Schleifkörper Die Erfindung betrifft einen Schleifkörper zur Be arbeitung ebener und gekrümmter Flächen an Gegen ständen aus elektrolytisch abtragbaren Werkstoffen.
Bekanntlich lassen sich durch das elektrolytische Schleifen, das als Elysierschleifen in der Praxis be kannt geworden ist, gegenüber dem mechanischen Schleifen erhöhte Abtragleistungen erzielen. Bei diesem bekannten Schleifprozess dient der Schleifkörper mit seinem elektrisch leitend eingebetteten Schleifmittel als Elektrode, während die zu bearbeitende Werkstück oberfläche die Gegenelektrode bildet. Die Schleifstelle wird von einer Elektrolytlösung bespült. Die über die Schleifkörperoberfläche vorstehenden Schleifmittelkör ner haben dabei weniger die Aufgabe, das Material aus der Randzone der zu bearbeitenden Gegenstände herauszuarbeiten, als vielmehr die Aufgabe, die Reak tionsprodukte von der Abtragfläche zu entfernen, damit nicht eine passivierende Schicht den Strom durchgang behindern kann.
Es kommt beim Elysier- schleifen zur Bildung eines geätzten Oberflächenreliefs in der Randschicht der Abtragfläche, dessen Ausprä gung von der Art des Werkstoffs abhängt und zuweilen erhebliche Rauhigkeitsgrade hat. Zur Glättung derarti ger durch Elysieren erzeugter Oberflächen bedarf es daher noch des Nachschleifens bzw. Nachpolierens mit herkömmlichen Schleifwerkzeugen in einem nachfol genden Arbeitsgang.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schleifkörper zu schaffen, der sowohl für das Elysier- als auch Nachschleifen geeignet ist, insbesondere beide Schleifverfahren in einem einzigen kontinuierlichen Arbeitsgang durchzuführen erlaubt, so dass mit ihm auf zeit- und arbeitsparende Weise hochgeglättete Werkstückoberflächen erzeugt werden können. Das wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Schleifkörper mindestens zwei verschiedene Schleifab schnitte aufweist, von denen einer elektrisch leitend und der andere elektrisch nichtleitend oder isoliert ist.
Die in beiden Schleifabschnitten befindlichen Schleifmittel können vorteilhaft unterschiedlich be- schaffen sein und/oder in unterschiedlichen Gehalten vorliegen. Bevorzugt enthält der elektrisch leitende Schleifabschnitt einen geringeren Anteil an Schleifmit tel, wie z. B. Schleifdiamanten, als der elektrisch nicht leitende bzw. isolierte Schleifabschnitt.
Da die mecha nische Abtragleistung von der Grösse der Berührungs flächen zwischen Abtragfläche und Schleifmittelfläche abhängig ist, ergibt sich für den elektrisch nichtleiten den bzw. isolierten Schleifabschnitt mit seinem gegen über dem elektrisch leitenden Schleifabschnitt grösse- ren Schleifmittelanteil eine höhere mechanische Ab tragleistung, wenn mit einem derartigen Schleifkörper nur mechanisch, also bei abgeschalteter elektrischer Spannung geschliffen wird. Beim elektrolytischen Schleifen überwiegt dagegen die Abtragleistung des elektrisch leitenden Schleifabschnittes.
Bei einem der artigen Schleifkörper bedarf es daher im Anschluss an das elektrolytische Schleifen lediglich der Fortsetzung des Schleifvorgangs bei abgeschalteter Spannung, um der Werkstückoberfläche den beabsichtigten Nach schliff bzw. die Politur zu geben.
Der höhere Schleifmittelanteil im elektrisch nicht leitenden bzw. isolierten Schleifabschnitt kann bei glei cher Schleifmittelkorngrösse in beiden Abschnitten dadurch erreicht werden, dass mehr Schleifmittelkörner in die Oberfläche. des Schleifabschnitts eingebettet wer den. Vorteilhafter ist es aber, die Korngrösse des Schleifmittels im elektrisch nichtleitenden bzw. isolier ten Schleifabschnitt grösser als im elektrisch leitenden Schleifabschnitt zu wählen. Das Schleifmittel selbst besteht vorzugsweise aus Diamantkörnern von minde stens 150,u Korngrösse.
Zweckmässig ist das Schleifmittel im elektrisch lei tenden Abschnitt in ein Metall, vorzugsweise Hartme tall, und im elektrisch nichtleitenden Abschnitt in Kunststoff eingebunden. Die vergleichsweise elastische Kunststoffeinbindung ermöglicht eine gute Oberflä chenpolitur des Werkstücks, weil die einzelnen Schleif körner in ihr nachgeben können. Auch bei Verwen dung eines Schleifmittels mit einem Korndurchmesser, der im Vergleich zu dem des Schleifmittels im elek trisch leitenden Schleifabschnitt grösser ist, bleiben dabei keine Schleifspuren auf der Abtragfläche zurück.
Je nach Verwendungszweck kann die Schleifmittel- einbindung im elektrisch nichtleitenden Schleifab schnitt aber auch in einem festeren Material, z. B. gleichfalls in Hartmetall, erfolgen. Das macht es jedoch notwendig, diesen Schleifabschnitt gegenüber dem übri gen Schleifkörper zu isolieren, z. B. durch eine Kunst stoffschicht. Für diesen Fall kann es zweckmässig sein, die Schleifmittelkorngrösse in beiden Schleifabschnitten gleich gross zu wählen., wobei im elektrisch isolierten Schleifabschnitt mehr Schleifmittelkörner als im elek trisch leitenden Schleifabschnitt einzubinden sind.
Der Schleifkörper kann vorteilhaft mehrschichtig aufgebaut und auf einem Trägerkörper befestigt sein. Dabei steht vorzugsweise der elektrisch leitende Schleifabschnitt in stromleitender Verbindung mit dem Trägerkörper, über den die Stromzufuhr erfolgen kann. Um eine ausreichende Leitfähigkeit im Trägerkörper und einen geringen Übergangswiderstand zum Schleif körper sicherzustellen, kann der Trägerkörper vorteil haft aus gesintertem Hartmetall, in das eine Kupfer schicht eindiffundiert ist, bestehen.
Der Schleifkörper gestattet die Bearbeitung ge krümmter oder ebener Flächen und kann dazu Walzen- oder topfscheibenartig ausgebildet sein. In einer vor teilhaften Ausführungsform hat er mehrere ring- oder segmentförmige Schleifabschnitte, in denen die Schleif mittel abwechselnd elektrisch leitend und elektrisch nichtleitend bzw. isoliert eingebunden sind. Bei Anord nung von drei ringförmigen Schleifabschnitten kann der elektrisch nichtleitende bzw. isolierte Schleifab schnitt in der Mitte des Schleifkörpers liegen, sodass beidseitig daran angrenzend die elektrisch leitenden Schleifabschnitte vorgesehen sind. Es kann aber auch umgekehrt der elektrisch leitende Abschnitt in der Mitte liegen, wobei dann die elektrisch nichtleitenden Schleifabschnitte aussen angeordnet sind.
Die letztere Anordnung ist vor allem für das Schleifen von Innen bohrungen mit einem walzenförmigen Schleifkörper vorteilhaft, weil dadurch die Hubbewegungen des Schleifkörpers in der Bohrung so eingestellt werden können, dass der Schleifkörper in den Endstellungen lediglich mit seinem jeweils elektrisch nichtleitenden Schleifabschnitt aus der Bohrung austritt, so dass die Stirnfläche des Werkstücks keiner Randzonenelektro lyse ausgesetzt ist, wie sie andernfalls beim wiederhol ten Ausfahren eines elektrisch leitenden Schleifab schnittes auftreten würde.
Die segmentförmige Anord nung mehrerer Schleifabschnitte, bei der also abwech selnd ein elektrisch leitender Segmentabschnitt neben einem elektrisch nichtleitenden bzw. isolierten Schleif segmentabschnitt einen in entsprechende Segmente un terteilten Schleifringkörper bildet, empfiehlt sich insbe sondere für Topfscheiben-Schleifkörper grösserer Abmessungen, wie sie vornehmlich zum Schleifen gros- ser planer Werkstückoberflächen benötigt werden.
Mit dem Schleifkörper können auch Profil-Schleif arbeiten durchgeführt sowie Schrägen, Absätze und Radien an Werkstückoberflächen angeschliffen werden, sofern die unterschiedlichen Schleifabschnitte des Schleifkörpers segmentförmig ausgebildet und in Um laufrichtung des Schleifkörpers .abwechselnd hinterein anderliegend angeordnet sind. Dadurch kann also gleichsam in der Spur der das Elysierschleifen bewir kenden, elektrisch leitenden Schleifabschnitte durch blosses Stromabschalten ohne zusätzliche Verschiebung des Schleifkörpers mit den elektrisch nichtleitenden bzw. isolierten Schleifabschnitten nachgeschliffen wer den, wodurch sich beliebige Schleifprofile erzeugen las sen.
Auch besteht damit die Möglichkeit, Gewinde ein zuschleifen, weil hierzu ein entsprechend profilierter Schleifkörper lediglich eine entsprechende Vorschubbe wegung gegenüber dem betreffenden Werkstück bzw. seinem entsprechenden Bohrloch auszuführen braucht. Bei einem walzenförmig ausgebildeten Schleifkörper können die segmentförmigen Schleifabschnitte so an geordnet sein, dass sie sich geradlinig in Achsrichtung des Schleifkörpers erstrecken.
Für mancherlei Bearbei tungsfälle ist es aber zweckmässiger, die segmentförmi- gen Schleifabschnitte um dessen Achse schraubenli- nienförmig gewunden anzuordnen. Sofern der Schleif körper topfscheibenartig ausgebildet ist, können die segmentförmigen Schleifabschnitte vorteilhaft radial verlaufend auf dem Topfscheiben- bzw. Schleifrand angeordnet sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen Fig. 1 einen walzenförmigen Schleifkörper mit aus sen angeordneten elektrisch leitenden Schleifabschnit ten in Arbeitsstellung bei eingeschaltetem Stromkreis, Fig. 2 den gleichen Schleifkörper bei ausgeschalte tem Stromkreis, Fig. 3 den schichtweisen Aufbau eines Schleifkör pers nach Fig. 1 und 2, Fig. 4 den schichtweisen Aufbau eines als Schleif rolle ausgebildeten Schleifkörpers, Fig. 5 und 5a einen als Topfschleifscheibe ausgebil deten Schleifkörper im Schnitt bzw. in der Draufsicht, Fig.6 einen walzenförmigen Schleifkörper in Arbeitsstellung, bei dem die nichtleitenden bzw. isolier ten Schleifabschnitte aussen angeordnet sind, Fig.7 den schichtweisen Aufbau eines Schleifkör pers nach Fig.
6, Fig. 8 und 8a einen als Topfscheibe ausgebildeten Schleifkörper, bei dem der elektrisch nichtleitende Schleifabschnitt eine Kunststoffisolierung aufweist, in nerhalb der das Schleifmittel metallisch eingebunden ist, Fig. 9 und 9a einen walzenförmigen Schleifkörper mit geradlinig axial verlaufenden, segmentförmigen Schleifabschnitten in der Seiten- und Stirnansicht,
Fig.10 einen walzenförmigen Schleifkörper mit schraubenförmig gewunden verlaufenden Schleifseg menten und Fig. 11 und 11a einen topfscheibenartig ausgebilde ten Schleifkörper mit unterschiedlich beschaffenen Schleifsegmenten in teilweise geschnittener Seitenan sicht bzw. in der Draufsicht.
Nach Fig. 1 besteht der Schleifkörper aus den bei den äusseren, elektrisch leitenden Schleifabschnitten 1 und 1' sowie aus dem mittleren, elektrisch nichtleiten den Schleifabschnitt 2, bei welchem das Schleifmittel in Kunststoff eingebunden ist. Die Schleifabschnitte sit zen auf dem Schleifkörperschaft 3, der aus Sinterhart- metall mit einem eindiffundierten Kupferüberzug be steht. Der Schleifkörperschaft 3 ist über den den Schalter 4 mit dem negativen Pol einer Gleichstrom quelle 5 verbunden, an deren Pluspol das Werkstück 6 angeschlossen ist.
Zwischen dem Schleifkörper und der zu bearbeitenden Innenbohrung des Werkstücks 6 be findet sich der Schleifspalt 7, durch den der aus der Düse 8 austretende Strahl 9 einer Elektrolytlösung fliesst. In der dargestellten Stellung des Schalters 4 arbeitet der Schleifkörper überwiegend elektrolytisch. Die Abtragleistung im nichtleitenden Schleifabschnitt 2 tritt dabei hinter derjenigen in den stromleitenden Schleifabschnitten 1 und 1' zurück. Bei der in Fig.2 dargestellten, nach Unterbrechung der Stromzufuhr durch Öffnen des Schalters 4 rein mechanischen Arbeitsweise überwiegt dagegen die mechanische Ab tragleistung des mittleren, elektrisch nichtleitenden Schleifabschnittes 2.
Somit kann in ein- und demselben Arbeitsgang das Werkstück sowohl elektrolytisch vor-, als auch rein mechanisch nachgeschliffen werden, wodurch eine äusserst glatte Schleifoberfläche erzielt wird.
Fig. 3 zeigt in etwas vergrösserter Darstellung den schichtweisen Aufbau eines Schleifkörpers nach Fig. 1 und 2. Danach ist auf den aus einem Sinterhartmetall mit Kupferüberzug bestehenden Schaft 3 zunächst ein metallischer Verbindungskörper 10 aufgebracht. Darauf sitzen die beiden äusseren Schleifabschnitte mit den metallischen Tragkörpern 11 bzw. 11' und den Diamantbelagschichten 12 bzw. 12'. Zwischen den bei den äusseren leitenden, von den Schichten 11 und 12 bzw. 11' und 12' gebildeten Schleifabschnitten ist der mittlere nichtleitende Schleifabschnitt angeordnet, der aus mehreren Kunststoffüllstoffschichten 13 und der Diamantbelagschicht 14 besteht.
Der in Fig.4 dargestellte Schleifkörper ist als Schleifrolle ausgebildet und hat grundsätzlich einen ähnlichen Aufbau wie der in Fig. 3 beschriebene. Auf dem metallischen Tragkörper 15 sind aussen die metal lischen Füllstoffschichten 16 bzw. 16' und auf diesen die Diamantbelagschichten 12 bzw. 12' angeordnet. Zwischen diesen beiden Schleifabschnitten erkennt man wiederum die mittleren Kunststoffschichten 13, die nach aussen mit der Diamantbelagschicht 14 ab- schliessen.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 5a zeigt einen Schleifkörper in Gestalt einer Topfschleifscheibe in Schnitt und Draufsicht. Die elektrisch leitenden. Schleifabschnitte 1 bzw. 1' liegen auch hierbei aussen, während der elektrisch nichtleitende Schleifabschnitt 2 zwischen ihnen angeordnet ist. Auf die kreisringför mige Arbeitsfläche des Topfschleifscheibenkörpers 19 ist die Verbindungsschicht 17 aufgebracht, die im Be reich der beiden äusseren Schleifabschnitte mit dem metallischen Füllstoff 16 bzw. 16' und im Bereich des mittleren Schleifabschnitts mit den Kunststofflagen 13 beschichtet ist.
Von diesen Schichten 16 bzw. 16' und 13 werden die äusseren Diamantbelagschichten 12 bzw. 12' und die mittlere Diamantbelagschicht 14 ge tragen.
Fig.6 stellt einen Schleifkörper dar, bei dem die elektrisch nichtleitenden Schleifabschnitte 2 bzw. 2' aussen und der elektrisch leitende Abschnitt 1 in der Mitte angeordnet sind. Der Schleifkörperschaft 3 ist über den Schalter 4 an den negativen Pol einer Span nungsquelle 5 angeschlossen, dessen positiver Pol mit dem zu bearbeitenden Werkstück 6, das z. B. ein Sin terhartmetallwerkzeug sein kann, verbunden ist. Wäh rend des Schleifens erfolgt aus der Düse 8 die Elektro lytzufuhr 9 in der bereits im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach Fig.1 beschriebenen Weise. Der Schleifkörper ist in Fig. 6 in einer seiner beiden Endstellungen der Hubbewegung dargestellt, in der er mit dem elektrisch nichtleitenden Schleifabschnitt 2' teilweise über die Stirnfläche des Werkstücks hinaus- ragt.
Während sich bei einem ausschliesslich aus elek trisch leitendem Material bestehenden Schleifkörper infolge des durch den Bearbeitungsspalt 7 ausfliessen- den Elektrolyten an der Stirnfläche 18 des Werkstücks 6 eine Randzonenelektrolyse einstellen würde, durch die die scharfe Kante beim Eintritt der Bohrung in das Werkstück zerstört würde, findet bei dem dargestellten Schleifkörper im Randzonenbereich der Bohrung ledig lich eine Bearbeitung durch den elektrisch nicht leiten den Schleifabschnitt 2' statt. Zu der Randzonen- elektrolyse kann es somit nicht kommen.
Fig.7 zeigt den Aufbau des Schleifkörpers nach Fig. 6. Auf den Schleifkörperschaft 3 ist zunächst wie der der metallische Verbindungskörper 10 aufgebracht. Im Bereich der beiden äusseren, elektrisch nichtleiten den Schleifabschnitte 2 bzw. 2' sind in diesen Verbin dungskörper Ringnuten eingearbeitet, die der Veranke rung der untersten Lage der Kunststofftragkörper 13 bzw. 13' dienen. Weiterhin weisen die Kunststofftrag körper 13 bzw. 13' an ihrer dem metallischen Trag körper 11 zugekehrten Fläche ringförmige Vorsprünge auf, mit denen sie in entsprechend gestaltete Ringker ben des metallischen Tragkörpers 11 eingreifen. Durch diese beiden Verankerungen wird sichergestellt, dass die beiden aussen angeordneten und damit bezüglich einer evtl.
Ablösung gefährdeten Kunststofftragkörper genügend fest auf dem Schleifkörper haften. Die eigentliche Bearbeitungsfläche der Schleifabschnitte wird in der schon beschriebenen Weise durch die Diamantbelagschichten 12 im elektrisch leitenden Schleifabschnitt und 14 bzw. 14' in den elektrisch nichtleitenden Schleifabschnitten gebildet.
Von der Möglichkeit, auch im elektrisch nichtlei tenden Schleifabschnitt eine metallische Einbindung des Schleifmittels anzuwenden, wobei die Schleifab schnitte durch eine Kunststoffeinlage voneinander iso liert sind, wird beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 Gebrauch gemacht, das einen Schleifkörper in Form einer Topfschleifscheibe darstellt. Auf dem metalli schen Topfscheibentragkörper 19 ist zunächst die Ver bindungsschicht 17 aufgebracht, der im Bereich der beiden äusseren, elektrisch leitenden Schleifabschnitte die aus metallischem Füllstoff bestehenden Schichten 16 bzw. 16' folgen. Von diesen äusseren metallischen Füllstoffschichten 16 bzw. 16' sowie von der Verbin dungsschicht 17 ist die mittlere metallische Füllstoff schicht 16' durch die aus Kunststoff bestehende Iso lierschicht 20 getrennt.
Die notwendige Festigkeit der Verbindung wird durch eine kerbringartige Veranke rung der Kunststoffschicht 20 in den an sie angrenzen den metallischen Füllstoffschichten 16, 16' und 16'' sichergestellt. Die Arbeitsflächen des Werkzeuges sind, wie bereits beschrieben, in den elektrisch leitenden Schleifabschnitten mit den Diamantbelagschichten 12 bzw. 12' und im elektrisch nichtleitenden Abschnitt mit der Diamantbelagschicht 14 versehen.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen be steht das Schleifmittel aus Diamantkörnern von minde stens 150,u Korngrössendurchmesser. Die Volumen- konzentration des Schleifmittels in;
der elektrisch nicht- leitenden Einbindung 1.4 ist dabei grösser als diejenige in der elektrisch leitenden Einbindung 12, so dass sich eine höhere mechanische Abtragleistung der elektrisch nichtleitenden Schleifabschnitte gegenüber den elek trisch leitenden Abschnitten ergibt, wobei jedoch bei eingeschalteter Elektrolysespannung die Abtragleistung der elektrisch leitenden Abschnitte wiederum über der- jenigen der elektrisch nichtleitenden Abschnitte liegt.
Die gleiche Beziehung zwischen den Abtragleistungen der Schleifabschnitte kann auch dadurch geschaffen werden, dass in den einzelnen Schleifabschnitten unter schiedliche Schleifmittel zur Anwendung gelangen, so z. B. Diamantkörner im elektrisch nichtleitenden Schleifabschnitt und Korundkörner im elektrisch lei tenden Abschnitt. Auch besteht die Möglichkeit, durch eine entsprechende flächenmässige Ausdehnung der Schleifabschnitte die genannte Bedingung zu erfüllen, also unter sonst gleichen Bedingungen durch eine in bezug auf die Schleiffläche des elektrisch leitenden Abschnittes vergrösserte Schleiffläche des elektrisch nichtleitenden Abschnittes.
Bei dem in den Fig. 9 und 9a abgebildeten walzen förmigen Schleifkörper sind die unterschiedlich be schaffenen Schleifabschnitte 1, 2 segmentartig ausgebil det und in Umlaufrichtung des Schleifkörpers abwech selnd hintereinanderliegend angeordnet, wobei die Schleifabschnitte 1 elektrisch leitend und die Schleifab schnitte 2 elektrisch nichtleitend sind. Die Schleifseg mente 1, 2 sitzen wiederum auf dem Schleifkörper schaft 3 unter Zwischenschaltung eines metallischen Verbindungskörpers 10. Letzterer trägt, wie Fig.9a zeigt, die metallischen Schleifsegmente 11 und die metallisch gebundenen Diamant-Belagschichten 12, die zusammen einen segmentförmigen, stromleitenden Schleifabschnitt 1 bilden.
Demgegenüber bestehen die Schleifsegmente 2 aus den nichtleitenden Schleifab schnitten 13 und den darauf befindlichen Diamant-Be lagschichten 14, die also gegenüber dem Schleifkörper schaft 3 und dem Verbindungskörper 10 sowie insbe sondere auch gegenüber den Diamant-Belagschichten 12 der leitenden Schleifsegmente 1 isoliert sind. Alle Teile sind auch hier in ihrem metallischen Aufbau so beschaffen, dass sie einen festen Verbundkörper bil den. Wie die Fig. 9 zeigt, verlaufen die unterschiedlich beschaffenen segmentförmigen Schleifabschnitte 1, 2 geradlinig in Richtung der Schleifkörperachse.
Da die Schleifabschnitte 1, 2 auf der gemeinsamen Bahn um die Schleifkörperachse rotieren, können mit ihnen auch Profil-Schleifarbeiten jedweder Art durchgeführt wer den, insbesondere damit auch beliebige Schrägen, Ab sätze oder Radien an Werkstück-Oberflächen ange schliffen werden.
Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbei spiel verlaufen die unterschiedlich beschaffenen, seg- mentförmigen Schleifabschnitte 1'', 2'' schraubenför mig gewunden um die Schleifkörperachse, was für mancherlei Schleifzwecke von Vorteil ist. Sowohl in diesem wie auch in dem vorbeschriebenen Falle nach den Fig. 9 und 9a können die Schleifkörper auch ohne den Schleifkörperschaft 3, also als einfache Schleifrolle oder als Schleifring bzw. Umfangsscheibe, ausgebildet sein, die dann auf entsprechend ausgebildeten Werk zeug-Tragkörpern befestigt werden können.
Bei dem in den Fig. 11 und 11a dargestellten Aus führungsbeispiel ist der Schleifkörper topfscheibenartig ausgebildet. Hier sind die in Umlaufrichtung der Schleifscheibe abwechselnd hintereinander angeordne ten segmentförmigen Schleifabschnitte 1''', 2''' radial bzw. in bezug auf die Drehachse der Schleifscheibe sternförmig angeordnet. Auf dem Topfscheibenkörper 19 ist die Verbindungsschicht 17 mit den metallischen Schleifabschnitten 16 und den darauf befindlichen Diamant-Belagschichten 12 aufgebracht. Ebenso sind auf der Verbindungsschicht 17 auch die elektrisch nichtleitenden bzw. isolierenden Segmente 13 mit ihren Diamant-Belagschichten 14 befestigt.
Alle Segmente fügen sich zu der aus Fig. 11a ersichtlichen Ringanord nung zusammen, wobei die stromleitenden Segmente 1''' beim elysierenden Schleifen, dagegen die demge genüber isolierten und elektrisch nichtleitenden Schleif segmente 2''' vornehmlich das mechanische Nach schleifen nach Abschalten des Stromes bewirken.
Abrasive body The invention relates to a grinding body for processing flat and curved surfaces on objects made of electrolytically erosible materials.
It is known that electrolytic grinding, which has become known in practice as Elysierschleifen, can achieve increased removal rates compared to mechanical grinding. In this known grinding process, the grinding body with its electrically conductive embedded abrasive serves as an electrode, while the workpiece surface to be machined forms the counter electrode. The grinding point is rinsed with an electrolyte solution. The abrasive grains protruding over the surface of the abrasive have less of the task of working the material out of the edge zone of the objects to be processed, but rather the task of removing the reaction products from the abrasion surface so that a passivating layer cannot obstruct the passage of electricity.
During elysing grinding, an etched surface relief is formed in the edge layer of the abraded surface, the shape of which depends on the type of material and sometimes has a considerable degree of roughness. To smooth such surfaces produced by elysing it is therefore necessary to regrind or polish with conventional grinding tools in a subsequent operation.
The invention is based on the object of creating a grinding body which is suitable for both elysing and regrinding, in particular allows both grinding processes to be carried out in a single continuous operation, so that it can be used to produce highly smoothed workpiece surfaces in a time-saving and labor-saving manner . This is achieved according to the invention in that the grinding body has at least two different grinding sections, one of which is electrically conductive and the other is electrically non-conductive or insulated.
The grinding means located in both grinding sections can advantageously be made differently and / or be present in different contents. Preferably, the electrically conductive grinding section contains a smaller proportion of Schleifmit tel, such as. B. grinding diamonds, as the electrically non-conductive or isolated grinding section.
Since the mechanical removal rate depends on the size of the contact surfaces between the removal surface and the abrasive surface, the electrically non-conductive or insulated grinding section with its larger abrasive share compared to the electrically conductive grinding section has a higher mechanical removal rate, if with a such grinding wheel is only ground mechanically, that is, with the electrical voltage switched off. In electrolytic grinding, on the other hand, the removal rate of the electrically conductive grinding section predominates.
In the case of one of these types of grinding wheel, all that is required after the electrolytic grinding is to continue the grinding process with the voltage switched off in order to give the workpiece surface the intended after-grinding or polishing.
The higher proportion of abrasive in the electrically non-conductive or insulated abrasive section can be achieved with the same abrasive grain size in both sections by adding more abrasive grains to the surface. of the grinding section who are embedded. However, it is more advantageous to choose a larger grain size of the abrasive in the electrically non-conductive or insulated grinding section than in the electrically conductive grinding section. The abrasive itself preferably consists of diamond grains of at least 150, u grain size.
The abrasive is expediently embedded in a metal, preferably hard metal, in the electrically conductive section and in plastic in the electrically non-conductive section. The comparatively elastic plastic binding enables a good surface polishing of the workpiece because the individual abrasive grains can give way in it. Even when using an abrasive with a grain diameter that is larger than that of the abrasive in the electrically conductive grinding section, no traces of abrasion remain on the abraded surface.
Depending on the intended use, the abrasive bond in the electrically non-conductive Schleifab can also be cut in a firmer material, e.g. B. also in hard metal. However, this makes it necessary to isolate this grinding section from the rest of the grinding wheel, z. B. by a plastic layer. In this case it can be useful to choose the same size abrasive grain size in both grinding sections, with more abrasive grains to be incorporated in the electrically insulated grinding section than in the electrically conductive grinding section.
The abrasive body can advantageously have a multilayer structure and be fastened to a carrier body. In this case, the electrically conductive grinding section is preferably in electrically conductive connection with the carrier body, via which the power can be supplied. In order to ensure sufficient conductivity in the carrier body and a low contact resistance to the grinding body, the carrier body can advantageously consist of sintered hard metal into which a copper layer has diffused.
The grinding wheel allows the machining of curved or flat surfaces and can be designed like a roller or cup wheel. In one embodiment, it has several ring-shaped or segment-shaped grinding sections, in which the grinding means are integrated alternately electrically conductive and electrically non-conductive or isolated. When arranging three ring-shaped grinding sections, the electrically non-conductive or insulated grinding section can be in the middle of the grinding wheel, so that the electrically conductive grinding sections are provided on both sides. Conversely, however, the electrically conductive section can also be located in the middle, in which case the electrically non-conductive sliding sections are arranged on the outside.
The latter arrangement is particularly advantageous for grinding internal bores with a roller-shaped grinding wheel, because it allows the stroke movements of the grinding wheel in the hole to be set so that the grinding wheel only exits the hole with its electrically non-conductive grinding section in the end positions. so that the end face of the workpiece is not exposed to any edge zone electrolysis, as would otherwise occur when an electrically conductive grinding section is repeatedly extended.
The segment-shaped arrangement of several grinding sections, in which an electrically conductive segment section in addition to an electrically non-conductive or insulated grinding segment section alternately forms a slip ring body subdivided into corresponding segments, is particularly recommended for cup wheel grinding wheels of larger dimensions, such as those used primarily for grinding large flat workpiece surfaces are required.
The grinding wheel can also be used to carry out profile grinding work and to grind bevels, shoulders and radii on workpiece surfaces, provided that the different grinding sections of the grinding wheel are segment-shaped and are arranged alternately one behind the other in the direction of rotation of the grinding wheel. This means that the electrically non-conductive or insulated grinding sections can be re-ground in the track of the electrically conductive grinding sections that cause Elysierschleifen by simply switching off the power without additional displacement of the grinding tool, which allows any grinding profile to be generated.
There is also the possibility of grinding a thread, because for this purpose a correspondingly profiled grinding body only needs to perform a corresponding movement of the workpiece or its corresponding borehole. In the case of a roller-shaped grinding body, the segment-shaped grinding sections can be arranged in such a way that they extend in a straight line in the axial direction of the grinding body.
For some processing cases, however, it is more expedient to arrange the segment-shaped grinding sections in a helical manner around its axis. If the grinding body is designed like a cup wheel, the segment-shaped grinding sections can advantageously be arranged to run radially on the cup wheel or grinding edge.
Embodiments of the invention are shown in the drawing. 1 shows a roller-shaped grinding wheel with electrically conductive Schleifabschnit arranged out of sen in the working position with the circuit switched on, Fig. 2 the same grinding wheel with the circuit switched off, Fig. 3 the layered structure of a Schleifkör pers according to FIGS. 1 and 2, Fig 4 shows the layered structure of a grinding wheel designed as a grinding roller, FIGS. 5 and 5a a grinding wheel designed as a cup grinding wheel in section or in plan view, FIG. 6 shows a roller-shaped grinding wheel in the working position with the non-conductive or isolated grinding sections on the outside 7 are the layered structure of a Schleifkör pers according to Fig.
6, 8 and 8a a grinding wheel in the form of a cup wheel, in which the electrically non-conductive grinding section has a plastic insulation, within which the abrasive is metallically bound, Figs. 9 and 9a a cylindrical grinding wheel with straight, axially extending, segment-shaped grinding sections in the sides - and front view,
10 shows a roller-shaped grinding wheel with helically wound grinding segments and FIGS. 11 and 11a show a grinding wheel-like design of grinding wheel with differently designed grinding segments in a partially sectioned Seitenan view or in a top view.
According to Fig. 1, the grinding body consists of the outer, electrically conductive grinding sections 1 and 1 'and the middle, electrically non-conductive grinding section 2, in which the abrasive is embedded in plastic. The grinding sections sit on the grinding body 3, which is made of sintered carbide with a diffused copper coating. The grinding body 3 is connected via the switch 4 to the negative pole of a direct current source 5, to whose positive pole the workpiece 6 is connected.
The grinding gap 7 through which the jet 9 of an electrolyte solution flows from the nozzle 8 is located between the grinding body and the inner bore to be machined in the workpiece 6. In the illustrated position of the switch 4, the grinding wheel works mainly electrolytically. The removal rate in the non-conductive grinding section 2 falls behind that in the current-conducting grinding sections 1 and 1 '. In the purely mechanical mode of operation shown in FIG. 2 after the power supply has been interrupted by opening the switch 4, on the other hand, the mechanical wear of the central, electrically non-conductive grinding section 2 predominates.
In this way, the workpiece can be pre-ground electrolytically and regrinded purely mechanically in one and the same work step, which results in an extremely smooth grinding surface.
3 shows, in a somewhat enlarged representation, the layered structure of a grinding body according to FIGS. 1 and 2. Then, a metallic connecting body 10 is first applied to the shank 3 made of a sintered hard metal with a copper coating. The two outer grinding sections with the metallic support bodies 11 and 11 'and the diamond coating layers 12 and 12' are seated thereon. Between the outer conductive grinding sections formed by layers 11 and 12 or 11 'and 12', the middle non-conductive grinding section is arranged, which consists of several plastic filler layers 13 and the diamond coating layer 14.
The grinding body shown in FIG. 4 is designed as a grinding roller and basically has a similar structure to that described in FIG. On the metallic support body 15, the metallic filler layers 16 and 16 'and the diamond coating layers 12 and 12' are arranged on the outside. The middle plastic layers 13 can again be seen between these two grinding sections, which end on the outside with the diamond coating layer 14.
The embodiment according to FIGS. 5 and 5a shows a grinding body in the form of a cup grinding wheel in section and top view. The electrically conductive ones. Grinding sections 1 and 1 'are also here on the outside, while the electrically non-conductive grinding section 2 is arranged between them. The connecting layer 17 is applied to the circular working surface of the grinding cup body 19, which is coated with the metallic filler 16 or 16 'in the area of the two outer grinding sections and with the plastic layers 13 in the area of the middle grinding section.
Of these layers 16 and 16 'and 13, the outer diamond coating layers 12 and 12' and the middle diamond coating layer 14 will wear ge.
6 shows a grinding body in which the electrically non-conductive grinding sections 2 or 2 'are arranged on the outside and the electrically conductive section 1 is arranged in the middle. The grinding body 3 is connected via the switch 4 to the negative pole of a voltage source 5, the positive pole of which is connected to the workpiece 6 to be machined, the z. B. a Sin terhartmetallwerkzeug can be connected. During the grinding process, the electro lytzufuhr 9 takes place from the nozzle 8 in the manner already described in connection with the embodiment according to FIG. The grinding body is shown in FIG. 6 in one of its two end positions of the lifting movement, in which it partially protrudes with the electrically non-conductive grinding section 2 'beyond the end face of the workpiece.
Whereas with a grinding body made exclusively of electrically conductive material, the electrolyte flowing out through the machining gap 7 would result in edge zone electrolysis at the end face 18 of the workpiece 6, which would destroy the sharp edge when the hole enters the workpiece in the case of the illustrated grinding body in the edge zone area of the bore single Lich processing by the electrically non-conducting the grinding section 2 'instead. Edge zone electrolysis can therefore not occur.
FIG. 7 shows the construction of the grinding body according to FIG. 6. The metallic connecting body 10 is initially applied to the grinding body shaft 3 like that. In the area of the two outer, electrically non-conducting the grinding sections 2 and 2 ', annular grooves are incorporated into this connec tion body, which serve to anchor the lowest layer of the plastic support body 13 and 13'. Furthermore, the plastic support bodies 13 and 13 'have annular projections on their surface facing the metallic support body 11, with which they engage in appropriately designed Ringker ben of the metallic support body 11. These two anchors ensure that the two externally arranged and thus with respect to a possible
Adhesive plastic bodies at risk of detachment firmly enough to the grinding body. The actual processing surface of the grinding sections is formed in the manner already described by the diamond coating layers 12 in the electrically conductive grinding section and 14 or 14 'in the electrically non-conductive grinding sections.
8 use is made in the embodiment of FIG. 8, which represents a grinding wheel in the form of a cup grinding wheel, of the possibility of also using a metallic binding of the abrasive in the electrically non-conducting grinding section, the grinding sections being isolated from each other by a plastic insert. On the metallic cup disk support body 19, the connection layer 17 is first applied, followed by the layers 16 and 16 'consisting of metallic filler in the area of the two outer, electrically conductive grinding sections. From these outer metallic filler layers 16 and 16 'and from the connec tion layer 17, the middle metallic filler layer 16' is separated by the insulating layer 20 made of plastic.
The necessary strength of the connection is ensured by a kerbring-like anchoring of the plastic layer 20 in the metallic filler layers 16, 16 'and 16' 'that adjoin it. As already described, the working surfaces of the tool are provided with the diamond coating layers 12 or 12 'in the electrically conductive grinding sections and with the diamond coating layer 14 in the electrically non-conductive section.
In the exemplary embodiments described, the abrasive consists of diamond grains of at least 150 u grain size diameter. The volume concentration of the abrasive in;
The electrically non-conductive connection 1.4 is larger than that in the electrically conductive connection 12, so that there is a higher mechanical removal rate of the electrically non-conductive grinding sections compared to the electrically conductive sections, but with the electrolysis voltage switched on, the removal rate of the electrically conductive sections again is above that of the electrically non-conductive sections.
The same relationship between the removal rates of the grinding sections can also be created in that different abrasives are used in the individual grinding sections, such. B. diamond grains in the electrically non-conductive grinding section and corundum grains in the electrically lei border section. There is also the possibility of fulfilling the mentioned condition by a corresponding surface extension of the grinding sections, that is, under otherwise identical conditions, by an enlarged grinding surface of the electrically non-conductive section with respect to the grinding surface of the electrically conductive section.
In the roller-shaped grinding body shown in Figs. 9 and 9a, the different be created grinding sections 1, 2 are segment-like ausgebil det and arranged alternately one behind the other in the direction of rotation of the grinding body, the grinding sections 1 electrically conductive and the Schleifab sections 2 are electrically non-conductive. The grinding segments 1, 2 in turn sit on the grinding body shaft 3 with the interposition of a metallic connecting body 10. The latter carries, as FIG. 9a shows, the metallic grinding segments 11 and the metallically bonded diamond coating layers 12, which together form a segment-shaped, electrically conductive grinding section 1 form.
In contrast, the grinding segments 2 consist of the non-conductive Schleifab cuts 13 and the diamond-Be lagschichten 14 thereon, which are therefore isolated from the abrasive body 3 and the connecting body 10 and in particular special also from the diamond coating layers 12 of the conductive abrasive segments 1. Here, too, the metallic structure of all parts is such that they form a solid composite body. As FIG. 9 shows, the differently designed segment-shaped grinding sections 1, 2 run in a straight line in the direction of the grinding body axis.
Since the grinding sections 1, 2 rotate on the common path around the grinding wheel axis, profile grinding work of any kind can be carried out with them, especially so that any bevels, offsets or radii on workpiece surfaces are ground.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 10, the differently designed, segment-shaped grinding sections 1 ″, 2 ″ run helically wound around the grinding element axis, which is advantageous for various grinding purposes. Both in this case as well as in the above-described case according to FIGS. 9 and 9a, the grinding bodies can also be designed without the grinding body shaft 3, i.e. as a simple grinding roller or as a slip ring or peripheral disk, which are then attached to appropriately designed work tool support bodies can.
In the exemplary embodiment shown in FIGS. 11 and 11a, the grinding body is designed like a cup wheel. Here the segment-shaped grinding sections 1 '' ', 2' '' arranged alternately one behind the other in the direction of rotation of the grinding wheel are arranged radially or in a star shape with respect to the axis of rotation of the grinding wheel. The connecting layer 17 with the metallic grinding sections 16 and the diamond coating layers 12 located thereon is applied to the cup wheel body 19. Likewise, the electrically nonconductive or insulating segments 13 with their diamond coating layers 14 are also attached to the connecting layer 17.
All segments join together to form the ring arrangement shown in Fig. 11a, whereby the conductive segments 1 '' 'during elysing grinding, on the other hand the opposite isolated and electrically non-conductive grinding segments 2' '' mainly the mechanical regrinding after switching off the current cause.