EP4360805A1

EP4360805A1 - Schleifscheibe

Info

Publication number: EP4360805A1
Application number: EP22203187.4A
Authority: EP
Inventors: Robert Lange
Original assignee: Guehring KG
Current assignee: Guehring KG
Priority date: 2022-10-24
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2024-05-01

Abstract

Beschrieben wird eine Schleifscheibe, die für das Form-Einschleifen von profilierten Ausnehmungen in metallische Werkstücke, insbesondere für das Profilschleifen von Spannuten eines Bohr- oder Fräswerkzeugs, hergerichtet ist. Bei diesem Schleifverfahren wird der von der gesamten Kontur der Außenumfangsfläche der Schleifscheibe gebildete Schleifspalt mit Kühl-/Schmiermittel (KSM) beaufschlagt, indem Kühl-/Schmiermittel (KSM) in einem intensiven Strahl auf die Schleifscheibe gerichtet wird. Die Schleifscheibe hat einen auf eine vorbestimmte Umfangs-Querschnittskontur abrichtbaren, mit Seitenwangen ausgestatteten Scheibenkörper, und die Umfangs-Querschnittskontur ist dazu hergerichtet, mit ihrem Umfangsabschnitt auf volle Tiefe in einen Werkstückrohling einzutauchen, indem sich die Schleiffläche durchgängig von einer Seitenwange zur anderen Seitenwange erstreckt. Um selbst bei schwer zu bearbeitenden Werkstoffen höhere Vorschubgeschwindigkeiten realisieren zu können, ohne Nachbearbeitungen der geschliffenen Nuten in Kauf nehmen zu müssen, ist in den Scheibenkörper über den gesamten Umfang ein Muster von Taschen eingearbeitet, die so ausgebildet sind, dass sie zumindest die Seitenwangen des Scheibenkörpers erfassen und eine Mündungsöffnung im Bereich der Umfangs-Querschnittskontur haben. Die Schleifscheibe kann besonders wirtschaftlich eingesetzt werden, weil das Muster von Taschen so ausgebildet ist, dass es beim Abrichten der Schleifscheibenkontur vorhanden bleibt.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Schleifscheibe für das Form-Einschleifen von profilierten Ausnehmungen in metallische Werkstücke, insbesondere für das Profilschleifen von Spannuten eines Bohr- oder Fräswerkzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, Schleifscheiben mit Strukturen auszustatten, um die Versorgung des Schleifspalts mit Kühl-/Schmiermittel (KSM) zu verbessern.
Bei einer Schleifscheibe gemäß Dokument DE 35 15 401 A1 , die zum Schleifen einer Verzahnung dient, sind am äußeren Umfang Ausnehmungen vorhanden, um sicherzustellen, dass das Kühl-/Schmiermittel an der gesamten im Schleifprozess befindlichen Schleifkörperbreite austritt.
Das Dokument US 2020/0122300 A1 zeigt eine Schleifscheibe mit Nuten über dem gesamten Außenumfang. Die Schleifscheibe mit Rechteckprofilquerschnitt hat einen bestimmten Schichtaufbau, damit sie sich selbsttätig aufgrund eines vorbestimmten Verschleißverhaltens auf Maß zu einem abgerundeten oder einem Dreiecksprofil abrichtet, mit dem das Schleifen von Mikronuten mit Abmessungen im Nano- bis Mikrometerbereich ermöglicht werden soll.
JP 2010-023161 A betrifft eine Schleifscheibe zum Schleifen von Freiflächen von Bohrwerkzeugen. In den am Schleifprozess nicht beteiligten Seitenwangen ist ein Muster von Durchbrüchen ausgebildet.
Ein ähnliches Konzept ist aus dem Dokument JP H10-000563 A bekannt. Diese Schleifscheibe hat ebenfalls in den Seitenwangen Ausnehmungen, die als in Drehrichtung angestellte Nuten ausgebildet sind, wodurch die Versorgung der Schleiffläche am Außenumfangsmantel der Schleifscheibe mit Kühl-/Schmiermittel (KSM) verbessert werden soll.
Auch bei topfartig ausgebildeten Schleifscheiben hat man versucht, die Kühl-/Schmiermittel-Versorgung der Schleiffläche dadurch zu verbessern, dass Ausnehmungen in der Schleifscheibe vorgesehen wurden.
So zeigt das Dokument EP 0 050 233 B1 eine Diamantschleifscheibe mit spiralartig angeordneten Rillenstrukturen zur Kühl-/Schmiermittelverteilung vom Zentrum nach außen.
Das Dokument FR 894614 A zeigt ebenfalls eine topfartige Schleifscheibe mit spiralartig angeordneten Rillenstrukturen.
Aus der US 1,600,054 A ist eine weitere topfartige Schleifscheibe mit spiralförmigen Rillenstrukturen bekannt.
Schließlich offenbart das Dokument CN 109483418 A eine topfartige Schleifscheibe mit spiralförmigen Rillenstrukturen an der stirnseitigen Schleifschicht.
In all diesen letztgenannten bekannten Fällen geht es um das Schleifen mit der Stirnseite von Topfscheiben. Das Kühl-/Schmiermittel (KSM) soll durch die Rillenstrukturen über die Schleiffläche verteilt werden.
Eine besondere Problematik hinsichtlich der Versorgung des Schleifspalts tritt aber beim Profilschleifen auf, bei dem eine gattungsgemäße Schleifscheibe mit einem auf eine vorbestimmte Umfangs-Querschnittskontur abgerichteten Scheibenkörper, der eine Dicke im Bereich zwischen 4 und 16 mm haben kann, auf volle Tiefe in das Werkstück eintaucht und durch das Werkstück hindurch bewegt wird. Bei diesem Schleifverfahren wird der von der gesamten Kontur der Außenumfangsfläche der Schleifscheibe gebildete Schleifspalt mit Kühl-/Schmiermittel (KSM) beaufschlagt, indem Kühl-/Schmiermittel (KSM) in einem intensiven Strahl auf die Schleifscheibe gerichtet wird. Der Scheibenkörper ist auf eine vorbestimmte Umfangs-Querschnittskontur abgerichtet und mit Seitenwangen ausgestattet, wobei die Umfangs-Querschnittskontur dazu hergerichtet ist, mit ihrem Umfangsabschnitt auf volle Tiefe in einen Werkstückrohling (40) einzutauchen, indem sich die Schleiffläche durchgängig von einer Seitenwange zur anderen Seitenwange erstreckt. Mit einem solchen Verfahren werden beispielsweise die Spannuten eines Bohr- oder Fräswerkzeugs erzeugt. Auch wenn die Schleifscheibe aufgrund der auf den Schleifprozess zugeschnitten ausgewählten Porosität des Scheibenkörpers Kühl-/Schmiermittel (KSM) in den Schleifspalt mitnehmen kann, muss der Schleifspalt dennoch mit äußerst großen Mengen an Kühl-/Schmiermittel (KSM) versorgt werden, um Gefügeumwandlungen des Werkstücks zu vermeiden. In der Regel wird dabei das Kühl-/Schmiermittel (KSM) in einem KSM-Strahl auf die Schleifscheibe und den Schleifspalt gerichtet. Das dabei auftretende Problem der KSM-Versorgung besteht allerdings darin, dass die in diesem Schleifprozess eingesetzten Schleifscheiben mit Umfangsgeschwindigkeiten von über 100 m/s, z.B. etwa 120 m/s betrieben werden, so dass es die auftretenden Fliehkräfte und Luftbewegungen in Schleifscheibennähe erfordern, das Kühl-/Schmiermittel (KSM) dem Schleifspalt mit einem erheblichen Überschuss zuzuführen. Dabei zeigt sich allerdings, dass es dabei tendenziell, insbesondere beim Einschleifen von engen bzw. schmalen Spannuten beispielsweise bei Gewindebohrwerkzeugen, zu einer Gratbildung an den eingeschliffenen Nutkanten kommt. Dies setzt der Vorschubgeschwindigkeit Grenzen, wenn eine Nachbearbeitung der eingeschliffenen Nuten vermieden werden soll.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schleifscheibe für das Profilschleifen zu schaffen, mit der sich selbst bei schwer zu bearbeitenden Werkstoffen höhere Vorschubgeschwindigkeiten realisieren lassen, ohne Nachbearbeitungen der geschliffenen Nuten in Kauf nehmen zu müssen. Dabei soll die Schleifscheibe weiterhin wirtschaftlich herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Es hat sich herausgestellt, dass es dadurch, dass in den Scheibenkörper der Schleifscheibe über den gesamten Umfang ein Muster von Taschen eingearbeitet ist, welche zumindest die Seitenwangen des Scheibenkörpers erfassen und eine Mündungsöffnung im Bereich der Umfangs-Querschnittskontur (PG, PA) der Schleifscheibe haben, gelingt, eine Gratbildung an den Nutkanten wirksam selbst dann auszuschließen, wenn das Einschleifen der Nut mit erheblichen Vorschubgeschwindigkeiten betrieben wird. Durch die eingebrachten Taschen wird zwar die Schleiffläche der Schleifscheibe über den Umfang mehrfach unterbrochen. Es zeigt sich aber, dass dadurch die Bearbeitungsgenauigkeit der Nut nicht beeinträchtigt wird. Vielmehr ergibt sich durch die erfindungsgemäße Modifikation der Schleifscheibe der zusätzliche Vorteil, dass in der Umgebung des Schleifspalts zusätzliche Volumina entstehen, die im Zusammenwirken mit der bereits vorhandenen Porosität des Scheibenkörpers einerseits zur Aufnahme von Kühl-/Schmiermittel (KSM) und andererseits zur Aufnahme von bei einer Schleifbearbeitung eines Werkstücks erzeugten Schleifstaub bzw. Schleifspänen dienen. In Versuchen hat sich herausgestellt, dass diese Volumina selbst bei den vorliegenden extrem hohen Schnittgeschwindigkeiten in der Lage sind, ausreichend zusätzliches Kühl-/Schmiermittel (KSM) im Bereich des Schleifspalts zu halten, um die beim Schleifen auftretende thermische Beanspruchung des Werkstücks spürbar zu senken. Dies kommt der Anhebung des Schleifscheibenvorschubs weiter zugute. Die in die Schleifscheibe eingebrachten Taschen erlauben zudem, dass der Scheibenkörper ein fein gekörntes, d.h. eher geschlossenes, Gefüge (z.B. mit einer Korngröße von 97 mesh) mit geringerer Porosität bzw. geringem Porenanteil aufweist, weil die in den Scheibenkörper eingebrachten Taschen neben dem Kühl-/Schmiermittel (KSM) auch der Aufnahme von bei einer Schleifbearbeitung von einem Werkstück abgetragenen Schleifstaub bzw. Schleifspänen dienen. Durch eine feine Körnung wird eine gleichmäßigeres Schleifbild erzeugt. Im Unterschied zur erfindungsgemäßen Lösung könnten bei einem Scheibenkörper mit fein gekörntem oder kleinporigem Gefüge ohne Taschen, die im Gefüge vorhandenen Poren durch den von einem Werkstück abgetragenen Schleifstaub bzw. die Schleifspäne rasch zumachen, wodurch die Aufnahme von Kühl-/Schmiermittel (KSM) verhindert zumindest aber behindert werden würde.
Für die Muster der Taschen bestehen vielerlei Gestaltungs- und Variationsmöglichkeiten. Sinnvollerweise sind die Muster und/oder die Taschen so ausgebildet und angeordnet, dass sie bereits in der Rohform der Schleifscheibe ausgebildet sind und das Muster bei den folgenden Abrichtvorgängen im Laufe des Einsatzes der Schleifscheibe erhalten bleibt. Schleifscheiben für das Profilschleifen von Spannuten haben in der Regel ringförmige Scheibenkörper mit einem Außendurchmesser von über 400 mm und einem Innendurchmesser von etwa 600 mm. Vorzugsweise werden deshalb die Taschen in dem äußeren Ringbereich der Seitenwangen eingebracht, so dass die Schleifscheibe in einem etwa 50 mm breiten Ringbereich immer wieder auf Maß abgerichtet werden kann, ohne das Muster der Taschen zu verändern bzw. zu beseitigen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Taschen von nutenförmigen Vertiefungen in den beiden Seitenwangen des Scheibenkörpers gebildet. Dabei hat sich gezeigt, dass bereits Vertiefungen im mm-Bereich genügen, um der oben angesprochen Gratbildung an den Nutkanten entgegenzuwirken und gleichzeitig die KSM-Menge im Schleifspalt wirksam anzuheben. Dabei ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass die Vertiefungen problemlos so eingebracht werden können, dass keinerlei spürbare Unwuchten auftreten.
Wenn die nutenförmigen Vertiefungen eine Ausrichtung haben, die zu einer Radialrichtung derart angestellt sind, dass die jeweils radial außenliegenden Abschnitte der Vertiefungen in Drehrichtung der Schleifscheibe vorlaufen, ergibt sich durch die Vertiefungen eine Art Schaufeleffekt, so dass nicht nur mehr Kühl-/Schmiermittel (KSM) im Schleifspalt gehalten werden kann, sondern auch dem Aufbau eines Grats an den Nutkanten noch besser entgegengewirkt werden kann.
Das Muster, in dem die Vertiefungen angeordnet werden, ist nicht auf eine bestimmte Form oder Ausrichtung beschränkt. Wenn die nutenförmigen Vertiefungen geradlinig verlaufen, ergibt sich eine verhältnismäßig einfache Herstellung der Schleifscheibe.
Vorzugsweise sind die Muster der nutenförmigen Vertiefungen auf den beiden Seitenwangen identisch ausgebildet, jedoch zueinander in Umfangsrichtung versetzt. Auf diese Weise wird der Scheibenkörper möglichst wenig geschwächt.
Wenn die nutenförmigen Vertiefungen auf eine gemeinsame Tiefe in die Seitenwangen eingebracht sind, bleiben die oben beschriebenen positiven Effekte hinsichtlich gesteigerter Wirtschaftlichkeit des Schleifverfahrens über die gesamte Lebensdauer der Schleifscheibe unverändert erhalten.
Gemäß einer vorteilhaften Alternative sind die Taschen von Durchgangsöffnungen gebildet sind, die von einer Seitenwange zur anderen verlaufen. Mit dieser Gestaltung wird ein noch größeres zusätzliches Volumen in der Nähe des Schleifspalts für das auf die Schleifscheibe gespritzte Kühl-/Schmiermittel (KSM) geschaffen, wodurch es ebenfalls gelingt, die KSM-Versorgung des Schleifspalts wirksam zu verbessern
Wenn die Durchgangsöffnungen zu mehreren, über den Umfang regelmäßig verteilten Gruppen zusammengefasst sind, in denen die Durchgangsöffnungen auf einer vorbestimmten Linie oder Kurve liegen, kann über die Geometrie der Kurve der KSM-Halteeffekt auf die Schleifbedingungen wie Form, Material und/oder Drehzahl der Schleifscheibe abgestimmt werden.
Vorteilhafterweise verlaufen die Durchgangsöffnungen geradlinig, vorzugsweise parallel zur Schleifscheibenachse, und sie haben vorzugsweise Kreisquerschnitt, wodurch sich die Herstellung der Schleifscheibe vereinfacht, insbesondere dann, wenn das Muster der Taschen in einen fertigen Schleifscheiben-Rohling eingearbeitet wird.
Das erfindungsgemäße Konzept hat aber den besonderen Vorzug, dass das Muster der Taschen in einen Schleifscheibenrohling bereits bei dessen Herstellung, d.h. beim Urformprozess, also beim Pressen des Scheibenkörpers, eingeformt werden kann. Diese Herstellung hat den besonderen Vorteil, dass auch komplexe Formen der Taschen mittels geeigneter Formkerne gestaltet werden können und dass es auf einfache Weise gelingt, scharfe Kanten im Bereich der Taschen zu vermeiden, wodurch selbst bei höchsten Drehzahlen keine schädlichen Spannungsspitzen auftreten.
Für die Herstellung der Schleifscheibe kommen alle gängigen Werkstoffe in Frage. So kann das Schleifkorn aus der Gruppe von Korund, Siliziumkarbid (SiC), kubischem Bornitrid (CBN) und Diamant und die Bindung aus der Gruppe der Kunstharzbindungen, keramischen Bindungen und Bindungen aus Polyurethan gewählt werden.
Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung eines Systemaufbaus beim Profil-Nutenschleifen von Spannuten eines Bohrwerkzeugs, bei dem eine erfindungsgemäß Schleifscheibe verwendet werden kann;
Figur 1A in stark vergrößerter Darstellung eine Schnittansicht der in eine zu schleifende Spannut eintauchenden Schleifscheibe;
Figur 1B in weiter vergrößerter Darstellung die Einzelheit "IB" in Figur 1A;
Fig. 2 eine Stirnansicht einer ersten Ausführungsform der Schleifscheibe;
Fig. 3 die Seitenansicht der Schleifscheibe gemäß Figur 2;
Fig. 4 die perspektivische Ansicht der Schleifscheibe gemäß Figur 2 und 3;
Fig. 5 eine Stirnansicht einer zweiten Ausführungsform der Schleifscheibe;
Fig. 6 die Seitenansicht der Schleifscheibe gemäß Figur 5;
Fig. 7 die perspektivische Ansicht der Schleifscheibe gemäß Figur 5 und 6;
Fig. 8 den Schnitt VIII-VIII gemäß Figur 5;
Fig. 9 eine vergrößerte Teil-Schnittansicht eines äußeren Umfangsbereichs der Schleifscheibe gemäß Figur 5 zur Darstellung der sich beim Abrichten der Schleifscheibe verändernden Verhältnisse;
Fig. 10 eine vergrößerte Teil-Schnittansicht eines äußeren Umfangsbereichs der Schleifscheibe gemäß Figur 2 zur Darstellung der sich beim Abrichten der Schleifscheibe verändernden Verhältnisse;
Fig. 11 und 12 Teil-Schnittansichten einer modifizierten Ausgestaltung der Schleifscheibe gemäß Figur 2;
Figur 13 eine Stirnansicht einer weiteren Ausführungsform der Schleifscheibe;
Figur 14 die Schnittansicht gemäß XIV-XIV in Figur 13; und
Figur 14A in vergrößertem Maßstab eine Teilansicht einer Einzelheit "XIVA" gemäß Figur 14.

In Figur 1 ist schematisch dargestellt, wie in der Regel die Spannuten eines Bohr- oder Fräswerkzeugs hergestellt werden. Eine ringförmige, auf einem Spanndorn 20 aufgespannte Schleifscheibe 30 - im Folgenden auch als Scheibenkörper 30 bezeichnet - taucht mit ihrem Umfangsabschnitt auf volle Tiefe in einen Werkstückrohling 40 ein, der in einem dreh- und axial verschiebbaren Spannfutter 50 eingespannt ist. Die Schleifscheibe 20 ist unter einem vorbestimmten Winkel zur Achse des Spannfutters 50 angestellt. Ferner ist der Umfangsabschnitt der Schleifscheibe 30 auf ein solches Profil gebracht, dass bei einer vorgegebenen Vorschub- und Winkelgeschwindigkeit des Spannfutters 30, ein vorbestimmter Querschnitt der Spannut entsteht. Der auf eine vorbestimmte Umfangs-Querschnittskontur abgerichtete Scheibenkörper, der in der Regel eine Dicke im Bereich zwischen 4 und 16 mm haben kann, taucht also auf volle Tiefe in das Werkstück 40 ein und er wird durch das Werkstück 40 hindurch bewegt wird. Mit dem Bezugszeichen 60 ist eine Abrichteinrichtung bezeichnet, mit der das Schleifscheibenprofil nach einem bestimmten Schleifweg erneut auf das Sollprofil abgerichtet wird, bei dem sich die Schleiffläche FS durchgängig von einer Seitenwange 32 zur anderen Seitenwange 32 erstreckt.
In Figur 1A ist in stark vergrößerter Schnittansicht die Schleifsituation dargestellt. Die Schleifscheibe 30 erzeugt mit ihrer Schleiffläche FS in einem Bearbeitungsgang die Spannut, deren Kontur in Figur 1A mit 42 bezeichnet ist. Wenn die Schleiffläche FS über den gesamten Umfang eine durchgängige Fläche ausbildet, zeigt sich allerdings, dass sich insbesondere dann, wenn der Winkel MW zwischen dem Nutgrund und der Bohrwerkzeugumfangsfläche UBW relativ klein wird bzw. wenn Spannuten mit geringer Weite WS mit wirtschaftlichen Vorschubgeschwindigkeiten eingeschliffen werden, wie das beispielsweise bei Gewindebohrwerkzeugen der Fall ist, an den Nutkanten 44 ein Grat G bildet. Dessen Beseitigung erfordert einen die Wirtschaftlichkeit des Schleifverfahrens beeinträchtigenden Zusatzaufwand.
Es kommt hinzu, dass bei diesem Schleifprozess die Schleifscheibe insbesondere im Schleifspalt mit einer enormen Menge an Kühl-/Schmiermittel (KSM) versorgt werden muss. Dabei wird zwar die Porosität des Scheibenkörpers in die Lösung des Kühlproblems einbezogen, aber die äußerst hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Schleifscheibe 30, welche bei über 120 m/s liegen können, machen es erforderlich, das Kühl-/Schmiermittel (KSM) in einem intensiven Strahl auf die Schleifscheibe zu richten, damit die thermische Beanspruchung des Werkstücks kontrollierbar bleibt. Dadurch wird die Bearbeitungsgeschwindigkeit begrenzt.
Die nachfolgend näher beschriebenen Ausgestaltungen der Schleifscheibe erlauben eine Anhebung des Arbeitsvorschubs und eine Anhebung der Wirtschaftlichkeit des Schleifverfahrens.
Die in der Rohform, d.h. in noch nicht auf Profil abgerichteter Form gezeigte Schleifscheibe 30 gemäß Figur 2 bis 4 ist von einer ringförmigen Scheibe mit einem Außendurchmesser D30, der beispielsweise etwa 400 mm beträgt, und einem Innendurchmesser d30 gebildet, der im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 300 mm beträgt. Die Stärke S30 der Schleifscheibe 30 liegt bei etwa 10 mm. Es soll jedoch hervorgehoben werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf irgendwelche konkreten Abmessungen der Schleifscheibe 30 beschränkt ist, sondern für alle gängigen Abmessungen von Schleifscheiben anwendbar ist, mit denen eine Profil-Tauchschleifen durchgeführt wird. Zum Nutenschleifen von Bohr- oder Fräswerkzeugen werden in der Regel Schleifscheiben mit Stärken zwischen 4 und 16 mm verwendet.
Die Schleifscheibe kann unterschiedlichstes Schleifkorn aufweisen, beispielsweise ein Schleifkorn aus der Gruppe von Korund, Siliziumkarbid (SiC), kubischem Bornitrid (CBN) und Diamant. Vorteilhaft ist allerdings, wenn die Porosität des Schleifscheibengefüges auf den Schleifprozess abgestimmt ist. Ferner kann die Schleifscheibe 30 mit einer Bindung aus der Gruppe der Kunstharzbindungen, keramischen Bindungen und Bindungen aus Polyurethan hergestellt sein.
Die Besonderheit der Schleifscheibe 30 besteht darin, dass in zumindest einer Seitenwange 32 der Schleifscheibe 30, vorzugsweise in den beiden Seitenwangen 32 des Scheibenkörpers über den gesamten Umfang vom äußeren Umfangsabschnitt 34 bis zu einem durch die gestrichelte Linie in Figur 2 angedeuteten Grenzdurchmesser DG ein Muster von Taschen 70 eingearbeitet ist, die in Figur 9 in vergrößerter Darstellung gezeigt sind. Die Taschen 70 sind so ausgebildet, dass sie Mündungsöffnungen 71 im Bereich der auf Profil abgerichteten Umfangs-Querschnittskontur PG, PA haben, Das Muster kann dabei nachträglich in eine Schleifscheibe 30 eingearbeitet werden, oder aber bereits beim Pressvorgang der Schleifscheibe eingeformt werden.
Die Taschen sind bei dieser ersten Ausführungsform von Durchgangsöffnungen 72 gebildet sind, die von einer Seitenwange 32 zur anderen verlaufen. Die Durchgangsöffnungen 72 sind genauer gesagt im gezeigten Ausführungsbeispiel von Bohrungen bzw. Durchbrüchen mit Kreisquerschnitt gebildet, deren Durchmesser D72 beispielsweise im Bereich von 5 mm liegt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die Durchgangsöffnungen 72 geradlinig und parallel zur Schleifscheibenachse A30. Man erkennt ferner aus Figur 2, dass eine gewisse Anzahl von Durchgangsöffnungen 72 - im gezeigten Ausführungsbeispiel sechs - jeweils zu Gruppen zusammengefasst sind, die über den Umfang regelmäßig verteilt sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwölf solcher Gruppen vorgesehen, wobei in jeder dieser Gruppen die Durchgangsöffnungen 72 auf einer vorbestimmten Linie bzw. Kurve 73 liegen. Der Umfangswinkelabstand der einzelnen Durchgangsöffnungen 72 in einer Gruppe liegt demnach bei 5°, der radiale Abstand liegt im Bereich von 3,5 mm.
In den Figuren 2 bis 4 ist die Schleifscheibe 30 in der noch nicht auf Profilmaß abgerichteten Rohform dargestellt, während die Figur 9 in schematischer Schnittansicht die auf ein Sollprofil abgerichtete Schleifscheibe 30 zeigt. Mit gestrichelter Linie PG ist dasjenige Profil dargestellt, das die Schleifscheibe 30 beim erstmaligen Abrichten erhält. Das aktuelle, nach mehrmaligem Abrichten noch vorhandene Profil PA ist mit durchgezogener Linie gezeigt. Aus den Figuren ist ersichtlich, dass durch das mehrmalige Abrichten der Schleifscheibe 30 zwar einige der radial äußeren Durchgangsöffnungen 72 verschwinden, dass das Muster der Durchgangsöffnungen 72 und auch die Mündungsöffnungen 71 im Bereich der Querschnittskontur PG, PA jedoch vorhanden bleibt, so dass die für die Vermeidung von Gratbildung an den Nutkanten entscheidende Charakteristik der Schleifscheibe 30 aufrecht erhalten bleibt. Gleichzeitig stabilisiert diese Gestaltung Kühl-/Schmiermittel (KSM)-Versorgung des Schleifspalts, wodurch sich erhöhte Schleifvorschübe realisieren lassen.
Diese Charakteristik besteht darin, dass die Durchgangsöffnungen 72 mit den Mündungsöffnungen 71 dazu führen, dass die Schleiffläche SF in vorbestimmten Abschnitten unterbrochen wird. In Verbindung mit dem im Schleifspalt vorhandenen Kühl-/Schmiermittel (KSM) und der hohen Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe kann sich ein in Figur 1B dargestellter Grat G an den Nutkanten 44 nicht mehr aufbauen, und zwar selbst dann nicht, wenn die Nutweite WS verhältnismäßig klein ist bzw. wenn der Winkel MW zwischen Nutgrund und Bohrwerkzeugumfangsfläche UBW relativ klein wird. Es stellt sich aber auch der Zusatzeffekt ein, dass das Muster von Taschen 70, also im gezeigten Ausführungsbeispiel die Durchgangsöffnungen 72 das auf die Schleifscheibe 30 und in den Schleifspalt gerichtete Kühl-/Schmiermittel (KSM) selbst bei extrem hohen Schleifgeschwindigkeiten im Bereich von 120 m/s in größerer Menge in einem für die Versorgung des Schleifspalts entscheidenden Bereich gehalten wird, wodurch es gelingt, die Vorschubgeschwindigkeit beim Eintauch-Profilschleifen im Vergleich zu herkömmlichen Schleifscheibengestaltungen spürbar anzuheben. Zudem können die Taschen 70 Schleifstaub bzw. Schleifspäne aufnehmen, was ebenfalls dazu beiträgt, dass eine Gratbildung an den Nutkanten 44 unterbleibt. Es zeigt sich gleichzeitig, dass die Durchgangsöffnungen 72 aufgrund ihrer kleinen Abmessungen weder zu einem Umwuchtproblem und/oder zu schädlichen Spannungskonzentrationen führen, noch den Eingriff der Schleifscheibe 30 in das Werkstück negativ beeinflussen, und zwar selbst dann, wenn an den Durchgangsöffnungen 72 scharfkantige Übergange zu den Schleifscheibenwangen 32 und zur Querschnittskontur PG bzw. PA verbleiben.
In den Figuren 5 bis 7 und 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schleifscheibe 130 gezeigt. In dieser Variante, die mit Abmessungen, beispielsweise mit einer Stärke S130 zwischen 4 und 16 mm, versehen ist, welche mit denjenigen der oben beschriebenen Schleifscheibe 30 vergleichbar sind, sind die mit 170 bezeichneten Taschen von nutenförmigen Vertiefungen 172 mit randseitigen Mündungsöffnungen 171 gebildet, die in die beiden Seitenwangen 132 der Schleifscheibe 130 entweder bereits beim Herstellungsprozess bzw. Pressvorgang eingeformt oder nachträglich eingearbeitet sind. Auch hinsichtlich der zur Herstellung verwendeten Materialien ist die Schleifscheibe 130 mit der vorstehend beschriebenen Schleifscheibe 30 vergleichbar.
Man erkennt, dass die nutenförmigen Vertiefungen 172 mit den Mündungsöffnungen 171 eine Ausrichtung R haben, die zu einer Radialrichtung RR derart angestellt sind, dass die jeweils radial außenliegenden Abschnitte 174A der Vertiefungen 172 und Mündungsöffnungen 171 in Drehrichtung RD der Schleifscheibe 130 vorlaufen. In der gezeigten Variante verlaufen die nutenförmigen Vertiefungen 172 und Mündungsöffnungen 171 geradlinig, was aber nicht zwingend ist.
Man erkennt ferner aus den Figuren 6 und 8, dass die Muster der nutenförmigen Vertiefungen 172 mit den Mündungsöffnungen 171 auf den beiden Seitenwangen 132 zueinander in Umfangsrichtung versetzt sind. Ferner sind sie in die Seitenwangen 132 auf eine gemeinsame Tiefe T172 eingebracht, die im mm-Bereich liegt.
In den Figuren 5 bis 8 ist die Schleifscheibe 130 in der noch nicht auf Profilmaß abgerichteten Rohform dargestellt, während die Figur 10 in schematischer Schnittansicht die auf ein Sollprofil abgerichtete Schleifscheibe 130 zeigt. Mit gestrichelter Linie PG ist wieder dasjenige Profil dargestellt, das die Schleifscheibe 130 beim erstmaligen Abrichten erhält. Das aktuelle, nach mehrmaligem Abrichten noch vorhandene Profil PA ist mit durchgezogener Linie gezeigt. Aus den Figuren ist ersichtlich, dass durch das mehrmalige Abrichten der Schleifscheibe 130 zwar die äußeren Bereiche der nutenförmigen Vertiefungen 172 mit den Mündungsöffnungen 171 verschwinden, dass das Muster der nutenförmigen Vertiefungen 172 jedoch grundsätzlich vorhanden bleibt, wobei die Mündungsöffnungen 171 nach wie vor im Bereich der Querschnittskontur PG, PA liegen, so dass die für die Kühl-/Schmiermittel (KSM)-Versorgung des Schleifspalts entscheidende Charakteristik der Schleifscheibe 30 auch bei dieser Variante bei einem nachträglichen Abrichten der Schleifscheibe 130 aufrecht erhalten bleibt.
Diese Charakteristik besteht ebenso wie beim Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2 bis 4 auch darin, dass die nutenförmigen Vertiefungen 172 mit den Mündungsöffnungen 171 dafür sorgen, dass das auf die Schleifscheibe 130 und in den Schleifspalt gerichtete Kühl-/Schmiermittel (KSM) selbst bei extrem hohen Schleifgeschwindigkeiten im Bereich von 120 m/s in größerer Menge in einem für die Versorgung des Schleifspalts entscheidenden Bereich gehalten wird. Von den nutenförmigen Vertiefungen 172 werden durch die Mündungsöffnungen Kanten gebildet, die im Zusammenwirken mit dem dort befindlichen Kühl-/Schmiermittel (KSM) dafür sorgen, dass sich an den Nutenkanten kein Grat G aufbauen kann. Ferner wird durch die Vertiefungen 172zusätzlich Volumen zur Aufnahme von Kühl-/Schmiermittel (KSM) geschaffen. Dieses ist zwar etwas kleiner als bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, aber die Ausrichtung der nutenförmigen Vertiefungen 172 mit den Mündungsöffnungen 171 führt zu einer Art Pump- und Halteeffekt, wodurch es auch mit dieser Schleifscheibe 130 gelingt, die Vorschubgeschwindigkeit beim Eintauch-Profilschleifen im Vergleich zu herkömmlichen Schleifscheibengestaltungen spürbar anzuheben.
Auch bei dieser Variante zeigt sich, dass die nutenförmigen Vertiefungen 172 aufgrund ihrer kleinen Abmessungen und aufgrund des gleichmäßigen Musters zu beiden Seiten der Schleifscheibe 130 weder zu einem Umwuchtproblem führen, noch zu schädlichen Spannungskonzentrationen, noch den Eingriff der Schleifscheibe 130 in das Werkstück negativ beeinflussen, und zwar selbst dann nicht, wenn die nutenförmigen Vertiefungen 172 an den Mündungsöffnungen 171 scharfkantige Übergange zu den Schleifscheibenwangen 132 haben.
Selbstverständlich sind viele Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.
Figur 11 zeigt z.B. eine Modifikation der Schleifscheibe 30, bei der die Durchgangsöffnungen 272 mit Mündungsöffnungen 271 zwar noch geradlinig verlaufen, aber nicht mehr senkrecht auf den Seitenwangen 232, sondern schräg dazu.
Die Variante gemäß Figur 12 hat Durchgangsöffnungen 372, die nicht mehr geradlinig, sondern einen Knickverlauf haben. Die Mündungsöffnungen sind mit 371 bezeichnet. Es sind auch bogenförmige Verläufe möglich. Schließlich können auch - je nach vorhandener Schleifsituation, je nach der vorhandenen Porosität und/oder der Bindung der Schleifscheibe, und je nach der vorgegebenen Möglichkeit der Kühl-/Schmiermittel (KSM)-Zufuhr - andere Muster von Taschen vorgesehen sein. Nuten oder Durchgangsöffnungen können anders als oben beschrieben orientiert sein.
Schließlich ist es möglich, die Anzahl und Form der in der Schleifscheibe ausgebildeten oder eingeformten Taschen in weiten Grenzen zu variieren, was anhand des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 13 und 14 erläutert wird. Auch hier werden Merkmale, die denjenigen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele entsprechen, mit ähnlichen Bezugszeichen versehen, denen ein "4" vorangestellt ist.
Die Schleifscheibe 430, deren Dicke S430 in der Größenordnung von 6 mm liegt und die von einer Ringscheibe mit einem Außendurchmesser D430 von etwa 400 mm und einem Innendurchmesser von etwa 300 mm gebildet ist, hat auf jeder Seitenwange 432 jeweils 4 im Winkelabstand von 90° zueinander liegende Ausnehmungen 472, die durch Einschleifen einer radial ausgerichteten Nut entstehen, deren Breite B472 im Bereich zwischen 5 und 25 mm und deren radiale Erstreckung R472 im Bereich zwischen 10 und 35 mm liegt. Die Muster der Ausnehmungen 472 zu beiden Seiten der Schleifscheibe 430 sind zueinander um 45° versetzt.
Die jeweilige Ausnehmung 472 hat einen Nutgrund 473, der zur Seitenwange 432 geneigt ist. Mit anderen Worten hat die Ausnehmung im radial äußeren Bereich die größte Tiefe T472, während sie in einem bestimmten Abstand zum Außenumfang der Schleifscheibe in die Seitenwange 432 ausläuft. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft der Nutgrund 473 herstellungsbedingt konkav gekrümmt mit einem Radius R. Die Tiefe T472 beträgt vorzugsweise maximal die halbe Dicke S430.
Die Figuren 13 und 14 zeigen die Schleifscheibe mit durchgezogenen Linien in einem noch nicht auf Profilform gebrachten Zustand. Es ist aber ersichtlich, dass die Ausnehmungen 472 so geformt bzw. ausgebildet sind, dass sie - wie in der vergrößerten Teilansicht der Figur 14A gezeigt - im auf Profilform gebrachten Zustand Mündungsöffnungen 474 im Bereich der mit gestrichelter Linie angedeuteten Umfangs-Querschnittskontur PG haben. Diese Mündungsöffnungen bleiben erhalten, wenn die Schleifscheibe 430 nachgeschliffen wird.
Auch mit diesem Muster von Ausnehmungen 472 gelingt es, zuverlässig auch dann, wenn enge Nuten mit größeren Vorschubgeschwindigkeiten geschliffen werden, zuverlässig zu vermeiden, dass sich an den Nutenkanten ein Grat G bildet, wobei die Ausnehmungen gleichzeitig dafür sorgen, dass ausreichend Kühl-/Schmiermittel (KSM) am Schleifpunkt gehalten wird, um Überhitzungen des Werkstücks auszuschließen.
Die Erfindung schafft somit eine Schleifscheibe, die für das Form-Einschleifen von profilierten Ausnehmungen in metallische Werkstücke, insbesondere für das Profilschleifen von Spannuten eines Bohr- oder Fräswerkzeugs, hergerichtet ist. Bei diesem Schleifverfahren wird der von der gesamten Kontur der Außenumfangsfläche der Schleifscheibe gebildete Schleifspalt mit Kühl-/Schmiermittel (KSM) beaufschlagt, indem Kühl-/Schmiermittel (KSM) in einem intensiven Strahl auf die Schleifscheibe gerichtet wird. Die Schleifscheibe hat einen auf eine vorbestimmte Umfangs-Querschnittskontur abrichtbaren, mit Seitenwangen ausgestatteten Scheibenkörper, und die Umfangs-Querschnittskontur ist dazu hergerichtet, mit ihrem Umfangsabschnitt auf volle Tiefe in einen Werkstückrohling einzutauchen, indem sich die Schleiffläche durchgängig von einer Seitenwange zur anderen Seitenwange erstreckt. Um selbst bei schwer zu bearbeitenden Werkstoffen höhere Vorschubgeschwindigkeiten realisieren zu können, ohne Nachbearbeitungen der geschliffenen Nuten in Kauf nehmen zu müssen, ist in den Scheibenkörper über den gesamten Umfang ein Muster von Taschen eingearbeitet, die so ausgebildet sind, dass sie zumindest die Seitenwangen des Scheibenkörpers erfassen und eine Mündungsöffnung im Bereich der Umfangs-Querschnittskontur haben. Die Schleifscheibe kann besonders wirtschaftlich eingesetzt werden, weil das Muster von Taschen so ausgebildet ist, dass es beim Abrichten der Schleifscheibenkontur vorhanden bleibt. Die in die Schleifscheibe eingebrachten Taschen erlauben die Aufnahme von Kühl-/Schmiermittel und bei einer Schleifbearbeitung von einem Werkstück abgetragenen Schleifstaub bzw. Schleifspänen.

Claims

Schleifscheibe, hergerichtet für das Form-Einschleifen von profilierten Ausnehmungen in metallische Werkstücke, insbesondere für das Profilschleifen von Spannuten eines Bohr- oder Fräswerkzeugs, bei dem der von der gesamten Kontur der Außenumfangsfläche der Schleifscheibe gebildete Schleifspalt mit Kühl-/Schmiermittel (KSM) beaufschlagt wird, indem Kühl-/Schmiermittel (KSM) in einem intensiven Strahl auf die Schleifscheibe gerichtet wird, mit einem auf eine vorbestimmte Umfangs-Querschnittskontur (PG, PA) abrichtbaren, mit Seitenwangen (32; 132; 232; 332; 432) ausgestatteten Scheibenkörper (30; 130; 230; 330; 430), wobei die Umfangs-Querschnittskontur (PG, PA) dazu hergerichtet ist, mit ihrem Umfangsabschnitt auf volle Tiefe in einen Werkstückrohling (40) einzutauchen, indem sich die Schleiffläche (FS) durchgängig von einer Seitenwange (32) zur anderen Seitenwange (32) erstreckt, gekennzeichnet durch ein in den Scheibenkörper (30; 130; 230; 330; 430) über den gesamten Umfang eingearbeitetes Muster von Taschen (70; 472), die so ausgebildet sind, dass sie zumindest die Seitenwangen (32; 132; 232; 332; 432) des Scheibenkörpers (30; 130; 230; 330; 430) erfassen und eine Mündungsöffnung (71; 171; 271; 371; 471) im Bereich der Umfangs-Querschnittskontur (PG, PA) haben, wobei das Muster von Taschen so ausgebildet ist, dass es beim Abrichten der Schleifscheibenkontur vorhanden bleibt.
Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (70) von nutenförmigen Vertiefungen (172; 472) in den beiden Seitenwangen (32; 132; 232; 332; 432) gebildet sind.
Schleifscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nutenförmigen Vertiefungen (172) eine Ausrichtung (R) haben, die zu einer Radialrichtung (RR) derart angestellt sind, dass die jeweils radial außenliegenden Abschnitte (172A) der Vertiefungen (172) in Drehrichtung (RD) der Schleifscheibe vorlaufen.
Schleifscheibe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nutenförmigen Vertiefungen (172; 472) geradlinig verlaufen.
Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Muster der nutenförmigen Vertiefungen (172; 472) auf den beiden Seitenwangen (132; 432) zueinander in Umfangsrichtung versetzt sind.
Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nutenförmigen Vertiefungen (172; 472) auf eine gemeinsame Tiefe (T172; T472) in die Seitenwangen (132; 432) eingebracht sind.
Schleifscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nutenförmigen Vertiefungen (472) in jeder Seitenwange (432) von vier über den Umfang vorzugsweise gleichmäßig verteilten Keilspalten gebildet sind, deren Tiefe (T472) ausgehend von einem radial äußeren Ende radial nach innen abnimmt.
Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen von Durchgangsöffnungen (72; 272; 372) gebildet sind, die von einer Seitenwange (32; 232; 332) zur anderen verlaufen.
Schleifscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (72) zu mehreren, über den Umfang regelmäßig verteilten Gruppen zusammengefasst sind, in denen die Durchgangsöffnungen (72) auf einer vorbestimmten Linie (74) liegen.
Schleifscheibe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (72) geradlinig, vorzugsweise parallel zur Schleifscheibenachse (A30), verlaufen und vorzugsweise Kreisquerschnitt haben.
Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster der Taschen (70) in einen Schleifscheibenrohling eingebracht, beispielsweise eingeformt ist.
Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein Schleifkorn aus der Gruppe von Korund, Siliziumkarbid (SiC), kubischem Bornitrid (CBN) und Diamant.
Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit Bindung aus der Gruppe der Kunstharzbindungen, keramischen Bindungen und Bindungen aus Polyurethan.
Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einem abgerichteten Umfangsprofil (PG, PA), welches zumindest einen Teil der Taschen (70) erfasst.