DE4428820A1 - Schleifwerkzeug - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schleifwerkzeug,
und insbesondere bezieht sie sich auf ein Schleifwerkzeug,
welches zur Bearbeitung harter Materialien durch Schleifen in
verformbarem Zustand geeignet ist.
In der Vergangenheit hat es Formen von Schleifwerkzeugen
gegeben, die zur Verwendung beim Schleifen allgemein, beim
Flächen- oder Profilschleifen in formbarem Zustand von harten
Gegenständen unter Einschluß von Glas, verschiedenen Keramiken
und Silicium und dergl. geeignet waren. Diese Schleifwerkzeuge
setzen grundsätzlich Diamanten oder andere abrasive Materialien
als Schleifpartikel ein, und das Schleifwerkzeug wird dadurch
gebildet, daß Schleifmaterial um die Außenseite oder um die
Spitze von stab- oder scheibenförmig ausgebildeten Basisteilen
unter Verwendung von Sintermetallen oder Klebstoff gebunden
wird. Die oben beschriebenen Werkstücke werden geschliffen,
indem dieses Schleifwerkzeug auf der Drehachse einer
Bearbeitungseinrichtung installiert wird und in drehendem
Zustand die Oberfläche des zu schleifenden Werkstücks direkt
kontaktiert wird.
Bei konventionellen Schleifwerkzeugen nimmt jedoch der
Schleifwiderstand mit der Menge des Abschliffs bzw. der Zahl der
Schleifvorgänge kontinuierlich zu und erreicht außergewöhnlich
hohe Werte. Außerdem verschlechtert sich der Schliff, der durch
das Schleifwerkzeug hergestellt wird. Aus diesem Grunde ist es
notwendig, eine Hochfestigkeits-Schleifeinrichtung einzusetzen.
Weiterhin ist es notwendig, das Schleifwerkzeug häufig
auszuwechseln und sog. Nachbearbeitungen oder Zurichtungen
durchzuführen. Das Zurichten muß konsequenterweise vielfach
durchgeführt werden, wenn große Volumen geschliffen werden. Dies
ist mühsam und hat den Nachteil eines geringen
Arbeitswirkungsgrades.
Die vorliegende Erfindung hat zum Zweck, ein Schleifwerkzeug zu
schaffen, durch das der Arbeitswirkungsgrad verbessert wird,
wenn Gegenstände aus harten Materialien durch Schleifen
bearbeitet werden.
Ein Schleifwerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine
Schleifeinheit auf, welche in direktem Kontakt mit der
Oberfläche des zu schleifenden Gegenstandes gebracht wird, und
weist viele kleine Vorsprünge auf, in denen Diamanten oder
andere Schleifmaterialien in dem Schleifteil eingeschlossen
sind. Gemäß der Erfindung wird die Trennung bzw. der Abstand der
kleinen Vorsprünge voneinander so eingestellt, daß der
Schleifwiderstand auf einem im wesentlichen konstanten Wert
gehalten wird, wenn er einen bestimmten Schleifwiderstandswert
im Verlauf der Schleifwiderstandscharakteristik erreicht hat.
Speziell ausgebildete Zwischenräume zwischen den kleinen
Vorsprüngen sind vorgesehen und fördern die Strömung von Wasser,
Öl oder anderen Schleif- oder Schneidflüssigkeiten, welche durch
diese Räume hindurchgehen. Demzufolge wird, weil die Vorsprünge
dort, wo die Schleifpartikel angeordnet sind, eine kleine
Oberfläche haben, die Kühlung der kleinen Vorsprünge und der
Schleifpartikel selbst erleichtert. Aus diesem Grunde ist eine
stetige Abriebwirkung durch die Schleifpartikel gegeben und es
findet nur eine kleine Zerstörung und ein geringer Abrieb der
kleinen Vorsprünge und der Schleifpartikel statt. Außerdem tritt
eine außergewöhnlich stetige Abtragung des Materials auf, und
dies ist ein Resultat davon, daß der Schleifwiderstand auf einem
festen Wert gehalten wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung
beispielsweise erläutert.
Fig. 1A zeigt eine Draufsicht auf eine Schleifscheibe als
Beispiel der Anwendung der vorliegenden Erfindung
auf ein Schleifgerät zum Schleifen von Glas, das
eine ebene Oberfläche oder eine beliebige
kurvenförmige Fläche aufweist.
Fig. 1B ist eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten
Schleifwerkzeuges.
Fig. 2 ist ein charakteristisches Diagramm, welches die
Veränderung des Schleifwiderstandes mit zunehmendem
Schleifabtrag bzw. wachsender Zahl der
Schleifvorgänge zeigt.
Fig. 3A ist eine Draufsicht auf ein anderes
Ausführungsbeispiel eines Schleifwerkzeuges gemäß der
Erfindung zum Schleifen einer ebenen Oberfläche eines
zu schleifenden Gegenstandes.
Fig. 3B ist eine Querschnittsansicht gemäß X-X der Fig. 3A
und
Fig. 4 ist eine weitere Draufsicht auf eine weitere
Ausführungsform eines Schleifwerkzeuges zum Schleifen
einer ebenen Fläche eines zu schleifenden
Gegenstandes in der gleichen Art und Weise wie das in
der Fig. 3A gezeigte Schleifwerkzeug,
Fig. 1A zeigt eine Draufsicht auf eine Schleifscheibe gemäß der
Erfindung, so wie sie als Schleifscheibe realisiert worden ist,
um beispielsweise Glas oder Keramik zu schleifen.
Die Fig. 1A und 1B zeigen einen scheibenförmigen Basisteil 1
der aus Kupfer, Bronze, Messing, Gußeisen, rostfreiem Stahl
oder anderen metallischen Materialien hergestellt ist. Die
Schleifeinheit 2 ist an dem Umfangskantenteil (dem Umfangsrand,
der die Scheibenoberfläche begrenzt) des scheibenförmigen
Basisteils 1 ausgebildet. Eine Vielzahl kleiner Protuberanzen
oder Vorsprünge 3 ist vorgesehen, an welchen sich Diamanten,
Rubine oder andere Abriebmaterialien befinden. Diese Vorsprünge
sind an der Schleifeinheit 2 ausgebildet, wobei Abstände oder
Zwischenräume 4 zwischen benachbarten Vorsprüngen 3 so
eingestellt sind, daß der Schleifwiderstand auf einem ungefähr
konstanten Wert verbleibt, nachdem er einen bestimmten
Schleifwiderstandswert beim Übergang der Schleifwider
standscharakteristik überschritten hat.
Eine kreisförmige Ausnehmung 5 ist in den Mittelteil des
Basisteils 1 vorgesehen. Diese kreisförmige Ausnehmung 5 nimmt
die Drehachse der Verarbeitungseinrichtung auf, die nicht
gezeigt ist, und wird mit Hilfe eines nicht gezeigten
Befestigungsteils montiert. In dem in den Fig. 1A und 1B
gezeigten Beispiel hat das Schleifmaterial auf den kleinen
Vorsprüngen 3 eine bestimmte durch Siebe festgelegte Größe.
(#1000 mesh/square inch), wobei eine Mischung aus Sintermetall
und 50% Diamantschleifmaterial gesintert und zu einem einzigen
Teil, nämlich dem oben genannten Basisteil 1, gebildet wird. Die
Erstreckung in Drehrichtung der Vorsprünge 3 ist auf ungefähr
0,5 mm, die Erstreckung in Drehrichtung der Zwischenräume 4
zwischen benachbarten Vorsprüngen 3 ist auf ungefähr 2 mm und
die Dicke ist auf ungefähr 1 mm festgesetzt worden. Die
Erstreckung in Drehrichtung der Vorsprünge 3 und die Erstreckung
in Drehrichtung der Zwischenräume 4 zwischen den kleinen
Vorsprüngen 3 hat eine Wechselbeziehung zueinander. Falls
insbesondere der Oberflächenbereich, d. h. das Produkt aus der
Erstreckung in Drehrichtung der Vorsprünge 3 und der Dicke der
Scheibe, klein ist, dann ist der Oberflächenbereich, der sich
aus dem Produkt der Erstreckung in Drehrichtung der
Zwischenräume 4 und der Dicke der Scheibe ergibt, klein, und
unter entgegengesetzten Bedingungen ist der Oberflächenbereich
groß. Durch Verändern der Art und der Partikelgröße des
Schleifmaterials ist es weiterhin möglich, den
Oberflächenbereich der kleinen Vorsprünge 3 und den
Oberflächenbereich der Zwischenräume 4 so einzustellen, um den
Schleifwiderstand auf einem ungefähr konstanten Wert zu halten,
nachdem dieser einen bestimmten Schleifwiderstandswert in der
Schleifwiderstandscharakteristik überschreitet. In diesem
Beispiel sind die Erstreckung in Drehrichtung der Vorsprünge 3
und die Erstreckung in Drehrichtung der Zwischenräume 4 zwischen
den Vorsprüngen 3 im wesentlichen über den gesamten Umfang
gleich. Durch bereichsweises Verändern der Art und der
Partikelgröße der Schleifmaterialien an den Vorsprüngen
(beispielsweise in dem Gruppen gebildet werden, in welchen die
kleinen Vorsprünge Materialien aufweisen, die unterschiedliche
Siebgrößen haben, #80 mesh, #400 mesh und #300 mesh und andere
Siebgrößen der Diamanten, und indem unterschiedliche Gruppen
über die Scheibe verteilt werden, kann erreicht werden, daß die
Dimensionen der Vorsprünge 3 und der Zwischenräume 4 sich
ändern. Insbesondere weisen die Zwischenräume zwischen den
Vorsprüngen grob geschrotetes Schleifmaterial oder die
Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen weisen grob geschrotetes
Schleifmaterial auf und ein kleiner Vorsprung mit feingemahlenem
Schleifmaterial wird mit einem weiteren Abstand als der
Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen eingestellt, die das
feingemahlene Schleifmaterial enthalten. Auch kann ein Aufbau so
getroffen werden, daß die Abstände zwischen den Vorsprüngen fest
sind und der Oberflächenbereich der Vorsprünge, auf welchen grob
geschrotetes Material vorhanden ist, wird kleiner ausgestaltet.
Auch aus den Ergebnissen von Experimenten ist bestätigt worden,
daß das Verhältnis der Oberfläche der Vorsprünge 3 und der
Oberfläche der Abstände 4 sich im Bereich von 1/5 bis 1/1 bewegt
und damit einen solchen Wert annimmt, daß der Schleifwiderstand
auf einem ungefähr konstanten Wert bleibt, nachdem er einen
bestimmten Schleifwiderstandswert in der Schleifwider
standscharakteristik erreicht hat. Zusätzlich sei erwähnt, daß
beim Schleifen eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser oder
Öl auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Gegenstandes gebracht
wird. Zusätzlich zu dem Schleifmaterial, könnte Fluor oder eine
Säure in die Kühlflüssigkeit gegeben werden.
Fig. 2 zeigt charakteristische Kurvenverläufe, die die
Veränderungen im Schleifwiderstand mit zunehmender Zahl der
Schleifvorgänge wiedergeben. Die Kurve P gilt für ein
Schleifwerkzeug nach den Fig. 1A und 1B gemäß der Erfindung.
Die Kurve C ist eine charakteristische Kurve eines
Schleifwerkzeuges des Standes der Technik. In der Abzisse der
Darstellung nach Fig. 2 ist die Zahl angegeben, in der ein
spezieller Teil des zu schleifenden Gegenstandes geschliffen
worden ist, wenn unterstellt wird, daß ein bestimmter Wert,
beispielsweise ein 1-mµ-Schleifvorgang durchgeführt wird,
welcher proportional zu dem Betrag der abgeschliffenen Menge an
dem zu schleifenden Gegenstand ist. Die Ordinate zeigt den
Schleifwiderstand und ist in Newton (N) ausgedrückt. Das
Diagramm zeigt, daß eine ausgeprägte Tendenz für den
Schleifwiderstand bei Schleifwerkzeugen des Standes der Technik
besteht, nämlich sich mit der Anzahl der Schleifvorgänge zu
erhöhen, wobei darüber hinaus starke Unregelmäßigkeiten an
dieser Kurve ausgeprägt sind. Bei einem Schleifwerkzeug gemäß
der Erfindung ist zunächst in der Anfangsphase kein ausgeprägter
Unterschied gegenüber bekannten Schleifwerkzeugen feststellbar,
jedoch zeigt das Diagramm, wenn der Schleifwiderstand einen Wert
um 35 N oder mehr erreicht, daß sich der Schleifwiderstand von
diesem festen Wert aus nicht mehr ändert (nicht mehr zunimmt)
und daß darüber hinaus nur geringe Schwankungen auftreten.
In den Fig. 3A und 3B ist ein weiteres Beispiel eines
Schleifwerkzeugs gemäß der Erfindung zum Bearbeiten einer ebenen
Oberfläche gezeigt. Die scheibenförmige Platte 10 ist aus den
gleichen Materialien hergestellt worden, wie der Basisteil 1 des
vorangehend erläuterten Beispiels. Mit 11 ist die Antriebswelle
und die Befestigung mit dem Arbeitsgerät bezeichnet.
Ein vorspringender Teil 12 am Umfangsrand (dem Umfangsrand
parallel zur Scheibenoberfläche) der Platte 10 ist in der
Längsrichtung der Welle 11 ausgebildet. Kleine Vorsprünge 13 und
Zwischenräume 14 sind in der gleichen Art und Weise, wie bereits
erläutert, ausgebildet, und zwar an dem Teil 12. Diese Teile
werden als Schleifeinheit bezeichnet. Ein Teil der Vorsprünge 13
ist in der Fig. 3A gezeigt. Weitere Einzelheiten, die in den
Fig. 1A und 1B gezeigt sind, können auch auf das
Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3A und 3B übertragen
werden. Mit der in Fig. 3A und 3B gezeigten Schleifscheibe kann
nahezu die gleiche Charakteristik der Kurve P in Fig. 2
erhalten werden. Darüber hinaus ist bei diesem Beispiel die
Erstreckung in Drehrichtung der Vorsprünge 13 auf ungefähr 1,5
mm, die Erstreckung in Drehrichtung der Abstände 14 zwischen den
Vorsprüngen 13 ist auf ungefähr 2 mm und die Erstreckung in
radialer Richtung (in Richtung vom Zentrum weg) ist auf ungefähr
2 mm eingestellt worden. Darüber hinaus wird ein
Diamantschleifmaterial (#300 mesh) für den Einschluß an kleinen
Vorsprüngen 13 verwendet.
Fig. 4 ist eine Draufsicht eines weiteren Beispiels eines
Schleifwerkzeugs gemäß der Erfindung, und zwar zur Bearbeitung
einer ebenen Oberfläche in der gleichen Art und Weise wie mit
dem in Fig. 3A gezeigten Schleifwerkzeug. In dieser Darstellung
sind Schleifeinheiten in kreisförmigen begrenzten Bereichen am
äußeren Teil einer scheibenförmig ausgestalteten Platte 20
vorgesehen. Dort sind kleine Vorsprünge 21 und Zwischenräume 22
so ausgebildet, um die Schleifeinheit in der gleichen Art und
Weise wie bei den Schleifeinheiten der anderen Figuren zu
bilden. In diesem Beispiel sind drei Schleifringe aus
Vorsprüngen 21 und Zwischenräumen 22 auf konzentrischen Kreisen
angeordnet. Auch hier können Einzelheiten der Ausführungsformen
der anderen Figuren realisiert werden. Die Vorsprünge 21 kommen
in direkten Kontakt mit der zu schleifenden Oberfläche und sind
im wesentlichen viereckig ausgebildet, sie können jedoch auch
kreisförmig, dreieckförmig, fünfeckig oder hexagonal ausgebildet
werden oder andere Formen aufweisen oder Kombinationen dieser
Formen oder Kombinationen von Gestalten mit unterschiedlichen
Größen haben (beispielsweise indem kleine kreisförmige Formen
mit großen kreisförmigen Formen kombiniert werden).
Wenn die zu bearbeitende Oberfläche konkav ist, wird ein
Schleifwerkzeug in der Form eines Mörsers, eines Stempels oder
eines kleinen Schleifstabes verwendet, wobei auch an diesen
Gerätschaften die vorliegende Erfindung verwirklicht werden
kann. Insbesondere befinden sich dann die erwähnten kleinen
Vorsprünge an einer Schleifeinheit mit gewölbter Oberfläche,
wobei die Schleifeinheit in der Nähe des Randes oder der Kante
des Schleifwerkzeugs ausgebildet ist, und auch dort werden die
Zwischenräume so gestaltet, daß der Schleifwiderstand auf einem
konstanten Wert in seiner Widerstandscharakteristik verbleibt.
Wie oben erläutert, kann gemäß der Erfindung ein Schleifwerkzeug
realisiert werden, das einen nahezu konstanten Schleifvorgang
über eine lange Zeitperiode durchführen kann. Als Folge hiervon
kann ein sauberer Schliff beim Schleifen eines harten
Gegenstandes in verformbarem Zustand erhalten werden, wobei sich
zusätzlich noch der Arbeitswirkungsgrad bemerkenswert erhöht
hat.
Claims (5)
1. Schleifwerkzeug, aufweisend eine Schleifeinheit, die die
Oberfläche des zu schleifenden Gegenstandes direkt berührt,
wobei an der Schleifeinheit eine Vielzahl kleiner Vorsprünge
ausgebildet ist, welche Diamanten oder andere Schleifmaterialien
aufweisen, wobei der Abstand bzw. Zwischenraum zwischen
benachbarten kleinen Vorsprüngen so eingestellt ist, daß der
Schleifwiderstand auf einem ungefähr konstanten Wert verbleibt,
nachdem er einen bestimmten Wert in der Schleifwiderstands
charakteristik erreicht hat.
2. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schleifeinheit am Umfangsrand quer zur Scheibenoberfläche
einer Scheibe ausgebildet ist.
3. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schleifeinheit längs des Umfanges parallel zur
Scheibenfläche einer kreisförmig gestalteten flachen Platte
ausgebildet ist.
4. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schleifeinheit in kreisförmigen Zonen am äußeren Bereich der
Scheibenfläche einer kreisförmigen flachen Scheibenplatte
ausgebildet ist.
5. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schleifeinheit an einem gewölbten Teil im Randbereich eines
Stabes oder dergl. ausgebildet ist.
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