EP1812206A1 - Trennschleifring mit doppelter kernspannvorrichtung - Google Patents

Trennschleifring mit doppelter kernspannvorrichtung

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EP1812206A1
EP1812206A1 EP05794457A EP05794457A EP1812206A1 EP 1812206 A1 EP1812206 A1 EP 1812206A1 EP 05794457 A EP05794457 A EP 05794457A EP 05794457 A EP05794457 A EP 05794457A EP 1812206 A1 EP1812206 A1 EP 1812206A1
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trennschleifringes
clamping
bore
separating ring
abrasive
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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
    • B24D5/16—Bushings; Mountings
    • 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
    • B24D5/12—Cut-off wheels

Definitions

  • a major disadvantage is the generally low exploitation of conventional cutting discs. Depending on existing machines and large material dimensions, these homogeneous cutting discs can ideally be used up to a minimum of 45% of the new diameter, but on average only up to 60% of the original diameter.
  • the object of the present invention is therefore to provide a composite system which excludes the aforementioned disadvantages and allows the user to use up the outer Trennschleifringes of up to 95% of the entire abrasive separating ring surface, and ensures additional benefits such as reduced blade width with even higher stability.
  • An essential part of this invention are the two clamping plates, which are to be understood as connecting elements between the actual machine-side clamping flanges and the abrasive separating ring. Since especially the transition from the clamping flange to the cutting disc in conventional products is a weak point, this disadvantage is significantly improved according to the invention by the alternatively possible material of the clamping panels here.
  • Fig. 1 is an exploded view of a Trennschleifringes invention with double clamping panels
  • Fig. 2 shows a section through this composite system along the line A - A in
  • FIG. 3 a side view of this separating ring composite system
  • the abrasive cutting ring 1 shown in the figures is a synthetic resin-bonded cut-off wheel without, preferably with additional fabric reinforcement.
  • the abrasives are preferably corundum in particular special, zirconium and sintered corundum and silicon carbide used .
  • the fillers are composed of raw materials such as pyrite, zinc sulfide, graphite, potassium chloro manganese, etc., which are currently used in cutting wheels for industrial applications.
  • the outer diameter D of the Trennschleifringes 1 is usually between 400 and 2000mm, but preferably greater than 800mm.
  • the bore diameter d of the separating ring 1 can ideally be matched to the application-related minimum diameter. For manufacturing reasons, however, a fixed bore d, based on the respective standard size of the separating ring should be selected. As a guideline for the bore diameter d, the range 40 - 80% of the outer diameter D is given.
  • the ratio of the diameter D to the width T is currently usually in the range 80-100.
  • An increase according to the invention of up to 130 is realizable on account of the substantially stiffer core zone.
  • the abrasive separating ring can be made both plane-parallel and conical, that is tapered to the bore.
  • the cut-off ring 1 has on the plan side in the bore region on both sides of several geometric depressions 3, in which the two clamping plates are inserted accurately when clamping.
  • the shape of these recesses 3 may be round, rectangular, but preferably dovetailed.
  • the depth of these recesses between 0.1 and lmm preferably 0.2 to 0.6 mm less than half the separating ring width T in the bore.
  • the radial extent e of these recesses 3 is dependent on the outer diameter D and is between 10 and 200 mm, preferably between 30 and 60 mm.
  • An essential component of this system are the two clamping plates 2, which fit with their defined edge shape exactly in the two-sided depressions 3 of the Trennschleifringes 1.
  • the two clamping plates When clamping with the conventional clamping flanges 4a and 4b, the two clamping plates are pressed together, and thereby the necessary lateral clamping force is generated.
  • the forces necessary for a cutting process are forwarded from the drive shaft via the Sparmflanschen on the two clamping panels, and transferred from these ultimately on the special edge shape on the abrasive grinding abrasive ring frictionally.
  • the panels can be designed in straight, cranked, perforated or in corrugated form. As a way of saving weight, the panels can be provided with additional recesses.
  • the edge shape 3 of these two clamping plates 2 is characterized by a plurality of symmetrical round, angular, dovetailed or similarly shaped protruding clamping surfaces, which must fit exactly in the co-impressed depressions of the abrasive separating ring, and so can transmit the forces occurring during the cut-off.
  • the total thickness of the two clamping plates must be slightly, ie approximately 5-10% thinner than the thickness T in the bore area of the separating slip ring. This ensures that the necessary free cutting depth is achieved as with conventional cutting discs.
  • a material for these panels are high-strength reinforced plastics, carbon fiber, non-ferrous metals, special alloys, titanium, but currently preferably simple steel sheets are used. In addition to the required basic strength, this material must have a certain degree of flexibility and high residual stress as an important criterion in order to be able to withstand the lateral force effects occurring in such applications without permanent damage.
  • slits 2a are provided in the clamping panels, in which special tension springs are inserted as Aufspann Vietnamese.
  • additional screw connections 2b in the outer diameter region of the clamping plate can be provided. No screwing elements must protrude beyond the plane surface of the clamping panel.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

Verbundsystem einer Trennschleifscheibe (1), insbesondere mit einem Durchmesser über 400- mm, bestehend aus einem abrasiven äußeren Trennring mit beidseitigen Vertiefungen (3) im Bohrungsbereich, in welche zwei Spanntafeln (2) passgenau als Kernspannvorrichtung eingelegt werden. Diese Spanntafeln sind wiederverwendbare Elemente welche beim Anwender verbleiben, und die Kraftübertragung zu den maschinenseitigen Spannflanschen (4a + 4b) übernehmen, sowie zusätzlich eine Stabilitätserhöhende und abfallreduzierende Funktion erfüllen.

Description

Trennschleifring mit doppelter Kernspannvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Verbundsystem eines kunstharz-gebundenen Trennschleifringes mit einem Außendurchmesser >= 400 mm, wobei im Bohrungsbereich beidseitig Ausnehmungen eingepresst sind, in welche zwei angepasste randgeformte Spanntafeln als wiederverwendbare Kernspannvorrichtung beim Aufspannen eingelegt werden.
Kunstharzgebundene Trennschleifscheiben ab einem Durchmesser >= 400 mm, werden auf stationären Trennanlagen in der metallerzeugenden sowie metallverarbeitenden Industrie zum Ablängen von Stahl, Guß, Sonderlegierungen, Inconell, Titan usw eingesetzt.
Als großer Nachteil erweist sich dabei die generell geringe Ausnutzbarkeit der herkömmlichen Trennscheiben. In Abhängigkeit vorhandener Maschinen sowie großer Materialabmessungen können diese homogenen Trennscheiben im Idealfall bis minimal 45 % des Neudurchmessers, im Mittelwert jedoch nur bis auf 60 % des Ausgangsdurchmessers aufgebraucht werden.
Diese verbleibenden Restscheiben müssen sodann nach den jeweiligen nationalen Entsorgungsrichtlinien kostspielig entsorgt werden. Als weiterer Nachteil ist der zusätzliche Rohstoffeinsatz für diese ungebrauchte Kernzone anzuführen, welcher trotz alternativer Schleifkornmaterialien hinsichtlich Armierung und Harzanteil zusätzliche Kosten am Rohstoffsektor ergibt.
Beim Patent EP0382720 A2 wird auf einem metallischen Grundkörper, ein kunstharzgebundener gewebeverstärkter Trennschleifring mittels einer kraftschlüssigen Verklebung beschrieben. Dieses System konnte sich jedoch nicht durchsetzen, da auf dem verbleibenden Grundkörper immer noch ein kleiner Restbelag der schleifaktiven Randzone verbleibt, und ist dadurch die Entsorgungsnotwendigkeit eines Metallkernes mit einem kunstharzgebundenen Restbelag immer noch gegeben.
Ein weiterer Lösungsweg wird im EP 0 769 352 Al beschrieben, wo auf einem metallischen Grundkörper direkt bei der Herstellung die schleifaktive Randzone kraftschlüssig verpresst wird. Als Nachteil hat sich hier die kostspielige Anschaffung einer großen Anzahl dieser Grundkörper herausgestellt. Zusätzlich kommt hier noch ein logistisches Problem bezüglich Retournierung der aufgebrauchten Verbundtrennscheibe hinzu, welche zur Neubelegung ins Herstellerwerk zurückgeschickt werden muss. Aus Kostengründen ist dieses System also nur in begrenzter Entfernung zum Hersteller einsetzbar. Zusätzlich ist die Reinigung und Neubelegung mit einen größeren technischen Aufwand verbunden, und letztendlich wiederum ein Zeit sowie Kostenfaktor.
Beschreibung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verbundsystem zu schaffen, das vorgenannte Nachteile ausschließt und dem Anwender ein Aufbrauchen des äußeren Trennschleifringes von bis zu 95 % der gesamten schleifaktiven Trennringfläche ermöglicht, und zusätzliche Vorteile wie reduzierte Trennscheibenbreite bei sogar höherer Stabilität gewährleistet.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Bohrungsdurchmesser des Trennschleifringes auf den minimalen Aufbrauchdurchmesser abgestimmt wird, und zusätzlich hier beidseitig versetzte Vertiefungen für die Randform der beiden Spanntafeln eingepresst sind. Dadurch ist ein fast vollständiges Aufbrauchen der schleifaktiven Randzone möglich, und muss nur mehr ein kleiner abrasiver Restring entsorgt werden.
Ein wesentlicher Bestandteil dieser Erfindung sind die beiden Spanntafeln, welche als Verbindungselemente zwischen den eigentlichen maschinenseitigen Spannflanschen und des schleifaktiven Trennringes zu verstehen sind. Da speziell der Übergang vom Spannflansch zur Trennscheibe bei herkömmlichen Produkten eine Schwachstelle darstellt, wird hier erfindungsgemäß dieser Nachteil durch den alternativ möglichen Werkstoff der Spanntafeln wesentlich verbessert.
Da die beiden Spanntafeln -beim Anwender verbleiben, muss nur noch der wesentlich leichtere Trennring zum Kunden versandt werden, und ist dabei eine Gewichtseinsparung von bis zu 40 % möglich.
Weitere Merkmale und Details der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung zu entnehmen. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Trennschleifringes mit doppelten Spanntafeln, Fig. 2 einen Schnitt durch dieses Verbundsystem entlang der Linie A - A in
Fig. 3 und Fig. 3 eine Seitenansicht dieses Trennring - Verbundsystems
Bei den in den Figuren dargestellten Trennschleifring 1 handelt es sich um eine kunstharzgebundene Trennschleifscheibe ohne, vorzugsweise mit zusätzlicher Gewebeverstärkung. Durch eine gezielte Auswahl von Phenolharzen in Kombination mit abgestimmten Schleifkörnungen und Füllstoffen, werden die verschiedenen Härtegrade den jeweiligen Anwendungserfordernissen und Kundenwünschen angepasst. Als Schleifmittel werden bevorzugt Korunde im speziellen jedoch Spezial- , Zirkon- und Sinterkorunde sowie auch Siliziumkarbid verwendet.. Die Füllstoffe setzen sich aus Rohstoffen wie Pyrit, Zinksulfid, Graphit, Kaliumchlormanganat usw zusammen, welche auch derzeit in Trennscheiben für Industrieanwendungen eingesetzt werden.
Als Gewebeverstärkung 5 kommen derzeit Glasgewebeeinlagen zur Anwendung, in Zukunft sind hier jedoch auch Alternativen wie Kevlar oder Kohlefaser denkbar. Eine Ausführung ohne durchgehende Armierung ist möglich, im Bereich der Vertiefungen sollten jedoch Verstärkungen vorgesehen werden.
Der Außendurchmesser D des Trennschleifringes 1 liegt üblicherweise zwischen 400 und 2000mm, bevorzugt jedoch größer 800mm. Der Bohrungsdurchmesser d vom Trennring 1 kann idealerweise auf den anwendungsbezogenen Minimaldurchmesser abgestimmt werden. Aus fertigungstechnischen Gründen sollte jedoch eine Fixbohrung d, bezogen auf die jeweilige Standardabmessung des Trennringes gewählt werden. Als Richtwert für den Bohrungsdurchmesser d ist der Bereich 40 — 80% vom Außendurchmesser D anzugeben.
Die Verhältniszahl vom Durchmesser D zur Breite T liegt derzeit üblicherweise im Bereich 80 - 100. Eine erfindungsgemäße Steigerung auf bis zu 130 ist auf Grund der wesentlich steiferen Kernzone realisierbar. Der schleifaktive Trennring kann sowohl planparallel als auch konisch, das heißt zur Bohrung verjüngt ausgeführt sein.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit, ist die Breite T in den Figuren 1 und 2 im Verhältnis zum Durchmesser D um ein Vielfaches zu groß gezeichnet.
Der Trennschleifring 1 weist planseitig im Bohrungsbereich beidseitig mehrere geometrische Vertiefungen 3 auf, in welche beim Aufspannen die beiden Spanntafeln passgenau eingelegt werden. Die Form dieser Vertiefungen 3 kann rund, rechteckig, vorzugsweise jedoch schwalbenschwanzförrnig ausgeführt sein. Um eine gute Vorspannung der Spanntafeln 2 zu ermöglichen, muss die Tiefe dieser Ausnehmungen zwischen 0,1 und lmm vorzugsweise 0,2 bis 0,6 mm geringer sein, als die halbe Trennringbreite T in der Bohrung. Die radiale Erstreckung e dieser Ausnehmungen 3 ist abhängig vom Außendurchmesser D und liegt zwischen 10 und 200 mm, vorzugsweise zwischen 30 und 60 mm.
Ein wesentlicher Bestandteil dieses Systems sind die beiden Spanntafeln 2, welche mit ihrer definierten Randform genau in die beidseitigen Vertiefungen 3 des Trennschleifringes 1 passen. Beim Aufspannen mit den herkömmlichen Spannflanschen 4a und 4b werden die beiden Spannbleche zusammengepresst, und wird dadurch die notwendige seitliche Spannkraft erzeugt. Die für einen Zerspanungsprozess notwendigen Kräfte, werden dabei von der Antriebswelle über die Sparmflanschen auf die beiden Spanntafeln weitergeleitet, und von diesen letztendlich über die spezielle Randform auf den schleifaktiven abrasiven Trennring kraftschlüssig übertragen.
Die Spanntafeln können in gerader, gekröpfter, perforierter bzw. auch in gewellter Form ausgeführt sein. Als Möglichkeit der Gewichtseinsparung können die Spanntafeln mit zusätzlichen Ausnehmungen versehen werden.
Die Randform 3 dieser beiden Spanntafeln 2 zeichnet sich durch mehrere symmetrische runde, eckige, schwalbenschwanzförmige oder ähnlich geformte vorstehende Spannflächen aus, welche genau in die beidseitig mitgepressten Vertiefungen des schleifaktiven Trennringes passen müssen, und so die auftretenden Kräfte während des Trennschleifens übertragen können.
Die Gesamtstärke der beiden Spanntafeln muss geringfügig d.h. ungefähr 5-10% dünner sein als die Scheibenstärke T im Bohrungsbereich des Trennschleifringes. Dadurch ist es gewährleistet, dass die notwendige freie Schnitttiefe wie mit herkömmlichen Trennscheiben erreicht wird. Als Werkstoff für diese Spanntafeln kommen hochfeste armierte Kunststoffe, Kohlenstofffaser, Nichteisenmetalle, Sonderlegierungen, Titan, vorzugsweise jedoch derzeit einfache Stahlbleche zur Anwendung. Zusätzlich zur erforderlichen Grundfestigkeit, muss dieser Werkstoff als wichtiges Kriterium eine gewisse Flexibilität und hohe Eigenspannung aufweisen, um die bei solchen Anwendungen auftretenden seitlichen Krafteinwirkungen ohne dauernden Schaden überstehen zu können.
Um das Handling beim Aufspannen dieses Verbundsystems zu erleichtern, werden in den Spanntafeln Schlitze 2a vorgesehen, in welche spezielle Spannfedern als Aufspannhilfe eingeschoben werden. Als zusätzliche Fixierung bzw Spannkrafterhöhung, können bei sehr großen Spanntafeln ( > 60 % vom Trennring - Außendurchmesser ) zusätzliche Verschraubungen 2b im äußeren Durchmesserbereich der Spanntafel vorgesehen werden. Dabei dürfen keine Verschraubungselemente über die Planfläche der Spanntafel vorstehen..
Als wichtige Fertigungsmaßnahme, ist ein positions- und formgenaues Einpressen der Vertiefungen im Bohrungsbereich des Trennschleifringes notwendig. Dies wird durch das Mitpressen einer passgenauen Schablone erreicht. Alternativ können diese Ausnehmungen auch nachträglich auf einer geeigneten Bearbeitungsanlage ausgeschliffen werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. System eines Trennschleifringes (1) mit einem Durchmesser (D) >= 400mm mit einer Mischung aus Schleifkorn, Bindemittel und gegebenenfalls Füllstoffen, der zwischen zwei Spanntafeln ( 2) eingespannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung vom schleifaktiven Trennring nur bis zum äußeren Rand der beiden Spanntafeln reicht, und die Verbindung Spanntafel (2) - Trennring (1) nur mittels Spannkraft und Passung der beiden Spanntafeln erfolgt.
2. System eines Trennschleifringes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bohrungsbereich beidseitig auf den Planflächen passgenaue Vertiefungen mitgepresst oder nachträglich eingeschliffen werden.
3. System eines Trennschleifringes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der schleifaktive Trennring in pϊanparalleler, vorzugsweise in konischer Form zur Bohrung bis zu 3mm verjüngt ausgeführt ist.
4. System eines Trennschleifringes nach Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verhältniszahl vom Durchmesser (D) des Trennringes (1) zur Breite (T) über 70, vorzugsweise über 90 liegt.
5. System eines Trennschleifringes nach Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (d) größer als 40% des Außendurchmessers (D) ist.
6. System eines Trennschleifringes nach Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der schleifaktive Trennring (1) in kunstharzgebundener Ausführung ist.
7. System eines Trennschleifringes nach Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennschleifring mindestens eine, vorzugsweise zwei oder mehrere Gewebeeinlagen (5) aufweist.
8. System eines Trennschleifringes nach Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet dass die Spanntafeln in, gekröpfter, perforierter bzw. auch in gewellter, vorzugsweise in gerader Form ausgeführt sind.
9. System eines Trennschleifringes nach Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanntafeln (2) aus Werkstoffen wie Kohlenstofffasern, hochfeste armierte Kunststoffe, Nichteisenmetalle, Sonderlegierungen, Titan, vorzugsweise jedoch aus einem Metallblech ausgeführt sind.
10. System eines Trennschleifringes nach Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Randform der Spanntafeln (2) an die Vertiefungen (3) vom Trennring (1) angepasst sind.
1 I . System eines Trennschleifringes nach Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtbreite (b) der beiden Spanntafeln (2) 1- 20% , vorzugsweise 5-10% dünner ist als die Breite vom Trennring in der Bohrung.
12. System eines Trennschleifringes nach Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Spanntafeln (2) eine Dämpfungsfolie eingelegt oder aufgeklebt ist.
13. System eines Trennschleifringes nach Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass in den Spanntafeln Schlitze (2a) und oder zusätzliche Bohrungen (2b) als Aufspannhilfe oder zusätzliche Spannkraftverstärkung angebracht sind.
14. Verfahren zur Herstellung eines Trennschleifringes nach Ansprüche 1-13, gekennzeichnet dadurch, dass die seitlichen Ausnehmungen (3) mittels Schablonen bereits mitgepresst, oder alternativ diese nachträglich eingeschliffen werden.
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