DE3728447A1 - Spreizbare formschleifscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine einlagig beschich­ tete CBN-Formschleifscheibe mit einem galvanisch gebun­ dene Schleifkörner tragenden Grundkörper.

Derartige einlagig beschichtete CBN-Formschleifschei­ ben dienen zur extrem genauen Bearbeitung einer Viel­ zahl von Werkstücken, beispielsweise zur exakten Bear­ beitung der Flankenform von Zahnrädern. Hierbei ergibt sich, insbesondere beim ständigen Einsatz deartiger Schleifscheiben, die Schwierigkeit, daß die CBN-Beschi­ chtung trotz großer Härte- und Widerstandsfähigkeit einem beträchtlichen Verschleiß unterzogen ist. Infol­ gedessen muß die Formschleifscheibe mitsamt der CBN- Beschichtung nach der vorgegebenen Standzeit ausgewech­ selt werden, um bei der Fertigung der Werkstücke eine gleichbleibend hohe Genauigkeit zu erreichen. Das Auswechseln einer solchen Formschleifscheibe zieht nun aufgrund seiner Zeitintensität einen diskontinuierli­ chen Produktionsbetrieb nach sich. Infolgedessen ver­ ringert sich die Produktionsleistung bei der Herstel­ lung der vorgenannten Werkstücke in dem Maße, wie derartige Formschleifscheiben wegen Abnutzung ihrer CBN-Beschichtung häufiger auszuwechseln sind. Hier­ durch werden seinerseits zusätzliche Betriebs- und Fertigungskosten bei der eigentlichen Werkstückbearbei­ tung verursacht. Gleichzeitig erhöhen sich diese Ko­ sten durch die mit dem schnellen Verschleiß zusammen­ hängende häufigere Erneuerung der CBN-Beschichtung von wiederverwendeten Formschleifscheiben bzw. den Ersatz von abgenutzten Formschleifscheiben durch ganz neu einzusetzende Formschleifscheiben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Formschleifscheibe der eingangs genannten Art so auszu­ gestalten, daß durch Gebrauch auftretende Abnutzung und Verschleiß der CBN-Beschichtung der Formschleif­ scheibe während des Schleifvorgangs kompensiert werden und damit die vorgegebene Standzeit der Formschleif­ scheibe ohne Verlust der für die Werkstückbearbeitung notwendigen großen Genauigkeit erhöht wie auch ein weitgehend diskontinuierlicher Produktionsbetrieb vermieden wird, wodurch gleichzeitig eine wesentlich größere Wirtschaftlichkeit gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Formschleif­ scheibe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Grundkörper zumindest im Bereich der CBN-Beschichtung mit einer einen Spreizkörper aufnehmenden Verformkammer versehen ist.

Durch eine derartige Ausgestaltung der Formschleif­ scheibe wird hauptsächlich deren vorgegebene Standzeit verlängert, aber zugleich auch eine extrem hohe Genau­ igkeit bei der Bearbeitung von Werkstücken - insbesondere von Zahnrädern - erreicht. Beim ständigen Einsatz der Formschleifscheibe wird die auf den Grund­ körper aufgebrachte CBN-Beschichtung trotz ihrer vor­ teilhaften Werkstoffeigenschaften relativ schnell abgenutzt. Speziell um diesem Verschleiß der CBN- Beschichtung der Formschleifscheibe entgegenzuwirken und zu kompensieren, ist ein Spreizkörper in einer Verformkammer angeordnet, der umso stärker angeregt wird, je größer derartige Abnutzungserscheinungen sind. Durch die Anregung des Spreizkörpers wird in der Verformkammer ein konstanter Druck hervorgerufen, der zur Verformung - d. h. im wesentlichen zur Erweiterung - des Grundkörpers und somit der CBN-Beschichtung benutzt wird. Nachdem die für die Werkstückbearbeitung erforderlichen Toleranzwerte der Formschleifscheiben hierdurch annähernd unverändert bleiben, ist die Form­ schleifscheibe somit länger einsetzbar und muß selte­ ner überholt bzw. durch eine mit noch nicht abgenutz­ ter CBN-Beschichtung bestückte Formschleifscheibe ersetzt werden. Darüber hinaus ist es möglich während des Schleifvorganges auftretende Abnutzungserscheinun­ gen der CBN-Beschichtung selbst durch entsprechende Veränderung der von dem Spreizkörper erzeugten und von der Verformkammer auf die CBN-Beschichtung übertragen­ den Druckkraft nachzuregeln und auszugleichen, wodurch eine wesentlich höhere Bearbeitungsgenauigkeit zu erzielen ist, sogar ohne daß der eigentliche Bearbei­ tungsvorgang unterbrochen werden muß. Ein diskontinu­ ierlicher Produktionsbetrieb wird infolgedessen weitge­ hend vermieden.

Insbesondere ist die Verformkammer erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß im wesentlichen der umfangssei­ tige Bereich des CBN-beschichteten Grundkörpers in radialer Richtung bzw. daß im wesentlichen der stirn­ flächenseitige Bereich des CBN-beschichteten Grundkör­ pers in axialer Richtung verformbar ist. Durch die unterschiedliche Ausbildung der Verformkammer wird der Maßgabe entsprochen, daß der Grundkörper, entsprechend der jeweiligen Formgebung der zu bearbeitenden Werk­ stückoberfläche, die aufgrund der vielseitigen Einsatz­ gebiete der Werkstücke sehr unterschiedlich ausgebil­ det sein kann, gleichmäßig erweitert wird. Auf diese Weise wird der Abnutzung der auf dem Grundkörper aufge­ brachten CBN-Beschichtung - abhängig von der jeweili­ gen Form und Beschaffenheit des zu bearbeitenden Werk­ stücks - einerseits im wesentichen in radialer oder andererseits in der Hauptsache in axialer Richtung entgegengewirkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Grund­ körper zweigeteilt ausgebildet, wobei die Trennebene im Bereich der Verformkammer liegt. Diese Maßnahme ermöglicht eine rotationssymmetrische Ausbildung der beiden Einzelbauteile des Grundkörpers und infolgedes­ sen eine extrem einfache - und zugleich kostengünstige - Herstellung der spreizbaren Formschleifscheibe.

Darüber hinaus erlaubt ein derartiger zweigeteilter Grundkörper eine benutzerfreundliche Wartung, so daß im Bedarfsfall ein andersartiger, vielleicht auch defekter Spreizkörper unter gleichzeitiger Weiterver­ wendung des Grundkörpers ohne größere Anstrengungen ausgetauscht werden kann. Insbesondere ist erfindungs­ gemäß vorgesehen, daß der Grundkörper aus zwei umfangs­ seitig aneinander angeordneten Kreisringen besteht, dessen am Innenumfang mit einer Ringnut versehene äußere Kreisring an dem inneren Kreisring abstützend radial nach außen spreizbar ist. Diese Anordnung der als Ringnut ausge­ bildeten Verformkammer ermöglicht eine genaue, zu­ gleich aber auch großflächige Bearbeitung der Umfangs­ seite eines Werkstücks, da sämtliche von dem Spreizkör­ per erzeugten Druckkräfte ausschließlich in einer Richtung - nämlich radial nach außen - gegen die Werk­ stückoberfläche wirken. Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, daß der Grundkörper aus zwei nebeneinan­ der angeordneten, im Bereich der Verformkammer bewegli­ chen und auseinander spreizbaren Kreisringscheiben zur axialen Verformung des Grundkörpers zusammengesetzt ist, wodurch u.a. auch schwer zugängliche Stellen eines Werkstücks bearbeitbar sind.

Schließlich liegt es vorzugsweise noch im Rahmen der Erfindung, daß ein hydraulischer oder ein piezokera­ mischer Spreizkörper in der Verformkammer angeordnet ist, woraus sich unterschiedlichste Einsatzmöglichkei­ ten solcher Formschleifscheiben ergeben.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine spreizbare Form­ schleifscheibe,

Fig. 2 eine Vergrößerung eines Grundkörpers einer Formschleifscheibe mit einem hydraulischen Spreizkörper im Bereich der CBN-Beschichtung im Bereich entsprechend dem Ausschnitt II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Vergrößerung eines Grundkörpers einer weiteren Ausführungsform einer Formschleif­ scheibe mit einem piezoelektrischen Spreiz­ körper im Bereich der CBN-Beschichtung ent­ sprechend dem Ausschnitt II in Fig. 1 und

Fig. 4 eine Vergrößerung im Bereich des CBN-beschi­ chteten Grundkörpers einer anderen Ausfüh­ rungsform einer Formschleifscheibe.

Die in Fig. 1 dargestellte spreizbare Formschleifschei­ be besteht aus einem zweigeteilten Grundkörper 1, dessen rotationssymmetrische Kreisringscheiben 2 und 3 über Befestigungsschrauben 4 miteinander fest verbun­ den sind. Die Verformkammer 5, die einerseits im Be­ reich der CBN-Beschichtung 6 und andererseits im Be­ reich der Trennebene 7 der beiden Kreisringscheiben 2 und 3 angeordnet ist, nimmt einen hydraulischen Spreiz­ körper 8 auf, der über Verbindungsbohrungen 9 mit einem außerhalb der Formschleifscheibe liegenden Stell­ geber verbunden ist.

Gemäß Fig. 2 nimmt die Verformkammer 5, die im Bereich sowohl der Trennebene 7 zwischen den beiden Kreisring­ scheiben 2 und 3 als auch der CBN-Beschichtung 6 liegt, einen hydraulischen Spreizkörper 8 auf, weshalb hier auch die beiden Kreisringscheiben 2 und 3 im Bereich der Formschleifscheibenspitze 10 zur Abdich­ tung bspw. miteinander verschweißt sind. Zur Werkstück­ bearbeitung wird das Werkstück 11 durch den Vorschub gegen die Formschleifscheibe bewegt, so daß die CBN- Beschichtung 6 des zweiteiligen Grundkörpers 1 mit zwei Flanken 12 und 13 des Werkstücks 11 in Kontakt gebracht wird. Die Bearbeitung einer Vielzahl von Werkstücken bedingt einen nicht unerheblichen Ver­ schleiß der auf dem Grundkörper aufgebrachten CBN- Beschichtung. Um nun eine derartige Abnutzung der CBN-Beschichtung schon während des Schleifvorganges auszugleichen und somit eine extrem hohe Genauigkeit des zu bearbeitenden Werkstücks 11 zu erhalten, wird durch einen außerhalb der Formschleifscheibe befindli­ chen Stellgeber, z. B. einer Ölpumpe, der Öldruck in der Verformkammer 5 derart erhöht, daß der radiale Bereich 6′ des CBN-beschichteten Grundkörpers 1 gegen die Flanken 12 und 13 des zu bearbeitenden Werkstücks 11 in axialer Pfeilrichtung 14 verformt wird. Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform einer Formschleif­ scheibe unterscheidet sich zu der in Fig. 2 gezeigten lediglich darin, daß der Spreizkörper 15 piezoelek­ trisch betreibbar ist. Nachdem durch einen derartigen Spreizkörper keinerlei Dichtungsprobleme vorhanden sind, bleiben die beiden Kreisringscheiben 2 und 3 des Grundkörpers 1 im Bereich der Formschleifscheibenspit­ ze 16 unverbunden. Es ist vielmehr ein Spalt 17 vorge­ sehen, der sicherstellt, daß die beiden Kreisringschei­ ben 2 und 3 gegeneinander beweglich und auseinander spreizbar sind, sobald der piezoelektrische Spreizkör­ per 15 angeregt wird. Durch eine derartige Ausgestal­ tung der Formschleifscheibe wird aufgrund eines wesent­ lich größeren Verstellweges in axialer Pfeilrichtung 18 eine genauere Werkstückbearbeitung gerade im Be­ reich der Formschleifscheibenspitze 16 erreicht. Ob ein hydraulischer Spreizkörper 8 oder piezoelektri­ scher Spreizkörper 15 in die Verformkammer 5 einge­ setzt wird, hängt im wesentlichen von der sich von Fall zu Fall ändernden Verwendungsart der Formschleif­ scheibe als auch von den jeweils unterschiedlichen Anforderungen an die Werkstückbearbeitung ab.

Fig. 4 zeigt schließlich noch eine andere Ausführungs­ form einer Formschleifscheibe, deren Grundkörper 1 aus zwei umfangsseitig aneinander angeordneten Kreisringen 19 und 20 besteht. Dabei liegt der äußere Kreisring 20, der an seinem Außenumfang 21 mit der CBN-Beschi­ chtung 6 versehen ist und an seinem Innenumfang 22 eine Ringnut 23 als Verformkammer 5 aufweist, auf dem Außenumfang 24 des inneren Kreisringes 19 direkt auf und stützt sich an diesem ab. Während des Schleifvor­ ganges, bei dem die Formschleifscheibe gegen das Werk­ stück 25 bewegt wird, wird abermals ein Öldruck an die Verformkammer angelegt, wordurch diese sich am Kreis­ ring 19 abstützend ausschließlich in radialer Pfeil­ richtung 26 verformt und somit den umfangsseitigen Bereich 6′′ des CBN-beschichteten Grundkörpers gegen das zu bearbeitende Werkstück 25 preßt.

Die Erfindung ist dabei nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise wäre es auch denkbar, bei spreizbaren Formschleifscheiben Verformkammern derart auszubilden, daß sowohl der stirnflächenseitige als auch der umfangsseitige Be­ reich des CBN-beschichteten Grundkörpers gegen das zu bearbeitende Werkstück gleichzeitig sowohl in axialer als auch in radialer Richtung verformbar ist.

Claims (8)

1. Einlagig beschichtete CBN-Formschleifscheibe mit einem galvanisch gebundene Schleifkörner tragenden Grundkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkör­ per (1) zumindest im Bereich der CBN-Beschichtung (6) mit einer einen Spreizkörper (8, 15) aufnehmenden Verformkammer (5) versehen ist.

2. Formschleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verformkammer (5) derart ausgebildet ist, daß im wesentlichen der umfangsseitige Bereich (6′′) des CBN-beschichteten Grundkörpers (1) in radia­ ler Richtung (26) verformbar ist.

3. Formschleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verformkammer (5) derart ausgebildet ist, daß im wesentlichen der stirnflächenseitige Bereich (6) des CBN-beschichteten Grundkörpers (1) in axialer Richtung (14, 18) veformbar ist.

4. Formschleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) zweige­ teilt ausgebildet ist, wobei die Trennebene (7) im Be­ reich der Verformkammer (5) liegt.

5. Formschleifscheibe nach den Ansprüchen 2 und 4, da durch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) aus zwei umfangsseitig aneinander angeordneten Kreisringen (19, 20) besteht, dessen am Innenumfang (22) mit einer Ringnut (23) versehene äußere Kreisring (20) an dem inneren Kreisring (19) abstützend radial nach außen spreizbar ist.

6. Formschleifscheibe nach den Ansprüchen 3 und 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) aus zwei nebeneinander angeordneten, im Bereich der Verformkammer (5) beweglichen und auseinander spreizba­ ren Kreisringscheiben (2, 3) zusammengesetzt ist.

7. Formschleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen hydraulischen Spreizkörper (8).

8. Formschleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen piezoelektrischen Spreizkörper (15).