DE2646483A1

DE2646483A1 - Profilierrolle

Info

Publication number: DE2646483A1
Application number: DE19762646483
Authority: DE
Inventors: Roger Gilbert Guay; Gerald Franklin Tilley
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1975-10-15
Filing date: 1976-10-14
Publication date: 1977-04-21
Also published as: BE847288A; IT1073031B; LU76004A1; JPS5250088A; FR2327847A1

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR ~ _o , _o , _o *

£ O H O H ο PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 860245

Anwaltsakte 27 4-97

m. okt. 1976

MONSANTO COMPANY St. Louis, Missouri / USA

Profilierrolle

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abrichten einer Schleifscheibe mittels einer Profilierrolle.

Das Formschleifen ist ein spanendes Bearbeitungsverfahren zum Herstellen nahezu jeder beliebigen Form. Die Schleiffläche von zum Formschleifen verwendeten Schleifscheiben kann durch

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Einrollen oder Diamantschliff abgerichtet werden. Die folgende Beschreibung ist ausschließlich auf das Abrichten durch Einrollen beschränkt.

Beim Abrichten durch Einrollen wird eine aus Karbidlegierungen, Schnellstahl oder Gußeisen gefertigte und entsprechend dem gewünschten Profil eines Werkstücks geformte Erofilierrolle unter hohem Druck entlang dem Umfang einer Schleifscheibe geführt, um diesem das gewünschte Profil zu verleihen. Dazu wird die Schleifscheibe gewöhnlich mit einer niedrigen Drehzahl angetrieben und die Profilierrolle unter einem hohen Druck z.B. von 354 bis 424 kp/cm daran in Anlage gehalten. Unter einem solchen Druck werden einzelnen Schleifmittelteilchen der Schleifscheibe verdrängt, so daß sich das Profil der Rolle auf die Schleifscheibe überträgt. Die abgerichtete Schleifscheibe wird anschließend auf die Schleifdrehzahl beschleunigt und an das Werkstück herangeführt. Dadurch ergibt sich eine nahezu perfekte Übertragung des Profils der Profilierrolle auf die Schleifscheibe und von dieser auf das Werkstück, so daß zwischen diesem und der Profilierrolle kaum ein meßbarer Unterschied besteht.

Die BE-PS 834 992 beschreibt unter dem Titel "Apparatus for Slitting Coil Stock" das Längsschneiden von Metallband mittels einstückiger Schneidrollen. Das Herstellen der Schneidrollen geschieht durch Folmschleifen unter Verwendung einer Schleifscheibe, deren Profil mittels einer Profilierrolle abgerichtet ist.

Profilierrollen haben gewöhnlich einen Durchmesser von 7»6 bis 10,2 cm und sind um ca. 0,38 cm breiter als eine Schleif-

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scheibe. Der Durchmesser der Schleifscheibe richtet sich gewöhnlich nach dem Verwendungszweck und den Arbeitsbedingungen und kann etwa 15?2 bis 50,8 cm betragen.

Wegen des großen Unterschieds der Durchmesser kann es beim Antrieb der Schleifscheibe zu starkem Schlupf der frei drehbaren Profilierrolle kommen. Solange die Abmessungen von Nuten und Stegen eines eingerollten Profils größer sind als etwa 0,254-bis 0,382 mm hat der Schlupf der Profilierrolle gewöhnlich keine ernsthaften Folgen.

Das Abrichten von Schleifscheiben für die Herstellung von Schneidrollen zum Längsschneiden von Schwarzblech, wie es in der genannten BE-PS beschrieben ist, bietet keine Schwierigkeiten, solange die Stege und Nuten des eingerollten Profils wenigstens etwa 0,254- nm breit sind. Gewisse Probleme bietet jedoch die Fertigung von Schneidrollen zum Längsschneiden von dünneren Blechen mit Stärken von 0,127 bis 0,203 mm. Das Einrollen von Stegen und Wüten mit einer Breite von 0,127 bis 0,203 mm in eine Schleifscheibe ist äußerst schwierig und führt häufig zum Bruch oder Absplittern des Profils am Umfang der Schleifscheibe. Das Einrollen eines solchen Profils erfordert demgemäß äußerste Sorgfalt. Schlupf der Profilierrolle erschwert das Abrichten der Schleifscheibe und führt häufig zu Bruch oder Absplittern des Profils.

Die Erfindung ermöglicht das Abrichten von Schleifscheiben durch Einrollen eines Profils mit Stegen und Nuten mit einer Breite von 0,127 bis 0,203 mm durch die Verwendung einer Profilierrolle,

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welche ein Teil aufweist, das von der Schleifscheibe angetrieben wird, bevor das Formprofil der Rolle in Berührung mit der Schleifscheibe kommt.

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Abrichten einer Schleifscheibe durch Einrollen eines Profils mit Stegen und Nuten mit einer Breite von weniger als 0,25 tnm.

Die Vorrichtung enthält eine harte, massive Profilierrolle mit einem aus Stegen und Nuten gebildeten Profil und einer antriebsübertragenden Oberfläche, deren Durchmesser größer ist als der des Formprofils. Die antriebsübertragende Oberfläche ist ein Ring, welcher etwa 50 bis 75 nial so breit ist wie die einzelnen Stege und Nuten des Formprofils. Zunächst einer äußeren Nut hat die Rolle einen verbreiterten Steg zum Verbessern der axialen Festigkeit des Profils.

Somit schafft die Erfindung also eine Vorrichtung zum Abrichten einer Schleifscheibe mit einem aus Stegen und Nuten gebildeten Profil. Die beschriebene Profilierrolle hat ein Antriebsteil für die Übertragung der Drehung von der Schleifscheibe. Das Antriebsteil hat einen größeren Durchmesser und ist beträchtlich breiter als die einzelnen Stege und Nuten des Formprofils der Profilierrolle.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Profillierrolle, einer Schleifscheibe und eines Werkstücks.

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In der Zeichnung sind die gegenseitigen Beziehungen zwischen den wesentlichen Einrichtungen für das Formschleifen und Abrichten bzw. Profilieren dargestellt, nämlich einer Profilierrolle 10, einer Schleifscheibe 20 und einem Werkstück 30.

Die Profilierrolle 10 ist ein zylindrisches Metallteil welches mit hoher Präzision auf die Form des fertigen Werkstücks 30 bearbeitet ist. Der für die Profilierrolle verwendete Werkstoff ist im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit der Bearbeitung gewählt, so daß pro fertiges Werkstück möglichst geringe Kosten anfallen. Die meisten Profilierrollen sind aus Gußeisen, gehärtetem Stahl, Schnellstahl oder einem Karbid, etwa Wolframoder Borkarbid gefertigt.

Anstatt aus einem einstückigen Metallzylinder kann die Profilierrolle auch aus einem Stapel von Scheiben verschiedenen Durchmessers sein. Eine solche Ausführung entspricht einer Schneidrolle für Bleche aus auf einer Welle zusammengespannten Scheiben größeren und kleineren Durchmessers. Diese Scheiben können aus'¹ Wolframkarbid und mit einer äußerst engen Toleranz von etwa ± 0,00127 mm bearbeitet sein.

Die Profilierrolle 10 hat eine (nicht gezeigte) Axialbohrung für die Aufnahme einer Welle, mittels welcher die Rolle in einer Präzisions-Formschleifmaschine gelagert wird. Die dargestellte Profilierrolle hat ein Formprofil 11, einen verbreiterten Ringsteg 16 und ein Antriebsteil 18.

In einer Formschleifmaschine ist die Welle der Profilierrolle mittels Kegelrollenlagern eingespannt, welche die Rolle beim

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Abrichten der Schleifscheibe an axialen und radialen Bewegungen hindern. Die gesamte Anordnung ist derart vorgespannt, daß die dabei entstehenden Kräfte die einzelnen Teile in bestimmter Beziehung zueinander festhalten. Dies ist notwendig für eine genaue Übertragung des lOrmprofils auf den Umfang der Schleifscheibe.

Das Formprofil 11 wird auf die Schleifscheibe 20 und von dieser dann auf das Werkstück 30 übertragen. In der gezeigten Ausführung ist das Werkstück eine Schneidrolle. Diese bildet mit einer identischen Schneidrolle ein Paar zum Längsschneiden von Schwarzblech, wie dies in der BE-PS 834 992 beschrieben ist. Die Profile der jeweils ein Paar bildenden Schneidrollen müssen genau ineinandergreifen. Dies erfordert eine genaue Einhaltung der Abmessungen der Teile der Profile, insbesondere der Stege und Nuten derselben.

Das Profil 11 setzt sich aus Stegen 12 und dazwischen liegenden, parallelwandigen Hüten 14 zusammen. Der Abstand zwischen den parallelen Wänden jeder Nut muß so groß sein, daß ein Steg der jeweils anderen Schneidrolle mit einem gewissen Spiel hineinragen kann, so daß die Schneidrollen beim Längsschneiden des Blechs nicht fressen. Die Breite der Stege ist gleich der Breite des mittels eines Schneidrollenpaares geschnittenen Produkts. In der beschriebenen Ausführung ist diese Breite kleiner als etwa 0,254 mm, insbesondere liegt sie im Bereich zwischen 0,127 und 0,203 mm.

Bei einer nicht einstückigen, sondern aus Scheiben unterschiedlichen Durchmessers zusammengesetzten Profilierrolle sind die

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Stege aus Scheiben größeren Durchmessers gebildet und durch dazwischen angeordnete Scheiben kleineren Durchmessers in der für die Hüten vorgesehenen Breite entsprechenden Abständen gehalten.

Ein an eine der äußeren Nuten 14 anschließender Stützsteg 16 hat vorzugsweise den gleichen Durchmesser wie die Profilstege 12,, ist jedoch vorzugsweise etwa dreimal so breit wie diese. Dieser verbreiterte Steg stützt die Profilstege beim gegenseitigen Eingriff zweier Schneidrollen seitlich ab und verhindert damit ihr Abbrechen. Wäre der Stützsteg nicht vorhanden, so wurden die jeweils äußersten Profilstege unter den beim Längsschneiden auftretenden Querbelastungen abbrechen, bis schließlich alle Profilstege abbrächen.

Das Antriebsteil 18 ist ein wesentliches Element der Erfindung. Seine Breite w beträgt etwa das 50- bis 75-fach.e von der der Profilstege 12. Die Profilierrolle besteht vorzugsweise aus einem sehr harten und glatten Werkstoff, etwa Wolframkarbid. Eine derartige Rolle ist einem geringeren Verschleiß unterworfen als beispielsweise eine Rolle aus Gußeisen, wegen ihres Verformungswiderstands ist sie jedoch weniger geeignet für die Übertragung des Drehantriebs. Beim Abrichten einer Schleifscheibe mittels einer Profilierrolle aus Wolframkarbid tritt deshalb häufig ein starker Schlupf auf der harten und glatten Oberfläche auf, so daß es sehr schwierig oder unmöglich ist, die Profilierrolle gleichmäßig in Drehung zu versetzen.

Das Antriebsteil 18 hat einen größeren Durchmesser als das Formprofil 11. Der Unterschied d zwischen den Durchmessern des Antriebsteils 18 und des Iformprofils 11 beträgt vorzugsweise

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etwa 0,25 mm. Beim Heranführen der angetriebenen Schleifscheibe an die Profilierrolle wird der Antrieb auf das Antriebsteil 18 übertragen. Dabei wird nach einer gewissen Zeit eine den Abmessungen des Antriebsteils 18 entsprechende Nut mit einer Breite w_ und einer Tiefe d in die Schleifscheibe eingerollt. Über diese Nut erfolgt dann die Antriebsübertragung auf die Profilierrolle, wenn die Stege 12 mit ihrem Umfang in Berührung mit der Schleifscheibe kommen. Die Profilierrolle wird also bereits vor dem Aufsetzen der Stege und Nuten des Formprofils auf der Schleifscheibe in gleichmäßige Drehung versetzt, wodurch das Abbrechen oder Absplittern der empfindlichen Stege vermieden ist. Die Profilierrolle wird mit einem sehr hohen Druck von etwa 354 bis 424 kp/cm in Anlage an der dabei gewöhnlich mit einer geringen Geschwindigkeit von etwa 61 bis 91 m/min angetriebenen Schleifscheibe gebracht.

Zur Verwendung im Rahmen der Erfindung kommen Schleifscheiben aus Korund mit sorgfältig abgestimmter Teilchengröße und -struktur des Schleifmittels. Die Eigenschaften der Schleifscheibe sind ferner durch die Härte und die Art der Verbindung zwischen den Schleifmittelteilchen bestimmt.

Nach dem Übertragen des Formprofils 11 von der Profilierrolle 10 auf die Schleifscheibe 20 wird diese auf ihre Schleifdrehzahl beschleunigt und mit dem geformten Profil 21 an das Werkstück 30 herangeführt, um dessen Profil 3I zu formen. Die dabei entstehenden Stege 32 und Nuten 34 sind nahezu identisch mit den Stegen bzs. Nuten 14 des Formprofils 11 der Profilierrolle 10. Dem Stütz-

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steg 16 und dem Antriebsteil 18 der Profilierrolle 10 entsprechen ein Stützsteg 36 bzw. ein Antriebssteg 38 am Werkstück 30, Dabei kann die Übertragung des Antriebsteil 18 über die verbreiterte H"ut 28 der Schleifscheibe 20 auf das Werkstück 30 . durch entsprechendes Ausrichten des letzteren vor der Übertragung des Formprofils 21 begrenzt werden. Bei entsprechender Versetzung des Werkstücks 30 gegenüber der Schleifscheibe braucht der Antriebssteg 38 überhaupt nicht geformt zu werden.

Das Antriebsteil 18 kann in verschiedener Weise ausgeführt sein. Es kann beispielsweise in Form einer getrennt hergestellten Karbidscheibe mit einer Breite von etwa 6,55 bis 9,55 mm anschließend an einen äußeren Steg oder eine äußere Hut des Formprofils auf der Welle der Profilierrolle angeordnet sein. Anderenfalls kann es auch einstückig mit der Profilierrolle ausgeführt sein, so daß diese einen massiven Zylinder mit einem genau eingearbeiteten Profil darstellt. Bei der Ausführung des Antriebsteils als ein getrennt hergestellter Ring kann dieser aus einem etwas weicheren Werkstoff sein, so daß zwischen ihm und der Schleifscheibe ein verbesserter KraftSchluß für die Antriebsübertragung erzielbar ist. . . ■

Praktisches Ausführungsbeispiel:

Unter Verwendung eines Paares gemäß vorstehender Beschreibung bearbeiteter Schneidro.ilen wurde 0,152 mm starkes Blech zu Streifen mit einem Seitenverhältnis Eins,, d.h. mit im wesentlichen gleicher Breite und Stärke geschnitten.

ORIGINAL IHSPECTED

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Zur Fertigung einer Profilierrolle mit einem Durchmesser von 7,62 cm wurden sechs Wolframkarbidscheiben mit einer Stärke von 0,152 mm und sechs Wolframkarbidscheiben kleineren Durchmessers mit einer Stärke von 0,173 mm einandeE abwechselnd auf eine Welle gesetzt, so daß die ersteren sechs Stege und die letzteren dazwischen liegende Nuten bildeten- Der Durchmesser der kleineren Scheiben war um 0,152 mm kleiner als der der größeren, so daß die Nuten des Profils eine Hefe von 0,076 mm hatten. Eine äußere Hut war begrenzt durch einen 0,484- mm breiten Ringsteg aus Wolframkarbid mit dem gleichen Durchmesser wie die größeren Scheiben. Anschließend an einen Steg wurde eine Abstandscheibe aus Werkzeugstahl mit dem gleichen Durchmesser wie die kleineren Scheiben und daran anschließend ein 6,55 mm breiter Antriebsring aus Wolframcarbid angeordnet, dessen Durchmesser um 0,254 mm größer war als der der größeren Scheiben. Die genannten Teile wurden auf der Welle fest zusammengespannt, und die so entstandene Profilierrolle wurde in eine Präzisions-Schnellschleifmaschine eingesetzt.

Das lOrmprofil der Profilierrolle wurde dann auf den Umfang einer von der Norton Company hergestellten Schleifscheibe mit einem Durchmesser von 40,6 cm und einer Breite von 3,2 cm übertragen. Dabei wurde die Schleifscheibe mit 55 U/min angetrieben, so-daß die Übertragung des Profils mit einer Geschwindigkeit von 0,0254 mm/min erfolgte. Das Einrollen eines Profils mit einer Tiefe von 0,535 mm in die Schleifscheibe dauerte ca. 21 min 35 see.

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Anschließend wurde die Drehzahl der Schleifscheibe auf 1800 U/min erhöht und das auf ihr geformte Profil auf einen aus Werkzeugstahl geformten Rohling einer Schneidrolle mit einem Durchmesser von 10,2 cm übertragen. Dabei wurde der Rohling mit ca. 100 U/min in Drehung versetzt. Mittels der Schleifscheibe wurde ein Paar Schneidrollen mit einer Profiltiefe von 0,33 mm geschliffen.
An der Brofilierrolle war für den Eingriff der Stege und Nuten beiderseits ein Spiel von 0,0765 mm vorgesehen. Nach der Übertragung des Profils von der Schleifscheibe betrug das entsprechende Spiel an den Schneidrollen beiderseits 0,061 mm. Somit
ermöglichte die erfindungsgemäße Profilierrolle eine äußerst
genaue Übertragung des Profils auf eine Schleifscheibe und von dieser auf einen Schneidrollenrohling.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern erstreckt sich auf die verschiedensten Abwandlungen desselben.

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Claims

Patentansprüche;

1.y Profilierrolle mit einem Formprofil, für die Verwendung mit einer Schleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierrolle (10) nahe dem Formprofil (11) einen ringförmigen Steg (18) aufweist, welcher ein Antriebsteil für die Übertragung der Drehung der angetriebenen Schleifscheibe (20) darstellt.

2. Profilierrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsteil (18) einen größeren Durchmesser hat als das Formprofil (11), so daß es vor diesem in Anlage an der Schleifscheibe (20) kommt.

3. Profilierrolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Formprofil (11) eine Anzahl von ringförmigen Stegen (12) und parallelwandigen Nuten (14) aufweist.

4. Profilierrolle nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den parallelen Wänden der Nuten (14) größer ist als die Breite der Stege (12).

5. Profilierrolle nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Antriebsteil (18) etwa das 50- bis 75-fache von der der Stege (12) beträgt.

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