DE4027627A1 - WORKING DISC FOR LAEPP, HONING AND POLISHING MACHINES - Google Patents
WORKING DISC FOR LAEPP, HONING AND POLISHING MACHINESInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitsscheibe für Läpp-, Hon- und Poliermaschinen nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.The invention relates to a working disc for lapping, Honing and polishing machines according to the generic term of the patent saying 1.
Derartige Arbeitsscheiben weisen einen scheibenartigen bzw. scheibenringartigen Belag aus geeignetem Material auf, das auf einer Tragscheibe befestigt ist, beispielsweise durch Schraub befestigung. Im Betrieb wird der Arbeitsbelag abgetragen und muß durch einen anderen ersetzt werden, wenn der Verschleiß ein vorgegebenes Ausmaß erreicht hat.Such work disks have a disk-like or disc ring-like covering made of a suitable material on the a support plate is attached, for example by screw attachment. The work surface is removed and must be replaced by another if the wear is a has reached the specified extent.
Die beim Arbeitsvorgang zwangsläufig erzeugte Wärme wird im wesentlichen durch die zumeist gekühlte Trägerscheibe ab geleitet. Durch das dabei entstehende Temperaturgefälle zwischen Arbeits- und Befestigungsseite entstehen im Ar beitsbelag Wärmespannungen, welche den Belag verformen. Der Grad der Verformung ist proportional dem Temperaturge fälle, und bereits sehr kleine Temperaturdifferenzen er zeugen große Verformungskräfte. Da die Arbeitsseite grund sätzlich wärmer ist als die Anschraubseite, wird sich erstere konvex verformen. Die Befestigungsschrauben können solchen Verformungskräften nicht widerstehen.The heat inevitably generated in the process is in mainly due to the mostly cooled carrier disc headed. Due to the resulting temperature gradient arises between the working and fastening sides beitsbelag Thermal stresses that deform the covering. The degree of deformation is proportional to the temperature fall, and even very small temperature differences generate large deformation forces. Because the working side is basic is warmer than the screw-on side deform the former convexly. The fastening screws can do not resist such deformation forces.
Je größer der Außendurchmesser und je kleiner der Innen durchmesser einer Arbeitsscheibe ist, desto größer wird die Arbeitsfläche und damit auch das Problem der Wärme dehnungen. Durch die Rotation der Werkstücke und der Ar beitsscheibe wird der Innenbereich des Arbeitsbelags mehr beansprucht als sein Außenbereich. Dadurch stellt sich nicht nur ein unterschiedlicher Verschleiß ein, sondern auch eine unterschiedliche Temperaturverteilung von innen nach außen. Um diesen Einfluß so gering wie möglich zu machen, müßte die Arbeitsbreite bzw. die Kranzbreite der Ringscheibe möglichst klein gehalten werden. Dies beein trächtigt indessen die Produktivität, weil die übliche Kapazität einer Maschine nicht genügend ausgenutzt würde. The larger the outside diameter and the smaller the inside diameter of a working disc, the larger it becomes the work surface and thus the problem of heat strains. By rotating the workpieces and the ar the inner surface of the work surface becomes more claimed as its outside area. This turns it not just a different wear, but also a different temperature distribution from the inside outward. To minimize this influence as much as possible the working width or the wreath width of the Washer can be kept as small as possible. This affects however, it slows productivity down because of the usual Capacity of a machine would not be used enough.
Bei größeren zusammenhängenden Abtragflächen ist es schwie rig, frisches Läppkorn gleichmäßig über die Gesamtfläche zu verteilen, insbesondere bei größeren Werkstücken. Ferner tritt ein Aufschwimmeffekt auf, der ebenfalls zu einer Qualitätsminderung im Hinblick auf die Ebenheit führt.It is difficult for larger, contiguous ablation areas rig, fresh lapping grain evenly over the entire surface distribute, especially for larger workpieces. Further occurs a floating effect, which also leads to a Loss of quality leads to flatness.
Der Arbeitsbelag wird aus einem Spezialguß mit großer Sach kenntnis nach besonderen Vorschriften gefertigt. Besonders bei großen Arbeitsbelägen läßt sich nicht verhindern, daß schädliche Poren auftreten und die Härte- und Gefügever teilung ungleichmäßig wird. Dies beeinträchtigt zwangsläu fig die Qualität der bearbeiteten Werkstücke.The work surface is made from a special casting with a large property knowledge manufactured according to special regulations. Especially with large work surfaces it cannot be prevented that harmful pores occur and the hardness and structure ver division becomes uneven. This inevitably affects fig the quality of the machined workpieces.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Arbeits scheibe für Läpp-, Hon- und Poliermaschinen zu schaffen, deren Arbeitsbelag unempfindlich gegen thermische Dehnun gen ist und die auch mit hoher Qualität bei großen Durch messern gefertigt werden kann.The invention has for its object a working to create discs for lapping, honing and polishing machines, whose work surface is insensitive to thermal expansion gen and also with high quality with large throughputs knives can be made.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merk male des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1.This object is achieved by the Merk male of the labeling part of claim 1.
Bei der Erfindung besteht der Arbeitsbelag aus einzelnen Scheibensegmenten, die in mehreren Reihen ringförmig in geringem, vorgegebenem Abstand voneinander an der Trag scheibe fest, jedoch lösbar befestigt sind.In the invention, the work surface consists of individual Disc segments that are circular in several rows small, predetermined distance from each other on the support disc firmly, but are releasably attached.
Bei der Erfindung ist mithin die Arbeitsscheibe in eine Vielzahl von Segmenten aufgeteilt, die mit geringem Ab stand voneinander angeordnet sind. Wärmedehnungen wirken sich daher nur jeweils in den Segmenten selbst aus und übertragen sich nicht auf benachbarte Segmente. Verfor mungen der Arbeitsfläche, wie sie eingangs für bekannte Maschinen beschrieben sind, können daher nicht auftreten. Die Verformungen, die auch bei den relativ kleinen Arbeits flächen der Segmente unvermeidlich sind, sind praktisch vernachlässigbar.In the invention, therefore, the working disc is in one Variety of segments divided with a small Ab were arranged from each other. Thermal expansions work therefore only in the segments themselves and do not transfer to neighboring segments. Verfor the work surface, as it is known for Machines are therefore not described. The deformations that work even with the relatively small areas of the segments are inevitable, are practical negligible.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die relativ kleinen Scheibensegmente mit hoher Qualität bezüg lich Porenfreiheit, gleichmäßiger Gefüge- und Härtenver teilung gefertigt werden können, zumindest mit weitaus höherer Qualität als große zusammenhängende Arbeitsbeläge.Another advantage of the invention is that the relatively small disc segments with high quality Lich pore-free, even structure and hardness ver division can be manufactured, at least by far higher quality than large coherent work surfaces.
Die Gesamtkonstruktion der erfindungsgemäßen Arbeitsscheibe hat auch den Vorteil, daß sie zu einer Vereinfachung der Lagerhaltung führt. Die Arbeitsscheiben können nach dem Baukastenprinzip aus gleichartigen Segmenten hergestellt werden, wobei die Fertigung und Montage der Scheibenseg mente etwa ähnlich wie im Turbinenschaufelbau erfolgen können.The overall construction of the working disc according to the invention also has the advantage of simplifying the Warehousing leads. The working disks can be after Modular principle made from similar segments be, the manufacture and assembly of the disc segment elements similar to those used in turbine blade construction can.
Für die Befestigung der Arbeitsscheibensegmente sind ver schiedene konstruktive Möglichkeiten denkbar. Eine besteht erfindungsgemäß darin, daß sie an der Unterseite einen Hammerkopf aufweisen, der von einer schwalbenschwanzför migen Nut der Tragscheibe aufgenommen ist. Alternativ oder zusätzlich können die Segmente an der Unterseite mittels Schraubbefestigung an der Tragscheibe befestigt werden. Bei mehreren ringförmigen Reihen von Scheibensegmenten können ferner die äußeren und/oder inneren Segmente in Nuten der Tragscheiben geführt und dadurch gesichert sein.For the attachment of the working disc segments are ver different design options possible. One exists according to the invention in that they have a bottom Have hammer head by a dovetail groove of the support disc is added. Alternatively or in addition, the segments on the underside can be Screw fastening to be attached to the support disc. With several annular rows of disc segments can also the outer and / or inner segments in Grooves of the support washers and thereby be secured.
Eine gegenseitige Berührung der Scheibensegmente soll mög lichst ausgeschlossen werden. Daher sieht eine Ausgestal tung der Erfindung vor, daß zwischen benachbarten Segmenten Abstandshalter angeordnet sind, vorzugsweise nahe der Tragscheibe. Die Abstandshalter können zum Beispiel von Distanzblechen gebildet sein. Alternativ können die Seg mente selbst so geformt sein, daß sie durch einen Hinter schnitt im unteren Bereich gegeneinanderstoßen und dadurch weitgehend über ihre ganze Höhe einen Schlitz zwischen sich bilden. Mutual contact of the disc segments should be possible be excluded. Therefore sees a Ausgestal tion of the invention that between adjacent segments Spacers are arranged, preferably near the Support disc. The spacers can be, for example, from Spacer plates are formed. Alternatively, the Seg elements themselves are shaped so that they are covered by a back cut against each other in the lower area and thereby largely a slot between their entire height form.
Die Segmente können auf einfache Weise im Stranggußver fahren oder aus Sintermetall geformt werden. Ein Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß die Segmente aus Sinterbronze mit Diamanteinschlüssen geformt werden.The segments can easily in the continuous casting drive or be formed from sintered metal. An execution Example of the invention provides that the segments are formed from sintered bronze with diamond inclusions.
Es wurde bereits erwähnt, daß der Verschleiß über den Radius des Arbeitsbelags unterschiedlich und innen größer ist als außen. Daher sieht eine Ausgestaltung der Erfin dung vor, daß die Segmente aus unterschiedlichem Material mit verschiedenen Verschleißeigenschaften bestehen und Segmente mit gleichen Verschleißeigenschaften auf einem gemeinsamen Kreisring angeordnet sind. So können zum Bei spiel verschleißfestere und härtere Segmente mit gerin gerer Dehnzahl für den Innenbereich der Arbeitsscheibe vorgesehen werden.It has already been mentioned that the wear over the The radius of the work surface is different and larger on the inside is as outside. Therefore sees an embodiment of the Erfin tion that the segments of different material exist with different wear properties and Segments with the same wear properties on one common circular ring are arranged. So for example play more wear-resistant and harder segments with gerin lower tensile strength for the inside of the working disc be provided.
Die Form des Arbeitsscheibenbelags nach der Erfindung er möglicht auch einen Verbundaufbau der Segmente, indem nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Segmente auf ihrer Arbeitsseite mit einem Werkstoff beschichtet sind, der gute Abtrageigenschaften aufweist.The shape of the working disc covering according to the invention he also allows a composite structure of the segments by using an embodiment of the invention, the segments on their Working side are coated with a material that has good abrasion properties.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung können die Arbeitsscheibensegmente an den Mantelflächen eine schmutz abweisende Beschichtung erhalten, die zum Beispiel aus PTFE besteht. Ferner können nach einer anderen Ausgestal tung der Erfindung die Arbeitsscheibensegmente an den Mantelflächen eine rostschützende Beschichtung aufweisen.According to another embodiment of the invention, the Working disc segments on the lateral surfaces a dirt get repellent coating, for example PTFE exists. Furthermore, according to another embodiment tion of the invention, the working disc segments on the Shell surfaces have a rust-proof coating.
Die bei der erfindungsgemäßen Arbeitsscheibe vorgesehenen Schlitze zwischen den Segmenten haben den Vorteil, daß sich die Läppmittelverteilung und die Schlammabsonderung verbessert, was sich ebenfalls günstig auf die angestrebte Ebenheit der zu bearbeitenden Werkstücke auswirkt. Die er findungsgemäß aufgebaute Arbeitsscheibe beseitigt oder verringert auch den Aufschwimmeffekt, der sonst die Abtrag qualität beeinträchtigt. Nach einer Ausgestaltung der Er findung kann die Tragscheibe mindestens einen Anschluß für ein Kühl- und/oder Spülmittel aufweisen, der so mit der Unterseite der Segmente verbunden ist, daß das Medium durch die Spalte zwischen den Segmenten austreten kann. Durch ein geeignetes Bohrungs- oder Kanalsystem in der Trag scheibe kann der Kühl- und/oder Spülmittelanschluß mit allen Spalten zwischen den Scheibensegmenten kommunizieren, damit in alle Spalte das Medium gelangt und aus diesen austreten kann.The provided in the working disc according to the invention Slots between the segments have the advantage that lapping agent distribution and sludge secretion improved, which is also beneficial to the targeted Flatness of the workpieces to be machined. Which he discarded according to the invention removed or also reduces the floating effect that would otherwise reduce the erosion quality impaired. According to an arrangement of the Er can find the support plate at least one connection for have a coolant and / or dishwashing agent, so with the Bottom of the segments is connected that the medium through the gap between the segments can emerge. By a suitable bore or channel system in the support the coolant and / or detergent connection can also be used communicate all the gaps between the slice segments, so that the medium gets into and out of all gaps can leak.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. The invention will now be described with reference to drawings explained.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Läppmaschine mit Arbeits scheiben nach der Erfindung. Fig. 1 shows schematically a lapping machine with working disks according to the invention.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Arbeitsscheibe nach Fig. 3 entlang der Linie 2-2. FIG. 2 shows a section through the working disk according to FIG. 3 along the line 2-2.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Arbeitsscheibe nach Fig. 4 entlang der Linie 3-3. FIG. 3 shows a section through the working disk according to FIG. 4 along the line 3-3.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine der beiden Arbeits scheiben nach Fig. 1. Fig. 4 shows a plan view of one of the two working disks of FIG. 1st
In Fig. 1 sind eine obere Arbeitsscheibe 10 und eine untere Arbeitsscheibe 12 zum Läppen von Werkstücken 14 vorgesehen, die in sogenannten Läuferscheiben 16 aufgenommen sind, die sich an einem äußeren Stiftkranz 18 und einem inneren Stiftkranz 19 abwälzen, wenn diese durch einen Elektro motor 20 bzw. 22 angetrieben sind. Die obere Arbeitsscheibe 10 ist mit einer Welle 24 verbunden, die von einem Elektro motor 26 in Drehung versetzt wird. Die letzteren beiden Teile befinden sich in einem Oberteil 28 der Läppmaschine, der schwenkbar auf dem Unterteil 30 gelagert ist. Die untere Arbeitsscheibe 12 wird über eine Welle 32 von einem Elektromotor 34 angetrieben. In Fig. 1, an upper working wheel 10 and a lower working wheel 12 are provided for lapping workpieces 14 , which are accommodated in so-called rotor disks 16 , which roll on an outer pin ring 18 and an inner pin ring 19 when these are driven by an electric motor 20 or 22 are driven. The upper working disc 10 is connected to a shaft 24 which is rotated by an electric motor 26 . The latter two parts are located in an upper part 28 of the lapping machine, which is pivotably mounted on the lower part 30 . The lower working disc 12 is driven by an electric motor 34 via a shaft 32 .
Jede Arbeitsscheibe 10, 12 besteht aus einem Tragabschnitt 36 bzw. 38, der jeweils mit der dazugehörigen Welle 24 bzw. 32 verbunden ist, und einem ringartig angeordneten Arbeitsbelag 40 bzw. 42. Nachfolgend wird der Aufbau der unteren Arbeitsscheibe 12 näher anhand von Fig. 2 bis 4 erläutert, wobei angemerkt wird, daß der Aufbau der oberen Arbeitsscheibe 10 derselbe ist.Each working disk 10 , 12 consists of a support section 36 or 38 , which is connected to the associated shaft 24 or 32 , and a ring-shaped working surface 40 or 42 . The structure of the lower working plate 12 is explained in more detail below with reference to FIGS. 2 to 4, it being noted that the structure of the upper working plate 10 is the same.
Wie aus Fig. 2 und 3 zu erkennen, besteht der Tragabschnitt 38 aus einem scheibenartigen durchgehenden Arbeitsscheiben träger 44 und einer Tragscheibe 46. Die Tragscheibe 46 ist eine relativ dünne flache Scheibe, die Schwalbenschwanz nuten 48 aufweist. Die Tragscheibe 46 hält Arbeitsschei bensegmente 50, die den Arbeitsbelag 42 bilden. Die Schei bensegmente 50a haben an der Unterseite Hammerkopffüße 52, die in den Nuten 48 einsitzen. Die Segmente 50 können mit tels Schrauben an der Tragscheibe 46 befestigt werden, wie strichpunktiert bei 54 angedeutet.As seen from FIGS. 2 and 3, the support portion 38 of a disk-like continuous working discs carrier 44 and a support disk 46. The support disc 46 is a relatively thin flat disc that has dovetail grooves 48 . The support disk 46 holds Arbeitsschei bensegmente 50 , which form the work surface 42 . The Schei bensegmente 50 a have hammerhead feet 52 on the underside, which sit in the grooves 48 . The segments 50 can be fastened to the support disk 46 by means of screws, as indicated by the dot-dash line at 54 .
Aus Fig. 4 ist zu ersehen, daß die Scheibensegmente 50 drei Ringreihen bilden. Die Segmente 50 haben zwischen sich einen relativ schmalen von oben nach unten durchgehenden Spalt 56, der in Nutrichtung mittels Distanzblechen 58 hergestellt wird, die winklig an den unteren Kanten ange ordnet sind. Quer zu den Nuten 48 wird der Spalt 56 durch die passende Aufnahme der Hammerkopffüße 56 in den Nuten 48 erzeugt. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind die Segmente 50 so geformt und angeordnet, daß sie etwa gleiche Arbeits fläche haben und die Spalte 56 radial versetzt zueinander liegen.From Fig. 4 it can be seen that the disc segments 50 form three rows of rings. The segments 50 have between them a relatively narrow gap 56 from top to bottom, which is produced in the groove direction by means of spacer plates 58 which are arranged angularly on the lower edges. The gap 56 is created transversely to the grooves 48 by the appropriate accommodation of the hammerhead feet 56 in the grooves 48 . As can be seen from Fig. 4, the segments 50 are shaped and arranged so that they have approximately the same working area and the column 56 are radially offset from each other.
Die im Strangpreßverfahren oder aus Sintermetall gefertig ten Scheibensegmente 50 können für jede Reihe (entsprechend z. B. Fig. 1) aus gleichem Material bzw. mit gleicher Härte gefertigt werden. Sie können jedoch radial von innen nach außen eine unterschiedliche Härte aufweisen, um den unter schiedlichen Verschleiß in Radialrichtung zu kompensieren. Die Scheibensegmente 50 können zusätzlich zu den Spalten 56 Schlitze aufweisen, die in Umfangs- bzw. Radialrichtung von der Arbeitsseite her in die Segmente eingeformt werden. Dadurch wird, zumindest über die Höhe der Schlitze, die Auswirkung der Wärmedehnungen noch weiter herabgesetzt. Die Segmente können auch eine separate Abtragschicht auf weisen, wie bei 60 in Fig. 3 dargestellt.The disk segments 50 produced in the extrusion process or from sintered metal can be manufactured for each row (corresponding to, for example, FIG. 1) from the same material or with the same hardness. However, they can have a different hardness radially from the inside out to compensate for the different wear in the radial direction. In addition to the gaps 56 , the disk segments 50 can have slots which are formed into the segments in the circumferential or radial direction from the working side. As a result, the effect of thermal expansion is further reduced, at least over the height of the slots. The segments can also have a separate ablation layer, as shown at 60 in FIG. 3.
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