EP1424165A1 - System und Verfahren zum Schleifen von Glas und zum Abrichten einer Glasschleifscheibe - Google Patents

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EP1424165A1
EP1424165A1 EP03020651A EP03020651A EP1424165A1 EP 1424165 A1 EP1424165 A1 EP 1424165A1 EP 03020651 A EP03020651 A EP 03020651A EP 03020651 A EP03020651 A EP 03020651A EP 1424165 A1 EP1424165 A1 EP 1424165A1
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EP
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diamond
grinding wheel
dressing
glass
diamond grinding
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EP03020651A
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English (en)
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Hans-Robert Dr. Meyer
Gunter Steckel
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Saint Gobain Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG
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Saint Gobain Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
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    • B24B7/24—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain for grinding or polishing glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/02—Wheels in one piece

Definitions

  • the invention relates to a system for grinding glass and Dressing a glass grinding wheel according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention relates to a grinding wheel for grinding of glass and a method for grinding glass and for dressing the Grinding wheel according to claim 2 or 3.
  • the profile of the Is adapted to the profile to be sanded.
  • the grinding wheel profile the negative to the workpiece profile.
  • the grinding task exists in the profile with a given tolerance with a given surface roughness to be produced in a short time with a long grinding wheel service life.
  • the profile history parallel to the disc axis causes a different chip thickness across the wheel width and thus a different load on the grinding wheel profile on the grinding wheel surface and thus an uneven Tread wear.
  • the uneven profile wear can also be caused by different Grinding wheel diameter over the width of the wheel.
  • the grinding wheel is removed from the production machine disassembled and mounted on a dressing machine, on which the The grinding wheel is dressed.
  • the profile is known the diamond grinding wheel by grinding with a silicon carbide grinding wheel rework in ceramic or bakelitic bond until profile and Grinding ability again meet the requirements. Because the silicon carbide grinding wheel wears much faster than the diamond grinding wheel, is one of these
  • the preparation process cannot be automated and therefore takes a long time and limits the geometry of possible profiles. For example, in this way no smooth thread profiles are generated.
  • the diamond grinding wheel is often used brought back to the manufacturer for the dressing. Unless there are several grinding wheels available anyway, this means a longer downtime of the production grinding machine.
  • the routing ones Dressing tools can carry the full workpiece profile. In this Trap is referred to as profile dressing or profile dressing roles.
  • the dressing takes place using a suitable CNC control.
  • the dressing roller carries a suitable radius profile on its surrounding surface.
  • the invention has for its object to provide a system for grinding glass a profiled diamond grinding wheel and for dressing the diamond grinding wheel specify that is relatively easy to do and the Production process is only minimally interrupted.
  • a bond is made for the grinding wheel chosen, which is composed of silicate glass and metal parts, preferably Copper is used.
  • the production grinding machine contains a CNC-controlled Dressing device in which a diamond form dressing roller can be clamped is.
  • a grinding wheel is used for Grinding glass is highly effective and ensures a long service life. About that It can also be dressed with a diamond form dressing roller. Requires the diamond grinding wheel preparation of the profile and / or restoration the grinding properties, the diamond grinding wheel remains clamped. she will then with the help of the diamond form dressing roll in the production machine inside trained in no time.
  • the invention also relates to a profiled diamond grinding wheel for glass, which for the grinding of glass is excellent, but also with the help of a Diamond dressing roll can be dressed.
  • a diamond grinding wheel contains a silicate glass-metal compound, preferably copper for the Metal content.
  • the diamond grinding wheel 30 is used up to 65 vol .-% metal, preferably 30 to 50 vol .-%.
  • the relationship is corresponding of the silicate glass part to the metal part.
  • the binding can also be a filler additive contain from 5 to 25 vol .-%.
  • the filler additive graphite and / or boron nitride.
  • the system according to the invention and the method according to claim 3 can be perform advantageously with a form dressing roller, the diamond coating is arranged perpendicular to the axis of rotation and has a thickness in the axial direction that the Diameter or one and a half times the diameter of the diamond grains.
  • a form dressing roll is described, for example, in EP 116 668.
  • the use of such a form dressing roll is particularly advantageous.
  • the base body of such a form dressing roll consists, for example, of steel and the covering layer can be between the base body and another component be included.
  • a form dressing roll can be used, the covering of at least one layer and in which individual diamond grains are classified in narrow Size in a plane perpendicular to the axis of rotation of the form dressing roll after a predetermined setting scheme are arranged so that the area geometry of the Dressing roller remains almost constant as wear progresses.
  • the topping can also consists of two or more layers, with individual diamond grains in each layer in a narrowly classified size in a plane perpendicular to the axis of rotation of the Form dressing roll are arranged according to a predetermined setting scheme, the Diamond grains of one layer in the gap between the diamond grains of the other layer and partially stand into the other layer in such a way that the circumferential geometry of the dressing roller approximates as wear progresses remains constant.
  • a two-layer covering has one Width of 1.5 times the grain size.
  • the size of the diamond grains is chosen that natural at the edges of the surface regardless of the progress of wear Radii are created that have a given smallest concave radius of a grinding wheel corresponding.
  • the setting scheme for the diamonds on the topping after The above embodiment has e.g. at least one spiral on which the diamond are set, the center of the spiral on the axis of rotation of the Form dressing roll lies.
  • Several geometrically identical spirals can also be provided be with a common center, being the largest diameter is spaced apart by an angular distance in the circumferential direction.
  • the proposed form dressing roller is primarily used for dressing diamond grinding wheels in ceramic, metallic or synthetic resin bond.
  • Diamond grinding wheels With ceramic bonds glass is ground not considered. The reason is that often, mostly uncontrolled, the dreaded Burning of the glass occurs, i.e. in places on the glass surface extremely high roughness. The reason is that between the ceramic Grinding wheel bond and the glass material a high coefficient of friction occurs, which leads to strong heat generation. The heat can be due to the low Thermal conductivity of both glass and ceramics also through special good coolant cannot be drained off sufficiently.
  • the temperature is preferably between 700 and 850 ° C and the Pressure is between 2.5 and 8 KN per qcm.
  • the base can also have holes that after the Placement scheme are arranged, e.g. in the form of a spiral and a diamond comm take up. If there are several layers, these are prepared and stacked separately, possibly with relative displacement or rotation, the stack being cold pressed. Finally, if necessary, grinding or finishing of the thus produced takes place Form dressing role.

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Abstract

System zum Schleifen von Glas mit einer in einer Produktionsmaschine eingespannten profilierten Diamantschleifscheibe und zum Abrichten der Diamantschleifscheibe mittels einer Abrichtschleifscheibe, wobei der Diamantbelag der Diamantschleifscheibe eine Hybridbindung Silikatglas/Metall aufweist, die Abrichtschleifscheibe eine Diamantformabrichtrolle ist mit einem Diamantbelag und die Produktionsmaschine eine CNC-gesteuerte Abrichtvorrichtung enthält, in der die Diamantformabrichtrolle einspannbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zum Schleifen von Glas und zum Abrichten einer Glasschleifscheibe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Schleifscheibe zum Schleifen von Glas sowie auf ein Verfahren zum Schleifen von Glas und zum Abrichten der Schleifscheibe nach Patentanspruch 2 bzw. 3.
Zum Profilschleifen von Werkstoffen aus Glas, insbesondere solchen mit hohem Anteil von Blei (Kristallglas), aber auch von Glasscheiben für z.B. Automobile werden derzeit Schleifscheiben mit einem Diamantbelag verwendet. Die Diamanten werden in einer Metallbindung gehalten, wobei das Bindungsmetall meistens aus einer Bronze besteht, welcher zur Modifikation der Schleifeigenschaften z.B. Kobalt, Silber und/oder andere Füllstoffe zugesetzt werden. Daneben sind auch Bindungen aus Stahl in unterschiedlichen Zusammensetzungen sowie aus Messing bekannt geworden. Beim Schleifen von Profilen, z.B. von V-förmigen Nuten in Gegenständen aus Glas, wie Karaffen, Vasen, Pokalen, Trinkgläsern oder dergleichen, aber auch von Profilen an Glaskanten von Automobilscheiben werden profilierte Diamantschleifscheiben verwendet. Es versteht sich, dass das Profil des Schleifbelages an das zu schleifende Profil angepasst ist. Damit stellt das Schleifscheibenprofil das Negativ zum Werkstückprofil dar. Die Schleifaufgabe besteht darin, das Profil in vorgegebener Toleranz mit einer vorgegebenen Oberflächenrauheit in kurzer Zeit bei langer Schleifscheibenstandzeit zu erzeugen. Der Profilverlauf parallel zur Scheibenachse bewirkt eine unterschiedliche Spanungsdicke über die Scheibenbreite und damit eine unterschiedliche Belastung des Schleifscheibenprofils an der Schleifscheibenumfläche und somit einen ungleichmäßigen Profilverschleiß. Der ungleichmäßige Profilverschleiß kann auch durch unterschiedliche Schleifscheibendurchmesser über die Scheibenbreite verursacht sein.
Nach einer gewissen Schleifzeit, die naturgemäß von den Einstellparametern, der Schleifsscheibenspezifikation, dem Kühlmittel und dem Glaswerkstoff abhängt, überschreitet das Profil der Schleifscheibe die vorgegebene Toleranz, oder ihr Schleifvermögen reicht für die gestellte Aufgabe nicht mehr aus. Damit ist das Ende der Standzeit für die Schleifscheibe erreicht. Die Schleifscheibe muss danach aufbereitet werden.
Bei derzeit angewendeten Verfahren wird die Schleifscheibe von der Produktionsmaschine demontiert und auf eine Abrichtmaschine montiert, auf der dann das Abrichten der Schleifscheibe erfolgt. In diesem Zusammenhang ist bekannt, das Profil der Diamantschleifscheibe durch ein Schleifen mit einer Siliziumkarbid-Schleifscheibe in keramischer oder bakelitischer Bindung nachzuarbeiten, bis Profil und Schleifvermögen wieder den Anforderungen entsprechen. Da die Siliziumkarbid-Schleifscheibe viel schneller verschleißt als die Diamantschleifscheibe, ist ein derartiger Aufbereitungsvorgang nicht automatisierbar, benötigt daher eine längere Zeit und schränkt die Geometrie möglicher Profile ein. So können auf diese Art zum Beispiel keine feingängigen Gewindeprofile erzeugt werden. Häufig wird die Diamantschleifscheibe zum Hersteller zurückgebracht, damit dieser das Abrichten vornimmt. Soweit nicht ohnehin mehrere Schleifscheiben zur Verfügung stehen, bedeutet dies einen längeren Stillstand der Produktionsschleifmaschine.
Es ist auch bekannt, ein Schleifscheibenprofil bzw. seine Regenerierung durch Funkenerosion zu erzeugen. Hierzu bedarf es einer gesonderten Maschine mit längerer Prozesszeit. Allerdings lassen sich hierdurch feinere Profile verwirklichen.
Konventionelle Schleifscheiben, die Schleifmittel wie Siliziumkarbid oder Korund enthalten, lassen sich in einfacher Weise auf einer Schleifmaschine mit Hilfe von Diamantwerkzeugen aufbereiten bzw. profilieren und abrichten. Hierzu werden sowohl stehende als auch rotierende Diamantabrichtwerkzeuge verwendet. Die routierenden Abrichtwerkzeuge können das volle Werkstückprofil tragen. In diesem Falle wird von einem Profilabrichten bzw. von Profilabrichtrollen gesprochen. Alternativ findet das Abrichten mit Hilfe einer geeigneten CNC-Steuerung statt. In diesem Falle trägt die Abrichtrolle ein geeignetes Radiusprofil an ihrer Umfläche.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zum Schleifen von Glas mit einer profilierten Diamantschleifscheibe sowie zum Abrichten der Diamantschleifscheibe anzugeben, das verhältnismäßig einfach durchgeführt werden kann und den Produktionsprozess nur minimal unterbricht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen System wird für die Schleifscheibe eine Bindung gewählt, die sich aus Silikatglas und Metallteilen zusammensetzt, wobei vorzugsweise Kupfer verwendet wird. Die Produktionsschleifmaschine enthält eine CNC-gesteuerte Abrichtvorrichtung, in welcher eine Diamant-Formabrichtrolle einspannbar ist.
Bei dem erfindungsgemäßen System wird eine Schleifscheibe verwendet, die für das Schleifen von Glas hoch wirksam ist und eine lange Standzeit gewährleistet. Darüber hinaus ist sie mit einer Diamantformabrichtrolle abrichtbar. Erfordert die Diamantschleifscheibe eine Aufbereitung des Profils und/oder die Wiederherstellung der Schleifeigenschaften, bleibt die Diamantschleifscheibe eingespannt. Sie wird dann mit Hilfe der Diamantformabrichtrolle in der Produktionsmaschine innerhalb kürzester Zeit abgerichtet.
Die Erfindung betrifft auch eine profilierte Diamantschleifscheibe für Glas, die für das Schleifen von Glas hervorragend geeignet ist, gleichwohl auch mit Hilfe einer Diamantformabrichtrolle abgerichtet werden kann. Eine derartige Diamantschleifscheibe enthält eine Silikatglas-Metall-Verbindung, vorzugsweise Kupfer für den Metallanteil.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung verwendet die Diamantschleifscheibe 30 bis 65 Vol.-% Metall, vorzugsweise 30 bis 50 Vol.-%. Entsprechend ist das Verhältnis des Silikatglasanteils zum Metallanteil. Die Bindung kann auch einen Füllerzusatz von 5 bis 25 Vol.-% enthalten. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Füllerzusatz Grafit und/oder Bornitrid.
Das erfindungsgemäße System bzw. das Verfahren nach Patentanspruch 3 lässt sich vorteilhafterweise mit einer Formabrichtrolle durchführen, deren Diamantbelag senkrecht zur Drehachse angeordnet ist und in Achsrichtung eine Dicke hat, die dem Durchmesser oder dem eineinhalbfachen Durchmesser der Diamantkörner entspricht. Eine derartige Formabrichtrolle ist etwa in EP 116 668 beschrieben. Die Verwendung einer derartigen Formabrichtrolle ist besonders vorteilhaft anzusehen. Der Grundkörper einer derartigen Formabrichtrolle besteht zum Beispiel aus Stahl und die Belagschicht kann zwischen dem Grundkörper und einem weiteren Bauteil eingeschlossen sein. Auf die Formabrichtrolle nach der genannten Druckschrift wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen.
Alternativ kann eine Formabrichtrolle verwendet werden, deren Belag aus mindestens einer Schicht besteht und bei der einzelne Diamantkörner in eng klassierter Größe in einer Ebene senkrecht zur Drehachse der Formabrichtrolle nach einem vorgegebenen Setzschema so angeordnet sind, dass die Umflächengeometrie der Abrichtrolle im Verschleißfortschritt annähernd konstant bleibt. Der Belag kann auch aus zwei oder mehr Schichten besteht, wobei in jeder Schicht einzelne Diamantkörner in eng klassierter Größe in einer Ebene senkrecht zur Drehachse der Formabrichtrolle nach einem vorgegebenen Setzschema angeordnet sind, wobei die Diamantkörner der einen Schicht in der Lücke zwischen den Diamantkörnern der anderen Schicht liegen und teilweise in die andere Schicht hineinstehen dergestalt, dass die Umflächengeometrie der Abrichtrolle im Verschleißfortschritt annähernd konstant bleibt. Ein aus zwei Schichten bestehender Belag hat zum Beispiel eine Breite von 1,5 mal der Körnungsgröße. Die Größe der Diamantkörner ist so gewählt, dass an den Rändern des Belags unabhängig vom Verschleißfortschritt natürliche Radien entstehen, die einem vorgegebenen kleinsten konkaven Radius einer Schleifscheibe entsprechend. Das Setzschema für die Diamanten bei dem Belag nach dem obigen Ausführungsbeispiel weist z.B. mindestens eine Spirale auf, auf die die Diamanten gesetzt sind, wobei der Mittelpunkt der Spirale auf der Drehachse der Formabrichtrolle liegt. Es können auch mehrere geometrisch gleiche Spiralen vorgesehen werden mit einem gemeinsamen Mittelpunkt, wobei der größte Durchmesser um einen Winkelabstand in Umfangsrichtung beabstandet ist.
Eine Formabrichtrolle der zuletzt beschriebenen Art ist in der europäischen Patentanmeldung 02 010 000.4 vorgeschlagen worden.
Die vorgeschlagene Formabrichtrolle dient in erster Linie zum Abrichten von Diamantschleifscheiben in keramischer, metallischer oder Kunstharzbindung. Diamantschleifscheiben mit keramischer Bindung kommen jedoch zum Schleifen von Glas nicht in Betracht. Der Grund ist, dass häufig, meist unkontrolliert, das gefürchtete Brennen des Glases auftritt, d.h. es werden stellenweise auf der Glasoberfläche extrem hohe Rauheiten erzeugt. Der Grund ist der, dass zwischen der keramischen Schleifscheibenbindung und dem Glaswerkstoff ein hoher Reibungskoeffizient auftritt, der zu starker Wärmeerzeugung führt. Die Wärme kann aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit sowohl von Glas als auch von Keramik auch durch besonders gute Kühlmittel nicht in ausreichendem Maße abgeführt werden.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Diamantschleifscheibe wird die beschriebene aus keramischen und metallischen Anteilen bestehende Bindung mit Diamant vermengt und anschließend unter Druck und erhöhter Temperatur verpresst, wobei die Temperatur vorzugsweise zwischen 700 und 850°C liegt und der Druck zwischen 2,5 und 8 KN pro qcm beträgt.
Bei einer Formabrichtrolle der zuletzt genannten Art wird eine galvanische oder Sinterbindung mit hohem Wolframanteil bevorzugt. Die Körnungsgröße ist gleich oder <1,5 mm und die Länge des Schleifbelags in Zustellrichtung beträgt vorzugsweise zwischen 5 und 10 mm. Ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Diamantformabrichtrolle sieht die folgenden Schritte vor:
  • Setzen der Diamantkörner nach dem vorgegebenen Setzschema auf eine ringförmige schmelzbare Unterlage, vorzugsweise mit Schmelzschicht
  • Zugabe von Bindungspulver
  • Kaltpressen des Materials
  • Sintern und
  • Umfangsschleifen des so hergestellten Materials.
Anstelle des Klebmittels kann die Unterlage auch Löcher aufweisen, die nach dem Setzschema angeordnet sind, z.B. in Form einer Spirale und die ein Diamantkom aufnehmen. Bei mehreren Schichten werden diese getrennt vorbereitet und gestapelt, ggf. unter Relativverschiebung oder -drehung, wobei der Stapel kaltgepresst wird. Abschließend erfolgt ggf. ein Schleifen bzw. Endbearbeiten der so hergestellten Formabrichtrolle.

Claims (11)

  1. System zum Schleifen von Glas mit einer in einer Produktionsmaschine eingespannten profilierten Diamantschleifscheibe und zum Abrichten der Diamantschleifscheibe mittels einer Abrichtschleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass der Diamantbelag der Diamantschleifscheibe eine Hybridbindung Silikatglas/Metall aufweist, die Abrichtschleifscheibe eine Diamantformabrichtrolle ist mit einem Diamantbelag und die Produktionsmaschine eine CNC-gesteuerte Abrichtvorrichtung enthält, in der die Diamantformabrichtrolle einspannbar ist.
  2. Profilierte Diamantschleifscheibe zum Schleifen von Glas, die einen Diamantschleifbelag aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Diamantschleifbelag eine Silikatglas-Metall-Bindung aufweist.
  3. Verfahren zum Schleifen von Glas mit einer profilierten Diamantschleifscheibe und zum Abrichten der Diamantschleifscheibe mit den folgenden Schritten:
    in einer Produktionsmaschine wird das Werkstück aus Glas mit einer Diamantschleifscheibe geschliffen, deren Diamantbelag eine Silikat-Metall-Bindung aufweist
    das Abrichten bei eingespannter Diamantschleifscheibe in der Produktionsmaschine erfolgt mit einer Diamantformabrichtrolle mittels einer CNC-Steuerung.
  4. System oder Diamantschleifscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindung der Diamantschleifscheibe Kupfer enthält.
  5. System oder Diamantschleifscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Kupfer 20 bis 65 Vol-% der Bindung ausmacht.
  6. System oder Diamantschleifscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Kupfer etwa 30 bis 50 Vol.-% der Bindung ausmacht.
  7. System oder Diamantschleifscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Silikatglasanteil 35 bis 70 Vol.-% beträgt.
  8. System oder Diamantschleifscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Silikatglasanteil etwa 40 bis 60 Vol.-% beträgt.
  9. System oder Diamantschleifscheibe nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindung einen Füllerzusatz von 5 bis 25 Vol.-% enthält.
  10. System oder Diamantschleifscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllerzusatz Grafit und/oder Bornitrid enthält.
  11. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sich senkrecht zur Drehachse der Formabrichtrolle erstreckende Belag der Formabrichtrolle in Achsrichtung eine Dicke aufweist, die dem Durchmesser der Diamantkörner oder dem eineinhalbfachen Durchmesser der Diamantkörner entspricht.
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