DE3734834C2 - Vorrichtung zum Aufspannen von Hochgeschwindigkeitsschleifscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufspannen von Hochgeschwindigkeitsschleifscheiben, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Hochgeschwindigkeitsschleifscheiben mit forminvariablem Profil werden im Zuge der jüngeren technischen Entwicklung immer häufiger eingesetzt, da sie bezüglich Standzeit und Schnittleistung herkömmlichen Schleifscheiben weit überle­ gen sind. Für derartige Scheiben kommen beispielsweise Borazonscheiben, d. h. Bornitrid (CBN)-Scheiben oder Dia­ mantscheiben zum Einsatz, wobei der Durchmesser derartiger Scheiben bei einer Arbeitsbreite bis zu 200 mm über 500 mm betragen kann.

Herkömmlicherweise werden derartige Hochgeschwindigkeits­ schleifscheiben über einen Zentrierkonus an der Schleif­ spindel befestigt, wobei eine Spannmutter die Aufgabe hat, eine ausreichend große Axialkraft zu erzeugen, um die Schleifscheibe mit ausreichender Kraft auf den Spannkonus zu drücken.

Da die oben angesprochenen Hochgeschwindigkeitsschleif­ scheiben mit extrem hohen Schnittgeschwindigkeiten betrie­ ben werden, hat man bereits bislang auf die Beseitigung von Unwuchtmomenten großen Wert gelegt. Man ging dabei beispielsweise so vor, daß die aufgezogene Schleifscheibe dynamisch ausgewuchtet wurde. Es zeigten sich jedoch dabei regelmäßig weitere Probleme dann, wenn die Schleifscheibe abgenutzt war. In diesem Fall mußte die gesamte Schleif­ scheibe gewechselt werden. Die sich in der Regel dabei ergebenden toleranzbedingten Rundlauf- und Planlaufabwei­ chungen erforderten eine erneute Auswuchtung, was letzt­ lich zu dem Problem führen konnte, daß die Schleifscheibe nicht mehr zum Schleifen von Oberflächen gewünschter Qua­ lität einsetzbar war, weil derartige Schleifscheiben mit forminvariablem Profil nicht mehr abgerichtet werden kön­ nen. Die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes derartiger Hoch­ geschwindigkeitsschleifscheiben mit forminvariablem Profil konnte somit mit herkömmlichen Spannsystemen nur unzurei­ chend ausgeschöpft werden.

Aus der US 2 841 929 ist eine Aufspannvorrichtung bekannt, bei der eine ringformige Schleifscheibe von einer Zentriereinrichtung aufgenommen wird. Die Schleifscheibe wird dabei an einem Trägerflansch unter Zuhilfenahme eines ersten axial wirkenden Spannmittels befestigt. Zur Ausrichtung der Schleifscheibe muß das Spannmittel etwas gelöst werden, um ein Ausrichten der Zentriereinrichtung und damit der Schleifscheibe über die gezeigten Einstellschrauben zu ermöglichen. Die Einstellschrauben sind dabei radial angeordnet und wirken mit dem Trägerflansch zusammen.

Bei der Aufspannvorrichtung gemäß der US 2 841 928 wird die Schleifscheibe ebenfalls von einem Trägerflansch getragen und mittels einer axialen Spanneinrichtung an diesem Trägerflansch festgespannt. Auch bei dieser Vorrichtung muß zum Justieren der Schleifscheibe die Spannvorrichtung leicht gelöst werden, um eine Verschieblichkeit der Schleifscheibe in der Aufnahme zu ermöglichen. Das eigentliche Ausrichten der Schleifscheibe erfolgt dann über Einstellschrauben, die über den Umfang des Trägerflansches verteilt angeordnet sind und einen konischen Durchmesserverlauf aufweisen, so daß durch unterschiedlich tiefes Einschrauben dieser Einstellschrauben eine Ausrichtung der Schleifscheibe erfolgen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Aufspannen von Hochgeschwindigkeitsschleifscheiben mit forminvariablem Profil gemäß dein Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß sich für die Schleifscheiben höhere Standzeiten ergeben.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Gemäß dem Anspruch 1 wird eine Vorrichtung zum Aufspannen von Hochgeschwindigkeitsschleifscheiben geschaffen, bei der über Positionierkörper, die entlang einer geneigten Fläche verschiebbar sind, ein sehr feinfühliges und wohldosiertes Ausrichten der Schleifscheibe ermöglicht wird. Die Positionierkörper wirken mit der inneren Stutzfläche der Schleifscheibe zusammen und können auch bei Verwendung von Einstellschrauben mit normaler Gewindesteigung äußerst feinfühlig in radialer Richtung ausgerichtet werden.

Der Anmeldungsgegenstand in der Fassung des Anspruchs 1 unterscheidet sich somit wesentlich von den Aufspannvorrichtungen gemäß den US-Entgegenhaltungen, gemäß denen die Ausrichtung der Schleifscheibe ohne irgendwelche die eigentliche Positionierverschiebung untersetzende Positionierkörper erfolgt. Bei der Vorrichtung gemäß der US 2 841 928 erfolgt eine Verschiebung der Schleifscheibe zum Ausrichten derselben direkt über die gezeigten Einstellschrauben. Bei der Vorrichtung gemäß der US 2 841 929 wirkt zwar die Stutzfläche der Schleifscheibe mit einem Positionierelement zusammen, jedoch wird der Abstand desselben vom Trägerflansch direkt durch den Eindreh- Zustand der Einstellschraube bestimmt. Wird die Einstellschraube um einen halben Millimeter weiter eingedreht, so wird automatisch auch die Schleifscheibe um einen halben Millimeter in entsprechender Richtung verschoben. Ein feinfühliges und dauerhaft exaktes Positionieren der Schleifscheibe ist daher mit dieser Einrichtung nicht möglich, zumal durch die Relativbewegung zwischen der Einstellschraube und dem Tragerflansch und die auf das Gewinde der Einstellschraube wirkenden Kräfte mit zunehmendem Verschleiß zu rechnen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können zusätzlich zu den der Zentrierung dienenden Einstelleinrichtung weitere, vorzugsweise zwölf weitere Blockiersysteme vorgesehen sein, die einen Stützmechanismus aufweisen. Diese Blockiersysteme werden bei abge­ schlossener Zentrierung der Schleifscheibe betätigt, um die Schleifscheibe zusätzlich in radialer Richtung abzu­ stützen. Die Blockiersysteme sind bevorzugterweise so angeord­ net, daß die Positionierkörper in gleichen Winkelabständen gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Nachstehend wird anhand schematischer Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 zeigt eine Teil-Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Schnittansicht des bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendeten Positionierkörpers, und

Fig. 3 eine Ansicht des Positionierkörpers.

Anhand der Fig. 1 bis 3 wird im folgenden eine Vorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben. Auf einer Schleifspindel 102 ist ein Trägerflansch 110 festgespannt, der in seinem radial außenliegenden Bereich eine Ringausnehmung 104 zur Ausbildung eines Radialschul­ terteils 112 aufweist. In diesem Bereich ist eine Planflä­ che 114 zur flächigen Anlage einer Planfläche 126 einer vom Trägerflansch 110 getragenen Schleifscheibe 116 vorge­ sehen. Die Schleifscheibe 116 ist wie bei dem oben be­ schriebenen Ausführungsbeispiel als in radialer Richtung verhältnismäßig schmaler Ringkörper ausgebildet, der eine CBN-Beschichtung 118 hat, die die spanabhebende Funktions­ fläche der Schleifscheibe bildet.

Zur dreh- und axialfesten Verbindung der Schleifscheibe bzw. des Schleifrings 116 mit dem Trägerflansch 110 findet eine Spannschraubenanordnung Verwendung, die eine Vielzahl von axial verlaufenden und in vorzugsweise gleichmäßigem Umfangsabstand zueinander stehenden Spannschrauben 128 hat, für die im Radialschulterteil 112 eine Gewindebohrung 129 und in der Schleifscheibe 116 eine Bohrung 130 vorge­ sehen ist. Für einen Schraubenkopf 132 ist eine Ringnut oder eine Auflageschulter 134 ausgebildet, an der ein Zwischenring 135 anliegt.

In radialer Richtung stützt sich der Schleifring 116 über vier im Winkelabstand von 90 Grad zueinander angeordnete Positionierkörper 136 am Trägerflansch 110 ab. Die Ringausnehmung 104 ist aus diesem Grund groß genug ge­ wählt. Für die Positionierkörper 136, die - wie aus Fig. 6 ersichtlich - einen T-Querschnitt besitzen, sind im Trägerflansch 110 hinterschnittene Nuten 138 ausgebil­ det, die an einer Fläche 140 enden. Eine Bodenfläche der Nut 138 ist mit 142 bezeichnet. Diese verläuft so, daß sie mit einer Achse 103 der Schleifscheibenanordnung einen vorbestimmten Neigungswinkel γ einschließt.

Ein Steg 144 des klotzartigen Positionierkörpers 138 weist auf der seiner Gleitfläche 146 entgegengesetzten Seite eine Abstütz-Oberfläche 148 auf, die mit einer zy­ linderförmigen Stützfläche 124 der Schleifscheibe 116 in kraftübertragenden Eingriff bringbar ist. Zur Bereitstel­ lung eines flächigen Kontakts zwischen den Positionier­ körpern 136 und der Stützfläche 124 wird die jewei­ lige Abstütz-Oberfläche 148 vom Mantelabschnitt eines in der Fig. 5 mit 150 bezeichneten Zylinders gebildet, der mit dem die Stützfläche 124 der Schleifscheibe 116 erzeu­ genden Zylinder 152 (siehe Fig. 4) im wesentlichen zusammenfällt bzw. kongruent ist. Die Achse dieses Zylin­ ders 150 ist zur Gleitfläche 146 um den oben erläuterten Neigungswinkel γ angestellt.

Im Positionierkörper 136, dessen Symmetrieebene 154 die Achse 103 enthält, sind radial versetzt zwei Boh­ rungen, eine gestufte Durchgangsbohrung 156 und radial außerhalb im Steg 144 eine Gewindebohrung 158 eingebracht.

Die Bohrungen verlaufen parallel zur Gleitfläche 146 mit ihren Achsen in der Symmetrieebene 154.

Die abgestufte Bohrung 156 dient zur Aufnahme einer Stell­ schraube 160, deren Kopf 162 in Anlage mit der Bohrungs­ schulter 164 bringbar ist und deren Schaft 166 die Bohrung 156 mit Spiel durchragt und mit einem Gewindeteil 168 in eine entsprechende Gewindebohrung 170 im Trägerflansch 110 eingreift. Die Stellschraube 160 bildet somit mit der Nut 138 und dem Positionierkörper 136 ein Stellgetriebe für die Ausrichtung der Schleifscheibe 116 auf dem in der Maschine festgespannten Trägerflansch 110.

Die Gewindebohrung 158 nimmt eine Konterschraube 172 auf, die gegen die Fläche 140 spannbar ist, wenn über die Stellgetriebe die gewünschte Ausrichtung der Schleif­ scheibe 116 abgeschlossen ist.

Um die Funktionsflächen der Schleifscheibenanordnung vor Schleifspänen und/oder Kühlmittel zu schützen ist eine Abdeckplatte 174 vorgesehen, mit der die gesamte Stirnsei­ te des Trägerflanschs 110 und die Ausnehmungen für die Schraubenköpfe 132 von der Umgebung abgeschirmt werden kann.

Abweichend von der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung ist es im Rahmen des Erfindungsgedankens möglich, die Flächenpaarung zwischen Stützfläche 124 und Positionier­ körper 136 zu variieren, um z. B. einen Linienkontakt bereitzustellen.

Das Stellgetriebe ist auch anwendbar, wenn die axiale Erstreckung der Schleifscheibe 116 reduziert ist. In die­ sem Fall ist der Positionierungskörper entsprechend zu gestalten, beispielsweise zu kröpfen.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Aufspannen von Hochgeschwindigkeits­ schleifscheiben mit forminvariablem Profil, insbesondere von Borazon- oder Diamant-Schleifscheiben, unter Zuhilfenahme eines Spannkonus oder eines Spannzylinders einer Schleifspindel, wobei die Schleifscheibe unter Zuhilfenahme axial wirkender Spannmittel axial und drehfest mit einem mit der Schleifspindel verbundenen Trägerflansch verbindbar und über eine sich im wesentlichen axial erstreckende, radial innenliegende Stützfläche auf dem Trägerflansch zentriert ist, gekennzeichnet durch eine Justiereinrichtung, die über mindestens einen Positionierkörper (136) verfügt, der auf der Außenseite mit der Stützfläche (124) der Schleifscheibe (116) zusammenwirkt und auf der Innenseite eine geneigte Fläche (146) aufweist, die mit dem Trägerflansch (110) zusammen­ wirkt, wobei der Positionierkörper (136) mittels einer Einstelleinrichtung (160, 168, 170) entlang der geneigten Fläche verschiebbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe (116) in Form eines Schleifrings ausgebildet ist und über eine radiale Planfläche (126) gegen den auf die Spindel aufgespannten Trägerflansch (110, 112) gespannt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe (116) mittels zumindest dreier im Umfangsabstand zueinander stehender einstellbarer Positionierkörper (136) zentrierbar ist, die sich einerseits am Trägerflansch (110, 112) und andererseits an der Stützfläche (24, 124) abstützen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vier Positionierkörper (136) vorgesehen sind, von denen jeweils zwei im Winkelabstand von 180° angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Positionierkörper (36, 136) im Winkelabstand von 90° angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierkörper (36, 136) von einer Stirnseite (54) des Trägerflanschs (10, 12; 110, 112) aus betätigbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von über dem Umfang gleichmäßig verteilten Spannschrauben (128) vorgesehen sind, die jeweils versenkt und mit Spiel in der Schleifscheibe (116) aufgenommen und von einem gemeinsamen Abdeckring (174) abdeckbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung zumindest eine den Positionierkörper (136) mit Spiel durchragende Stellschraube (160) aufweist, der in eine Gewindebohrung (170) des Trägerflanschs (110) eingreift.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionierkörper (136) von einem im Querschnitt T-förmigen Klotz gebildet ist, der in einer hinterschnittenen Nut (138) des Trägerflansches (110) geführt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (138) symmetrisch zu einer Axialebene (154) der Schleifscheibenanordnung ausgebildet ist und einen Nutboden (142) hat, der mit der Achse (103) der Schleifscheiben­ anordnung einen Neigungswinkel (Winkel γ) einschließt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionierkörper (136) einen radial nach außen weisenden Steg (144) hat, dessen Oberfläche (148) vom Mantelabschnitt eines Zylinders (150) gebildet ist, der mit dem die Stützfläche (124) der Schleifscheibe (116) erzeugenden Zylinder (152) kongruent ist und eine Achse hat, die zu der geneigten Fläche (146) des Positionierkörpers (136) um den Neigungswinkel angestellt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellschraube (160) den Positionierkörper (136) im radial inneren Bereich so durchdringt, daß sie parallel zur geneigten Fläche (146) verläuft.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Positionierkörper (136) im radial äußeren Bereich eine Gewindebohrung (158) für eine Konterschraube (172) ausgebildet ist, für die im Trägerflansch (110, 112) eine Stützfläche (140) ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine an der Schleifscheibe (116) zentriert befestigbare Abdeckplatte (174), mit der die Stirnseite der Schleifscheibenanordnung zumindest im Bereich zwischen Spannschrauben (128) und Positionier­ körper (136) fluiddicht von der Umgebung abschirmbar ist.