profilierung oder Abrichtung nicht in gegenseitiger
Berührung stehen. Die Profilierung und Abrichtung der Schleifflächen erfolgt vielmehr
allein durch das Strahlmittel, das das Negativmuster des Profilkörpers abtastet
und auf die Schleiffläche überträgt. Da das Strahlmittel aus einem vergleichsweise
weichen Material bestehen kann, während die Profilrolle zweckmäßig aus einer gehärteten
Stahlrolle besteht, unterliegt der Profilkörper praktisch keinem Verschleiß, was
eine hohe Standzeit sicherstellt. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren
weitgehend automatisiert werden, weil lediglich Einrichtungen zum Antreiben eines
der beiden Körper, zum Einhalten einer vorgewählten Spaltbreite zwischen beiden
Körpern und zum dosierten Zuführen des Strahlmittels benötigt werden und das Profil
der Schleifflächen durch das Negativmuster des Profilkörpers unabhängig davon reproduzierbar
vorgegeben ist, ob eine Schleiffläche erstmals profiliert oder nach längerer Benutzung
abgerichtet werden soll. Schließlich ist vorteilhaft, daß zum Einhalten der vorgewählten
Spaltbreite nur eine translatorische Bewegung in einer Richtung benötigt wird, während
ein Teil der bekannten Profilierungs- oder Abrichtwerkzeuge in wenigstens zwei Richtungen
bewegbar sein muß.
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Durch die Erfindung werden die bisher hohen Profilier- und Abrichtkosten
entschieden gesenkt. Ferner ist es erstmals möglich, relativ grobe und harte Schruppschleifscheiben
kostengünstig zu profilieren und ab zurichten. Hierdurch werden völlig neue Schleifoperationen
möglich, z.B. das Profilentgraten von Gußwerkstücken und Gesenkschmiedestücken oder
das Profiltiefschleifen. Die l'utzkosten solcher Werkstücke, die bis zu dreißig
Prozent der Gesamtkosten ausmachen können, werden bei Anwendung der Erfindung bis
zu siebzig Prozent gesenkt Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der
beiliegenden Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, von dem Fig.
1 die Draufsicht und Fig. 2 die Seitenansicht zeigt.
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Nach Fig. 1 und 2 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Profilieren
und/oder Abrichten einen Profilkörper 1, vorzugsweise in Form einer gehärteten Stahlrolle
auf, der auf seiner Mantelfläche ein Negativmuster 2 desJenigen Profils 3 trägt,
das in der Mantelfläche eines Schleifkörpers 4, z.B. einer Schleifscheibe, erstmals
ausgebildet oder zum Zwecke des Abrichtens wiederhergestellt werden soll. Während
der Profilkörper 1 mittels einer Welle 5 frei drehbar in der Vorrichtung gelagert
ist, ist der Schleifkörper 4 mittels Flanschen 6 und einer Welle 7 zwar ebenfalls
drehbar in der Vorrichtung gelagert, Je doch mit einem nicht dargestellten Drehantrieb
derart verbunden, daß er mit der erwünschten Drehzahl, z.B.
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entsprechend einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 0,5 bis 1 m/sec.,
in Umdrehungen versetzt werden kann. Die Wellen 5 und 7 sind parallel angeordnet.
Die parallel zu ihnen gemessene Breite des Profilkörpers 1 ist vorzugsweise mindestens
ebenso groß wie die entsprechend gemessene Breite des Schleifkörpers 4, damit dessen
gesamte Mantelfläche in einem Arbeitsgang bearbeitet werden kann.
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Zwischen der Mantelfldohe aes Profiikörpers 1 und vorgewählter e ~M&i###
teilfläche des Schleifkörpers 4 ist ein Spalt 8 vorgewählter Breite a vorgesehen,
so daß sich die beiden Mantelflächen berührungslos einander gegenüberstehen. In
diesen Spalt 8 wird entsprechend Fig. 2 mittels einer Zuführvorrichtung in Form
einer Rüttelrinne, einer Rutsche, eines Trichters od.
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dgl. ein Strahlmittel 10 derart dosiert zugeführt, daß dieses den
gesamten Spalt 8 gleichmäßig ausfüllt. Als Strahlmittel können handelsübliche Strahlmittel,
die im allgemeinen zum Strahlen benutzt und daher Strahlmittel genannt werden, aber
auch übliche Schleifk(irner oder kleine Stahlkugeln von Kugellagerhersteilern eingesetzt
werden. Alle diese Materialien werden nachfolgend unter der Bezeichnung Strahlmittel
zusammengefaßt, auch wenn sie normalerweise nicht zum Strahlen benutzt werden. Geeignet
sind beispielsweise Stahlguß GS-R, Hartguß GH-R und GH-K, Temperguß GT-R und GT-K,
Stahl-Drahtkorn StD-Z, Strahlkorund Al203, Glasstrahlperlen MGL od. dgl., wobei
zwischen kugeligen und kantigen Strahlmitteln gewählt werden kann. Strahlmittel
dieser Art werden beispielsweise von der Fa. Eisenwerk Würth GmbH + Co in 7107 Bad
Friedrichshall hergestellt und vertrieben. Stahlkörner haben sich bisher als am
besten geeignet erwiesen.
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Die Korngröße des Strahlmittels ist vorzugsweise geringfügig größer
als die gewählte Breite a des Spalts 8. Außerdem ist ein Strahlmittel zu verwenden,
dessen Körner weicher als die Mantelfläche des Profilkörpers 1, jedoch härter als
das Bindemittel des Schleifkörpers 4 sind.
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Wird bei Anwendung eines derartigen Strahlmittels 10 der Schleifkörper
4 mit einer Drehzahl w1 in Umdrehungen um die Welle 7 versetzt und gleichzeitig
das Strahlmittel 10 dem Spalt 8 zugeführt, dann stützen sich die einzelnen Körner
des Strahlmittels 10 Jeweils an der härteren Mantelfläche des Profilkörpers 1 ab
und dringen gleichzeitig in die außen liegenden Bereiche des Bindemittels des Schleifkörpers
4 ein, wodurch beim Weiterdrehen des Schleifkörpers 4 einzelne Schleifkörner aus
dessen Bindungsgefüge herausgebrochen werden. Gleichzeitig wird der Profilkörper
1 durch das Strahlmittel 10 allmählich in Umdrehungen versetzt so daß er sich mit
einer Drehzahl w2 dreht, die einer/ Kleineren als als der des Schleifkörpers entsprechen
kann. Außerdem wird der Profilkörper 1
dadurch im Gleichlauf zum
Schleifkörper 4 gedreht, wie Pfeile v und w in Fig. 2 zeigen. Das Strahlmittel 10
besorgt somit nicht nur das Herausbrechen von Schleifkörnern aus dem Schleifkörper
4, sondern auch den Antrieb des Profilkörpers 1. Außerdem formt das Strahlmittel
bei kontinuierlicher Drehung des Schleifkörpers 4 allmählich das gesamte Negativmuster
der Mantelfläche des Profilkörpers 1 ab und überträgt dieses aufgrund des entsprechenden
Eindringens in den Schleifkörper 4 auf dessen Mantelfläche, so daß auf dieser das
Profil 3 entsteht. Dabei ist gleichgültig, ob das Profil 3 erstmals entsteht und
die Mantelfläche des Schleifkörpers 4 zu Beginn des Vorgangs beispielsweise einer
Zylinderfläche gleicht oder ob die Mantelfläche des Schleifkörpers zwar schon profiliert
ist, Jedoch durch Benutzung unbrauchbar geworden ist und daher abgerichtet, d.h.
im wesentlichen aufgerauht und im Hinblick auf die Kontur des Profils nachgebessert
werden muß. Die Profilierung bzw. Abrichtung wird beendet, sobald das gewünschte
Profil bzw. die gewünschte Profilrauhtiefe erhalten ist.
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Das Abrichten kann nach erneuten Inbenutzungnahmen des Schleifkörpers
so oft wiederholt werden, wie es die Flansche 6 zulassen.
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Durch den Abrieb am Schleifkörper 4 wird die Breite a des Spalts 8
allmählich größer. Dadurch kann die Wirkung des Strahlmittels 10 verschlechtert
werden oder verloren gehen. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, die beschriebene
Vorrichtung mit einer Einrichtung zu versehen, die es ermöglicht, die Breite a des
Spalts 8 zu verändern.
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Diese Einrichtung kann eine manuell zu betätigende Gewindespindel
oder auch eine Automatik aufweisen, die nach Vorwahl der Breite a dafür sorgt, daß
diese beim laufenden Betrieb unverändert bleibt.
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Das Strahlmittel 10 und die aus dem Schleifkörper 4 heraußgelösten
Bestandteile fallen in einen Sammelbehälter 11 und können von dort durch einen Ventilator
gemeinsam abgesaugt
werden. Das abgesaugte Strahlmittel 10 wird
dann separiert und der erneuten Verwendung zugeführt, während die Schleifkörperteile
in Filtern aufgefangen und einem separaten Staubsammelbehälter zugeleitet werden.
Das Strahlmittel 10 und der Abrieb können auch auf andere Arten separiert werden,
z.B. mittels Rüttelvorrichtungen oder Magnetabscheiden.
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Das beschriebene Verfahren kann sowohl auf der Schleifmaschine, auf
welcher der Schleifkörper 4 zum Einsatz kommen soll, als auch auf einer separaten
Profilier- und/oder Abrichtmaschine durchgeführt werden. Dabei werden die Profil-
und Schleifkörper 1 bzw. 4 zweckmäßig mit Schnellwechselflanschen versehen, um ein
schnelles Umrüsten zu ermöglichen.
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Die Erfindung ist nicht auf die besczhriebene Ausführungsform beschränkt,
die auf vielfache Weise abgewandelt werden kann. Es ist beispielsweise möglich,
anstelle des Schleifkörpers 4 den Profilkörper 1 zwangsweise anzutreiben und den
Schleifkörper 4 frei drehbar zu lagern, so daß das Strahlmittel 10 die Drehbewegung
des Profilkörpers 1 auf den Schleifkörper 4 überträgt. Möglich wäre auch, beide
Körper 1 und 4 bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit zwangsweise anzutreiben. Hierbei
wäre allerdings darauf zu achten, daß die Drehzahlen entsprechend nachreguliert
werden, wenn der Durchmesser des Schleifkörpers durch den Bearbeitungsvorgang kleiner
wird, weil bei sehr unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten die Gefahr besteht,
daß die Mantelfläche des Profilkörpers4einer Zerspannung unterworfen wird, was unerwünscht
ist. Anstelle der dargestellten Schleif-Scheiben, die beispielsweise Durchmesser
von 400 bis 1000 Millimeter und Breiten bis 500 Mi.llimeter aufweisen, können Schleifkörper
mit anderen Formen profiliert und abgerichtet werden.
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Die Breite a des Spalts zwischen dem Profilkörper 1 und dem Schleifkörper
4 ist abhängig von der Korngröße des
Jeweils eingesetzten Strahlmittels,
während die jeweils eingesetzte Korngröße des Strahlmittels 10 in etwa auf die maximale
Korngröße der Schleifkörner des Schleifkörpers 4 und die gewünschten Wirkrauhtiefe
abgestimmt werden sollte.
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Die Einführung des Strahlmittels in den Spalt 8 sollte zweckmäßig
nicht strahlen- oder bündelförmig, sondern dosiert nach Art eines Films oder Vorhangs
in einer über die Breite des Schleifkörpers 4 erstreckten Schicht erfolgen, deren
Dicke der Korngröße des Strahlmittels entspricht. Dazu könnte dem Ausflußende der
flütteirinne 9 eine der Profilform angepaßte Gestalt gegeben werden. Außerdem wird
innerhalb des Spalts 8 zweckmäßig eine Schicht gebildet und aufrechterhalten, in
der die einzelnen Körner dicht nebeneinander liegen, um eine möglichst gleichförmige
Nachbildung des Profils zu erhalten. Denkbar wäre allerdings auch, die Spaltbreite
größer als die Korngröße zu wählen und die Zufuhr des Strahlmittels so zu dosieren,
daß im Spalt 8 eine entsprechend mehrlagige Schicht von Strahlmittelkörnern entsteht.
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Bei Anwendung eines Strahlmittels, das aus Stahlkörnern mit einem
Durchmesser von beispielsweise 0,4 bis 0,8 Millimeter besteht, wird die Spaltbreite
a beispielsweise auf einen Wert von 0,2 bis 0,3 Millimeter eingestellt. Dabei sollte
die minimale Spaltbreite Jeweils so gewählt werden, daß die das Negativmuster tragende
Fläche in keinem Fall mit den Schleifkörnern des Schleifkörpers in Berührung kommen
kann.
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Im übrigen kann es Anwendungsfälle geben, in denen der Profilkörper
schmaler als der Schleifkörper sein sollte, nämlich z.B. dann, wenn nur ein Profil
in den Schleifkörper eingestochen werden soll. Schließlich empfiehlt sich aus Kostengründen,
voraussichtlich in den meisten Anwendungsfällen, den Profilkörper aus Stahl zu fertigen
und seine Mantelfläche
zu härten. Es ist Jedoch auch denkbar,
daß bei einmaligen Anwendungsfällen auf das Härten verzichtet oder die Manteifläche
des Profilkörpers aus einem anderen verschleißfesten Material hergestellt wird.