Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
RECYCLABLE ZONES ON ABRASIVE WHEELS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1996/020070
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention pertains to abrasive wheels comprising an outer abrasive zone (1) of abrasive grain and organic or inorganic bonding material therefor and, in contact therewith, an abrasion-inactive zone (2) to contain fastening means, in particular clamping flanges, to a process for manufacturing the abrasive wheels and a process for reutilizing the abrasive wheels. The invention provides that the abrasion-inactive zone (2) is made from a reusable, structurally dense plastic, optionally containing fortifying agent and/or filler. This abrasion-inactive zone (2) can be reutilized after the abrasive wheel has been used.

Inventors:
EICKERLING PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP1995/004595
Publication Date:
July 04, 1996
Filing Date:
November 22, 1995
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SCHLEIFMITTEL WERK KARL SEIFFE (DE)
EICKERLING PETER (DE)
International Classes:
B24D5/16; B24D7/14; B24D7/16; B24D18/00; C08J5/14; (IPC1-7): B24D5/16; B24D7/14; B24D7/16; B24D18/00
Foreign References:
FR1044067A1953-11-13
US2475517A1949-07-05
US4910924A1990-03-27
DE4311529A11994-08-18
BE543740A
CH577365A51976-07-15
US2479078A1949-08-16
EP0234583A21987-09-02
US2656654A1953-10-27
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Schleifkörper umfassend Schleifkorn und anorganisches oder organisches; Bindemittel für dieses in einer äußeren Schleifzone (1) und eine damit in Kontakt befindliche nicht schleifaktive Zone (2) zur Aufnahme von Befesti¬ gungsmitteln, insbesondere Spannflanschen, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht schleifaktive Zone (2) aus einem wiederverwertbaren, gefügedichten, gegebenenfalls Verstärkungsmittel, und/oder Füllstoffenthaltenden organischen Kunststoffmaterial besteht. Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schleifzone (1) und die nicht schleif aktive Zone (2) in Kontakt stehen, durch eine Schleif¬ korn, Bindemittel und Kunststoffmaterial aufweisende Übergangszone (3) . Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifkörn der äußeren Schleifzone (1) aus Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid, Siliciumcarbid, Bor carbid, Granat, Schmirgel, Flintstein, kubischem Bor¬ nitrid und Diamant oder eine Mischung aus diesen besteht. Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bindemittelanteil der äußeren Schleifzone (1) 1 bis 50 Gew.% beträgt und insbesondere ausgewählt ist aus keramischen Bindemitteln, insbesondere Mullit, Kyanit, Nephelin, Syenit, Ton, Kaolin oder Fritten sowie einer Mischung derselben oder phenolharzenthaltenden Bindemit¬ teln. Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial der nicht schleifaktiven Zone (2) und/oder der Übergangszone (3) ausgewählt ist aus thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff¬ materialien, insbesondere Ein oder MehrkomponentenGie߬ harzen wie Polyesterharzen oder Epoxidharzen.
2. 6 Schleifkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß das Kunststoffmaterial der nicht schleifaktiven Zone (2) 5 bis 200 Gew.Teile, insbesondere 10 bis 50 Gew.Teile anorganische oder organische Füllstoffe, insbesondere Sand, Quarzsand, Quarzmehl oder Schleifkornreste, bezogen auf 100 Gew.Teile Kunststoffmaterial, enthält.
3. 7 Schleifkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial der nicht schleifaktiven Zone (2) als Verstärkungsmittel Armierungen, insbesondere Glas und/oder Drahtgewebe oder festigkeitsfördernde Fasern und/oder radial von innen nach außen verlaufenden Kanäle zur Versorgung des Arbeitsbereiches mit Kühl¬ mitteln und/oder Kühlschmierstoffen, enthält.
4. 8 Schleifscheibe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der nicht schleifaktiven Zone (2) wenigstens dem Außendurchmesser der Befestigungsmitteln, insbesondere den Spannflanschen entspricht.
5. 9 Schleifkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, umfassend einseitig oder beidseitig ausgesparte und/oder einseitig oder beidseitig verjüngte Schleif¬ scheiben, zylindrische Schleiftopfe, zylindrische Doppel¬ schleiftöpfe, keglige Schleiftopfe, Schleifteller, ver¬ klebte oder verschraubte Schleifscheiben mit Tragscheiben, verklebte oder verschraubte SchleifZy¬ linder, Schleifsegmente. Schleifstifte und Schleifkegel.
6. 10 Schleifkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht schleif¬ aktive Innenzone (2) Geometrien (4) und (5) zur Ver zahnung mit der Übergangszone (3) oder der äußeren Schleifzone (1) aufweist.
7. 11 Verfahren zur Herstellung von Schleifkörpern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß man a) die äußere Schleifzone (1) in einer ansich bekannten Weise herstellt und b) den Bereich der nicht schleifaktiven Zone (2) mit einem Kunststoffmaterial ausfüllt und gegebenenfalls einer Temperaturbehandlung unterwirft.
8. 12 Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man den Bereich der nicht schleifaktiven Zone (2) mit dem Kunststoffmaterial ausgießt und gegebenenfalls durch Einwirkung von erhöhter Temperatur härtet.
9. 13 Verfahren zu Wiederverwertung von Schleifkörpern nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die äußere Schleifzone (1) und die gegebenenfalls vorhandene Übergangszone (3) voll¬ ständig von der Oberfläche der nicht schleifaktiven Zone (2) entfernt, eine neue äußere Schleifzone (1) in ansich bekannter Weise herstellt, die gebrauchte nicht schleif aktive Zone (2) innerhalb der äußeren Schleifzone (1) zentriert und den verbleibenden Zwischenraum zwischen der nicht schleifaktiven Zone (2) und der äußeren Schleifzone (1) mit einem Kunststoffmaterial füllt und gegebenenfalls einer Temperaturbehandlung unterwirft.
Description:
Recyclefähiσe Schleifkörperzonen

Gegenstand der Erfindung sind Schleifkörper umfassend Schleif¬ korn und ein anorganisches oder organisches Bindemittel für dieses in einer äußeren Umfangszone und eine damit in Kontakt befindliche nicht schleifaktive Zone zur Aufnahme von Befesti¬ gungsmitteln, insbesondere Spannflanschen, ein Verfahren zur Herstellung der Schleifkörper sowie ein Verfahren zur Wieder¬ verwertung der verbrauchten Schleifkörper.

Bei der Herstellung von keramisch- oder phenolharzgebundenen Schleifkörpern ist es nach dem Stand der Technik üblich, diese ganzheitlich aus den bekannten Korunden oder beispielsweise Siliciumcarbid herzustellen. Darüber hinaus bekannt sind feinere oder härtere nicht schleifaktive Zonen bei phenolharz¬ gebundenen oder keramischgebundenen Schleifkörpern. Diese nicht schleifaktiven Zonen bestehen jedoch aus dem Schleifkorn selbst und ausgewählten Bindemitteln und werden üblicherweise in einem Arbeitsgang mit der äußeren Nutzschicht erstellt. Die Innenzonen sollen bei phenolharzgebundenen Schruppscheiben die Festigkeit erhöhen oder erst ermöglichen, daß die notwendigen Bruchurafangsgeschwindigkeiten der Schleifkörper erreicht werden können.

Die DE 42 44 476 AI betrifft ein Stammblatt für Kreissäge¬ blätter und/oder Trennschleifscheiben, bestehend aus einem kreisförmigen, zumindest teilweise aus einem mit eingebetteten Fasern verstärkten Kunststoffmaterial bestehenden Scheiben¬ körper. Die Fasern sind in mehreren übereinanderliegenden, stoffschlüssig verbundenen, ebenen, kreisförmigen und zum Scheibenkörper konzentrischen Faser-Lagen angeordnet. In einer ersten Art von Faser-Lage sind die Fasern in einer - bezogen auf den Scheibenkörper - zumindest annähernd radial in Rich¬ tung geradlinig ausgerichtet und in einer über den Umfang gleichmäßigen Verteilung angeordnet. In einer zweiten Art von Faser-Lage besitzen die Fasern einen zumindest annähernd kreisförmigen, zu dem Scheibenkörper im wesentlichen konzen-

trischen Verlauf, wobei die beiden Arten von Faser-Lagen mit einer in Abhängigkeit von der Größe des Scheibenkörpers gewählten Verteilung in dem Scheibenkörper angeordnet sind.

Im äußeren Umfangsbereich des Scheibenkörpers ist auf jeder seiner beiden Seiten ein ein- oder mehrteiliger Haltering befestigt. Diese beiden Halteringe liegen in parallelen Ebenen, und der Außenumfang des Scheibenkörpers ist bereichs¬ weise zwischen diesen Halteringen angeordnet. Die funktions¬ fähige Trennscheibe besteht somit immer aus einer Dreiteilung; dem inneren verstärkten Kunststoff-Stammblatt, der am Umfang angebrachten Haltevorrichtung aus Stahl und den Schneidsegmen¬ ten. Verbindungsmechaniken sind beispielsweise das Schweißen, Löten und Klemmen. Bei den hier beschriebenen Trennscheiben ist es erforderlich, daß die äußeren schneidaktiven Segmente in axialer Richtung breiter sind als das beschriebene Stamm¬ blatt und die Haltevorrichtung.

Aus der DE-C-2740891 ist eine Umfangsschleifscheibe bekannt, die aus einem inneren Nabenteil und einem äußeren, einen Schleifkränz aus Schleifkörpern tragenden Felgenteil besteht, wobei Nabe und Felge über vorgespannte - und damit die Funk¬ tion von "Speichen" ausübende - Drähte, Fasern oder Fäden miteinander verbunden sind. Dabei sind die "Speichen" in Kunststoff eingebettet. Zusätzlich zu den "Speichen" soll in den Kunststoff eine übliche, von Gewebematten gebildete Faserarmierung eingebettet sein. Bei diesem Stand der Technik ist also eine Vierteilung erkennbar, wobei hier eine faser¬ armierte, kreisrunde Kunststoffscheibe in deren Zentrum eine Nabe, die vorzugsweise aus Stahl oder Metall ausgebildet ist, mit einem Außenring versehen ist, der ebenfalls aus Stahl oder anderen Metallen geformt ist und zur Aufnahme der schneidak¬ tiven Segmente dient.

In der DE 43 11 529 AI wird eine Schleifscheibe, und zwar insbesondere eine Trenn-SchleifScheibe beschrieben, die einen ringzylindrischen inneren Tragkörper aus Metall und einen

diesen umgebenden Schleifring aufweist, die miteinander verbunden sind. Der Schleifring steht beidseitig in Richtung der gemeinsamen Achse über den Tragkörper vor. Der Schleifring kann vollständig abgeschliffen werden. Der Tragkörper ist wiederverwendbar oder zumindest recyclebar.

In der DE 28 25 576 B2 wird ein Verfahren zum Auskleiden der Bohrung einer großen Schleifscheibe beschrieben. In der Praxis ist das Verfahren nur in sehr geringem Umfang eingeführt worden, da es sehr aufwendig ist und zudem die Schleifscheiben durch das geschilderte Verfahren von der Bohrung aus mit nur sehr schwer kontrollierbaren Kräften belastet werden. Es muß hier mit Granulat und parallel mit hohen Temperaturen gear¬ beitet werden. Die Problematik des Schmelzens läßt keine Wandstärke der Auskleidungen oberhalb 20 mm zu. Diese Druck¬ schrift bezieht sich eindeutig auf eine Auskleidung der Bohrung und nicht auf eine Innenzone eines Schleifkörpers. Bei Schleifkörpern, die mit einer solchen Bohrungsauskleidung versehen sind, ergibt sich bei der Entsorgung die Problematik eines DreistoffSystems aus Restschleifscheibe, Kühlmittel und Kunststoffauskleidung.

Darüber hinaus sind bei speziellen Schleifkörpern, nämlich Schleiftöpfen und aufschraubbaren Schleifkörpern sogenannte Böden oder Feinschichten im Einsatz, die teilweise auch aus Kunststoff bestehen. Diese dienen jedoch allgemein zur Auf¬ nahme von Gewindestücken.

Den im Stand der Technik verbreiteten Lösungen ist gemeinsam, daß die nicht schleifaktive Zone oder Spannzone aus einem hochwertigen Material, nämlich dem Schleifkörn, besteht, das zu einer mehrfachen Wiederverwertung oder zum Recycling in der Regel kaum geeignet ist. Bei keramisch gebundenen Schleif¬ mitteln ist eine Wiederaufbereitung durch mechanische Zer¬ kleinerung der Rest-Schleifkörper bekannt. Man erhält hier nur Korn-Qualitätsgemisehe. Als sogenanntes Regenerat wird dieses Material in Anteilen, speziell kunstharzgebundenen, minder-

wertigen Schleifkörperqualitäten beigemischt. Phenolharzge- bundene Restscheiben werden thermisch behandelt und die so mit hohem Aufwand gewonnenen Regenerate werden, speziell im Grobkornbereich (8-36), ebenfalls in Anteilen beigemischt. Dieses Verbrennen von Phenolharzverbindungen ist in Industrie¬ staaten hinsichtlich des Umweltschutzes kaum noch realisier¬ bar. Bedingt durch die notwendige Porosität der Schleifkörper und der Anwendung von Kühlschmierstoffen während des Schlei- fens diffundiert darüber hinaus eine mehr oder weniger große Menge dieser Kühlschmierstoffe in die nicht schleifaktiven Zonen von Schleifkörpern, so daß diese praktisch nicht wieder¬ verwertet werden können. Darüber hinaus ist die Ausbildung der nicht schleifaktiven Zonen von Schleifkörpern mit einem erheblichen Kostenfaktor bedingt durch das hochwertige Schleifkörn versehen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Herstellung kostengünstiger Schleifkörper durch Bereitstellung von mehrfach wiederverwendbaren und recyclefähigen nicht schleifaktiven Zonen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, insbesondere Spannflanschen.

Die nicht schleifaktiven Zonen von Schleifkörpern können aus befestigungs- und sicherheitstechnischen Gründen niemals voll¬ ständig zum Schleifen verwendet werden. Dementsprechend ver¬ bleibt nach den Lösungen des Standes der Technik regelmäßig ein Abfallprodukt aus hochwertigen Einsatzstoffen, daß für eine Wiederverwendung nur begrenzt und mit sehr hohem Kosten¬ aufwand geeignet ist.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Schleifkörper umfassend Schleifkorn und anorganisches oder organisches Bindemittel für dieses in einer äußeren Schleifzone 1 und eine damit in Kontakt befindliche nicht schleifaktive Zone 2 zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, insbesondere Spannflanschen, wobei die nicht schleifaktive Zone 2 hier aus einem wiederverwendbare gefügedichten, ge-

gebenenfalls Verstärkungsmittel- und/oder Füllstoff-enthal- tenden organischen Kunststoff aterial besteht.

In der Fig. 1 wird beispielhaft für die erfindungsgemäßen Schleifkörper eine Schleifscheibe mit einer Innenbohrung sowie Spannflanschen dargestellt.

Die Schleifscheibe wird über die nicht schleifaktive Zone 2 durch die Spannflanschen auf der Welle gehalten. Die Größe der nicht schleifaktiven Zone 2 entspricht im wesentlichen den Außenmaßen der Spannflanschen. Radial von innen nach außen schließt sich an die nicht schleifaktive Zone 2 eine Über¬ gangszone 3 an, die im wesentlichen aus Schleifkörn besteht, daß jedoch innerhalb dieses Bereiches 3 durch das organische Kunststoffmaterial imprägniert ist, um eine feste Verbindung zwischen der nicht schleifaktiven Zone 2 und der Schleifzone 1 zu schaffen. Die äußere Schleifzone 1 steht somit voll¬ ständig zur Bearbeitung des zu schleifenden Gegenstandes zur Verfügung. Wenn der Schleifkörper auf das gewünschte Mindest¬ maß abgeschliffen ist, das sich aus schleif- und sicherheits¬ technischen Anforderungen ergibt, kann dieser Schleifkörper mit Hilfe der vorliegenden Erfindung wiederverwertet werden. Hierzu wird die nicht schleifaktive Zone 2 vom anhaftenden Schleifkorn befreit und eine äußere Schleifzone 1 in ansich bekannter Weise hergestellt. Wird dann die nicht schleifaktive Zone 2 innerhalb der äußeren Schleifzone 1 zentriert und der verbleibende Zwischenraum zwischen der nicht schleifaktiven Zone 2 und der äußeren Schleifzone 1 mit einem Kunststoffma¬ terial ausgefüllt und gegebenenfalls einer Temperaturbehand¬ lung unterworfen, so erhält man einen neuwertigen Schleifkör¬ per, dessen nicht schleifaktive Zone 2 einer Wiederverwertung zugeführt wird.

Der in der Fig.l dargestellte Schleifkörper weist eine Über¬ gangszone 3 zwischen der äußeren Schleifzone 1 und der nicht schleifaktiven Zone 2 auf, die im wesentlichen aus dem

Schleifkörn und einem Kunststoffmaterial besteht. Prinzipiell ist eine derartige Übergangszone 3 im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht zwingend erforderlich. Wenn jedoch hohe Bruchumfangsgeschwindigkeiten der Schleifkörper erwünscht sind, ist eine sehr feste Verbindung der äußeren Schleifzone 1 mit der nicht schleifaktiven Zone 2 erforderlich. Hierzu ist es erforderlich, daß das Kunststoffmaterial mehr oder weniger tief in die Schleifzone 1 eindringt, um eine außerordentlich gute Verbindung der nicht schleifaktiven Zone 2 mit der Schleifzone 1 auszubilden. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß die Übergangszone 3 eine notwendige Tiefe nicht überschreitet, da anderenfalls der Schleifkörper, bedingt durch die Kontami¬ nation durch das Kunststoffmaterial keiner optimalen Nutzung zugeführt werden kann.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist eine optimale Nutzung der Rohstoffe möglich, wobei sich bei bestimmten Schleifkör¬ pern eine mehr als 60 %ige Einsparung der hochwertigen Korunde oder Siliciumcarbide ergibt. Bedingt durch den höheren Mengen¬ durchsatz pro Brenncharge der Außenzone wird weiterhin Energie eingespart. Ein weiteres Potential zur Energie- und Kosten¬ einsparung ergibt sich durch Gieß- oder Formverfahren mit kalt- oder warmaushärtenden Kunststoffen sowie aus der Mög¬ lichkeit der Neubestückung der nicht schleifaktiven Innen¬ bzw. Spannzonen. Darüber hinaus ist eine Verbesserung der Bruchumfangsgeschwindigkeiten möglich, woraus eine höhere Sicherheit resultiert, die durch den Einsatz von speziellen Armierungen weiter steigerungsfähig ist.

Hohe Spannkräfte, auch bei nicht idealer Flächenpressung der Spannflansche sind mit Hilfe der vorliegenden Erfindung möglich, insbesondere bei der Herstellung weicher Schleif- körper, beispielsweise die Härte A (extrem weich) bis J (mittel), mit einem E-Modul nach Grindo Sonic von 10 bis 39 kN/mm 2 (je nach Korngröße) oder hochporöser Schleifkörper mit einem Porenvolumen von mehr als 50 %, die mit Hilfe der vorliegenden Erfindung mit sicheren Spannkräften gehalten

werden können. Aufnahmevorrichtungen für Schleifscheiben bestehen in der Regel aus zwei Flanschen mit ringförmigen Tragflächen, zwischen denen die Schleifscheibe kraftschlüssig gehalten wird. In der Industrie werden hauptsächlich Flansche nach DIN 6375 eingesetzt. Sie besitzen einen Aufnahmeflansch und einen Gegenflansch, zwischen denen die Schleifscheibe außerhalb der Maschinen eingespannt und ausgewuchtet werden kann.

Die erforderliche Einspannkraft zum Aufspannen einer Schleif¬ scheibe muß einerseits so groß sein, daß die Scheibe unter maximaler Betriebsbelastung nicht zum Rutschen zwischen den Flanschen kommt; auf der anderen Seite darf die Einspannkraft nur so groß gewählt werden, daß es mit Sicherheit nicht zu einer Schädigung des Schleifkörpers und damit zu einer Bruch¬ gefahr kommen kann.

Die Aufbringung einer definierten Einspannkraft und somit die Erzeugung einer bestimmten Scheibenbelastung durch diese Kraft ist jedoch aus folgenden Gründen nicht erreichbar:

Infolge Schrägstellung der Tragflächen durch Verbiegung der Flansche durch die Einspannkraft kommt es zu keiner ebenen Flächenpressung auf den Schleifkörpern. Eine ungleichförmige Belastung der aufgespannten Schleif¬ scheibe entsteht durch Unebenheiten des Schleifkörpers. Eine Kontrolle mittels Momentenschlüssel kann nicht zur Ermittlung von Einspannkräften führen, weil die Reibbei¬ werte von Schraubenkopf und Gewindeflanke starken Streu¬ ungen unterlegen sind.

Weiterhin ist keine allgemein gültige Definition der Flächen¬ pressung der Spannflanschen möglich, da die Qualitäten und somit auch die Festigkeiten der Schleifkörper herstellerspe¬ zifisch sind und daher nicht einheitlich definiert werden können.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht nun einen unkomplizierten Aufbau von Schleifkörper-Aufspanneinrichtungen und Antrieben, so daß vielfach auf eine zentrale Welle verzichtet werden kann und die Verschraubung in der nicht schleifaktiven Zone möglich ist.

In der Regel werden durch Eingießen einer neuen, oder Angießen einer bestehenden Innen- oder Spannzone ausreichende Festig¬ keiten für den späteren Einsatz bis mindestens 63 m/s erreicht werden. Besondere Vorbereitungen wie Sandstrahlen der Füge¬ flächen oder zusätzliche Aufrauhung eingeschlossen, Akti¬ vierung der Kunststoffflächen durch anlösen und der Schleif¬ körperflächen durch Imprägnieren und/oder Oberflächenbe¬ schichten sind hierbei möglich. Erfindungsgemäß sind ferner mechanische Verankerungen der Fügeteile. Je nach Einsatzgebiet und Volumen des Schleifkörpers können die nicht schleifaktive Zone des Schleifkörpers, wie auch der Außenbereich der Über¬ gangszone 3 definierte Geometrien aufweisen, die eine innige Verbindung ermöglichen. Eine schwalbenschwanzförmige Ausbilung kann bei Schleifkörpern ab 20 mm Breite zum Einsatz kommen und kann in der Regel sofort beim Pressvorgang der Rohlinge, also ohne spätere mechanische Bearbeitung angebracht werden, beispielsweise bei Schruppscheiben, RundschliffScheiben und Centerlessscheiben. Es können Nuten 4,5, sowohl senkrecht 4 als auch in bestimmter Winkellage 5, falls erforderlich, sowohl in den Schleifkörper, als auch in die zu vergießende nicht schleifaktive Zone 2 mittels Diamantsäge geschnitten werden, wie in Fig.2a und 2b dargestellt. Darüber hinaus ist es möglich, die Schleifkörper, insbesondere die nicht schleif¬ aktive Zone 2, mit radial von innen nach außen verlaufenden Kanälen auszustatten, die es erlauben, Kühlmittel oder Kühl- schmierstoffe, bedingt durch die Zentrifugalkraft der ro¬ tierenden Schleifkörper direkt in den Arbeitsbereich des Schleif örpers zu transportieren, statt mit hohem Druck gegen das Luftpolster der rotierenden Scheibe zu sprühen.

Eine wesentliche Voraussetzung zur Realisierung der vorlie¬ genden Erfindung ist die Gefügedichtigkeit des die nicht schleifaktive Zone 2 bildenden Kunststoffmaterials. Die Gefügedichtigkeit, d.h. das Verhältnis von Porenvolumen zu Körnungs- und Bindemittelvolumen ist im Stand der Technik nicht eindeutig definiert. Zahlenangaben deuten mit steigender Zahl auf ein offeneres Gefüge hin. Zur Erzielung von Schleif- körpern mit preß- und gießtechnisch nicht mehr zu steigerndem Porenvolumen werden neben Hohlkugelkorn auch Porenbildner eingesetzt, die beim Brennen der Schleifkörper verdampfen oder verbrennen. Dieses Material der nicht schleifaktiven Zone 2 muß derart ausgebildet sein, daß eine Kontaminierung mit den Kühlmitteln oder Kühlschmiermitteln praktisch vermieden wird, da anderenfalls eine Wiederverwertung nicht in Betracht kommt. Geringfügige Verschmutzungen der Oberfläche können jedoch ohne weiteres, beispielsweise mechanisch oder durch Reinigung, entfernt werden.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Schleif¬ körper mit dem im Stand der Technik ansich bekannten Schleif- korn herzustellen, so daß in einer bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung das Schleifkorn der äußeren Schleifzone 1 aus Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid, Silicium- carbid, Borcarbid, Granat, Schmirgel, Flintstein, kubischem Bornitrid und Diamant oder einer Mischung aus diesen besteht. Besonders bevorzugt in diesem Sinne sind Aluminiumoxid (Ko¬ rund) und Siliciumcarbid.

Das Bindemittel der äußeren Schleifzone 1 entspricht den im Stand der Technik bekannten anorganischen oder organischen Bindemitteln. Hierbei wird üblicherweise unterschieden zwi¬ schen keramischer-, phenolharz-(oder anderen Harzen)gummi-, und/oder magensit-gebundenen Schleifkörpern, so daß die physikalischen Eigenschaften der Hersteller völlig unter¬ schiedlich sind. Dies betrifft dementsprechend besonders die Festigkeitskenndaten der klar zu definierenden Spannkräfte. Besonders bevorzugt beträgt der Bindemittelanteil der äußeren

Schleifzone 1 1 bis 50 Gew.-% und ist inbesondere ausgewählt aus keramischen Bindemitteln, insbesondere Mullit, Kyanit, Nephelin, Syenit, Ton, Kaolin und Fritten oder einer Mischung derselben sowie aus phenolharzenthaltenden Bindemitteln.

Das gefügedichte, gegebenenfalls Verstärkungmittel- und/oder Füllstoff-enthaltende organische Kunststoffmaterial der nicht schleifaktiven Zone 2 besteht vorzugsweise aus thermo¬ plastischen oder duroplastischen Kunststoffmaterialien, insbesondere aus Ein- oder Mehrkomponentengießharzen wie Polyesterharzen oder Epoxidharzen. Die Auswahl der ent¬ sprechenden Materialien wird im wesentlichen durch die Bruch¬ festigkeit, die Gefügedichtigkeit und die Lagerstabilitat ohne größeren Festigkeitsverlust bestimmt, die ausschlaggebend für die Verhinderung der Kontamination durch Kühlmittel oder Kühlschmierstoffe ist. Dementsprechend sollte die nicht schleifaktive Zone 2 eine möglichst geringe Porosität wenig¬ stens der Oberfläche aufweisen. Bei Gesamtstandzeiten von bis zu 3 Monaten sind bis zu 12 Zyklen möglich.

Bruchfeste Kunststoffmaterialien, wie sie im Sinne der vor¬ liegenden Erfindung für die nicht schleifaktive Zone 2 erfor¬ derlich sind, sind üblicherweise mit hohen Kosten verbunden. Dementsprechend ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung erwünscht, einen hohen Anteil, beispielsweise 5 bis 200 Gew.-Teile, insbesondere 10 bis 50 Gew.-Teile, anorganische oder organische Füllstoffe, inbesondere Sand, Quarzsand, Quarzmehl oder Schleifkornreste, bezogen auf 100 Gew.-Teile Kunststoffmaterial zuzusetzen. Die Schleifkornreste werden vorzugsweise aus Schleifmittelresten gewonnen. In gleicher Weise ist es selbstverständlich auch möglich, Kunststoff¬ abfälle als Füllstoffmaterial oder als das Kunststoffmaterial selbst einzusetzen, sofern die geforderten Qualitätsansprüche erfüllt werden können. So ist es beispielsweise möglich, organisch beschichtete Quarzmehle und/oder Wollastonit mit Dotierungen von 1 bis 100 %, insbesondere 10 bis 50 % allge¬ mein zur Festigkeitssteigerung von Kunststoffteilen einzu-

setzen. Als organisches Beschichtungsmittel können beispiels¬ weise Silane eingesetzt werden, die in einer Vielzahl im Handel erhältlich sind. Die Auswahl erfolgt nach Art des Kunststoffmaterials und des Härtens. Möglich ist in diesem Zusammenhang auch eine Aktivierung der Übergangszone 3 durch eine zusätzliche organische Beschichtung.

Auch die Temperatur der Härtung der Kunststoffmaterialien kann einen Einfluß auf die Festigkeit der nicht schleifaktiven Zone 2 haben. Eine Aushärtung kalthärtender Kunststoffmaterialien bei Raumtemperatur wird erfindungsgemäß bevorzugt, da dies den Spannungsabbau begünstigt. Mögliche Spannungen beim Aushärten werden im zähflüssigen Zustand abgebaut, sofern die Aushärtung bei Raumtemperatur erfolgt. Die Härtungsschrumpfung liegt in der Flüssigphase.

Zur Erhöhung der Sicherheit und der Verbesserung der Bruchum¬ fangsgeschwindigkeit ist es in gleicher Weise im Sinne der vorliegenden Erfindung möglich, daß das Kunststoffmaterial der nicht schleifaktiven Zone 2 Verstärkungsmittel enthält. Hierunter sind erfindungsgemäß insbesondere Armierungen, insbesondere Glas und/oder Drahtgewebe oder dem Kunststoff¬ material beigemengte, festigkeitsfordernde Fasern zu ver¬ stehen.

Die Größe der nicht schleifaktiven Zone 2 der erfindungs¬ gemäßen Schleifkörper sollte wenigstens dem Außendurchmesser der Befestigungsmittel, insbesondere der Spannflanschen entsprechen. Hierbei wird gewährleistet, daß innerhalb des zu verspannenden Bereiches der nicht schleifaktiven Zone 2 eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Belastung auftritt. Überlicherweise wird jedoch die nicht schleifaktive Zone 2 etwas größer als der Außendurchmesser der Befestigungsmittel hergestellt werden, oder so groß ausgebildet, wie es die Verwendungsmöglichkeit der äußeren Schleifzone 1 zuläßt. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung sind Schleifscheiben auf der Basis von keramisch- oder kunstharzgebundenen Schleifkörnern

in einem Maßstab von 200 bis 1600 mm Außendurchmesser, 10 bis 600 mm Breite und allen üblichen Bohrungen von beispielsweise 32 bis 550 mm, insbesondere 51 bis 305 mm hervorragend her¬ stellbar.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung können praktisch alle bekannten Schleifkörper des Standes der Technik ausgebildet werden. Dementsprechend umfaßt der Begriff Schleifkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere einseitig oder beidseitig ausgesparte und/oder einseitig und/oder beidseitig verjüngte Schleifscheiben, zylindrische Schleiftopfe, zylin¬ drische Doppelschleiftopfe, keglige Schleiftopfe, Schleif- teller, verklebte oder verschraubte Schleifscheiben mit Tragscheiben, verklebte oder verschraubte Schleifzylinder, Schleifsegmente, Schleifstifte und Schleifkegel.

In einer weiteren Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schleifkörper dadurch gekennzeichnet, daß man a) die äußere Schleifzone 1 in einer ansich bekannten Weise herstellt und b) den Bereich der nicht schleifaktiven Zone 2 mit einem Kunststoffmaterial ausfüllt und gegebenenfalls einer Tempe¬ raturbehandlung unterwirft.

Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es, den Bereich der nicht schleifaktiven Zone 2 mit dem Kunststoffmaterial auszugießen und gegebenenfalls durch Einwirkung von erhöhter Temperatur zu härten.

Alternativ dazu ist es möglich, die nicht schleifaktive Zone mehrschichtig, beispielsweise zweischichtig, auszugießen. Dadurch ist es möglich, Harze mit unterschiedlichen physika¬ lischen oder chemischen Eigenschaften, insbesondere schicht¬ weise oder kreisringförmig zu kombinieren, um so beispiels¬ weise die Haltbarkeit der nicht schleifaktiven Zone 2 weiter zu verbessern. Speziell für die freiliegende Außenfläche

können somit Harze eingesetzt werden, die gegebenenfalls bei Raumtemperatur gegossen und ausgehärtet, sehr gute physika¬ lische Eigenschaften besitzen.

Die Viskosität des einzufüllenden Kunststoffmaterials, daß gegebenenfalls Füllstoff enthalten kann, sollte derart einge¬ stellt werden, daß wenigstens ein Teil des Kunststoffmaterials in die äußere Schleifzone 1 eindringt und somit eine Über¬ gangszone 3 ausbildet, die eine innige Verbindung zwischen der nicht schleifaktiven Zone 2 und der äußeren Schleifzone 1 zur Verfügung stellt.

Nach dem Gebrauch des Schleifkörpers werden die Reste der äußeren Schleifzone 1 und gegebenenfalls die Reste der Über¬ gangszone 3 von der äußeren Oberfläche der nicht schleif¬ aktiven Zone 2, beispielsweise mechanisch, entfernt. In einem weiteren Arbeitsgang wird eine neuere äußere Umfangszone 1 in ansich bekannter Weise hergestellt und eine neue, eigens hergestellte oder gebrauchte Innenzone 2 innerhalb der äußeren Schleifzone 1 zentriert und der verbleibende Zwischenraum 2' zwischen der nicht schleifaktiven Zone 2 und der äußeren Schleifzone 1 mit einem Kunststoffmaterial 2', das den oben¬ genannten Anforderungen an das Kunststoffmaterial der nicht schleifaktiven Zone 2 entspricht, gefüllt, wie in Fig.3 und 4, in besonderer Ausfuhrungsform dargestellt ist und gege¬ benenfalls einer Temperaturbehandlung unterworfen.

Der zu füllende Zwischenraum 2' wird vorzugsweise so ausge¬ bildet, wie in den Fig.3 und 4 dargestellt, da die Hinter- schneidung eine besonders gute Verzahnung der Materialien bewirkt. Alternativ zu dem hier beschriebenen Verfahren ist auch hier die schichtweise Verfüllung wie oben beschrieben möglich.

In der Fig.5 wird weiterhin ein Schleifkörper mit einer nicht schleifaktiven Zone 2 dargestellt, die neben den Verzahnungen gemäß den Fig. 3 und 4 derart ausgebildet ist, daß die Höhe

der Innenzone 2, 2' etwas über das Niveau der schleifaktiven Zone 1 und der Übergangszone 3 hinausragt und somit bei jeder Stufe der Wiederverwertung abgearbeitet und neu durch das Kunststoffmaterial ausgegossen werden kann. Dieser Bereich beträgt insbesondere 0,5 bis 3 mm, bevorzugt 0,5 bis 1,5 mm. Neben dem in der Fig.5 ersichtlichen beidseitigen Überstand des Niveaus der inneren nicht schleifaktiven Zone 2 über dem Niveau der schleifaktiven Zone 1 und der Übergangszone 1 ist selbstverständlich auch ein einseitiger Überstand mit den selben Mitteln erreichbar.

Das nachfolgende Ausführungsbeispiel illustriert das Verfahren zur Herstellung des Schleifkörpers, den so erhaltenen Schleif- körper selbst sowie dessen Wiederverwertung.

Beispiel :

Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Schleifkörpers er¬ folgte zunächst in der Fertigung der keramisch gebundenen Außenzone in ansich bekannter Weise. Mit dem Anwender wurde der größtmögliche Abnutzungsgrad des Schleifkörpers festge¬ legt, um so die Rohbohrung der Außenzone zu ermitteln.

Es wurde eine Schleifscheibe mit den Maßen 350 x 12 x 150 mm in der Qualität EK aus Edelkorund, Körnung - 50 % Korn 80 und 50 % Korn 90, Härte = J (E-Modul 39 kN/mm 2 ) Gefüge 9 (hoch¬ porös durch 1,2 % auf den Kornanteil bezogene Zugabe eines üblichen Porenbildners), Dichte des Schleifkörpers = 1,95 g/cm 3 , keramische Bindung (14 % bezogen auf das Korn).

Die nicht schleifaktive Zone 2 wurde auf einen Durchmesser von 255 mm, die Übergangszone 3 einschließlich der nicht schleif¬ aktiven Zone 2 auf einen Bereich von 270 mm festgelegt.

Die Maße des Rohlings betrugen 353 x 15 x 253 mm mit einer Aussparung von 260 x 2,5 mm im Vergleich zu 353 x 15 x 147 mm bei üblicher Fertigung.

Ein Volumenvergleich des bisherigen Volumens von 1213 cm 3 ent¬ spricht bei einer erfindungsgemäßen Fertigung einem Volumen von 706,9 cm 3 entsprechend 58,3 Vol.-% des bisherigen Schleif- körpers.

Der Rohling von 353 x 15 x 253 mm wurde beidseitig geplant auf 13 mm zur Erzielung planer Seitenflächen. Anschließend er¬ folgte die Bearbeitung der Bohrung auf ein Maß von 255 +/- 0,5 mm. Hierzu wurde die Schleifscheibe auf eine CNC-Drehbank außen im Dreibackenfutter gespannt und die Bohrung mit 2 Schruppspänen auf Maß gebohrt.

Der vorliegende Rohling wies nun die Maße von 353 x 13 x 255 mm mit einer Aussparung von 260 x 1,5 mm auf.

Sinn dieser Aussparung war es, ein Verlaufen des Gießharz nach dem Gießvorgang zu verhindern.

Es mußte wegen des Härtungsschrumpfes circa 0,5 bis 1,5 mm über Scheibenniveau gegossen werden. Der Aussparungsrand staute die Gießmasse und verhinderte ein unerwünschtes Ver¬ laufen auf der Seitenfläche der Scheibe.

Nach den mechanischen Vorarbeiten wurde das Auskleiden der Innenzone vorgenommen.

Hierzu wurde zunächst ein metallischer Kern, geeignet sind auch Kunststoffe oder ähnliches, mit entsprechend glatter Oberfläche (Rauhigkeit < 0,3 μm) auf einer planen Auflage aus geeignetem Material, beispielsweise Kunststoff- oder Metall¬ zentriert, rechtwinklig aufgesetzt. Die Oberfläche des Kerns und der Platte wurden mit Trennmittel beschichtet. Ent¬ sprechend komplette Formteile aus Kunststoff sind ebenfalls möglich, beispielsweise Silicon-, Polyethylen- oder Poly¬ propylenformteile.

Zur Erzielung einer Fertigbohrung von 150 mm -0,+0,25 mm (Hll) wurde ein Kernmaß von 150,2 mm gewählt.

Als Gießharz standen zur Verfügung ein Metallkleber der Firma -WEVO-Chemie mit den Harztypen WEVO* Metallkleber A mit einer Viskosität nach Mallison von 5,5 s und WEVO* Härter B263 mit einer Viskosität nach Mallison von 1,5 s.

Durch geeignete Wahl der Härtertypen ließen sich unterschied¬ liche Topfzeiten und damit eine Steuerung der bei großen Ansatzmengen auftretenden Reaktionswärme erzielen.

Als Füllstoffe wurden Quarzmehl der Type W10 sowie klassi¬ fizierte Schleifmittelrückstände der mechanischen Bearbeitung im Körnungsbereich 100 bis 280 eingesetzt.

700 g des Metallklebers A, 600 g Quarzmehl Millisil*W10 sowie klassifizierte Schleifmittelrestekorunde mit geringem Anteil SIC, Schüttgewicht 1,35 bis 1,62 kg/dm 3 , Kornbereich 150/180 100g, Kornbereich 180/220 150g und Kornbereich 220/240 350g wurden miteinander vermischt.

Anschließend erfolgte die Zugabe von 315 g Härter B263, wodurch die Viskosität verringert wurde.

Die gießfähige Masse wurde 0,6 bis 0,8 mm über Niveau gegossen und nach 24 Stunden der Rohling entformt, der nach weiteren 48 Stunden mechanisch bearbeitet werden konnte.

Versuche zur Ermittlung der Bruchfestigkeit ergaben, daß Scheiben ohne innere nicht schleifaktive Zone mit den Maßen 350 x 12 x 150 aus gleicher Fertigung und Qualität bei 109 bis 112 m/s, die erfindungsgemäßen Scheiben nach völliger Aus¬ härtung bei 120 bis 125 m/s zu Bruch gingen, bei einer Soll¬ bruchumfangsgeschwindigkeit von 70 m/s für den Einsatz bis 40 m/s Arbeitsgeschwindigkeit.

Die Gießmasse war mit der so eingestellten Viskosität von 65 s nach Mallison 3 bis 4 mm tief in die Scheiben eingedrungen.




 
Previous Patent: IMPROVED SEGMENTED CUTTING TOOLS

Next Patent: RATCHET WRENCH