DE3831294A1 - Verfahren zum kopierschleifen von zylindrischen und sphaerischen oberflaechen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kopierschleifen und Glätten von zylindrischen und sphärischen Oberflächen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2.

Bei bekannten derartigen Schleifvorrichtungen, werden Scheiben-Schleifvorrichtungen verwendet, bei welchen der Verlauf der Kurvenfläche über eine durch eine Kurvenscheibe gesteuerte Schleifscheibe abgewickelt wird. Bei einer solchen Schleifscheibe sind durch die mit ihrer Kante auf der Zylinderoberfläche aufliegende Schleifscheibe Riefen auf der bearbeiteten Zylinderoberfläche nicht zu vermeiden. Bei stärkerer Abnützung werden auch Überdrehungen der Oberfläche erforderlich, während anschließend ein Egali­ sieren und Feinschleifen erfolgen muß.

Dadurch sind in der Regel mehrere zeitaufwendige Arbeits­ vorgänge erforderlich. Weiterin erfolgt durch Überdreh­ und zusätzliche Schleifarbeiten eine größere Material­ abtragung des Zylinders, wodurch die Gesamtlebensdauer des zu behandelnden Zylinders verringert wird.

Besonders schwierig und aufwendig gestalten sich derartige Arbeiten an den Zylinderenden, welche leicht konvexe Kanten aufweisen, wobei besondere Vorrichtungen zum Schleifen dieser Partien erforderlich werden.

Außerdem ist es erforderlich die von Strahlungswärme der aufgeheizten Zylinder ungeschützten Dreh- oder Schleifma­ schinen über eine längere Zeit vorzuwärmen.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE-OS 36 39 264 bekannt. Bei ihr werden zwischen zwei an Säulen angeord­ nete Konsolen ein Träger und eine darauf dem Sollwert der sphärischen Oberflächengenauigkeit entsprechende, als Führungsbahn ausgebildete einstellbare Kopierschablone vorgesehen. An der Kopierschablone und dem Träger ist ein Schleifbandgerät mit Schleifband-Antrieb, ein Zustell­ schlitten mit Einstellvorrichtungen mit axial bewegbaren Führungsbuchsen und eine Spanneinrichtung angeordnet.

Ein Nachteil, der jedoch allgemein bei Präzisionsschleifen von abgenützten Zylinderoberflächen besteht, ist darin zu sehen, daß zuerst die an der Zylinderoberfläche her­ vorstehenden Teilflächen abgetragen werden. Bei aufge­ heizten Zylindern entstehen unterschiedliche Abstrahlungs­ verhältnisse zwischen bearbeiteten und nichtbearbeiteten Zylinderoberflächen, die zu Wärmedifferenzen in der Zylin­ derwandung führen, wodurch unterschiedliche Ausdehnungen zwischen bearbeiteten und nichtbearbeiteten Teilflächen entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige hohe Ausdehnungsdifferenzen zwischen den hervorstehenden und den glatteren abgenützten Zylinder-Teiloberflächen zu vermeiden, um eine höhere Bearbeitungspräzision zu erreichen sowie kürzere Schleifzeiten bei geringerer Materialabtragung und dadurch längere Gesamtlebensdauer der Zylinder zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 bzw. 2 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht insbesondere darin, daß dem Präzisions- mit dem nach­ folgenden Feinschleifen eine Schleifphase vorgeschaltet wird, bei welcher das Schleifband unter vorbestimmtem Druck an die Außenoberfläche des Zylinders innerhalb eines zwischen der Kopierschablone und der Kontaktrolle einstellbaren Spiels andrückt wird, so daß die Zylinder­ oberfläche unabhängig von ihrer Geormetrie gleichmäßig abgetragen wird. Dadurch wird auch eine gleichmäßige Wärmeverteilung und damit auch eine gleichmäßige Aus­ dehnung der Zylinderoberfläche, was insbesondere in radialer Richtung von Wichtigkeit ist, sichergestellt, wodurch eine genauere Zylindergeometrie erzielt wird.

Weiter ergeben sich auch kürzere Schleifzeiten mit gerin­ gerer Materialabtragung und damit längere Gesamtlebens­ dauer der zu bearbeitenden Zylinder und Einsparung von Schleifbändern.

Bei der Vorrichtung erfolgt mittels der Justiereinrichtung außer den üblichen Zustellungen der Schleifbänder zur Zylinderoberfläche zusätzlich eine zwischen der Kopier­ schablone und der Kontaktrolle einstellbare Spiel-Bewegung X bzw. X′, wobei vorzugsweise eine Einstellung X/2=X′/2 erfolgt.

Der Träger ist mit einer speziellen Wärmeplatte gegenüber der zu bearbeitenden Zylinderoberfläche abgeschirmt, wodurch Verformungen des Träger vermieden werden, was zu höherer Präzision des bearbeitenden Zylinders führt und sich das sonst erforderliche zeitaufwendige Vorwärmen der Schleif­ vorrichtung erübrigt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine an einem Zustellschlitten angeordnete Justiereinrichtung der Vorrichtung gemäß der Fig. 1 und 2.

Gemäß der Fig. 1 und 2 ist mit 9 ein Maschinengestell bezeichnet, an welchem Konsolen 2 zur Halterung eines auf einer Grundplatte 3 angeordneten Trägers 4 vorgesehen sind. Auf dem Träger 4 ist einmal eine Führungsbahn 7, die mit einer Stützrolle 8 zusammenwirkt, und zum anderen eine Kopierschablone 10 angeordnet. Auf dem Träger 4 sind in gleichmäßigen Abständen zueinander Abstützungen 11 mit Aufnahmen 12 verschiebbar angeordnet, wobei in den Ab­ stützungen 11 die Kopierschablone 10 gelagert ist (in Fig. 1 nur im Querschnitt gezeigt). Jede Aufnahme 12 weist beid­ seitig auf diese einwirkende Einstellschrauben 13 (nur mit Schraubenachsen angedeutet) auf, durch welche die Kopier­ schablone 10 über deren Axialerstreckung entsprechend den vorgegebenen Sollmassen, insbesondere der sphärischen Endteile des Zylinders angepaßt werden kann, so daß die Kopierschablone 10 über die gesamte Zylinderlänge 45 eine Sollkontur einer zu schleifenden Oberfläche 45′ aufweist. Der Träger 4 ist gegenüber der zu schleifenden Zylinder­ oberfläche 45′ durch eine auf Haltern 6 angeordnete Wärme­ dämmplatte 5 abgeschirmt.

Auf der Führungsbahn 7 gleitet über die Stürtzrolle 8 eine Trägerplatte 19 mit einem verschiebbaren Zustell­ schlitten 18, wobei die Trägerplatte 19 beweglich gelagerte Führungsbuchsen 20 aufnimmt. Die Führungsbuchsen 20 gleiten auf der Kopierschablone 10, wodurch mit Hilfe eines Antriebsmotors 14 mit Getriebe 15 und eines Zahn­ rades 16 sowie einer Zahnstange 16′ der Zustellschlitten 18 mit dem daran befestigten Antriebsmotor 24, einer Antriebsrolle 22 und einer Kontaktrolle 23 für das Schleif­ band 21 an der zu schleifenden Oberfläche 45′ entlang geführt wird.

Die Selbstzentrierung der Führungsbuchsen 20 gewährleistet, daß die an einem einstellbaren Halter 26 angeordnete Kontaktrolle 23 in jeder Position tangential zur Zylinder­ oberfläche 45 steht, so daß eine glatte Oberfläche ohne Riefen geschliffen werden kann. Der einstellbare Halter 26 für die Kontaktrolle 23 steht in Verbindung mit den Führungs­ buchsen 20, wodurch eine automatische Anpassung gemäß dem vorgegebenen Sollprofil der Kopierschablone 10 gegenüber der zu schleifenden Oberfläche 45′ erfolgt.

Die Laufposition des mit einer Schutzabdeckung 25 versehenen Schleifbandes 21 wird über eine Einstellschraube 28 der Spanneinrichtung 27 eingestellt, die aus einem Spannzylinder 27′, einer Motorwippe und einer an dem Zustellschlitten 18 angeordneten Lagerung besteht. Die radiale Zustellung der Bandschleif-Kontaktrolle 23 erfolgt mittels des durch eine Justiereinrichtung 30 einstellbaren Zustellschlittens 18.

Zum Absaugen des anfallenden Abtriebes ist eine aus einer Absaugdüse, einem Zwischenstück und einem Absaugschlauch gebildete Absaugeinrichtung 29 vorgesehen.

In Fig. 3 ist die Justiereinrichtung 30, die über ein Zwischenstück 38 an dem Zustellschlitten 18 befestigt ist, detaillierter dargestellt. Es ist eine mit einem verstellbaren Anschlagring 32 versehene Präzisionsspindel 31 vorgesehen, die in einer Spindelführung 40 und an der gegenüber der Kontaktrolle 23 abgewandten Spindelseite 31′ in Lagern 33, die mittels eines Gewindespannringes 34 gespannt werden können, gelagert ist. Zum Einstellen einer festen Verbindung zwischen der Kopierschablone 10 und der Kontaktrolle 23 ist ein mit einer Skala (nicht dargestellt) versehener, an dem Zwischenstück 38 der Justiereinrichtung 30 anliegender Ring 35 vorgesehen, der mittels eines Gummiringes 36 durch eine mit einem Hand­ griff 39′ versehene Hülse 39 mitgenommen wird und damit eine genaue Zustellung der Kontaktrolle 23 zur der zu bearbeitenden Zylinderoberfläche 45′ möglich ist. Bei Überwindung des Gummiring-Widerstandes kann der Ring 35 in der Regel auf die O-Skalaposition verstellt werden. Ein winkelförmig ausgebildeter Gewindering 37 zum Ein­ stellen eines Spiels X bzw. X′ zwischen der Kopierschablone 10 und der Kontaktrolle 23 liegt an der Präzisionsspindel 31 unterhalb des Gewindespannringes 34, wobei der zum Spindelende 31′ abgewinkelte Gewindering 37 an der Aussen­ fläche des Gewindespannringes 34 anliegt.

Der in Fig. 3 mit ausgezogenen Linien dargestellte Gewinde­ ring 37 bildet eine feste Verbindung zwischen der Kopier­ schablone 10 und der Kontaktrolle 23, da ein Spiel X′=0 vorliegt, und kommt in den nachfolgenden Schleifphasen zur Wirkung. Um erfindungsgemäß für die vorgeschaltete Schleifphase eine mit Spiel X bzw. X′ zwischen der Kopier­ schablone 10 und der Kontaktrolle 23 bewegliche Verbindung zu bilden, wird der Gewindering 37 an der Spindel 31 gegen­ über der Spindelführung 40 entsprechend verstellt, so daß zwischen dem Gewindering 37 und den Lagern 33 ein Spiel X′ und gleichzeitig entsprechend zwischen dem Anschlagring 32 den Lagern 33 ein Spiel X einstellbar ist. Eine mittels eines Halters 42 an dem Zustellschlitten 18 befestigte Druckeinrichtung 43, beispielsweise ein Pneumatikzylinder, wobei auch ein Hydraulikzylinder oder Druckfedern zur Anwendung kommen könnten, führt die Spielbewegung X bzw. X′ der Präzisionsspindel 31 aus, wobei vorzugsweise eine in Fig. 3 strichliert dargestellte Spiel-Einstellung X/2=X′/2 eingestellt wird.

Die Betriebsweise der Erfindung sei an Hand von Fig. 1 bis 3 näher erläutert.

Der zu bearbeitende Zylinder 45, der während des Betriebes, beispielsweise an einer Papiermaschine, unregelmäßige Oberflächen-Abnützungen aufweist und an dessen Außen­ oberfläche 45′ bei erhöhten Temperaturen sich eine aus verschiedenen Partikeln, wie Harz-, Öl-, Farb-Resten und dgl. bestehende Oberflächenschicht, ein sogenanntes Coating, gebildet hat, wird auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt und auf eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit gebracht. Nachdem das Schleifbandgerät 1 gegenüber dem Zylinder 45 mit geringem Abstand zur Zylinderoberfläche 45′ in eine Ausgangs­ position gebracht wurde, wird ein grobes Schleifband 21 mittels eines Schleifband-Antriebes 22, 23, 24 auf eine vorbestimmte Laufgeschwindigkeit gebracht und in einer vorgeschalteten Schleifphase unter vorbestimmtem Druck an die Außenoberfläche 45′ des zu bearbeitenden Zylinders 45 derart bewegbar angedrückt, daß die noch unregelmäßige Zylinderoberfläche 45′ unabhängig von ihrer Geometrie gleichmäßig abgetragen wird, indem zwischen der Kopier­ schablone 10 und der Kontaktrolle 23 ein Spiel X bzw. X′ durch eine Justiereinrichtung 30, wie in der Beschreibung zur Fig. 3 eingehend beschrieben, eingestellt wird und durch Einwirkung der Druckeinrichtung 43, beispielsweise eines Pneumatikzylinders, beim Schleifen in radialer Richtung zur Zylinderoberfläche 45′ eine Spiel-Bewegung der Kontaktrolle 23 erfolgt.

Das Bandschleifgerät 1 wird mittels eines Getriebemotors 14, 15 an der verstellbaren Kopierschablone 10 derart axial verschoben, daß die gesamte zu berarbeitende Zylinder­ oberfläche 45′ in überlappenden Schleifband-Bahnen abge­ tragen wird. Sobald die erwähnte Oberflächenschicht von der Zylinderoberfläche 45′ abgeschliffen ist, werden die Druckverhältnisse auf das Bandschleifgerät 1 derart ver­ ändert, daß in einer nachfolgenden Schleifphase, dem eigentlichen Präzisionsschleifen, zwischen der Kopierschab­ lone 10 und der Kontaktrolle 23 eine durch einen verstell­ baren Zustellschlitten 18 mit der Justiereinrichtung 30 regelbare feste Verbindung entsteht, wie ebenfalls in der Beschreibung zur Fig. 3 bereits gesagt wurde. Das Band­ schleifgerät 1 läuft in Hin- und Herbewegungen, d.h. in sogenannten Durchgängen, in axialer Richtung über die gesamte Länge des Zylinders 45, wobei nach jedem Durchgang eine entsprechende feste Zustellung der Kontaktrolle 23 zur Zylinderoberfläche 45′ durch die Justiereinrichtung 30 vorgenommen wird. Nach einem Verschleiß des Schleifbandes 21 erfolgt ein Auswechseln desselben mit wiederum entspre­ chender Zustellung des Zustellschlittens 18 durch die Justiereinrichtung 30. Die Durchgänge mit den entsprechenden Zustellungen des Bandschleifgerätes 1 durch die Justier­ einrichtung 30 sowie das Auswechseln der Schleifbänder 21 wiederholen sich so oft, bis der Zylinder 45 die durch die Kopierschablone 10 in axialer Richtung vorgegebene Form und eine exakte Rundheit erhalten hat. Durch Einsetzen immer feinerer Schleifbänder 21 wird der Schleifvorgang durch eine letzte Schleifphase abgeschlossen, bei welcher eine entsprechend dem Fertigungsprozeß erforderliche exakte und entsprechend feine Zylinderoberfläche 45′ erzielt wird.

Durch die erfindungsgemäße vorgeschaltete Schleifphase mit einer je nach den gegebenen Unregelmäßigkeiten der Zylinderoberfläche stattfindenden Spiel-Bewegung X bzw. X′ des unter vorbestimmtem Druck zur Zylinderoberfläche 45′ mittels der Kontaktrolle 23 angedrückten Schleifbandes 21 radial zur Zylinderoberfläche 45′ wird eine gleichmäßige Erwärmung und damit auch eine in radialer Richtung gleich­ mäßige Ausdehnung der Zylinderoberfläche erzielt, wodurch gegenüber bisher bekannten Verfahren eine höhere Bearbeitungs­ präzision bei kürzeren Schleifzeiten sowie eine Material­ ersparnis durch geringer erforderliche Zylinderoberfläche- Abtragung und somit eine längere Gesamtlebensdauer der Zylinder 45 erzielt wird und Schleifbänder 21 eingespart werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise ölfrei, d.h. als Trockenschleifvorrichtung eingesetzt. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, ein an sich bekanntes Naßschleifen damit vorzunehmen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Kopierschleifen und Glätten von zylindri­ schen und sphärischen Oberflächen mittels eines Bandschleif­ gerätes, insbesondere zum Regenerieren von Zylindern (45) für Papiermaschinen und Wellen, die während des Betriebes Oberflächen-Abnützungen und aus verschiedenen Partikeln gebildete Oberflächenschichten aufweisen, mit folgenden Verfahrensschritten:

• - der zu bearbeitende auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizte Zylinder (45) wird auf eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit gebracht,
• - das Schleifband (21) des Bandschleifgerätes (1) wird mittels eines Antriebes (22-24) in eine vorbestimmte Laufgeschwindig­ keit gebracht und gegenüber der zu bearbeitenden Zylinder­ oberfläche (45′) in Schleifposition geführt, wobei mit Hilfe einer verstellbaren Justiereinrichtung (30) eine regelbare feste Verbindung eingestellt wird,
• - das Bandschleifgerät (1) läuft in einer ersten Schleifphase in Hin- und Herbewegungen, d.h. in sogenannten Durchgängen in axialer Richtung über die gesamte Länge des Zylinders (45),
• - nach jedem Durchgang erfolgt durch einen Zustellschlitten (18) mit der Justiereinrichtung (30) eine entsprechende Zustellung einer Kontaktrolle (23),
• - nach Verschleiß des Schleifbandes (21) erfolgt ein Auswechseln desselben mit wiederum entsprechender Justierung des Zustellschlittens (18),
• - die Durchgänge mit den entsprechenden Zustellungen sowie das Auswechseln der Schleifbänder (21) wiederholen sich so oft, bis der Zylinder (45) die durch eine Kopierschablone (10) in axialer Richtung vorgegebene Form und eine exakte Rundheit erhalten hat,
• - durch Einsetzen immer feinerer Schleifbänder (21) wird eine zweite Schleifphase durchgeführt, wodurch eine entsprechend dem Fertigungsprozeß erforderliche exakte und entsprechend feine Zylinderoberfläche (45) erzielt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß in einer der ersten vorge­ schalteten Schleifphase das Schleifband (21) unter vor­ bestimmtem Druck an die Außenoberfläche (45′) des zu bearbeitenden Zylinders (45) innerhalb eines Spiels (X bzw. X′) zwischen einer Kopierschablone (10) und einer Kontaktrolle (23) beweglich derart angedrückt wird, daß in dieser vorgeschalteten Schleifphase die Zylinderober­ fläche (45′) unabhängig von ihrer Geometrie gleichmäßig abgetragen wird,
und daß nach dem Abschleifen der Oberflächenschicht des Zylinders (45) die Druckverhältnisse auf das Bandschleif­ gerät (1) derart verändert werden, daß in der nun folgenden ersten Schleifphase, dem eigentlichen Präzisionsschleifen die feste Verbindung zwischen der Kopierschablone (10) und der Kontaktrolle (30) eingestellt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Träger (4) und einer darauf dem Sollwert der sphärischen Oberflächengenauigkeit entsprechenden als Führungsbahn (7) ausgebildeten einstellbaren Kopierschablone (10), wobei auf der Kopierschablone (10) und dem Träger (4) ein Schleifgerät (1) mit Schleifbandantrieb (22-24), ein Zustellschlitten (18) mit Einstellvorrichtungen mit axial bewegbaren Führungsbuchsen (20) und eine Spanneinrichtung (27) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des Zustellschlittens (18) und der Justiereinrichtung zwischen der Kopierschablone (10) und der Kontaktrolle (23) ein radiales Spiel (X bzw. X′) zu der Zylinderoberfläche (45′) einstellbar ist, und der Zustellschlitten (18) zusammen mit der Justiereinrichtung (30) mittels einer Druckeinrichtung (43) unter vorbestimmtem Druck innerhalb des Spiels (X bzw. X′) in Richtung auf die Zylinderoberfläche drückbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiereinrichtung (30) eine in einem Lager (33) und in einer Führung (40) angeordnete Präzisionsspindel (31) aufweist, die mit einem Anschlagring (32) versehen ist,und daß die Spindel (31) mit Hilfe eines an ihrer der Kontakt­ rolle (23) abgewandten Spindelseite (31′) angeordneten Gewinderinges (37) auf ein Spiel (X) zwischen dem Anschlag­ ring (32) und dem Lager (33) bzw. ein Spiel (X′) zwischen dem Lager (33) und der Innenstirnfläche des Gewinderinges (37) einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bevorzugte Spiel-Einstellung X/2=X′/2 beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagring (32) auf der Präzisionsspindel (31) ver­ stellbar ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinrichtung (43) pneumatisch, hydraulisch oder federnd ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4) gegenüber der zu bearbeitenden Zylinder­ oberfläche (45′) durch eine Wärmedämmplatte (5) abschirmbar ist.