EP3755500B1 - Trägerkörper für ein schleifwerkzeug und verfahren zur herstellung eines trägerkörpers - Google Patents

Trägerkörper für ein schleifwerkzeug und verfahren zur herstellung eines trägerkörpers Download PDF

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EP3755500B1
EP3755500B1 EP19724336.3A EP19724336A EP3755500B1 EP 3755500 B1 EP3755500 B1 EP 3755500B1 EP 19724336 A EP19724336 A EP 19724336A EP 3755500 B1 EP3755500 B1 EP 3755500B1
Authority
EP
European Patent Office
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support body
abrasive
cylindrical
bodies
grinding tool
Prior art date
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Active
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EP19724336.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3755500C0 (de
EP3755500A1 (de
Inventor
Karl Mayrhofer
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Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Original Assignee
Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
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Publication date
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/12—Cut-off wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D11/00—Constructional features of flexible abrasive materials; Special features in the manufacture of such materials
    • B24D11/02—Backings, e.g. foils, webs, mesh fabrics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D13/00—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor
    • B24D13/02—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by their periphery
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
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    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0045—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for by stacking sheets of abrasive material
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/02—Wheels in one piece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/06—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor with inserted abrasive blocks, e.g. segmental
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor

Definitions

  • the invention relates to a carrier body for a grinding tool according to the preamble of claim 1 and a grinding tool with such a carrier body and a grinding coating comprising abrasive, in particular superabrasive, which is arranged on a preferably peripheral support surface of the carrier body, preferably wherein the grinding coating is formed from a continuous grinding ring or individual grinding segments.
  • the invention further relates to a method for producing a carrier body according to the preamble of claim 11 and a method for producing a grinding tool with such a carrier body.
  • Carrier bodies for grinding tools should be as stable, light and dampening as possible, especially for so-called centerless grinding tools.
  • carrier bodies from a phenolic molding compound by hot pressing and curing. Then either mixtures of synthetic resin, fillers and super abrasives are hot-pressed onto these carriers or ceramic super abrasive coatings are glued on.
  • a carrier body produced in this way is light and dampens vibrations in the grinding process, so that the wear of the coatings is reduced in comparison to, for example, coatings with aluminum carriers in grinding use and the surface quality of the ground components is improved, which is reflected in lower roughness, fewer breakouts and the absence of chatter marks.
  • a grinding tool with a carrier body which is formed from layers of a fibrous layer material.
  • the grinding tool is manufactured together with the carrier body in a press with fixed dimensions, whereby the individual layers of the layer material must be placed into the press one after the other.
  • This method of manufacturing is very time-consuming.
  • only grinding tools with the fixed dimensions can be manufactured using the press, so that it is not possible to manufacture a grinding tool with different dimensions.
  • carrier bodies from a carbon fiber reinforced plastic. This material enables the realization of lightweight yet dimensionally stable carrier bodies. However, this is associated with very complex production and very high manufacturing costs.
  • the object of the present invention is to at least partially eliminate the disadvantages of the prior art and to provide an improved and lighter carrier body as well as a grinding tool with such a carrier body.
  • a further object is to provide a method for producing a carrier body or a grinding tool with a carrier body, wherein the method is characterized in particular by the fact that carrier bodies or Grinding tools with different dimensions can be manufactured in a short time and at reasonable production costs.
  • the carrier body essentially consists of an abrasive-free composite material made of a plurality of superimposed layers of a natural fiber material, which are connected to one another by plastic, preferably phenolic resin.
  • abrasives are understood to mean hard material grains that are used to remove material.
  • natural grain materials quartz, corundum, emery, garnet, natural diamond
  • synthetic grain materials corundum, silicon carbides, chromium oxides, cubic boron nitride, diamonds.
  • abrasives or superabrasives are present in a material, they are designed to be abrasive-free within the meaning of the present invention.
  • Abrasive-free composite materials made of a large number of layers of a natural fiber material arranged one above the other, which are connected to one another by plastic, preferably phenolic resin, whereby the natural fiber material is a cotton fabric or paper, are known from the technical field of manufacturing electrical and thermal insulating components for mechanical and plant engineering - in the case of cotton fabric - as cotton hard fabric and - in the case of paper - as hard paper.
  • the carrier body according to the invention has a bending stress that is approximately 30% higher, an elongation at break that is approximately three times higher, a higher elasticity, and is approximately 15% lighter. Higher operating speeds are possible, e.g. of 125 m/s and more.
  • carrier bodies in a wider range of dimensions.
  • carrier bodies with a diameter of up to 1050 mm and a height of 100 mm can easily be produced.
  • the composite material also has the advantage that it is easier to machine with hard metal. In comparison, expensive tools with PCD cutting edges are usually used to machine the materials used in the current technology. Furthermore, the composite material can be combined very well with other materials such as CFRP, GFRP, Al or steel, eg by gluing or screwing.
  • the composite material used in the present invention is thermosetting, i.e. it is no longer deformable after it has hardened.
  • the carrier body comprises a first, preferably cylindrical or hollow cylindrical, body and at least one further, preferably cylindrical or hollow cylindrical, body, wherein the bodies are glued together, lightweight carrier bodies with complex shapes can be constructed in a flexible manner, such as could only be realized with carbon fiber reinforced plastic in the prior art, but in a significantly shorter time and at significantly lower costs.
  • the natural fiber material is a cotton fabric or paper.
  • the composite material has a density of 1.0 to 2.0 g/cm 3 , preferably 1.4 g/cm 3 , (eg measured according to the test standard ISO 1183) and/or a water absorption of 1.5 to 7.5%, preferably 2.4% or 5.2%, (eg measured according to the test standard ISO 62).
  • the composite material has a coefficient of linear expansion of 20 to 40 ⁇ 10 -6 K -1 , preferably 30 ⁇ 10 -6 K -1 , (e.g. measured according to the test standard DIN 51045) and/or a thermal conductivity of 0.1 to 0.3 W/mK, preferably 0.2 W/mK, (e.g. measured according to the test standard DIN 52612).
  • the application temperature can be 110°C or 180°C, either continuously or for a short period of time.
  • the composite material prefferably has a compressive strength at 23°C of 200 to 400 N/mm 2 , preferably 300 N/mm 2 or 320 N/mm 2 , (e.g. measured according to test standard ISO 604) and/or a flexural strength at 23°C of 50 to 150 N/mm 2 , preferably 100 N/mm 2 or 135 N/mm 2 , (e.g. measured according to test standard ISO 178) and/or an E-modulus (from bending test) of 6000 to 8000 N/mm 2 , preferably 7000 N/mm 2 , (e.g.
  • a tensile strength of 50 to 150 N/mm 2 preferably 80 N/mm 2 or 120 N/mm 2 , (e.g. measured according to test standard ISO 527) and/or a splitting force of 1500 to 3500 N, preferably 1900 N or 3000 N, (e.g. measured according to test standard DIN 53463).
  • the composite material can have a tracking resistance CTI 100 (e.g. measured according to test standard IEC 112), and/or an electrical breakdown strength (vertical) 1.5 KV/3 mm or 10 KV/3 mm (e.g. measured according to test standard IEC 243-1), and/or an electrical breakdown strength (parallel) 1.0 KV/25 mm or 10 KV/25 mm (e.g. measured according to test standard IEC 243-1).
  • a tracking resistance CTI 100 e.g. measured according to test standard IEC 112
  • an electrical breakdown strength (vertical) 1.5 KV/3 mm or 10 KV/3 mm e.g. measured according to test standard IEC 243-1
  • an electrical breakdown strength (parallel) 1.0 KV/25 mm or 10 KV/25 mm e.g. measured according to test standard IEC 243-1).
  • the carrier body has at least one side surface separate from the carrier surface for the abrasive coating, on which a layer of the composite material is arranged flat.
  • the carrier body comprises a central coupling region, preferably with a central bore, for connection to a rotary drive for rotating the carrier body or a grinding tool formed therewith about an axis of rotation running through the coupling region, and/or for the carrier body to be designed to be substantially rotationally symmetrical.
  • first and at least one further body are cylindrical or hollow cylindrical bodies which are connected to one another at side surfaces, preferably with the axes of symmetry of the bodies being essentially congruent.
  • the carrier bodies or grinding tools that can be produced in this way are particularly suitable for grinding camshafts, for example.
  • the carrier body has an adapter for connecting the carrier body or a grinding tool formed therewith to a rotary drive, which adapter is connected, preferably glued, to at least one of the bodies, preferably wherein the adapter consists essentially of a metal and/or is essentially hollow-cylindrical.
  • the carrier body prefferably has a central bore and for the adapter to be arranged at least in part in the central bore, preferably with the adapter extending only over a partial length of the central bore, particularly preferably with the central bore having a funnel-shaped insertion opening.
  • a funnel-shaped insertion opening makes it easier to clamp the carrier body.
  • Protection is also claimed for a grinding tool with a carrier body according to the invention and a grinding coating comprising an abrasive, in particular a superabrasive, which is arranged on the, preferably peripheral, carrier surface of the carrier body, preferably wherein the grinding coating is formed from a continuous grinding ring or individual grinding segments.
  • a method for producing a carrier body for a grinding tool wherein the carrier body has a, preferably peripheral, carrier surface for an abrasive, in particular superabrasives, and consists essentially of an abrasive-free composite material made up of a plurality of layers of a natural fiber material arranged one above the other, which are connected to one another by plastic, preferably phenolic resin, preferably wherein the natural fiber material is a cotton fabric or paper, wherein the abrasive-free composite material is provided in the form of a plate in a first process step, and in a second process step a preferably cylindrical or hollow cylindrical body with predetermined dimensions is cut out of the plate, preferably by water jet cutting or by means of a band saw, wherein in the course of the second process step at least one further preferably cylindrical or hollow cylindrical body with predetermined dimensions is cut out of the plate and connected to the first body by gluing.
  • plastic preferably phenolic resin
  • the abrasive-free composite material is provided in the form of
  • first and at least one further body be cylindrical or hollow cylindrical bodies which are connected to one another at side surfaces, preferably with the axes of symmetry of the bodies being brought substantially into alignment with one another.
  • the body or bodies are reworked, preferably by machining and/or balancing and/or by creating a central bore.
  • At least one of the bodies is connected, preferably by gluing, in a further process step following the second process step or the third process step, to an adapter for connecting the carrier body or a grinding tool formed therewith to a rotary drive, preferably wherein the adapter consists essentially of a metal and/or is essentially hollow-cylindrical.
  • a method for producing a grinding tool with a carrier body which comprises a, preferably peripheral, carrier surface for an abrasive, in particular superabrasive, abrasive coating and consists essentially of an abrasive-free composite material made of a plurality of layers of a natural fiber material arranged one above the other, which are connected to one another by plastic, preferably phenolic resin, preferably wherein the natural fiber material is a cotton fabric or paper, and an abrasive, in particular superabrasive, abrasive coating which is arranged on the, preferably peripheral, carrier surface of the carrier body, preferably wherein the abrasive coating is formed from a continuous grinding ring or individual grinding segments, wherein firstly a carrier body produced by means of the method according to the invention for producing the carrier body is provided and then an abrasive, preferably superabrasive, abrasive coating is arranged on a, preferably peripheral, carrier surface of the carrier body,
  • FIGS. 1a) and 1b ) show a carrier body 1 for a grinding tool 2 (see also Figure 2 ), which is essentially rotationally symmetrical and comprises a peripheral support surface 3 for an abrasive coating 5 comprising an abrasive 4, in particular a superabrasive.
  • the carrier body 1 consists essentially of an abrasive-free composite material 6 made of a plurality of layers 7 of a natural fiber material arranged one above the other, which are connected to one another by plastic 8. This is shown in the enlarged section of the Figure 1b ) is indicated schematically.
  • the plastic 8 can be a hardened synthetic resin, preferably phenolic resin.
  • Immediately adjacent layers 7 can be very close to each other and even touch each other at least in some areas.
  • the layers 7 are aligned essentially parallel to the side surfaces.
  • the natural fiber material is a cotton fabric.
  • the composite material 6 has a density of 1.4 g/cm 3 and a water absorption of 2.4%. Furthermore, the composite material 6 has a coefficient of linear expansion of 30 ⁇ 10 -6 K -1 and a thermal conductivity of 0.2 W/mK. And finally, the composite material 6 has a compressive strength at 23°C of 320 N/mm 2 , a bending strength at 23°C of 100 N/mm 2 , an E-modulus of 7000 N/mm 2 , a tensile strength of 80 N/mm 2 and a splitting force of 3000 N.
  • the natural fiber material is paper.
  • the composite material 6 has a density of 1.4 g/cm 3 and a water absorption of 5.2%. Furthermore, the composite material 6 has a coefficient of linear expansion of 30 ⁇ 10 -6 K -1 and a thermal conductivity of 0.2 W/mK. And finally, the composite material 6 has a compressive strength at 23°C of 300 N/mm 2 , a bending strength at 23°C of 135 N/mm 2 , an E-modulus of 7000 N/mm 2 , a tensile strength of 120 N/mm 2 and a splitting force of 1900 N.
  • the carrier body 1 has two opposite side surfaces 9, separate from the carrier surface 3 for the abrasive coating 5, on each of which a layer 7 of the natural fiber material is arranged flat (see also Figure 3a )).
  • the carrier body 1 comprises a central coupling region 10 with a central bore 11 for connection to a rotary drive for rotating the carrier body 1 or a grinding tool 2 formed therewith about an axis of rotation 12 running through the coupling region 10.
  • the axis of rotation 12 runs through the center 25 of the central bore 11 and is aligned essentially normal to the side surfaces 9.
  • the dimensions of the carrier body 1 can be characterized by its diameter 17, its thickness 18 and the diameter 19 of the central bore 11.
  • the grinding tool 2 shown comprises a carrier body 1 and an abrasive coating 5 containing an abrasive 4, in particular a superabrasive, which is arranged on the peripheral carrier surface 3 of the carrier body 1.
  • the abrasive 4 is indicated schematically in the enlarged detail.
  • the abrasive 4 is embedded in a bond, e.g. a ceramic bond.
  • the grinding coating 5 can be formed from a continuous grinding ring or, as indicated in the lower region of the grinding tool 2, individual grinding segments 13.
  • the carrier body 1 has a side surface 9 which is separate from the carrier surface 3 for the grinding coating 5 and on which a layer 7 of a natural fiber material in the form of a cotton fabric is arranged flat. This is particularly evident from the enlarged view in which the fabric structure of essentially vertically crossing fabric threads with weft and warp threads 26 can be seen.
  • the carrier body 1 can have balancing holes 22 and/or a step 23 to improve the rotational behavior of the grinding tool 2.
  • the Figure 3b shows a microscope image of a cross-sectional area of the composite material used in the grinding tool 2 according to the second preferred embodiment.
  • the Figures 4a) and 4b ) show microscope images of another preferred composite material, namely a side surface ( Figure 4a )) and a cross-sectional area ( Figure 4b )).
  • the natural fibre material is paper.
  • individual paper fibers 27, which are stochastically aligned within a layer 7, are recognizable.
  • a structure of layers 7 arranged one above the other can be seen.
  • the abrasive-free composite material 6 is provided in the form of a plate from a plurality of layers 7 of a natural fiber material arranged one above the other, which are connected to one another by plastic 8, preferably phenolic resin.
  • a body is cut, preferably by water jet cutting or by means of a band saw, with predetermined dimensions 17, 18, 19 (see Figures 1a) and 1b )) from the plate In the case of the Figure 1
  • the carrier body 1 shown is a round blank.
  • the body is reworked, preferably by machining and/or balancing.
  • This method 14 can be expanded to a method 21 for producing a grinding tool 2 by arranging, in a further method step 28, an abrasive coating 5 comprising abrasive 4, preferably superabrasive, on a preferably peripheral carrier surface 3 of the carrier body 1, preferably by pressing on and/or gluing, preferably wherein the abrasive coating 5 is formed from a continuous grinding ring or individual grinding segments 13.
  • the third method step 20 can optionally also be carried out after the abrasive coating 5 has been arranged on the carrier surface 3 of the carrier body 1.
  • FIGS. 6a) and 6b ) show a grinding tool 2 with a carrier body 1, which is made up of five hollow cylindrical bodies 29, 30, 31, 32, 33, wherein the bodies 29, 30, 31, 32, 33 are glued to one another at side surfaces 9.
  • the axes of symmetry 12 of the bodies 29, 30, 31, 32, 33 are essentially congruent.
  • a different number of cylindrical or hollow cylindrical bodies 29, 30, 31, 32, 33 can also be used.
  • the carrier body 1 has an adapter 34 for connecting the carrier body 1 or the grinding tool 2 formed thereby to a rotary drive, which is glued to the bodies 32 and 33.
  • the adapter 34 can also be connected to more than two or only to one of the bodies 29, 30, 31, 32, 33. particularly depending on the desired stiffness of the grinding tool 2.
  • the adapter 34 can consist essentially of a metal and, as in the case shown, can be essentially hollow-cylindrical.
  • the adapter 34 can have bores 37 for receiving fastening means via which the adapter 34 can be connected to a machine spindle.
  • the carrier body 1 has a central bore 11.
  • the adapter 34 is arranged in the central bore 11, wherein the adapter 34 only extends over a partial length 35 of the central bore 11.
  • the central bore 11 has a funnel-shaped insertion opening 36.
  • a grinding coating 5 is arranged on the circumference of the bodies 29 and 31.
  • the carrier body 1 it is advisable to provide a plate with a thickness 18 in a first process step 15 and to cut three cylindrical or hollow cylindrical bodies 30, 32 and 33 with predetermined dimensions 17, 18, 19 out of the plate in a second process step 16, preferably by water jet cutting or by means of a band saw.
  • the bodies 29, 30, 31, 32, 33 are connected to one another at side surfaces 9 after they have been separated from the plates, wherein axes of symmetry 12 of the bodies 29, 30, 31, 32, 33 are brought essentially into alignment with one another.
  • the bodies 29, 30, 31, 32, 33 are reworked by machining, in particular in order to provide the central bore 11 with predetermined dimensions.
  • the bodies 32, 33 are connected to the adapter 34.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Trägerkörper für ein Schleifwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Schleifwerkzeug mit einem solchen 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 dem 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.
  • 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 solchermaßen 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.
  • 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 maximale Arbeitshöchstgeschwindigkeit ist auf ca. 63 m/s begrenzt.
  • Aus der US 2,069,116 , die die Basis für die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 11 bildet, 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 US 2015/004891 A1 und die US 2 069 116 A stellen einen allgemeinen Stand der Technik dar.
  • 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 15.
  • 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, Al 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 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/cm3, vorzugsweise 1,4 g/cm3, (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 40×10-6 K-1, vorzugsweise 30×10-6 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, 110°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/mm2, vorzugsweise 300 N/mm2 oder 320 N/mm2, (z.B. gemessen nach der Prüfnorm ISO 604) und/oder eine Biegefestigkeit bei 23°C von 50 bis 150 N/mm2, vorzugsweise 100 N/mm2 oder 135 N/mm2, (z.B. gemessen nach der Prüfnorm ISO 178) und/oder ein E-Modul (aus Biegeversuch) von 6000 bis 8000 N/mm2, vorzugsweise 7000 N/mm2, (z.B. gemessen nach der Prüfnorm ISO 178) und/oder eine Zugfestigkeit von 50 bis 150 N/mm2, vorzugsweise 80 N/mm2 oder 120 N/mm2, (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 112), 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, wobei 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 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 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung 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. 1a)
    einen Trägerkörper in einer schematischen Seitenansicht,
    Fig. 1b)
    den Trägerkörper gemäß Fig. 1a 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 Herstellung 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 1a) und 1b) 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 1b) 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/cm3 und eine Wasseraufnahme von 2,4 % auf. Weiterhin weist der Verbundwerkstoff 6 einen Längenausdehnungs-Koeffizient von 30×10-6 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/mm2, eine Biegefestigkeit bei 23°C von 100 N/mm2, ein E-Modul von 7000 N/mm2, eine Zugfestigkeit von 80 N/mm2 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/cm3 und eine Wasseraufnahme von 5,2 % auf. Weiterhin weist der Verbundwerkstoff 6 einen Längenausdehnungs-Koeffizient von 30×10-6 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/mm2, eine Biegefestigkeit bei 23°C von 135 N/mm2, ein E-Modul von 7000 N/mm2, eine Zugfestigkeit von 120 N/mm2 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 Herstellung eines Trägerkörpers und des Verfahrens zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs veranschaulicht.
  • Beim Verfahren 14 zur Herstellung 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 1b)) 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.

Claims (15)

  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 verklebt sind, wobei der erste Körper (29, 30, 31, 32, 33) und der wenigstens eine weitere Körper (29, 30, 31, 32, 33) jeweils aus dem schleifmittelfreien Verbundwerkstoff (6) aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Schichten (7) eines Naturfaser-Werkstoffs, welche durch Kunststoff (8), vorzugsweise Phenolharz, miteinander verbunden sind, bestehen.
  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 40×10-6 K-1, vorzugsweise 30×10-6 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, 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) durch Kleben verbunden wird.
  12. Verfahren (14) nach Anspruch 11, 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.
  13. Verfahren (14) nach Anspruch 11 oder 12, 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.
  14. Verfahren (14) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, 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.
  15. 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 Trägerkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 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.
EP19724336.3A 2018-06-07 2019-04-30 Trägerkörper für ein schleifwerkzeug und verfahren zur herstellung eines trägerkörpers Active EP3755500B1 (de)

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