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Title:
SUPPORTING BODY FOR A GRINDING TOOL AND METHOD FOR PRODUCING A SUPPORTING BODY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/232559
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a supporting body (1) for a grinding tool (2), which comprises an abrasive pad (5) having a preferably circumferential supporting surface (3) for an abrasive material (4), particularly a superabrasive material, the supporting body (1) consisting substantially of a composite material (6) which is free of abrasive material and consists of a plurality of layers (7) of a natural fiber material which are arranged one atop the other and are connected to each other by plastic (8), preferably phenolic resin, the natural fiber material preferably being a cotton fabric or paper, wherein the supporting body (1) comprises a first, preferably cylindrical or hollow cylindrical body (29, 30, 31, 32, 33) and at least one additional, preferably cylindrical or hollow cylindrical body (29, 30, 31, 32, 33), wherein the bodies (29, 30, 31, 32, 33) are connected, preferably adhesively bonded, to each other.

Inventors:
MAYRHOFER KARL (AT)
Application Number:
PCT/AT2019/060146
Publication Date:
December 12, 2019
Filing Date:
April 30, 2019
Export Citation:
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Assignee:
TYROLIT SCHLEIFMITTELWERKE SWAROVSKI KG (AT)
International Classes:
B24D5/02; B24D5/06; B24D11/02
Foreign References:
US20150004891A12015-01-01
US2069116A1937-01-26
JP6029042B12016-11-24
US3529945A1970-09-22
US20120055096A12012-03-08
US2069116A1937-01-26
Other References:
TYROLIT: "GENIS CF", 26 November 2014 (2014-11-26), pages 1 - 2, XP055602096, Retrieved from the Internet [retrieved on 20190703]
ANONYMOUS: "Natural fiber - Wikipedia", 26 November 2014 (2014-11-26), XP055602880, Retrieved from the Internet [retrieved on 20190705]
Attorney, Agent or Firm:
GANGL, Markus et al. (AT)
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Claims:
Patentansprüche:

1. Trägerkörper (1 ) für ein Schleifwerkzeug (2), welcher eine, vorzugsweise umfangsseitige, Trägerfläche (3) für einen Schleifmittel (4), insbesondere Superschleifmittel, aufweisenden Schleifbelag (5) umfasst, wobei der Trägerkörper (1 ) im Wesentlichen aus einem schleifmittelfreien Verbundwerkstoff (6) aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Schichten (7) eines Naturfaser-Werkstoffs, welche durch Kunststoff (8), vorzugsweise Phenolharz, miteinander verbunden sind, besteht, vorzugsweise wobei es sich beim Naturfaser-Werkstoff um ein Baumwollgewebe oder Papier handelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (1 ) einen ersten, vorzugsweise zylindrischen oder hohlzylindrischen, Körper (29, 30, 31 , 32, 33) und wenigstens einen weiteren, vorzugsweise zylindrischen oder hohlzylindrischen, Körper (29, 30, 31 , 32, 33) umfasst, wobei die Körper (29, 30, 31 , 32, 33) miteinander verbunden, vorzugsweise verklebt, sind.

2. Trägerkörper (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Verbundwerkstoff (6) eine Dichte von 1 ,0 bis 2,0 g/cm3, vorzugsweise 1 ,4 g/cm3, und/oder eine Wasseraufnahme von 1 ,5 bis 7,5 %, vorzugsweise 2,4 % oder 5,2 %, aufweist.

3. Trägerkörper (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verbundwerkstoff (6) einen Längenausdehnungs-Koeffizient von 20 bis 40x106 K 1, vorzugsweise 30x106 K 1, und/oder eine Wärmeleitfähigkeit von 0,1 bis 0,3 W/mK, vorzugsweise 0,2 W/mK, aufweist.

4. Trägerkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verbundwerkstoff (6) eine Druckfestigkeit bei 23°C von 200 bis 400 N/mm2, vorzugsweise 300 N/mm2 oder 320 N/mm2, und/oder eine Biegefestigkeit bei 23°C von 50 bis 150 N/mm2, vorzugsweise 100 N/mm2 oder 135 N/mm2, und/oder ein E-Modul von 6000 bis 8000 N/mm2, vorzugsweise 7000 N/mm2, und/oder eine Zugfestigkeit von 50 bis 150 N/mm2, vorzugsweise 80 N/mm2 oder 120 N/mm2, und/oder eine Spaltkraft von 1500 bis 3500 N, vorzugsweise 1900 N oder 3000 N, aufweist.

5. Trägerkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Trägerkörper (1 ) wenigstens eine von der Trägerfläche (3) für den Schleifbelag (5) gesonderte Seitenfläche (9) aufweist, an welcher eine Schicht (7) des Naturfaser-Werkstoffs flächig angeordnet ist.

6. Trägerkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Trägerkörper (1 ) einen zentralen Koppelbereich (10), vorzugsweise mit einer Mittelbohrung (11 ), zur Anbindung an einen Drehantrieb zum Drehen des Trägerkörpers (1 ) oder eines damit gebildeten Schleifwerkzeugs (2) um eine durch den Koppelbereich (10) verlaufende Drehachse (12) umfasst, und/oder der Trägerkörper (1 ) im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

7. Trägerkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei es sich beim ersten und beim wenigstens einen weiteren Körper (29, 30, 31 , 32, 33) um zylindrische oder hohlzylindrische Körper handelt, welche an Seitenflächen (9) miteinander verbunden sind, vorzugsweise wobei Symmetrieachsen (12) der Körper (29, 30, 31 , 32, 33) im Wesentlichen deckungsgleich sind.

8. Trägerkörper (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Trägerkörper (1 ) einen Adapter (34) zur Anbindung des Trägerkörpers (1 ) oder eines damit gebildeten Schleifwerkzeugs (2) an einen Drehantrieb aufweist, welcher mit wenigstens einem der Körper (29, 30, 31 , 32, 33) verbunden, vorzugsweise verklebt, ist, vorzugsweise wobei der Adapter (34) im Wesentlichen aus einem Metall besteht und/oder im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist.

9. Trägerkörper (1 ) nach Anspruch 8, wobei der Trägerkörper (1 ) eine Mittelbohrung (11 ) aufweist, und der Adapter (34) zumindest bereichsweise in der Mittelbohrung (11 ) angeordnet ist, bevorzugt wobei sich der Adapter (34) nur über eine Teillänge (35) der Mittelbohrung (11 ) erstreckt, besonders bevorzugt wobei die Mittelbohrung (11 ) eine tricherförmige Einführöffnung (36) aufweist.

10. Schleifwerkzeug (2) mit einem Trägerkörper (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Schleifmittel (4), insbesondere Superschleifmittel, aufweisenden Schleifbelag (5), welcher auf der, vorzugsweise umfangsseitigen, Trägerfläche (3) des Trägerkörpers (1 ) angeordnet ist, vorzugsweise wobei der Schleifbelag (5) aus einem durchgängigen Schleifring oder einzelnen Schleifsegmenten (13) gebildet ist.

11. Verfahren (14) zur Herstellung eines Trägerkörpers (1 ) für ein Schleifwerkzeug

(2), wobei der Trägerkörper (1 ) eine, vorzugsweise umfangsseitige, Trägerfläche

(3) für einen Schleifmittel (4), insbesondere Superschleifmittel, aufweisenden

Schleifbelag (5) umfasst und im Wesentlichen aus einem schleifmittelfreien Verbundwerkstoff (6) aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Schichten (7) eines Naturfaser-Werkstoffs, welche durch Kunststoff (8), vorzugsweise Phenolharz, miteinander verbunden sind, besteht, vorzugsweise wobei es sich beim Naturfaser-Werkstoff um ein Baumwollgewebe oder Papier handelt, dadurch gekennzeichnet, dass der schleifmittelfreie Verbundwerkstoff (6) in einem ersten Verfahrensschritt (15) in Form einer Platte bereitgestellt wird, und in einem zweiten Verfahrensschritt (16) ein, vorzugsweise zylindrischer oder hohlzylindrischer, Körper (29, 30, 31 , 32, 33), vorzugsweise durch

Wasserstrahlschneiden oder mittels einer Bandsäge, mit vorbestimmten Abmessungen (17, 18, 19) aus der Platte herausgetrennt wird.

12. Verfahren (14) nach Anspruch 11 , wobei im Zuge des zweiten Verfahrensschritts (16) wenigstens ein weiterer, vorzugsweise zylindrischer oder hohlzylindrischer, Körper (29, 30, 31 , 32, 33) mit vorbestimmten Abmessungen (17, 18, 19) aus der Platte herausgetrennt und mit dem ersten Körper (29, 30, 31 , 32, 33), vorzugsweise durch Kleben, verbunden wird.

13. Verfahren (14) nach Anspruch 12, wobei es sich beim ersten und beim wenigstens einen weiteren Körper (29, 30, 31 , 32, 33) um zylindrische oder hohlzylindrische Körper handelt, welche an Seitenflächen (9) miteinander verbunden werden, vorzugsweise wobei Symmetrieachsen (12) der Körper (29, 30, 31 , 32, 33) im Wesentlichen in Deckung zueinander gebracht werden.

14. Verfahren (14) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei in einem dritten Verfahrensschritt (20) der oder die Körper (29, 30, 31 , 32, 33), vorzugsweise durch spanabhebende Bearbeitung und/oder Auswuchten und/oder durch Anbringen einer Mittelbohrung (11 ), nachbearbeitet wird oder werden.

15. Verfahren (14) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei wenigstens einer der Körper (29, 30, 31 , 32, 33) in einem weiteren Verfahrensschritt, der sich an den zweiten Verfahrensschritt (16) oder an den dritten Verfahrensschritt (20) anschließt, mit einem Adapter (34) zur Anbindung des Trägerkörpers (1 ) oder eines damit gebildeten Schleifwerkzeugs (2) an einen Drehantrieb, vorzugsweise durch Kleben, verbunden wird, vorzugsweise wobei der Adapter (34) im Wesentlichen aus einem Metall besteht und/oder im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist.

16. Verfahren (21 ) zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs (2) mit einem Trägerkörper (1 ), welcher eine, vorzugsweise umfangsseitige, Trägerfläche (3) für einen Schleifmittel (4), insbesondere Superschleifmittel, aufweisenden Schleifbelag (5) umfasst und im Wesentlichen aus einem schleifmittelfreien Verbundwerkstoff (6) aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Schichten (7) eines Naturfaser-Werkstoffs, welche durch Kunststoff (8), vorzugsweise Phenolharz, miteinander verbunden sind, besteht, vorzugsweise wobei es sich beim Naturfaser-Werkstoff um ein Baumwollgewebe oder Papier handelt, und einem Schleifmittel (4), insbesondere Superschleifmittel, aufweisenden Schleifbelag (5), welcher auf der, vorzugsweise umfangsseitigen, Trägerfläche (3) des Trägerkörpers (1 ) angeordnet ist, vorzugsweise wobei der Schleifbelag (5) aus einem durchgängigen Schleifring oder einzelnen Schleifsegmenten (13) gebildet ist, wobei zunächst ein, vorzugsweise mittels des Verfahrens (14) nach einem der Ansprüche 11 bis 15 hergestellter, Trägerkörper (1 ) bereitgestellt wird und anschließend ein Schleifmittel (4), vorzugsweise Superschleifmittel, aufweisenden Schleifbelag (5) auf einer, vorzugsweise umfangsseitigen, Trägerfläche (3) des Trägerkörpers (1 ), vorzugsweise durch Aufpressen und/oder Verkleben, angeordnet wird, vorzugsweise wobei der Schleifbelag (5) aus einem durchgängigen Schleifring oder einzelnen Schleifsegmenten (13) gebildet wird.

Description:
TRÄGERKÖRPER FÜR EIN SCHLEIFWERKZEUG UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES TRÄGERKÖRPERS

Die Erfindung betrifft einen Trägerkörper für ein Schleifwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Schleifwerkzeug mit einem solchen 5 Trägerkörper und einem Schleifmittel, insbesondere Superschleifmittel, aufweisenden Schleifbelag, welcher auf einer, vorzugsweise umfangsseitigen, Trägerfläche des Trägerkörpers angeordnet ist, vorzugsweise wobei der Schleifbelag aus einem durchgängigen Schleifring oder einzelnen Schleifsegmenten gebildet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerkörpers gemäß dem0 Oberbegriff des Anspruchs 11 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs mit einem solchen Trägerkörper.

Trägerkörper für Schleifwerkzeuge sollten möglichst stabil, leicht und dämpfend ausgebildet sein, insbesondere bei sogenannten Centerless-Schleifwerkzeugen.

5

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Trägerkörper aus einer Phenolformmasse durch Heißpressen und Aushärten herzustellen. Anschließend werden entweder Mischungen aus Kunstharz, Füllstoffen und Superschleifmittel auf diese Träger heiß aufgepresst oder keramische Superschleifmittelbeläge aufgeklebt. Ein solchermaßen0 hergestellter Trägerkörper ist leicht und dämpft Schwingungen im Schleifprozess, sodass der Verschleiß der Beläge im Vergleich z.B. zu Belägen mit Aluminiumträgern im Schleifeinsatz reduziert wird und die Oberflächenqualität der geschliffenen Bauteile besser wird, was sich durch eine geringere Rauheit, geringere Ausbrüche und das Ausbleiben von Rattermarken äußert.

5

Nachteilig bei diesen Trägerkörpern ist allerdings, dass ein relativ großer unkontrollierter Ausschuss bei der Herstellung der Träger anfällt, und nur ein eingeschränktes Spektrum an Trägerkörpern hinsichtlich der Abmessungen herstellbar ist. Außerdem kommt es zu Rissbildungen im Schleifeinsatz. Die maximale0 Arbeitshöchstgeschwindigkeit ist auf ca. 63 m/s begrenzt. Aus der US 2,069,116 ist ein Schleifwerkzeug mit einem Trägerkörper bekannt, welcher aus Schichten eines fasrigen Schichtmaterials gebildet ist. Das Schleifwerkzeug wird dabei gemeinsam mit dem Trägerkörper in einer Presse mit festgelegten Abmessungen hergestellt, wobei die einzelnen Schichten des Schichtmaterials nacheinander in die Presse eingelegt werden müssen. Diese Herstellungsweise ist sehr zeitaufwendig. Außerdem können mit Hilfe der Presse nur Schleifwerkzeuge mit der festgelegten Abmessung hergestellt werden, sodass es nicht möglich ist, ein Schleifwerkzeug mit abweichenden Abmessungen herzustellen.

Aus dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, Trägerkörper aus einem carbonfaserverstärkten Kunststoff herzustellen. Dieser Werkstoff ermöglicht die Realisierung leichter und gleichzeitig formstabiler Trägerkörper. Allerdings ist dies mit einer sehr aufwendigen Produktion und sehr hohen Herstellungskosten verbunden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile des Stands der Technik zumindest teilweise zu beheben und einen demgegenüber verbesserten und leichteren Trägerkörper sowie ein Schleifwerkzeug mit einem solchen Trägerkörper anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerkörpers bzw. eines Schleifwerkzeugs mit einem Trägerkörper bereitzustellen, wobei sich das Verfahren insbesondere dadurch auszeichnet, dass in flexibler Weise Trägerkörper bzw. Schleifwerkzeuge mit unterschiedlichen Abmessungen herstellbar sind und zwar in kurzer Zeit und zu vertretbaren Produktionskosten.

Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 , 10, 11 und 16.

Der Trägerkörper besteht im Wesentlichen aus einem schleifmittelfreien Verbundwerkstoff aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Schichten eines Naturfaser-Werkstoffs, welche durch Kunststoff, vorzugsweise Phenolharz, miteinander verbunden sind.

Unter Schleifmitteln versteht man in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung Hartstoffkörner, die zur Erzielung eines Werkstoffabtrages genutzt werden. Dabei werden natürliche Kornwerkstoffe (Flint, Quarz, Korund, Schmirgel, Granat, Naturdiamant) und synthetische Kornwerkstoffe (Korunde, Siliziumcarbide, Chromoxide, kubisches Bornitrid, Diamanten) unterschieden.

Unter Superschleifmitteln versteht ein Fachmann Diamant und kubisches Bornitrit.

Liegen in einem Werkstoff keine Schleif- oder Superschleifmittel vor, so sind diese im Sinne der vorliegenden Erfindung schleifmittelfrei ausgebildet.

Schleifmittelfreie Verbundwerkstoffe aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Schichten eines Naturfaser-Werkstoffs, welche durch Kunststoff, vorzugsweise Phenolharz, miteinander verbunden sind, wobei es sich beim Naturfaser-Werkstoff um ein Baumwollgewebe oder Papier handelt, sind aus dem technischen Gebiet der Herstellung elektrischer und thermischer Isolierbauteile für den Maschinen- und Anlagenbau - im Falle von Baumwollgewebe - als Baumwollhartgewebe und - im Falle von Papier - als Hartpapiere bekannt.

Im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Trägerkörpern aus einer Phenolformmasse weist der erfindungsgemäße Trägerkörper eine in etwa 30% höhere Biegebruchspannung, eine ca. dreimal größere Bruchdehnung und eine höhere Elastizität auf, und ist ca. 15% leichter. Es sind höhere Einsatzgeschwindigkeiten möglich, z.B. von 125 m/s und mehr.

Daneben fällt bei der Herstellung des Trägerkörpers bzw. eines Schleifwerkzeugs mit einem solchen Trägerkörper kein oder ein deutlich reduzierter Ausschuss an.

Wird auf den Trägerkörper eine Schleifbelagmischung zur Erzeugung eines Schleifrings aufgepresst, so ist hierzu beim Aufpressen ein geringerer Druck erforderlich. Das Schleifwerkzeug ist deutlich leichter ausformbar, da sich der Trägerkörper nach dem Heißpressen nicht ausdehnt. Auch das Pressen ohne Bund ist einfacher, wodurch sich in weiterer Folge ein Einsparungspotential beim Zerspanen ergibt.

Die Verwendung des Verbundwerkstoffs ermöglicht es auch, Trägerkörper in einem größeren Abmessungsbereich herzustellen. So sind ohne weiteres Trägerkörper beispielsweise bis zu einem Durchmesser von 1050mm und einer Höhe von 100mm herstellbar.

Der Verbundwerkstoff hat darüber hinaus den Vorteil, dass er mit Hartmetall leichter zerspanbar ist. Üblicherweise müssen im Vergleich dazu für die Bearbeitung der beim Stand der Technik zum Einsatz kommenden Werkstoffe teure Werkzeuge mit PKD- Schneiden verwendet werden. Weiterhin ist der Verbundwerkstoff sehr gut mit anderen Materialien, wie z.B. CFK, GFK, AI oder Stahl, kombinierbar, z.B. durch Kleben oder Schrauben.

Vorteilhafterweise ist der Verbundwerkstoff, welcher bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt, duroplastisch, d.h. nach seiner Aushärtung nicht mehr verformbar.

Dadurch, dass der Trägerkörper einen ersten, vorzugsweise zylindrischen oder hohlzylindrischen, Körper und wenigstens einen weiteren, vorzugsweise zylindrischen oder hohlzylindrischen, Körper umfasst, wobei die Körper miteinander verbunden, vorzugsweise verklebt, sind, lassen sich in flexibler Weise leichte Trägerkörper mit komplexen Formen aufbauen, wie sie beim Stand der Technik nur mit carbonfaserverstärktem Kunststoff realisierbar waren, allerdings in deutlich kürzerer Zeit und zu deutlich niedrigeren Kosten.

Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen handelt es sich beim Naturfaser-Werkstoff um ein Baumwollgewebe oder Papier.

Hinsichtlich seiner physikalischen Eigenschaften hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass der Verbundwerkstoff eine Dichte von 1 ,0 bis 2,0 g/cm 3 , vorzugsweise 1 ,4 g/cm 3 , (z.B. gemessen nach der Prüfnorm ISO 1183) und/oder eine Wasseraufnahme von 1 ,5 bis 7,5 %, vorzugsweise 2,4 % oder 5,2 %, (z.B. gemessen nach der Prüfnorm ISO 62) aufweist.

Hinsichtlich der thermischen Eigenschaften hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Verbundwerkstoff einen Längenausdehnungs-Koeffizient von 20 bis 40x10 6 K 1 , vorzugsweise 30x10 6 K 1 , (z.B. gemessen nach der Prüfnorm DIN 51045) und/oder eine Wärmeleitfähigkeit von 0, 1 bis 0,3 W/mK, vorzugsweise 0,2 W/mK, (z.B. gemessen nach der Prüfnorm DIN 52612) aufweist.

Die Anwendungstemperatur kann, dauernd oder kurzzeitig, 1 10°C oder 180°C betragen.

Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften bietet es sich an, dass der Verbundwerkstoff eine Druckfestigkeit bei 23°C von 200 bis 400 N/mm 2 , vorzugsweise 300 N/mm 2 oder 320 N/mm 2 , (z.B. gemessen nach der Prüfnorm ISO 604) und/oder eine Biegefestigkeit bei 23°C von 50 bis 150 N/mm 2 , vorzugsweise 100 N/mm 2 oder 135 N/mm 2 , (z.B. gemessen nach der Prüfnorm ISO 178) und/oder ein E-Modul (aus Biegeversuch) von 6000 bis 8000 N/mm 2 , vorzugsweise 7000 N/mm 2 , (z.B. gemessen nach der Prüfnorm ISO 178) und/oder eine Zugfestigkeit von 50 bis 150 N/mm 2 , vorzugsweise 80 N/mm 2 oder 120 N/mm 2 , (z.B. gemessen nach der Prüfnorm ISO 527) und/oder eine Spaltkraft von 1500 bis 3500 N, vorzugsweise 1900 N oder 3000 N, (z.B. gemessen nach der Prüfnorm DIN 53463) aufweist.

Hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften kann der Verbundwerkstoff eine Kriechstromfestigkeit CTI 100 (z.B. gemessen nach der Prüfnorm IEC 1 12), und/oder eine elektrische Durchschlagfestigkeit (senkrecht) 1 ,5 KV/3 mm oder 10 KV/3 mm (z.B. gemessen nach der Prüfnorm IEC 243-1 ), und/oder eine elektrische Durchschlagfestigkeit (parallel) 1 ,0 KV/25 mm oder 10 KV/25 mm (z.B. gemessen nach der Prüfnorm IEC 243-1 ) aufweisen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Trägerkörper wenigstens eine von der Trägerfläche für den Schleifbelag gesonderte Seitenfläche auf, an welcher eine Schicht des Verbundwerkstoffs flächig angeordnet ist.

Weiterhin bietet es sich an, dass der Trägerkörper einen zentralen Koppelbereich, vorzugsweise mit einer Mittelbohrung, zur Anbindung an einen Drehantrieb zum Drehen des Trägerkörpers oder eines damit gebildeten Schleifwerkzeugs um eine durch den Koppelbereich verlaufende Drehachse umfasst, und/oder der Trägerkörper im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, dass es sich beim ersten und beim wenigstens einen weiteren Körper um zylindrische oder hohlzylindrische Körper handelt, welche an Seitenflächen miteinander verbunden sind, vorzugsweise wobei Symmetrieachsen der Körper im Wesentlichen deckungsgleich sind. Die auf diese Weise realisierbaren Trägerkörper bzw. Schleifwerkzeuge eignen sich besonders gut z.B. zum Schleifen von Nockenwellen.

Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, dass der Trägerkörper einen Adapter zur Anbindung des Trägerkörpers oder eines damit gebildeten Schleifwerkzeugs an einen Drehantrieb aufweist, welcher mit wenigstens einem der Körper verbunden, vorzugsweise verklebt, ist, vorzugsweise wobei der Adapter im Wesentlichen aus einem Metall besteht und/oder im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist.

In diesem Zusammenhang bietet es sich an, dass der Trägerkörper eine Mittelbohrung aufweist, und der Adapter zumindest bereichsweise in der Mittelbohrung angeordnet ist, bevorzugt wobei sich der Adapter nur über eine Teillänge der Mittelbohrung erstreckt, besonders bevorzugt wobei die Mittelbohrung eine tricherförmige Einführöffnung aufweist. Eine trichterförmige Einführöffnung erleichtert das Aufspannen des Trägerkörpers.

Schutz wird auch beansprucht für ein Schleifwerkzeug mit einem erfindungsgemäßen Trägerkörper und einem Schleifmittel, insbesondere Superschleifmittel, aufweisenden Schleifbelag, welcher auf der, vorzugsweise umfangsseitigen, Trägerfläche des Trägerkörpers angeordnet ist, vorzugsweise wobei der Schleifbelag aus einem durchgängigen Schleifring oder einzelnen Schleifsegmenten gebildet ist.

Weiterhin wird Schutz begehrt für ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerkörpers für ein Schleifwerkzeug, wobei der Trägerkörper eine, vorzugsweise umfangsseitige, Trägerfläche für einen Schleifmittel, insbesondere Superschleifmittel, aufweisenden Schleifbelag umfasst und im Wesentlichen aus einem schleifmittelfreien Verbundwerkstoff aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Schichten eines Naturfaser-Werkstoffs, welche durch Kunststoff, vorzugsweise Phenolharz, miteinander verbunden sind, besteht, vorzugsweise wobei es sich beim Naturfaser-Werkstoff um ein Baumwollgewebe oder Papier handelt, wobei der schleifmittelfreie Verbundwerkstoff in einem ersten Verfahrensschritt in Form einer Platte bereitgestellt wird, und in einem zweiten Verfahrensschritt ein, vorzugsweise zylindrischer oder hohlzylindrischer, Körper, vorzugsweise durch Wasserstrahlschneiden oder mittels einer Bandsäge, mit vorbestimmten Abmessungen aus der Platte herausgetrennt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass im Zuge des zweiten Verfahrensschritts wenigstens ein weiterer, vorzugsweise zylindrischer oder hohlzylindrischer, Körper mit vorbestimmten Abmessungen aus der Platte herausgetrennt und mit dem ersten Körper, vorzugsweise durch Kleben, verbunden wird.

In diesem Zusammenhang bietet es sich an, dass es sich beim ersten und beim wenigstens einen weiteren Körper um zylindrische oder hohlzylindrische Körper handelt, welche an Seitenflächen miteinander verbunden werden, vorzugsweise wobei Symmetrieachsen der Körper im Wesentlichen in Deckung zueinander gebracht werden.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass in einem dritten Verfahrensschritt der oder die Körper, vorzugsweise durch spanabhebende Bearbeitung und/oder Auswuchten und/oder durch Anbringen einer Mittelbohrung, nachbearbeitet wird oder werden.

Als günstig hat es sich herausgestellt, dass wenigstens einer der Körper in einem weiteren Verfahrensschritt, der sich an den zweiten Verfahrensschritt oder an den dritten Verfahrensschritt anschließt, mit einem Adapter zur Anbindung des Trägerkörpers oder eines damit gebildeten Schleifwerkzeugs an einen Drehantrieb, vorzugsweise durch Kleben, verbunden wird, vorzugsweise wobei der Adapter im Wesentlichen aus einem Metall besteht und/oder im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist.

Daneben wird Schutz begehrt für ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs mit einem Trägerkörper, welcher eine, vorzugsweise umfangsseitige, Trägerfläche für einen Schleifmittel, insbesondere Superschleifmittel, aufweisenden Schleifbelag umfasst und im Wesentlichen aus einem schleifmittelfreien Verbundwerkstoff aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Schichten eines Naturfaser-Werkstoffs, welche durch Kunststoff, vorzugsweise Phenolharz, miteinander verbunden sind, besteht, vorzugsweise wobei es sich beim Naturfaser-Werkstoff um ein Baumwollgewebe oder Papier handelt, und einem Schleifmittel, insbesondere Superschleifmittel, aufweisenden Schleifbelag, welcher auf der, vorzugsweise umfangsseitigen, Trägerfläche des Trägerkörpers angeordnet ist, vorzugsweise wobei der Schleifbelag aus einem durchgängigen Schleifring oder einzelnen Schleifsegmenten gebildet ist, wobei zunächst ein, vorzugsweise mittels des Verfahrens zur Fierstellung des Trägerkörpers hergestellter, Trägerkörper bereitgestellt wird und anschließend ein Schleifmittel, vorzugsweise Superschleifmittel, aufweisenden Schleifbelag auf einer, vorzugsweise umfangsseitigen, Trägerfläche des Trägerkörpers, vorzugsweise durch Aufpressen und/oder Verkleben, angeordnet wird, vorzugsweise wobei der Schleifbelag aus einem durchgängigen Schleifring oder einzelnen Schleifsegmenten gebildet wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 a) einen Trägerkörper in einer schematischen Seitenansicht,

Fig. 1 b) den Trägerkörper gemäß Fig. 1 a in einer schematischen

Querschnittsansicht entlang der Schnittebene 24,

Fig. 2 ein Schleifwerkzeug gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform in einer schematischen Seitenansicht,

Fig. 3a) ein Foto eines Schleifwerkzeugs gemäß einer zweiten bevorzugten

Ausführungsform in einer Seitenansicht,

Fig. 3b) eine Mikroskopaufnahme einer Querschnittsfläche des beim

Schleifwerkzeug gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform zum Einsatz kommenden Verbundwerkstoffs,

Fig. 4a), b) Mikroskopaufnahmen eines weiteren bevorzugt zum Einsatz kommenden

Verbundwerkstoffs einer Seitenfläche (Fig. 4a)) und einer Querschnittsfläche,

Fig. 5 ein Verfahren zur Fierstellung eines Trägerkörpers bzw. eines

Schleifwerkzeugs in einer schematischen Darstellung anhand eines Flussdiagramms, und Fig. 6a), b) ein weiteres Schleifwerkzeug in einer schematisch dargestellten perspektivischen Ansicht (Teilfigur a)) und in einer schematisch dargestellten Querschnittsansicht (Teilfigur b)).

Die Figuren 1 a) und 1 b) zeigen einen Trägerkörper 1 für ein Schleifwerkzeug 2 (vergleiche auch Figur 2), welcher im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist und eine umfangsseitige Trägerfläche 3 für einen Schleifmittel 4, insbesondere Superschleifmittel, aufweisenden Schleifbelag 5 umfasst.

Der Trägerkörper 1 besteht im Wesentlichen aus einem schleifmittelfreien Verbundwerkstoff 6 aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Schichten 7 eines Naturfaser-Werkstoffs, welche durch Kunststoff 8 miteinander verbunden sind. Dies ist im vergrößerten Ausschnitt der Figur 1 b) schematisch angedeutet. Beim Kunststoff 8 kann es sich um ein ausgehärtetes Kunstharz, vorzugsweise Phenolharz, handeln.

Unmittelbar benachbarte Schichten 7 können einen sehr geringen Abstand zueinander aufweisen und sich sogar zumindest bereichsweise berühren. Die Schichten 7 sind im Wesentlichen parallel zu Seitenflächen ausgerichtet.

Zwei Ausführungsbeispiele haben sich in Bezug auf den Verbundwerkstoff 6 als besonders vorteilhaft herausgestellt:

Beim ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Naturfaser-Werkstoff um ein Baumwollgewebe. In diesem Fall weist der Verbundwerkstoff 6 eine Dichte von 1 ,4 g/cm 3 und eine Wasseraufnahme von 2,4 % auf. Weiterhin weist der Verbundwerkstoff 6 einen Längenausdehnungs-Koeffizient von 30x10 6 K 1 und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,2 W/mK auf. Und schließlich weist der Verbundwerkstoff 6 eine Druckfestigkeit bei 23°C von 320 N/mm 2 , eine Biegefestigkeit bei 23°C von 100 N/mm 2 , ein E-Modul von 7000 N/mm 2 , eine Zugfestigkeit von 80 N/mm 2 und eine Spaltkraft von 3000 N auf.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Naturfaser-Werkstoff um Papier. In diesem Fall weist der Verbundwerkstoff 6 eine Dichte von 1 ,4 g/cm 3 und eine Wasseraufnahme von 5,2 % auf. Weiterhin weist der Verbundwerkstoff 6 einen Längenausdehnungs-Koeffizient von 30x10 6 K 1 und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,2 W/mK auf. Und schließlich weist der Verbundwerkstoff 6 eine Druckfestigkeit bei 23°C von 300 N/mm 2 , eine Biegefestigkeit bei 23°C von 135 N/mm 2 , ein E-Modul von 7000 N/mm 2 , eine Zugfestigkeit von 120 N/mm 2 und eine Spaltkraft von 1900 N auf.

Der Trägerkörper 1 weist zwei gegenüberliegende von der Trägerfläche 3 für den Schleifbelag 5 gesonderte Seitenflächen 9 auf, an welchen jeweils eine Schicht 7 des Naturfaser-Werkstoffs flächig angeordnet ist (vergleiche auch Figur 3a)).

Der Trägerkörper 1 umfasst einen zentralen Koppelbereich 10 mit einer Mittelbohrung 11 zur Anbindung an einen Drehantrieb zum Drehen des Trägerkörpers 1 oder eines damit gebildeten Schleifwerkzeugs 2 um eine durch den Koppelbereich 10 verlaufende Drehachse 12. Die Drehachse 12 verläuft durch die Mitte 25 der Mittelbohrung 11 und ist im Wesentlichen normal zu den Seitenflächen 9 ausgerichtet.

Die Abmessungen des Trägerkörpers 1 lassen sich durch seinen Durchmesser 17, seine Dicke 18 und den Durchmesser 19 der Mittelbohrung 11 charakterisieren.

Das in der Figur 2 dargestellte Schleifwerkzeug 2 umfasst einen Trägerkörper 1 und einen Schleifmittel 4, insbesondere Superschleifmittel, aufweisenden Schleifbelag 5, welcher auf der umfangsseitigen Trägerfläche 3 des Trägerkörpers 1 angeordnet ist. Das Schleifmittel 4 ist im vergrößerten Ausschnitt schematisch angedeutet. Das Schleifmittel 4 ist in eine Bindung, z.B. eine Keramikbindung, eingebettet.

Der Schleifbelag 5 kann aus einem durchgängigen Schleifring oder, wie dies im unteren Bereich des Schleifwerkzeugs 2 angedeutet ist, einzelnen Schleifsegmenten 13 gebildet sein.

Bei dem in der Figur 3a) zu sehenden Schleifwerkzeug 2 weist der Trägerkörper 1 eine von der Trägerfläche 3 für den Schleifbelag 5 gesonderte Seitenfläche 9 auf, an welcher eine Schicht 7 eines Naturfaser-Werkstoffs in Form eines Baumwollgewebes flächig angeordnet ist. Dies geht insbesondere aus der vergrößerten Ansicht hervor, in welcher die Gewebestruktur aus sich im Wesentlichen senkrecht kreuzenden Gewebefäden mit Schuss- und Kettfäden 26 erkennbar ist. Der Trägerkörper 1 kann zur Verbesserung des Drehverhaltens des Schleifwerkzeugs 2 Wuchtbohrungen 22 und/oder eine Stufe 23 aufweisen.

Die Figur 3b) zeigt eine Mikroskopaufnahme einer Querschnittsfläche des beim Schleifwerkzeug 2 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform zum Einsatz kommenden Verbundwerkstoffs. Gut erkennbar sind die in Richtung der Drehachse 12 übereinander angeordneten Schichten 7 des Baumwollgewebes, welche aus einzelnen Baumwollfasern 26 aufgebaut sind.

Die Figuren 4a) und 4b) zeigen Mikroskopaufnahmen eines weiteren bevorzugt zum Einsatz kommenden Verbundwerkstoffs, und zwar einer Seitenfläche (Figur 4a)) und einer Querschnittsfläche (Figur 4b)). In diesem Fall handelt es sich beim Naturfaser- Werkstoff um Papier. In der Figur 4a) sind einzelne Papier-Fasern 27, welche innerhalb einer Schicht 7 stochastisch ausgerichtet sind, erkennbar. In der Figur 4b) ist eine Struktur aus übereinander angeordneten Schichten 7 erkennbar.

Anhand des in der Figur 5 dargestellten Flussdiagramms sind besonders bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens zur Fierstellung eines Trägerkörpers und des Verfahrens zur Fierstellung eines Schleifwerkzeugs veranschaulicht.

Beim Verfahren 14 zur Fierstellung eines Trägerkörpers 1 , wird in einem ersten Verfahrensschritt 15 der schleifmittelfreie Verbundwerkstoff 6 aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Schichten 7 eines Naturfaser-Werkstoffs, welche durch Kunststoff 8, vorzugsweise Phenolharz, miteinander verbunden sind, in Form einer Platte bereitgestellt.

In einem zweiten Verfahrensschritt 16 wird ein Körper, vorzugsweise durch

Wasserstrahlschneiden oder mittels einer Bandsäge, mit vorbestimmten Abmessungen 17, 18, 19 (vergleiche Figuren 1a) und 1 b)) aus der Platte herausgetrennt. Im Falle des in der Figur 1 dargestellten Trägerkörpers 1 handelt es sich beim Körper um eine Ronde.

In einem dritten Verfahrensschritt 20 wird der Körper, vorzugsweise durch spanabhebende Bearbeitung und/oder Auswuchten, nachbearbeitet. Dieses Verfahren 14 kann zu einem Verfahren 21 zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs 2 erweitert werden, indem in einem weiteren Verfahrensschritt 28 ein Schleifmittel 4, vorzugsweise Superschleifmittel, aufweisenden Schleifbelag 5 auf einer, vorzugsweise umfangsseitigen, Trägerfläche 3 des Trägerkörpers 1 , vorzugsweise durch Aufpressen und/oder Verkleben, angeordnet wird, vorzugsweise wobei der Schleifbelag 5 aus einem durchgängigen Schleifring oder einzelnen Schleifsegmenten 13 gebildet wird.

Der dritte Verfahrensschritt 20 kann optional auch erst nach der Anordnung des Schleifbelags 5 auf der Trägerfläche 3 des Trägerkörpers 1 durchgeführt werden.

Die Figuren 6a) und 6b) zeigen ein Schleifwerkzeug 2 mit einem Trägerkörper 1 , welcher aus fünf hohlzylindrischen Körpern 29, 30, 31 , 32, 33 aufgebaut ist, wobei die Körper 29, 30, 31 , 32, 33 an Seitenflächen 9 miteinander verklebt sind. Die Symmetrieachsen 12 der Körper 29, 30, 31 , 32, 33 sind im Wesentlichen deckungsgleich. Je nach Form des Trägerkörpers 1 kann auch eine andere Anzahl an zylindrischen oder hohlzylindrischen Körpern 29, 30, 31 , 32, 33 zum Einsatz kommen.

Der Trägerkörper 1 weist einen Adapter 34 zur Anbindung des Trägerkörpers 1 bzw. des damit gebildeten Schleifwerkzeugs 2 an einen Drehantrieb auf, welcher mit den Körpern 32 und 33 verklebt ist. Der Adapter 34 kann auch mit mehr als zwei oder nur mit einem der Körper 29, 30, 31 , 32, 33 verbunden sein, insbesondere in Abhängigkeit von der zu erzielenden Steifigkeit des Schleifwerkzeugs 2.

Der Adapter 34 kann im Wesentlichen aus einem Metall bestehen und wie im dargestellten Fall im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet sein.

Der Adapter 34 kann wie im dargestellten Fall Bohrungen 37 zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, über welche der Adapter 34 mit einer Maschinenspindel verbindbar ist, aufweisen.

Der Trägerkörper 1 weist eine Mittelbohrung 11 auf. Der Adapter 34 ist in der Mittelbohrung 11 angeordnet, wobei sich der Adapter 34 nur über eine Teillänge 35 der Mittelbohrung 11 erstreckt. Die Mittelbohrung 11 weist eine tricherförmige Einführöffnung 36 auf.

Auf den Körpern 29 und 31 ist jeweils umfangsseitig ein Schleifbelag 5 angeordnet.

Zur Herstellung des Trägerkörpers 1 bietet es sich an, in einem ersten Verfahrensschritt

15 eine Platte mit einer Dicke 18 bereitzustellen und in einem zweiten Verfahrensschritt

16 drei zylindrische oder hohlzylindrische Körper 30, 32 und 33, vorzugsweise durch Wasserstrahlschneiden oder mittels einer Bandsäge, mit vorbestimmten Abmessungen 17, 18, 19 aus der Platte herauszutrennen.

Außerdem bietet es sich an, im Zuge des ersten Verfahrensschritts 15 eine weitere Platte mit einer abweichenden Dicke 18 bereitzustellen und im Zuge des zweiten Verfahrensschritts 16 zwei zylindrische oder hohlzylindrische Körper 29 und 31 , vorzugsweise durch Wasserstrahlschneiden oder mittels einer Bandsäge, mit vorbestimmten Abmessungen 17, 18, 19 aus der Platte herauszutrennen.

Im Zuge des zweiten Verfahrensschritts 16 werden die Körper 29, 30, 31 , 32, 33 nach ihrem Heraustrennen aus den Platten an Seitenflächen 9 miteinander verbunden werden, wobei Symmetrieachsen 12 der Körper 29, 30, 31 , 32, 33 im Wesentlichen in Deckung zueinander gebracht werden.

In einem dritten Verfahrensschritt 20 werden die Körper 29, 30, 31 , 32, 33, durch spanabhebende Bearbeitung nachbearbeitet, insbesondere um die Mittelbohrung 11 mit vorbestimmten Maßen zu versehen.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Körper 32, 33 mit dem Adapter 34 verbunden.




 
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