Die Erfindung betrifft eine Schleifscheibe zur Bearbeitung von Metallkreissägeblättern mit höheren Drehzahlen, wobei solche Schleifscheiben Hartstoffe, wie z.B. Diamant oder kubisches Bornitrid enthaltende Bearbeitungsbereiche aufweisen, mit denen hohe Zerspanungsleistungen erreicht werden können.
Aus DE 296 08 590 sind Schleifscheiben für die Bearbeitung von Metallkreissägeblättern bekannt, bei denen die Zentrierung und Justierung auf einer Antriebswelle einer Schleifmaschine dadurch verbessert werden soll, daß die Werkzeugaufnahmebohrung, die in der Schleifscheibe ausgebildet ist, sich im Durchmesser einseitig erweitert.
Schleifscheiben, deren Bearbeitungsbereiche kubisches Bornitrid- oder Diamantschleifkörper enthalten, ermöglichen jedoch eine sehr hohe Zerspanungsleistung, wenn die Schnittgeschwindigkeit und damit die Drehzahl der Schleifscheibe entsprechend höher eingestellt wird. Diese höheren Drehzahlen führen dazu, daß die Zentrierung, die durch die Ausbildung der Werkzeugaufnahmebohrung verbessert werden sollte, infolge der steigenden Fliehkräfte nachläßt.
Dies führt weiter dazu, daß Rundlauffehler, die auftreten und insbesondere die durch die Rundlauffehler bis in den Bearbeitungsbereich weiter geleiteten Schwingungen zu erhöhtem Verschleiß im Bearbeitungsbereich durch höheren Abtrag der Hartstoffe führen, so daß ein häufigeres Abrichten oder ein häufigerer Austausch der Schleifscheiben erforderlich ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Schleifscheiben dahingehend zu verbessern, daß insbesondere bei höheren Drehzahlen die Zentrierung verbessert und demzufolge Rundlauffehler vermieden werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich bei Verwendung der in den untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmale.
Die erfindungsgemäßen Schleifscheiben unterscheiden sich von den bisher üblicherweise verwendeten Schleifscheiben insbesondere dadurch, daß der Grundkörper der Schleifscheibe zumindest einseitig im radial äußeren Bereich der Werkzeugaufnahmebohrung, die herkömmlich oder auch, wie dies aus DE 296 08 590 bekannt ist, ausgebildet sein kann, eine Kontur vorhanden ist, in die zumindest ein Zentrierelement formschlüssig eingreifen kann. Während des Schleifens wird dabei die Schleifscheibe und zumindest ein Zentrierelement an der Werkzeugspindel der Schleifmaschine kraftschlüssig gehalten. Hierfür kann beispielsweise eine üblicherweise verwendete Schraubverbindung Anwendung finden, es besteht aber auch die Möglichkeit, hydraulisch, pneumatisch betätigbare Kolbenzylindereinheiten oder eine Federkraft einzusetzen, wobei sich letztere insbesondere für einen automatischen Betrieb eignen.
Besonders günstig ist es, die Kontur an beiden Seiten des Grundkörpers der Schleifscheibe auszubilden und dabei symmetrische Verhältnisse einzuhalten.
Bei der Konturierung ist lediglich zu beachten, daß zumindest einseitig eine Anlagefläche für das bzw. die Zentrierelement(e) vorhanden ist, mit der sich eine in Richtung auf die Drehachse der Schleifscheibe gerichtete Fläche des bzw. der Zentrierelement(e) abstützt und die Zentrierwirkung bei höheren Drehzahlen infolge der Fliehkräfte verbessert werden kann.
Für die Ausbildung der Kontur(en) bestehen mehrere Möglichkeiten. Es kann einmal an einer oder beiden Seiten des Grundkörpers der Schleifscheibe eine kreisförmige Nut eingearbeitet sein, in die entsprechende Stege des bzw. der Zentrierelemente formschlüssig und nahezu spielfrei eingreifen, wenn die Schleifscheibe auf der Antriebsspindel der Schleifmaschine befestigt wird. Günstig ist es dabei, wenn die in die Nuten eingreifenden stegartig ausgebildeten Bereiche des bzw. der Zentrierelemente(s) zumindest an ihrem Innendurchmesser ballig ausgebildet sind, so daß keine vollflächige Anlage an der entsprechenden Fläche der Nut erfolgt und das Einführen dadurch erleichtert wird.
Eine andere Möglichkeit zur Ausbildung der Kontur(en) besteht darin, daß eine flanschartige Erweiterung, die über die normale Dicke des Grundkörpers der Schleifscheibe herausragt, ausgebildet ist, an der zumindest eine radial äußere Anlagefläche für das/die Zentrierelement(e) vorhanden ist, an der sich das/die Zentrierelement(e) abstützen kann/können. Günstigerweise ist/sind die Anlagefläche(n) gegenüber der Drehachse geneigt.
Die Kontur kann aber auch ein kreisförmig umlaufender Steg sein, der gegebenenfalls mit Durchbrechungen symmetrisch in einzelne Segmente unterteilt sein kann. Dabei stützt sich das bzw. die Zentrierelement(e) jeweils an der radial äußeren Fläche des Steges ab.
Die möglichen Beispiele für die Ausbildung der Konturen können dahingehend verbessert werden, daß zumindest einseitig abgeschrägte Anlageflächen ausgebildet sind, an denen sich die entsprechenden Anlageflächen des bzw. der Zentrierelemente(s) abstützen. Abschrägungen haben den Vorteil, daß einmal größere Anlageflächen zur Verfügung stehen und zum anderen wird das Einführen bzw. Einpassen der Zentrierelemente beim Befestigen der Schleifscheibe an der Schleifmaschine erleichtert und gegebenenfalls Justagefehler während des Einführens können kompensiert und demzufolge der Verschleiß an den Zentrierelementen und dem Grundkörper der Schleifscheibe verringert werden.
Die bisher beschriebenen Möglichkeiten für die Ausbildung der Konturen können relativ einfach durch spanende Bearbeitung für den Fall der Nuten und der flanschartigen Ausbildung erreicht werden, es besteht aber auch die Möglichkeit, den Grundkörper der Schleifscheibe durch bekannte Gießverfahren in der gewünschten Form auszubilden.
Die Verbesserung der Zentrierung für die in Rede stehenden Schleifscheiben kann weiter dadurch erreicht werden, daß die Konturen in Form von Durchbrechungen oder Vertiefungen, die im bzw. durch den Grundkörper der Schleifscheibe ausgebildet sind oder solche Vertiefungen bzw. Durchbrechungen zusätzlich vorhanden isnd. Dabei sind mindestens zwei sich auf einer Achse in radialer Richtung symmetrisch gegenüberliegende Durchbrechungen bzw. Vertiefungen erforderlich, um die auftretenden Fliehkräfte zu kompensieren und unerwünschte Unwuchten zu vermeiden.
Die Vertiefungen bzw. Durchbrechungen können vorteilhafter Weise dadurch verbessert werden, wenn diese sich nach außen konisch erweiternd ausgebildet sind, um wie dies bereits für die abgeschrägte Ausbildung bestimmter Flächenbereiche der Nuten, Flansche oder Stege, der Fall ist, insbesondere beim Einfädeln der Zentrierelemente verbessert werden.
Günstig ist es, die entsprechenden Zentrierelemente einmal am Flansch der Antriebsspindel der Schleifmaschine stationär vorzusehen, und auf der anderen Seite der Schleifscheibe ein zusätzliches Zentrierelement, das bevorzugt entsprechend ausgebildet ist, kraftschlüssig in der Kontur und der Werkzeugaufnahmebohrung der Schleifscheibe zu halten. Das zweite Zentrierelement kann dabei ein gesondertes Bauteil sein, das kraftschlüssig in Richtung auf den Flansch der Antriebsspindel der Schleifmaschine gehalten werden kann.
Wird die Befestigung der Schleifscheibe an der Antriebsspindel mit einer Schraubverbindung realisiert, ist es günstig, die Schraube und das Zentrierelement miteinander zu verbinden, so daß die Handhabung vereinfacht wird. Dabei ist es besonders günstig, wenn die Verbindung so ausgeführt wird, daß die Drehung der Schraube unabhängig von der Bewegung des Zentrierelementes erfolgen kann, also ein Mitdrehen des Zentrierelementes verhindert wird.
Wird dagegen eine Kolben-Zylinder-Anordnung gewählt, kann das Zentrierelement Bestandteil des Kolbens bzw. des Zylinders sein, je nachdem, welcher der beiden Elemente für die Befestigung der Schleifscheibe auf der Antriebsspindel verwendet wird.
Neben der verbesserten Zentrierwirkung bei hohen Drehzahlen, die durch die verbesserte Abstützung der Schleifscheibe in radialer Richtung, die durch die Fliehkraftwirkung noch unterstützt wird, wobei zu berücksichtigen ist, daß die Fliehkraft sich mit dem Quadrat der Geschwindigkeit erhöht, verbessert, kann auch ein höheres Drehmoment durch die Vergrößerung der sich in reibschlüssiger Verbindung befindenden Flächen, übertragen werden.
Nachfolgend soll die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden.
Dabei zeigen:
In der Figur 1 sind dabei mehrere Möglichkeiten für Konturierungen, die erfindungsgemäß verwendet werden können, dargestellt.
An der Schleifscheibe 1 sind oberhalb der Drehachse A Konturierungen als Stege 2 und 2' dargestellt, wobei der Steg 2 rechts von der Mittelachse B der Schleifscheibe 1 nahezu symmetrisch mit einem rechteckigen oder quadratischem Querschnitt ausgebildet ist, der zumindest bei spanender Herstellung des entsprechenden Grundkörpers einer Schleifscheibe 1 kostengünstiger hergestellt werden kann, als dies für den links von der Mittelachse B dargestellten Steg 2' mit zumindest einer abgeschrägten oder balligen Anlagefläche für ein Zentrierelement der Fall ist. Bei dem gezeigten Beispiel ist die radial innenliegende Anlagefläche des Steges 2' abgeschrägt, es besteht aber auch die Möglichkeit, die radial außen liegende Anlagefläche dieses Steges oder auch beide Anlageflächen abgeschrägt oder ballig auszuführen.
Unterhalb der Drehachse A sind Konturierungen in Form von Nuten 3 und 3' dargestellt, wobei wiederum rechts von der Mittelachse B der Schleifscheibe 1 eine Nut 3 mit rechteckigem bzw. quadratischem Querschnitt ausgebildet ist und die auf der anderen Seite der Mittelachse B dargestellte Nut 3' zumindest eine abgeschrägte Anlagefläche für ein nicht dargestelltes Zentrierelement aufweisen sollte.
Die Ausbildung der Konturierung im radial äußeren Bereich der Werkzeugaufnahmebohrung 4, die unterhalb der Drehachse A in einfacher Form und oberhalb der Drehachse A in abgeschrägter Form, wie dies aus DE 296 08 590 bekannt ist, ausgeführt worden ist, sollte jedoch immer in bezug auf die Achsen A und B symmetrisch erfolgen, d.h. an einer Schleifscheibe 1 sollten Konturierungen in Form von Stegen 2 oder 2' oder Nuten 3 oder 3' vorgesehen sein, um das Auswuchten der Schleifscheibe 1 zu erleichtern.
Ähnlich wie die Nuten 3 oder 3' können auch Vertiefungen oder Durchbrechungen, die sich jedoch paarweise gegenüberliegend angeordnet sein sollten, im Grundkörper der Schleifscheibe ausgebildet sein, in die entsprechend ausgeformte Bereiche der Zentrierelemente eingreifen könnten.
Die Figur 1 zeigt weiter verschiedene Möglichkeiten, der Ausbildung, der Bearbeitungsbereiche 5 und 5' einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe, die die Hartstoffe kubisches Bornitrid oder Diamant enthalten.
In der Figur 2 ist ein weiteres Beispiel der erfindungsgemäßen Schleifscheibe 1 dargestellt. Dabei ist die Kontur 7 im radial zur Werkzeugaufnahmebohrung 4 äußeren Bereich eine flanschartige Erweiterung an deren wiederum radial äußeren Rand Anlageflächen 8 für ein bzw. zwei Zentrierelemente 6 (nicht dargestellt) vorhanden sind. die Anlageflächen 8 sind gegenüber der Drehachse A in einem Winkel von 15° geneigt.
Die Werkzeugaufnahmebohrung 4 ist teilweise sich in ihrem Innendurchmesser konisch erweiternd ausgebildet, wobei hier der Konus einen Winkel von 90° bildet. Der Konus ist vorteilhaft so dimensioniert, daß er bis mindestens zur Mittelachse B des Schleifscheibengrundkörpers reicht oder darüber hinausragt und der übrige Bereich der Werkzeugaufnahmebohrung 4 zylindrisch ausgebildet ist.
Die Werkzeugaufnahmebohrung 4 kann aber auch so ausgebildet sein (nicht dargestellt), daß der konische Teil von zwei zylindrischen Teilen eingeschlossen ist, wobei der an dem größeren Durchmesser des konischen Teiles angrenzende zylindrische Teil einen größeren Innendruchmesser als der gegenüberliegende andere zylindrische Teil hat. Das Zentrierelement 6 kann dann entsprechend konstruiert sein und am Konus und der an dem Konus angrenzenden Stirnfläche dieses zylindrischen Teiles der Werkzeugaufnahmebohrung 4 anliegen.
Außerdem sind plane Stützflächen 9 im radial zur Werkzeugaufnahmebohrung 4 äußeren Bereich vorhanden, an denen das bzw. die Zentrierelement(e) (6) oder ein Spannelement 11 in fixierter Stellung der Schleifscheibe 1 zur Anlage kommen.
Der Konus kann aber auch in nicht dargestellter Form an beiden Seiten der Schleifscheibe 1 ausgebildet sein, wobei in diesem Fall beidseitig zwei entsprechend ausgebildete Zentrierelemente 6 verwendet werden können.
In der Figur 3 ist das Beispiel nach Figur 2 in fixierter Stellung an einer Antriebsspindel einer Schleifmaschine für Metallkreissägeblätter dargestellt.
Dabei ist ein Zentrierelement 6 mit der Antriebswelle der Schleifmaschine verbunden. Die Schleifscheibe 1 wird mit einer Spannschraube 10 gegen das Zentrierelement 6 kraftschlüssig gehalten und bei der Befestigung gleichzeitig die Schleifscheibe 1 zentriert und fixiert. In Figur 3 ist deutlich erkennbar, wie sich die Schleifscheibe 1 mit ihrem konischen Innendurchmesser der Werkzeugaufnahmebohrung 4, der Stützfläche 9 und der Anlagefläche 8 der flanschartigen Kontur 7 am Zentrierelement 6 anlegt und ausgerichtet gehalten wird. Durch die großen Flächenbereiche ist eine sichere Führung auch bei relativ hohen Drehzahlen gegeben. Außerdem stehen relativ hohe Reibkräfte zur Verfügung, die die Verringerung der Spannkraft, die mit der Spannschraube 10 oder einem anderen Spannelement aufgebracht werden muß, ermöglichen, was zur Verlängerung der Lebensdauer von zumindest der Zentrierelemente 6 führt.
Die bei hohen Drehzahlen wirkenden Fliehkräfte werden über den an der Anlagefläche 8 der Kontur 7 mit der entsprechenden Ausbildung des Zentrierelementes 6 an dessen äußeren Rand gefangen und weitestgehend kompensiert. Hierfür ist das Zentrierlement 6 zwischen seinem äußeren Rand und dem sich konisch erweiternden Außendurchmesser, also im Bereich der an dieser Seite der Schleifscheibe 9 vorhandenen Stützfläche 9, die gegenüber der an der anderen Seite vorhandenen Stützfläche 9 kleiner ist, eingezogen. Dadurch liegt der innere äußere Rand des Zentrierelementes 6 an der Anlagefläche 8 und der eingezogene Bereich an der Stützfläche 9 an.