Die Erfindung bezieht sich auf eine Schleifscheibe zum Hochgeschwindigkeitsschleifen, mit einer Zone erhöhter Festigkeit in dem der Schleifscheibenbohrung benachbarten Teil des Scheibenkörpers, wobei sich in dieser Zone Bereiche verschiedener Stoffestigkeit in Radialrichtung überdecken und mindestens ein Bereich die Festigkeit und Zusammensetzung des Schleifbereiches aufweist.
Der derzeitige Stand der Forschung und Praxis in der Schleiftechnik ergibt eindeutig, dass eine Steigerung der Schleifscheibengeschwindigkeit, das heisst Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe, wesentliche Verbesserungen bezüglich der Zerspanungsleistung und/oder der Oberflächengüte des zu bearbeitenden Werkzeuges, der Verminderung des Schleifscheibenverschleisses und der aufzuwendenden Schnittkräfte mit sich bringt.
Weiters konnten Qualitätsverbesserungen beim zu bearbeitenden Werkstück festgestellt werden, die zum Teil beim herkömmlichen Verfahren notwendige Vorbearbeitungen und Nachbehandlungen des Werkstückes entfallen liessen.
Ein wesentlicher Vorteil des Hochgeschwindigkeitsschlei- fens liegt wegen der grösseren Zerspanungsleistung in den wesentlich kürzeren Schleifzeiten und damit einer verbesserten Wirtschaftlichkeit.
In Folge der an einer rotierenden Schleifscheibe auftretenden kinetischen Energie bringt jedoch das Hochgeschwindigkeitsschleifen insbesondere im Hinblick auf die zu venvendenden Schleifscheiben Sicherheitsprobleme mit sich.
Es ist bekannt, dass die kinetische Energie einerseits mit dem Scheibendurchmesser, anderseits mit der Scheibenumfangsgeschwindigkeit jeweils quadratisch ansteigt. Die Erhöhung der Geschwindigkeit einer Schleifscheibe von 30 auf 60 m/Sek. führt beispielsweise zu einer vierfachen Erhöhung der kinetischen Energie.
Es ist daher verständlich, dass an Schleifscheiben, die zum Hochgeschwindigkeitsschleifen zugelassen werden sollen, höchste und besondere Qualitätsanforderungen gestellt werden müssen.
Im Rahmen der heute bestehenden Zulassungsgrundsätze müssen daher für Schleifscheiben, die beim Hochgeschwindigkeitsschleifen zum Einsatz kommen sollten, d. h. z. B. bei Scheibengeschwindigkeiten von 60 m/Sek. und 80 m/Sek.
Bruchumfangsgeschwindigkeiten von 120 m/Sek. und 150 m/Sek. verlangt werden. Es ist dabei bekannt, dass nach dem derzeitigen Stand der Technik derartige Bruchumfangsgeschwindigkeiten mit normal gefestigten, keramisch gebundenen Schleifkörpern nicht erreichbar sind.
Die höchsten Tangential- oder Bugspannungen bei Fliehkraftbeanspruchung treten, wie sich rechnerisch nachweisen lässt, am Bohrungsrand der Schleifscheibe auf. Aus dieser Erkenntnis heraus ist man auch an die Herstellung völlig lochloser Scheiben herangetreten. Derartige Scheiben konnten sich jedoch bis zum heutigen Tage im Bereich des Präzisionsschleifens nicht durchsetzen.
Andere Versuche, die Tangentialspannungen am Bohrungsrand aufzufangen, sehen eine Zone erhöhter Bruchfestigkeit am Bohrungsrand vor. Diese Zone erhöhter Bruchfestigkeit kann z. B. durch Änderung der Zusammensetzung, durch Tränken der Randzone beispielsweise mit Kunstharz, aber auch durch Einkleben von Ringen, beispielsweise Metallringen, erzielt werden.
Bei den bisher bekannten Scheiben dieser Art kann es aufgrund von Rissen in der Klebestelle und bei Scheiben mit einer Zone erhöhter Bruchfestigkeit aus keramischem Material aufgrund von Schwundrissen zu einer übermässig hohen Ausschussquote bei der Produktion kommen.
Dieselben Nachteile traten auch bei Metall- oder Kunststoffnaben auf, die seitliche sich radial erstreckende Abdeckblätter aufwiesen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schleifscheibe zu schaffen, bei der die oben angeführten Nachteile nicht auftreten.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass mindestens ein Bereich erhöhter Festigkeit den gleichen Bindungstyp des Schleifbereiches und unterschiedlichen Füllstoff aufweist.
Es ist dabei vorteilhaft vorgesehen, dass der Bereich oder die Bereiche erhöhter Festigkeit in Umfangsrichtung des Schleilkörpers verlaufen.
Die Bereiche erhöhter Festigkeit sind dabei vorteilhaft mit gleichbleibender Stärke ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind der Bereich oder die Bereiche erhöhter Festigkeit von keramisch gebundenem Feinkorn mit einer gegenüber dem Korn der Schleifschicht feineren Körnung gebildet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der oder die Bereiche erhöhter Festigkeit gegenüber dem Schleifbereich des Schleifkörpers einen unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Es ist dabei auch vorgesehen, den Bereich erhöhter Festigkeit mit Vorspannung auszuführen.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Figuren der beiliegenden Zeichnung in verschiedenen Ausführungsformen eingehend erläutert und beschrieben, ohne dass sie auf die gezeigten Beispiele eingeschränkt sein soll, da verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne dass dadurch der Bereich des Erfindungsgedankens verlassen wird.
Ebenso sollen die in den nachfolgenden Ansprüchen angeführten Bezugszeichen keine Einschränkung bedeuten; sie dienen lediglich dem erleichterten Auffinden bezogener Teile in den Figuren der Zeichnung.
Die Fig. 1 bis 8 zeigen Querschnitte durch verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemässen Schleifscheibe, und die Fig. 9 zeigt einen Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 3.
Der Schleifscheibenkörper 1 weist einen eigentlichen Schleifmittelbereich 2 und einen oder mehrere Bereiche erhöhter Festigkeit 3 auf.
Die Bereiche erhöhter Festigkeit 3 werden dabei durch eine reine Änderung der eigentlichen Schleifmasse in diesem Bereich gebildet werden. Es ist dabei auch zu verstehen, dass diese Bereiche, obgleich sie Stützorganen entsprechen, keineswegs auf diese Funktion beschränkt sein müssen, d. h. unter besonderen Umständen ohne weiteres mit der Schleiffläche in Kontakt kommen können, so dass es lediglich ihre primäre Aufgabe ist, der Festigkeitssteigerung des Schleifscheibenkörpers zu dienen, andere Eigenschaften aber keineswegs ausschliessend wirken sollen.
Wie aus den Ausführungen der Fig. 1 bis 8 ersichtlich, können die Bereiche erhöhter Festigkeit 3 beispielsweise voneinander getrennte Scheiben bzw. Streifen bilden (Fig. 1 und Fig. 6) sowie auch lediglich ein einziger Bereich erhöhter Festigkeit beispielsweise mittig in der Scheibe 1 angeordnet sein kann und beidseitig vom Schleifbereich 2 des Scheibenkörpers 1 umgeben wird (Fig. 3). Es können jedoch auch die Bereiche erhöhter Festigkeit 3 im Bereich der Schleifscheibenbohrung 6 mit einer nabenartigen Ringauskleidung 4 ausgebildet sein, wodurch die einzelnen radial in den Schleifkörper 1 erstreckenden Bereiche erhöhter Festigkeit einen zusammenhängenden Scheibensatz bilden.
Selbstverständlich können die Bereiche erhöhter Festigkeit 3, wie aus der Fig. 9 ersichtlich, entlang ihres Umfanges Aussparungen 5 aufweisen.
Als erfindungswesentlich ist anzusehen, dass sich die Bereiche erhöhter Festigkeit und der oder die Bereiche mit der Festigkeit und Zusammensetzung der Schleifschichte der Schleifscheibe 1 in der Zone A erhöhter Festigkeit über ein gewisses Mass B bnv. B' überdecken.
The invention relates to a grinding wheel for high-speed grinding, with a zone of increased strength in the part of the wheel body adjacent to the grinding wheel bore, areas of different material strength overlapping in the radial direction in this zone and at least one area having the strength and composition of the grinding area.
The current state of research and practice in grinding technology clearly shows that an increase in the grinding wheel speed, i.e. the peripheral speed of the grinding wheel, results in significant improvements in terms of the cutting performance and / or the surface quality of the tool to be machined, a reduction in grinding wheel wear and the cutting forces to be applied brings.
In addition, quality improvements in the workpiece to be machined could be ascertained, which in some cases made pre-machining and post-treatment of the workpiece unnecessary with the conventional method.
A major advantage of high-speed grinding, due to the greater cutting performance, is the significantly shorter grinding times and thus improved economic efficiency.
As a result of the kinetic energy occurring on a rotating grinding wheel, however, high-speed grinding brings with it safety problems, in particular with regard to the grinding wheels to be used.
It is known that the kinetic energy increases on the one hand with the pulley diameter and on the other hand with the pulley peripheral speed in each case quadratically. Increasing the speed of a grinding wheel from 30 to 60 m / sec. leads, for example, to a four-fold increase in kinetic energy.
It is therefore understandable that grinding wheels that are to be approved for high-speed grinding must be subject to the highest and most special quality requirements.
Within the framework of the approval principles that exist today, grinding wheels that should be used in high-speed grinding, i. H. z. B. at disc speeds of 60 m / sec. and 80 m / sec.
Circumferential fracture speeds of 120 m / sec. and 150 m / sec. are required. It is known that, according to the current state of the art, such circumferential fracture speeds cannot be achieved with normally fixed, vitrified bonded abrasive bodies.
The highest tangential or bow stresses in the case of centrifugal forces occur, as can be proven mathematically, at the edge of the hole in the grinding wheel. On the basis of this knowledge, the production of completely perforated panes was also approached. Such disks, however, have not been able to gain acceptance in the field of precision grinding to this day.
Other attempts to absorb the tangential stresses at the edge of the hole provide a zone of increased breaking strength at the edge of the hole. This zone of increased breaking strength can e.g. B. by changing the composition, by impregnating the edge zone, for example with synthetic resin, but also by gluing rings, such as metal rings.
In the case of the previously known panes of this type, there can be an excessively high reject rate during production due to cracks in the adhesive point and in the case of panes with a zone of increased breaking strength made of ceramic material due to shrinkage cracks.
The same disadvantages also occurred with metal or plastic hubs that had laterally radially extending cover sheets.
It is therefore the object of the invention to create a grinding wheel in which the above-mentioned disadvantages do not occur.
This is achieved according to the invention in that at least one area of increased strength has the same bond type of the grinding area and different filler.
It is advantageously provided that the area or areas of increased strength run in the circumferential direction of the abrasive body.
The areas of increased strength are advantageously designed with a constant thickness.
In a preferred embodiment, the area or areas of increased strength of ceramic-bonded fine grain are formed with a grain size that is finer than the grain of the grinding layer. It is advantageous if the area or areas of increased strength have a different coefficient of expansion than the grinding area of the grinding body. There is also provision for the area of increased strength to be pretensioned.
The invention is explained and described in detail below in various embodiments with reference to the figures of the accompanying drawings, without being restricted to the examples shown, since various changes and modifications are possible without departing from the scope of the inventive concept.
Likewise, the reference symbols cited in the following claims are not intended to represent any restriction; they only serve to make it easier to find related parts in the figures of the drawing.
FIGS. 1 to 8 show cross sections through various embodiments of a grinding wheel according to the invention, and FIG. 9 shows a section along the line I-I in FIG. 3.
The grinding wheel body 1 has an actual abrasive area 2 and one or more areas of increased strength 3.
The areas of increased strength 3 are formed by a pure change in the actual grinding compound in this area. It should also be understood that these areas, although they correspond to supporting organs, in no way have to be restricted to this function, i. H. under special circumstances can easily come into contact with the grinding surface, so that their primary task is merely to increase the strength of the grinding wheel body, but other properties should by no means have an exclusive effect.
As can be seen from the explanations in FIGS. 1 to 8, the areas of increased strength 3 can, for example, form disks or strips that are separate from one another (FIGS. 1 and 6) and also just a single area of increased strength, for example, arranged in the center of the disk 1 can be and is surrounded on both sides by the grinding area 2 of the disk body 1 (Fig. 3). However, the areas of increased strength 3 in the area of the grinding wheel bore 6 can also be designed with a hub-like ring lining 4, whereby the individual areas of increased strength extending radially into the grinding body 1 form a coherent set of wheels.
Of course, the areas of increased strength 3, as can be seen from FIG. 9, have recesses 5 along their circumference.
It is to be regarded as essential to the invention that the areas of increased strength and the area or areas with the strength and composition of the grinding layer of the grinding wheel 1 in zone A of increased strength extend over a certain amount B bnv. Cover B '.