[0001] Die Erfindung betrifft eine Topfschleifscheibe, umfassend:
- einen topfförmigen Träger
- einen ringförmigen Schleifkörper,
wobei der Schleifkörper durch einen einzigen Heißpressvorgang mit dem Träger verbunden
ist
[0002] Weiters soll ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Topfscheibe angegeben
werden.
[0004] Topfschleifscheiben werden zum Schleifen von Metallen, wie z.B. beim Werkzeugschleifen,
verwendet. Dazu gehören z.B. Bearbeitungstechniken wie Nutenschliff, Fasen-Schliff,
Endbearbeitung von Bohrern und Werkzeugen, etc. Eine Topfschleifscheibe besteht im
Wesentlichen aus einem Träger (Schleiftopf) und einem Schleifkörper in Ringform, der
an seiner Oberfläche Schleifflächen ausweist oder ausbildet. Die Schleifflächen sind
mit Superschleifmitteln wie beispielsweise CBN oder Diamant versehen, welche in einer
Metall- und/oder Kunstharzbindung aneinandergebunden sind.
[0005] Es gibt mehrere Möglichkeiten der Herstellung einer Standardtopfscheibe, bei welchen
zuerst der Schleifkörper hergestellt wird, indem das Bindemittel und die Superschleifmittel
in eine Form eingefüllt und anschließend heiß gepresst werden. Nach diesem Heißpressvorgang
wird der ringförmige Schleifkörper aus der Form entnommen und in eine weitere Form
eingelegt. Diese weitere, zweite Form ist so ausgeführt, dass sie die Geometrie des
Trägers (Schleiftopf) vorgibt. In diese zweite Form wird das Bindungspulver (Bindemittel)
für den Träger in Form von Metallpulver, Kunstharz, Metall-Kunstharzmischung, etc.
eingefüllt und dann heiß gepresst. Es werden zwei Heißpressvorgänge benötigt. Die
Topfschleifscheibe ist nach dem Ausformen fertig. Der Schleiftopf hat in der Innenseite
eine Stützgeometrie im Bereich des Schleifkörpers. Diese Stützgeometrie, oft als Ring
ausgeführt, fixiert und unterstützt den Schleifkörper am Träger. Dieser Stützring
muss entsprechend dem Verschleiß des Schleifringes zerspanend (wie z.B. durch Abdrehen
in einer Drehbank) zurückgesetzt werden.
[0006] Nachteil dieses Herstellungsprozesses ist es, dass zwei Heißpressvorgänge angewendet
werden müssen. Weiters kann der Schleifring beim Ausformen aus der ersten Form beschädigt
werden. Nach dem Ausformen aus der ersten Form müssen Sinterkanten und Verunreinigungen
am Schleifring entfernt werden.
[0007] Ein weiterer Nachteil, der nichts mit dem Herstellungsprozess, sondern mit der Anwendung
der Scheibe zu tun hat, ist der, dass beim Zurücksetzen der Stützkante durch eine
Abtriebvorrichtung, wie eine Drehbank ein Arbeits- bzw. Zeitaufwand entsteht. In einer
weiteren Herstellungsvariante wird ein eigenständiger Stützring aus Kunststoff hinter
den Schleifkörper eingesetzt. Dabei werden Schleifkörper und -topf getrennt voneinander
hergestellt und im Anschluss miteinander verklebt. Dies ist zum Beispiel dann der
Fall, wenn der Schleifkörper aufgrund seiner Form nicht über einen durch den Träger
ausgeformten Ring übergeschoben werden kann. Der Stützring wird im Anschluss, nach
der Verklebung von Schleifkörper auf Schleiftopf, durch Gießen eines Kunststoffes,
wie beispielsweise Epoxidharz, erzeugt, wozu eine zusätzliche Form benötigt wird.
[0008] Auch diese Herstellungsvariante trägt wesentliche Nachteile mit sich: Es werden der
Schleifkörper und der Schleiftopf getrennt voneinander in jeweils einer eigenen Form
hergestellt. Zusätzliche Arbeitsschritte, wie der Innenverguss durch ein Epoxidharz
zur Schaffung des Stützringes und ein Verkleben des Schleifkörpers am Träger, bilden
für sich einen erhöhten Aufwand. Weiters muss vor dem Verkleben des Schleifkörpers
am Träger ein Haftvermittler (Primer) an den Klebeflächen aufgetragen werden, um diese
vorzubehandeln. Ansonsten kann eine ausreichende Klebeverbindung nicht sichergestellt
werden. Bevor die zu verbindenden Flächen des Schleifkörpers und des Topfes miteinander
verklebt werden, müssen diese z.B. durch Sandstrahlen und Entfetten mit einem Mittel,
wie beispielsweise Aceton vorbehandelt und mit einem Haftvermittler (Primer) beschichtet
werden.
[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, die vorbeschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine
gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Topfschleifscheibe bzw. ein Verfahren
zur Herstellung einer solchen Topfschleifscheibe anzugeben.
[0010] Dies wird bei der erfindungsgemäßen Topfschleifscheibe dadurch erreicht, dass der
Schleifkörper nur durch den ringflächigen Anbindungsbereich mit der ringförmigen Aufnahmefläche
des Trägers verbunden ist.
[0011] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann es vorgesehen sein, dass der Schleifkörper
im Wesentlichen vollständig als Konusring ausgeformt ist. Durch eine Ausführung als
Konusring wird weniger Material für den Aufbau des Schleifkörpers benötigt, weniger
Masse muss bei der Inbetriebnahme der Schleifscheibe in Bewegung gesetzt werden.
[0012] Wenn der Schleifkörper einen ringflächigen Anbindungsbereich ausbildet, so kann dieser
über diesen ringflächigen Anbindungsbereich an einem Träger befestigt werden.
[0013] Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, dass, wenn der topfförmige
Träger an seinem stirnseitigen Randbereich eine ringförmige Aufnahmefläche aufweist,
er an dieser Aufnahmefläche den Anbindungsbereich des Schleifkörpers aufnehmen kann.
[0014] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann es vorgesehen sein, dass nach der Verbindung
des Schleifkörpers mit dem Träger im Übergangsbereich keine Trennschicht zwischen
Schleifkörper und Träger ersichtlich ist, wobei beim Heißpressvorgang eine Verschmelzung
zwischen den Materialien des Schleifkörpers und des Trägers erfolgt ist. Dadurch entsteht
eine starke Verbindung zwischen Schleifkörper und Träger, auf einen Stützring kann
verzichtet werden. Die Verbindung ist wesentlich stärker als eine Verbindung, welche
durch eine Verklebung oder dergleichen erfolgt.
[0015] Wenn die Innenschleiffläche an der Innenseite des Schleifkörpers nicht durch den
topfförmigen Träger verdeckt ist und somit auch die Innenseite als Innenschleiffläche
nutzbar ist, dann ermöglicht diese Topfschleifscheibe ein größeres Spektrum an Bearbeitungsmöglichkeiten.
Weiters muss im Falle vom Verschleiß des Schleifkörpers der Stützring nicht, durch
beispielsweise eine Drehbank, abgezogen werden.
[0016] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass kein Stützring
zur Befestigung des Schleifkörpers am Träger notwendig ist und somit auch die Innenseite
als Innenschleiffläche nutzbar ist. Somit erweitert sich das Spektrum an Bearbeitungsmöglichkeiten,
welche durch die Topfschleifscheibe ermöglicht werden.
[0017] Wenn beim Vorformen des Schleifkörpers keine zusätzliche Temperatur zugeführt wird
und nur das Verpressen mit dem topfförmigen Träger unter Einwirkung von Hitze erfolgt,
werden weitere Arbeitsschritte eingespart und Energiekosten reduziert.
[0018] Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass zum Formen des
Schleifkörpers im Vorformschritt ein Schleifkörperoberstempel und ein Schleifkörperunterstempel
in den Pressring eingeführt werden und Druck auf das zwischen den Stempeln liegende
Material für den Schleifkörper ausgeübt wird. So wird erreicht, dass sich das Material
für den Schleifkörper verfestigt und dieser vorgeformt in seiner Position wartet,
um in den nächsten Schritten mit dem Träger verbunden zu werden. Eine Entnahme des
Schleifkörpers ist nicht notwendig.
[0019] Wenn in einem Heißformschritt der Schleifkörperunterstempel entfernt und durch einen
Trägerunterstempel mit einem Bolzen ersetzt wird und dabei das Material für den topfförmigen
Träger eingebracht wird, wobei der vorgeformte Schleifkörper in seiner Lage im Pressling
verharrt, wird Arbeitszeit eingespart und das Risiko minimiert, dass beim Ausformen
des Schleifrings der Schleifring beschädigt wird.
[0020] Gemäß einer weiteren Ausführungsbeispiels kann es vorgesehen sein, dass im Heißformschritt
ein Trägeroberstempel in den Schleifkörperoberstempel eingeführt wird und Trägeroberstempel
zusammen mit dem Schleifkörperoberstempel gegen den Trägerunterstempel gepresst werden,
wobei der Schleifkörper mit dem topfförmigen Träger heißverpresst wird. Durch das
gemeinsame Heißverpressen von Träger und Schleifkörper entsteht eine Vermengung der
Materialien im Träger und im Schleifkörper. Dabei wird eine Verbindung hergestellt,
welche keine Trennlinie aufweist. Durch diese sehr gute Verbindung ist es nicht notwendig
einen Stützring einzuarbeiten. Es ist auch nicht notwendig, dass der Träger selbst
einen Stützring ausformt, der den Schleifkörper unterstützt.
[0021] Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, wenn der topfförmige
Träger aus einem metallischen Werkstoff gefertigt wird, wenn der Schleifkörper metallische
Bindemittel aufweist und der topfförmige Träger aus einem Kunststoff, vorzugsweise
Kunstharz gefertigt .wird, wenn der Schleifkörper ein Kunstharz als Bindemittel aufweist.
Wird Kunstharz als Bindemittel im Träger verwendet, wird ein Füllstoff wie vorzugsweise
Metallpulver beigemengt. Dadurch ist gewährleistet, dass eine Verbindung der Materialien
zwischen Träger und Schleifkörper ohne eine Trennlinie stattfinden kann.
[0022] Schutz wird auch begehrt für ein Verfahren zur Herstellung einer Topfschleifscheibe,
umfassend einen topfförmigen Träger und einen ringförmigen Schleifkörper.
[0023] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibungen
unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im
Folgenden näher erläutert. Darin zeigt:
- Fig. 1a
- schematische Darstellung eines ringförmigen Schleifkörpers,
- Fig. 1b
- schematische Darstellung eines topfförmigen Trägers,
- Fig. 2a
- schematische Darstellung des am Träger befestigten Schleifkörpers,
- Fig. 2b
- schematische Darstellung Detail X,
- Fig. 3
- schematische Darstellung der beim Vorformprozess verwendeten Formen,
- Fig. 4
- schematische Darstellung der beim Heißpressvorgang verwendeten Formen,
- Fig. 5a
- schematische Schnittdarstellung einer Topfschleifscheibe mit Stützring und
- Fig. 5b
- schematische Schnittdarstellung einer Topfschleifscheibe ohne Stützring.
[0024] Die Figur 1a zeigt einen Schleifkörper 3. Der aus Superschleifkorn und einem Bindemittel
hergestellte Schleifkörper 3 weist vorzugsweise vier Flächen auf. An den Stirnseiten
des ringförmigen Schleifkörpers 3 befindet sich je ein Anbindungsbereich 5 bzw. eine
Stirnschleiffläche 4b. An der Außenseite bildet der Schleifkörper 3 eine Außenschleiffläche
4a. Die Innenseite 7 des Schleifkörpers 3 bildet die Innenschleiffläche 4c.
[0025] Die Figur 1b zeigt einen topfförmigen Träger 2. Der Träger 2 wird, je nachdem aus
welchem Material der Schleifkörper 3 (in der Figur 1b nicht ersichtlich) ist, im Wesentlichen
vollständig aus Metall oder Kunststoff gefertigt. Die gängige Variante stellt eine
Verbindung aus Kunststoff und Metall dar, wie es auch in der Detailansicht X, Fig.
2b, ersichtlich ist. Der topfförmige Träger 2 bildet an einer seiner Stirnflächen
die Aufnahmefläche 6. Weiters weist der Träger 2 eine Öffnung auf, die sich im Boden
des Trägers 2 befindet. Diese ist in dieser Darstellung 1 b nicht ersichtlich, da
sie vom Mantel des Trägers 2 verdeckt wird. Über diese Aufnahmeöffnung 17 (in der
Figur 2a nicht ersichtlich, dafür in den Figuren 5a und 5b) wird die Topfschleifscheibe
1 an einer Schleifvorrichtung aufgespannt.
[0026] Die Figur 2a zeigt einen Schleifkörper 3 befestigt an dem Träger 2. Hierzu wurde
der Schleifkörper 3 mit seinem Anbindungsbereich 5 mit der ringförmigen Aufnahmefläche
6 des Trägers 2 verschmolzen. Auch nach dem Verschmelzen des Schleifkörpers 3 mit
dem Träger 2 bleiben die Schleifflächen 4a, 4b, 4c erhalten. Lediglich der Anbindungsbereich
5 geht durch die Befestigung am Träger 2 verloren und kann nicht als Schleiffläche
verwendet werden. Das Detail X aus der Figur 2a wird in der Figur 2b näher erläutert.
[0027] Figur 2b zeigt eine Detailansicht X aus der Figur 2a schematisch dargestellt. Die
Detailansicht X zeigt, dass sich das Material des Schleifkörpers 3 mit dem Material
des Trägers 2 vermengt hat. Es tritt somit keine Trennebene zwischen dem Schleifkörper
3 und dem Träger 2 auf. Durch diesen homogenen Übergang werden die an dem Schleifkörper
3 aufgenommenen Kräfte in den Träger 2 abgeleitet. Die in Figur 2b dargestellten Superschleifmittel
22 werden durch ein Bindemittel 23 zusammengehalten. Das Bindemittel 23 kann sowohl
metallischen Ursprunges sein oder aus Kunstharz bestehen. Denkbar wäre auch eine Mischung
aus beidem. Mit anderen Worten: Ein Schleifkörper 3 mit Kunstharzbindung als Bindemittel
23 wird auf einem Träger 2 mit einem Kunstharzgemisch bzw. Metall-Kunstharzgemisch
verwendet. Für einen Schleifkörper 3 mit einer Metallbindung als Bindemittel 23 wird
ein Metallpulver für den Träger 2 verwendet.
[0028] Die Figur 3 zeigt schematisch dargestellt einen Herstellungsprozess, genannt Vorformschritt,
bei dem der Schleifkörper 3 in einer Form bestehend aus einem Pressring 13, einem
Belagsunterstempel 12 und einem Belagsoberstempel 11 vorgeformt wird. Hierzu wird
das Gemisch aus Bindemittel 23 und Superschleifmittel 22 in den Bereich zwischen Belagsoberstempel
11, Belagsunterstempel 12 und Pressring 13 gefüllt. Das dort befindliche Material
wird unter Druck verfestigt. Dabei wird keine zusätzliche Temperatur zugefügt. Durch
dieses kalte Vorformen entsteht der Schleifkörper 3, welcher auch bei der Entnahme
des Belagunterstempels 12 in seiner Form verbleibt.
[0029] Die Figur 4 zeigt, wie der Belagsunterstempel 12 durch den Trägerunterstempel 14
ersetzt wurde. Der bereits vorgeformte Schleifkörper 3 verbleibt auch beim Tausch
der Stempel 14, 15 und 16 in seiner Position. In den Öffnungsbereich des Belagoberstempels
11 wird nach dem Einfüllen des Materials für den Träger 2 der Trägeroberstempel 15
eingeführt. Die in der Figur 4 nicht ersichtliche Öffnung 17, welche dann für die
Aufnahme der Topfschleifscheibe 1 an einer Schleifvorrichtung vorgesehen ist, wird
durch den Bolzen 16 ausgeformt. Durch Druck und Hitze wird beim Heißformschritt durch
das Zusammenwirken von Belagsoberstempel 11, Trägeroberstempel 15, Trägerunterstempel
14, Bolzen 16 und Pressring 13 der Träger 2 geformt und gleichzeitig mit dem Schleifkörper
3 verschmolzen. Dadurch wird Arbeitszeit eingespart, der Schleifkörper 3 muss zwischen
den Schritten nicht der Form entnommen werden - somit ist die Gefahr eines Bruches
beim Ausformen des Schleifringes 3 nicht gegeben. Durch das gemeinsame Verpressen
beim Heißformschritt kommt es zu einer optimierten Anbindung zwischen Schleifkörper
3 und Träger 2, sodass ein Stützring 20 (in Figur 4 nicht dargestellt) entfallen kann.
Unter dem Mikroskop ist eine Verschmelzung des Materials zwischen Schleifkörper 3
und Träger 2 ersichtlich und daher auch nachweisbar. Beim Herstellverfahren mittels
Klebeverbindung und bei einer Standardherstellung mit zwei getrennten Heißformschritten
ist unter dem Mikroskop eine klare Grenzfläche zwischen Schleifkörper 3 und Träger
2 festzustellen.
[0030] Die Figur 5a zeigt eine Topfschleifscheibe 1 mit einem Stützring 20. In diesem Ausführungsbeispiel
wird der Stützring 20 durch den Träger 2 ausgebildet. Der Träger 2 unterstützt den
Schleifkörper 3. Verschleißt der Schleifkörper 3 an seiner Stirnschleiffläche 4b,
so müsste der Stützring 20 durch ein Abdrehen mittels einer Drehbank oder einer anderen
Vorrichtung nach hinten versetzt werden. Hierzu wird die Topfschleifscheibe 1 an ihrer
Aufnahmeöffnung 17, z.B. in einer Drehbank, eingespannt und mit einem Drehmeißel der
Stützring 20 nach hinten abgedreht. Das Ausspannen aus der Schleifvorrichtung, das
Einspannen in ein geeignetes Spannmittel in eine Drehbank über die Aufnahmeöffnung
17, das Abdrehen, das Ausspannen aus der Drehbank und das Einsetzen in die Schleifvorrichtung
erfordert viele unnötige Arbeitsschritte. Anstelle der durch den Träger ausgeformten
Stützringe 20 können diese auch nachher hinter dem Schleifkörper 3 unter Verbund mit
dem Träger 2 eingegossen werden. Auch dies erfordert bei der Herstellung der Topfschleifscheibe
viele zusätzliche Arbeitsschritte.
[0031] Die Figur 5b zeigt die erfindungsgemäße Topfschleifscheibe 1. Ersichtlich ist, dass
kein störender Stützring 20 am Schleifkörper 3 oder dem Träger 2 angebracht ist. Somit
entstehen drei Schleifflächen - die Außenschleiffläche 4a, die Stirnschleiffläche
4b und die Innenschleiffläche 4c. Diese drei Schleifflächen können für die Bearbeitung
eines Werkstücks verwendet werden. Muss die Topfschleifscheibe 1 an ihrer stirnseitigen
Schleiffläche 4b abgezogen werden, muss kein Stützring 20 nachbearbeitet werden.
1. Topfschleifscheibe (1), umfassend:
- einen topfförmigen Träger (2)
- einen ringförmigen Schleifkörper (3)
wobei der Schleifkörper (3) durch einen einzigen Heißpressvorgang mit dem Träger (2)
verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifkörper (3) nur durch den ringflächigen Anbindungsbereich (5) mit der ringförmigen
Aufnahmefläche (6) des Trägers (2) verbunden ist.
2. Topfschleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifkörper (3) im Wesentlichen vollständig als Konusring ausgeformt ist.
3. Topfschleifscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifkörper (3) einen ringflächigen Anbindungsbereich (5) ausbildet.
4. Topfschleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der topfförmige Träger (2) an seinem stirnseitigen Randbereich eine ringförmige Aufnahmefläche
(6) aufweist.
5. Topfschleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Verbindung des Schleifkörpers (3) mit dem Träger (2) keine Trennschicht
zwischen Schleifkörpers (3) und Träger (2) ersichtlich ist, wobei beim Heißpressvorgang
eine Verschmelzung beziehungsweise Durchdringung zwischen den Materialien des Schleifkörpers
(3) und des Trägers (2) erfolgt ist.
6. Topfschleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschleiffläche (4c) an der Innenseite (7) des Schleifkörpers (3) nicht durch
den topfförmigen Träger (2) verdeckt ist und somit auch die Innenseite (7) als Innenschleiffläche
(4) nutzbar ist.
7. Topfschleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass kein Stützring (20) zur Befestigung des Schleifkörpers (3) am Träger (2) notwendig
ist und somit auch die Innenseite (7) als Innenschleiffläche (4) nutzbar ist.
8. Verfahren zur Herstellung einer Topfschleifscheibe (1), umfassend:
- einen topfförmigen Träger (2)
- einen ringförmigen Schleifkörper (3)
wobei in einem Pressring (13) in einem Vorformschritt der Schleifkörper (3) vorgeformt
und in einem Heißformschritt mit dem Träger (2) zusammen verpresst wird,
dadurch gekennzeichnet, dass kein Stützring (20) bei der Herstellung eingearbeitet wird.
9. Verfahren zur Herstellung einer Topfschleifscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifkörper (3) in einem Vorformschritt kalt vorgeformt wirdund im Anschluss
daran das Verpressen mit dem topfförmigen Träger (2) im Heißformschritt unter Einwirkung
von Hitze erfolgt.
10. Verfahren zur Herstellung einer Topfschleifscheibe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Formen des Schleifkörpers (3) im Vorformschritt ein Schleifkörperoberstempel
(11) und ein Schleifkörperunterstempel (12) in den Pressring (3) eingeführt werden
und Druck auf das zwischen den Stempeln (11, 12) liegende Material für den Schleifkörper
(3) ausgeübt wird.
11. Verfahren zur Herstellung einer Topfschleifscheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Heißformschritt der Schleifkörperunterstempel (12) entfernt und durch einen Trägerunterstempel
(14) mit einem Bolzen (16) ersetzt wird und dabei das Material für den topfförmigen
Träger (2) eingebracht wird, wobei der vorgeformte Schleifkörper (3) in seiner Lage
im Pressring (13) verharrt.
12. Verfahren zur Herstellung einer Topfschleifscheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Heißformschritt ein Trägeroberstempel (15) in den Schleifkörperoberstempel (11)
eingeführt wird und Trägeroberstempel (15) zusammen mit dem Schleifkörperoberstempel
(11) gegen den Trägerunterstempel (14) gepresst werden, wobei der Schleifkörper (3)
mit dem topfförmigen Träger (2) heißverpresst wird.
13. Verfahren zur Herstellung einer Topfschleifscheibe nach einem der Ansprüche 8 bis
12, dadurch gekennzeichnet, dass der topfförmige Träger (2) aus einem metallischen Werkstoff gefertigt wird, wenn
der Schleifkörper (3) metallische Bindemittel oder eine Mischung aus Metallen und
Kunststoff aufweist und der topfförmige Träger (2) aus einem Kunststoff, vorzugsweise
Kunstharz gefertigt wird, wenn der Schleifkörper (3) ein Kunstharz als Bindemittel
aufweist.