BGG 933 (bisher ZH 1/676) Grundsätze für Verfahren zur Prüfung von Schleifkörpern mit Diamant oder Bornitrid

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1 BGG 933 (bisher ZH 1/676) Grundsätze für Verfahren zur Prüfung von Schleifkörpern mit Diamant oder Bornitrid Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften Fachausschuß "Eisen und Metall I" Juli 1997 Vorbemerkung In 5 der UVV "Schleif- und Bürstwerkzeuge" (VBG 49) sind die sicherheitstechnischen Anforderungen für Schleifwerkzeuge festgelegt. Die folgenden Grundsätze enthalten Prüfverfahren zum Nachweis der Erfüllung der Anforderungen nach 5 der UVV "Schleif- und Bürstwerkzeuge" (VBG 49) und zur Ermittlung weiterer schleifwerkzeugspezifischer Eigenschaften. 1 Anwendungsbereich Diese Grundsätze finden Anwendung auf Schleifkörper, die ganz aus keramisch-, kunstharz- oder metallgebundenem Diamant oder Bornitrid bestehen (Vollkörper), oder bei denen gebundene Schleifmittelbeläge mit Diamant oder Bornitrid auf Grundkörpern aus Keramik, Kunstharz oder Metall aufgebracht sind (Schleifkörper mit Schleifbelag). 2 Begriffe Die in diesen Grundsätzen verwendeten Begriffe entsprechen denjenigen der Unfallverhütungsvorschrift "Schleif- und Bürstwerkzeuge" (VBG 49). 3 Lagerung und Transport Die Schleifkörper mit Diamant oder Bornitrid müssen so gelagert und transportiert werden, daß Einflüsse, die die Festigkeit beeinträchtigen können, vermieden sind. 4 Prüfung 4.1 Identifikationsprüfung Bestimmung von Form und Maßen An den Schleifkörpern mit Diamant oder Bornitrid werden die Maße bestimmt, die zur Beschreibung der Form nach DIN "Schleifkörper aus Diamant oder Bornitrid" Teil 1 "Übersicht, Benennungen" und Teil 2 "Formschlüssel, Bezeichnung" bzw. FEPA-Standard für Diamant- und CBN-Schleifscheiben, Ausgabe 1992, erforderlich sind. Bei Schleifkörpern mit davon abweichenden Formen werden die Maße anhand einer vom Hersteller vorgelegten Zeichnung geprüft. Durchmesser werden in zwei senkrecht aufeinanderstehenden Achsen, alle anderen Maße an vier verschiedenen Stellen, gemessen. Die Maße werden mit einer Meßunsicherheit von

2 ±0,2 mm bestimmt. Abweichend davon werden der Außen- und Bohrungsdurchmesser von Schleifkörpern mit Schleifbelag, bei denen der Grundkörper aus Metall besteht, mit einer Meßunsicherheit nach Tabelle 1 gemessen. Die Schleifkörpertemperaturen bei der Durchmessermessung vor und nach dem Fliehkraftversuch dürfen um nicht mehr als 5 C voneinander abweichen. Tabelle 1: Meßunsicherheit für verschiedene Durchmesserbereiche Durchmesserbereich in mm Meßunsicherheit in mm über bis ± 0,01 ± 0,02 ± 0,04 ± 0,06 ± 0,10 ± 0, Bestimmung des Werkstoffes Die Angabe des Schleifkörperwerkstoffes von Vollkörpern bzw. der Werkstoffe von Schleifbelag und Grundkörper erfolgt entsprechend den Angaben des Herstellers. Dabei sind DIN "Schleifkörper mit Schleifbelag aus Diamant oder Bornitrid; Formschlüssel, Bezeichnung" bzw. der FEPA-Standard für Diamant- und CBN- Schleifscheiben, Ausgabe 1992 zu berücksichtigen Bestimmung der Dichte und Masse Die Dichte ρ K wird an Vollkörpern mit keramischer Bindung, Kunstbarzbindung und metallischer Bindung durch Berechnung aus deren Maßen und Masse mit einer Meßunsicherheit von ±0,05 g/cm 3 ermittelt. Bei Grundkörpern aus Keramik oder Kunstharz wird die Dichte an Proben, z.b. Bruchstücken ausreichender Größe nach dem Auftriebsverfahren in Wasser mit einer Meßunsicherheit von ±0,1 g/cm 3 bestimmt. Dabei wird zunächst die Masse m t der Probe in Luft ermittelt. Dann wird die Masse m a der in Wasser eingetauchten Probe bestimmt. Danach wird die Masse m n der mit Wasser gefüllten Probe in Luft ermittelt. Daraus wird die Dichte berechnet zu wobei ρ w = 1 g/cm 3 ist. Die Masse ist durch Wägen mit geeichten Waagen zu bestimmen. Schleifkörper oder Proben mit einer Masse bis zu 5 kg sind mit Präzisionswaagen, über 5 kg mit Handelswaagen zu wiegen.

3 4.2 Festigkeitsprüfung Bestimmung der Bruchgeschwindigkeit an Vollkörpern sowie an Schleifkörpern mit Schleifbelag, Grundkörper aus Keramik oder Kunstharz Die Bruchgeschwindigkeit wird durch Fliehkraftversuch bestimmt. Dabei wird die Drehzahl des Schleifkörpers bis zum Bruch durch Fliehkraft gesteigert. Der Fliehkraftversuch wird mit Hilfe eines Schleuderstandes durchgeführt. Hierzu werden die verschiedenen Schleifkörperformen wie folgt an der Prüfspindel des Schleuderstandes befestigt: Schleifkörper mit Bohrung werden zwischen zwei Flanschen gespannt (Beispiel Bild 1). Vollkörper sowie Schleifkörper mit Grundkörper aus Keramik werden unter Verwendung elastischer Zwischenlagen, wie z.b. weiche Pappe oder Kunststoff, gespannt. Die beiden Flansche haben gleiche Außendurchmesser entsprechend Tabelle 2 und auf der Anlageseite gleiche Form; Schleifkörper zum Verschrauben oder Verkleben werden auf entsprechenden Tragscheiben befestigt (Beispiele Bild 2); Schleifkörper mit zentraler Mutter werden auf entsprechende Gewindebolzen geschraubt (Beispiele Bild 3); Schleifstifte werden in Spannzangen mit kleinstmöglicher offener Schaftlänge L o gespannt (Beispiel Bild 4); Schleifsegmente werden auf entsprechenden Spannköpfen geklemmt. Vollkörper sowie Schleifkörper mit Grundkörper aus Keramik werden unter Verwendung elastischer Zwischenlagen, wie z.b. weiche Pappe oder Kunststoff, gespannt. Die freie Länge des Schleifsegmentes beträgt L f = 1,5 C (Beispiel Bild 5). Bild 1: Schleifkörperbefestigung mittels Flansch

4 a: Schleifscheibe mit Tragscheibe verschraubt b: Schleifzylinder mit Tragscheibe verklebt Bild 2: Schleifkörperbefestigung über Tragscheibe a: Schleifkegel b: Kegeliger Schleiftopf Bild 3: Schleifkörperbefestigung über eingelassene Gewinde Bild 4: Befestigung von Schleifstiften mittels Spannzangen Bild 5: Befestigung von Schleifsegmenten durch Klemmung

5 Tabelle 2: Außendurchmesser von Spannflanschen in Abhängigkeit von Schleifkörper und Schleifmaschinenart Schleifmaschinenart Außendurchmesser Schleifkörper D Flansche d 2 Ortsfeste Schleifmaschinen, Ortsfeste Trennschleifmaschinen, Handschleifmaschinen für das Umfangschleifen Handschleifmaschinen für das Seitenschleifen, Handtrennschleifmaschinen für das Trennschleifen alle 100 mm < D 100 mm 230 mm 300 mm 350 mm 400 mm 0,1 D + 0,9 H bis 0,2 D + 0,8 H 19 mm 41 mm 100 mm 117 mm 133 mm Beim Fliehkraftversuch wird die Drehzahl des Schleifkörpers stetig bis zum Bruch gesteigert, wobei die jeweilige Arbeitshöchstgeschwindigkeit v zul innerhalb einer Minute erreicht sein soll. Die Drehzahl n ist mit einer Meßunsicherheit von ±1 % zu messen. Sie ist mit Hilfe eines Schreibgerätes in Abhängigkeit von der Zeit t aufzuzeichnen (Bild 6). Die Bruchdrehzahl, d.h. die Drehzahl beim Ablösen von Teilen des Schleifbelages oder beim Bruch des Schleifkörpers in mehrere Stücke, ist mit Hilfe einer Steuereinrichtung, z.b. lmpulswächter oder Lichtschranken, festzuhalten. Aus der Bruchdrehzahl n br, [1/min] und dem Außendurchmesser D [mm] des Schleifkörpers wird die Bruchgeschwindigkeit berechnet zu Kann die Bruchdrehzahl aus technischen Gründen nicht erreicht werden, so ist die maximale Drehzahl n max und daraus die maximale Umfangsgeschwindigkeit v max zu ermitteln. Bild 6: Fliehkraftversuch bei Schleifkörpern mit Grundkörpern aus Keramik oder Kunstharz

6 4.2.2 Bestimmung der Durchmesserzunahme und der Bruchgeschwindigkeit an Schleifkörpern mit Schleifbelag, Grundkörper aus Metall An Schleifkörpern mit Schleifbelag, bei denen der Grundkörper aus Metall besteht, wird der Fliehkraftversuch nach Abschnitt bis zur Mindestbruchdrehzahl n br min durchgeführt, die der Mindestbruchgeschwindigkeit V br min entspricht (Bild 7). Nach dem Fliehkraftversuch werden die Außen- und Bohrungsdurchmesser des Schleifkörpers nach Abschnitt gemessen. Daraus wird als Differenz zu den entsprechenden Durchmessern vor dem Fliehkraftversuch die bleibende Zunahme des Außendurchmessers D und Bohrungsdurchmessers H bestimmt. An Schleifkörpern, bei denen vor Erreichen der Mindestbruchgeschwindigkeit mit einer erheblichen Durchmesserzunahme zu rechnen ist, können nacheinander mehrere Fliehkraftversuche durchgeführt werden, bei denen die maximale Drehzahl stufenweise erhöht ist (Bild 7). Erfolgt vor Erreichen der Mindestbruchgeschwindigkeit ein Ablösen von Teilen des Schleifbelages, so wird die Bruchdrehzahl n br nach Abschnitt ermittelt und daraus die Bruchgeschwindigkeit v br berechnet. Bild 7: Fliehkraftversuch bei Schleifkörpern mit Grundkörpern aus Metall Bestimmung des Biegemomentes und der Biegefestigkeit an Trennschleifscheiben, Grundkörper und Schleifbelagbindung aus Metall An Trennschleifscheiben, bei denen der Grundkörper und die Schleifbelagbindung aus Metall bestehen, werden nach dem Fliehkraftversuch nach Abschnitt nacheinander mehrere Abschnitte der Verbindungszone zwischen Schleifbelag und Grundkörper durch Biegung bis zum Bruch belastet (Bilder 9 und 10). Hierzu wird die zu prüfende Trennschleifscheibe im Bereich des Grundkörpers zwischen zwei Platten gespannt. Dabei beträgt der Abstand zwischen dem Plattenrand und der Verbindungszone etwa 2 mm. An Trennschleifscheiben mit segmentiertem Schleifbelag (Bild 8), wird das zu prüfende Segment mit einem Klemmstück mit gerundeter Vorderkante bis zu einer der

7 Segmentdicke X 1 (Verbindung Schleifbelag-Grundkörper: geschweißt, gelötet) entsprechenden Tiefe gefaßt (Bild 9). Dieses Klemmstück hat etwa die gleiche Länge wie das Segment L 2 und ist entsprechend dem Grundkörperumfang gerundet. Bild 8: Segment-Trennschleifscheibe Bild 9: Prüfverfahren für Trennschleifscheiben mit segmentiertem Schleifbelag An Trennschleifscheiben mit geschlossenem Schleifbelag wird ein Abschnitt des Schleifbelages mit einem Klemmstück mit gerader Vorderkante bis zu einer der Belagdicke X 1 entsprechenden Tiefe gefaßt (Bild 10).

8 Bild 10: Prüfverfahren für Trennschleifscheiben mit geschlossenem Schleifbelag Beim Biegeversuch wird das Klemmstück im Abstand L F = 100 mm von der Verbindungszone durch ein mit einem Vorschub von 3 mm/s zugestelltes Druckstück bis zum Bruch des Schleifbelages belastet. Die Prüfung der Segmente bzw. der einzelnen Abschnitte des Schleifbelages erfolgt im Wechsel in Richtung der Vorder- und Rückseite der Trennschleifscheibe. Die auf das Druckstück in Vorschubrichtung wirkende Kraft F wird gemessen und mit Hilfe eines Schreibgerätes registriert. Aus der maximalen Kraft F bmax [N] wird das maximale Biegemoment berechnet zu Bei Segment-Trennschleifscheiben (Bild 8) wird aus dem maximalen Biegemoment M bmax [Nm] sowie, wenn der Bruch in der Verbindungszone erfolgt, aus der Länge der Verbindungszone zwischen Segment und Grundkörper L v [mm] und der Kerndicke des Grundkörpers E [mm] die Biegefestigkeit berechnet zu Erfolgt der Bruch innerhalb des Segmentes, sind statt der Maße L v und E die Segmentlänge L 2 und die Gesamtbreite T für die Berechnung der Biegefestigkeit zugrunde zu legen: Es werden folgende Schadensarten unterschieden (Bild 8): a: Bruch in der Verbindungszone Schleifbelag Grundkörper, b: Bruch im Segment, c: Verbiegen des Grundkörpers.

9 4.2.4 Bestimmung der Abscherkraft an Schleiftellern mit segmentiertem Schleifbelag, Grundkörper und Schleifbelagbindung aus Metall An Schleiftellern mit segmentiertem Schleifbelag (Bild 11), bei denen der Grundkörper und die Schleifbelagbindung aus Metall bestehen, werden nach dem Fliehkraftversuch nach Abschnitt nacheinander mehrere Segmente auf Scherung beansprucht (Bild 12). Hierzu wird der zu prüfende Schleifteller im Bereich des Grundkörpers auf eine Konsole gespannt. Das zu prüfende Segment wird mittels eines gehärteten Druckstempels belastet, dessen Eingriffsfläche eine Länge entsprechend der Segmentlänge L 2 besitzt und entsprechend dem Innenradius des Segmentes gerundet ist. Die Vorschubgeschwindigkeit des Druckstempels beträgt 3 mm/s. Die Prüfung der Segmente erfolgt in radialer Richtung nach außen. Bild 11: Schleifteller mit segmentiertem Schleifbelag

10 Bild 12: Prüfverfahren zur Bestimmung der Abscherkraft an Schleiftellern mit segmentiertem Schleifbelag Die auf den Druckstempel in Vorschubrichtung wirkende Kraft F wird gemessen und mit Hilfe eines Schreibgerätes registriert, um so die maximale Abscherkraft F amax [N] zu ermitteln. Es werden folgende Schadensarten unterschieden: a: Bruch der Verbindung zwischen Schleifbelag und Grundkörper, b: Bruch im Segment, c: Verbiegen des Grundkörpers. 5 Prüfbericht lm Prüfbericht sind unter Hinweis auf diese Grundsätze anzugeben bzw. beizulegen: Antragsteller und Hersteller, Anzahl der geprüften Schleifkörper, Form, Maße, Werkstoff der Schleifkörper nach den Herstellerangaben, Verwendung der Schleifkörper hinsichtlich Maschinen-, Anwendungs- und Schleifart, Schleifverfahren und Arbeitshöchstgeschwindigkeit, Datum der Anlieferung, Datum der Prüfung, Ergebnisse der ldentitätsprüfung für jeden einzelnen Schleifkörper, insbesondere Maße, Masse und gegebenenfalls Dichte, Ergebnisse der Fliehkraftversuche für jeden einzelnen Schleifkörper, insbesondere Bruchgeschwindigkeit oder Geschwindigkeitsstufen, bleibende Zunahme des Außenund Bohrungsdurchmessers, Schadensart, gegebenenfalls Bruchbilder, Ergebnisse der Biegeversuche bzw. Abscherversuche für jedes Segment bzw. jeden Abschnitt des Schleifbelages, insbesondere Biegemoment, gegebenenfalls Biegefestigkeit, Abscherkraft und jeweils aufgetretene Schäden.

11 Anhang 1 Verzeichnis der Kurzzeichen Kurzzeichen Bedeutung Einheit D Außendurchmesser des Schleifkörpers mm d 2 Außendurchmesser des Flansches mm E Kerndicke des Grundkörpers mm F Kraft N F amax Maximale Kraft im Abscherversuch N F bmax Maximale Kraft im Biegeversuch N L F Abstand zwischen Druckstück und Verbindungszone mm L o Offene Schaftlänge mm L v Länge der Verbindungszone zwischen Segment und Grundkörper mm L 2 Segmentlänge mm m a Masse der in Wasser eingetauchten Probe g m n Masse der mit Wasser gefüllten Probe g m t Masse der Probe in Luft g m K Masse des Schleifkörpers g M bmax Maximales Biegemoment Nm n Drehzahl 1/min n br Bruchdrehzahl 1/min n br min Mindestbruchdrehzahl 1/min n max Maximale Drehzahl 1/min S Durchmesser des Schaftes mm t Zeit s T Breite des Schleifkörpers mm v br Bruchgeschwindigkeit m/s V br min Mindestbruchgeschwindigkeit m/s v max Maximale Umfangsgeschwindigkeit m/s v zul Arbeitshöchstgeschwindigkeit m/s X Belagdicke mm X 1 Segmentdicke mm D Differenz zwischen den Außendurchmessern vor und nach dem mm Fliehkraftversuch H Differenz zwischen den Bohrungsdurchmessern vor und nach dem mm Fliehkraftversuch K Dichte des Schleifkörperwerkstoffes g/cm 3 W Dichte des Wassers g/cm 3 σ bb Biegefestigkeit des Schleifkörperwerkstoffes N/mm 2

12 Anhang 2 Vorschriften und Regeln Nachstehend sind die insbesondere zu beachtenden einschlägigen Vorschriften und Regeln zusammengestellt: 1. Unfallverhütungsvorschriften (Bezugsquelle: Berufsgenossenschaft oder Carl Heymanns Verlag KG, Luxemburger Straße 449, Köln) Schleif- und Bürstwerkzeuge (VBG 49). 2. Berufsgenossenschaftliche Richtlinien (Bezugsquelle: Berufsgenossenschaft oder Carl Heymanns Verlag KG, Luxemburger Straße 449, Köln) Grundsätze für die Durchführung der Baumusterprüfung und Zertifizierung von Schleifkörpern mit Diamant oder Bornitrid (ZH 1/675). 3. DIN-Normen (Bezugsquelle: DIN DIN Beuth Verlag GmbH, Burggrafenstraße 6, Berlin) Schleifkörper mit Schleifbelag aus Diamant oder Bornitrid; Übersicht, Benennungen, Schleifkörper mit Schleifbelag aus Diamant oder Bornitrid; Formschlüssel, Bezeichnung. 4. Sonstige Regeln FEPA Standard für Diamant- und CBN-Schleifscheiben, Ausgabe 1992.