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Schleifscheibe mit achsensenkrechter Arbeitsfläche Die Herstellung
von Schliffen hoher Oberflächengüte mittels Schleifscheiben stellt an die Technik
ganz besondere Anforderungen. Es ist zwar möglich, mittels feinster, loser Pulver,
z. B. nach dem bekannten Läppverfahren, gute Oberflächen herzustellen, doch hat
sich die Bindung derartig feiner Pulver zu starren Scheiben im allgemeinen nicht
be-
währt.
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Bemerkenswerte Erfolge sind bisher nur durch Einbettung der Schleifmittel
in elastische Bindemassen, wie Gummi oder Kunstharz, erreicht worden, weil bei dieser
Einbettungsart jedes einzelne Schleifkorn dem Schleifdruck elastisch nachgibt. Allerdings
haben: derartige Scheiben den Nachteil, daß die Schleifkörner infolge der wenig
festen Bindung leicht herausgerissen werden, ein Übelstand, der besonders.bei wertvollenS
chleifmitteln, z. B. Diamanten, kaum tragbar ist und der naturgemäß um so stärker
in Erscheinung tritt, je weniger das Schleifkorn in die Bindemasse hineinragt. Unterhalb
einer bestimmten Korngröße wird daher die elastische Bindung überhaupt bedeutungslos.
Das gleiche gilt für Schleifeinrichtungen, bei denen das Schleifkorn auf einem dünnen,
federnden Leinenbande o. d,gl. angeordnet ist. Auch hat ein derartiges Schleifband
en Nachteil, daß damit praktisch überhaupt kein Maßschliff möglich ist, da sich
das Band mühelos :der vorgegebenen Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstoffes anpaßt.
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Die vorliegende Erfindung hat in Gestalt einer Schleifscheibe .mit
achsensenkrechter Arbeitsfläche den Zweck, die Nachteile dieser vorgenannten Schleifeinrichtungen
zu vermeiden, d. h. einen guten Maßschliff hoher Oberflächengüte zu ermöglichen
und dabei das Schleifmittel praktisch restlos auszunutzen. Letzteres w ird durch
eine äußerst feste, starre Betturig des Schleifkorns in einer besonderen
Arbeitsschicht
erreicht. Als Bindemittel dient vorteilhaft- ein Metall bzw. eine Metallegie; rang,
wobei sogar feinste Schleifkörner bis. unter o,ooi inni Größe so fest eingebettet
werden können, daß sie praktisch bis zu ihrem'..' restlosen Verbrauch festgehalten
werden.
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Ein weiteres 'Merkmal der Erfindung be= t steht darin. daß diese starre
Arbeitsschicht möglichst so dünn gehalten wird, wie es mit Rücksicht auf die Erhaltung
der Starrheit, auf die Vermeidung von Bruchgefahr und auf den Verwendungszweck überhaupt
zulässig ist. Besonders für Polierscheiben sollte die Dicke der Arbeitsschicht im
allgemeinen nicht über wenige Millimeter hinausgehen.
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Gemäß der Erfindung ist diese dünne, starre Arbeitsschicht mit dem
Träger, d. 1i. dein der Verbindung mit der Antriebsspindel dienen- j den Teil, der
kein Schleifmittel enthält, verbunden durch elastische Zwischenglieder, denen gemäß
der Erfindung die Aufgabe zukommt, die bei den vorerwähnten Scheiben die Gummi-
oder Kunstharzbindung hat, nämlich ein elastisches Nachgeben. der Schleifmittel
zu ermöglichen. DerHauptunterschiedgegenüber diesen älteren Scheiben besteht also
im wesentlichen darin, daß hier nicht das einzelne Schleifkorn, sondern die gesamte
Arbeitsschicht nachgibt.
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An sich sind schon Scheiben mit achsensenkrechter Schleiffläche bekannt,
bei denen die Arbeitsschicht nachgiebig gestaltet ist. Doch gehen derartigen Scheiben
dieerfindungsgemäßen "Merkmale ab. So kann die geringfügige Nachgiebigkeit z. B.
durch verzapfte und v erleimte Sperrholzverbindun:g einer keramischen Scheibe mit
einem Eisenträger zum Zwecke der bloßen Dämpfung von Erzitterungen nicht mit dem
freien elastischen Kräftespiel gemäß der Erfindung verglichen werden.
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Nach einem anderen Vorschlage soll sich ein biegsames Schleifband
durch Lagerung auf einer Vielzahl für sich frei elastischer Teilstücke mit oder
ohne Gelenkverbindung an ein beliebig geformtes Werkstück anpassen. In seiner Wirkung
kommt dieser Vorschlag wegen mangelnder Starrheit der:gesamten Schleifschicht eher
den einleitend erwähnten Schleifscheiben mit elastischer Kornbindung nahe, da zwar
nicht das einzelne Schleifkorn, aber Bloch immerhin jeweils nur ein Bruchteil des
gesamten Schleifbesatzes für sich elastisch beansprucht wird.
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Schließlich ist bei sämtlichen bekannten Vorschlägen, eine starre
Schleifschicht mit Auflage federnd zu lagern, der Teil, der aus seiner Ruhelage
abgelenkt werden kann, so groß :gehalten, daß infolge der ihm innewohnenden Wucht,
die sich in. voller Größe auf die wenigen gerade im Eingriff befin.dlicheii Schleifkörner
überträgt, praktisch der Vorteil des elastischen Nacligebens wieder aufgehoben wird.
Anders ausgedrückt, nach dem physikalischen Gesetz über die BewegungskrÖße:
in, Z, = pt wird für eine grolle -Tasse na vorgegebener Kraft p, in
diesem Falle der elastischen Kraft der Federelemente, die Geschwindigkeit v, mit
der die Arbeitsschicht der elastischen Kraft zu folgen vermag, so klein, daß die
Schleifkörner bei der schnellen Lindrehung einer Schleifscheibe praktisch entweder
überhaupt nicht aus dem vollen Eingriff in den Werkstoff herauskommen oder aber,
wenn sie sich von ihm abgehoben haben, erst wieder nach geraumer Zeit mit erheblicher
Wucht finit ihm in Berührung, und zwar unter vollem Eingriff, kommen.
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Im Gegensatz dazu gestattet die zwar starre, aber dünne Arbeitsschicht
gemäß der Erfindung ein schnelles und damit praktisch voll elastisches Kräftespiel
und besonders bei der durch metallische Bindung ermöglichten Verwendung feinster
Körnungen die Erzi,-lung eines Maßschliffes, dessen Oberflächengüte derjenigen gu:mini-
oder kunstharzgebundenerScheiben zum, mindesten nicht nachsteht.
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Bei der notwendigen geringen Dicke der Arbeitsschicht wird man diese
im allgemeinen nur für Grobschliff und bei Verwendung billigen Schleifstoffes aus
durchgehend mit Schleifmitteln durchsetzter -lasse herstellen, während für Werkzeuge
zur Erzielung hoher Oberflächengüte unter Verwendung teuerer Schleifstoffe die Arbeitsschicht
vorteilhaft nur aus einem dünnen Belag von Schleifmitteln besteht, die auf eine
dünne, z. B. metallische Grundplatte aufgebracht sind. In der Praxis hat sich z.
B. für Polierscheiben eine Arbeitssclücht vorzüglich bewährt, die aus einer -Metallplatte
von etwa 2 nun Stärke finit (-) ',6 inin dicker, metallisch gebundener Diamantschicht
besteht.
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In Abb. i ist als Ausführungsbeispiel eine gemäß der Erfindung ausgebildete
Stirnscheibe schematisch dargestellt. Der senkrecht zur Arbeitsschicht s durch die
Scheibenachse geführte Schnitt zeigt links die Spiral- oder Blattfeder
e, rechts die -Stiftführung f, .die einerseits die Lage der Arbeitsschicht
zuni Tragteil a sowohl bezüglich des Abstandes von der Drehachse als auch bezüglich
der Drehrichtung festlegt und andererseits durch den Anschlag h die Federelemente
unter Spannung hält. Der größtmögliche Ausschlag, der zweckmäßig für Grobschliff
unter o,5 inm, für Finst- und Polierschliff unter (),2 nun gehalten wird, ist hier
durch die Auflage der Arbeitsschicht auf den Tragteil gegeben.
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Einweiteres 'Merkmal der Erfindung ist die Anpassung der elastischen
Kraft der Zwi- i sclietiglieder an den Arbeitszwe,@k des Schleif -werkzeu,ges. Je
feiner die Oberfläche sein soll,
die zu schleifen. ist, desto geringer
muß die Spannung der Federelemente sein, damit die Arbeitsschicht auch dem feinsten
Schleifdruck zu folgen vermag.
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Die Verwendung .möglichst geringer elastischer Kräfte hat in der Praxis
noch folgende überraschenden Vorteile ergeben. Da die Arbeitsschicht nach Abb. r
einen Kreisring bild@et, der entsprechend der Drehzahl der Antriebswelle eine hohe
Umlaufgeschwindigkeit besitzt, unterliegt er bei seiner durch schwache Federelemente
gegebenen., praktisch freien. Beweglichkeit den Kreiselgesetzen. Unter einem einseitig
auf die Arbeitsschicht ausgeübten; Schleifdruck sucht sich daher die :gesamte Fläche
des Kreisringes senkrecht zur Kreiselachse einzustellen. Dieser Richtkraft vermag
sie jedoch nur dann zu folgen, wenn die Kraft der Federelemente so niedrig gewählt
ist, daß sie bereits bei geringer Abweichung der Arbeitsschicht aus ihrer Ruhelage,
d. h. praktisch unwesentlicher Neigung der Scheibe gegen die Achsensenkrechte, durch
die gegen den Schleifdruck gerichtete Komponente der Zentrifugalkraft ausg eglichen:wird.
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Diese selbsttätige Einstellung läßt die gesamte Schleiffläche gleichmäßig
zum Angriff kommen, und zwar unabhängig von einem Schlagen der Antriebsspindel und
von einem schiefen Sitz des Tragteiles a auf der Antriebsspindel. `Nur so erklärt
sich die überraschende Tatsache, daß eine erfindungsgemäß ausgebildete Stirnscheibe
trotz geringeren Arbeitsdruckes in der Zeiteinheit eine weit höhere Schleifleistung
ergibt als eine starre Stirnscheibe gleichen Besatzes. Das übliche Spindelspiel
einer Schleifmaschine, selbst nur in der Größenordnung von Hundertsteln Millimeter,
überträgt sich vervielfacht auf den Lauf der starren Stirnscheibe und veranlaßt,
daß diese jeweils nur mit. einem Bruchteil ihrer Schleiffläche zum Eingriff kommt;
daher bei starren Scheiben die geringere Schleifleistung, daher die Gefahr des Herausreißens
von Schleifkörnern durch Schlagwirkung und die verminderte Lebensdauer, daher das
harte, kratzende Schleifgeräusch und daher die schlechtere Oberflächengüte durch
den Eingriff weniger hiebartig einreißender Schleifkörner. Die Erfind,ung gibt somit
die Möglichkeit, zur Erzielung guter Schliffe noch Schleifspindeln zu verwenden.,
die wegen ihres großen Schlages in Besetzung mit starren Scheiben unbrauchbar wären.
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Bei starren Scheiben aus härtbarern Kunstharz wird der Spindelschlag
verhältnismäßig schnell durch eine entsprechende konische Abnutzung .der weichen
Bindeschicht ausgeglichen, allerdings auf Kosten der dabei weggerissenen Diamanten.
Die Anwendung der Erfindung auf Kunstharzscheiben ermöglicht die Einsparung dieser
Verluste.
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Zur Vermeidung periodischer Schwingungen der Arbeitsschicht unter
der Wirkung der elastischen Kräfte kann sich deren Dämpfung als zweckmäßig erweisen.
Das einfachste Dämpfungsmittel ist die Belegung der Federelemente mit Gummi. In
den Abbildungen sind diese Dämpfungstnittel der Übersichtlichkeit halber fortgelassen
worden. Az Stelle besonderer Dämpfungsmittel läßt sich eine Auslöschun:g der störenden
Schwingungen auch dadurch erreichen, daß man beispielsweise in einer Serie von Federelementen
solche hoher Eigenfrequenz mit anderen niederer Frequenz abwechseln läßt oder indem
man als Einzelelement mehrere ineinandergesteckte Spiralfedern verschiedener Schwingungszahl
verwendet.
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Selbstverständlich können außer den, vorerwähnten Blatt- oder Spiralfedern
auch andere Federelemente, z. B. Gummistücke, Gummiringe, geschlossene Gummischläuche,
verwendet werden.
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Durch Verbindung des erfindungsgemäßen Gedankens, mittels einer leichten,
starren Arbeitsschicht, die elastisch nachgiebig .mit dem eigentlichen Werkzeugkörper
verbunden ist, nur ein oberflächliches und gleichmäßiges Eingreifen der Schleifkörner
in den zu bearbeitenden Werkstoff zu erreichen, mit der bekannten Verwendung elastischen
Bettungsmaterials, wie bei Gummi- oder Kunstharzscheiben, d. h:. durch Verwendung
einer Arbeitsschicht z. B. aus härtbarem Kunstharz, die zwar in sich starr ist,
den einzelnen Schleifkörnern aber eine geringe elastische Ausweichmöglichkeit unter
dem Schleifdruck gestattet, lassen sich Oberflächengüter erzielen, wie sie mit Gummi-
oder Kunstharzscheiben der bekannten Art nicht zu erreichen sind.