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Kontaktscheibe oder Kontaktband für Schleifbänder Die Erfindung bezieht
sich auf eine Kontaktscheibe oder ein Kontaktband für Schleifbänder mit einer diagonal
gezahnten Kontaktfläche.
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In der ersten Zeit der Verwendung von endlosen Schleifbändern auf
Bandschleifmaschinen wurden Kontaktscheiben mit einer vollen Umfläche benutzt. Diese
bekannten Kontaktscheiben mit voller Umfläche erwiesen sich jedoch insofern als
mangelhaft, als die von ihnen angetriebenen Schleifbänder sehr schnell blank und
aus diesem Grunde unbrauchbar wurden, noch bevor die Schleifschicht ganz verbraucht
war.
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Als Ursache für diesen Mangel erkannte man die ununterbrochene Umfläche.
Es wurden daher andere Kontaktscheiben entwickelt, die auf ihrer Umfläche Riefen
oder Rillen erhielten, so daß die Kontaktscheibe an ihrer Umfläche ein gezahntes
Aussehen erhielt. Die Rillen liefen dabei parallel zu der Achse der Kontaktscheibe.
Es ergab sich dabei tatsächlich eine Wirkungsverbesserung; indessen hatten diese
Kontaktscheiben einen anderen Mangel. Im Betrieb verursachten sie außerordentlich
störende Geräusche, die sich ähnlich wie bei Sirenen äußerten.
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Um nun diese Mängel zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, die Rillen
an der Umfläche der Kontaktscheibe schräg verlaufen zu lassen. Den Zähnen gab man
dabei das übliche Zahnprofil, d. h. die Voreilflanke und die Nacheilflanke der Zähne
standen etwa in dem gleichen Winkel, wie es bei einem normalen Zahn der Fall ist.
Die Folge davon war, daß die mit diesen bekannten Kontaktscheiben betriebenen Schleifbänder
ebenfalls vorzeitigglatt und blank wurden, bevor das Schleifkorn aufgebraucht war.
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Die erwähnten Mängel werden nach der Erfindung nun dadurch behoben,
daß jeder Zahn eine steile Voreilflanke und eine sanft abfallende Nacheilflanke
aufweist. Es hat sich herausgestellt, daß
diese Ausführung folgende
Vorteile ergibt: erhöhte Lebensdauer der mit der neuen Kontaktscheibe betriebenen
Schleifbänder, Verhinderung einer vorzeitigen Verglättung des Schleifbandes und
größere Schnittwirkung des Schleifbandes.
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Es hat sich herausgestellt, daß besonders günstige Verhältnisse dann
erzielt werden, wenn das Verhältnis der Breite der Zähne zu ihrer Zahnlücke kleiner
als I, vorzugsweise I : 4 ist.
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Die erfindungsgemäße Kontaktscheibe kann nun hinsichtlich der Form
der Zähne und der Zwischenräume in der verschiedensten Artausgebildet sein. Bei
einer Ausführungsform ist die umfängliche Breite der Zähne an der Peripherie kleiner
als am Zahngrund. Dabei weisen die Zähne zweckmäßig einen Nacheilwinkel von Io bis
85° auf, während der Voreilwinkel der Zähne zwischen o und 15° am wirksamsten ist.
Die steile Voreilflanke kann auch flach hinterschnitten sein.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht die Umfangsschicht
der Kontaktscheibe aus einem nachgiebigen Baustoff, z. B. vulkanisiertem Gummi,
mit einer Shorehärte von 2o bis 9o.
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Zweckmäßig nimmt die umfängliche Breite der Zähne von der Peripherie
radial nach innen zu.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Felge der
Kontaktscheibe aus mehreren axialen Segmenten zusammengesetzt. Die Felge der Kontaktscheibe
kann auch aus einem aufblähbaren weichen Gummischlauch bestehen.
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Auch die Zahnflanken der Zähne können eine verschiedenartige Ausführung
erhalten. So kann eine Flanke eines jeden Zahnes im Querschnitt konkav oder auch
konvex gewölbt sein.
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Weitere Vorteile haben sich im Sinne der Erfindung dadurch ergeben,
daß das Maß der Nachgiebigkeit der Felge der Kontaktscheibe in seitlicher Richtung
abgestuft ist. Es kann auch die radiale Dicke der Felge in axialer Richtung abgestuft
sein. Auch die radiale Tiefe der Zahnlücken ist zweckmäßig in axialer Richtung abgestuft.
Das gleiche gilt für die Breite der Zähne.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung als
Beispiele dargestellt. Fig. I ist eine schematische Seitenansicht einer Bandschleifmaschine
mit einer Kontaktscheibe nach der Erfindung; Fig.2 ist eine schaubildliche Darstellung
einer Kontaktscheibe nach der Erfindung; Fig. 3 ist eine schematische Seitenansicht
der in Fig. 2 dargestellten Kontaktscheibe; Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie
A-A in Fig. 3 ; Fig. 5 ist eine vergrößerte Teilansicht der in den Fig. 2 bis 4
dargestellten Kontaktscheibe; Fig. 6 ist eine teilweise Vorderansicht einer anderen
Ausführungsform der Kontaktscheibe gemäß der Erfindung; Fig. 7 ist eine Teilansicht
der in Fig. 6 dargestellten Kontaktscheibe; Fig.8 ist eine der Fig.5 ähnliche Darstellung
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. g zeigt eine Teildarstellung
einer anderen Ausführungsform; Fig. Io ist eine der Fig. 6 ähnliche Darstellung
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. II und 12 sind Schnittzeichnungen
weiterer Ausführungsformen der Erfindung; Fig. I3 ist eine Draufsicht auf einen
Teil einer weiteren Kontaktscheibe gemäß der Erfindung; Fig. 14 und 15 zeigen eine
Seitenansicht und einen Querschnitt einer Kontaktscheibe auf pneumatischer Grundlage;
Fig. 16 und 17 sind eine Seitenansicht bzw. ein Schnitt durch eine Kontaktscheibe,
die aus mehreren radialen Segmenten besteht; Fig. 18 ist eine schematische Seitenansicht
einer Bandschleifmaschine, bei der das Schleifband auf einem besonderen Tragband
abgestützt ist, das seinerseits im Sinne der Erfindung ausgebildet ist; Fig. I9
ist eine schematische Darstellung eines Tragbandes im Sinne der Erfindung; Fig.
2o zeigt die typischen langen Schleifspäne aus Metall, wie sie bei Anwendung einer
Kontaktscheibe gemäß der Erfindung entstehen, lange nahdem das gleiche Schleifband
bei Anwendung einer Kontaktscheibe früherer Bauart verglättet gewesen sein würde;
Fig. 2I ist eine Darstellung der runden, kugeligen geschmolzenen Metallstückchen,
wie man sie erhält, wenn mit Schleifbändern und Kontaktscheiben der bekannten Art
geschliffen wird.
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Die Bandschleifmaschine nach Fig. I besteht aus einer Kontaktscheibe
Io und einer Leerlaufscheibe 11, die mit den üblichen Spannvorrichtungen versehen
ist. Die Kontaktscheibe i i, über die das Schleifband I2 geführt ist, dient als
Treibscheibe.
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Die Kontaktscheibe nach den Fig. 2 bis 5 besteht aus einer gegossenen
Aluminiumnabe 14 mit einer mittleren Bohrung I5 zum Aufsetzen auf eine Welle. An
die Nabe 14 schließt sich eine Scheibe 16 an, die einen Flansch I7trägt. Die Nabe
14, die Scheibe I6 und der Flansch I7 bestehen aus dem gleichen Stoff. Auf dem Flansch
17 sitzt ein verhältnismäßig starker Ring 18 mit einer gezahnten Umfläche i g. Dieser
Ring 18 besteht aus vulkanisiertem Gummi, der eine ausreichende Scherfestigkeit
aufweist. Die einzelnen Zähne 2o und Zahnlücken 21 bilden einen Winkel von io bis
85°, gewöhnlich 45 bis 6o° und vorzugsweise 45° schräg zur Scheibenachse.
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Die Drehrichtung der Kontaktscheibe ist in Fig. 3 durch einen Pfeil
gekennzeichnet. Bei Annahme dieser Drehrichtung verläuft die Voreilflanke 23 eines
jeden Zahnes etwa radial. Diese Voreilflanke bildet mit der Obenfläche des Zahnes
eine scharfe voreilende Kante, während die Nacheilflanke 24 des Zahnes sich bis
ganz oder nahe an den nächsten Zahn heranschiebt. Es folgt so mit jedem Zahn eine
Zahnlücke 25. Der Zahnfuß 26 ist breiter als der Zahnkopf am Umfang der Scheibe.
Der Zahn wird auf diese Weise sicher abgestützt. Zweckmäßig verhält sich die umfängliche
Breite einer Zahnobenfläche zur Breite der gedachten umfänglichen Flächenbegrenzung
eines Zähnezwischenraumes
etwa wie 1 :4. Dieses Zahlenverhältnis
unterliegt jedoch weiten Schwankungen. So können z. B. Zahlenverhältnisse, wie 2
: 3, 1 : 2, 1 : 3, 2 : 5 oder 2 :9, mit bestem Erfolg Verwendung finden. Wesentlich
ist nur, daß die Zahngrubenfläche, am Umfang gemessen, immer größer bleibt als die
Zahnobenfläche. Die Zahl der Zähne ist beliebig.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 sind die Voreilflanken
3o der Zähne 29 mit einem Winkel A von 5° hinterschnitten. Der Winkel A bestimmt
sich dabei aus dem Radius B-C und der an die Voreilflanke 30 gelegten Ebene E-D.
Der Zahnlückenwinkel F bestimmt sich aus der Neigung der Nacheilflanke 31 zur Ebene
der Zahnobenfläche, die mit der Tangente G-H zusammenfällt. Der Zahnlückenwinkel
F kann zwischen Io und 85' liegen. Die Kontaktscheiben nach den Fig. 6 und 7 unterscheiden
sich von der vorher beschriebenen Ausführungsform durch die hinterschnittene Voreilflanke
3o und die Hinterführung der Nacheilflanke 31 bis zur Zahngrube 32 an der Stelle,
wo sie in den nächsten Zahn übergeht. Dort bildet sie mit der hinterschnittenen
Voreilflanke 3o einen Winkel von etwa 30°.
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Bei der Ausführungsform nach Fig.8 ist die Zahnobenfläche zu einer
Linie 34 zusammengeschrumpft. Die Zahnobenfläche hat hier also ein Minimum, die
Zahnlückenfläche 35 dagegen ein Maximum erreicht.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 haben die einzelnen Zähne eine
konvexe Zahnrückenflanke mit einem Winkel von 5° und eine hinterschnittene Voreilflanke
37. Diese Ausführung ergibt infolge der konvex gewölbten Zahnrückenflanke einen
besonders stützsicheren Zahn.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1o sind die Zähne 38 in bestimmten
Abständen quer zur Scheibenbreite mit Kerbeinschnitten 39 versehen. Diese Kerben
sind gegeneinander axial versetzt. Sie haben den Zweck, beim Schleifen am Werkstück
Schleifkratzer zu vermeiden. Die Kerben sollen die seitliche Nachgiebigkeit der
Zähne während der Schleifarbeit steigern.
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Beim Schleifen von Werkstücken mit konvexen oder konkaven Oberflächen
benötigt man oft Schleifbänder mit Kontaktscheiben, die sich den Formen des zu schleifenden
Werkstücks anpassen. Eine solche Anpassung macht bei der Kontaktscheibe nach der
Erfindung keine Schwierigkeiten. So zeigt z. B. Fig. 11 eine Sonderausführung, die
zum Schleifen von konvexen Oberflächen geeignet ist. Die Kontaktscheibe ist mit
einem Gummiring 40 versehen, der auf einem konvex gewölbten Flansch 41 aufsitzt.
Die Gummimasse ist dabei an den Kanten 42 stärker als in der Mitte. Umgekehrt kann
man den Flansch 41 auch konkav ausgestalten, so daß der Gummiring in der Mitte am
stärksten ist; damit kann dann eine konkave Fläche gut geschliffen werden. Die gleiche
Wirkung, nämlich eine Abstufung der Elastizität über die Scheibenbreite hin, läßt
sich auch dadurch erzielen, daß die Scheibe an den Stellen, wo sie besonders nachgiebig
sein soll, tief und an den Teilen, wo sie weniger elastisch sein soll, weniger tief
zahnt. So ist z. B. in der Fig. 12 die Zahnung auf den beiden Seiten 42 am tiefsten,
während sie gegen die Scheibenmitte hin flacher wird (Einkerbung 43).
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Die Fig. 13 zeigt eine Scheibenausführung, bei der die gleiche Wirkung
durch Änderung der Kopfbreite der einzelnen Zähne erzielt wird. Die Zähne sind dabei
an den Stellen 44, wo größte Elastizität verlangt wird, am schmalsten und an den
Stellen 45 geringerer Elastizitätsforderung am breitesten.
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Die Scheibenausführungen nach den Fig. 11, 12 und 13 eignen sich deshalb
besonders zum Schleifen und Zurichten von konkaven Flächen, weil sie an den Scheibenkanten
besonders weich und elastisch arbeiten. Die gleichen Richtlinien können auch zum
Schleifen von konvexen Flächen angewendet werden.
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Die Fig. 14 und 15 erläutern die Erfindung in Anwendung bei Kontaktscheiben
auf pneumatischer Grundlage. Die Kontaktscheibe ist mit einer Nabe 47 und Seitenflanschen
48 versehen. In den Seitenflanschen 48 sitzt ein ringförmiges Luftkissen 49 aus
weichem Gummi. Das Luftkissen kann durch den Kanal 5o hindurch aufgeblasen werden.
Der Luftdruck innerhalb des Luftkissens 49 bestimmt dann auch die Elastizität des
Kissens. Die Umfläche des Kissens 49 trägt eine Verzahnung 51. Diese Verzahnung
ist im Sinne der Erfindung ausgebildet. Die gezahnte Gummifläche kann weich, mittelhart
oder hart vulkanisiert werden.
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Die Kontaktscheiben können auch aus einer Mehrzahl axialer Einzelsegmente
gebildet sein, die sämtlich koaxial auf der Welle der Schleifmaschine zusammengestellt
sind. Die Segmente werden dabei durch Klammern oder sonstige Befestigungsglieder
fest- und zusammengehalten. Diese Art der Ausbildung der Kontaktscheibe ermöglicht
eine Vergrößerung des Umfangs der Scheibe, indem die Segmente 53 auf radial verschiebbaren
Fingern 54 herausgezogen werden. Die Finger 54 sind ihrerseits an der Nabe 55 verstellbar.
Bei dieser Konstruktion wird jedes Segment infolge der zentrifugalen Kraft nach
außen gedrückt. Dabei üben die Segmente einen mäßigen Druck auf den Scheibenumfang
aus. Der Gegendruck überträgt sich dabei nur auf die Einzelsegmente. Infolge dieser
eigenartigen Ausbildung kann die Scheibenfläche sorgfältig der Form von unregelmäßigen
Werkstücken folgen und alle Teile dieses unregelmäßigen Werkstücks gleichmäßig schleifen.
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Läuft das Schleifband über drei oder mehr Scheiben, dann benutzt man
zweckmäßig ein Tragband 61, das über die Scheiben 58 und 59 läuft. Die Aufgabe des
Tragbandes 61 besteht in der Stützung des Schleifbandes 62 an allen Stellen, wo
es zum Schleifen oder Polieren benutzt wird. Das Tragband soll dabei das Reißen
des Schleifbandes verhindern, Zugfehler des Bandes ausgleichen und als nachgiebige
Unterlagerung zur Erzielung einer zusätzlichen Elastizität dienen.
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In den Fig. 18 und 19 ist eine solche Ausführungsform dargestellt.
Das Tragband 61 läuft über die Scheiben 58 und 59 sowie über die Stütze 63.
Das
Schleifband 62 läuft zusätzlich noch über die Scheibe 6o. Die Stütze 63 kann auch
in Fortfall kommen. Das Tragband 61 ist im Sinne der Erfindung mit schräg liegenden
Zähnen 64 versehen. Es werden dabei die gleichen Vorteile erzielt, wie bei der Erfindung
gemäß gezahnter Kontaktscheibe.
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Die Fig.2o und 2I geben Mikroaufnahmen in 5ofacher Vergrößerung vom
Abschliff von Schleifbändern wieder, die mit Kontaktscheiben gemäß der Erfindung
betrieben worden sind. Das Schleifbild zeigt lange Metallspäne mit ausgeprägten
Konturen über die ganze Länge (Fig.2o). Die schmalen Späne 27 wurden noch nach einem
Gebrauch von 8o Minuten erzielt.
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Die Fig. 2I zeigt demgegenüber die Spanformen bei der Benutzung der
bisher üblichen Kontaktscheibe. Die Spanform zeigt dabei deutlich nach 24 Minuten,
daß das Band vollkommen glatt geworden ist. Der Abschliff zeigt kugelige Schmelztropfen
28.
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Neben der Gebrauchsverlängerung des Schleifbandes wird durch die Erfindung
auch die Gebrauchsdauer der Schleiffläche selbst erheblich verlängert. Die erzielten
langen und schmalen Schleifspäne erklären sich wahrscheinlich auch dadurch, daß
infolge der Eigenart der Zahnform auf der Kontaktfläche nur wenige Schleifteilchen,
diese aber mit erheblichem Druck an der Schleiffläche angreifen. Dabei ergänzen
die Teilchen ihre Schleifarbeit gegenseitig und lösen einander ab. Die Kontaktscheiben
nach der Erfindung vereinen also gewissermaßen ihre Schleifkraft auf die einzelnen
Schleifteilchen, besonders an den Zahnobenflächen.
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Das Bindemittel der Schleifmassen wird dabei gleichmäßig verbraucht
und stößt die verbrauchten und stumpfen Schleifteilchen aus. Hierdurch kommen die
anderen noch nicht verbrauchten Teilchen zum Angriff. Bei der Erfindung werden also
auch die tiefer in der Schleifmittelschicht liegenden Schleifteilchen benutzt, was
aber bisher nicht möglich war. Es ist auch anzunehmen, daß das erwähnte Abstoßen
verbrauchter und stumpfer Schleifteilchen infolge der ständigen Formveränderung
des Schleifbandes auf der nachgiebigen Unterlage erfolgt. Hierdurch werden die übrigen
Schleifteilchen wirksam und bilden entsprechend ihrer kristallinen Struktur stark
abgewinkelte Schleifkanten aus.