EP3219439B1 - Schleifscheibe - Google Patents

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EP3219439B1
EP3219439B1 EP17158894.0A EP17158894A EP3219439B1 EP 3219439 B1 EP3219439 B1 EP 3219439B1 EP 17158894 A EP17158894 A EP 17158894A EP 3219439 B1 EP3219439 B1 EP 3219439B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carrier
abrasive coating
grinding wheel
base body
method step
Prior art date
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Active
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EP17158894.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3219439A1 (de
Inventor
Karl Mayrhofer
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Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Original Assignee
Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG filed Critical Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Priority to PL17158894T priority Critical patent/PL3219439T3/pl
Publication of EP3219439A1 publication Critical patent/EP3219439A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3219439B1 publication Critical patent/EP3219439B1/de
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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0009—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for using moulds or presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0072—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for using adhesives for bonding abrasive particles or grinding elements to a support, e.g. by gluing
    • 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 grinding wheel with an abrasive coating and a central base body, wherein the abrasive coating is connected to a carrier, and in the radial direction between the base body and the carrier an adhesive layer is arranged, the grinding wheel has an axis of rotation, in one, preferably in each, Cross-sectional plane normal to the axis of rotation of the grinding wheel, the abrasive coating a first surface and the carrier have a second surface and the ratio of first surface of the abrasive coating to second surface of the carrier is greater than 1, and the abrasive coating and the support in the region of the connection between the abrasive coating and interpenetrate the carrier.
  • the invention further relates to a method for producing a grinding wheel.
  • Abrasive wheels with an abrasive coating and a central body are well known in the art.
  • the connection of the base body with the abrasive coating takes place, for example, in that these two components are hot-pressed together in the course of production.
  • Such grinding wheels have a number of disadvantages: For certain applications, it is advantageous to use very brittle abrasive coatings. However, these are not produced in the described structure according to the prior art, or if, then only with very low covering thicknesses. The reason for this is that, due to the compound building up between carrier and coating during the hot pressing process and due to different physical properties of carrier and coating as a function of the temperature (expansion coefficients, heat capacities, thermal conductivities, heat penetration and temperature conductivities, density), stresses occur weaker brittle part can cause cracks. Furthermore, the grinding wheels according to the prior art on a very high weight.
  • the DE 10 2012 002104 A1 discloses a general state of the art.
  • the grinding wheel has an axis of rotation, in a, preferably in each, cross-sectional plane normal to the axis of rotation of the grinding wheel of the abrasive coating, a first surface and the carrier have a second surface and the ratio of the first surface of the abrasive coating to the second surface of the carrier greater than 1, and the abrasive pad and the carrier penetrate each other in the area of the bond between the abrasive pad and the carrier.
  • the component of the grinding wheel connected to the abrasive coating can be significantly reduced in its dimensions.
  • the greatly reduced carrier builds less stress on the abrasive pad during hot pressing, thereby reducing the susceptibility of the abrasive pad to cracking.
  • the reduced carrier causes a lower stress during cooling than an integrally formed carrier element for the abrasive coating. The reason for this is that the lower mass of the carrier results in less expansion under heat. Overall, this makes it possible to produce more brittle abrasive coatings with larger coating thicknesses.
  • a carrier in addition to the central body is that the body can be made of a lighter material than the component carrying the abrasive coating, resulting in a massive weight reduction.
  • the abrasive coating and the carrier penetrate each other in the region of the connection between the abrasive coating and the carrier, it is to be understood that the material of the abrasive coating and the material of the carrier interpenetrate each other. This results in a so-called hypersurface between the abrasive coating and the carrier.
  • the carrier is constructed, and then the abrasive coating is built up on the carrier.
  • the structure of the combination of abrasive coating and carrier is thus sequential. There is a clear material boundary between the abrasive coating and the carrier.
  • the objective technical object of the present invention is therefore to provide a comparison with the prior art improved grinding wheel, which overcomes the disadvantages described, and at the same time can have very brittle abrasive coatings with large pad thicknesses.
  • Another object of the invention is to provide a suitable method for producing such a grinding wheel.
  • the peripheral surface of the base body and the inner surface of the support are cone-shaped, preferably with a cone angle of 3 ° to 5 °.
  • the adhesive layer can be reduced to less than 0.5 mm, preferably less than 0.2 mm.
  • the conical design leads to a self-centering when joining the parts to be bonded.
  • the carrier is connected only via the adhesive layer with the base body.
  • the adhesive layer forms a first contact surface to the base body and a second contact surface to the carrier.
  • the peripheral surface of the base body and / or the inner surface of the carrier has a surface structure, preferably grooves.
  • the abrasive coating with the Carrier connected, preferably hot pressed, and is glued in a second, subsequent process step of the carrier with the base body, and in the course of the first process step, the abrasive coating and the carrier are simultaneously constructed and interconnected.
  • the abrasive coating is formed, the carrier is formed, and the abrasive coating and the carrier are joined together.
  • the abrasive pad material and the wearer's material penetrate each other in the area of the bond between the abrasive pad and the backing. This results in the hypersurface between the abrasive coating and the carrier.
  • a mixture for the abrasive coating preferably made of a superabrasive and a binder, and / or a mixture for the carrier is provided before the first process step in a preparatory process step, and the mixture or the Mixtures are molded in one or more dies.
  • the compound of carrier and abrasive coating is shaped and deburred, cleaned and / or sand blasted from the or the press molds.
  • connection of carrier and abrasive coating is positioned relative to the base body by at least one spacer, preferably wherein the at least one spacer is formed on the base body, and / or for the process the positioning between the connection of carrier and abrasive coating and the body is temporarily placed.
  • the at least one spacer is formed on the main body, then it makes sense that the at least one spacer is designed as an annular thin web which protrudes from the main body.
  • At least one spacer is temporarily placed for the process of positioning between the connection of carrier and abrasive coating and the base body, it is for example, three spacers in the form of platelets or the like offset by 120 ° relative to each other to the lay on the inner surface of the carrier and then introduce the body concentric. Subsequently, the platelets are then removed again.
  • support of the support can be placed on a pad with an adhesive coating, preferably in the form of an adhesive tape, to avoid slippage.
  • a finishing of the grinding wheel is carried out, preferably wherein at least one spacer formed on the main body is removed during the finishing process.
  • FIG. 1 shows a non-inventive grinding wheel 1 with an abrasive coating 2 and a central base body 3, wherein the abrasive coating 2 is connected to a support 4, and in the radial direction 5 (see, for example FIG. 2a ) between the base body 3 and the carrier 4, an adhesive layer 6 is arranged.
  • the abovementioned constituents of the grinding wheel 1 are substantially rotationally symmetrical and annular.
  • the central base body 3 has a central bore 7 for mounting the grinding wheel 1 on a drive. Through the central bore 7, a rotation axis 11 of the grinding wheel 1 runs. The rotation axis 11 is oriented substantially normal to the grinding wheel 1. The passage point of the rotation axis 11 of the grinding wheel 1 in the drawing plane according to FIG. 1 is provided with the reference numeral 8.
  • the central base body 3 is made of aluminum in the illustrated embodiment.
  • the carrier 4 is pressed together with the abrasive coating 2.
  • the abrasive coating 2 has a first surface 42 and the carrier 4 has a second surface 43 and the ratio of the first surface 42 of the abrasive coating 2 to the second surface 43 of the carrier 4 is greater than one.
  • FIG. 2a shows a cross-sectional view of the non-inventive grinding wheel 1 according to the FIG. 1 along a cross-sectional plane 34 parallel to the axis of rotation 11. From this cross-sectional representation follows: From outside to inside, the grinding wheel 1 initially comprises an annular abrasive coating 2. The circumferential surface 36 of the abrasive coating 2 is chamfered in the illustrated case. However, all other commonly used geometries are also possible here, such as a surface oriented substantially parallel to the axis of rotation 11. The average thickness 16 of the abrasive covering 2 in the radial direction 5 is approximately 15 mm in the illustrated case.
  • a carrier 4 connects to the abrasive coating 2.
  • the average thickness 17 of the carrier 4 in the radial direction 5 is about 5 mm.
  • the abrasive coating 2 in each cross-sectional plane normal to the rotation axis 11 has a first surface 42 and the carrier 4 has a second surface 43, and the ratio of the first surface 42 of the abrasive coating 2 to the second surface 43 of the carrier 4 is greater than one.
  • one of these cross-sectional planes is shown in dashed lines and provided with the reference numeral 41.
  • the abrasive coating 2 and the carrier 4 form a contact zone 44.
  • FIG. 2a and analogous in the FIG. 2b :
  • the material of the abrasive pad 2 and the carrier 4 penetrate each other. This can be determined by the fact that the abrasive coating 2 extends into the area of the carrier 4 with respect to an imaginary material boundary 47, and vice versa.
  • material inclusions 46 of the carrier 4 there are material inclusions 46 of the carrier 4.
  • material inclusions 45 of the abrasive coating 2 are found in the material of the carrier 4.
  • a hypersurface By this hypersurface an extremely stable connection between the abrasive coating 2 and the carrier 4 is created.
  • the carrier 4 is followed by an adhesive layer 6.
  • the average thickness 18 of the adhesive layer 6 in the radial direction 5 is about 2 mm.
  • the adhesive layer 6 forms a first contact surface 9 to the main body 3 and a second contact surface 10 to the carrier 4, wherein the first contact surface 9 and the second contact surface 10 are aligned substantially parallel to the axis of rotation 11 of the grinding wheel 1. Furthermore, it can be seen that the carrier 4 is connected only to the base body 3 via the adhesive layer 6. In addition, the adhesive layer 6 contacts the circumferential surface 12 of the main body 3 and the inner surface 13 of the carrier 4th
  • the grinding wheel 1 comprises a central base body 3.
  • the base body 3 has a bore 7, via which the grinding wheel 1 can be mounted on a drive, for example on a motor spindle or the like.
  • FIG. 2b shows an inventive embodiment of the grinding wheel 1, also in a cross-sectional view.
  • the main difference to that in the FIG. 2a shown grinding wheel is that the peripheral surface 12 of the base body 3 and the inner surface 13 of the support 4 are formed conical.
  • the cone angle 14 and 15 is in both cases 3 ° to 5 °, measured relative to an axis parallel to the axis of rotation 11 of Grinding wheel 1.
  • the base body 3 tapers in cross section from the bottom of the grinding wheel 1, starting in the direction of the top of the Schleigestion, whereas the carrier 4 tapers in the reverse direction, or vice versa.
  • the peripheral surface 12 of the base body 3 and the inner surface 13 of the carrier 4 are parallel to each other.
  • the adhesive layer 6 can be minimized.
  • the adhesive layer 6 has an average thickness 19 of less than 0.2 mm.
  • the relative orientation of the carrier 4 and the base body 3 is facilitated by this conical embodiment to each other.
  • FIG. 3 1 shows a flowchart of a preferred embodiment of the method 20 according to the invention for producing a grinding wheel 1.
  • the abrasive coating 2 is connected to the carrier 4, more specifically hot pressed, and in a second, subsequent method step 22, the carrier 4 glued to the base body 3.
  • the abrasive coating 2 under carrier 4 are simultaneously constructed and connected to each other.
  • a mixture for the abrasive coating 2 made of a superabrasive and a binder and a mixture for the carrier 4 are provided in a preparatory method step 23.
  • the mixtures are molded into one or more dies.
  • the compound of carrier 4 and abrasive coating 2 is formed, deburred, cleaned and sandblasted in an intermediate step 31 from the or the press molds.
  • connection between carrier 4 and abrasive coating 2 is positioned relative to the base body 3 by at least one spacer, wherein the at least one spacer is formed on the base body 3.
  • at least one spacer can be temporarily placed for the process of positioning between the connection between carrier 4 and abrasive coating 2 and the base body 3.
  • An example of a formed on the base body 3 spacer 32 is based on the FIG. 5a described in more detail.
  • a finishing of the grinding wheel 1 is carried out after the second method step 22, wherein a spacer 32 formed on the main body 3 can be removed during the finishing process (cf. FIG. 5b )
  • the preparation of the first method step 21 can, as in the FIGS. 4a and 4b represented, wherein the FIGS. 4a and 4b Cross-sectional views of rotationally symmetrical bodies include: After a mixture for the abrasive coating of a superabrasive and a binder and a mixture for the carrier have been provided, a combination of a plurality of annular dies is formed, namely an outer pressing ring 24, an abrasive pad lower die 26 and an inner part 25 results in an annular cavity 38, in which the mixture is filled for the abrasive coating.
  • an upper punch 27 is placed on the abrasive coating and preconsolidated the abrasive coating mixture by means of a press.
  • the inner part 25 is formed.
  • the upper punch 27 still remains in its position.
  • a lower punch 28 for the carrier and an inner part 29 are introduced for the carrier in the press ring 24 subsequently.
  • the mixture for the carrier is formed in the annular groove 39, an upper punch 30 placed on the carrier and the carrier mixture by means of a press, such as a hand lever press, pre-compressed.
  • the filled mold combination formed from molds 24, 26, 27, 28, 29 and 30 is placed under the hot press and the hot pressing operation is performed.
  • connection between carrier 4 and abrasive coating 2 can be positioned relative to the base body by at least one spacer. It lends itself to form the base body 3 such that it has a radially projecting spacer ring 32 with a thickness 35 of, for example 0.5 mm. The length 37 of this spacer ring 32 corresponds exactly to the average thickness 18 of the adhesive layer 6 (see FIG. 2a ).
  • the process step 22 of the bonding can take place.
  • adhesive is introduced into the annular cavity 40, preferably injected. Depending on the adhesive and ambient temperature, the adhesive then has to cure for a certain time.
  • a finishing of the grinding wheel can be done.
  • this distance holder 32 removed in the course of finishing is, preferably together with adjacent areas of the base body 3 and the carrier 4. In this way, the abrasive coating 2 is slightly released.
  • FIG. 5b shows the result of this finishing.
  • the bonding can also take place in that the peripheral surface 12 of the base body 3 and / or the inner surface 13 of the carrier 4 is already precoated with an adhesive, and only then the carrier 4 and the base 3 are positioned relative to each other.

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  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schleifscheibe mit einem Schleifbelag und einem zentralen Grundkörper, wobei der Schleifbelag mit einem Träger verbunden ist, und in radialer Richtung zwischen dem Grundkörper und dem Träger eine Klebschicht angeordnet ist, die Schleifscheibe eine Rotationsachse aufweist, in einer, vorzugsweise in jeder, Querschnittsebene normal zur Rotationsachse der Schleifscheibe der Schleifbelag eine erste Fläche und der Träger eine zweite Fläche aufweisen und das Verhältnis aus erster Fläche des Schleifbelags zu zweiter Fläche des Trägers größer als 1 ist, und sich der Schleifbelag und der Träger im Bereich der Verbindung zwischen dem Schleifbelag und dem Träger gegenseitig durchdringen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe.
  • Schleifscheiben mit einem Schleifbelag und einem zentralen Grundkörper sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Dabei erfolgt die Verbindung des Grundkörpers mit dem Schleifbelag beispielsweise dadurch, dass diese beiden Komponenten im Zuge der Herstellung gemeinsam heiß verpresst werden.
  • Solche Schleifscheiben weisen eine Reihe von Nachteilen auf: Für bestimmte Anwendungsfälle ist es vorteilhaft, sehr spröde Schleifbeläge zu verwenden. Diese sind aber bei dem beschriebenen Aufbau gemäß dem Stand der Technik nicht herstellbar, oder wenn, dann nur mit sehr geringen Belagsstärken. Der Grund hierfür ist, dass aufgrund der während des Heißpressvorgangs sich zwischen Träger und Belag aufbauenden Verbindung und aufgrund unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften von Träger und Belag in Abhängigkeit von der Temperatur (Ausdehnungskoeffizienten, Wärmekapazitäten, Wärmeleitfähigkeiten, Wärmeeindringzahl und Temperaturleitfähigkeiten, Dichte) Spannungen entstehen, die im schwächeren spröderen Teil Risse auslösen können. Weiterhin weisen die Schleifscheiben gemäß dem Stand der Technik ein sehr hohes Gewicht auf.
  • Die DE 10 2012 002104 A1 offenbart einen allgemeinen Stand der Technik.
  • Es ist aus der JP 2006 142455 A und der US 2014/349557 A1 bereits bekannt, dass die Schleifscheibe eine Rotationsachse aufweist, in einer, vorzugsweise in jeder, Querschnittsebene normal zur Rotationsachse der Schleifscheibe der Schleifbelag eine erste Fläche und der Träger eine zweite Fläche aufweisen und das Verhältnis aus erster Fläche des Schleifbelags zu zweiter Fläche des Trägers größer als 1 ist, und sich der Schleifbelag und der Träger im Bereich der Verbindung zwischen dem Schleifbelag und dem Träger gegenseitig durchdringen.
  • Durch diesen Aufbau kann die mit dem Schleifbelag verbundene Komponente der Schleifscheibe in ihren Dimensionen deutlich reduziert werden. Insbesondere ist es möglich, den Träger kleiner als den Schleifbelag auszuführen. Verbindet man nun den Schleifbelag mit dem Träger durch einen Heißpressvorgang, so lastet der Großteil der Presskraft auf dem Schleifbelag und nicht auf dem zentralen Grundkörper. Dies hat zur Folge, dass der stark reduzierte Träger während des Heißpressens weniger Spannung auf den Schleifbelag aufbaut, wodurch die Rissanfälligkeit des Schleifbelags reduziert wird. Zusätzlich verursacht der reduzierte Träger beim Abkühlen eine geringere Spannung als ein einstückig ausgebildetes Trägerelement für den Schleifbelag. Der Grund hierfür ist, dass die geringere Masse des Trägers zu einer geringeren Ausdehnung unter Hitzeeinwirkung führt. Insgesamt können dadurch sprödere Schleifbeläge mit größeren Belagsstärken produziert werden.
  • Ein weiterer Vorteil, der sich durch das Vorsehen eines Trägers zusätzlich zum zentralen Grundkörper ergibt, besteht darin, dass der Grundkörper aus einem im Vergleich zur Komponente, welche den Schleifbelag trägt, leichteren Material gefertigt werden kann, wodurch sich eine massive Gewichtsreduktion ergibt.
  • Unter dem Merkmal, dass sich der Schleifbelag und der Träger im Bereich der Verbindung zwischen dem Schleifbelag und dem Träger gegenseitig durchdringen, ist zu verstehen, dass sich das Material des Schleifbelags und das Material des Trägers gegenseitig durchdringen bzw. vermischen. Dadurch ergibt sich eine sogenannte Hyperfläche zwischen dem Schleifbelag und dem Träger.
  • Beim Stand der Technik ist es in der Regel vorgesehen, dass zunächst der Träger aufgebaut wird, und anschließend der Schleifbelag auf den Träger aufgebaut wird. Der Aufbau der Kombination aus Schleifbelag und Träger erfolgt also sequenziell. Zwischen dem Schleifbelag und dem Träger liegt eine klare Materialgrenze vor.
  • Durch die Schaffung einer Hyperfläche kann eine stabilere Verbindung erzeugt werden.
  • Als problematisch hat es sich bei den Schleifscheiben, bei denen der Schleifbelag mit einem Träger verbunden ist, und in radialer Richtung zwischen dem Grundkörper und dem Träger eine Klebschicht angeordnet ist, allerdings herausgestellt, dass sich das Zusammenfügen der zu verklebenden Teile, insbesondere bei sehr dünnen Klebschichten, als sehr schwierig gestaltet. Bereits kleine Ungenauigkeiten führen zu Unwuchten der Schleifscheibe im Betrieb
  • Die objektive technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Schleifscheibe anzugeben, welche die beschriebenen Nachteile behebt, und gleichzeitig sehr spröde Schleifbeläge mit großen Belagsstärken aufweisen kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein geeignetes Verfahren zur Herstellung einer solchen Schleifscheibe anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 11 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist es also vorgesehen, dass die Umfangsfläche des Grundkörpers und die innenliegende Fläche des Trägers konusförmig ausgebildet sind, vorzugsweise mit einem Konuswinkel von 3° bis 5°. Hierdurch kann die Klebschicht auf weniger als 0,5 mm, vorzugsweise weniger als 0,2 mm, reduziert werden. Die konische Ausführung führt zu einer Selbstzentrierung beim Zusammenfügen der zu verklebenden Teile. Schließlich hat diese Ausführungsform auch Vorteile in Bezug auf die Laufeigenschaft der Schleifscheibe, da Unwuchten vermieden werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Träger nur über die Klebschicht mit dem Grundkörper verbunden.
  • Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Klebschicht eine erste Kontaktfläche zum Grundkörper und eine zweite Kontaktfläche zum Träger ausbildet.
  • Als vorteilhaft hat sich auch herausgestellt, dass die Klebschicht die Umfangsfläche des Grundkörpers und die innenliegende Fläche des Trägers kontaktiert.
  • Zur Verbesserung der Anhaftung der Klebschicht kann es vorgesehen sein, dass die Umfangsfläche des Grundkörpers und/oder die innenliegende Fläche des Trägers eine Oberflächenstruktur, vorzugsweise Rillen, aufweist.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Schleifscheibe sind in den abhängigen Ansprüchen 6 - 10 definiert.
  • Bezüglich des Verfahrens zur Herstellung einer Schleifscheibe ist es vorgesehen, dass in einem ersten Verfahrensschritt der Schleifbelag mit dem Träger verbunden, vorzugsweise heiß verpresst, wird und in einem zweiten, darauffolgenden Verfahrensschritt der Träger mit dem Grundkörper verklebt wird, und im Zuge des ersten Verfahrensschrittes der Schleifbelag und der Träger gleichzeitig jeweils aufgebaut und miteinander verbunden werden.
  • Es finden also gleichzeitig drei Prozesse statt: Der Schleifbelag wird ausgebildet, der Träger wird ausgebildet und der Schleifbelag und der Träger werden miteinander verbunden. Bei der Verbindung des Schleifbelags mit dem Träger durchdringen sich das Material des Schleifbelags und das Material des Trägers gegenseitig im Bereich der Verbindung zwischen dem Schleifbelag und dem Träger. Dadurch ergibt sich die Hyperfläche zwischen dem Schleifbelag und dem Träger.
  • Aus dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, bei denen zunächst der Träger aufgebaut wird, und anschließend der Schleifbelag auf den Träger aufgebaut wird. Der Aufbau der Kombination aus Schleifbelag und Träger erfolgt also sequenziell. Zwischen dem Schleifbelag und dem Träger liegt eine klare Materialgrenze vor.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass vor dem ersten Verfahrensschritt in einem vorbereitenden Verfahrensschritt eine Mischung für den Schleifbelag, vorzugsweise aus einem Superschleifmittel und einem Bindemittel, und/oder eine Mischung für den Träger bereitgestellt wird, und die Mischung bzw. die Mischungen in eine oder mehrere Pressformen eingeformt werden.
  • Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass zwischen dem ersten Verfahrensschritt und dem zweiten Verfahrensschritt in einem Zwischenschritt die Verbindung aus Träger und Schleifbelag aus der bzw. den Pressformen ausgeformt und entgratet, gereinigt und/oder gesandstrahlt wird.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass im Zuge des zweiten Verfahrensschrittes zur Vorbereitung der Verklebung die Verbindung aus Träger und Schleifbelag relativ zum Grundkörper durch wenigstens einen Distanzhalter positioniert wird, vorzugsweise wobei der wenigstens eine Distanzhalter am Grundkörper ausgebildet ist, und/oder für den Vorgang der Positionierung zwischen der Verbindung aus Träger und Schleifbelag und dem Grundkörper temporär platziert wird.
  • Ist der wenigstens eine Distanzhalter am Grundkörper ausgebildet, so bietet es sich an, dass der wenigstens einen Distanzhalter als ringförmiger dünner Steg ausgebildet ist, der von dem Grundkörper absteht.
  • Für den Fall, dass für den Vorgang der Positionierung zwischen der Verbindung aus Träger und Schleifbelag und dem Grundkörper temporär wenigstens ein Distanzhalter platziert wird, bietet es sich beispielsweise an, drei Distanzhalter in Form von Plättchen oder dergleichen um jeweils 120° relativ zueinander versetzt an die innenliegende Fläche des Träger anzulegen und den Grundkörper dann konzentrisch einzuführen. Anschließend werden dann die Plättchen wieder entfernt. Unterstützend kann der Träger auf eine Unterlage mit einer Haftbeschichtung, vorzugsweise in Form eines Klebebands, aufgesetzt werden, um ein Verrutschen zu vermeiden.
  • Und schließlich hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass in einem abschließenden Verfahrensschritt nach dem zweiten Verfahrensschritt eine Endbearbeitung der Schleifscheibe durchgeführt wird, vorzugsweise wobei im Zuge der Endbearbeitung zumindest ein am Grundkörper ausgebildeter Distanzhalter abgetragen wird.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Folgenden näher erläutert.
  • Darin zeigen
    • Fig. 1
    eine nicht erfindungsgemäße Schleifscheibe in einer Draufsicht,
    Fig. 2a
    einen Querschnitt der Schleifscheibe gemäß Fig.1,
    Fig. 2b
    einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    Fig. 3
    ein Flussdiagramm zur Illustration einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Schleifscheibe,
    Fig. 4a/4b
    in einer Querschnittsdarstellung Formteile zur Herstellung der Verbindung aus Träger und Schleifbelag, und
    Fig. 5a/ 5b
    eine Hälfte einer Schleifscheibe im Querschnitt zur Illustration zweier Verfahrensstadien beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren gemäß bevorzugten Ausführungsformen.
  • Figur 1 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Schleifscheibe 1 mit einem Schleifbelag 2 und einem zentralen Grundkörper 3, wobei der Schleifbelag 2 mit einem Träger 4 verbunden ist, und in radialer Richtung 5 (vergleiche z.B. Figur 2a) zwischen dem Grundkörper 3 und dem Träger 4 eine Klebschicht 6 angeordnet ist. Die genannten Bestandteile der Schleifscheibe 1 sind im Wesentlichen rotationssymmetrisch und ringförmig ausgebildet.
  • Der zentrale Grundkörper 3 weist eine zentrale Bohrung 7 zur Montage der Schleifscheibe 1 an einem Antrieb auf. Durch die zentrale Bohrung 7 verläuft eine Rotationsachse 11 der Schleifscheibe 1. Die Rotationsachse 11 ist im Wesentlichen normal zur Schleifscheibe 1 ausgerichtet. Der Durchtrittspunkt der Rotationsachse 11 der Schleifscheibe 1 in der Zeichenebene gemäß Figur 1 ist mit dem Bezugszeichen 8 versehen.
  • Der zentrale Grundkörper 3 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Aluminium gefertigt.
  • Der Träger 4 ist mit dem Schleifbelag 2 gemeinsam verpresst.
  • In der in Figur 1 sichtbaren Querschnittsebene der Schleifscheibe 1 normal zur Rotationsachse 11 weist der Schleifbelag 2 eine erste Fläche 42 und der Träger 4 eine zweite Fläche 43 auf und das Verhältnis aus erster Fläche 42 des Schleifbelags 2 zu zweiter Fläche 43 des Trägers 4 ist größer als eins.
  • Figur 2a zeigt eine Querschnittsdarstellung der nicht erfindungsgemäßen Schleifscheibe 1 gemäß der Figur 1 entlang einer Querschnittsebene 34 parallel zur Rotationsachse 11. Aus dieser Querschnittsdarstellung geht Folgendes hervor:
    Von außen nach innen umfasst die Schleifscheibe 1 zunächst einen ringförmigen Schleifbelag 2. Die umfangsseitige Fläche 36 des Schleifbelags 2 ist im dargestellten Fall abgeschrägt. Es sind hier aber auch alle anderen üblicherweise verwendeten Geometrien möglich, wie z.B. eine im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse 11 ausgerichtete Fläche. Die mittlere Stärke 16 des Schleifbelags 2 in radialer Richtung 5 beträgt im dargestellten Fall ca. 15 mm.
  • An den Schleifbelag 2 schließt ein Träger 4 an. Die mittlere Stärke 17 des Trägers 4 in radialer Richtung 5 beträgt ca. 5 mm.
  • In diesem Fall weist der Schleifbelag 2 in jeder Querschnittsebene normal zur Rotationsachse 11 eine erste Fläche 42 und der Träger 4 eine zweite Fläche 43 auf, und das Verhältnis aus erster Fläche 42 des Schleifbelags 2 zu zweiter Fläche 43 des Trägers 4 ist größer als eins. Exemplarisch ist eine dieser Querschnittsebenen gestrichelt eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen 41 versehen.
  • Im Bereich der Verbindung zwischen dem Schleifbelag 2 und dem Träger 4 bilden der Schleifbelag 2 und der Träger 4 eine Kontaktzone 44 aus. Schematisch ist eine Vergrößerung dieser Kontaktzone 44 in der Figur 2a (und analog in der Figur 2b) dargestellt: Das Material des Schleifbelags 2 und des Trägers 4 durchdringen sich gegenseitig. Das kann dadurch festgestellt werden, dass der Schleifbelag 2 gegenüber einer gedachten Materialgrenze 47 in den Bereich des Trägers 4 hineinreicht, und umgekehrt. Im Material des Schleifbelags 2 finden sich Materialeinschlüsse 46 des Trägers 4. Umgekehrt finden sich im Material des Trägers 4 Materialeinschlüsse 45 des Schleifbelags 2. Insgesamt gesehen liegt im Bereich der Verbindung zwischen dem Schleifbelag 2 und dem Träger 4 eine Hyperfläche vor. Durch diese Hyperfläche wird eine äußerst stabile Verbindung zwischen dem Schleifbelag 2 und dem Träger 4 geschaffen.
  • An den Träger 4 schließt eine Klebschicht 6 an. Die mittlere Stärke 18 der Klebschicht 6 in radialer Richtung 5 beträgt ca. 2 mm. Die Klebschicht 6 bildet eine erste Kontaktfläche 9 zum Grundkörper 3 und eine zweite Kontaktfläche 10 zum Träger 4 aus, wobei die erste Kontaktfläche 9 und die zweite Kontaktfläche 10 im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse 11 der Schleifscheibe 1 ausgerichtet sind. Weiterhin ist erkennbar, dass der Träger 4 nur über die Klebschicht 6 mit dem Grundkörper 3 verbunden ist. Außerdem kontaktiert die Klebschicht 6 die Umfangsfläche 12 des Grundkörpers 3 und die innenliegende Fläche 13 des Trägers 4.
  • Und schließlich umfasst die Schleifscheibe 1 einen zentralen Grundkörper 3. Der Grundkörper 3 hat eine Bohrung 7, über welche die Schleifscheibe 1 an einem Antrieb, beispielsweise an einer Motorspindel oder dergleichen, montiert werden kann.
  • Figur 2b zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Schleifscheibe 1, ebenfalls in einer Querschnittsdarstellung. Der wesentliche Unterschied zu der in der Figur 2a gezeigten Schleifscheibe ist, dass die Umfangsfläche 12 des Grundkörpers 3 und die innenliegende Fläche 13 des Trägers 4 konusförmig ausgebildet sind. Der Konuswinkel 14 bzw. 15 beträgt in beiden Fällen 3° bis 5°, gemessen gegenüber einer Achse parallel zur Rotationsachse 11 der Schleifscheibe 1. Dabei verjüngt sich der Grundkörper 3 im Querschnitt von der Unterseite der Schleifscheibe 1 ausgehend in Richtung der Oberseite der Schleischeibe, wohingegen sich der Träger 4 in umgekehrter Richtung verjüngt, oder umgekehrt. Im Querschnitt verlaufen die Umfangsfläche 12 des Grundkörpers 3 und die innenliegende Fläche 13 des Trägers 4 parallel zueinander. Diese Ausführungsform hat - wie eingangs bereits ausgeführt - mehrere Vorteile. Insbesondere kann die Klebschicht 6 minimiert werden. Im dargestellten Fall (es handelt es sich nicht um eine maßstabsgetreue Darstellung) weist die Klebschicht 6 eine mittlere Stärke 19 von weniger als 0,2 mm auf. Außerdem wird durch diese konische Ausführungsform die relative Ausrichtung von Träger 4 und Grundkörper 3 zueinander erleichtert.
  • Figur 3 zeigt anhand eines Flussdiagramms eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens 20 zur Herstellung einer Schleifscheibe 1. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt 21 der Schleifbelag 2 mit dem Träger 4 verbunden, genauer gesagt heiß verpresst, und in einem zweiten, darauf folgenden Verfahrensschritt 22 der Träger 4 mit dem Grundkörper 3 verklebt. Außerdem werden im Zuge des ersten Verfahrensschrittes der Schleifbelag 2 unter Träger 4 gleichzeitig jeweils aufgebaut und miteinander verbunden.
  • Vor dem ersten Verfahrensschritt 21 wird in einem vorbereitenden Verfahrensschritt 23 eine Mischung für den Schleifbelag 2 aus einem Superschleifmittel und einem Bindemittel und eine Mischung für den Träger 4 bereitgestellt. Die Mischungen werden in eine oder mehrere Pressformen eingeformt.
  • Zwischen dem ersten Verfahrensschritt 21 und dem zweiten Verfahrensschritt 22 wird in einem Zwischenschritt 31 die Verbindung aus Träger 4 und Schleifbelag 2 aus der bzw. den Pressformen ausgeformt, entgratet, gereinigt und gesandstrahlt.
  • Im Zuge des zweiten Verfahrensschritts 22 wird zur Vorbereitung der Verklebung die Verbindung aus Träger 4 und Schleifbelag 2 relativ zum Grundkörper 3 durch wenigstens einen Distanzhalter positioniert, wobei der wenigstens eine Distanzhalter am Grundkörper 3 ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend dazu kann für den Vorgang der Positionierung zwischen der Verbindung aus Träger 4 und Schleifbelag 2 und dem Grundkörper 3 wenigstens ein Distanzhalter temporär platziert werden. Ein Beispiel eines am Grundkörper 3 ausgebildeten Distanzhalters 32 wird anhand der Figur 5a näher beschrieben.
  • In einem abschließenden Verfahrensschritt 33 wird nach dem zweiten Verfahrensschritt 22 eine Endbearbeitung der Schleifscheibe 1 durchgeführt, wobei im Zuge der Endbearbeitung ein am Grundkörper 3 ausgebildeter Distanzhalter 32 abgetragen werden kann (vergleiche Figur 5b)
  • Die Vorbereitung des ersten Verfahrensschritts 21 kann wie in den Figuren 4a und 4b dargestellt erfolgen, wobei die Figuren 4a und 4b Querschnittsdarstellungen rotationssymmetrischer Körper enthalten:
    Nachdem eine Mischung für den Schleifbelag aus einem Superschleifmittel und einem Bindemittel und eine Mischung für den Träger bereit gestellt wurden, wird eine Kombination aus mehreren ringförmigen Pressformen gebildet, nämlich aus einem äußeren Pressring 24, einem Unterstempel 26 für den Schleifbelag und einem Innenteil 25. Hierdurch ergibt sich eine ringförmige Kavität 38, in welche die Mischung für den Schleifbelag eingefüllt wird.
  • Nach dem Einfüllen der Belagsmischung wird ein Oberstempel 27 für den Schleifbelag aufgesetzt und die Schleifbelagsmischung mittels einer Presse vorverdichtet. Das Innenteil 25 wird ausgeformt. Vorteilhafterweise verbleibt der Oberstempel 27 aber noch in seiner Position.
  • Wie in Figur 4b dargestellt, werden in weiterer Folge ein Unterstempel 28 für den Träger sowie ein Innenteil 29 für den Träger in den Pressring 24 eingeführt. Anschließend wird die Mischung für den Träger in die ringförmige Nut 39 eingeformt, ein Oberstempel 30 für den Träger aufgesetzt und die Trägermischung mittels einer Presse, z.B. einer Handhebelpresse, vorverdichtet.
  • Die gefüllte Pressform-Kombination, gebildet aus den Formen 24, 26, 27, 28, 29 und 30, wird unter die Heißpresse gestellt und der Heißpressvorgang durchgeführt.
  • Wie bereits ausgeführt, kann im Zuge des zweiten Verfahrensschritts 22 zur Vorbereitung der Verklebung die Verbindung aus Träger 4 und Schleifbelag 2 relativ zum Grundkörper durch wenigstens einen Distanzhalter positioniert werden. Dabei bietet es sich an, den Grundkörper 3 derart auszubilden, dass er einen radial abstehenden Distanzhaltering 32 mit einer Dicke 35 von beispielsweise
    0,5 mm umfasst. Die Länge 37 dieses Distanzhalterrings 32 entspricht genau der mittleren Stärke 18 der Klebschicht 6 (vergleiche Figur 2a).
  • Nach der Positionierung der Verbindung aus Träger 4 und Schleifbelag 2 und dem Grundkörper 3 relativ zueinander kann der Verfahrensschritt 22 des Verklebens erfolgen. Dabei wird Kleber in die ringförmige Kavität 40 eingebracht, vorzugsweise eingespritzt. Je nach Klebstoff und Umgebungstemperatur muss der Klebstoff dann für eine bestimmte Zeit aushärten.
  • Nach der Verklebung kann dann noch eine Endbearbeitung der Schleifscheibe erfolgen. Für den Fall, dass die Verbindung aus Träger 4 und Schleifbelag 2 und dem Grundkörper 3 über wenigstens einen Distanzhalter 32, der am Grundkörper 3 ausgebildet ist, positioniert wird (vergleiche Figur 5a), bietet es sich an, dass im Zuge der Endbearbeitung dieser Distanzhalter 32 abgetragen wird, vorzugsweise zusammen mit benachbarten Bereichen des Grundkörpers 3 und des Trägers 4. Auf diese Weise wird der Schleifbelag 2 geringfügig freigestellt. Figur 5b zeigt das Resultat dieser Endbearbeitung.
  • Darüber hinaus können im Zuge der Endbearbeitung noch weitere Bearbeitungsschritte wie z.B. das Versehen der Schleifscheibe mit einem Etikett oder dergleichen erfolgen.
  • Insbesondere für den Fall, dass die mittlere Stärke der Klebschicht 6 sehr klein ausgebildet ist, beispielsweise weniger als 0,5 mm, vorzugsweise weniger als 0,2 mm, kann die Verklebung auch dadurch erfolgen, dass die Umfangsfläche 12 des Grundkörpers 3 und/oder die innenliegende Fläche 13 des Trägers 4 bereits mit einem Kleber vorbeschichtet ist, und erst dann der Träger 4 und der Grundkörper 3 relativ zueinander positioniert werden.

Claims (15)

  1. Schleifscheibe (1) mit einem Schleifbelag (2) und einem zentralen Grundkörper (3), wobei der Schleifbelag (2) mit einem Träger (4) verbunden ist, in radialer Richtung (5) zwischen dem Grundkörper (3) und dem Träger (4) eine Klebschicht (6) angeordnet ist, die Schleifscheibe (1) eine Rotationsachse (11) aufweist, in einer, vorzugsweise in jeder, Querschnittsebene (41) normal zur Rotationsachse (11) der Schleifscheibe (1) der Schleifbelag (2) eine erste Fläche (42) und der Träger (4) eine zweite Fläche (43) aufweisen und das Verhältnis aus erster Fläche (42) des Schleifbelags (2) zu zweiter Fläche (43) des Trägers (4) größer als 1 ist, und sich der Schleifbelag (2) und der Träger (4) im Bereich der Verbindung zwischen dem Schleifbelag (2) und dem Träger (4) gegenseitig durchdringen, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsfläche (12) des Grundkörpers (3) und die innenliegende Fläche (13) des Trägers (4) konusförmig ausgebildet sind, vorzugsweise mit einem Konuswinkel (14, 15) von 3° bis 5°.
  2. Schleifscheibe (1) nach Anspruch 1, wobei der Träger (4) nur über die Klebschicht (6) mit dem Grundkörper (3) verbunden ist.
  3. Schleifscheibe (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Klebschicht (6) eine erste Kontaktfläche (9) zum Grundkörper (3) und eine zweite Kontaktfläche (10) zum Träger (4) ausbildet.
  4. Schleifscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Klebschicht (6) die Umfangsfläche (12) des Grundkörpers (3) und die innenliegende Fläche (13) des Trägers (4) kontaktiert.
  5. Schleifscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Umfangsfläche (12) des Grundkörpers (3) und/oder die innenliegende Fläche (13) des Trägers (4) eine Oberflächenstruktur, vorzugsweise Rillen, zur Verbesserung der Anhaftung der Klebschicht (6) aufweist.
  6. Schleifscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei
    - der Schleifbelag (2) ein Superschleifmittel, und/oder eine Bindung aus Metall, Kunststoff, Keramik oder aus einer Kombination hiervon aufweist, und/oder
    - die Klebschicht (6) aus einem härtbaren Kleber gebildet ist, und/oder
    - der Grundkörper (3) aus Aluminium, Eisenwerkstoff, Bakelit Aluminium, Bakelit Graphit, glasfaserverstärktem Kunststoff oder karbonfaserverstärktem Kunststoff gebildet ist.
  7. Schleifscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schleifbelag (2) in radialer Richtung (5) eine mittlere Stärke (16) und der Träger (4) in radialer Richtung (5) eine mittlere Stärke (17) aufweisen, und die mittlere Stärke (16) des Schleifbelags (2) größer als die mittlere Stärke (17) des Trägers (4) ist.
  8. Schleifscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei
    - der Schleifbelag (2) in radialer Richtung (5) eine mittlere Stärke (16) von 4 mm bis 40 mm, vorzugsweise von 10 mm, aufweist, und/oder
    - der Träger (4) in radialer Richtung (5) eine mittlere Stärke (17) von 2 mm bis 8mm, vorzugsweise von 5 mm, aufweist, und/oder
    - die Klebschicht (6) in radialer Richtung (5) eine mittlere Stärke (18) von 1 mm bis 3 mm, vorzugsweise von 2 mm, oder eine mittlere Stärke (19) von weniger als 0,5 mm, vorzugsweise weniger als 0,2 mm, aufweist.
  9. Schleifscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Träger (4) und der Schleifbelag (2) über eine im Wesentlichen parallel oder schräg zur Rotationsachse (11) ausgerichtete Kontaktzone (44) miteinander in Verbindung stehen.
  10. Schleifscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei im Grundkörper (3) eine zentrale Bohrung (7) zur Montage der Schleifscheibe (1) an einem Antrieb ausgebildet ist.
  11. Verfahren (20) zur Herstellung einer Schleifscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei in einem ersten Verfahrensschritt (21) der Schleifbelag (2) mit dem Träger (4) verbunden, vorzugsweise heiß verpresst, wird, und in einem zweiten, darauf folgenden Verfahrensschritt (22) der Träger (4) mit dem Grundkörper (3) verklebt wird, und wobei im Zuge des ersten Verfahrensschrittes der Schleifbelag (2) und der Träger (4) gleichzeitig jeweils aufgebaut und miteinander verbunden werden.
  12. Verfahren (20) nach Anspruch 11, wobei vor dem ersten Verfahrensschritt (21) in einem vorbereitenden Verfahrensschritt (23) eine Mischung für den Schleifbelag (2), vorzugsweise aus einem Superschleifmittel und einem Bindemittel, und/oder eine Mischung für den Träger (4) bereitgestellt wird, und die Mischung bzw. die Mischungen in eine oder mehrere Pressformen (24, 25, 26, 28, 29) eingeformt werden.
  13. Verfahren (20) nach Anspruch 11 oder 12, wobei zwischen dem ersten Verfahrensschritt (21) und dem zweiten Verfahrensschritt (22) in einem Zwischenschritt (31) die Verbindung aus Träger (4) und Schleifbelag (2) aus der bzw. den Pressformen (24, 26, 27, 28, 29, 30) ausgeformt und entgratet, gereinigt und/oder gesandstrahlt wird.
  14. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei im Zuge des zweiten Verfahrensschrittes (22) zur Vorbereitung der Verklebung die Verbindung aus Träger (4) und Schleifbelag (2) relativ zum Grundkörper (3) durch wenigstens einen Distanzhalter (32) positioniert wird, vorzugsweise wobei der wenigstens eine Distanzhalter (32) am Grundkörper (3) ausgebildet ist, und/oder für den Vorgang der Positionierung zwischen der Verbindung aus Träger (4) und Schleifbelag (2) und dem Grundkörper (3) temporär platziert wird.
  15. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei in einem abschließenden Verfahrensschritt (33) nach dem zweiten Verfahrensschritt (22) eine Endbearbeitung der Schleifscheibe (1) durchgeführt wird, vorzugsweise wobei im Zuge der Endbearbeitung zumindest ein am Grundkörper (3) ausgebildeter Distanzhalter (32) abgetragen wird.
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