EP0351543B1

EP0351543B1 - Schleifscheibe

Info

Publication number: EP0351543B1
Application number: EP89110590A
Authority: EP
Inventors: Dieter Patentanwälte Keil & Schaafhausen Lehmann
Original assignee: NAXOS-UNION Schleifmittel- und Schleifmaschinenfabrik AG
Current assignee: NAXOS-UNION SCHLEIFMITTEL- UND SCHLEIFMASCHINENFAB
Priority date: 1988-07-20
Filing date: 1989-06-12
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2009-06-12
Also published as: EP0351543A2; JPH0248174A; DE58908515D1; US5052154A; DE3824543C2; EP0351543A3; DE3824543A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schleifscheibe mit Beanspruchung der Scheibenumfangsfläche, den Scheibenseitenflächen und den diese Flächen bildenden Übergangsbereichen, wobei die Schleifscheibe in zwei axial gegeneinander verstellbare Teilscheiben unterteilt ist und die Teilscheiben an ihrem Umfang abwechselnd klauenartig ineinandergreifende Schleifsegmente aufweisen. Eine derartige Schleifscheibe ist beispielsweise aus der DE-C-290 422 bekannt.
Es gibt Schleifoperationen, bei denen nicht nur der Umfang einer Schleifscheibe gerade oder unter einem bestimmten Winkel unterhalb 90° zum Spanabtrag benutzt wird, sondern bei welchen auch mit der Schleifscheibenseite geschliffen wird. Typisches Beispiel sind die Lagersitze von Kurbelwellen, wo neben dem Laufsitz der Pleuelstange oder dem Lagersitz der Kurbelwelle selbst, beidseitig Übergangsradien und beidseitig die Lagerschultern 90° zum Sitz zu schleifen sind. Hierbei werden die Seitenflächen einer auf genaue Sitzbreite kalibrierten Schleifscheibe stark beansprucht, weil die Schulterhöhe möglichst schnell eingestochen werden muß. Der entsprechende Verschleiß am Übergangspunkt vom Radius zur Seitenplanfläche der Schleifscheibe wird bei konentionellen insgesamt aus Korund oder Siliziumkarbid bestehenden Schleifscheiben durch häufiges starkes Abrichten am Umfang nachgesetzt und erneuert. Dieses Verfahren führt zu einem hohen Schleifscheibenverbrauch. Bei superharten Schleifmitteln, z.B. Diamant oder kubisch kristallinem Bornitrid (CBN) besteht nicht die gesamte Schleifscheibe aus dem Schleifstoff, sondern auf der Scheibenumfangsfläche eines Tragkörpers und ggf. den daran angrenzenden Bereichen der Scheibenseitenflächen ist ein Schichtbelag aus dem genannten superharten gebundenen Schleifstoff von wenigegen Millimetern aufgetragen. Dies ist aus wirtschaftlichen Gründen wegen des hochwertigen Schleifstoffes notwendig, aber aus technischen Gründen auch möglich, weil mit den härteren Schleifstoffen erfahrungsgemäß höhere Schleifleistungen und eine lange Standzeit zwischen den Abrichtzyklen verwirklicht werden können. Mit z.B. diamant- oder CBN-beschichteten Schleifscheiben werden bis zu 1000-fach höhere Standzeiten zwischen den Abrichtvorgängen verwirklicht. Die Abrichtvorgänge am Umfang betragen nur wenige µm pro Zyklus, so daß die Abnutzbarkeit derartiger Schleifstoffe auf wenige Millimeter begrenzt werden kann. Ein Problem des Einsatzes derartiger Schleifscheiben mit Schichtbelag aus superharten Schleifstoffen bei Schleifoperationen mit Seitenbeanspruchung der Schleifscheibe besteht darin, daß die Schleifscheibe bei jedem Abrichtvorgang schmaler wird und dadurch sich die geschliffene Sitzbreite, z.B. einer Kurbelwelle, in unerwünschtem Maße ändert.
Es sind bereits Lösungen bekannt, mit deren Hilfe der Einfluß des zuvor erwähnten hohen Schleifscheibenverbrauchs bei auch an den Scheibenseitenflächen beanspruchten, jedoch unbeschichteten Schleifscheiben reduziert werden kann. In der DE-PS 290 422 ist eine Schleifscheibe der eingangs genannten Art beschrieben, bei der der Abstand der beiden Teilscheiben, die mit abwechselnd klauenartig ineinandergreifenden Schleifsegmenten versehen sind, zum Nachstellen der Gesamtbreite der Schleifscheibe verändert werden kann. Diese Veränderung des gegenseitigen Abstandes der Teilscheiben wird durch Verdrehen einer Mutter bewerkstelligt, die in ein in der einen Teilscheibe befestigtes Gewinde eingreift. Es müssen dazu besondere Mittel vorgesehen werden, um die Teilscheiben in der eingestellten Lage zu halten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schleifscheibe der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Schleifscheiben für Schleifoperationen mit Beanspruchung der Scheibenseitenflächen unter Einhaltung einer hohen Genauigkeit über den gesamten Umfang der Schleifscheibe einsetzbar und eine Verstellung der Teilscheiben einfach und schnell durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Teilscheiben als Teilscheibentragkörper mit auf den beanspruchten Flächen vorgesehenem Schichtbelag aus Diamant, kristallinem Bornitrid (CBN) od. dgl. superharten Schleifstoffen ausgebildet sind und die axiale Verstellung der Teilscheibentragkörper über Nachstellelemente erfolgt, wobei die eine zylindrische Grundform aufweisenden Nachstellelemente auf einem zu den Teilscheibentragkörpern konzentrischen Teilkreis angeordnet sind und auf einem Teil ihrer Länge ein mit einem Innengewinde des einen Teilscheibentragkörpers zusammenwirkendes Nachstellgewinde tragen, während freie Stirnflächen der Nachstellelemente jeweils für die Anlage des anderen Teilscheibentragkörpers bestimmt sind und die Nachstellelemente auf einem anderen Teil ihrer Länge eine Antriebsverzahnung tragen, die mit einem Antriebszahnring, der mit allen Nachstellelementen gemeinsam in Antriebsverbindung steht, zusammenwirkt.
Aufgrund des Einsatzes superhart beschichteter Teilscheibenkörper wird eine höhere Standzeit und damit auch eine höhere Präzision der Schleifoperation gewährleistet. Aufgrund der Art der axialen Verstellung der Teilscheibenkörper über gemeinsam verstellbare Nachstellelemente wird dafür gesorgt, daß die Scheibenseitenflächen über den Umfang einen gleichbleibenden Abstand aufweisen, wobei die Verstellung schnell und einfach durchführbar ist. Die Gewinde haben die für die Genauigkeit des Ausgleichs der jeweils abgenutzten Belagstärke erforderliche Feinheit.
Um einen geringen Fugenabstand der abwechselnd klauenartig ineinandergreifenden Schleifsegmente zu gewährleisten, sind diese - in Draufsicht - vorzugsweise im wesentlichen dreieckig oder trapezförmig ausgebidet, wobei die größere Basis jeweils am Außenrand des zugehörigen Teilscheibentragkörpers liegt.
Für eine möglichst gleichmäßige Ausbildung der Schleifoberfläche ist es ferner zweckmäßig, die Schleifsegmente beider Teilscheibentragkörper in ihrer Form im wesentlichen identisch untereinander auszubilden.
Es ist zwar möglich, die Schleifsegmente einstückig mit dem jeweiligen Teilscheibentragkörper auszubilden. Wirtschaftlicher für die Herstellung und den Betrieb ist es jedoch, wenn die Schleifsegmente und/oder der Schichtbelag beispielsweise über Ringnutenverbindungsflächen auf den vorzugsweise metallenen Grundkörper der jeweiligen Teilscheibentragkörper festgelegt, z.B. aufgekittet, sind. Sie haben dadurch den erforderlichen zuverlässigen Sitz beim Betrieb, können andererseits bei Bedarf aber ausgetauscht werden.
Die Einrichtung zum axialen Verstellen der Teilscheibentragkörper gegeneinander weist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auf dem Teilkreis in gleichem Winkelabstand angeordnete Nachstellelemente auf. Hierdurch ist, wenn beispielsweise die Nachstellelemente im Winkelabstand von 20° vorgesehen sind, eine besonders gleichmäßige Nachstellbarkeit unter Einhaltung der erforderlichen Genauigkeit über den gesamten Umfang der Schleifscheibe gewährleistet.
Der Antriebszahnring kann konzentrisch zu den beiden Teilscheibentragkörpern angeordnet und mit allen Nachstellelementen gemeinsam in Antriebsverbindung stehen. Dadurch ist gewährleistet, daß bei geringem baulichem Aufwand die beiden Teilscheibentragkörper über ihren gesamten Umfang einheitlich verstellt werden.
Der Antriebszahnring kann beispielsweise von einem in dem einen Teilscheibentragkörper gelagerten Antriebsritzel antreibbar sein. Damit ist auch eine einfache Betätigung der Schleifscheibe zum Ausgleich der abgenutzten Belagstärke gewährleistet.
Hierzu trägt auch bei, wenn das Antriebsritzel stirnseitig eine Eingriffsvertiefung für ein Antriebswerkzeug aufweist. Das Antriebsritzel kann aber auch an einem Ende seiner Achse beispielsweise als Sechskant od. dgl. ausgebildet sein, damit mit einem Antriebswerkzeug angegriffen werden kann.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sind die beiden Teilscheibentragkörper mittels Spannschrauben miteinander verspannbar, und zwar in jeweils der Position, welche die Stellung der Nachstellelemente zuläßt. In der zusammengespannten Stellung liegt dabei derjenige Teilscheibentragkörper, welcher das Innengewinde für die Aufnahme der Nachstellelemente nicht aufweist, an den freien Stirnflächen der Nachstellelemente rundum gleichmäßig an.
Die Nachstellelemente können im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und die Spannschrauben durch die Nachstellelemente hindurchgeführt sein. Hierdurch wird eine kompakte und zuverlässige Lösung gefunden, wobei die beiden Teilscheibentragkörper vorteilhafterweise immer gerade an den Stellen zusammengespannt werden, an welchen auch die Nachstellelemente als Abstandshalter wirksam werden. Dadurch wird hohe Breitengenauigkeit erzielt.
Ferner ist es möglich, die Schleifscheibe mit einem Flansch der Schleifspindel fest zu verschrauben. Dabei sind vorzugsweise beidseitig des Flanschen der Schleifspindel Schleifspindellager vorgesehen. Beim Schleifscheibenwechsel wird der gesamte Spindelsatz gewechselt. Dadurch bleibt der Seitenlauf (Schlag) unverändert, wenn bei Schleifscheibenwechsel z.B. auf eine andere Schleifaufgabe die Schleifmaschine umgerüstet wird.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Es zeigen:

Fig. 1: im Radialschnitt die obere Hälfte einer die Erfindung aufweisenden Schleifscheibe,
Fig. 2: die Ansicht A der Schleifscheibe gemäß Fig. 1,
Fig. 3: einen Teilschnitt durch eine Schleifscheibe gemäß Fig. 1 im Bereich des gemeinsamen Antriebs der Nachstellelemente,
Fig. 4: in Seitenansicht (teilweise weggebrochen) eine Schleifscheibe gemäß Fig. 1, und
Fig. 5: eine (als Drahtmodelldarstellung wiedergegebene) Schrägansicht einer die Erfindung aufweisenden Schleifscheibe auf einer Schleifspindel mit zwei seitlichen Schleifspindellagern.

Die für Schleifoperationen mit Beanspruchung der Scheibenseitenflächen 15 versehene Schleifscheibe 9 trägt auf ihrer Scheibenumfangsfläche 14 und auf den daran angrenzenden Bereichen der Scheibenseitenflächen 15 eines Scheibentragkörpers 17 einen Schichtbelag 16 aus Diamant, kristallinem Bornitrid (CBN) o. dgl. superharten gebundenen Schleifstoffen von wenigen Millimetern. Der Scheibenkörper 17 ist in zwei scheibenartige, vorzugsweise metallene Teilscheibentragkörper 1, 2 unterteilt, welche axial gegeneinander verstellbar sind und an ihrem äußeren Umfang abwechselnd klauenartig über die Gesamtbreite der Schleifscheibe 9 ineinandergreifende, den Schleifbelag 16 tragende oder aus diesem gebildete Schleifsegmente 3,4 aufweisen. Im dargestellten Fall haben die beiden Teilscheibentragkörper 1, 2 selbst über ihren Umfang verteilte klauenartige Ansätze, welche z.B. mit Diamantkorn oder CBN am Außendurchmesser und den Seiten beschichtet sind. Die keramisch gebundenen Schleifsegmente 3, 4 sind auf die Teilscheibentragkörper 1, 2 mit Ringnutenverbindungsflächen 18 aufgekittet. Eine unmittelbare Beschichtung der klauenförmigen Ansätze der beiden Teilscheibentragkörper 1, 2 ist ebenfalls denkbar.
Zur axialen Verstellung der Teilscheibentragkörper 1, 2 relativ zueinander sind in dem einen Teilscheibentragkörper 1 mehrere - im dargestellten Fall 9 - auf ein- und demselben Teilkreis angeordnete Nachstellelemente 5 vorgesehen, welche auf ihrem zylindrischen Außenumfang in einem Abschnitt ein Nachstellgewinde 5', welches mit einem Innengewinde 19 des Teilscheibentragkörpers 1 zusammenarbeitet, tragen und in einem dem anderen Teilscheibentragkörper 2 zugewandten Abschnitt eine Antriebsverzahnung 5''. Die Antriebsverzahnungen 5'' aller Nachstellelemente 5 stehen mit einem Antriebszahnring 6 ständig im Eingriff. Der Antriebszahnring 6 wird von einem oder mehreren Antriebsritzeln 7 (vgl. Fig. 2) über dessen Verzahnung 7' angetrieben. Bei Drehung des Antriebsritzels 7 mittels einem in die Eingriffsvertiefung 21 eingreifenden Werkzeuges werden über den Antriebsring 6 alle Nachstellelemente 5 gleichmäßig gedreht und über das Nachstellgewinde 5' um gleiche Beträge verstellt. Mit Spannschrauben 8, welche jeweils durch die hohlzylindrischen Nachstellelemente 5 hindurchgehen, werden die beiden Teilscheibentragkörper 1, 2 in der Weise gegeneinander verspannt, bis der Teilscheibentragkörper 2 mit seiner inneren Seitenfläche an den freien Stirnflächen 20 der Nachstellelemente 5 anliegt.
Die gesamte Schleifscheibe 9 ist mit einer Schleifspindel 10 über einen Flansch 11 mittels Bolzen 22 fest verschraubt (Fig. 1 und 4). Beidseitig der Schleifscheibe 9 sind an der Schleifspindel 10 Schleifspindellager 12, 13 vorgesehen (Fig. 5) welche als Ringkörper Bestandteil der Schleifspindel 10 sind. Bei Schleifscheibenwechsel wird der gesamte Spindelsatz gewechselt. Dabei ist der Seitenlauf (Schlag) unverändert, wenn die Schleifmaschine z.B. auf eine andere Schleifaufgabe umgerüstet wird.

Bezugszeichenliste:

1: Teilscheibentragkörper
2: Teilscheibentragkörper
3: Segmente
4: Segmente
5: Nachstellelement
5': Nachstellgewinde
5'': Antriebsverzahnung
6: Antriebszahnring
7: Antriebsritzel
8: Spannschrauben
9: Schleifscheibe
10: Schleifspindel
11: Flansch
12: Schleifspindellager
13: Schleifspindellager
14: Scheibenumfangsfläche
15: Scheibenseitenfläche
16: Schichtbelag
17: Scheibentragkörper
18: Ringnutenverbindungsflächen
19: Innengewinde
20: Stirnflächen
21: Eingriffsvertiefung
22: Bolzen

Claims

Schleifscheibe mit Beanspruchung der Scheibenumfangsfläche (14), den Scheibenseitenflächen (15) und den diese Flächen bildenden Übergangsbereichen, wobei die Schleifscheibe in zwei axial gegeneinander verstellbare Teilscheiben unterteilt ist und die Teilscheiben an ihrem Umfang abwechselnd klauenartig ineinandergreifende Schleifsegmente (3, 4) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilscheiben als Teilscheibentragkörper (1, 2) mit auf den beanspruchten Flächen vorgesehenem Schichtbelag (16) aus Diamant, kristallinem Bornitrid (CBN) od. dgl. superharten Schleifstoffen ausgebildet sind und die axiale Verstellung der Teilscheibentragkörper (1, 2) über Nachstellelemente (5) erfolgt, wobei die eine zylindrische Grundform aufweisenden Nachstellelemente (5) auf einem zu den Teilscheibentragkörpern (1, 2) konzentrischen Teilkreis angeordnet sind und auf einem Teil ihrer Länge ein mit einem Innengewinde (19) des einen Teilscheibentragkörpers (1) zusammenwirkendes Nachstellgewinde (5') tragen, während freie Stirnflächen (20) der Nachstellelemente (5) jeweils für die Anlage des anderen Teilscheibentragkörpers (2) bestimmt sind und die Nachstellelemente (5) auf einem anderen Teil ihrer Länge eine Antriebsverzahnung (5'') tragen, die mit einem Antriebszahnring (6), der mit allen Nachstellelementen (5) gemeinsam in Antriebsverbindung steht, zusammenwirkt.
Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifsegmente (3, 4) - in Draufsicht - im wesentlichen dreieckig oder trapezförmig ausgebildet sind.
Schleifscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheifsegmente (3, 4) beider Teilscheibentragkörper (1, 2) in ihrer Form im wesentlichen identisch untereinander ausgebildet sind.
Schleifscheibe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifsegmente (3, 4) und/oder der Schichtbelag (16) über Ringnutenverbindungsflächen (18) auf den vorzugsweie metallenen Grundkörper der jeweiligen Teilscheibentragkörper (1, 2) festgelegt, z.B. aufgekittet, sind.
Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellelemente (5) auf dem Teilkreis in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet sind.
Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebszahnring (6) konzentrisch zu den beiden Teilscheibentragkörpern (1, 2) angeordnet ist.
Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebszahnring (6) von einem in dem einen Teilscheibentragkörper (1) gelagerten Antriebsritzel (7) antreibbar ist.
Schleifscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsritzel (7) stirnseitig eine Eingriffsvertiefung (21) für ein Antriebswerkzeug aufweist.
Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilscheibentragkörper (1, 2) mittels Spannschrauben (8) miteinander verspannbar sind.
Schleifscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellelemente (5) im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und die Spannschrauben (8) durch die Nachstellelemente (5) hindurchgeführt sind.
Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Flansch (11) der Schleifspindel (10) fest verschraubbar ist.
Schleifscheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig des Flanschen (11) der Schleifspindel (10) Schleifspindellager (12, 13) vorgesehen sind.