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Verbesserter Schleifschuh..."
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Patentbeschreibung Die Erfindung betrifft einen verbesserten Aufbau
eines Schleifschuhes zum Andrücken umlaufender Schleifbänder auf Bandschleifmaschinen
an die zu bearbeitenden Werkstücke und ein Verfahren zum Schleifen plattenförmiger
Werkstoffe. Aufgabe der Erfindung war, durch einen verbesserten Schleifschuh einen
verbesserten ebenen und markierungsfreien Schliff zu gewährleisten.
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Bei modernen Breitbandschleifmaschinen zur Kalibrierung und Oberflächenbearbeitung
großer flächiger Werkstücke, z.B. Spanplatten, setzt man heute Schleifbänder großer
Breite, 2 m und mehr, ein. Breitbänder dieser Größe können nicht mehr mit einer
Verbindungsstelle hergestellt werden. Man stellt sogenannte segmentierte Breitbänder
her, die aus einzelnen Schleifmittelsegmenten zusammengesetzt sind.
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Derartige Breitbänder enthalten stets mehrere Verbindungsstellen.
Beim Schleifen mittels Kontaktwalze kommt es in der Regel zur Bildung sogenannter
Rattermarken, die durch ungleichförmigen Lauf der Walzen, durch Maßabweichungen
im Verbindungsstellenbereich und durch Unwuchten im gesamten Schleifmaschinensystem
erzeugt werden können. Darüber hinaus kommt es beim längeren Einsatz der Kontaktwalzen
zur Bildung von Längsstreifen, die dadurch entstehen, daß die Schleifwalzen über
die Walzenbreite einer ungleichförmigen Abnutzung unterliegen.
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Man hat daher frühzeitig versucht, auf den Feinschliffstationen das
Schleifband durch einen Schleifschuh abzustützen, der leichter austauschbar ist
als Kontaktwalzen. Schleifschuhe moderner Breitbandschleifmaschinen bestehen in
der Regel aus einem Schleifschuhträger aus Stahl, auf den ein Filzbelag aufgebracht
ist, der wiederum mit einem sogenannten Gleitbelag abgedeckt ist. Der Gleitbelag
besteht aus einem Gewebe, das auf der Schleifbandseite mit einem gleitfähigen Material,
z.B. Graphit beschichtet ist. Ein Nachteil derartiger Schleifschuhe ist jedoch,
daß durch die Reibung des Schleifbandes sehr viel Wärme erzeugt wird.
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Durch den relativ starren Aufbau dieser Schleifschuhe ergibt sich
ein weiterer Nachteil, der darin besteht, daß bei ungleichen Werkstückdicken oder
-härten über die Werkstückbreite durch erhöhte Reibung Kräfte auftreten, die auf
das oszillierende Schleifband rückwirken. Hierdurch werden im umlaufenden Schleifband
Unebenheiten erzeugt, die sich als Längsstreifen auf den Werkstücken bemerkbar machen
können.
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Verbesserter Schleifschuh ...." Ein weiterer Nachteil der bekannten
Schleifschuhe besteht darin, daß der Filz belag im gewissen Grade komprimierbar
ist, jedoch wenig elastisch ist und daher über nur geringe Rückstellkräfte verfügt,
so daß Verunreinigungen, die zwischen Schleifband und Schleifschuh geraten, z.B.
Schleifstaub oder loses Schleifkorn, leicht zu bleibenden Verformungen in Form von
Längsstreifen führen können, die sich dann als Schleifspur auf das Werkstück übertragen.
Hinzu kommt, daß bei längerem Gebrauch sich die Filzeinlagen im Schleifschuh unter
dem Einfluß von Schleifdruck und Schleifwärme zumnehmend verhärten.
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Um die Nachteile bekannter Schleifschuhe, insbesondere die Reibung,
zu vermindern, ist vorgeschlagen worden, den Schleifschuh als Druckluftbalken auszubilden.
Da die Druckluft bei diesen Balken jedoch durch viele kleine Düsen aufgebracht wurde,
ergaben sich Ungleichmäßigkeiten in der Druckbeaufschlagung des Schleifbandes, was
wiederum zu verstärkter Längsstreifenbildung führte.
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In der deutschen Offenlegungsschrift DE 3105733 Al ist ein Schleifschuh
beschrieben, der vorstehende Nachteile vermeiden soll. Der Schleifschuhträger ist
in eine Vielzahl von Kammern unterteilt, die bis dicht an das Schleifband reichen.
Die Zwischenwände zwischen diesen Kammern sind jedoch nicht bis an den oberen Rand
des Schleifschuhs geführt, so daR ein durchgehendes Luftkissen entsteht. Ein Nachteil
dieser Ausführungsform ist jedoch, daß die Fläche des Schleifbandes im Bereich des
Schleifschuhs mit einem stets annähernd gleichen Anpreßdruck beaufschlagt wird.
Das hat zur Folge, daß bei Unterschieden der Dichte im Werkstück, wie sie insbesondere
bei Spanplatten stets vorkommen können, das Schleifband praktisch über die gesamte
Anpreßfläche mit der gleichen Kraft gegen das Werkstück drückt, was zur Folge hat,
daß weichere Stellen stärker abgetragen werden als harte Stellen, d.h. Unebenheiten
der Werkstückoberfläche werden weniger gut ausgeschliffen.
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Verbesserter Schleifschuh Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel
gesetzt, die Nachteile der vorbeschriebenen Systeme zu vermeiden bzw. auf ein Minimum
zu reduzieren.
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Schleifschuhe entsprechend dieser Erfindung haben in ihren bevorzugten
Ausführungsformen folgenden prinzipiellen Aufbau: Anstelle des Filzbelages enthalten
die Schleifschuhe eine innere Druckschiene aus einem temperaturbeständigen Werkstoff,
bevorzugt Metall, die schmäler ist als der Schleifschuhträger. Schleifschuhträger
und Druckschiene werden dann mit einem Schaumgummistreifen oder einem ähnlichen
Material vergleichbarer Elastizität überdeckt. Das ganze wird dann in üblicher Weise
mit einem Gleitbelag überzogen. Bevorzugte Ausführungsformen der Schleifschuhe entsprechend
dieser Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren 1-6 näher erläutert.
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Der Schleifschuh entsprechend Fig.1 hat folgenden Aufbau: auf den
in die Maschine einzuschiebenden Schleifschuhträger wird eine Stahlschiene, 40 mm
breit und 3 mm stark, über die gesamte Schleifschuhlänge mittig aufgebracht.
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Diese Stahlschiene muß sehr maßgenau gefertigt sein. Über die gesamte
Schleifschuhbreite wird dann ein Schaumgummistreifen aufgebracht, der ca. 105 mm
breit und 3 bis 5 mm stark ist. Der Schaumgummistreifen überdeckt die vorher aufgebrachte
Stahlschiene. Der Schaumgummi hat eine Härte von 10-60 Shore, vorzugsweise von 35
Shore, und ist bis mindestens 120 C hitzebeständig. Zur Abdeckung des Schaumgummistreifens
wird dann ein Gleitbelag (z.B. Graphit-Gleitbelag Type 303 oder Type HD) auf den
Schleifschuh in üblicher Weise aufgespannt.
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Verbesserter Schleifschuh Durch diesen Aufbau ist die Oberfläche des
Gleitbelags leicht ballig. Der Schaumgummibelag im inneren des Schleifschuhs wird
im Bereich der Schleifschuhkante und in der Mitte in dem Bereich der Stahlschiene
stärker komprimiert.
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Durch diesen spezifischen Aufbau ergeben sich folgende Vorteile: -
An der Einlaufkante des Schleifschuhs stellt sich ein niedrigerer Schleifdruck ein,
der sich dann zur Mitte des Schleifschuhs hin durch den ansteigenden Gegendruck
erhöht. Hierdurch ergibt sich eine geringere Beanspruchung des Schleifbandes, die
Reibungswärme wird geringer und die Oberfläche gleichmäßiger. Der Bandlauf bleibt
ruhiger.
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- Da die Schleifbandgeschwindigkeit ein vielfaches der Vorschubgeschwindigkeit
des Werkstückes beträgt, und das Schleifband in der Einlaufzone des Schleifschuhes
einen spitzen Winkel zur angestrebten Werkstückoberfläche im Endzustand bildet,
wird entsprechend der Zustellung der Maschine ein Teil des Werkstoffs bereits in
der Einlaufzone abgetragen, bevor der sich einstellende Schleifdruck sein Maximum
erreicht. D.h. durch die längere keilförmige Einlaufzone baut sich der maximale
Schleifdruck erst allmählich auf und erreicht infolge des Materialabtrags am Werkstück
während des Passierens der Einlaufzone insgesamt nur einen niedrigeren Schleifdruck
als bei Vewendung gleich breiter konventioneller Schleifschuhe.
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- Durch die progressive Einstellung des Schleifdrucks werden harte
und weiche Werkstückstellen gleichmäßiger abgetragen. Bei in der Platte vorhandenen
Unebenheiten werden erhöhte Stellen infolge zunehmenden Schleifdrucks stärker abgetragen.
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"Verbesserter Schleifschuh ...." Bei der Ausführungsform entsprechend
Fig. 2 ist der Aufbau des Schleifschuhes 1 im Prinzip der gleiche wie in Fig. 1,
jedoch wird statt des Schaumgummistreifens 2 gleicher Stärke ein dem Druckstreifen
3 und dem Schleifschuhträger 4 angepaßter profilierter Schaumgummistreifen aufgebracht,
der zur Werkstückseite hin eine konvexe Form hat. Hierdurch sind die Druckverhältnisse
im Schaumgummi während des Ruhezustandes gleichmäßiger und der Druckaufbau während
des Schleifvorganges erfolgt ebenfalls gleichmäßiger. Der Schaumgummistreifen 2
wird durch einen Gleitbelag 5 überdeckt.
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Die Ausführungsform entsprechend Fig. 3 unterscheidet sich von der
Ausführungsform entsprechend Fig. 1 dadurch, daß hier die Oberfläche des Druckstreifens
zur Werkstückseite hin konvex geformt ist. Hierdurch wird der Druckaufbau weiter
vergleichmäßigt.
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Die Ausführungsform entsprechend Fig. 4 unterscheidet sich von der
Ausführungsform Fig. 2 dadurch, daß hier ebenfalls der Druckstreifen zur Werkstückseite
hin ebenfalls konvex verformt ist. Die konvexen Rundungen sind jedoch auf der Einlaufseite
flacher als auf der Auslaufseite. Die Mitte des Druckstreifens ist flach ausgebildet
und parallel zur Vorschubrichtung des Werkstücks angeordnet. Hierdurch wird das
Schliffbild weiter verbessert.
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Die Ausführungsformen entsprechend Fig. 5 und Fig. 6 unterscheiden
sich von den Ausführungsformen Fig. 1 bis 4 prinzipiell dadurch, daß die Zone der
maximalen Werkzeugzustellung sich nicht mehr mittig im Schleifschuh befindet. Sie
ist vielmehr zur Seite des Schleifbandeinlaufs hin verlagert, so daß die Zone des
Werkstückeinlaufs deutlich verlängert wird. Schleifschuhe dieser Art werden vor
allen Dingen dort bevorzugt, wo bei dem Schleifvorgang relativ viel Material abgetragen
werden muß.
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Die Ausführung nach Fig. 6 unterscheidet sich von der Ausführung nach
Fig. 5 dadurch, daß in Fig. 6 die Zone maximalen Schleifdrucks, das ist die Zone
in der das Schleifband zu der durch den Schleifvorgang zu schaffenden Werkstofffläche
parallel läuft deutlich länger ist als die entsprechende Zone beim Schleifschuh
nach Fig. 5. Ein Schleifschuh dieser Ausführungsform ist insbesondere für den Endschliff
geeignet, während ein Schleifschuh entsprechend Fig. 5 besser für die vorletzte
Schleifstation geeignet ist.
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Verbesserter Schleifschuh ...." Das Verhältnis der Breite des Druckstreifens
zum Schleifschuhträger kann zwischen relativ großen Grenzen variiert werden. Die
Breite des Druckstreifens kann zwischen 20 bis 90% der Breite des Schleifschuhträgers
betragen. Die Zone maximalen Schleifdrucks kann zwischen 20 und 80% der Breite des
Schleifschuhträgers betragen.
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Die Breite des Schleifschuhträgers richtet sich naturgemäß nach der
Konstruktion der Schleifmaschine. Die Breite der Schleifschuhträger bei marktüblichen
Schleifmaschinen bewegt sich in der Regel zwischen 50 und 120 mm.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform können statt Schaumgummi auch
andere Werkstoffe vergleichbarer Elastizität verwendet werden, z.B. solche aus Polyurethan.
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Abweichend von den bevorzugten Ausführungsformen können Schleifschuhe
gemäß dieser Erfindung auch folgenden Aufbau haben: Auf den Schleifschuhträger werden
Druckstreifen aus einem temperaturbeständigen Werkstoff entsprechend Fig. 1 bis
6 aufgebracht. Der so vorbereitete Schleifschuhträger wird dann anstelle des Schaumgummistreifens
in üblicher Weise mit einem Filzstreifen belegt und das ganze dann mit dem Gleitbelag
überzogen.
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Bei weiteren möglichen Ausführungsformen wird auf das Aufbringen von
Druckstreifen verzichtet. Auf den Schleifschuhträger wird unmittelbar ein profilierter
Schaumgummistreifen aufgebracht, der in verschiedenen Querschnitten ausgebildet
werden kann, so daß der aufgespannte Gleitbelag eine Form annimmt, wie in den Fig.
1 bis 6 dargestellt. Es sind jedoch auch andere Formen denkbar und möglich. Schleifschuhe
dieser Art werden bevorzugt dann eingesetzt, wenn aus schleiftechnischen Gründen
die Härte des Schaumgummistreifens variiert werden soll.
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Besondere Vorteile zeigt der neue Schleifschuh beim Bearbeiten von
Spanplatten, die ein Deckschichtengewicht von mehr als 700 kg/m3 aufweisen. Bei
diesen Platten konnte die Längsstreifenbildung um mehr als 70% reduziert werden.
Durch die elastische progressive Anpressung des Schleifbandes wird das Schleifband
geschont und seine Lebensdauer erhöht. Es konnten daher größere Laufleistungen erzielt
werden, die bis zu 40% höher waren als beim Einsatz konventioneller Schleifschuhe.
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Verbesserter Schleifschuh Auch die Schleifschuhbespannung selbst braucht
wesentlich seltener erneuert zu werden. In vielen Fällen konnten die Intervalle
für die Erneuerung des Schleifschuhbelages um das vierfache verlängert werden.
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Die durch erfindungsgemäße Schleifschuhe zu erreichenden Verbesserungen
sollen im folgenden an einigen Versuchsbeispielen dargestellt werden.
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In diesen Beispielen bedeuten: Aufladung in A (Ampere) ein Maß für
die Stromaufnahme des Schleifbandantriebsmotors und somit ein gebräuchliches Maß
für den sich einstellenden Schleifdruck.
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VS Die Vorschubgeschwindigkeit des Schleifbandes VW Die Vorschubgeschwindigkeit
des Werkstückes Die durch die neuen Schleifschuhe erreichbaren Verbesserungen werden
in den Beispielen durch die Erniedrigung des Schleifdruckes und Verlängerung der
Einsatzzeit des Schleifschuhs zum Ausdruck gebracht. Die Einsatzzeit ist insofern
ein Maß für die erreichte Schliffgüte, als es üblich ist den Schleifschuh zu wechseln,
wenn die für die gegebene Plattentype festgelegte Schliffgüte nicht mehr erreicht
wird.
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Verbesserter Schleifschuh Beispiel 1 Spanplattenwerk A Alter Schleifschuh
Bandmaß: 2200 x 3820 mm Plattenstärke: 19, 22, 24 mm Plattenwichte: 720 - 860 kg/m3
Schleifschuh (alt) Gleitbelag Type 303 Zerspanung 0,3 mm = per Breitband 0,15 mm
Aufladung in A: 110 V5 26 m/s Vw 24 m/min Einsatzzeit im ~ 14 h Neuer Schleifschuh
Bandmaß: 2200 x 3820 mm Plattenstärke: 19, 22, 24 mm Plattenwichte: 720-860 kg/m3
Schleifschuh (neu) Gleitbelag Type HD Zerspanung 0,3 mm = per Breitband 0,15 mm
Aufladung in A: 60 V5 26 m/s Vw 28 mlmin Einsatzzeit in 0 415 h
Verbesserter
Schleifschuh Beispiel 2 Spanplattenwerk B Alter Schleifschuh Bandmaß: 2700 x 3820
mm Plattenstärke: 9 - 32 mm Plattenwichte: 790 - 910 kg/m3 Schleifschuh (alt) Gleitbelag
Type 303 Zerspanung 0,2 mm = per Breitband 0,1 mm Aufladung in A: 80 - 90 Vw 26
m/s Vw 30 m/min Einsatzzeit 9 -10 h Neuer Schleifschuh Bandmaß: 2700 x 3820 mm Plattenstärke:
9 - 32 mm Plattenwichte: 790-910 kg/m3 Schleifschuh (neu) Gleitbelag Type 303 Zerspanung
0,2 mm = per Breitband 0,1 mm Aufladung in A: 50 V5 26 m/s Vw 35 m/min Einsatzzeit
74 h
Verbesserter Schleifschuh Bei der üblichen Arbeitsweise beim
Schleifen plattenförmiger Werkstoffe wird die Schleifstation mit Schleifwalze oder
Schleifschuh in einem Winkel von 90 zur Vorschubrichtung des Werkstoffes angeordnet,
wobei das Schleifband entgegen der Vorschubrichtung oder in Vorschubrichtung des
Werkstoffes umlaufend zum Einsatz kommt. Bei der bevorzugten Arbeitsweise schleift
man entgegen der Vorschubrichtung 6 der Platte 9.
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Ein üblicher Aufbau mehrstufiger Schleifmaschinen für Spanplattenschliff
ist in Fig. 7 (Seitenansicht) und Fig 8 (zugehörige Draufsicht) gezeigt. Die Platte
9 durchläuft zunächst zwei Grobschliffstationen A mit Schleifbändern 7 oberhalb
und unterhalb der Platte 9. Sie dienen zum Kalibrieren des Werkstückes mittels einer
groben Körnung, z.B. P36, P40 oder P50, je nach Oberflächengüte des Plattenmaterials.
Die Schleifbänder 7 werden mittels Schleifwalze 8 angedrückt und laufen in Pfeilrichtung
10 entgegen der Vorschubrichtung 6 der Platte 9. Die Platte wird dann unmittelbar
durch die zweite Schleifstation B geführt, die ebenfalls über je einen Schleifkopf
oberhalb und unterhalb der Platte verfügt. Die Stationen A, B sind mit einer mittleren
Körnung P60 oder P80 bestückt. Die Schleifbänder arbeiten entgegen der Vorschubrichtung
der Platte und werden mittels Schleifwalze oder Schleifschuh angedrückt. Als dritte
Station C folgt die Feinschliffstation auf der Bänder der Körnungen P80 bis P120
eingesetzt werden, die mittels Schleifschuh an die Plattenoberfläche angedrückt
werden. Auch diese Station arbeitet entgegen der Vorschubrichtung der Platte.
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Bei Schleifmaschinen, die nicht über so viele Stationen verfügen,
ist es in vielen Fällen üblich, daß der Endschliff durch s.g. Querbandschleifer
ausgeführt wird. Es handelt sich dabei um Schleifstationen, bei denen ein schmales
Langband über einen Schleifschuh an die Plattenoberfläche gepreßt wird. Das Band
läuft dabei quer zur Vorschubrichtung der Platte. Der Winkel der Bandlaufrichtung
zur Vorschubrichtung der Platte kann dabei zwischen 45 und 90 betragen. Ziel dieser
Anordnung ist es, das Ausschleifen der Schleifriefen der Vorstationen zu erleichtern.
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Verbesserter Schleifschuh II Bei mehrköpfigen Schleifmaschinen, z.B.
einer 6-Kopf-Maschine (Fig. 8) ist auch bereits versucht worden, die letzte Station
winkelig zur Vorschubrichtung der Platte anzuordnen. Dabei weicht die Umlaufrichtung
des Schleifbandes jedoch nur wenig von der Vorschubrichtung der Platte ab, und zwar
6 =5 bis 10..
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Schleifschuhe gemäß dieser Erfindung eignen sich ebenfalls vorzüglich
zum Bestücken von schräggestellten Schleifstationen.
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Zur Verbesserung der Oberfläche kann es zweckmäßig sein, ein oder
mehrere Schleifstationen in eine Schrägstellung zu bringen, so daß das Schleifband
mit einer Abweichung bis zu 10 von der Vorschubrichtung der Platte umläuft.
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Da man in der Regel zuerst die Feinschliffstation schrägstellen wird,
um eine bessere Schliffgüte zu erzielen, ist es besonders vorteilhaft, diese Station
zur weiteren Verbesserung des Schliffbildes mit den erfindungsgemäßen Schleifschuhen
zu bestücken.
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Es ist auch möglich mehrere Schleifstationen schrägzustellen, z.B.
die Feinschliff- und die Mittelschliffstation. Dabei kann es zweckmäßig sein, die
Mittelschliffstation z.B. nach rechts schrägzustellen, so daß sie mit einem Winkel
bis zu 10. von der Vorschubrichtung der Platte schleift, was auch einer Abweichung
von bis zu 10. zur Schleifrichtung der Vorschliffstation entspricht, während die
Feinschliffstation nach links mit einer Abweichung von ebenfalls bis zu 10. von
der Vorschubrichtung der Platte schräggestellt werden kann, wobei sich jedoch ein
Winkel von bis zu 20 zur Schleifrichtung der Mittelstation ergibt. Durch diese Maßnahme
kann die Oberfläche der Platte weiter verbessert werden. Daß auf diese Weise erreichbare
Schliffbild entspricht in der Oberflächengüte in der Regel einem Schliffbild, das
auf üblichem Wege mit der nächst feineren Körnungsabstufung zu erreichen ist. Man
ist hierdurch in der Lage, die Bestückung der Schleifmaschine mit einer etwas gröberen
Körnungsfolge vorzunehmen, was sich leistungssteigernd auswirkt, ohne daß hierdurch
die Oberflächengüte nachteilig beeinflußt wird.
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