DE10016750A1 - Schleifeinrichtung zum Planschleifen der Enden zylindrischer bzw. stabförmiger Werkstücke - Google Patents

Abstract

Schleifeinrichtung zum Planschleifen midenstens jeweils eines Endes einer Mehrzahl von zylindrischen bzw. stabförmigen Werkstücken, insbesondere Schraubenfedern, mit mindestens einer rotierenden Schleifscheibe mit kreisringförmiger Schleiffläche (22) und einem Werkstückhalter zur lateralen Fixierung der Werkstücke auf der Oberfläche der Schleifscheibe, wobei die Schleiffläche (22) eine Mehrzahl von langgestreckten Nuten (24) aufweist, deren Längserstreckung eine radiale Komponente hat und die insbesondere radial oder spiralig oder als Sekantenabschnitte verlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifeinrichtung nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 sowie eine Vierspindel-Schleifmaschine mit einer solchen Schleifeinrichtung.

Auf den verschiedensten Gebieten der Technik werden stabförmige bzw. zylindrische Metallteile, deren Enden exakt plan sein müs­ sen, in großer Anzahl eingesetzt. Speziell als Schraubenfedern ausgebildete Druckfedern müssen in vielen Einsatzgebieten - beispielsweise in mechanischen Steuereinrichtungen, wie Nocken­ steuerungen - auf diese Weise bearbeitet sein.

Es ist bekannt, die Enden einer größeren Anzahl von Schrauben­ federn gleichzeitig in einer Schleifeinrichtung mit einer kreisringförmigen Schleifscheibe relativ großen Durchmessers plan zu schleifen.

Nach den Erfahrungen der Erfinder haben die Schleifscheiben bei derartigen Schleifmaschinen nicht die gewünschte Standzeit, und unter bestimmten Bedingungen können auch Qualitätsprobleme auf­ treten.

Nach den Erkenntnissen der Erfinder ist dies vermutlich auf thermische Probleme zurückzuführen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schleif­ einrichtung der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, die insbesondere eine Bearbeitung der Werkstücke in nachhaltig einwand­ freier Qualität sichert und bei der die Schleifscheiben eine hohe Standzeit haben.

Diese Aufgabe wird durch eine Schleifeinrichtung mit den Merk­ malen des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung schließt den grundlegenden Gedanken ein, zur Ver­ meidung thermischer Überlastungen der Schleiffläche dort Strö­ mungskanäle für ein Kühlfluid, insbesondere zur Luftkühlung der Schleiffläche, vorzusehen, die zudem vorteilhafterweise den Ab­ transport des Schleifstaubes von der Schleiffläche befördern. Die erwünschten Wirkungen lassen sich in unterschiedlichem Gra­ de durch eine Vielzahl konkreter geometrischer Anordnungen die­ ser Kanäle (Nuten) erreichen.

Die Schleifscheibe weist zur Einleitung eines Kühlfluids, ins­ besondere von Kühlluft, eine zentrale Ausnehmung auf, und aus dieser gelangt das Kühlfluid - weitestgehend durch die vorge­ schlagenen Kanäle - zwischen die Schleiffläche und den Werk­ stückhalter.

Zweckmäßigerweise erstrecken sich die Nuten mindestens über et­ wa die Hälfte der radialen Erstreckung der Schleiffläche (Kreisringbreite), wobei sie in einer ersten bevorzugten Aus­ führung vom Innen- bis zum Außenumfang der Schleiffläche durch­ gehend gebildet sind. In hierzu alternativen Ausführungen gehen die Nuten entweder vom Außenumfang oder vom Innenumfang der Schleiffläche aus, wobei in einer vorteilhaften Kombination winkelversetzt und alternierend vom Außenumfang und vom Innen­ umfang ausgehende Nuten vorgesehen sind.

Herstellungstechnisch besonders einfach und daher auch kosten­ günstig ist das Vorsehen geradliniger, insbesondere radial oder als Sekantenabschnitte, verlaufender Nuten. Hinsichtlich der erstrebten Wirkung eines erleichterten Abtransports von Schleifstaub haben spiralig verlaufende Nuten besondere Vortei­ le.

Sowohl aus herstellungs- wie aus anwendungstechnischer Sicht, speziell mit Blick auf eine gleichmäßige Temperaturverteilung auf der Schleiffläche und eine gleichmäßige Schleifstaubabfüh­ rung, sind Ausführungen bevorzugt, bei denen alle Nuten die gleiche Gestalt haben und gleichmäßig, d. h. mit gleichen Win­ kelabständen, auf der Schleiffläche verteilt sind.

Die Breite der Nuten liegt bevorzugt im Bereich zwischen 0,5 und 2,5 mm und ihre Tiefe bevorzugt im Bereich zwischen 0,1 und 1,5 mm bei einer ca. 10 mm dicken Schleifscheibe mit einer 0,3 bis 0,5 mm starken Schleifmittelschicht. Die Schleifflächen sind mit an sich bekannten Schleifmitteln, insbesondere Bohrni­ trid oder synthetischem Diamant, beschichtet und die Nuten in die Schleifscheibe eingefräst.

Zusätzlich zu den Nuten können in der Schleifscheibe, insbeson­ dere innerhalb der Nuten, Durchgangsbohrungen vorgesehen sein. Hierdurch können die Kühlung und der Abtransport von Schleif­ rückständen weiter verbessert werden.

Eine mit hoher Produktivität praktisch einsetzbare Schleifein­ richtung bzw. Schleifstation umfaßt zwei einander gegenüberlie­ gende, im wesentlichen identische Schleifscheiben auf Spindeln mit entgegengesetzter Drehrichtung zur gleichzeitigen Bearbei­ tung gegenüberliegender Werkstückenden, insbesondere der gegen­ überliegenden Enden von Druckfedern. Bei einer solchen Schleif­ station wird als Werkstückhalter speziell ein zwischen den ge­ genüberliegenden Schleifscheiben angeordneter Ladeteller einge­ setzt. Die Höhe des Ladeteller und die Bohrungen sind auf die zu schleifende Feder abgestimmt. In den Bohrungen des Ladetel­ ler sind die Werkstücke, insbesondere Schraubenfedern, in Aus­ richtung ihrer Längsachsen senkrecht zur Oberfläche der Schleifscheiben gehaltert. Für längere Federn können ein Lade­ teller mit Büchsen bzw. zwei durch Distanzscheiben voneinander beabstandete Haltescheiben eingesetzt werden. (Gegebenenfalls kann eine Abdeckung am Umfangsbereich angebracht werden.)

Eine hochproduktive und hohe Bearbeitungsqualität sichernde Fe­ derendenschleifmaschine ist als Vierspindel-Schleifmaschine mit zwei Schleifeinrichtungen in erfindungsgemäßer Ausbildung auf­ gebaut, wobei die erste Schleifstation zum Schrupp- oder Vor­ schleifen der Federenden und die zweite zu deren Feinschliff ausgebildet ist und ein zwischen der ersten und zweiten Schleifstation bewegbarer Ladeteller die Federn von der ersten zur zweiten Schleifstation transportiert.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im üb­ rigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschrei­ bung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Von diesen zeigen:

Fig. 1A-1D schematische Draufsichten von Schleifflächen­ strukturen bei Schleifeinrichtungen gemäß be­ vorzugten Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 2A-2F schematische Draufsichten von Schleifflächen­ strukturen bei Schleifeinrichtungen in weiteren Ausführungsformen,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Schleif­ scheibe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine Detaildarstellung der Schleifscheibe nach Fig. 3 und

Fig. 5 eine Außenansicht einer Schleifeinrichtung ge­ mäß einer Ausführungsform der Erfindung in per­ spektivischer Darstellung.

In Fig. 1A-1D sind jeweils schematisch Draufsichten auf die Nu­ ten- bzw. Kanalstruktur von Schleifscheiben 1A-1D dargestellt, die jeweils kreisringförmige Schleifflächen 2A-2D und eine zen­ trale Ausnehmung 3A-3D haben. Bei all diesen Ausführungen ver­ laufen die in die Oberfläche der jeweiligen Schleifscheibe ein­ gearbeiteten Nuten 4A-4D - mit unterschiedlichem Drehsinn - spiralig, haben untereinander übereinstimmende Gestalt und alle gleiche Winkelabstände voneinander.

Die Gestaltung der Schleifflächen bei den in Fig. 2A-2F gezeig­ ten Schleifscheiben 11A-1F unterscheidet sich von den oben be­ schriebenen Ausführungsformen durch die geradlinige Ausführung der Nuten 14A-4F. Auch diese Schleifscheiben haben jeweils ei­ ne zentrale Ausnehmung 13A-3F, so daß ihre Schleifflächen 12A-2F kreisringförmig sind.

Bei den Ausführungen nach Fig. 2A und 2B haben die jeweiligen Nuten 14A bzw. 14B die Lage von Sekantenabschnitten und sind - wie bei allen anderen hier gezeigten Ausführungen auch - gleichmäßig über die jeweilige Schleiffläche 12A bzw. 12B ver­ teilt. Die gedachten Anfangspunkte der Sekanten liegen auf ei­ nem Kreis mit einem deutlich geringeren Radius als dem der zen­ tralen Ausnehmung 13A bzw. 13B. Die Ausführungen in den beiden Figuren unterscheiden sich durch die Orientierung des Nutenver­ laufs bezüglich der Drehrichtung der Schleifscheibe.

Bei der Ausführung nach Fig. 2C sind radial verlaufende und vom Außenumfang ausgehende erste Nuten 14C.1 und ebenfalls radial verlaufende, aber vom Innenumfang der Schleiffläche 12C ausge­ hende Nuten 14C.2 vorgesehen, die jeweils mit gleichem Winkel­ vorsatz alternierend positioniert sind und deren Länge jeweils der halben Breite der Schleiffläche entspricht.

Bei den Ausführungen nach Fig. 2D-2F sind jeweils in gleichen Winkelabständen radial verlaufende Nuten 14D, 14E bzw. 14F vor­ gesehen, wobei bei der Ausführung nach Fig. 2D die Nuten vom Innenumfang bis zum Außenumfang der kreisringförmigen Schleiffläche 12D durchgehen, während sie bei der Ausführung nach Fig. 2E vom Außenumfang der Schleiffläche 12E bis etwa der Hälfte ihrer radialen Erstreckung reichen und bei der Ausführung nach Fig. 2F vom Innenumfang der Schleiffläche 12F ausgehen und ebenfalls etwa bis zur Hälfte der radialen Erstreckung (Breite des Kreisringes) reichen.

Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Schleif­ scheibe 21 mit einer diamantierten Schleiffläche 22 in Kreis­ ringform mit einer Nutenanordnung, die grundsätzlich der Aus­ führung nach Fig. 1A entspricht, aber eine größere Anzahl von Nuten (24) mit geringerer Krümmung ihres spiraligen Verlaufes umfaßt.

Auch hier ist eine zentrale Bohrung 23 vorgesehen, deren Lage und Größe mit der einer entsprechenden Bohrung in einer (nicht dargestellten) Schleifspindel korrespondiert und über die Druckluft zur Kühlung der Schleiffläche und zum Abtransport von Schleifstaub unter Nutzung der Nuten 24 zugeführt werden kann. Um die Bohrung 23 herum ist ein kreisringförmiger schleif­ körperfreier Montagebereich 25 mit Bohrungen 26 zum Eingriff von Schrauben zur Befestigung auf der Schleifspindel vorgese­ hen.

Fig. 4 zeigt die Konfiguration der Schleiffläche bei der Schleifscheibe 21 nach Fig. 1 in einer Ausschnittsdarstellung genauer. Es ist zu erkennen, daß in den Nuten 24 jeweils drei annähernd gleichmäßig über der Längserstreckung verteilte Kühl­ bohrungen 27 angeordnet sind. Durch diese kann ein Kühlmedium (beispielsweise Druckluft) von der Unterseite der Schleifschei­ be zu deren Oberseite, d. h. in die jeweilige Nut 24 hindurch­ treten, womit eine beidseitige Kühlung der Schleifscheibe - und zugleich in höchst effizienter Weise ein Abtransport von Schleifrückständen - realisiert werden kann.

Fig. 5 zeigt in einer perspektivischen Prinzipskizze den Aufbau einer Schleifeinrichtung bzw. Schleifstation 100 mit zwei einander gegenüberliegenden Schleifscheiben 101a und 101b, zwi­ schen denen ein sogenannter Ladeteller angeordnet ist, der aus einer oder zwei Haltescheiben 110a (Optional kann der Ladetel­ ler auch nur eine einzige Haltescheibe umfassen.) für zu bear­ beitende Schraubenfedern 120 aufweist. In der Figur ist ledig­ lich für einige Schraubenfedern 120 deren Anordnung im Ladetel­ ler 110 skizziert. Es ist zu erkennen, daß die Haltescheiben 110a, 110b jeweils eine Vielzahl von Haltebohrungen 130a, 130b umfassen, in die die Enden der Schraubenfedern 120 eingesetzt sind und in denen sie bei einem Schleifvorgang lateral gehalten werden. Die Haltebohrungen 130a, 130b der beiden Haltescheiben 110a, 110b sind so miteinander ausgerichtet, daß die Schrauben­ federn mit ihren Längsachsen senkrecht zu den Schleifflächen der Schleifscheibe 101a, 101b orientiert sind, so daß diese exakt plan geschliffen werden.

Der Ladeteller 110 weist bevorzugt eine Umfangs-Abdeckung auf, die in der Figur allerdings nicht dargestellt ist. In der Figur ist auch die Lage einer Schleifspindel 140 zum Antrieb der un­ teren Schleifscheibe 101b skizziert. Es versteht sich, daß auch der oberen Schleifscheibe 101a eine Schleifspindel zugeordnet ist.

Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die hier beschriebe­ nen Beispiele beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handels liegen. Diese betreffen insbesondere die konkrete Form und die Abmes­ sungen sowie die Anzahl der Nuten bzw. Kanäle und etwaiger Durchgangsbohrungen in diesen bzw. in der Schleiffläche sowie auch das Material der letzteren.

Bezugszeichenliste

1

A;

1

B;

1

C;

1

D;

11

A;

11

B;

11

C;

11

D;

11

E;

11

F;

21

;

101

a,

101

b Schleifscheibe

2

A;

2

B;

2

C;

2

D;

12

A;

12

B;

12

C;

12

D;

12

E;

12

F;

22

Schleiffläche

3

A;

3

B;

3

C;

3

D;

13

A;

13

B,

13

C;

13

D;

13

E;

13

F;

23

zentrale Ausnehmung (Bohrung)
4A; 4B; 4C; 4D; 14A; 14B; 14C.1; 14C.2; 14D; 14E; 14F; 24 Nut

25

Montagebereich

26

Bohrung

27

Kühlbohrung

100

Schleifstation

110

Ladeteller

110

a,

110

b Haltescheibe

120

Schraubenfeder

130

a,

130

b Haltebohrung

140

Schleifspindel

Claims (14)

1. Schleifeinrichtung (100) zum Planschleifen mindestens je­ weils eines Endes einer Mehrzahl von zylindrischen bzw. stabförmigen Werkstücken (120), insbesondere Schraubenfe­ dern, mit mindestens einer rotierenden Schleifscheibe (1A bis 1D; 11A bis 11F; 21; 101a, 101b) mit kreisringförmiger Schleiffläche (2A bis 2D; 12A bis 12F; 22) und einem Werk­ stückhalter (11C) zur lateralen Fixierung der Werkstücke auf der Oberfläche der Schleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleiffläche eine Mehrzahl von langgestreckten Nuten (4A bis 4D; 14A bis 14F; 24) aufweist, deren Längserstrec­ kung eine radiale Komponente hat und die insbesondere radi­ al oder spiralig oder als Sekantenabschnitte verlaufen.

2. Schleifeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (4A bis 4D; 14A bis 14F; 24) sich mindestens über die Hälfte der radialen Erstreckung der Schleiffläche (2A bis 2D; 12A bis 12F; 22) erstrecken.

3. Schleifeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (4A bis 4D; 14A; 14B; 14D; 24) sich vom Innen- bis zum Außenumfang der Schleiffläche (2A bis 2D; 12A; 12B; 12D; 22) erstrecken.

4. Schleifeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleiffläche (12C; 12E) vom Außenumfang ausgehende, aber nicht bis zum Innenumfang durchgehende Nuten (14C.1; 14E) aufweist.

5. Schleifeinrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleiffläche (12C; 12F) vom Innenumfang ausgehende, aber nicht bis zum Außenumfang durchgehende Nuten (14C.2; 14F) aufweist.

6. Schleifeinrichtung nach Anspruch 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleiffläche (12C) winkelversetzt alternierend ange­ ordnet vom Außen- und vom Innenumfang ausgehende Nuten (14C.1, 14C.2) aufweist.

7. Schleifeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Nuten oder alle vom Außenumfang ausgehenden Nuten und alle vom Innenumfang ausgehenden Nuten untereinander gleiche Gestalt und die einander benachbarten Nuten gegen­ einander den gleichen Winkelabstand haben.

8. Schleifeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Nuten (4A bis 4D; 14A bis 14F; 24) im Be­ reich zwischen 0,5 und 1,5 mm und ihre Tiefe im Bereich zwischen 0,1 und 1,5 mm liegt.

9. Schleifeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schleifscheibe (21), insbesondere innerhalb minde­ stens eines Teiles der Nuten (24), durchgehende Ausnehmun­ gen (27), insbesondere Bohrungen, vorgesehen sind.

10. Schleifeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleiffläche (2A bis 2D; 12A bis 12F; 22) mit Bohren­ nitrid oder synthetischem Diamant beschichtet ist und die Nuten (4A bis 4D; 14A bis 14F; 24) eingefräst sind.

11. Schleifeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe (1A bis 1D; 11A bis 11F; 21; 101a, 101b) eine zentrale Ausnehmung (3A bis 3D; 13A bis 13F; 23) auf­ weist, durch die ein Kühlfluid, insbesondere Druckluftkam­ mer zwischen die Schleiffläche (2A bis 2D; 12A bis 12F; 22) und den Werkstückhalter (110) zugeführt wird.

12. Schleifeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei einander gegenüberliegende, insbesondere im wesentli­ chen identische Schleifscheiben (1A bis 1D; 11A bis 11F; 21; 101a, 101b) mit entgegengesetzter Drehrichtung zur gleichzeitigen Bearbeitung gegenüberliegender Werkstücken­ den.

13. Schleifeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückhalter (110) ein zwischen den gegenüberliegen­ den Schleifscheiben (101a, 101b) angeordneter Ladeteller ist, welcher zwei voneinander beabstandete Haltescheiben (110a, 110b) mit identischem Bohrungsraster zur Aufnahme der gegenüberliegenden Endabschnitte der Werkstücke (120) zu deren Ausrichtung senkrecht zu den Schleifflächen auf­ weist.

14. Vierspindel-Schleifmaschine mit einer ersten und einer zweiten Schleifeinrichtung (100) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die erste Schleifeinrichtung zum An- oder Vorschlei­ fen der Enden von Schraubenfedern (120) und die zweite Schleifeinrichtung zu deren Feinschliff ausgebildete Schleifflächen aufweist und ein zwischen der ersten und zweiten Schleifeinrichtung be­ wegbarer Ladeteller (110) vorgesehen ist, der die Schrau­ benfedern von der ersten zur zweiten Schleifeinrichtung transportiert.