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Vorrichtung zum Schleifen von Drehstücken Gegenstand der Erfindung
ist eine Vorrichtung zum Schleifen von Drehstücken, insbesondere von zylindrischen
Drehstücken großen Durchmessers, bei der die einen Winkel einschließenden Drehachsen
von Werkstücken und Schleifscheibe in parallelen Ebenen liegen, das Werkstück während
der Bearbeitung umläuft und das Schleifscheibenprofil so abgerichtet ist, daß es
das Werkstück entlang einer Umfangslinie berührt.
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Zylindrische Drehstücke werden meistens auf Rundschleifmaschinen üblicher
Bauart geschliffen, bei denen die Schleifscheibenachse parallel zur Drehachse des
Werkstückes ist. Dabei berührt die zylindrische Schleifscheibe das Drehstück entlang
einer Mantellinie desselben. Wird mit sehr großer Spanleistung geschliffen, dann
läßt sich bei den Schleifmaschinen dieser Art nicht vermeiden, daß das Werkstück
relativ zur Schleifscheibe Schwingungen ausführt, die sogenaniten Rattermarken,
das sind kleine abgeflachte Stellen, in der Werkstücköberfäche verursachen.
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Es ist auch bereits eine Schleifvorrichtung der eingangs beschriebenen
Art bekannt, bei der die Drehachsen von Schleifscheibe und Drehstück nicht parallel
sind, sondern einen spitzen Winkel von etwa 30° einschließen. Die Berührungslinie
zwischen Schleifscheibe und Werkstück ist in diesem Fall elliptisch. Auch bei dieser
Anordnung ist die Gefahr, daß bei höheren Spanleistungen Relativschwingungen zwischen
Schleifscheibe und Werkstück auftreten, gegeben. Die Schleifkräfte wirken hier nicht
radial auf das Werkstück, sondern stehen in jedem Punkt senkrecht zur elliptischen
Berührungslinie. Die schräg zum Werkstück angeordnete Schleifscheibe kann daher
das Werkstück nicht zuverlässig festhalten und gegen Schwingungen sichern. Die bekannte
Vorrichtung hat ferner den Nachteil, daß die Schleifscheibe ein ellipsenförmiges
Umfangsprofil besitzen muß, das nur schwierig hergestellt werden kann. Es ist hierzu
erforderlich, an Stelle des Werkstückes dem jeweiligen Werkstückdurchmesser entsprechende
Abrichtrollen in die Vorrichtung einzusetzen und mit diesen Abrichtrollen die sich
im Verlauf des Schleifvorganges ändernden Ellipsenprofile herzustellen. Auf diese
Weise ist es nicht möglich, ständig an der a Schleifscheibe ein Profil aufrechtzuerhalten,
das sich an den Umfang des zu bearbeitenden Werkstückes anschmiegt.
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Es sind ferner Vorrichtungen zum Polieren von Stangen oder Rohren
bekannt, bei denen um das 5 keine Drehbewegung ausführende Werkstück herum Polierscheiben
angeordnet sind, deren Achsen senkrecht zur Werkstückachse verlaufen und die ein
dem Werkstückdurchmesser entsprechendes kreisbogenförmiges Umfangsprofil aufweisen.
Diese Vorrichtungen sind jedoch nicht zum Schleifen von Drehstücken geeignet. Es
ist nämlich nicht möglich, die Polierscheiben so um das Werkstück herumzugruppieren,
daß die Oberfläche des Werkstückes vollständig bearbeitet wird. Da das stangen-
oder rohrförmige Werkstück selbst nicht rotiert und bezüglich der Polierscheibenachsen
lediglich eine Translationsbewegung ausführt, würden zwischen den Scheiben schmale
Grade entlang des Werkstückmantels verbleiben. Ferner ist eine Schleifbearbeitung
auch deswegen nicht möglich, weil die den Werkstücksumfang umfassenden Scheiben
bei einer Durchmesserverringerung des Werkstückes entlang ihrer Kanten zusammenstoßen
würden. Auch die Schwierigkeit, daß zwischen Werkstück und Schleifscheibe während
der Bearbeitung Schwingungen auftreten können, ist bei rein translatorischer Bewegung
des Werkstückes im übrigen nicht gegeben.
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Bei einer weiteren bekannten Schleifvorrichtung, die dazu dient, ein
Werkstück zum Teil mit einer zylindrischen Oberfläche zu versehen, wird das Werkstück
gegen eine ebene Stützfläche eines schwenkbaren Werkstücksupportes festgespannt.
Das Werkstück wird mit einer Schleifscheibe bearbeitet, die ein kreisbogenförmiges
Umfangsprofil hat und deren Achse senkrecht zur Schwenkachse des Supportes steht.
Während des Schleifens steht der Support fest und das Werkstück wird translatorisch
an der Schleifscheibe vorbeigeführt, wobei diese auf dem Werkstück eine Bahn mit
zylindrischer Oberfläche schleift.
Nach einem kompletten Hin- und
Hergang des Schlittens wird der Support um seine Schwenkachse um ein bestimmtes
Winkelmaß verschwenkt und der Vorgang wiederholt. Das Werkstück führt also während
der Bearbeitung keine rotierende Bewegung aus. Bei dieser Bearbeitungsart sind Relativschwingungen
zwischen Werkstück und Schleifscheibe nicht zu befürchten. Bei der bekannten Vorrichtung
ist es. ferner nicht möglich, die Schleifscheibe während des Bearbeitens oder auch
sofort nach jedem Durchgang abzurichten, da die Abrichtvörrichtung so auf dem schwenkbaren
Werkstiicksupport angeordnet ist, daß sie nur dann zur Wirkung gebracht werden kann,
wenn das Werkstück ausgespannt ist.
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Schließlich ist es bei Schleifvorrichtungen anderer Art bekannt, im
Bereich der Schleifscheibe ein Abrichtgerät anzuordnen, mit dem das Schleifscheibenprofil
ständig abgerichtet werden kann.
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Zweck der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Schleifen von Drehstücken
zu schaffen, bei der das Auftreten von Relativschwingungen zwischen Seheibe und
Werkstück während der Bearbeitung mit Sicherheit vermieden ist. Dies wird erreicht,
indem erfindungsgemäß in an sich bekannter Weise die Drehachsen des Drehstückes
und der ein dem Drehstückdurchmesser entsprechendes Kreisbogenprofil aufweisenden
Schleifscheibe einen Winkel von 90° einschließen und zum ständigen Aufrechterhalten
des Kreisbogenprofils in an sich bekannter Weise neben der Schleifscheibe auf einem
eigenen Schlitten ein Abrichtgerät angeordnet ist, welches einen am Ende eines kreisbogenförnnig
schwenkbar und längsverschiebbar gelagerten Halters angebrachten Diamanten aufweist.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt die Schleifscheibe das rotierende
Werkstück entlang einer Kreisbogenlinie. Der Radius der Kreisbogenlinie stimmt dabei
im wesentlichen mit dem Werkstücksradius überein. Das Werkstück wird dadurch bügelartig
von der Schleifscheibe eingespannt und am Schwingen gehindert. Die Schleifkräfte
sind sämtlich radial gerichtet, so daß sich ihre lotrechten Komponenten gegenseitig
aufheben. Auch hierdurch wird das Auftreten von Schwingungen unmöglich gemacht.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können außerordentlich große Spanleistungen
erzielt werden, d. h., es kann mit sehr großem Schleifscheibenvorschub gearbeitet
werden, ohne daß Relativschwingungen zwischen Werkstück und Schleifscheibe auftreten.
Die Oberfläche des Werkstückes wird daher auch bei größten Spanleistungen völlig
sauber geschliffen. Durch die Anordnung eines Abrichtgerätes auf einem eigenen Schlitten
neben der Schleifscheibe ist es sowohl möglich, das Kreisbogenprofil während des
Schleifens ständig aufrechtzuerhalten als auch nach jedem Schleifdurchgang die entsprechende
Verstellung des Diamanthalters dem sich verjüngenden Werkgtückdurchmesser anzupassen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigt i Fig. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schleifen
großer Drehstücke, in teilweisem Schnitt, Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil
der Vorrichtung nach Fig. 1, i Fis. 3 eine Ansicht der Vorrichtung in Richtung der
Werkstückdrehachse in gegenüber Fig. 1 und 2 vergrößertem Maßstab, Fig. 4 eine Einzelheit
eines Abrichtwerkzeuges für die erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 5 eine Stirnansicht
der Schleifscheibe und Fig. 6 ein Schema, das zwei Arten des Schleifens von Drehstücken
zeigt.
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Die in den Zeichnungen dargestellte Maschine besitzt ein Maschinenbett
1, welches oben Gleitschienen 2 trägt, auf denen ein Hauptschlitten 3 mittels Spindelmutter
4 und Antriebsspindel 5 verschiebbar ist. Die Spindel 5 ist in einer das Ende des
Bettes 1 bildenden Seitenwand gelagert. Eine Längsverschiebung verhindert ein Flansch
6 zusammen mit ddr Nabe eines auf die Spindel aufgekeilten Zahnrades 7, welches
mit einem kleineren Zahnrad 8 kämmt, das auf einem Wellenstück 9 gelagert ist. Letzteres
stützt sich ebenfalls im Maschinenbett ab. Das Wellenstück 9 trägt außerdem eine
Riemenscheibe 10, die über einen Riemen 11 mit einer Riemenscheibe 12 verbunden
ist, welche auf die Welle eines Wechselstrommotors.13 aufgekeilt ist. Dieser Motor
treibt also den Hauptschlitten 3 an und verschiebt ihn entlang der Gleitschienen
2. Der Schlitten 3 trägt einen Spindelstock 14, auf welchem ein Elektromotor 15
gelagert ist, durch den über Riemenscheiben 16,17 und einen Riemen 18 ein Futter
19 in Drehung versetzt wird, dessen Backen 20 eine Tragwelle 21 für ein Drehstück
22 erfassen. Die Tragwelle 21 ist in Lagerböcken 23, 24 des Tisches 3 gelagert.
Das Drehstück kann beispielsweise ein großer Walzwerkszylinder sein.
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Eine Schleifscheibe 25 ist drehfest auf einer Welle 30 gelagert. Die
Tragwelle 21 für das Drehstück 22 und die Welle 30 der Schleifscheibe liegen in
verschiedenen Ebenen und schließen erfindungsgemäß einen Winkel von 90° ein. Die
Schleifscheibe besitzt ein kreisbogenförmiges Umfangsprofil, dessen Radius gleich
dem Radius des Drehstückes 22 ist. Um das Kreisbogenprofil ständig aufrechterhalten
zu können und um es dem sich verringernden Drehstückdurchmesser nach jedem Schleifdurchgang
anpassen zu können, ist neben der Schleifscheibe 25 auf einem eigenen Abrichtschlitten
41 ein Abrichfigerät 42 angeordnet. Dieses weist einen Diamanten 53 auf, der am
Ende eines kreisbogenförmig schwenkbar und längsverschiebbar gelagerten Halters
angebracht ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 besteht die Schleifscheibe
25 aus zwei Platten 26, die mit einer Mutter 31 zwischen Scheiben 27 und 28 auf
der Welle 30 unter Einschaltung eines Abstandkörpers 29 zusammengepreßt sind.
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Die Welle 30 der Schleifscheibe ist mit derjenigen eines Elektromotors
32 gekuppelt, welcher auf einem Werkzeugschlitten 33 angeordnet ist. Der Schlitten
33 ist gleitend auf Führungsschienen 34 des Maschinenbettes 1 gelagert. Die Verschiebung
des Schlittens 33 wird durch ein Handrad 35 bewirkt, welches auf dem äußersten Ende
einer Gewindespindel 36 aufgekeilt ist. Die Gewindespindel 36 arbeitet niit
einer Spindelmutter im Schlitten 33 zusammen und ist im Bett 1 drehbar gelagert.
Eine am Bett angebrachte Skala 37 und ein am Schlitten befestigter Zeiger 38 ermöglichen
eine genaue Einstellung des Schlittens. Ein Nonius 39 ist außerdem für die Feinregulierung
des Vorlaufs vorgesehen.
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Der Schlitten 33 trägt Gleitschienen 40, auf denen der Abrichtschlitten
41 mit dem Abrichtgerät 42 gleitbar gelagert ist. Die Stellung des Schlittens 41
auf den Gleitschienen 40 wird durch ein Handrad 43 geregelt,
welches
auf eine Gewindespindel 44, die in ein Muttergewinde des Schlittens .eingreift,
aufgekeilt ist. Eine Skala 45 am Schlitten 33 erlaubt zusammen mit einem Zeiger
46 am Schlitten 41 eine genaue Einstellung. Die Feinregulierung wird mittels eines
Nonius 47 vorgenommen.
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Das Abrichtgerät 42 weist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen
Körper 48 auf, der schwenkbar in einem Lagerbock montiert ist. Das Verschwenken
erfolgt mittels eines Hebels 49. Der Körper 48 ist bei 50 mit einem Gewinde versehen
und nimmt eine als Diamanthalter dienende Spindel 51 auf, welche an ihrem
rückwärtigen Ende einen gerändelten Einstellknopf 52 und an ihrem vorderen Ende
den Diamanten 53 trägt. Die Spindel weist eine Längsnut 55 auf, in die ein Keil
54 eingreift. Der Keil ist mit einer Skalenscheibe 56 verbunden, die axial im Körper
48 festgehalten ist. Die Skalenscheibe erlaubt eine genaue Einstellung des Diamanten
53.
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Die Vorrichtung wird wie folgt benutzt: Um das Schleifscheibenprofil
abzurichten, stellt man das Diamantabziehgerät 42 mittels der Skalenscheibe 56 so
ein, d.aß der Diamant 53 einen Kreisbogen des passenden Radius beschreibt. Die Schleifscheibe
wird dann durch Einschalten des Motors 32 in Drehung versetzt und das Abziehgerät
auf dem Schlitten 41 auf die Schleifscheibe zu bewegt. Durch Aufundabschwenken des
Diamanten 53 mittels Handhebels 49 wird am Schleifscheibenumfang das gewünschte
Kreisbogenprofil erzeugt.
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Zum Schleifen wird der Hauptschlitten mittels des Motors 13 in eine
seiner äußeren Stellungen geführt, in welchem sich die Schleifscheibe 25 jenseits
des Drehstücks 22 befindet (Fig. 2). Dann führt man den Schlitten 33 mit Hilfe des
Handrades 35 in eine passende Vorlaufstellung. Die Einstellung wird mit Hilfe der
Meßleiste 37 und des Nonius 39 vorgenommen.
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Dann läßt man die Motoren 32, 13 und 14 anlaufen, wodurch das Drehstück
22 und die Schleifscheibe 25 in Drehung versetzt und der Werkzeugschlitten 33 vorgeschoben
werden.
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Die Regulierung des Schlittenvorlaufs 33 und die der Bewegung des
Abrichtschlittens 41 sind an sich bekannte Arbeitsgänge und wechseln mit den Arbeitsbedingungen.
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Man sieht, daß in jedem Fall die Schleifscheibe 25 den Zylinder 22
mit ihrem Profil umfaßt und daß die resultierenden Kräfte beim Schleifen radial
in bezug auf den Zylinder geleitet werden, was das Auftreten von Schwingungen auch
dann verhindert, wenn hohe Spanleistungen erzielt werden. In Fig. 5 ist eine einstückige
Schleifscheibe 60 gezeigt, ,die genauso wie die mehrteilige Schleifscheibe 25 nach
Fig. 3 ein kreisbogenförmiges Umfangsprofil besitzt und an deren Stelle verwendet
werden könnte. Der Radius des Kreisbogenprofils ist gleich dem des bearbeiteten
Drehstückes 63. Das Kreisbogenprofil ist durch eine ringförmige Kehlung 62 von sehr
kleinem Krümmungsradius unterbrochen.
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Die Fig. 6 l'äßt den Unterschied zweier Schleifweisen erkennen, und
zwar einmal, wenn eine Schleifscheibe mit kreisbogenförmigem Umfangsprofil, und
zum anderen, wenn eine zylindrische Schleifscheibe verwendet wird. Das Drehstück
ist eine in Längsrichtung ballige Walze 64. Man sieht, daß die Schleifscheibe 65
mit kreisbogenförmigem Umfangsprofil und mit senkrecht zur Achse der Walze 64 angeordneter
Drehachse in allen Stellungen die Walze entlang einer Umfangslinie umfaßt. Zylindrische
Schleifscheiben 66, 67, 68 haben dagegen nur Punktberührung. Es ist dies ein besonderer
Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Anwendung auf das Schleifen balliger
Walzen.