DE8307880U1

DE8307880U1 - Schleifwerkzeug

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Publication number: DE8307880U1
Application number: DE19838307880
Authority: DE
Original assignee: Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Current assignee: Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Priority date: 1982-03-18
Filing date: 1983-03-17
Publication date: 1983-09-15
Also published as: ATA107582A; AT378345B

Description

Die Neuerung bezieht sich auf ein Schleifwerkzeug mit einem Schleifkörper oder mehreren SchleifSegmenten mit Schleifkorn/ beispielsweise Diamant, Bindemittel und schleifaktiven Füllstoffen und mindestens einer separaten, verschleißenden, nicht spanabhebenden Füllstofflage, die am oder im Schleifwerkzeug angeordnet ist.

Die Verwendung von Füllstoffen in Schleifkörpern ist bekannt. Dabei umfaßt der Begriff Füllstoffe in der Schleifmitte lindus trie praktisch folgende drei Begriffe:

Füllstoffe im klassischen bzw. üblichen Sinn zur Verfüllung von Kunststoffen. Diese haben folgende Wirkungen:

a) Harzersparnis und damit eine Verbilligung des Harzsystems und damit des Schleifkörpers

b) Verfestigungswirkungen (Armierungswirkung) und damit eine Erhöhung der Festigkeit des Bindungssteges zwischen den Schleifkörnern. Dies bewirkt eine Erhöhung des "Sprengwertes" (Bruchumfangsgeschwindigkelt), der Schleifhärte, der Seitensteifigkeit etc. des Schleifkörpers

c) Herabsetzen der Festigkeit des Bindungssteges und damit Erzielung einer weicheren Bindung und eines milderen Schliffes. Abgestumpfte Schleifkörner brechen leichter aus, die Selbstschärfeigenschaften der Schleifkörper werden verbessert, jedoch nimmt auch der Schei— benverschleiß zu.

Bei manchen Füllstoffen treten die Wirkungen a) und b) bzw- a) und c) gemeinsam auf.

Beispiele für solche Füllstoffe sind; Holzmehl, Kokosnußschalenmehl, Gesteinsmehl, Kreide, Ton, Feldspate, Kaolin, Quarz, Glaskurzfasern, Asbestfasern, Glaskugeln (Ballotini) , oberflächenbehandeltes Feinkorn (Siliciumkarbid,

-4-Korund etc.), Bimsstein, Korkpulver etc.

Gemeinsam ist diesen Füllstoffen, daß sie "schleifinaktiv" sind, d.h. daß sich beim Schleifprozeß keine diesen Vorgang positiv beeinflussenden chemischen oder physikalischen Reaktionen abspielen.

2. Füllstoffe, die den Verarbeitungsprozeß, insbesondere die thermische Aushärtung der Kunstharze beeinflussen, z.B. Magnesiumoxid, Calciumoxid.

3. "Schleifaktive Füllstoffe". Diese bewirken beim Schleifprozeß chemische und physikalische Vorgänge, welche das Schleif verhalten positiv beeinflussen. Insbesondere sollen diese Füllstoffe Standzeiterhöhungen des Schleifwerkzeuges und die Herabsetzung der Erwärmung von Werkstück und Schleifkörper und damit die Vermeidung thermischer Zerstörungen bewirken. Bei manchen schwierig zu zerspanenden Werkstoffen^ z.B. unlegierte, niedriggekohlte Stähle oder Titan, sind diese Füllstoffe die Voraussetzung für eine wirtschaftliche Bearbeitung.

Selbstverständlich können die schleifaktiven Füllstoffe auch Wirkungen der unter 1) und 2) erwähnten Füllstoffe (Erhöhung oder Herabsetzung der Festigkeit, Beeinflussung des Aushärteprozesses etc.) aufweisen.

Die schleifaktiven Füllstoffe sind die wichtigsten Füllstoffe in Schleifscheibenmassen. Ihre Wirkungen lassen sich im allgemeinen in folgende drei Hauptgruppen unterteilen :

1. Herabsetzung der Reibung zwischen Schleifkorn, Werkstück | und Spänen, d.h. die Füllstoffe bzw. ihre Folgeprodukte müssen als Hochtemperatur- \md Hochdruckschmiermittel wirken. Sie können dabei einen Schmelzfilm (z.B. Kryolith) oder einen Feststoffschmierfilm (Graphit, Molybdänsulfid) bilden.

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-5-

2. Schutzwirkungen durch Bilden von primären bzw. sekundären Oberflächenfilmen auf Korn, Werkstück und Spänen. Dadurch werden Kornzerstörung durch Diffusionsvorgänge (z.B. Spinellbildung beim Schleifen von ■Eisenwerkstoffen mit Korund), Aufbauschneiden am Korn und Wiederaufschweißeffekte (Späne und Werkstoff) vermieden.

3. Kühleffekte im Mikrobereich durch hohe Schmelz-, Verdampfungs- und Umwandlungswärmen und temperaturmäßig günstig gelegene thermische Umwandlungspunkte.

Als besonders schleifaktiv haben sich beispielsweise Halogenide (z.B. Bleichlorid, Flußspat, Kryolith etc.), Chalkogenide (z.B. Pyrit, Antimonsulfide, Zinksulfid, Molybdänsulfid, Selenide, Telluride etc.), niedrigschmelzende Metalle (z.B. Blei, Zinn, niedrigschmelzende Mischmetalle), Hochdruckschmiermittel (z.B. Graphit) erwiesen.

Abschließend soll noch festgehalten werden, daß bei diesen schleifaktiven Füllstoffen nicht unbedingt ein Verfüllen gegeben sein muß. Diese Füllstoffe müssen nicht unbedingt in die Scheibe.-jnischung eingebaut sein.

Diese schleifaktiven Füllstoffe direkt in das Bindungssystem der Schleifscheibe einzubauen, ist aus verschiedenen Gründen nicht immer möglich.

Bei Schleifvorgangen mit hohen Schleifverhältnissen (vor allem Diamant- und CBN-Scheiben PcBN = kubisches Bornitridjj)■ bringt der direkte Einbau von schD.eif aktiven Füllstoffen, beispielsweise von Schmiermitteln, in das Bindungssystem keinen Erfolg, da den günstigen Eigenschaften des Schmiermittels eine Auflockerung des Bindungssystems gegenübersteht. Weiters können durch beschränktes Bindungsvolumen und geringen Scheibenverschleiß nur sehr kleine Mengen an aktivem Füllstoff pro cm zerspantem Werkstoff freigesetzt werden.

Man hat nun Schleifscheiben und Schleifverfahren entwik-

kelt, beispielsweise sei hier auf die Schweizer Patentschrift 541.391 und auf die DE-AS 29 OO 409 verwiesen, bei denen der schleifaktive Füllstoff während des Schleifvorganges extern der Schleifstelle oder dem Schleifwerkzeug zugeführt wird.

Man arbeitet hier sozusagen mit zwei Werkzeugteilen einmal dem Schleifwerkzeug mit dem Schleifkorn, beispielsweise Diamant, oder kubischem Bornitrid in einem Bindemittel, und andererseits dem festen Schmierstoff, der beispielsweise in der Form eines Stabes ausgeführt ist und während des Schleifvorganges auf das Schleifwerkzeug gepreßt wird.

Der Nachteil dieser Verfahren liegt vor allem darin, daß eigene Hilfsvorrichtungen an den Maschinen notwendig sind, mittels denen die Zufuhr des schleifaktiven Füllstoffes erfolgen kann. Weiters ist es möglich, daß unbeabsichtigt ein derartiger Schleifkörper irrtümlich ohne schleifaktiven Füllstoff zum Einsatz kommt, was in manchen Fällen zu einer Zerstörung des Schleifkörpers führen kann. Diese Möglichkeit ist insbesondere bei Schleifkörpern mit sehr teurem Schleifkorn, wie gesagt Diamant, zu beachten.

Man hat auch Schleifkörper mit Füllstoffringen entwikkelt.

Aufgabe der Neuerung ist es, ein Schleifwerkzeug dieser Art zu verbessern.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die schleifaktiven Füllstoffe der Füllstofflage Halogenide, z.B. Kryolith, und/oder Sulfide, z.B. Pyrit, und Zinksulfid sind.

Diese Füllstofflage kann aus Kostengründen und/oder zur Erhöhung der Festigkeit Füllstoffe im herkömmlichen Sinne enthalten (siehe Seite 1 unter 1.), gegebenenfalls käme auch beispielsweise fein gemahlenes Siliciumkarbid in Betracht.

AIs Beispiel für einen bei einem neuerungsgemäßen Schleifwerkzeug verwendbaren schleifaktiven Füllstoff sei ein Mangankomplex (Mangansalz) genannt.

Die mit einem neuerungsgeraäßen Schleifwerkzeug durchgeführten Schleifversuche zeigten einen drastischen Anstieg der Schleifverhältnisse und eine deutliche Senkung der Schleiftemperatur.

Schleifkörper mit zusätzlichen festen schleifaktiven Füllstofflagen, beispielsweise Schmierbelägen/ sind vor allem da interessant, wo zur Zerspanung von einer Voi-umseinheit: Werkstoff relativ viel Energie aufgewendet werden muß und ohne Schleifflüssigkeit gearbeitet wird.

Beispiele;

Werkzeugschleifen (DIA): Werkzeugschleifen (CBM): HP-Schleifen:
Hand-Schruppen: Trennen (stat.): Granit-Trennen (Dia, stat.) Bohren (Dia):

Es kristallisieren sich somit folgende Schwerpunkte für den Einsatz von neuerungsgemäßön Schleifkörpern heraus: Dia- und CBN-Scheiben, HP-Scheiben.

Weitere Einsatzgebiete: DIA, CBN:

Trockenschleifen von HSS, Hartmetall, Verbundmaterial. Fast bei allen stirnseitig schleifenden Scheiben anwendbar.

Nachfolgend wird die Neuerung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben.

3 1,8	. 10⁵ . 10⁵	J cm 11	naßi
0,18	. 10⁵	Il	naß!
0,16	. 10⁵	Il
0,13	. 10⁵	ff
0,03	. 10⁵	Il
0,01	. 10⁵	Il

-8-

Die Fig 1 bis 4 zeigen schematisch gehaltene Schaubilder verschiedener Ausführungsbeispiele eines neuerungsgemäßen Schleifwerkzeuges, die Fig. 5 zeigt schematisch einen Aufriß eines weiteren Ausführungsbeispieles einer nexierungsgemäßen Schleifscheibe, die Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf die Arbeitsfläche eines Ausführungsbeispieles einer neuerungsgemäßen Schleifscheibe, und die Fig. 7 und 8 zeigen je einen Schnitt durch zwei weitere Ausführungsbeispiele eines neuerungsgemäßen Schleifwerkzeuges.

Die Fig. 1 zeigt ein als Topfscheibe ausgebildetes neuerungsgemäßes Schleifwerkzeug mit einem Trägerkörper 1, beispielsweise aus Metallguß, einem Schleifring 2 und einem schleifaktiven Füllstoffring 3, der innerhalb des Schleifringes 2 auf dem Trägerkörper 1 angeordnet, beispielsweise mit diesem verklebt ist. Die Fig. 2 zeigt einen Stiftschleifkörper, wiederum mit einem Trägerkörper 1_f der als Welle ausgeführt ist, zwei Schleifzylindern 21 und einem schleifaktiven Füllstoffzylinder 31.

Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 ist das Schleifwerkzeug als Schleifscheibe 22 ausgebildet und in diese Schleifscheibe 22 ist der schleifaktive Füllstoff in der j

Form radial ausgerichteter plattenförmiger Füllstofflagen

32 angeordnet. Die plattenförmigen Füllstofflagen können

in einem Winkel zur Drehachse der Schleifscheibe 22 ausgerichtet sein.

Bei der Schleifscheibe nach der Fig. 5 ist der scheibenförmige metallische Trägerkörper 1 mit Schleifsegmenten bestückt. Zwischen den SchleifSegmenten 23, die beispielsweise Diamantschleifkorn in einer Kupferbildung aufweisen, sind Füllstoffsegmente 33 vorgesehen. Die Füllstoffsegmente

33 und die Schleifsegmente 23 ergänzen sich im Ausführungsbeispiel zu einem geschlossenen Ring.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 6 zeigt eine Tellerschleifscheibe, bei der die streifenförmigen schleifaktiven

Füllstofflagen 34 strahlenförmig angeordnet sind und jeweils den Schleifkörper 24 unterbrechen. Schleifkörper 24 und Füllstoff lagen 34 sind wiederum auf einem in der Fig. der Zeichnung nicht gezeigten Trägerkörper angeordnet.

J Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 sind die schleif-

aktiven Füllstofflagen 35 sternförmig zusammengefaßt. In der Schleifscheibe 2Ξ sind Vertiefungen 4 vorgesehen, in die der Füllstoffstern 35 eingesetzt werden kann.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 7 zeigt eine Schleifscheibe, bei der an dem Schleifkörper 26 beidseitig schleifaktive Füllstoffringe 36 angebracht sind.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 8 ist ähnlich dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1. Bei einer Topfschleifscheibe sind um einen Trägerkörper 1 ein Schleifring 27 und ein Füllstoff ring 37 angeordnet. Der Füllstoffring kann den selbstverschleißenden Stützrand bei herkömmlichen Topfscheiben ersetzen, beispielsweise kann er aus schleifaktivem Füllstoff, der in einem Flüssigharz gebunden ish, bestehen. In die a Kunststoffmatrix können Füllstoffe im herkömmlichen Sinne, also nicht schleifaktive Füllstoffe und eventuell ein geringerer Prozentsatz an vorzugsweise feinem Schleifkorn eingebaut sein.

Anschleißend folgen die Ergebnisse zweier Vergleichstests zwischen einem herköraalichen Schleifwerkzeug und einem neuerungsgemäßen Schleifwerkzeug

Herkömmliche Scheibe

Schleifkörper Abmessungen Werkstück

100-3-3 Werkstoff VEW 700

Umfangsgeschwindigkeit: 15.5 m/sec

Zustellung und Vorschub von Hand

,1 · · J j ti·

-10-

Abschnitt Verschleiß jächlerlfverfrältnis Schleifzeit Temperatur mm um cm /an? min C^ ■^mav

906 0.094 445 0.055 937 0.063

82.4 58.6 102

45.4
20.9
36.4

220

Erflndungsgemäße Scheibe

Schleifkörper Abmessungen 100-3-3

Umfangsgeschwindigkeit: 1_k5>.5 m/sec Zustellung und Vorschub von Hand

Werkstück
Werkstoff VEW 700

964	0.036	219	8	45	.4
462	0.033	84.		20	.9
970	0.030	216	36	.4

Abschnitt Verschleiß Schleifverhältnis Schleifzeit Temperatur ran itm cm^/axr min CP max

16Ο

24O^C

170^C

Bemerkungen:

Die Scheibe hatte ein wesentlich ruhigeres Schleifgeräusch als die Scheibe nach dem Stand der Technik und auch der Funkenflug war weniger stark.

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Claims

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Schleifwerkzeug mit einem Schleifkörper oder mehreren SchleifSegmenten mit Schleifkorn, beispielsweise Diamant, Bindemittel und schleifaktiven Füllstoffen und mindestens einer separaten, verschleißenden, nicht spanabhebenden Füllstofflage, die am oder im Schleifwerkzeug angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die schleifaktiven Füllstoffe der Füllstofflage (3, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37) Halogenide, z.B. Kryolith, und/oder Sulfide, z.B. Pyrit, und Zinksulfid sind.

2. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schleifaktive Füllstofflage (3, ...) als Füllstoff ring (3, 36) am Schleifwerkzeug angebracht ist.

3. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Schleifsegmente (23) aufweisenden Schleif- ' werkzeug die schleifaktiven Füllstofflagen (3, ...) als Füllstoffsegmente (33) ausgebildet sind.

4. Schleifwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schleifsegmente (23) und die schleifaktiven Füllstoffsegmente (33) zu ei¹ am geschlossenen Ring ergänzen.

5. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schleifaktiven Füllstofflagen (3, ...) als eine Mehrzahl von im Schleifkörper radial ausgerichteten Füllstoffplatten (32) ausgebildet sind (Fig. 3).

6. Schleifwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffplatten (32) in einem Winkel zur Rotationsebene des Schleifkörpers angeordnet sind (Fig. 3).

7. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkörper zwei Schleifzylinder (21) aufweist, zwischen denen ein schleifaktiver Füllstoffzylinder (31)

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angeordnet ist.

8. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schleifaktiven Füllstofflagen (34, 35) in Draufsicht auf die Arbeitsebene des Schleifkörpers strahlenförmig angeordnet sind (Fig. 4, Fig. 6).

9. Schleifwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstofflagen (35) sternförmig zusammengefaßt
sind (Fig. 4).

10. Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstofflage (3, ...) bzw.
Füllstofflagen homogener schleifaktiver Füllstoff ist
bzw. sind.

11. Schleifwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff ein Mangansalz ist.