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Schleifmaschine
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Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine mit einem Maschinengrundrahmen
und mit wenigstens einem Schleifrad, mit dem ein Werkstück beschleifbar ist.
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Sie betrifft insbesondere eine Schleifmaschine, in der drei napfförmige
Schleifräder in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, die voneinander einen Abstand
haben, der einem Drittel des Vorschubes eines zu bearbeitenden Werkstückes entspricht,
um das Werkstück in drei Richtungen rechtwinklig dazu anzuschleifen, wobei der Mittelpunkt
der Achse jedes Rades von der Achse des Werkstückes um den effektiven Radius des
Rades versetzt ist, sodaß eine wesentliche Materialmenge von dem Werkstück gleichzeitig
entfernt werden kann. Dabei gilt als effektiver Radius der Abstand von der Mittelachse
des Rades bis im wesentlichen zur halben Wandstärke des Napfe s des Rades.
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Bei einer bekannten Schleifmaschine zum Beschleifen von Werkstücken
in zylindrische Produkte wird ein einziges napfförmiges Schleifrad verwendet, und
hieraus folgt, daß das Schleifrad nur wenig Material von dem Werkstück während eines
bestimmten Zeitraumes abschleift. Daher ist die bekannte Schleifmaschine nicht
besonders
wirkungsvoll beim Umschleifen eines Werkstückes mit rechteckigem Querschnitt in
ein zylindrisches Produkt und ebenso beim Beschleifen von Werkstücken, die nicht
exakt kreisförmig sind und eine wesentliche Abweichung besitzen, wobei dies insbesondere
zum Beschleifen von solchen Materialien gilt, die aus Keramik und Glas bestehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schleifmaschine der eingangs bei
genannten Art zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Schleifmaschine vermieden
sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie eine von
dem Maschinengrundrahmen aus senkrecht nach oben verlaufende und eine vertikale
Gleitfläche an einer Fläche und eine vertikale Öffnung in der einen Fläche in der
Nähe der Gleitfläche aufweisende Säule besitzt.
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Erfindungsgemäß wird also ein Werkstück an drei Punkten am Umfang
des Werkstückes mittels der drei napfförmigen Schleif-0 räder gehaltert, die voneinander
jeweils um 120 Grad versetzt sind, um die Verbiegung des Werkstückes beim Schleifvorgang
zu verhindern und ein präzises Beschleifen des Werkstückes sicherzustellen. Obwohl
man nur ein napfförmiges Schleifrad zum Beschleifen eines Werkstückes verwenden
könnte, wenn das Werkstück eine besondere kristalline Struktur besitzt, die unsichtbare
kleine Risse aufweist, tendiert das Werkstück oft dazu, einen Widerstand gegen das
Schleifen entgegen zu setzen. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, wird erfindungsgemäß
die Korngröße der drei napfförmigen Schleifräder so ausgewählt, daß das erste Schleifrad
das Grobschleifen, das zweite Schleifrad das Mittelschleifen mit teilweiser Entfernung
von Rissen und das dritte Schleifrad das Endschleifen und das vollständige Entfernen
von Rissen durchführt, wobei hierdurch der Schleifwirkungsgrad
der
Schleifmaschine verbessert wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen,
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
und Verbesserungen derselben und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben
werden, ohne daß dies eine Einschränkung des Schutzumfanges bedeutet.
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Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine,
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Schleifmaschine gemäß der Fig. 1, Fig. 3 eine Teilansicht
des tf be rtragungsme chani smus für den Trägertisch der Zentrier- und Schleifwelle
der Schleifmaschine, wobei ein Teil des Mechanismus im Schnitt dargestellt ist,
in vergrößertem Maßstab, Fig. 4 eine teilweise Schnittansicht des Übertragungs mechanismus
für r die Werkstückträgerspindel in der Schleifmaschine, Fig. 5 eine schematische
Ansicht der Anordnung der napf-förmigen Schleifräder an der Schleifmaschine, bei
der die Schleifräder in unterschiedlichen Höhenebenen angeordnet bzw. in unterschiedliche
Höhenebenen eingestellt sind, Fig. 6 eine teilweise Aufsicht von oben, die die Anordnung
der napfförmigen Schleifräder zeigt, welche jeweils um 120 0 in der Schleifmaschine
versetzt angeordnet sind, und Fig. 7 eine schematische Ansicht, die die relative
Lage eines napfförmig ausgebildeten Schleifrades bezogen auf das zu bearbeitende
Werkstück
während einer Schleifarbeit zeigt.
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Es sei nun Bezug genommen auf die Fig. 1 und 2.
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Die Bezugsziffer 1 bezeichnet einen Maschinengrundrahmen der Schleifmaschine.
Von der oberen Fläche des Mas chinengrundrahmens 1 erstreckt sich eine Säule 2 nach
oben und besitzt eine Gleitfläche 3 auf einer Oberfläche (der nach einwärts gerichteten
Oberfläche, wie sie in der Fig. 1 und 2 dargestellt ist). Die eine Fläche der Säule
2 ist ferner mit einer Öffnung (nicht dargestellt) versehen, die sich durch die
Länge der Säulenoberfläche hindurch erstreckt und zwar für Zwecke,die im folgenden
beschrieben werden sollen.
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Eine Hauptdreh-Gewindespindel 4 verläuft innerhalb der Säule 2 parallel
zu der Gleitfläche 3 und ist sowohl am oberen als auch am unteren Ende in der Säule
2 bezw. dem Maschinenrahmen 1 aufgelagert. Eine mit Gewinde versehene, sich drehende
Zuführspindel 5, auch Förderspindel 5 genannt, verläuft innerhalb der Säule 2- parallel
zu der Hauptspindel 4 und in Abstand dazu und ist an dem oberen Ende in der Säule
2 aufgelagert, wobei das untere Ende der Spindel 5 kurz oberhalb des Bodens der
Säule 2 endet. Das Gewinde auf der Förderspindel 5 ist entgegengesetzt gerichtet
zu dem der Hauptspindel 4. Die Hauptspindel 4 besitzt ein Getrieberad 6 am oberen
Ende und die Förderspindel 5 besitzt ebenfalls ein Getrieberad 7 gegenüber dem oberen
Ende. Das Getrieberad 7 ist auf der Förderspindel 5 festgekeilt, sodaß es sich entlang
der zugehörigen Spindel verschieben kann, um mit dem Getrieberad 6 auf der Hauptspindel
4 in Eingriff und außer Eingriff zu gelangen. Ferner besitzt das Getrieberad 7 eine
ringförmige Nut 7, welche um das Getrieberad 7 umläuft und dem weiter unten beschrieben
Zweck dienen soll. Eine horizontale Welle 8 ist in einem mittleren Abschnitt davon
auf der Oberseite der Säule 2 gelagert und besitzt ein gabelförmiges
Betätigungsglied
9, welches an das eine oder das innere Ende angeschlossen ist (vergl. Fig.2 ). Das
gabelförmige Betätigungsglied 9 passt in die ringförmige Nut 7 in dem Getrieberad
7 auf der Zuführspindel 5. Ein Kupplungshebel 10 (Fig. 3) ist mit dem anderen oder
dem äußeren Ende der horizontalen Welle 8 betriebsmäßig verbunden, sodaß das Getrieberad
7 mit dem Getrieberad 6 in Eingriff oder außer Eingriff von diesem gelangt.
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Ein mit einem Tnnengewinde versehendes Gleitstück 11 steht mit der
Hauptspindel 4 mit dem Gewinde in Eingriff und zwar in einer Stellung, die dem unteren
Ende der Spindel benachbart ist, und ragt teilweise aus der Säule 2 durch die vertikale
Öffnung in der oben erwähnten Oberfläche der Säule 2 hervor, um entlang der Gleitfläche
3 auf der Säule entlang zu gleiten, wenn die Hauptspindel 4 in Drehung versetzt
wird. In gleicher Weise ist ein mit einem Innengewinde versehenes Gleitstückl2 mit
der Zuführstange 5 bezüglich des Gewindes in Eingriff und ragt teilweise aus der
Säule 2 durch die vertikale Öffnung in der Säule 2 hervor, um an der Gleitfläche
3 entlang zu gleiten, wenn die Zuführspindel 5 in Drehung versetzt wird.
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Die Hauptspindel 4 ist darüberhinaus an dem unteren Ende mit einem
Getrieberad 13 versehen, welches mit einem Getrieberad 14', das mit einer Drehzahlreduziereinrichtung
14 verbunden ist, welche in geeigneter Weise auf dem Maschinengrundrahmen 1 angebracht
ist, kämmt, und die Drehzahlreduziereinrichtung 14 ist über eine Riemen-Wellen-Übertragungseinheit
mit einem Hauptmotor 15 betriebsmäßig verbunden, welcher ebenfalls auf dem Maschinengrundrahmen
1 in geeigneter Weise befestigt ist. Der Hauptmotor 15 ist ein solcher Motor, bei
dem die Drehzahl stufenlos veränderbar ist.
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Das oben erwähnte Gleitstück 11 besitzt einen Trägertisch 16 für
die Schleifräder, der einstückig damit gebildet ist und das
Gleitstück
11 verläuft im rechten Winkel zur vertikalen Achse der Säule 2 (in einer horizontalen
Richtung), und der Tisch 16 besitzt eine mittlere Durchgangsöffnung 17, durch die
sich ein zu bearbeitendes Werkstück W beim Schleifen hindurch erstreckt, und drei
Schleifeinheiten 18, 18', 18'' sind auf der oberen Fläche des Tisches 16 so angeordnet,
daß sie jeweils um einen Winkel von 1200 Grad versetzt die mittlrere Öffnung 17
umgeben.
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Die Schleifeinheiten 18, 18', 18'' umfassen horizontal verlaufende
Schleifradträgerwellen 23, die napfförmige Schleifräder 19, 19, 19'' besitzen, die
jeweils an den vorderen Enden derselben angebracht sind.
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Die Schleifradträgerwellen 23 sind in unterschiedlichen Höhen angeordnet,
sodaß die an den Wellen angebrachten napfförmigen Schleifräder 19, 19', 19'' in
drei unterschiedlichen Höhen in einem Abstand zueinander angeordnet sind, der eine
einem Drittel des Zuführvorschubes des Werkstückes W entspricht, wobei der Abstand
der mittleren Achse jedes Rades von der Achse des Werkstückes dem effektiven Radius
des Werkstückes entspricht. Der effektive Radius des Werkstückes ist der Abstand
von der mittleren Achse des Rades bis im wesentlichen zur Hälfte der Wandstärke
des Napfes des napfförmigen Schleifrades.
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Jede der drei Schleifeinheiten 18, 18' 18'' besitzt einen Grundrahmen,
der mit der oberen Fläche des Tisches 16 verbunden ist und eine in der oberen, in
Längsrichtung des Grundrahmens verlaufenden Fläche gebildet Nut (nicht dargestellt)
aufweist, ferner eine gleitende Plattform 21, die in der Nut in dem Grundrahmen
20 zu dem Werkstück hin und von dem Werkstück W weggleitend geführt ist und einen
Schwalbenschwanzvorsprung auf deren oberen Fläche in einer Richtung aufweist, die
im rechten Winkel zur Nut in der
Plattform 21 verläuft, und ferner
einen Schleifradträgerblock 22, der eine Schwalbenschwanznut in der unteren Fläche
besitzt, um den schwalbenschwanzförmigen Vorsprung auf der gleitenden Plattform
21 aufzunehmen, sodaß der Trägerblock entlang des schwalbenschwanzförmigen Vorsprunges
relativ zu der Plattform bewegbar ist. Der Trägerblock 22 hält die Schleifradträgerwellen
23 der zugehörigen Schleifeinheit und besitzt einen Motor 24 um die Welle 23 anzutreiben.
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Die gleitende Plattform 21 jeder Schleifeinheit ist arbeits- bzw.
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betriebsmäßi g mit einem auf dem Grundrahmen 20 angebrachten und an
eine geeignete Öldruckquelle (nicht dargestellt) angeschlossenen, öldruckbetätigten
Zylinder 25 verbunden, und wenn der Zylinder 25 betätigt wird, um die Schleifradträgerwelle
23 auszufahren oder zurück zu ziehen, dann bewegt sich das napfförmige Schleifrad
19, 19' oder 19' ' hin zum Werkstück W bzw. von diesem dementsprechend weg. Die
Bewegung des Blockes 22 in der Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung der Welle
23 wird durch Betätigung eines Handgriffes 26 gesteuert bzw. reguliert, welcher
Handgriff mit seinem Gewinde mit einer mit Gewinde versehenen Bohrung in dem zugehörigen
Block in Eingriff steht. Um die vorgeschobene Stellung der zugehörigen gleitenden
Plattform 21 zum Beschleifen des Werkstückes W zu bestimmen, ist ein Handgriff 27
zum manuellen Anhalten mit der Plattform 21 verbunden.
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Eine Werkstückträgerspindel 28 ist direkt unter der mittleren Öffnung
17 in dem Tisch 16 angeordnet, und eine Werkstückniederhalte spindel bzw. -stange
30 , die sich von einem Reitstock 29 nach unten erstreckt, welcher Reitstock umgekehrt
auf dem mit dem Innengewinde versehenen Gleitstück 12 angebracht ist, fluchtet mit
der Werkstückträgerstange 28, um das Werkstück W mit der Stange 28 zu verspannen
bzw. an der Stange 28 festzuspannen. Die Niederhaltestange
30
des Reitstockes 29 ist betriebsmäßig mit einem Zylinder 31 verbunden, sodaß dann,
wenn der Zylinder 31 betätigt wird, um die Niederhaltestange 30 nach unten gegen
die We rkstückträge r stange 28 auszufahren, das Werkstück dazwischen festgeklemmt
wird. Die Werkstückträgerstange 28 ist in einer Stellung gelagert, die Durchgangslagern
32', 32'' in einem Lagerelement 32 am unteren Ende benachbart ist, welches Lagerelement
32 in geeigneter Weise auf dem Maschinengrundrahmen 1 angebracht ist, und das untere
Ende der Werkstückträgerstange 28 ist betriebsmäßig über eine Kupplung 35 mit der
Welle 34 einer Drehzahlreduziereinrichtung 33 verbunden, die umgekehrt in geeigneter
Weise auf dem Maschinengrundrahmen angebracht ist und betriebsmäßig über einen Riemen
37 mit einem stufenlos verstellbaren Motor 36 verbunden ist, der ebenfalls auf dem
Maschinengrundrahmen 1 angebracht ist.
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In der Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 38 einen Schutzbalg, der
den freiliegenden Abschnitt der vertikalen Öffnung in der Fläche der Säule 2 abdeckt,
um zu verhindern, daß Späne ins Innere der Säule gelangen, und die Bezugsziffer
39 bezeichnet einen Schutzbalg, der verhindert, daß Späne herumfliegen. Die Veränderung
der Drehzahl des stufenlosv1erstellbaren Motors 36 wird durch Verdrehen eines Handgriffes
40 bewirkt, der an der Außenseite des Maschinengrundrahmens 1 angebracht und mit
dem Motor 36 betriebsmäßig verbunden ist, Bei der oben beschriebenen erfindungsgemäßen
Konstruktion und Anordnung der einzelnen Komponenten der Schleifmaschine wird vor
Beginn eines besonderen Beschleifens des Werkstückes das Werkstück nach unten durch
die mittlere Öffnung 17 in dem Tisch 16 befördert, bis das untere Ende des Werkstückes
W auf der
Werkstückträgerstange 28 ruht, das Gleitstück 12 ist
entlang der Gleitfläche 3 auf der Säule 2 nach unten verschoben, bis die Werkstückniederhaltestange
30 gegen das obere Ende des Werkstückes W anstößt, um das Werkstück W zwischen den
Stangen 28 und 30 festzuklemmen, und die Schleifradträgerwellen 23 werden vorgefahren,
bis die napfförmigen Schleifräder 19, 19', 19'' gegen den Umfang des Werkstückes
W anstoßen. Dafür wird der Hauptmotor 15 mit Strom versorgt, sodaß er die Hauptgewindespindel
4 über den Riemen, die Drehzahlreduziereinrichtung und die Getriebe räder 14', 13
in Drehung versetzt, um das Gleitstück 11 nach oben und dementsprechend den mit
dem Gleitstück 11 einstückig verbundenen Tisch gegen die Werkstückniederhaltestange
30 zu bewegen. Eine derartige Bewegung des Tisches 16 nach oben wird durch die Bewegung
des Gleitstückes 11, welches mit seinem Gewinde mit der Hauptspindel 4 in Eingriff
steht, entlang der Spindel ermöglicht, wenn die letztere in Drehung versetzt wird.
Dann wird der Kupplungshebel 10 betätigt, um das Getrieberad 7 auf der Zuführstange
5 mit dem Getrieberad 6 der Hauptspindel 4 in Eingriff zu bringen, sodaß die Hauptspindel
4 und die Zuführspindel 5 miteinander in Eingriff bzw. in Verbindung stehen.
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Dadurch verdreht die sich drehende Spindel 4 die Spindel 5, sodaß
sich das Gleitstück 11 relativ zu der sich drehenden Zuführspindel 5 entlang der
Gleitfläche 3 auf der Säule 2 nach unten auf einer Strecke bewegt, die von der Länge
eines eingespannten Werkstückes abhängt.
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Wenn sich das Gleitstiick entlang der Zuführspindel 5 nach unten bewegt,
dann bewegt sich der Reitstock 29, der auf dem Gleitstück 12 angebracht ist, ebenfalls
nach unten. Wenn die Werkstückniederhaltestange 30 eine vorbestimmte Stellung erreicht,
die ebenfalls von der Länge des Werkstückes abhängt, dann wird der Motor abgeschaltet
und das Gleitstück und die Reitstockanordnung 12, 29 wird an der Säule mittels eines
Bolzens 40 festgespannt und an Ort und Stelle gehalten. Danach wird der Kupplungshebel
10 wiederum betätigt, um
das Getrieberad 7 außer Eingriff mit dem
Getrieberad 6 zu bringen, welches umgekehrt die Zuführspindel 5 außer Eingriff mit
der Hauptspindel 4 bringt. Danach wird das Werkstück W durch die mittlere Öffnung
17 in dem Tisch 16 hindurch bewegt, bis das untere Ende des Werkstückes W auf der
Werkstückträgerstange 28 aufliegt, und dann wird der Zylinder 31 betätigt, um die
Werkstückniederhaltestange 13 gegen das Werkstück W vorzufahren oder zu bewegen,
bis die Stange 30 das Werkstück W gegen die Stange 28 festklemmt. Nach dem das Werkstück
durch die beiden Stangen 28, 30 in der oben dargestellten Weise festgeklemmt ist,
wird die Plattform 21 , die mit den drei Schleifeinheiten 18, 18', 18'' in Verbindung
steht bzw. verbunden ist, gegen das Werkstück W entlang ihren jeweiligen Grundrahmen
20 durch die Betätigung des öldruckbetätigten Zylinders 25 verschoben. Die Strecke,
die die Plattformen 21 zurücklegen, wird abhängig von vorbestimmten Schleifwerten
bestimmt, beispielsweise 5 bis 20 mm für Grobschleifen, 0, 5 mm bis 2 mm für Mittelschleifen
und 0, 2 bis 0, 5 mm für Feinschleifen. Diese Werte sind Beispielswerte.
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Nachdem die Plattformen 21 in die Stellungen verschoben sind, bei
denen ein optimales Schleifen erfolgt, werden die mit den drei Schleifeinheiten
18, 18', 18'' verbundenen Zylinder 24 betätigt, um die Wellen 23 und dementsprechend
die auf den Wellen angebrachten napfförmigen Schleifräder 19, 19', 19'' zu verdrehen
und zur gleichen Zeit wird der Motor 15 wieder angeschaltet, um die Hauptwelle 4
in Drehung zu versetzen und in gleicher Weise wird der Motor 36 eingeschaltet, um
die Werkstückträgerstange 28 und dementsprechend das Werkstück W in Drehung zu versetzen.
Die Drehung der Hauptwelle oder Hauptspindel 4 sorgt dafür, daß das Gleitstück und
damit der Tisch 16, der einstückig mit dem Gleitstück 11 verbunden ist, sich schrittweise
bezogen auf die Säule 2 nach oben bewegen, sodaß dadurch das Beschleifen des Werkstückes
in aufeinanderfolgenden
Abschnitten erfolgen kann. Während des
Schleifvorganges stoßen die napfförmigen Schleifräder 19, 19', 19 ' gegen die Umfangsfläche
des Werkstückes W an und haltern das Werkstück W in drei Richtungen um das Werkstück,
und dann, wenn das Werkstück vollständig auf einen gewünschten oder vorbestimmten
Enddurch -messer beschliffen ist, beenden die Schleifräder ihre Trägerwirkung für
das Werkstück W und der Motor 15 wird abgeschaltet, um die Bewegung des Gleitstückes
unddes Tisches 11, 16 abzustoppen.
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Wenn - wie oben dargestellt- die napfförmigen Schleifräder 19, 19',
19'' in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, deren Abstand zueinander einem
Drittel des Vorschubwertes des Werkstückes W beträgt, wobei der Abstand der Mittelachse
jedes Rades von der Achse des Werkstückes um den sogenannten effektiven Radius des
Rades versetzt ist, dann wird mit dem Schleifrad 19 das Grobschleifen, mit dem Schleifrad
19' das Mittelschleifen und eine teilweise Entfernung von Rissen und mit dem Schleifrad
18' das letzte oder das Feinschleifen bzw. eine endgültige Entfernung von Rissen
durchgeführt. Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich ist, in der eine
bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleifmaschine dargestellt ist,
wird jede Verbiegung des Werkstückes, die irgendwie entstehen kann, wirkungsvoll
verhindert und dadurch ein exaktes Schleifen sichergestellt, weil das Werkstück
W an drei Punkten an der Umfangsfläche des Werkstückes während des Schleifvorganges
aufgelagert ist. Und weil die drei napfförmigen Schleifräder das Werkstück in drei
unterschiedlichen Höhen beschleifen, die voneinander einen Abstand besitzen, der
einem Drittel des Zuführvorschubes des Werkstückes entspricht, wobei die Mittelachse
jedes Schleifrades von der Werkstückachse um den effektiven Radius des Werkstückes
versetzt ist, werden das Grobschleifen, das Mittelschleifen und das Feinschleifen
mit Entfernung der Risse sanft und schrittweise an dem Werkstück vorgenommen, wobei
hierdurch ein wirkungsvolles
Beschleifen sichergestellt ist und
das Auftreten von Rissen im Werkstück entsprechend der Festigkeit des Werkstückes
gegen Schleifen verhindert wird.
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Obwohl die obige Beschreibung lediglich eineAusführung darstellt,
soll eine Beschränkung auf dieses Ausführungsbeispiel hierin nicht gesehen werden.
Außerdem ist festzuhalten, daß es eine Reihe von Modifikationen und Veränderungen
gibt, die im Rahmen der Erfindung liegen.