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Vorrichtung zum Feinschleifen- langer Bohrungen Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Schleifen langer Bohrungen und hat zum Gegenstand die Zustellung
der im Schleifkopf radial verstellbaren Scfileifsteine. Diese Zustellung der Schleifsteine
wurde bei der ersten Schleifmaschine dieser Art von Hand durch den die Schleifvorrichtung
bedienenden Arbeiter vorgenommen. Da in diesem Falle die Einstellung des Anpressungsdruckes
der Schleifsteine an die Bohrungswand nur gefühlsmäßig erfolgt und eine hinreichende
Genauigkeit nicht zu erreichen ist, ergeben sich bei dieser Art der Zustellung oft
Fehler beim Schleifen, die entweder eine langwierige und teuere Nacharbeit bedingen
oder überhaupt unbrauchbaren Ausschußhervorrufen. Weiterhin ist es dann bekanntgeworden,
die Zustellung der Schleifsteine selbsttätig durch Federn erfolgen zu lassen, welche
die Schleifsteine immer mit einem bestimmten Druck an die Bohrungswand anpressen.
Diese Ausführung hat aber den Nachteil, daß die Bohrungswand nur geglättet werden
kann. Das Zylindrischschleifen einer nicht genau zylindrisch vorgearbeiteten Bohrung
ist auf diese `'eise nicht möglich, da die Schleifsteine jeder Erhöhung und Vertiefung
der Wand folgen und von der gesamten Oberfläche eine gleichmäßige Schleifschicht
fortnehmen. Das gleiche gilt für eine bekannte zylinderfüllende Schleifvorrichtung
mit selbsttätiger elektromotorischer Zustellung. Da hier der Zustellmotor dauernd
unter Strom steht, würden bei nicht genau zylindrisch vorgeschliffener Bohrung die
Schleifsteine jeder Ausweitung folgen und die Abweichungen von der zylindrischen
Form nur noch vergrößert statt verringert werden. Zur Vermeidung eines übermäßigen
:3£npreßdruckes ist bei dieser bekannten Vorrichtung zwar zwischen Zustellmotor
und Zustellgetriebe
eine regelbare Reibungsrutschkupplung eingeschaltet.
Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist aber das notwendige dauernde Laufen des Zustellmotors
und ein unter Umständen langes Rutschen der Reibungskupplung.
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Mit einer anderen bekannten selbsttätig arbeitenden Schleifvorrichtung
wird zwar die' .Nachstellung der Schleifsteine beim Zylindrischschleifen absatzweise
erreicht je nach der fortschreitenden Abschleifung der engen Stellen in der Bohrung.
Diese Vorrichtung hat aber infolge ihrer Selbsttätigkeit den :Nachteil, daß sehr
lange Arbeitszeiten benötigt werden. Selbst für den Fall, daß nur eine kurze enge
Stelle geschliffen werden muß, ist es erforderlich, daß das Schleifwerkzeug stets
die gesamte oft viele Meter betragende Werkstücklänge durchfahren muß, weil die
neue Zustellung mit Hilfe eines Zeitrelais nur dann erfolgt, wenn auf derganzen
Z@'erkstücklänge die Schleifsteine an keiner Stelle mehr angreifen.
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Um diese Nachteile zu beseitigen und die ,.'orteile der Handzustellung
(Zylindrischschleifen) und der selbsttätigen Zustellung (größere Genauigkeit) miteinander
zu vereinigen, erfolgt erfindungsgemäß die Zustellung der Schleifsteine durch einen
Elektromotor, dessen Drehmoment entsprechend dem erforderlichen Anpressungsdruck
der Schleifsteine an die Bohrungswand eingestellt werden kann, und zu dem die Stromzuführung
über zwei parallel liegende Schalter erfolgt, von denen der eine für die Dauer der
Stromzuleitung und der andere nur für eine kurze stoßartige Stromzuleitung (Tippschalter)
bestimmt ist. Der spezifische Anpressungsdruck ändert sich beispielsweise je nach
dem zu schleifenden Werkstoff und der Gesamtanpressungsdruck entsprechend der vom
Bohrungsdurchmesser abhängigen Schleifsteinzahl. Der Elektromotor ist ein sogenannter
Bremstnotor, dessen ;Motor stehenbleibt, wenn auf ihn ein bestimmtes entgegenwirkendes
Bremsmoment ausgeübt wird. Dieses Bremsinoment wird im vorliegenden Falle durch
die Reibungsarbeit der an die Bohrungswand gepreßten Schleifsteine hervorgerufen.
Der Rotor des Zustellmotors dreht sich also, sobald dieser unter Strom steht, so
lange, bis die durch diese Drehung radial aus dem Schleifkopf hinausbewegten Schleifsteine
mit einem ganz bestimmten Anpressungsdruck an die Bohrungswand anliegen. Wird der
Anpressungsdruck- durch die Werkstoffabnahme an der Bohrungswand verringert, dann
dreht sich der Rotor des Zustellmotors um ein weiteres Stück und stellt die Schleifsteine
so weit nach, daß sie wieder mit dem vorgeschriebenen Druck anliegen. `.Nenn die
Stromzufiilirung zum Zustellmotor dauernd eingeschaltet ist, dann erfolgt die Zustellung
der Schleifsteine fortlaufend und stufenlos.
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Da diese selbständige Zustellung der Schleif-#steine aber für das
Schleifen nicht genau #,-lindrisclier Bohrungen nicht zu verwenden L-t, weil die
Schleifsteine durch den Zustell-Rmotor auf den größten Bohrungsdurchmesser eingestellt
werden und dann in den engeren Stellen zu einem Klemmen oder Festsitzen des Schleifkopfes
führen, da das Zttriickdreheit des Zustellmotors durch verstärkten Druck auf die
Schleifsteine nicht möglich ist, dient für den Fall des Zvlindrischschleifens nicht
genau zylindrisch vorgearbeiteter Bobrungen die zweite Schalteinrichtung in der
Stromzuführung für den Zustellmotor, finit cless"#n Hilfe dieser nur zeitweise eingeschaltet
wird. so daß die Zustellung der Schleifsteine absatzweise erfolgt. Die Einstellung
wird dann von Zeit zti Zeit auf den geringsten Bolirtin r,sdurchmesser vorgenommen.
Der besondere Vorteil der Schleifvorrichtung nach der Erfindung gegenülier der selbsttätig
nachschleifenden Schleifvorrichtung besteht darin, daß man die Hublänge der die
Schleifsteine tragenden Spindel individuell an die Länge anpassen kann, über die
sich die abzuschleifende enge Stelle erstreckt. Das Werkzeug ])raucht also nicht
immer die gesamte Werkstiicklänge zu durchfahren, so daß das Zviindriscliscltleifen
bei sehr viel kürzeren Hiiben in wesentlich kürzerer Zeit vorgenommen werden kann.
Auf diese Weise wird sehr viel an Gesamtarbeitszeit gespart.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Schleifvorrichtung
nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen Abb. i eine Seitenansicht der gesamten
Schleifvorrichtung mit teilweise abgenommener Vorderwand des Antriebsgehäuses, Abb.
2 eine Ansicht eines Teiles des Scbleifspindelantriebes in vergrößertem Maßstab,
Abb. 3 einen teilweisen AYialschnitt durch den unteren Teil der Antriebsspindel
und des Schleifkopfes und Abb. d. einen Querschnitt durch den Schleifkopf nach der
Linie IV-IV in Abb. 3.
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Am Gestell i der Schleifvorrichtung ist ein in senkrechter Richtung
bewegbares kastenartiges Gehäuse 2 angeordnet, welches den Antrieb der Schleifspindel
3 bzw. des Schleifkopfes d. und den Antrieb der Schleifsteinzustellung enthält.
Der Schleifkopfantrieb erfolgt durch den Elektromotor 5 über ein Zahnradgetriebe
6/7 und die Schleifspindel 3. Durch eine gleichzeitige Auf- und Abwä rtsbewegung
des Antriebsgehäuses 2 auf den Gleitschienen S, die z. B. elektromotorisch oder
hydraulisch erfolgt, wird der umlaufende Schleifkopf .I im Werkstück 9 auf und ab
bewegt. Hierbei wird das Gewicht der senkrecht
bewegten Massen
durch ein Gegengewicht io ausgeglichen. Die Zustellung der im Schleifkopf q. radial
beweglichen Schleifsteine erfolgt durch den Bremsmotor i i, dessen Drehung eine
im Inneren der hohlen Schleifspindel 3 untergebrachte Druckstange;, in axialer Richtung
bewegt.
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Die Ausbildung und Wirkung der Zustellvorrichtung ist aus den Abb.
2 bis q. zu ersehen. In,derA:bb.2 ist mit 2 e.inTeilstück des Antriebsgehäuses bezeichnet,
in welchem hängend die Schleifspindel 3 gelagerf ist. Die Spindel 3 wird von dem
Motor 5 (Abb. i) über die Zahnräder 6 und 7 angetrieben. Im Innern der hohlen Spindel
3 ist eine Druckstange 12 untergebracht, welche mittels der Kupplung 13 mit einer
anderen Stange 14. verbunden ist. Die Stange 14 ist an ihrem oberen Ende hängend
in einer Hülse 15 gelagert und kann sich gegenüber dieser Hülse-15 drehen. Die Hülse
15 ist mit einer weiteren Hülse 16 verbunden, welche in einer ringförmigen, mit
der Gehäusewand 17 verbundenen Konsole i8 geführt ist. Eine Drehung der Hülse 16
in der Konsole 18 wird durch den keilartigen Einsatz i9 verhindert, welcher in eine
entsprechende Nut der Konsole 18 eingreift. Die Hülse 16 ist in ihrer inneren Bohrung
mit einem Gewinde 20 versehen, in welches das Gewinde des Zapfens 21 eingreift,
der mit dem zapfenartigen Ende 22
der Rotorwelle des Zustellmotors i i fest
verbunden ist. Der Zustellmotor ist ein Drehstrommotor mit Schleifringanker für
ein veränderliches Drehmoment. Zur stufenlosen Änderung des Drehmoments dient ein
Widerstand im Läuferkreis, der mittels eines Hilfsmotors über Druckknöpfe ferngesteuert
werden kann. Das jeweils von der Motorwelle ausgeübte Drehmoment wird durch einen
Stromr'nesser im Läuferkreis auf einer in cmkg geeichten Skala angezeigt. Die bei
Stillstand des Ankers auftretende Wärme wird durch einen besonderen elektrisch angetriebenen
Lüfter abgeführt.
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In der Abb.3 ist der untere Teil der Schleifspindel 3 und der Schleifkopf
gezeigt. Das hülsenartige Ende 23 des Schleifkopfes .a. ist mittels eines Schnellwechselfutters
-24. an der Spindel 3 befestigt. Innerhalb der Hülse 23 ist der Stellbolzen 25 geführt,
welcher mittels des Bolzens 26, des Federtellers 27 und der Feder 28 nach oben gedrückt
wird. Der Bolzen 26 ragt durch zwei einander gegenüberliegende Schlitze 29 in der
Hülse 23 hindurch. Gegen das kalottenartig ausgebildete Ende des Bolzens 25 drückt
die Zustellstange 12. Der Stellbolzen 25 weist an.dem innerhalb des Schleifkopfes
gelegenen Teil zwei Konusse 30 und 31 auf, gegen welche die entsprechend
abgeschrägten Enden 32 der Schleifsteinhalter 33 mittels der Federringe 3.1 und
35 zum Anliegen gebracht werden. Die Schleifsteine 36 sind an den äußeren Längskanten
der Steinhalter 33 befestigt. Am unteren Ende wird der Zustellbolzen 25 ebenfalls
im Schleifkopf ,mittels eines zylindrischen Ansatzes 37 geführt.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Vor dem Beginn der
Schleifarbeit wird mittels einer geeigneten Meß- und Prüfvorrichtung festgestellt,
ob die zu bearbeitende Bohrung schon genügend genau zylindrisch ist und lediglich
ein Feinschleifen, d. 1i. Glätten, der Bohrungs-,v andung vorzunehmen ist, oder
ob die genau zylindrische Form erst hergestellt werden muß. Nachdem das Drehmoment
des "Zustellmotors entsprechend dem von dem Werkstoff und der Zahl der Schleifsteine
abhängigen Anpressungsdruck eingestellt ist, was mittels einer besonderen Schaltvorrichtung
und eines Drehmomentanzeigegerätes geschieht, werden für den Fall des Zylindrischschleifens
nach dem Einfahren des Schleifkopfes in das Werkstück die Schleifsteine auf den
geringsten Durchmesser de:-Bohrung eingestellt. Es geschieht dies in der Weise,
daß man den Schleifkopf an die betreffende Stelle in der Bohrung bringt und dann
den Zustellmotor einschaltet. Der Rotor desselben nimmt dann bei seiner Drehung
den Gewindezapfen 2 i mit, und die Gewind.elzüls@e 16, welche durch den keilartigen
Einsatz i9 an der Drehung verhindert wird, bewegt sich in axialer Richtung nach
unten. Diese axiale Bewegung wird über die Hülse 15 auf die Stange 1:1 und von dieser
über die Kupplung 13 auf die Stange 12 übertragen (siehe Abb.2). Die Stange 12 drückt
auf das kalottenartige Ende des Stehbolzens 25 (siehe Abb. 3) , @velcher
bei gleichzeitiger Überwindung der Kraft der Feder 28 ebenfalls nach unten verschobei:
wird. Dabei werden mittels der Konusse 30 und 31 die Schleifsteinhalter 33 und mit
ihnen die Schleifsteine 36 radial nach außen bewegt. Dieser Einstellvorgang dauert
so lange, bis die Schleifsteine 36 mit einem bestimmten Druck an- der Bohrungswand
anliegen. Der Rotor des Zustellmotors bleibt bei Erreichung des dadurch hervorgerufenen
bestimmten Bremsmomentes stehen. Jetzt wird die Stromzufuhr zum Zustellmo-ror abgeschaltet,
und die Schleifarbeit beginnt. Die Schleifstein greifen jetzt nur an den erhöhten
Wandstellen an, während an den Vertiefungen kein Werkstoff abgenommen wird. Da das
Schleifgeräusch während des Angriffs der Schleifsteine an der Bohrungswand deutlich
zu hören ist, kann der Schleifspindeltransport leicht auf die Länge des zu schleifenden
Werkstückteils eingestellt «-erden, so daß der Schleifkopf
nicht
immer bei jedem Hub das gesamte Werkstück zu durchfahren braucht. lach einer gewissen
Zeit wird die Zustellung der Schleifsteine in gleicher `"eise wiederholt, so daß
allmählich die Erhöhungen der Bohrung,-wand abgeschliffen werden und eine genügen(!
genaue zylindrische Bohrung entsteht. Uni nicht bei jeder Zustellung die Schleifvorrichtung
stillsetzen zu müssen, kann man beispielsweise den Schalter für den Zustellmotor
als Druckknopfschalter- ausbilden, der nur kurze Zeit betätigt «wird, «wenn der
Schleifkopf sich gerade an der engsten Bohrungsstelle befindet. Ist das Z_alindrischschleifen
beendet, dann «wird der Zustellmotor für dauernd eingeschaltet, so daß die Schleifsteine
stufenlos je nach der Größe der Werkstoffabnahme zugestellt werden. Bei der betriebsmäßigen
Ein- und Ausschaltung des Zustellmotors wird das jeweils eingestellte Drehmoment
desselben nicht verändert.
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1'm die Schleifsteine 33 rädial nach innen zu bewegen, läßt man den
Zustellmotor durch Einfegung einer besonderen Schaltung rückwärts laufen. Es werden
dann die Gewindehülse 16 und mit ihr die Stangen 14. und 1-2 nach oben gezogen.
Dadurch wird der Bolzen 25 freigegeben, und die Feder a,9 kann sich wieder entspannen,
«wobei sie mittels des nuerbolzens 26 den Bolzen 25 nach oben aus dem Schleifkopf
herauszieht. Nach Maßgabe der Aufwärtsbewegung der Konusse 3o und 31 ziehen dann
die Federringe 34 und 35 die Steinhalter 33 radial nach innen zusammen.
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Die Ausbildung des Zustellmotors, seiner Schaltung und der erforderlichen
Kühlvorrichtung kann in irgendeiner geeigneten Weise erfolgen. Die Erfindung selbst
wird dadurch nicht berührt.