DE4413384C2 - Schleifscheibenanordnung mit einer Schleifscheibe mit Kühlmittelzufuhrschlitzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifscheibenanordnung mit einer Schleif­ scheibe, insbesondere zum Schleifen von Schlitzen, Einstichen, Nuten oder dergleichen im Werkstück gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte Schleifscheiben werden durch eine von außen erfolgende Kühlmittelzufuhr gekühlt. Um örtliche Überhitzungen des Werkstückes wegen der beim Schleifen üblicherweise hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Schleifscheiben und damit hohen Schnittgeschwindigkeiten zu ver­ meiden, wird dabei ein relativ hoher Kühlmittelstrom realisiert. Dies ist nötig, um auch in schwer zugänglichen Bereichen des zu schleifenden Werkstückes, wie z. B. Einstichnuten oder Schlitzen zumindest eine gewis­ se Kühlmittelzufuhr zu realisieren. Hierbei spielt es keine Rolle, ob das Werkstück während der Bearbeitung stillsteht oder rotiert.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine Schleifscheibenanordnung mit einer Schleifscheibe zu schaffen, die eine effektive Kühlung in der Schleifzone (am Werkstück und an der Schleifscheibe) selbst bei gegen­ über Schleifscheiben des Standes der Technik deutlich reduziertem Kühlmittelstrom ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Schleifscheibenanordnung mit den Merk­ malen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.

Die erfindungsgemäße Schleifscheibenanordnung weist zumindest an einer Seitenoberfläche der Schleifscheibe Kühlmittelzufuhrkanäle auf, die derart eingearbeitet sind, daß das Kühlmittel direkt möglichst nahe dem mit dem Schleifbelag versehenen Bereich der Schleifscheibe bzw an die Schleifstelle am Werkstück zugeführt werden kann. Die Kühlkanäle sind dabei vorzugsweise radial angeordnet, d. h. sie erstrecken sich von der Innenkante in der Schleifscheibenaufnahmebohrung nach außen möglichst nahe an den zu kühlenden Bereich. Aus Gründen der Auswuchtung der Schleifscheiben sind die Kühlmittelzufuhrkanäle symmetrisch, d. h. radial gleichmäßig voneinander beabstandet. Besondere Bedeutung haben der­ artige Scheiben beim Einsatz zum Schleifen von dünnen Schlitzen, Ein­ stichen, Nuten oder dergleichen, weil mit einer derartigen Kühlung eine unmittelbare Kühlmittelzufuhr an diese von außen schwer zugänglichen Bereiche erfolgt.

Die Schleifscheibe weist in radialer Richtung gesehen einen dicken Innenbereich, in dem die eigentliche Aufspannung der Schleifscheibe z. B. auf einer Schleifspindel erfolgt, sowie einen dünnen Außenbereich auf, an dessen Stirnseite der Schleifbelag angebracht ist, welcher der Teil der Schleifscheibe ist, der zum eigentlichen Schleifen von z. B. eines Ein­ stiches oder einer Nut dient. Die Schleifscheibe besteht im allgemeinen aus einem Metallgrundkörper, und der Schleifbelag ist CBN oder Dia­ mant.

Die Kühlmittelzufuhrkanäle können auch eine von einer geraden Aus­ führungsform abweichende Form haben, z. B. eine im Sinne der Drehrich­ tung der Scheibe rückwärts gekrümmte Form, um einen möglichst radia­ len Austritt des Kühlmittels am Ende der Schlitze bei Rotation zu erzielen, falls dies gewünscht ist.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Schleifscheibenanordnung mit derartigen Kühlmittelzufuhrkanälen in der Schleifscheibe ist die direkte Kühlung der eigentlichen Schleifzone, an der der größte durch die Schleifwirkung bedingte Wärmeeintrag in das Werkstück bzw. in den Schleifkörper selbst auftritt.

Zweckmäßig gelangt das Kühlmittel vom Inneren der Schleifscheibe durch die Kühlmittelkanäle nach außen zu deren Austrittsöffnungen im dünnen Außenbereich der Schleifscheibe durch die Zentrifugalwirkung bei Rota­ tion der Scheibe. Eine durch eine Kühlmittelpumpe dem Kühlmittel aufgeprägte Zwangsströmung kann dabei der Zentrifugalwirkung über­ lagert werden.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus ihrer nachfolgenden Erläuterung an einem Ausführungs­ beispiel in Verbindung mit der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Axialschnittansicht der Aufspannung einer Schleifscheiben­ anordnung an einem Spindelkopfende mit Andeutung der Kühl­ mittelströmung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Schleifscheibe mit radial sich erstrecken­ den geraden Kühlmittelzufuhrkanälen;

Fig. 3 eine Schnittansicht des dünnen Außenbereiches der Schleifschei­ be mit Schleifbelag an der Stirnfläche und unterschiedlichen Varianten der Endflächengestaltung der Kühlmittelzufuhrkanäle;

Fig. 4 eine Schnittansicht des Außenbereichs der Schleifscheibe im Eingriff mit dem Werkstück (Schleifen eines Einstiches oder einer Nut); und

Fig. 5 eine Schnittansicht zur Darstellung der rechteckigen Quer­ schnittsform der Kühlmittelzufuhrkanäle entlang der Linie A-A entsprechend Fig. 1 und 2.

In Fig. 1 ist in einer axialen Schnittansicht die Aufspannung einer Schleifscheibe 2 an einem Spindelkopf dargestellt. Zur Aufnahme der Schleifscheibe 2 dient ein Spindelflansch 1, wobei die Schleifscheibe 2 mittels Schrauben 4 und Zentrierstiften 5 an einem Aufspannflansch 3 mit einer Kühlmittelzufuhröffnung 9 befestigt ist und diese Verbindung Schleifscheibe-Flansch mittels Spannschrauben 6 an dem Spindelflansch 1 lösbar befestigt ist, sodaß das eigentliche Schleifscheibenpaket entsteht. In der Schleifscheibe 2 sind an der dem Flansch 3 mit der Kühlmittelzufuhr­ öffnung 9 zugewandten Seitenoberfläche als Kühlmittelschlitze ausgebilde­ te Kühlmittelzufuhrkanäle 7 eingearbeitet. Diese Kühlmittelzufuhrkanäle 7 reichen von der Innenkante der Schleifscheibenaufnahmebohrung bis nahe an den Bereich des Schleifbelages 8, der an dem dünnen Außenbereich 15 der Schleifscheibe 2 angeordnet ist.

Das Kühlmittel 17 gelangt über die Kühlmittelzufuhröffnung 9 durch einen Ringkanal 18 zwischen dem Spindelflansch 1 und dem Aufspann­ flansch 3 mit der Kühlmittelzufuhröffnung 9 zum Eintritt in die eigentli­ chen in die Schleifscheibe 2 eingearbeiteten Kühlmittelzufuhrkanäle 7 und wird von dort durch die Zentrifugalwirkung bei rotierender Scheibe 2 in den Außenbereich der Scheibe 2 geführt.

In Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer Schleifscheibe 2 mit radial sich erstreckenden geradlinig ausgeführten Kühlmittelzufuhrkanälen 7 gezeigt. Diese Kühlmittelzufuhrkanäle 7 erstrecken sich von dem dicken Innenbe­ reich 16 der Schleifscheibe 2 bis zu ihrem dünnen Außenbereich 15 möglichst nahe an den Schleifscheibenbelag 8, der vorzugsweise CBN oder Diamant ist. Je nach Art der Schleifaufgabe kann die Anzahl der in die Schleifscheibe 2 eingearbeiteten Kühlmittelzufuhrkanäle 7 sowie deren Form und Richtung variieren. Die Kühlmittelzufuhrkanäle 7 kön­ nen gekrümmt sein und bezüglich ihres Querschnittes eine beliebige Form aufweisen. Vorzugsweise ist die Querschnittsform der Kühlmittel­ zufuhrkanäle 7 eine Rechteckform. Die Kühlmittelzufuhrkanäle 7 sind symmetrisch, d. h. in radialer Richtung gleichmäßig beabstandet vonein­ ander, angebracht, um ein Auswuchten der Schleifscheibe 2 zu ermöglichen.

Es hat sich herausgestellt, daß es zweckmäßig sein kann, die Tiefe der Kühlmittelkanäle 7 über ihre Länge zu variieren, insbesondere kann ihre Tiefe zum Schleifscheibenumfang hin abnehmen. Auch liegt es innerhalb des Kerns der Erfindung, die Kühlmittelkanäle 7 so auszugestalten, daß ihre Breite nach außen hin zum Schleifscheibenumfang abnimmt.

Der relativ große Innendurchmesser der Schleifscheibe 2 ist dadurch be­ dingt, daß an dem Schleifspindelende ein Auswuchtgerät 10 zum Aus­ wuchten des gesamten Schleifscheibenpaketes vorgesehen ist.

Zwischen den Kühlmittelzufuhrkanälen 7 sind in der Scheibe Gewinde­ bohrungen vorgesehen, damit der Aufspannflansch 3 mit der Kühlmittelzufuhröff­ nung 9 mit der Schleifscheibe 2 mit den Schrauben 4 verschraubt werden kann.

Die Tiefe, Form und Breite der in vorzugsweise einer Seitenoberfläche der Schleifscheibe 2 eingearbeiteten Kühlmittelzufuhrkanäle 7 ist auf den jeweiligen Kühlmittelbedarf entsprechend der gestellten Schleifaufgabe abgestimmt. Vorzugsweise ist die Tiefe der Kühlmittelzufuhrschlitze 7 so gewählt, daß der dünne Außenbereich 15 der Schleifscheibe 2 an den Stellen der Kühlmittelzufuhrkanäle 7 durchbrochen ist. Dadurch ist gewährleistet, daß Kühlmittel an beiden Seiten des dünnen Außenberei­ ches 15 der Schleifscheibe 2 austreten kann. Somit wird Kühlmittel direkt dem Schleifbelag 8 bzw der Schleifstelle eines Werkstückes 14 zugeführt, was vor allen Dingen wichtig ist, wenn entsprechend der Schleifaufgabe eine Einstichnut oder ein tiefer schmaler Schlitz in ein Werkstück ge­ schliffen werden soll.

Da der Schleifbelag 8 an seiner Außenkante nur geringfügig über den Seitenoberflächen des dünnen Außenbereichs 15 der Schleifscheibe 2 übersteht, ist ein Kühlen des Schleifbereiches bei tiefen Einstichnuten von Außen nur sehr bedingt möglich. Durch die erfindungsgemäße direkte Kühlung auch derartiger enger und relativ tiefer Einstichnuten kann eine optimale Kühlung bei einer auf die Schleifaufgabe abgestimm­ ten Kühlmittelmenge ohne großen Kühlmittelüberschuß erreicht werden.

In Fig. 3 ist eine Detailansicht des oberen, mit dem Schleifbelag 8 versehenen stirnseitigen Endes des dünnen Außenbereiches 15 der Schleifscheibe 2 dargestellt, wobei verschiedene Beispiele der Gestaltung des Endes eines Kühlmittelzufuhrkanals 7 in dem dünnen Außenbereich der Schleifscheibe 2 dargestellt sind. Mit Bezugsziffer 11 ist ein in Achsrichtung der Schleifscheibe 2 paralleles Ende des Kühlmittelzufuhrkanals 7 dargestellt. Mit Bezugsziffer 12 ist ein dachförmiges und mit Bezugsziffer 13 ein abgerundetes Ende des Kühlmittelzufuhrkanals 7 dargestellt, wobei die beiden letzteren 12, 13 einem erleichterten gerichteten Austritt des Kühlmittels 17 dienen.

In Fig. 4 ist in vergrößerter Schnittansicht die Ausbildung des Kühl­ mittelzufuhrkanals 7 gezeigt, auf, der dem Flansch 3 mit der Kühlmittel­ zufuhröffnung 9 zugewandten Seite der Schleifscheibe 2, wobei die durch die Zentrifugalkraft bewirkte Strömung des Kühlmittels 17 vom Inneren der Schleifscheibe 2 durch entsprechende Pfeile dargestellt ist.

In Fig. 5 schließlich ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt. In dieser Schnittansicht ist die vorzugs­ weise Ausgestaltung der Kühlmittelzufuhrkanäle 7 mit rechteckiger Quer­ schnittsform dargestellt. Diese rechteckige Querschnittsform kann ein einfacher Weise z. B. mit Fingerfräsern in die Seitenoberfläche der Schleifscheibe eingearbeitet werden.

Die Anzahl der Kühlmittelzufuhrkanäle 7 ist frei wählbar je nach der Schleifaufgabe; vorzugsweise wird jedoch eine möglichst große Anzahl an derartigen Kühlmittelzufuhrkanälen 7 angestrebt.

Claims (7)

1. Schleifscheibenanordnung mit einer aus einem Grundkörper bestehenden Schleifscheibe (2) zum Schleifen von Einstichnnuten, Schlitzen oder der­ gleichen, wobei die Schleifscheibe (2) zwischen einem Spindelflansch (1) und einem Aufspannflansch (3) gehalten ist und Kühlmittelzufuhrkanäle (7) aufweist, über welche ein Kühlmittel (17) direkt in die Schleifzone kontinuierlich führbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper an seinem Außenmantel mittels eines Schleifbelages (8) eingefaßt ist und die Kühlmittelzufuhrkanäle (7) an mindestens einer Seitenoberfläche der Schleifscheibe (2) eingearbeitet sind und bis nahe an den Schleifbelag (8) reichen, so daß der Schleifbelag (8) durch die Kühlmittelkanäle nicht unterbrochen ist.

2. Schleifscheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelzufuhrkanäle (7) in radialer Richtung verlaufen.

3. Schleifscheibenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelzufuhrkanäle (7) geradlinig sind.

4. Schleifscheibenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelzufuhrkanäle (7) in Drehrichtung der Schleifscheibe (2) rückwärts gekrümmt sind.

5. Schleifscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel (17) durch einen zwischen dem Spindelflansch (1) und dem Aufspannflansch (3) ausgebildeten Ringkanal (18) in die Kühlmittelzufuhrkanäle (7) und von dort Zentrifugalkraftwirkung an den zu kühlenden Bereich geführt wird.

6. Schleifscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Kühlmittelzufuhrkanäle (7) im Außenbereich (15) der Schleifscheibe (2) in deren Achsrichtung parallel (11), dachförmig (12) oder gerundet ausgeführt sind.

7. Schleifscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform der Kühlmittelzufuhrkanäle (7) im Innenbereich (16) der Schleifscheibe (2) rechteckig ist.