DE2302703B2 - Maschine zum feinschleifen, insbesondere laeppen - Google Patents
Maschine zum feinschleifen, insbesondere laeppenInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
Description
30
Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Feinschleifen, insbesondere Läppen, gemäß dem Oberbegriflf
des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Maschine zum Feinschleifen ist aus der GB-PiS 10 87 992 bekannt Bei dieser Maschine besitzt
ein Werkstückhalter ungefähr den halben Durchmesser des Boarbeitungswerkzeugs und ist von diesem über ein
drehbares Kupplungsorgan angetrieben, das an den jeweiligen Umfangen angreift Folglich dreht der
Werkstückhalter mit nahezu der doppelten Geschwindigkeit des Bearbeitungswerkzeuges. Ein Punkt auf der
zu bearbeitenden Oberfläche eines Werkstücks in dem Werkzeughalter beschreibt daher auf der Oberfläche
des Werkzeugs eine Ellipse, wodurch das Werkzeug lediglich im Bereich dieser Ellipse und außerordentlich
ungleichmäßig beansprucht wird. Ferner ist die Relatiivgeschwindigkeit zwischen Werkstück und Werkzeug
in Größe und Richtung stark unterschiedlich, so daß sich ein sehr ungleichmäßiges Schleifen bzw.
Glätten ergibt
Aus den US-PS 21 95 065 und US-PS 24 50 742 sind ferner Maschinen zum Feinschleifen bzw. Läppen
bekannt, bei denen zwischen Werkstück und Werkzeug eine Relativbewegung in Form einer einer nicht
definierten Drehbewegung überlagerten Hin- und Herbewegung vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 zu schaffen, die sich sowohl durch gleichmäßiges Schleifen bzw. Glätten des Werkstückes als auch durch
gleichmäßige Beanspruchung des Werkzeugs und große Gesamtschleifwege auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einer Maschine mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten
Merkmalen gelöst. Dadurch, daß die Differenz zwischen den Drehzahlen von Bearbeitungswerkzeug mehr als
0% und höchstens 30% der Werkstückdrehzahl beträgt, wird durch die Abweichung der Drehzahl von
derjenigen des Werkstücks erreicht, daß das Werkzeug gleichmäßig beansprucht wird, während durch die obere
Grenze der Drehzahldifferenz sichergestellt ist, daß die
Relativgeschwindigkeitsvektoren zwischen Werkstück und Werkzeug hinreichend parallel und annähernd
gleich groß bleiben, so daß ein sehr gleichmäßiges Schleifen bzw. Glätten erreicht wird. Durch das
Überlagern des relativen Hin- und Herschwenkens auf die beiden Drehbewegungen ergibt sich eine beträchtliche Vergrößerung der Gesamtschleifwege, wodurch
Auswirkungen unvermeidbarer Ungleichmäßigkeiten des Werkzeugs auf die Glätturigsgleichmäßigkeit auf ein
Mindestmaß verringert werden, weil irgendein beliebiger Punkt auf dem Werkzeug eine größere Fläche am
Werkstück erfaßt
Vorteilhafterweise wird das Hin- und Herschwenken dadurch ausgeführt, daß die Welle des Bearbeitungswerkzeugs an einem Ende eines Tisches gelagert ist, der
schwenkbar angelenkt ist und dessen anderes Ende gabelförmig ausgebildet ist und mit einem umlaufenden
Exzenter in Eingriff steht.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert
F ig. 1,2 und 3 sind Ansichten der Schleifbahnen eines
bestimmten, in schleifendem Kontakt mit dem Werkzeug befindlichen Punktes des Werkstücks;
F i g. 4 ist eine Teilschnitt-Vorderansicht einer bekannten
Maschine;
Fig.5 sind Vektoren der Geschwindigkeit an
verschiedenen Punkten des Werkstücks in einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Feinstbearbeitungsmaschine;
F i g. 6 ist eine Ausführungsform der Maschine, wobei
F i g. 6 (a) eine Seitenansicht und F i g. 6 (b) eine Draufsicht auf einen Teil der Darstellung gemäß
F ig. 6 (a) zeigt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen geometrischen Ort des
Werkstücks relativ zum rotierenden Werkzeug bei Veränderungen der Drehzahl des Werkstücks und der
Drehzahl des Werkzeugs. Wenn das Werkzeug vom Radius r2 um seinen Punkt O\ mit einer Winkelgeschwindigkeit
ah und das Werkstück vom Radius η um seinen
Punkt Oi mit einer Winkelgeschwindigkeit coi gedreht
wird, wird infolge der in F i g. 2 gezeigten Rotation der Koordinatenachsen von Punkten auf dem Radius η des
Werkstücks eine Bahn beschrieben, die durch folgende Beziehungen gegeben ist:
y ■ = r, sin ((D1 — ω2) £ — ti sin o>21
Demgemäß ist die von einem Punkt (x, y) de: Werkstücks beschriebene Bahn bei übereinstimmende]
Drehzahlen für das Werkstück und für das Werkzeug das heißt bei ω\=ü)2, durch die Gleichung
(x- r,)2 + y2= c/2
gegeben, die einem bestimmten Kreis entspricht, wie e
in F i g. 3 mit Λ bezeichnet ist. Wenn ωι = 1,05 W2 betrag
das heißt, wenn die Drehzahlen des Werkstücks e un des Werkzeugs um 5% voneinander abweichen, verläu
die Bahn gemäß Gleichung (I) wie in F i g. 3 mit f(f\ b /4Jbezeichnet, wobei /neunzehn Spiralstücke wie f\ bis
umfaßt. Wenn ωι-2ω2 beträgt, das heißt, das Werkstück
und das Werkzeug um 50% in der Drehzahl voneinander abweichen, wird nach F i g, 3 bei g eine
Ellipse beschrieben.
Durch Bestimmung der Drehzahl des Werkzeugs und s der Drehzahl des Werkstückhalters kann somit die
Schleifbahn bzw. der Schleifweg des Werkstücks auf dem Werkzeug länger gemacht werden.
Die Herstellung einer übermäßigen Differenz zwischen den Drehzahlen bedeutet jedoch ein Hindernis für
das gleichförmige Schleifen des Werkstücks und stellt den angestrebten Erfolg in Frage, so daß eine so große
Differenz nicht vorgesehen werden darf. Versuche haben ergeben daß eine ausreichende Schleifgenauigkeit
am Werkstück dann aufrechterhalten werden kann, wenn die Differenz zwischen den beiden Drehzahlen
innerhalb von 30% bleibt Es ist natürlich möglich, unter Preisgabe der Schleifgenauigkeit eine größere Differenz
der beiden Drehzahlen vorzusehen. Je größer die Differenz an sich ist, desto länger ist die für den zu
verhindernden einseitigen Werkzeugschliff verantwortliche Bahn der Werkstückpunkte.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig.4 der
Antriebsmechanismus der Hauptteiie einer bekannten Antriebsmaschine beschrieben, bei der eine Schleifscheibe
Verwendung findet
Die Schleifscheibe ist mit 4 bezeichnet und abnehmbar auf einer Schleifscheibenwelle 7 montiert. Eine Für
die Schleifscheibe vorgesehene Abdeckung ist mit 8 bezeichnet Zusammenhängende Teile des Schleifmaschinenkörpers
sind mit 9, 13 und 16 bezeichnet und tragen mit Hilfe von Kugellagern 10 od. dgl. die
Schleifscheibenwelle 7. An dieser ist eine Riemenscheibe 11 befestigt die über einen Riemen 12 mit der
Riemenscheibe 15 an der Welle eines Motors 14 zum Antrieb der Schleifscheibenwelle 7 verbunden ist Es ist
klar, daß anstelle der Riemenscheiben 11 und 15 und des
Riemens 12 auch andere Mittel zur Kraftübertragung Verwendung finden können. Ein Werkstückhalter 5, der
das Werkstück 6 festhält, ist am Ende eines in axialer Richtung beweglichen Schafts 18 einer Welle 17
angebracht Zur Durchführung der vertikalen Bewegung ist ein Hebel 19 am in axialer Richtung
beweglichen Schaft 18 montiert, der mit Hilfe eines Stifts 20 gegen Federwirkung 22 verschwenkbar am Teil
13 des Maschinenkörpers befestigt ist und an dessen Ende ein U-förmiger Abschnitt 21 ausgebildet ist. Der in
axialer Richtung bewegliche und von der Welle 17 angetriebene Schaft 18 wird durch Betätigung des
Hebels 19 in axialer Richtung bewegt um das am Ende des Werkstückhalters 5 montierte Werkstück 6 mit der
Oberfläche der Schleifscheibe 4 in schleifende Berührung zu bringen. Die Welle 17 wird über Kugellager
od. dgl. verdrehbar im Teil 16 getragen und von einem Riemen 26 angetrieben, der eine an der Welle 17
montierte Riemenscheibe 24 mit einer Riemenscheibe 25 verbindet, die am Motor 27 zum Antrieb der Welle
befestigt ist. Der Motor 27 ist ebenfalls am Teil 13 des Maschinenkörpers angebracht. Natürlich kann die
Übertragung der Antriebskraft des Motors 27 auch mit ho
anderen Übertragungsmitteln vorgenommen werden.
Bei der Herstellung der Schleifberührung des Werkstücks 6 mit der Schleifscheibe 4 werden die
beiden Motoren 14 und 27 oder ein darüber hinaus noch vorgesehenes Untersetzungsgetriebe so gesteuert, daß
das Werkstück und die Schleifscheibe denselben Drehsinn und nahezu dieselbe Drehzahl aufweisen,
wodurch das Schleifen und Glätten an jedem Punkt der zu bearbeitenden Oberfläche gleichförmig und nahezu
mit derselben Geschwindigkeit bewirkt wird.
Es ist offensichtlich, daß anstelle der Schleifscheibe auch ungebundenes körniges Schleifmittel in Verbindung
mit einer Läppscheibe eingesetzt werden kann, um eine Läppmaschine zu erhalten, die von derselben Idee
wie die oben beschriebene Maschine Gebrauch macht, und daß, wenn die Drehgeschwindigkeit der Schleifscheibe
und des Werkstücks gesteigert und der Schleifscheibe oder dem Werkstückhalter eine Verschiebebewegung
mitgeteilt wird, um den Abstand d zwischen der Achse der Schleifscheibe und der des
Werkstückhalters zu verändern, eine Flächenschleifmaschine erhalten wird, die dieselbe Idee verwirklicht wie
die oben beschriebene Maschine.
Gemäß der obigen Ausführungsform wird das Werkstück bei unveränderbarer relativer Lage des
Schaftes des Werkstückhalters und des Schafts des rotierenden Werkzeugs geschliffen. Die erfindungsgemäße
Maschine wird unter Beibehaltung der beinahe übereinstimmenden Drehzahlen auf der Basis verwirklicht
werden, daß der Werkstückhalter und das rotierende Werkzeug relativ zueinander hin und
herschwingen.
F i g. 5 zeigt die Verhältnisse im Fall der zusätzlichen Anwendung einer Hin- und Herbewegung des Werkstücks
mit einer Geschwindigkeit Va neben der gleichgerichteten Drehbewegung der Schleifscheibe
und des Werkstücks mit derselben Drehzahl. Genauer gesagt wird das Zentrum Oi der Rotation des
Werkstückhalters einer Hin- und Herbewegung mit einer Geschwindigkeit Va gegenüber dem Zentrum Ox
der Rotation der Oberfläche 1 der Schleifscheibe und einer geeigneten Periodendauer, die natürlich veränderbar
sein kann, ausgesetzt. Die Hin- und Herbewegung wirkt sich auf beide Drehbewegungen aus, so daß der
Vektor der Relativgeschwindigkeit an einem bestimmten Punkt auf der zu bearbeitenden Oberfläche 2 des
Werkstücks mit Va zusammengesetzt werden muß, und in beiden Richtungen mit einer Schwingperiodendauer
bewegt wird, die der von Va entspricht, was in F i g. 5 gezeigt ist.
Infolge der Addition der Hin- und Herbewegung führen die Vektoren der Relativgeschwindigkeit in
bestimmten Punkten der zu schleifenden Fläche des Werkstücks, gemäß Fig.5 die Vektoren Via, V2a,
V3a, alle gleichzeitig eine Schwingbewegung von gleicher Größe und Richtung aus. so daß die
Relativgeschwindigkeit in den Werkstückpunkten eine angemessene Zeit nach Beginn des Schleifens immer
dieselben sind, das heißt, der Geamtschleifweg, der durch Integration der Geschwindigkeiten über die
gesamte Schleifzeit erhalten wird, wird auch derselbe, so daß ein völlig gleichförmiges Schleifen und Glätten
bewerkstelligt werden kann. Es ist offensichtlich, daß eine derartige Schwingbewegung nicht auf eine nach
rechts und nach links gerichtete Bewegung, wie vorstehend anhand der F i g. 5 beschrieben, beschränkt
ist. Der Werkstückhalter kann in eine bogenförmige Schwingbewegung um einen Punkt Oi versetzt werden,
der, wie in F i g. 5 dargestellt, nicht auf O\ Oi liegt, und
es ist leicht, der Fellbearbeitungsmaschine eine solche Konstruktion zu geben, die eine derartige bogenförmige
Schwingbewegung erlaubt. In diesem Falle führt der Werkstückhalter seine Bewegung bogenweise um den
Punkt Oj aus, so daß theoretisch betrachtet Va anteilig mit der Entfernung vom Punkt Qj variiert. Diese
Veränderung wirkt sich praktisch jedoch nicht aus.
solange die Abmessungen des Werkstückhalters nicht extrem groß sind.
Wenn der rotierende Schaft des Werkstückhalters und der rotierende Schaft des Werkzeugs wie oben
beschrieben einer relativen Schwingbewegung ausgesetzt sind und die Drehzahl des Werkstückhalters mit
der des Werkzeugs übereinstimmt entsteht durch den Kontakt zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück
eine Bahn auf dem Werkzeug, auf deren Fläche das Schleifen beschränkt ist, was einen einseitigen Abschliff
erzeugt Dieser Nachteil kann jedoch durch einen geringfügigen Unterschied zwischen beiden Drehzahlen
vermieden werden.
In F i g. 6 ist eine Konstruktion dargestellt, bei der ein
Hin- und Herschwingen auf einem Schwingschaft vorgesehen ist, wobei F i g. 6 (a) eine Seitenansicht und
F i g. 6 (b) eine Draufsicht auf den Schwingantrieb zeigt. Elemente, die denen in Fig.4 entsprechen, sind mit
denselben Bezugsziffern bezeichnet In der gezeigten Konstruktion wird die Schleifscheibe gedreht und zur
Erzeugung einer Schwingbewegung um die in Fig.5 gezeigte Achse Ch hin und her schwenkbar gelagert. Ein
Schwingtisch 39 trägt die Schleifscheibe 4 und ist mit einem Motor 37 mit Riemenscheibe 38 zum Antrieb der
Schleifscheibe versehen. Der Schwingtisch sitzt auf dem Schwingschaft 40, der um seine Achse verschwenkbar
ist und von einem Körper 43 getragen wird, der dem vorgenannten Teil 9 des Maschinenkörpers entspricht.
Am anderen Ende des Schwingtisches 39 ist ein gabelähnlicher Abschnitt 41' ausgebildet. Mit der
Ausnehmung in diesem gabelähnlichen Abschnitt befindet sich ein Exzenterzapfen 42 im Eingriff, dessen
Durchmesser nahezu der Breite der Ausnehmung entspricht. Der Exzenterzapfen 42 ist auf der Welle
eines Motors 44 zur Erzeugung der Schwingbewegung .vs montiert, der seinerseits am Körper 43 befestigt ist. Die
Exzentrizität von der Drehachse des Motors beträgt E Ihre Größe ist selbstverständlich einstellbar.
Wenn der Motor 44 läuft, rotiert der Exzenterzapfen und beschreibt einen Kreis mit dem Radius E1 so daß der
gabelähnliche Abschnitt 41 des Schwingtisches 39, wie mit dem Pfeil B in F i g. 6 (b) angedeutet um die Achse
des Schwingschafts 40 hin und her schwingt Demgemäß schwingt auch das andere Ende des Schwingtisches,
nämlich der die Schleifscheibe tragende Teil um den Schwingschaft 40. Die Amplitude dieser Schwingbewegung
kann durch Änderung der Exzentrizität des Exzenterzapfens oder des Abstandes vom Schwingschaft
zum gabelähnlichen Abschnitt und dem die Schleifscheibe tragenden Teil eingestellt werden. Auf
diese Weise wird der Schleifscheibe sowohl eine Drehbewegung als auch eine Schwingbewegung erteilt.
Die vorstehende Konstruktion zeigt eine Ausführungsform der Maschine. Die beschriebene Schleifscheibe
kann jedoch auch durch eine Läppscheibe ersetzt werden, um eine körniges Schleifmittel in ungebundener
Form verwendende Läppmaschine zu realisieren. Darüber hinaus ist es möglich, die körniges Schleifmittel
verwendenden Werkzeuge, wie eine Schleifscheibe oder eine Läppscheibe, und den Werkstückhalter mit Hilfe
eines einzigen Antriebs anzutreiben. Obwohl bei der beschriebenen Ausführungsform entweder das Schleifwerkzeug
oder der Werkstückhalter dazu bestimmt ist, sowohl eine Drehbewegung als auch eine Schwingbewegung
auszuführen, ist es auch möglich, so zu konstruieren, daß beide in demselben Drehsinn und mit
nahezu derselben Drehzahl rotieren und gleichzeitig einer Schwingbewegung ausgesetzt werden.
Alle diese Merkmale wirken in der beschriebenen Weise und führen zu einer Feinstbearbeitungmaschine,
mit der extrem hohe Oberflächngüte erzielt werden kann, indem ungleichmäßige Schleifwege, wie sie von
herkömmlichen Maschinen dieser Art bekannt sind, durch gleiche Gesamtschleifwege ersetzt werden, und
die als Läppmaschine, Flächenschleifmaschine, Superfinishmaschine und dergleichen eingesetzt werden kann
und daher eine Verbesserung der Fertigung und der Qualität der Produkte ermöglicht.
Hierzu 3 UUm Zeichnungen
Claims (2)
1. Maschine zum Feinschleifen, insbesondere "'Läppen, mit einem drehantreibbaren Bearbeitungs-
werkzeug in Form einer Stirnschleifscheibe oder Läppscheibe zum Bearbeiten von ebenen Werkstückflächen
und einem drehantreibbaren Werkstückhalter, dessen Wellenachse bezüglich der Wellenachse des Bearbeitungswerkzeuges versetzt ι ο
ist, wobei das Bearbeitungswerkzeug und der
Werkstückhalter in gleicher Drehrichtung angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß
die Differenz zwischen den Drehzahlen von Beairbeitungswerkzeug (i, 4) und Werkstück (6)
mehr als 0% und höchstens 30% der;Werkstückdrehzahi
beträgt und daß die Welle (7) mit dem Besfrbeitungswerkzeug auf einer bogenförmigen
Baiin bezüglich der stationären Werkstückhalterweile
(17) um eine zur Welle (7) parallele Achse (40) hin · und herschwenkbar ist
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (7) des Bearbeitungswerkzeugs
an einem Ende eines Tisches (39) gelagert ist, der schwenkbar angelenkt ist und dessen anderes
Ende (411) gabelförmig ausgebildet ist und mit einem umlaufenden Exzenter (42) in Eingriff steht.
Applications Claiming Priority (1)
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ID=11674926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE (1) | DE2302703C3 (de) |
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JP6267927B2 (ja) * | 2013-10-29 | 2018-01-24 | 株式会社ディスコ | 研削装置 |
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1972
- 1972-01-20 JP JP777172A patent/JPS5414357B2/ja not_active Expired
-
1973
- 1973-01-19 DE DE2302703A patent/DE2302703C3/de not_active Expired
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