DE4036032C1 - Polishing disc made of cotton fabric - is made in multiple layers stitched together and impregnated with abrasive - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Polierscheibe für Poliermaschinen, mit einer Bohrung zur Aufnahme einer Poliermaschinenwelle, mit Polierstofflagen, die parallel zur Polierscheibenfläche aufeinanderliegen und mit konzentrisch angeordneten Steppkreisen, die die Polierstofflagen miteinander verbinden.

Derartige Polierscheiben werden zum Polieren von Werkstücken sowohl von Hand als auch mit Handhabungsautomaten verwendet. Der Durchmesser der Polierscheiben beträgt dabei häufig etwa 1000 mm. Die Polierscheiben bestehen aus runden, aufeinandergelegten Polierstofflagen, wobei der Polierstoff häufig aus Baumwollgewebe gebildet wird, dessen Fäden mittels der verschiedenen bekannten Webtechniken miteinander verbunden sind. Diese Polierscheiben haben weder Wellen noch Falten und können aufgrund dieser Ausbildung beim Polieren in fast jede Vertiefung des Werkstücks eindringen und fast jede Ecke polieren. Derartige Polierscheiben eignen sich deshalb vor allem für kleine und konturenreiche Teile.

Zur Beeinflussung der Härte der Polierscheibe ist es bekannt, auf der Polierscheibe konzentrisch Steppkreise anzuordnen, die die Polierstofflagen miteinander verbinden. Die vorbekannten Steppkreise durchsetzen die Polierstofflagen durchgehend auf dem ganzen Umfang der Steppkreise.

Aus der US-PS 25 46 102 ist eine derartige Polierscheibe bekannt, bei welcher die Polierstofflagen untereinander mittels mehrerer konzentrisch verlaufende Steppkreise verbunden sind, wobei die Steppkreise bis nahe an die äußere Peripherie heranreichen können und durchgehend ausgebildet sind.

Diese vorbekannten durchgehenden Steppkreise haben Nachteile. Da gerade durch die Steppung die Härte der Polierscheibe beeinflußt wird und die Polierscheiben vom Anfangsdurchmesser von etwa 1000 mm auf einen Enddurchmesser von etwa 540 mm abgearbeitet werden können, rückt die Mantelfläche der Polierscheibe zum Steppkreis und beeinflußt gravierend die Härte der Polierscheibe. Durch die sich reduzierende Kreisringfläche der Polierscheibe zum Steppkreis hin reduziert sich auch die Polierscheibenbreite sowie das Beschlagsfeld der Polierscheibe zum Werkstück. Die genannten Wirkungen beeinflussen das Polierergebnis der mit den vorbekannten Polierscheiben polierten Werkstücke entscheidend, denn es können sich nicht auspolierte oder falsch polierte Zonen einer polierten Fläche des Werkstücks ergeben und eine nicht ausreichende Standzeit der Polierscheibe durch zuviel oder zuwenig Anpreßdruck.

Aus den Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 73 30 916 ist es bekannt, in Umfangsrichtung nebeneinanderliegende Teile einer Polierscheibe mittels Vernähen zu verbinden. Konzentrisch angeordnete Steppkreise sind dort jedoch nicht vorgesehen.

Demgemäß hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine einfache und kostengünstige Polierscheibe zu schaffen, die sowohl die Standzeit der Polierscheibe als auch das Polierergebnis des polierten Werkstückes gegenüber dem Vorbekannten verbessert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die äußeren Steppkreise als Teilsteppkreise ausgebildet sind, die sich jeweils nur über einen begrenzten Teilumfang erstrecken, und die die Polierstofflagen durch den Druck des zu polierenden Werkstücks auf die Polierscheibe lösbar miteinander verbinden.

Dadurch, daß erfindungsgemäß die äußeren Steppkreise als Teilsteppkreise ausgebildet sind, kann mittels der Teilsteppkreise gegenüber dem Vorbekannten zusätzlich die Härte der erfindungsgemäßen Polierscheibe in weiten Grenzen beeinflußt werden. Die Einflußmöglichkeiten betreffen sowohl die Wahl der Durchmesser der Teilsteppkreise als auch die Wahl der Anzahl und der Länge der Teilsteppungen der Teilsteppkreise.

Dabei sind erfindungsgemäß die Teilsteppungen der Teilsteppkreise derart ausgebildet, daß die Polierstofflagen der Polierscheibe derart lösbar miteinander verbunden sind, daß die Verbindung der Polierstofflagen durch den Druck des zu polierenden Werkstücks auf die Polierscheibe lösbar ist.

Das heißt, bei fortschreitender Abnutzung der Polierscheibe rückt die polierende Fläche der Polierscheibe, die dem zu polierenden Werkstück gegenüber steht, immer näher an z. B. einen Teilsteppkreis heran. Dadurch wird der Druck, den das zu polierende Werkstück auf die Polierscheibe ausübt, im Bereich der Teilsteppungen des genannten Teilsteppkreises immer größer. Irgendwann wird ein Druckwert erreicht, der ausreicht, die Teilsteppungen des genannten Teilsteppkreises Stück für Stück und von den Enden her aufzutrennen, so daß schließlich die Polierstofflagen durch den genannten Teilsteppkreis nicht mehr miteinander verbunden sind und sich so die Härte der Polierscheibe, die vom Durchmesser der Polierscheibe abhängig ist und damit der Druck der Polierscheibe auf das zu polierende Werkstück quasi kontinuierlich auf einen gewünschten Druckwert steuern läßt.

Durch die beschriebene quasi kontinuierliche Öffnung der Teilsteppungen der Teilsteppkreise ist also eine Reduzierung der Schwankungen des Anpreßdruckes der Polierscheibe auf das zu polierende Werkstück möglich. Durch diese Reduzierung der Druckschwankungen werden auch die Schwankungen des Beschlagsbildes der Polierscheibe auf dem zu polierenden Werkstück, der Polierscheibenbreite und der Standzeit der erfindungsgemäßen Polierscheibe gegenüber dem Vorbekannten reduziert.

Die beschriebenen Vorteile werden mit einfachen und kostengünstigen Mitteln erzielt, weil gegenüber dem Vorbekannten allein die Ausbildung der Steppkreise als Teilsteppkreise auf der Polierscheibe erforderlich ist, die im Rahmen der Anbringung der durchgehenden Steppkreise erfolgen kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Polierscheibe ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Um Schwankungen der Härte der erfindungsgemäßen Polierscheibe über den Umfang der Polierscheibe zu vermeiden, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Teilsteppungen der Teilsteppkreise gleichmäßig auf der Fläche der Polierscheibe verteilt sind. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Teilsteppkreise 4-8 Teilsteppungen aufweisen. Die Verwendung von 6 Teilsteppungen hat sich als besonders günstiger Kompromiß zwischen dem für die Anbringung der Teilsteppung erforderlichen Aufwand und den mit den Teilsteppungen erzielbaren erfindungsgemäßen Effekt erwiesen.

Ebenfalls zur Verminderung der Schwankungen der Härte der erfindungsgemäßen Polierscheibe über den Umfang der Polierscheibe kann man vorteilhaft die Teilsteppungen benachbarter Teilsteppkreise gegeneinander um den halben Winkelabstand der Teilsteppungen versetzt anordnen. In diesem Fall kann abhängig von der Differenz der Durchmesser der Teilsteppkreise der Teilsteppkreis kleineren Durchmessers bereits die Härte der Polierscheibe bei gegebenem Abnutzungszustand beeinflussen, wenn der Teilsteppkreis mit dem größeren Durchmesser noch nicht aufgetrennt ist.

Die Länge der Teilsteppungen des Teilsteppkreises mit dem größten Durchmesser kann etwa 1/4 des Teilsteppkreisumfangs geteilt durch die Zahl der Teilsteppungen entsprechen. Die genannte Länge hat sich ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, um die Schwankungen des Anpreßdrucks der Polierscheibe zumindest weitgehend zu reduzieren. In diesem Zusammenhang kann die Länge der Teilsteppungen der Teilsteppkreise mit kleinerem Durchmesser etwa der Länge der Teilsteppungen des Teilsteppkreises mit dem größten Durchmesser entsprechen.

Dies ist dann vorteilhaft, wenn die Polierscheibe mit einer konstanten Drehzahl betrieben wird, so daß sich bei Abnutzung der Polierscheibe die Umfangsgeschwindigkeit der Polierscheibe kontinuierlich verringert.

Wenn andererseits die Polierscheibe mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit betrieben wird, derart, daß bei abnehmendem Polierscheibendurchmesser die Drehzahl erhöht wird, so ist es besonders vorteilhaft, wenn die Länge der Teilsteppungen jedes Teilsteppkreises mit kleinerem Durchmesser kleiner ist als die Länge der Teilsteppungen jedes Teilsteppkreises mit größerem Durchmesser. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß die Zeitdauer, die die Polierscheibe zum Zurücklegen des Umfangsweges zwischen zwei Teilsteppungen eines Polierkreises benötigt, unabhängig vom Polierscheibendurchmesser nahezu konstant gehalten werden kann, was ebenfalls zu einer Reduzierung der Schwankung des Anpreßdrucks der Polierscheibe führt. In diesem Zusammenhang ist eine nahezu vollständige Konstanthaltung der genannten Zeitdauer dann möglich, wenn die Länge der Teilsteppungen der Teilsteppkreise mit kleinerem Durchmesser derart ist, daß der Abstand zwischen den Teilsteppungen dem Abstand zwischen den Teilsteppungen des Steppkreises mit dem größten Durchmesser entspricht. Da die Umfangsgeschwindigkeit der Polierscheibe, wie vorher dargestellt, konstant gehalten wird und auch die vorgenannten Abstände konstant gehalten werden, bleibt damit die Zeitdauer, die die Polierscheibe zum Zurücklegen der Wege zwischen den Teilsteppungen der einzelnen Steppkreise benötigt, nahezu konstant.

Da in diesem Zusammenhang die Längen der einzelnen Teilsteppungen der Teilsteppkreise mit geringer werdendem Durchmesser der Teilsteppkreise immer kleiner werden, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Durchmesser des kleinsten Teilsteppkreises derart ist, daß die Länge seiner Teilsteppkreise etwa 6 mm beträgt. Bei den heute üblicherweise verwendeten Polierscheiben mit einem Anfangsdurchmesser von etwa 1000 mm und einem Enddurchmesser von etwa 540 mm und einer Dicke der Baumwollagen von etwa 17,5 mm ist auf eine Länge von 6 mm noch eine Steppung der Baumwollagen möglich, die ausreichend haltbar ist, um die erfindungsgemäß beschriebenen Wirkungen zu erzeugen.

Die Festigkeit der Verbindung der Baumwollagen miteinander durch die Teilsteppungen kann durch unterschiedliche Ausgestaltungen der Teilsteppungen, wie z. B. durch die Fadenstärke der Teilsteppungen und die Anzahl der Fäden der Teilsteppungen beeinflußt werden.

Im folgenden soll anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Polierscheibe näher erläutert werden.

Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Flachseite einer erfindungsgemäßen Polierscheibe und

Fig. 2 ein Schnitt durch die erfindungsgemäße Polierscheibe gemäß Fig. 1 gemäß der Schnittlinie A-A.

In den Zeichnungen ist die Polierscheibe etwa im Maßstab 1 : 7 verkleinert dargestellt. In den Figuren ist weiterhin die Polierscheibe in ihrem Neuzustand dargestellt, indem sie einen Durchmesser (D) von etwa 960 mm aufweist. Die Polierscheibe gemäß den Figuren weist einen Pappkern (P) auf, der mit einer Bohrung (B) versehen ist, die gemäß Fig. 2 eine Nabe (N) aufnimmt, in der eine Welle (W) eines Antriebsmotors (M) an der Polierscheibe angeordnet ist.

Außerhalb des Bereichs des Pappkerns (P) ist die erfindungsgemäße Polierscheibe gemäß Fig. 2 aus einzelnen Polierstofflagen (ST) zusammengesetzt, die z. B. aus Baumwollköper bestehen können und die aufeinanderliegen.

Die einzelnen Polierstofflagen (ST) sind mittels eines durchgehenden Steppkreises (SK) und mittels dreier Teilsteppkreise (TK1-TK3) miteinander verbunden. Der durchgehende Steppkreis (SK) weist einen Steppkreisdurchmesser (ST) von 460 mm auf und ist damit etwa 80 mm kleiner als der Enddurchmesser der Polierscheibe nach vollständiger Abnutzung.

Der erste Teilsteppkreis (TK1) weist einen Durchmesser (TD1) auf, der etwa 860 mm beträgt und damit etwa 100 mm kleiner ist als der Anfangsdurchmesser (D) der Polierscheibe. Der zweite Teilsteppkreis (TK2) weist einen zweiten Durchmesser (TD2) auf, der etwa 760 mm beträgt und damit wiederum etwa 100 mm kleiner ist als der Durchmesser (TD1) des ersten Teilsteppkreises (TK1). Der dritte Teilsteppkreis (TK3) weist einen Durchmesser (TD3) von etwa 660 mm auf, der damit wiederum etwa 100 mm kleiner ist als der Durchmesser (TD2) des zweiten Teilsteppkreises (TK2).

Die Durchmesser (TD1-TD3) der Teilsteppkreise (TK1-TK3) sind deshalb entsprechend dem Ausführungsbeispiel gewählt, weil ein zu polierendes Werkstück (WS) auf die erfindungsgemäße Polierscheibe einen vorgegebenen Druck ausübt, der teilweise durch eine Aufweitung (A) der Polierstofflagen (ST), wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, aufgefangen wird. Es ergibt sich insgesamt eine Druckverteilung des Drucks des Werkstücks (WS) auf die Polierscheibe, deren Grenzlinie (P) in der Fig. 1 dargestellt ist. Diese Druckverteilung hat abhängig von dem ausgeübten Druck des Werkstücks (WS) und dessen Formgestalt eine maximale Tiefe (T). Um nun bei einer Verwendung der erfindungsgemäßen Polierscheibe mit dem dargestellten Anfangsdurchmesser (D) eine Beeinflussung der Härte der Polierscheibe durch die Teilsteppkreise (TK1-TK3) zu vermeiden, ist demgemäß der Durchmesser (TD1) des ersten größten Teilsteppkreises (TK1) derart gewählt, daß er dem Anfangsdurchmesser (D) der Polierscheibe abzüglich der zweifachen Tiefe (T) der Druckverteilung entspricht.

Wenn nun aufgrund der Abnutzung der erfindungsgemäßen Polierscheibe der Durchmesser der Polierscheibe abnimmt, so übt das zu polierende Werkstück (WS) auf die Teilsteppungen des ersten Teilsteppkreises (TK) einen Druck und damit eine Kraft aus, die irgendwann einen durch die Art der Teilsteppungen vorgegebenen Wert überschreitet, so daß die Teilsteppungen des ersten Teilsteppkreises (TK1) von den Rändern der Teilsteppungen her aufgelöst werden, so daß die Verbindung der Polierstofflagen (ST) miteinander immer schwächer wird, bis die Teilsteppungen des ersten Teilsteppkreises (TK1) vollständig aufgelöst sind.

Ist dies der Fall, so ergeben sich in bezug auf den zweiten Teilsteppkreis (TK2) die oben beschriebenen Druckverhältnisse, so daß kurz nach der vollständigen Auflösung der Teilsteppungen des ersten Teilsteppkreises (TK1) die Teilsteppungen des zweiten Teilsteppkreises (TK2) nahezu unwirksam sind, da auch hier die Durchmesserdifferenz zwischen den Durchmessern (TD1, TD2) derart gewählt ist, daß die Tiefe (T) der Druckverteilung noch nicht zu einer Auflösung der Teilsteppungen des zweiten Teilsteppkreises (TK2) führt. Bei fortschreitender Abnutzung der erfindungsgemäßen Polierscheibe werden aufgrund der oben beschriebenen Vorgänge dann auch die Teilsteppungen des zweiten Steppkreises (TK2) aufgelöst.

Entsprechendes geschieht mit den Teilsteppungen des dritten Teilsteppkreises (TK3), wenn die erfindungsgemäße Polierscheibe den entsprechenden Abnutzungsgrad und damit den entsprechenden Durchmesser aufweist. Die Teilsteppkreise (TK1-TK3) weisen im vorliegenden Ausführungsbeispiel unterschiedliche Längen (TL1-TL3) auf, weil die dargestellte Polierscheibe mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden soll.

Die Länge (TL1) des ersten Teilsteppkreises (TK1) beträgt etwa 110 mm und entspricht damit etwa 1/4 des Umfangs des Teilsteppkreises (TK1) dividiert durch die Zahl der Teilsteppungen. Die Zahl der Teilsteppungen der Teilsteppkreise (TK1-TK3) beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel 6. Um zwischen den Teilsteppungen aller Teilsteppkreise (TK1-TK3) gleiche Abstände sicherzustellen, weisen die Teilsteppkreise (TK2, TK3) eine entsprechend kürzere Länge (TL2, TL3) der Teilsteppungen auf. Demgemäß weist der zweite Teilsteppkreis eine Länge (TL2) der Teilsteppungen von etwa 58 mm und der dritte Teilsteppkreis (TK3) eine Länge (TL3) der Teilsteppungen von etwa 6 mm auf. Mit dieser Maßnahme kann die Zeitdauer, die die Polierscheibe bei vorgegebener Umfangsgeschwindigkeit zwischen zwei Teilsteppkreisen benötigt, unabhängig von dem Durchmesser der Polierscheibe konstant gehalten werden, was zu einer besonders weitgehenden Reduzierung der Schwankungen des Anpreßdrucks der Polierscheibe führt.

Da diese Länge (TL3) der Teilsteppungen des dritten Teilsteppkreises (TK3) in etwa die geringste Länge der Teilsteppungen ist, die eine merkliche Verbindung der Polierstofflagen (ST) miteinander ermöglicht, wird durch diese Länge teilweise auch der Durchmesser (TD3) vorgegeben, den der dritte kleinste Teilsteppkreis (TK3) aufweisen kann.

In der Fig. 1 ist auch ersichtlich, daß die Teilsteppungen benachbarter Teilsteppkreise (TK1-TK3) gegeneinander um den halben Winkelabstand der Teilsteppungen jeweils eines Teilsteppkreises versetzt angeordnet sind. Bei der in der Fig. 1 dargestellten Wahl von Teilsteppkreisen mit jeweils 6 Teilsteppungen beträgt der Versatz zwischen den Teilsteppungen benachbarter Teilsteppkreise 30 Winkelgrade.

In der Fig. 2 sind die Teilsteppungen des zweiten Teilsteppkreises (TK2) und die Steppungen des Steppkreises (SK) durch gestrichelte Linien dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Werkstück (WS) eine Quaderform auf. Häufig werden jedoch unregelmäßig geformte Werkstücke poliert, deren Formgestalt einen nennenswerten Einfluß auf die Druckverteilung hat. In diesem Fall ist die Aufweitung (A) der Polierscheibe zu bestimmen, um die Lage der Teilsteppkreise (TK1-TK3) vorzugeben.

Claims (9)

1. Polierscheibe für Poliermaschinen, mit einer Bohrung zur Aufnahme einer Poliermaschinenwelle, mit Polierstofflagen, die parallel zur Polierscheibenfläche aufeinanderliegen und mit konzentrisch angeordneten Steppkreisen, die die Polierstofflagen miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Steppkreise als Teilsteppkreise (TK1-TK3) ausgebildet sind, die sich jeweils nur über einen begrenzten Teilumfang erstrecken, und die die Polierstofflagen (ST) durch den Druck des zu polierenden Werkstücks (WS) auf die Polierscheibe lösbar miteinander verbinden.

2. Polierscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilsteppungen jedes Teilsteppkreises (TK1-TK3) gleichmäßig auf der Fläche der Polierscheibe verteilt sind.

3. Polierscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilsteppkreise (TK1-TK3) 4-8, insbesondere 6 Teilsteppungen aufweisen.

4. Polierscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilsteppungen benachbarter Teilsteppkreise (TK1-TK3) gegeneinander um den halben Winkelabstand der Teilsteppungen versetzt angeordnet sind.

5. Polierscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (TL1) der Teilsteppungen des Teilsteppkreises (TK1) mit dem größten Durchmesser (TD1) etwa 1/4 des Teilsteppkreisumfangs geteilt durch die Zahl der Teilsteppungen entspricht.

6. Polierscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (TL2, TL3) der Teilsteppungen der Teilsteppkreise (TK2, TK3) mit kleinerem Durchmesser (TD2, TD3) etwa der Länge (TL1) der Teilsteppungen des Teilsteppkreises (TK1) mit dem größten Durchmesser (TD1) entspricht.

7. Polierscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (TL2, TL3) der Teilsteppungen jedes Teilsteppkreises (TK2, TK3) mit kleinerem Durchmesser (TD2, TD3) kleiner ist als die Länge (TL1, TL2) der Teilsteppungen jedes Teilsteppkreises (TK1, TK2) mit größerem Durchmesser (TD1, TD2).

8. Polierscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (TL2, TL3) der Teilsteppungen der Teilsteppkreise (TK2, TK3) mit kleinerem Durchmesser (TD2, TD3) derart ist, daß der radiale Abstand zwischen den Teilsteppungen dem radialen Abstand zwischen den Teilsteppungen des Steppkreises (TK1) mit dem größten Durchmesser (TD1) entspricht.

9. Polierscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (TD3) des kleinsten Teilsteppkreises (TK3) derart ist, daß die Länge (TL3) seiner Teilsteppungen etwa 6 mm beträgt.