EP3036063B1 - Formabrichtrolle - Google Patents
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- EP3036063B1 EP3036063B1 EP14755631.0A EP14755631A EP3036063B1 EP 3036063 B1 EP3036063 B1 EP 3036063B1 EP 14755631 A EP14755631 A EP 14755631A EP 3036063 B1 EP3036063 B1 EP 3036063B1
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- 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
Definitions
- the present invention relates to a novel web controlled form roller and a process for its preparation and its use for dressing diamond and CBN grinding wheels in ceramic, bakelitischer, metallic or synthetic resin bond and conventional grinding wheels with abrasives of corundum or silicon carbide.
- This diamond layer may consist of a diamond grain in a bond of electrodeposited nickel or of polycrystalline diamond aggregates, which are held on the peripheral surface of the form dressing roll by a galvanically or chemically deposited nickel precipitate or by a sintered metal applied in a sintering process.
- a form dressing roll has become known, which solves the problem of wear on a diamond form dressing roll by a diamond coating multilayered perpendicular to the axis of rotation of the dressing roll and a diamond coating monolayered in the direction of the axis of rotation.
- the diamond coating forms a profile perpendicular to the axis of rotation, which generates itself at constant dressing conditions and thus allows a larger amount of wear, without the profile gets out of tolerance.
- Formabrichtrolle fine profiles can be realized by the choice of a finer grain size.
- Dressing consists of profiling and sharpening the grinding wheel.
- the profiling is required to return the profile of the grinding wheel to the desired shape and tolerance.
- the sharpening takes place in order to restore the grinding ability of the grinding wheel, d. H. to bring the grinding forces, the heat development and the surface roughness created on the workpiece back into the required limits.
- EP 1312 446 B1 is known a form dressing roller with a coating of diamond grains for dressing diamond grinding wheels.
- the Formabrichtrolle has a closed pad ring. It has been found that the known Formabrichtrolle permanently can not meet the increasing demands on the profile accuracy and the Wirkrauianae on the dressed grinding wheel permanently.
- Out EP 1837 123 A1 is a tool for shaping a workpiece surface with at least one receiving device and at least one annular machining disk for machining surfaces known.
- the receiving device has at least one spindle with a plug connection and a fixing flange mounted thereon. Between the receiving device and the Fixierflasch at least one machining disk is axially received.
- the machining disk has a central aperture which receives the connector and is made of a base material selected from a group including sintered materials, metallic bronze compounds, plastics such as phenolic resin compounds, ceramics and combinations thereof, and at least partially disposed on the periphery thereof Having equipped with abrasive bodies machining surface.
- the grinding wheels are materially bonded to the base material.
- a good profile accuracy of the grinding wheel is crucial for the result of the dressing process.
- a dressing contour is specified by a program. When dressing, it is then important to adhere to the specified profile in a given timeframe exactly.
- the object of the present invention is to provide a web-controlled Formabrichtrolle that produces a better profile accuracy and a higher Wirkrautiefe on the grinding wheel, the wear of Formabrichtrolle is so low that even long profile trains can be dressed on a diamond grinding wheel with great profile accuracy.
- Another object of the present invention is to provide an economical and environmentally friendly method of making the web-controlled form dressing roll.
- the object of the invention is preferably achieved by a form dressing roller with a carrier body, a freestanding lining ring with diamond grains in ceramic, metallic or synthetic resin bond for dressing diamond and CBN grinding wheels in ceramic, bakelitischer, metallic or synthetic resin bond and conventional grinding wheels with abrasives of corundum or silicon carbide with clamping screws that attach the pad ring between the carrier body and a mounting ring and a Receiving bore in the middle of the carrier body, wherein the lining ring has at least 3 recesses and the lining width of the lining ring is preferably ⁇ the diamond grain size and / or the rod width.
- the rotary form dressing roller according to the invention for the web-controlled dressing with a freestanding and interrupted hard material covering natural diamond, natural needle diamond, and synthetic diamonds in the form of CVD offers a long service life and leads to a grinding grinding wheel with an increased Wirkrauianae.
- CVD chemical vapor deposition
- a few micrometers thick CVD diamond layer is deposited on the substrates, for example carbide tools, in a vacuum chamber.
- Starting material here is typically a gas mixture of methane and hydrogen, the former serving as a carbon source.
- the form dressing roller is suitable for dressing all bonded grinding wheels and grinding wheels as well as for all diamond or CBN grinding wheels and CBN grinding wheels.
- cubic boron nitride can also be produced from the hexagonal modification of boron nitride using high-pressure, high-temperature synthesis. CBN does not quite reach the hardness of diamond, but is resistant to oxygen at high temperatures, for example.
- the form dressing roller according to the invention with large diamond grain sizes in a freestanding diamond coating with an interrupted cut offers a long service life and leads to a grinding wheel with an increased effective roughness. Due to the freestanding diamond coating, it is possible to machine a wide variety of complex profiles in one dressing cycle. Due to the interrupted cut an increased effect roughness and profile is generated on the grinding wheel.
- the form dressing roller according to the invention produces an improved and more uniform workpiece quality and profile, and thus a higher process reliability.
- Web-controlled form dresser rolls with large hard material sizes and closed coating produce high degrees of overlapping due to the coating widths, which leads to a low effect roughness and thus a more closed grinding wheel topography.
- the recesses cause a pressure reduction between the Formabrichtrolle and the grinding wheel.
- the high pressure causes shape error and profile distortion on the grinding wheel.
- the recesses facilitate penetration of the single diamond grain of the pad of the form roller into the grinding wheel.
- a preferred embodiment of the invention is a Formabrichtrolle having a lining ring of 3 to 12 recesses.
- the Abraum is an increased Wirkrauianae reached the grinding wheel.
- the increased effect roughness leads to an improved grinding action of the grinding wheel.
- a particularly preferred embodiment of the invention is a Formabrichtrolle having a lining ring of 4 to 6 and most preferably 5 recesses. With the number of said recesses on the lining ring of the Formabrichtrolle is achieved by the Abcardi an increased Wirkrauianae on the grinding wheel.
- a preferred embodiment of the invention is a Formabrichtrolle, wherein the lining ring has a lining height of 10 mm to 20 mm and a usable document height of 4 mm to 6 mm.
- the lining ring has a lining height of 10 mm to 20 mm and a usable document height of 4 mm to 6 mm.
- a preferred embodiment of the invention is a form dressing roller, wherein the lining ring has a coating width of 0.4 mm to 2.0 mm and the coating width ⁇ the diamond grain size and / or diamond rod size.
- a preferred embodiment of the invention is a Formabrichtrolle, wherein the width of the recesses is 1 mm to 10 mm.
- the recesses in the form dressing roll cause better penetration of the form dressing roll diamond into the grinding wheel bond during the dressing process and thus a reduction in dressing forces.
- With the specified width of the recesses of the form dressing roller a good result in the reduction of the dressing forces and in the increase of the Wirkrauianae is achieved.
- a preferred embodiment of the invention is a Formabrichtrolle, wherein the depth of the recesses corresponds to the exploitable depth of the covering. At the specified depth of the recesses of the Formabrichtrolle a good result in the reduction of Abricht and increase the Wirkrauianae is achieved on the grinding wheel.
- a preferred embodiment of the invention is a Formabrichtrolle, wherein the diameter of the Formabrichtrolle is 80 mm to 250 mm.
- Form dressing rollers are very effective in increasing the profile accuracy and the life of the Formabrichtrolle at the indicated diameters.
- a preferred embodiment of the invention is a Formabrichtrolle, wherein the diameter of the receiving bore is 8 mm to 120 mm. This area for the receiving bore has proven to be very effective for better running accuracy and easier installation of Formabrichtrolle.
- a preferred embodiment of the invention is a Formabrichtrolle, wherein the pad ring consists of at least one layer, wherein in each layer individual diamond grains or diamond rods are arranged in a narrow classified size in a plane perpendicular to the axis of rotation of the Formabrichtrolle according to a predetermined setting scheme.
- the diamond grains of one layer lie in the gaps between the diamond grains of the other layer and partially protrude into the other layer, so that the peripheral geometry of the form-dressing roll remains approximately constant in wear progress.
- This embodiment of the invention, in particular the lining ring has proven to be very effective.
- the coating width is ⁇ the diamond grain size and / or the diamond bar width.
- the produced covering ring is ground with the diamond grains.
- the coating width is ⁇ the diamond grain size and / or the diamond bar width.
- the produced covering ring is ground with the diamond grains.
- a preferred embodiment of the invention is a method for producing the Formabrichtrolle invention, wherein desired layers are stacked under relative displacement and / or rotation of the layers and the layer package are pressed cold to the coating and sintered.
- a preferred embodiment of the invention is a method for producing the Formabrichtrolle invention, wherein the produced Formabrichtrolle is then ground and finished.
- the form dressing roller according to the invention results in a freestanding diamond coating whose coating width ⁇ the used diamond grain size and / or diamond bar width, the grain size is chosen so that at the edges of Belankings natural radii arise that generate themselves and the smallest predetermined concave radius at the Corresponding grinding wheel.
- a binding for a form dressing roll it is preferable to use a high tungsten content galvanic or sintered bond.
- the grit size is ⁇ 1.5 mm, and the usable height of the diamond coating in the feed direction is preferably between 5 mm and 10 mm.
- Another object of the invention is that the form dressing roll is used to dress diamond and CBN grinding wheels in ceramic, bakelitic, metallic bonding or resin bonding, as well as conventional grinding wheels with corundum or silicon carbide abrasives.
- the Fig. 1 shows a front view of a Formabrichtrolle 10 for dressing not shown diamond and CBN grinding wheels in ceramic, bakelitischer or synthetic resin bond and / or metallic bond and conventional grinding wheels with abrasives of corundum or silicon carbide.
- the form dressing roller 10 is an example of a Diamond Dressing System (DDS).
- the Formabrichtrolle 10 allows the dressing of ceramic bonded diamond and boron nitride grinding wheels in high precision.
- the Formabrichtrolle 10 includes a set single-layer diamond backing 2, which is clamped in a two-piece steel base consisting of a support body 1 and a clamping ring 6.
- the pad 2 consists of individual diamond grains, which have approximately the same size.
- the diamond grains lie on rays which pass through a common center of the form dressing roll 10.
- the diamonds are incorporated into a matrix which consists of a suitable binder, for example a galvanic or a sintered bond with a high tungsten content.
- the pad ring 2 shows in Fig. 1 five recesses 3. In Fig. 1 the receiving bore 5 and the clamping screws 4 are shown.
- the Fig. 2 shows a plan view of the back of Formabrichtrolle 10. In this case, the inner edge 6A and outer edge 6B of the clamping ring 6 are visible.
- the Fig. 3 shows an enlarged section Y of the pad 2 with a recess 3 after Fig. 1 and Fig. 2 ,
- the recess 3 has a width of 5 mm and a depth of 5 mm at a lining height of 5 mm.
- the recess 3 can be cut out or introduced during the molding process.
- the Fig. 4 shows a cross section through the Formabrichtrolle 10 and Fig. 5 shows an enlarged section Z of the cross section after Fig. 4 In the region of the clamping ring 6 and the lining ring 2.
- Both the carrier body 1 and the clamping ring 6 are usually made of stainless steel.
- the clamping ring 6 is inserted with the inner edge 6 A in the carrier body 1 accurately.
- the lining ring 2 is placed on the carrier body 1.
- the lining ring 2 is clamped between the carrier body 1 and the clamping ring 6.
- the outer edge 6B of the clamping ring 6 is flush with the outer edge 6B of the carrier body 1.
- the usable height of the lining ring 2 is 5 mm.
- the Fig. 6 shows a graphical representation of the Wirkrauianae a ceramic CBN (cubic crystalline boron nitride) grinding wheel after dressing.
- CBN cubic crystalline boron nitride
- the restoration of concentricity, the geometrical shape and the optimal effective roughness of the grinding wheel play an important role. Shown is the effective roughness R ts [ ⁇ m] of a dressed grinding wheel.
- a grinding wheel was dressed with a form dressing roller (DDS CUT) according to the invention and a second grinding wheel with a conventional form dressing roller (DDS). It could be shown that with the form dressing roller according to the invention, a kneading depth at the grinding wheel of 3.5 ⁇ m was achieved.
- the Fig. 7 shows a graphical representation of the surface roughness of a grinding wheel after dressing.
- restoring the desired surface roughness of the workpieces plays an important role.
- the surface roughness Ra [ ⁇ m] of ground workpieces is shown.
- grinding wheels were dressed with a form dressing roller (DDS CUT) according to the invention and with a conventional form dressing roller (DDS). It could be shown:
- DDS CUT form dressing roller
- DDS conventional form dressing roller
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue bahngesteuerte Formabrichtrolle und ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung zum Abrichten von Diamant- und CBN-Schleifscheiben in keramischer, bakelitischer, metallischer oder Kunstharzbindung sowie konventionellen Schleifscheiben mit Schleifmitteln aus Korund oder Siliciumcarbid.
- Zum Einschleifen von Profilen in Werkstückoberflächen werden Schleifscheiben verwendet, die auf ihrer Schleiffläche geometrisch definierte Profile aufweisen. Diese Profile müssen durch Abrichten zunächst in eine neue Scheibe eingearbeitet und danach wegen des beim Schleifen auftretenden Schleifscheibenverschleißes von Zeit zu Zeit nachgearbeitet werden. Ein Schleifscheibenverschleiß kann sowohl zu unzulässigen Profilabweichungen führen als auch zu einem ungenügenden Schleifverhalten, wobei die Schleifkräfte, die Temperatur der Werkstückoberfläche und/ oder die Oberflächenrauheit außer Toleranz geraten.
- Zum bahngesteuerten Abrichten von konventionellen Schleifscheiben mit Schleifmitteln aus Korund oder Siliziumkarbid haben sich Diamant-Formabrichtrollen bewährt, die auf ihrer umlaufenden Fläche eine Schicht Diamanten tragen. Diese Diamantenschicht kann aus einer Diamantkörnung in einer Bindung aus galvanisch abgeschiedenem Nickel bestehen oder auch aus polykristallinen Diamantaggregaten, die an der umlaufenden Fläche der Formabrichtrolle durch einen galvanisch oder chemisch abgeschiedenen Nickelniederschlag oder durch ein in einem Sinterprozeß aufgebrachtes Sintermetall gehalten werden.
- Teilweise müssen sehr kleine konkave Radien in die umlaufende Schleifscheibenfläche eingebracht werden, um am Werkstück sehr kleine Eckradien zu verwirklichen, wie zum Beispiel 0,1 mm oder 0,2 mm. Dazu werden Formabrichtrollen in ihrem größten Durchmesser geschliffen, so dass ein konvexer Radius mit entsprechendem Durchmesser entsteht. Der durch das Abrichten dieser feinen Kanten entstehende Verschleiß an der Formabrichtrolle ist naturgemäß hoch. Übersteigt der Verschleiß die Profiltoleranz, muss die Formabrichtrolle nachgeschliffen oder aber erneuert werden.
- Aus
EP 0 116 668 B1 ist eine Formabrichtrolle bekannt geworden, die das Problem des Verschleißes an einer Diamant-Formabrichtrolle durch einen senkrecht zur Drehachse der Abrichtrolle mehrschichtigen Diamantbelag und in Richtung der Drehachse einschichtigen Diamantbelag löst. Der Diamantbelag bildet senkrecht zur Drehachse ein Profil aus, das sich bei konstanten Abrichtbedingungen selbst generiert und somit einen größeren Verschleißbetrag zulässt, ohne dass das Profil außerhalb der Toleranz gerät. Mit der bekannten Formabrichtrolle können feine Profile durch die Wahl einer feineren Körnung verwirklicht werden. - Das Abrichten setzt sich aus dem Profilieren und Schärfen der Schleifscheibe zusammen. Das Profilieren ist erforderlich, um das Profil der Schleifscheibe in die gewünschte Form und Toleranz zurückzubringen. Das Schärfen findet statt, um darüber hinaus die Schleiffähigkeit der Schleifscheibe wiederherzustellen, d. h. die Schleifkräfte, die Wärmeentwicklung und die erzeugte Oberflächenrauheit am Werkstück wieder in die erforderlichen Grenzen zu bringen.
- Aus
EP 1312 446 B1 ist eine Formabrichtrolle mit einem Belag aus Diamantkörnern zum Abrichten von Diamantschleifscheiben bekannt. Die Formabrichtrolle weist einen geschlossenen Belagring auf. Es hat sich gezeigt, dass die bekannte Formabrichtrolle den steigenden Anforderungen an die Profilgenauigkeit und an die Wirkrautiefe an der abgerichteten Schleifscheibe dauerhaft nicht genügen kann. - Aus
EP 1837 123 A1 ist ein Werkzeug zur formgebenden Bearbeitung einer Werkstückoberfläche mit wenigstens einer Aufnahmevorrichtung und wenigstens einer ringförmigen Bearbeitungsscheibe zum Bearbeiten von Oberflächen bekannt. - Die Aufnahmevorrichtung weist wenigstens eine Spindel mit einer Steckverbindung und einem hierauf aufgesteckten Fixierflansch auf. Zwischen der Aufnahmevorrichtung und dem Fixierflasch ist wenigstens eine Bearbeitungsscheibe axial aufgenommen.
- Die Bearbeitungsscheibe weist einen zentralen Durchbruch auf, welcher die Steckverbindung aufnimmt und besteht aus einem Basismaterial, dass aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Sintermaterialien, metallischen Bronzeverbindungen, Kunststoffe wie Phenolharzverbindungen, Keramiken und Kombinationen hiervon enthält, und eine an deren Umfang angeordnete, wenigstens abschnittsweise mit Schleifkörpern bestückte Bearbeitungsfläche aufweist. Die Schleifkörper sind mit dem Basismaterial stoffschlüssig verbunden.
- Eine gute Profilgenauigkeit der Schleifscheibe ist für das Ergebnis des Abrichtvorgangs entscheidend. Vor dem Abrichten wird eine Abrichtkontur durch ein Programm vorgegeben. Beim Abrichten kommt es dann darauf an, das vorgegebene Profil in einem vorgegebenen Zeitrahmen genau einzuhalten.
- Eine erhöhte Wirkrautiefe der Schleifscheibe nach dem Abrichten ist für das Ergebnis des Schleifvorgangs entscheidend. Die durch die Abrichtung erhöhte Wirkrautiefe an der Schleifscheibe führt zu einer verbesserten Schleifwirkung der Schleifscheibe.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine bahngesteuerte Formabrichtrolle bereitzustellen, die eine bessere Profilgenauigkeit und eine höhere Wirkrautiefe an der Schleifscheibe erzeugt, wobei der Verschleiß der Formabrichtrolle so gering ist, dass auch lange Profilzüge an einer Diamantschleifscheibe mit großer Profilgenauigkeit abgerichtet werden können.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein wirtschaftliches und umweltfreundliches Verfahren zur Herstellung der bahngesteuerte Formabrichtrolle bereitzustellen.
- Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 11, 12 und 15 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
- Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bevorzugt durch eine Formabrichtrolle gelöst mit einem Trägerkörper, einem freistehenden Belagring mit Diamantkörnern in keramischer, metallischer oder Kunstharzbindung zum Abrichten von Diamant- und CBN-Schleifscheiben in keramischer, bakelitischer, metallischer oder Kunstharzbindung sowie konventionellen Schleifscheiben mit Schleifmitteln aus Korund oder Siliciumcarbid mit Klemmschrauben, die den Belagring zwischen dem Trägerkörper und einem Befestigungsring befestigen und einer Aufnahmebohrung in der Mitte des Trägerkörpers, wobei der Belagring mindestens 3 Aussparungen aufweist und die Belagbreite des Belagrings bevorzugt ≤ der Diamantkorngröße und/oder der Stäbchenbreite ist.
- Die erfindungsgemäße rotierende Formabrichtrolle für das bahngesteuerte Abrichten mit einem freistehenden und unterbrochenen Hartstoffbelag aus Naturdiamant, Naturnadeldiamant, sowie synthetische Diamanten in Form von CVD bietet eine hohe Lebensdauer und führt zu einer schleiffreudigen Schleifscheibe mit einer erhöhten Wirkrautiefe. Bei CVD (chemical vapour deposition) wird in einer Vakuumkammer eine einige Mikrometer dicke CVD-Diamantschicht auf den Substraten, zum Beispiel Hartmetallwerkzeugen, abgeschieden. Ausgangsstoff dabei ist typischerweise ein Gasgemisch aus Methan und Wasserstoff, wobei ersteres als Kohlenstoffquelle dient. Die Formabrichtrolle eignet sich zum Abrichten von allen gebundenen Schleifscheiben und Schleifkörpern sowie für alle Diamant oder CBN-Schleifscheiben und CBN-Schleifkörpern. Analog zum Diamant lässt sich aus der hexagonalen Modifikation des Bornitrids ebenfalls unter Verwendung der Hochdruck-Hochtemperatur-Synthese kubisches Bornitrid (CBN) herstellen. CBN erreicht nicht ganz die Härte von Diamant, ist aber zum Beispiel bei hohen Temperaturen gegen Sauerstoff beständig.
- Die erfindungsgemäße Formabrichtrolle mit großen Diamantkorngrößen in einem freistehenden Diamantbelag mit unterbrochenem Schnitt bietet eine hohe Lebensdauer und führt zu einer schleiffreudigen Schleifscheibe mit einer erhöhten Wirkrautiefe. Aufgrund des freistehenden Diamantbelags ist es möglich, eine hohe Vielfalt an komplexen Profilen in einem Abrichtzyklus abzurichten. Aufgrund des unterbrochenen Schnittes wird eine erhöhte Wirkrautiefe und Profilhaftigkeit an der Schleifscheibe erzeugt. Die erfindungsgemäße Formabrichtrolle erzeugt eine verbesserte und gleichmäßigere Werkstückqualität und Profilhaftigkeit und somit eine höhere Prozesssicherheit.
- Bahngesteuerte Formabrichtrollen mit großen Hartstoffgrößen und geschlossenem Belag erzeugen aufgrund der Belagbreiten hohe Überdeckungsgrade, was zu einer geringen Wirkrautiefe und somit einer mehr geschlossenen Schleifscheibentopographie führt.
- Die Aussparungen bewirken einen Druckabbau zwischen der Formabrichtrolle und der Schleifscheibe. Der hohe Druck verursacht Formfehler und Profilverzerrung an der Schleifscheibe. Die Ausparungen erleichtern das Eindringen des einzelnen Diamantkorns des Belags der Formabrichtrolle in die Schleifscheibe.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist eine Formabrichtrolle mit einem Belagring der 3 bis 12 Aussparungen aufweist. Durch die Abrichtung wird eine erhöhte Wirkrautiefe an der Schleifscheibe erreicht. Die erhöhte Wirkrautiefe führt zu einer verbesserten Schleifwirkung der Schleifscheibe.
- Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist eine Formabrichtrolle mit einem Belagring der 4 bis 6 und ganz bevorzugt 5 Aussparungen aufweist. Mit der Anzahl der genannten Aussparungen am Belagring der Formabrichtrolle wird durch die Abrichtung eine erhöhte Wirkrautiefe an der Schleifscheibe erreicht.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist eine Formabrichtrolle, wobei der Belagring eine Belaghöhe von 10 mm bis 20 mm und eine nutzbare Beleghöhe von 4 mm bis 6 mm aufweist. Durch angegebene Belaghöhe des Belagrings wird eine verbesserte Profilgenauigkeit an der Schleifscheibe erreicht.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist eine Formabrichtrolle, wobei der Belagring eine Belagbreite von 0,4 mm bis 2,0 mm aufweist und die Belagbreite ≤ der Diamantkorngröße und/oder Diamantstäbchengröße ist. Durch die angegebene Belagbreite des Belagrings wird eine bessere Profilgenauigkeit sowie Rundheit der Werkstücke erreicht.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist eine Formabrichtrolle, wobei die Breite der Aussparungen 1 mm bis 10 mm beträgt. Die Aussparungen in der Formabrichtrolle bewirken das bessere Eindringen der Formabrichtrollendiamanten in die Schleifscheibenbindung während des Abrichtvorgangs und somit eine Verringerung von Abrichtkräften. Bei der angegebenen Breite der Aussparungen der Formabrichtrolle wird ein gutes Ergebnis bei der Verringerung der Abrichtkräfte und bei der Erhöhung der Wirkrautiefe erreicht.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist eine Formabrichtrolle, wobei die Tiefe der Aussparungen der ausnutzbaren Tiefe des Belags entspricht. Bei der angegebenen Tiefe der Aussparungen der Formabrichtrolle wird ein gutes Ergebnis bei der Verringerung der Abrichtkräfte und Erhöhung der Wirkrautiefe an der Schleifscheibe erreicht.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist eine Formabrichtrolle, wobei der Durchmesser der Formabrichtrolle 80 mm bis 250 mm beträgt. Formabrichtrollen sind bei den angegebenen Durchmessern sehr wirkungsvoll bei der Erhöhung der Profilgenauigkeit sowie der Lebensdauer der Formabrichtrolle.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist eine Formabrichtrolle, wobei der Durchmesser der Aufnahmebohrung 8 mm bis 120 mm beträgt. Dieser Bereich für die Aufnahmebohrung hat sich als sehr wirksam für eine bessere Laufgenauigkeit sowie eine erleichterte Montage der Formabrichtrolle erwiesen.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist eine Formabrichtrolle, wobei der Belagring aus mindestens einer Schicht besteht, wobei in jeder Schicht einzelne Diamantkörner oder Diamantstäbchen in engklassierter Größe in einer Ebene senkrecht zur Drehachse der Formabrichtrolle nach einem vorgegebenen Setzschema angeordnet sind. Bei mehrschichtigen Formabrichtrollen liegen die Diamantkörner der einen Schicht in den Lücken zwischen den Diamantkörnern der anderen Schicht und stehen teilweise in die andere Schicht hinein, so dass die Umflächengeometrie der Formabrichtrolle im Verschleißfortschritt annähernd konstant bleibt. Diese Ausgestaltung der Erfindung, insbesondere der Belagring, hat sich als sehr wirkungsvoll erwiesen.
- Eine weitere Lösung der Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formabrichtrolle, wobei
- Diamantkörner nach einem vorgegebenen Setzschema auf eine Unterlage mit Klebschicht zur Herstellung einer Schicht gesetzt werden,
- Bindungspulver zugegeben wird,
- die Schicht zum Belag kalt gepresst und gesintert wird und
- die Aussparungen aus dem Belag ausgeschnitten werden.
- Bei der Formabrichtrolle hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, ist die Belagbreite ≤ der Diamantkorngröße und/oder der Diamantstäbchenbreite. Dabei wird der hergestellte Belagring mit den Diamantkörnern geschliffen.
- Eine weitere Lösung der Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formabrichtrolle, wobei
- Diamantkörner nach einem vorgegebenen Setzschema auf eine Unterlage mit Klebschicht zur Herstellung einer Schicht gesetzt werden, wobei die Aussparungen im Belag geformt werden,
- Bindungspulver zugegeben wird und
- die Schicht zum Belag kalt gepresst und gesintert wird.
- Bei der Formabrichtrolle hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, ist die Belagbreite ≤ der Diamantkorngröße und/oder der Diamantstäbchenbreite. Dabei wird der hergestellte Belagring mit den Diamantkörnern geschliffen.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formabrichtrolle, wobei gewünschte Schichten unter Relativverschiebung und/oder -drehung der Schichten aufgestapelt werden und das Schichtenpaket zum Belag kalt gepresst und gesintert werden.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formabrichtrolle, wobei die hergestellte Formabrichtrolle anschließend geschliffen und endbearbeitet wird.
- Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Formabrichtrolle lässt sich wie folgt zusammenfassen:
- ein zweiteiliger Grundkörper wird vorgedreht,
- ein Diamantbelagring wird hergestellt,
- ein Diamantbelagring wird im Grundkörper montiert,
- die komplette Diamond Dressing System(DDS)-Formabrichtrolle wird auf Profil- und Laufgenauigkeit endbearbeitet, gewuchtet, poliert und graviert.
- Mit der erfindungsgemäßen Formabrichtrolle ergibt sich ein freistehender Diamantbelag dessen Belagbreite ≤ der verwendeten Diamantkorngröße und/oder Diamantstäbchenbreite ist, wobei die Korngröße so gewählt wird, dass an den Rändern des Belagrings natürliche Radien entstehen, die sich selbst generieren und dem kleinsten vorgegebenen konkaven Radius an der Schleifscheibe entsprechen.
- Als Bindung für eine Formabrichtrolle nach der Erfindung wird bevorzugt eine galvanische oder Sinterbindung mit hohem Wolframanteil verwendet. Die Körnungsgröße ist ≤ 1,5 mm, und die ausnutzbare Höhe des Diamantbelags in Zustellrichtung beträgt vorzugsweise zwischen 5 mm und 10 mm.
- Eine weitere Lösung der Aufgabe der Erfindung besteht darin, dass die Formabrichtrolle zum Abrichten von Diamant- und CBN Schleifscheiben in keramischer, bakelitischer, metallischer Bindung oder Kunstharzbindung sowie konventionellen Schleifscheiben mit Schleifmitteln aus Korund oder Siliciumcarbid verwendet wird.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine Draufsicht auf die Vorderseite der Formabrichtrolle;
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf die Rückseite der Formabrichtrolle;
- Fig. 3
- einen vergrößerten Ausschnitt Y des Belags mit einer Aussparung nach
Fig. 1 undFig. 2 ; - Fig. 4
- einen Querschnitt durch die Formabrichtrolle;
- Fig. 5
- einen vergrößerten Ausschnitt Z des Querschnitts nach
Fig. 4 ; - Fig. 6
- eine graphische Darstellung der Wirkrautiefe der Werkstücke nach dem Abrichten, beim Einsatz einer herkömmlichen Formabrichtrolle DDS ohne Aussparungen im Vergleich zu einer erfindungsgemäßen Formabrichtrolle DDS-Cut mit Aussparungen;
- Fig. 7
- eine graphische Darstellung der Oberflächenrauigkeit der Werkstücke nach dem Abrichten, beim Einsatz einer herkömmlichen Formabrichtrolle DDS ohne Aussparungen im Vergleich zu einer erfindungsgemäßen Formabrichtrolle DDS-Cut mit Aussparungen;
- Fig. 8
- eine graphische Darstellung der Rundheit der Werkstücke nach dem Abrichten, beim Einsatz einer herkömmlichen Formabrichtrolle DDS ohne Aussparungen im Vergleich zu einer erfindungsgemäßen Formabrichtrolle DDS Cut mit Aussparungen;
- Die
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf die Vorderseite einer Formabrichtrolle 10 zum Abrichten von nicht gezeigten Diamant- und CBN Schleifscheiben in keramischer, bakelitischer oder Kunstharzbindung und/oder metallischer Bindung sowie konventionellen Schleifscheiben mit Schleifmitteln aus Korund oder Siliciumcarbid. Die Formabrichtrolle 10 ist ein Beispiel für ein Diamond Dressing System (DDS). Die Formabrichtrolle 10 ermöglicht das Abrichten von keramisch gebundenen Diamant- und Bornitrid-Schleifscheiben in hoher Präzision. Die Formabrichtrolle 10 enthält einen gesetzten einschichtigen Diamantsinterbelag 2, der in einen zweiteiligen Stahlsockel bestehend aus einem Trägerkörper 1 und einem Klemmring 6 eingeklemmt ist. Der Belag 2 besteht aus einzelnen Diamantkörnern, die annähernd gleiche Größe aufweisen. Die Diamantkörner liegen auf Strahlen, die durch einen gemeinsamen Mittelpunkt der Formabrichtrolle 10 gehen. Die Diamanten sind in eine Matrix eingebunden, die aus einem geeigneten Bindemittel besteht, beispielsweise eine galvanische oder eine Sinterbindung mit hohem Wolframanteil. Der Belagring 2 zeigt inFig. 1 fünf Aussparungen 3. InFig. 1 werden die Aufnahmebohrung 5 und die Klemmschrauben 4 gezeigt. - Die
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite der Formabrichtrolle 10. Dabei sind die Innenkannte 6A und Außenkante 6B des Klemmrings 6 sichtbar. - Die
Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt Y des Belags 2 mit einer Aussparung 3 nachFig. 1 undFig. 2 . Die Aussparung 3 weist eine Breite von 5 mm und eine Tiefe von 5 mm bei einer Belaghöhe von 5 mm auf. Die Aussparung 3 kann ausgeschnitten oder während des Formvorgangs eingebracht werden. - Die
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die Formabrichtrolle 10 undFig. 5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt Z des Querschnitts nachFig. 4 im Bereich des Klemmrings 6 und des Belagrings 2. Dabei ist gut zu sehen, dass der Trägerkörper 1 und der Klemmring 6 mit den Klemmschrauben 4 zusammengehalten werden. Sowohl der Trägerkörper 1 wie auch der Klemmring 6 sind gewöhnlich aus Edelstahl. Der Klemmring 6 wird mit der Innenkante 6A in den Trägerkörper 1 passgenau eingesetzt. Der Belagring 2 wird auf den Trägerkörper 1 gesetzt. Der Belagring 2 wird zwischen dem Trägerkörper 1 und dem Klemmring 6 eingeklemmt. Die Außenkante 6B des Klemmrings 6 ist dabei bündig mit der Außenkante 6B des Trägerkörpers 1. Die ausnutzbare Höhe des Belagrings 2 beträgt 5 mm. - Die
Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung der Wirkrautiefe einer keramischen CBN (kubisch kristallines Bornitrid) Schleifscheibe nach dem Abrichten. Beim Schleifprozess spielt das Wiederherstellen der Rundlaufgenauigkeit, der geometrischen Form sowie der optimalen Wirkrautiefe der Schleifscheibe eine wichtige Rolle. Gezeigt wird die Wirkrautiefe Rts [µm] einer abgerichteten Schleifscheibe. Dazu wurden eine Schleifscheibe mit einer erfindungsgemäßen Formabrichtrolle (DDS CUT) und eine zweite Schleifscheibe mit einer herkömmlichen Formabrichtrolle (DDS) abgerichtet. Es konnte gezeigt werden, dass mit der erfindungsgemäßen Formabrichtrolle eine Wirkrautiefe an der Schleifscheibe von 3,5 µm erreicht wurde. Mit der herkömmlichen Formabrichtrolle wurde eine Wirkrautiefe an der abgerichteten Schleifscheibe von nur 1,8 µm erreicht. Die Wirkrautiefe, der mit der erfindungsgemäßen Formabrichtrolle abgerichteten Schleifscheibe ist höher als mit der normalen Abrichtrolle. Das lässt auf eine schleiffreudigere Schleifscheibentopographie schließen. Dieses Ergebnis war überraschend und unerwartet. - Die
Fig. 7 zeigt eine graphische Darstellung der Oberflächenrauigkeit einer Schleifscheibe nach dem Abrichten. Beim Schleifprozess spielt das Wiederherstellen der gewünschten Oberflächenrauhigkeit der Werkstücke eine wichtige Rolle. Gezeigt wird die Oberflächenrauhigkeit Ra [µm] geschliffener Werkstücke. Dazu wurden Schleifscheiben mit einer erfindungsgemäßen Formabrichtrolle (DDS CUT) und mit einer herkömmlichen Formabrichtrolle (DDS) abgerichtet. Es konnte gezeigt werden: Durch das Abrichten mit der erfindungsgemäßen Formabrichtrolle DDS CUT wurde bei den Werkstücken eine etwas höhere Oberflächenrauhigkeit von 0,23 µm als bei der herkömmlichen Formabrichtrolle DDS von 0,22 µm erzielt.
Mit der erfindungsgemäßen Formabrichtrolle DDS CUT wurde bei 400 Werkstücken eine etwas niedrigere Oberflächenrauhigkeit von 0,25 µm als bei der herkömmlichen Formabrichtrolle DDS von 0,32 µm erzielt. Die Oberflächenrauhigkeit war zwar mit der herkömmlichen Formabrichtrolle DDS etwas höher, aber mit der herkömmlichen Formabrichtrolle konnten nur 400 Werkstücke mit vorgegebener Oberflächenrauhigkeit geschliffen werden. Daher konnte mit der herkömmlichen Formrolle DDS nur ein Abrichtzyklus von 400 Werkstücken erzielt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Formabrichtrolle DDS CUT wurde bei 600 Werkstücken eine Oberflächenrauhigkeit von 0,26 und bei 800 Werkstücken von 0,25 µm erzielt. Die Oberflächenrauhigkeit war über die 800 Werkstücke nahezu konstant. Die Leistung wurde mit der erfindungsgemäßen Formabrichtrolle (DDS CUT) verdoppelt. Es wurde eine wesentlich bessere Konstante bei der Oberflächenrauhigkeit der geschliffenen Werkstücke erzielt. Dieses Ergebnis war überraschend und unerwartet. -
Fig. 8 zeigt eine graphische Darstellung der Rundheit der Werkstücke nach dem Abrichten der Schleifscheibe. Rundheit ist beim Schleifen ein Maß dafür, mit welcher Genauigkeit eine ideal runde Form (Kreisform) erreicht wird. Es ergibt sich ein besseres Rundheitsprofil, daher entstehen weniger Formabweichungen. Beim Schleifprozess spielt die optimale Rundheit der Werkstücke eine wichtige Rolle. Gezeigt wird die Rundheit in [µm] der Werktücke. Dazu wurden Schleifscheiben mit einer erfindungsgemäßen Formabrichtrolle (DDS CUT) und mit einer herkömmlichen Formabrichtrolle (DDS) abgerichtet. Es konnte gezeigt werden: - Mit der erfindungsgemäßen Formabrichtrolle DDS CUT wurde bei den geschliffenen Werkstücken eine niedrigere Rundheit von 1,2 µm als bei der herkömmlichen Formabrichtrolle DDS von 2,8 µm erzielt.
-
- 10
- Formabrichtrolle
- 1
- Trägerkörper
- 2
- Belagring / Belag / Diamantsinterbelag
- 3
- Aussparungen
- 4
- Klemmschrauben
- 5
- Aufnahmebohrung
- 6
- Klemmring
- 6A
- Innenkante des Klemmrings
- 6B
- Außenkante des Klemmrings
- Y
- Vergrößerung nach
Fig. 1 undFig. 2 / vergrößerter Ausschnitt Y - Z
- Vergrößerung nach
Fig 4 / vergrößerter Ausschnitt Z
Claims (15)
- Formabrichtrolle (10) mit- einem Trägerkörper (1),
einem freistehenden Belagring (2) enthaltend Diamantkörner und/oder Diamantstäbchen in keramischer, metallischer oder Kunstharzbindung zum Abrichten von Schleifscheiben,- Klemmschrauben (4) die den Belagring (2) zwischen dem Trägerkörper (1) und einem Klemmring (6) festklemmen und- einer Aufnahmebohrung (5) in der Mitte des Trägerkörpers (1),dadurch gekennzeichnet, dass der Belagring (2) mindestens 3 Aussparungen (3) aufweist. - Formabrichtrolle (10) nach Anspruch 1, wobei der Belagring (2) 3 bis 12 Aussparungen (3) aufweist.
- Formabrichtrolle (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Belagring (2) 4 bis 6, Aussparungen (3) aufweist.
- Formabrichtrolle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Belagring (2) eine Belaghöhe von 10 mm bis 20 mm und eine nutzbare Belaghöhe von 4 mm bis 6 mm aufweist.
- Formabrichtrolle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Belagring (2) eine Belagbreite von 0,4 mm bis 2,0 mm aufweist und wobei die Belagbreite ≤ der Diamantkorngröße und/oder Diamantstäbchengröße ist.
- Formabrichtrolle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Breite der Aussparungen (3) 1 mm bis 10 mm beträgt.
- Formabrichtrolle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Tiefe der Aussparungen (3) der ausnutzbaren Belaghöhe entspricht.
- Formabrichtrolle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Durchmesser der Formabrichtrolle (10) 80 mm bis 250 mm beträgt.
- Formabrichtrolle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Durchmesser der Aufnahmebohrung (5) 8 mm bis 120 mm beträgt.
- Formabrichtrolle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Belagring (2) aus mindestens einer Schicht besteht, wobei in jeder Schicht einzelne Diamantkörner in engklassierter Größe in einer Ebene senkrecht zur Drehachse der Formabrichtrolle (10) nach einem vorgegebenen Setzschema angeordnet sind und wobei bei mehr als einschichtigen Formabrichtrollen die Diamantkörner der einen Schicht in Lücken zwischen den Diamantkörnern der anderen Schicht liegen und teilweise in die andere Schicht hineinstehen, sodass die Umflächengeometrie der Abrichtrolle (10) im Verschleißfortschritt annähernd konstant bleibt.
- Verfahren zur Herstellung der Formabrichtrolle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei- Diamantkörner nach einem vorgegebenen Setzschema auf eine Unterlage mit Klebschicht zur Herstellung einer Schicht gesetzt werden,- Bindungspulver zugegeben wird,- die Schicht zum Belag (2) kalt gepresst und gesintert wird und- die Aussparungen (3) aus dem Belag (2) ausgeschnitten werden.
- Verfahren zur Herstellung der Formabrichtrolle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei- Diamantkörner nach einem vorgegebenen Setzschema auf eine Unterlage mit Klebschicht zur Herstellung einer Schicht gesetzt werden, wobei die Aussparungen (2) im Belag (3) geformt werden,- Bindungspulver zugegeben wird und- die Schicht zum Belag (3) kalt gepresst und gesintert wird.
- Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei gewünschte Schichten unter Relativverschiebung und/oder -drehung der Schichten aufgestapelt werden und das Schichtenpaket zum Belag (3) kalt gepresst und gesintert werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die hergestellte Formabrichtrolle (10) anschließend geschliffen und endbearbeitet wird.
- Verwendung der Formabrichtrolle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Abrichten von Diamant- und CBN-Schleifscheiben in keramischer, bakelitischer, metallischer Bindung oder Kunstharzbindung sowie Schleifscheiben mit Schleifmitteln aus Korund oder Siliciumcarbid.
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