DE9116059U1

DE9116059U1 - Hochgeschwindigkeitsschleifscheibe

Info

Publication number: DE9116059U1
Application number: DE9116059U
Authority: DE
Original assignee: Ernst Winter & Sohn (gmbh & Co) 2000 Hamburg De
Current assignee: Ernst Winter & Sohn (gmbh & Co) 2000 Hamburg De
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1992-02-27
Anticipated expiration: 2001-12-28

Description

Hochgeschwindiqkeitsschleifscheibe

Die Erfindung betrifft eine Hochgeschwindigkeitsschleifscheibe, die auf der Umfangsflache ihres Grundkörpers einen Schleifmittelbelag aus Diamant oder kubisch-kristallinem Bornitrid (CBN) trägt und mit einer Spindel in der Aufnahme einer Schleifmaschine gelagert ist.

Hochgeschwindigkeitsschleifscheiben mit Schleifmitteln wie Diamant, werden aufgrund ihrer verhältnismäßig hohen Herstellungskosten insbesondere dort eingesetzt, wo sie bei größeren Zeitspanvolumen und damit einem schnelleren Werkstoffabtrag einen geringeren spezifischen Verschleiß im Vergleich zu herkömmlichen Schleifscheiben aufweisen. Im Gegensatz zu diesen konventionellen Schleifscheiben tragen sie einen Schleifbelag, der im Verhältnis zum Schleifscheibendurchmesser nur von geringer Dicke ist und zwar insbesondere bei Profilschleifscheiben vielfach nur einschichtig ausgebildet ist, wobei die Diamantkörner in einer galvanisch niedergeschlagenen Bindung gehalten sind.

Der Grundkörper bestimmt dabei die statische und dynamische Festigkeit der Schleifscheibe. Er kann bestehen aus Aluminium, Kunstharz, Keramik oder aus Stahl. Bei Hochgeschwindigkeitsschleifscheiben ist es zweckmäßig, die Form des Grundkörpers der inneren Belastung durch Fliehkräfte anzupassen. Derartiges ist jedoch problematisch, wenn der Grundkörper der Schleifscheibe für die Aufnahme einer Spindel mit einer Zentralbohrung versehen ist.

Tragen die Schleifscheiben einen einschichtigen Schleifbelag, so sind sie unter üblichen Bedingungen nicht nachprofilierbar und haben allgemein nur eine kurze Standzeit und Lebensdauer. Tragen die Profilschleifscheiben hingegen einen mehrschichtigen Schleifbelag, so lassen sie sich zwar nachprofilieren, jedoch unter erheblichem Kostenaufwand. Wesentliche Kriterien für die Lebensdauer einer Profilschleifscheibe sind aber nicht nur ihre Oberflächengüte wie auch ihre Profilgenauigkeit, sondern wesentlich auch der Anstieg der auftretenden Schleifkräfte sowie der erzeugten Schleiftemperatur in der Oberfläche des Werkstückes. Um diesen Kriterien zu entsprechen geht die Entwicklung in jüngerer Zeit dahin, mit sehr hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Schleifscheibe zu schleifen.

Eine Erhöhung der Scheibenumfangsgeschwindigkeit läßt sich auf zwei verschiedenen Wegen erreichen. Zum einen

durch eine Vergrößerung des Scheibendurchmessers bei gleichbleibender Drehzahl oder andererseits durch eine Erhöhung der Drehzahl bei gleichbleibendem Durchmesser. Eine Vergrößerung des Durchmessers der Schleifscheibe führt jedoch nicht nur zu einem größeren Diamantschleifbelag und damit zu einer Kostensteigerung, sondern zu einem wesentlichen Anstieg des Gewichtes und damit einem Anstieg der Rotationsenergie. Sinnvoller ist es deshalb, die Schnittgeschwindigkeit durch Erhöhen der Drehzahl zu steigern. Dadurch konnten bereits in der Praxis Umfangsgeschwindigkeiten von Schleifscheiben in der Größenordnung von 300 m/sec. ausgenutzt werden. Bei Schleifscheiben mit einem Durchmesser von etwa 100 mm liegen die Drehzahlen dann bei etwa 50.000 U/min, und es ist leicht vorstellbar, daß damit sehr hohe Anforderungen an die Festigkeitseigenschaften des Grundkörpers zu stellen sind. Diese extremen Belastungen des Grundkörpers treten auf durch die im Inneren der Scheibe angreifenden Fliehkräfte, die im Grundkörper Spannungen hervorrufen und damit Dehnungen, welche von der Form des Grundkörpers abhängig sind. Darüber hinaus führen diese Kräfte zu hohen Belastungen der Lagerung der Schleifscheibe und damit zu einer Beeinträchtigung der Lebensdauer der Wälzoder Kugellager der Schleifscheibe, wenn diese herkömmlich gelagert ist, das heißt auf einer Spindel, welche sich erstreckt durch eine zentrisch im Grundkörper der Schleifscheibe angeordnete Bohrung. Um dem zu begegnen wurde bereits versucht, die Spindel der

Schleifscheibe mit einem Magnetlager zu halten oder in einer hydrostatischen Lagerung. Damit ist jedoch jeweils ein erheblicher Aufwand verbunden und es sind die Nachteile einer gewissen Ungenauigkeit und einer Schwingungsempfindlichkeit in Kauf zu nehmen. Darüber hinaus ist auch in diesen Fällen die Schleifscheibe für die Aufnahme der Spindel mit einer zentrisch angeordneten Bohrung versehen, die bei den erheblichen Zentrifugalkräften einer Hochgeschwindigkeitsschleifscheibe der Gefahr einer Verformung ausgesetzt ist oder zu einem Bersten der Schleifscheibe führen kann aufgrund der zu geringen Materialfestigkeit. In der Weiterentwicklung von Hochgeschwindigkeitsschleifscheiben wurde deshalb bereits versucht, anstelle einer zentrisch angeordneten Bohrung für die Aufnahme einer Spindel einen zentrischen Bohrlochkranz vorzusehen. Die Rundlaufeigenschaften und damit die Gefahr des Auftretens von Unwuchten werden dadurch jedoch allein nicht verbessert. Außerdem aber wird die Steifigkeit des Grundkörpers der Schleifscheibe vermindert bei einer Vielzahl von Bohrungen für die Aufnahme der Schleifscheibe auf einer Spindel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine Verbesserung der Form des Grundkörpers einer Hochgeschwindigkeitsschleifscheibe (HGS) die Gefahr des Bruches einer Scheibe bei hohen Beanspruchungen zu vermindern, ohne die Herstellungskosten für den Grundkörper und seine Lagerung nachteilig zu beeinflussen. Ge-

maß der Erfindung ist dafür vorgesehen, daß der Grundkörper und die Spindel für den Antrieb und die Lagerung der Schleifscheibe einteilig ausgebildet sind, wobei Grundkörper und Spindel vorzugsweise aus Stahl bestehen. Dadurch entfallen Bohrungen oder eine zentrisch angeordnete Bohrung für die Aufnahme der Spindel und damit Schwächungen des Grundkörpers, die zu einem Bersten der Scheibe bei Hochgeschwindigkeiten führen können. Diese erfindungsgemäße Ausbildung ist auch hinsichtlich der Kosten ihrer Verwirklichung von erheblichem Nutzen, da für die Lagerung der Spindel handelsübliche relativ preiswerte Kugel- oder Wälzlager anstelle von Magnetlagern oder hydrostatischen Lagern Anwendung finden können, die gegebenenfalls auch bei einem Austausch einer Schleifscheibe mit Spindel noch weitere Verwendung finden können oder zusammen mit der Schleifscheibe leicht auszutauschen sind.

Bei der Herstellung von Präzisions-Hochgeschwindigkeitsschleifscheiben mit profilierter Umfangsflache fallen die Kosten für die einteilige Ausbildung des Grundkörpers mit der Spindel nicht nennenswert ins Gewicht, denn sie werden im wesentlichen bestimmt aus der genauen Ausbildung des Profils der Schleifscheibe und den Kosten des Diamant-Schleifbelages, wobei es sich naturgemäß ebenso um einen Belag aus kubisch-kristallinem Bornitrid handeln kann. Dabei ist es auch ohne Bedeutung, ob der Grundkörper mit der Spindel aus Stahl bestehen oder einem anderen Stahlwerkstoff oder

beispielsweise aus Titan oder einem faserverstärkten Kunststoff oder einem anderen Verbundwerkstoff.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf eine Zeichnung.

In der Zeichnung ist in schematischer Darstellung das heißt nicht maßstäblichen Wiedergabe - eine Schleifscheibe 1 gezeigt, deren Grundkörper 2 und Antriebsspindel 8 einteilig ausgebildet sind. Grundkörper 2 und Antriebsspindel 8 bestehen aus einem Stahl.

Die Umfangsflache des Grundkörpers 2 der Schleifscheibe 1 ist mit einem Profil 4 versehen und trägt einen einschichtigen Diamantbelag 6, der in einer galvanisch niedergeschlagenen Bindung gehalten ist.

Der Durchmesser der Spindel entspricht etwa der Dicke des Grundkörpers 2.

Die Spindel 8 ist in Kugellagern 10 und 10' gehalten, die ihrerseits in zwei aus zwei Halbschalen bestehenden Hülse gelagert sind. Diese Hülse 12 ist austauschbar in der Bohrung 16 einer Aufnahme 14 der im übrigen nicht dargestellten Schleifmaschine gehalten, so daß sie also zusammen mit der Schleifscheibe 1, der Spindel 8 und den Kugellagern 10 und 10' nach Lösen von Befestigungsschrauben, die in der Zeichnung ebenfalls

nicht dargestellt sind, ausgetauscht werden kann gegen eine andere Schleifscheibe 1. Der Antrieb der Schleifscheibe 1 erfolgt in der Art eines herkömmlichen Antriebes für eine Spindel beispielsweise mittels eines Riemens, der in der Zeichnung nicht wiedergegeben ist.

Claims

Ansprüche

1. Hochgeschwindigkeitsschleifscheibe, die auf der Umfangsfläche ihres Grundkörpers einen Schleifbelag aus Diamant oder kubisch-kritallinem Bornitrid trägt und mit einer Spindel in der Aufnahme einer Schleifmaschine gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) der Schleifscheibe (1) und die Spindel (8) einteilig ausgebildet sind.

2. Hochgeschwindigkeitsschleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflache des Grundkörpers (2) mit einem Profil (4) versehen ist und einen Diamantbelag (6) trägt.

3. Hochgeschwindigkeitsschleifscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Diamantbelag (6) einschichtig ist.

4. Hochgeschwindigkeitsschleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) und die Spindel (8) aus Stahl bestehen.

5. Hochgeschwindigkeitsschleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (8) mit Kugeloder Wälzlagern (10, 10') auswechselbar in der Aufnahme (14, 16) der Schleifmaschine gehalten sind.

6. Hochgeschwindigkeitsschleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Spindel (8) etwa der Dicke des Grundkörpers (2) der Schleifscheibe (1) entspricht.