CH688851A5 - Schleifeinrichtung zur Bearbeitung von Werkstuecken. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung bezieht sich auf eine Schleifeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. 



  Bei Schleifeinrichtungen der angegebenen bekannten Art werden die Schleifflächen von einer temperatur- und extrem abriebbeständigen Beschichtung bereitgestellt, die insbesondere aus kubischem Bornitrid gefertigt ist, um vergleichsweise hohe Schnittgeschwindigkeiten und Zerspanleistungen zu ermöglichen; es treten in der Praxis extrem hohe Temperaturbelastungen, besonders am äusseren Umfang der Schleifscheibe auf, gegebenenfalls in Kombination mit regional am Scheibenumfang unterschiedlichen Temperaturbelastungen. Hieraus resultieren vielfach schädliche Einflüsse im Bereich der Oberflächen des zu bearbeitenden Bauteils, z.B. Defekte, Risse sowie Änderungen der Gefügestruktur und der Bauteilhärte. 



  Aufgrund der extremen Temperatur- und mechanischen Kraftbeanspruchungen sind die Schleifscheiben, insbesondere an den körnigen Schleifflächen, einer erhöhten Verschleiss- bzw. Bruchgefahr ausgesetzt. 



  Eine Schleifeinrichtung der angegebenen bekannten Art (DE-PS 3 804 781) behandelt eine topfartige Schleifscheibe, die schräg zur Drehrichtung verlaufende, in die Schleifflächen eingearbeitete Kühlnuten aufweist, über die Kühlöl den Schleifflächen zugeführt werden soll. Abgesehen davon, dass diese Kühlnuten zu einer Unterbrechung und Reduzierung der effektiven Schleiffläche führen, wird im bekannten Fall die wesentliche Kühlung auf die ohnehin temperaturfeste Beschichtungzone der Schleifscheibe beschränkt; lediglich einzeln über dem Randumfang des Topfes verteilte Kanäle, mit denen das Kühlöl den Kühlnuten zugeführt werden soll, können keinen nennenswerten Beitrag leisten, um am örtlich hochtemperatur-belasteten Gesamtumfang der Schleifscheibe eine gleichförmige bzw. gezielte Kühlung, und damit einen gleichförmigen bzw. gezielt reduzierten Temperaturverlauf zu erzielen. 



  Ferner sieht der bekannte Fall in Drehrichtung etwa tangential in die Abdeckhaube und seitlich des Topfrandes einmündende Zufuhrleitungen für das Kühlöl vor. Aus einem Sammelraum, am Grund der topfartigen Scheibe, soll das dorthin abgeflossene Kühlöl drehzahlabhängig durch die Zentrifugalkraft den Kanälen zugeführt werden. 



  Die Schleifscheibe stellt im bekannten Fall ein gewichtlich schweres und kostenintensiv zu fertigendes Bauteil dar; im Falle einer Beschädigung oder einer betriebsbedingten Unbrauchbarkeit des dortigen Topfrandes mit den Schleifflächen muss die gesamte Schleifscheibe ersetzt werden. 



  Ferner vermittelt der bekannte Fall keinerlei Hinweise auf eine montagefreundliche und universal handhabbare und einsetzbare Bauweise; im bekannten Fall dürfte eine Demontage der Schleifscheibe nur möglich sein, wenn zu vor die gesamte Abdeckhaube mit den \lleitungen entfernt worden ist. 



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleifeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, die unter Beherrschung der beim Schleifen auftretenden Temperaturbelastungen optimale Schleifergebnisse bei vergleichsweise hoher Zerspanungsleistung ermöglicht. 



  Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit den im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmalen. 



  Hauptsächlich über die entsprechend mit gegenseitigem Abstand angeordneten Kühlbohrungen kann gemäss der Erfindung eine gezielte Kühlung der Schleifscheibe im Bereich ihres äusseren Umfanges herbeigeführt werden. Die Kühlbohrungen sind so angeordnet, dass sie den komplett hochtemperaturbelasteten äusseren Umfangsbereich der Scheibe in die Bauteilkühlung einschliessen. Anzahl und Querschnitte der Kühlbohrungen können auf den Bedarf an Schmiermittel und Kühlung abgestimmt werden. Durch relative gegenseitige Abstandslage der Bohrungen, und damit auch der jeweiligen Austrittsöffnungen pro Schleiffläche in axialer und in Umfangsrichtung kann die jeweils effektive Schleiffläche nebst zu bearbeitender Gegenfläche gleichförmig oder stellenweise, und nach Bedarf deutlicher ausgeprägt, vom schmierenden Kühlfluid bespült werden. 



  Bei der Erfindung ist die Anordnung und Ausbildung des radial äusseren Ringraums vorteilhaft, in dem das über die Einzelkanäle zugeführte schmierende Kühlfluid zunächst gleichförmig über dem Umfang verteilt wird und so wiederum eine gleichförmige Verteilung des Fluids auf die Entnahmestellen (Eintritte) der Kühlbohrungen er zielt wird. Der bei der Erfindung mit den Innenflächen im wesentlichen auf die äussere Umfangskontur der Schleifscheibe abstimmbare Mantel verhindert, dass das zugeführte schmierende Kühlfluid durch die herrschende Zentrifugalkraft vorzeitig von den Schleifflächen abgeschleudert wird, so dass es im vom Mantel freien Arbeitsbereich nutzbar ist. 



  Die Erfindung ermöglicht optimale und rasche Bearbeitungsprozesse bei vergleichsweise hoher Lebensdauererwartung. Kompliziert gestaltete Bauteile, z.B. Turbinenschaufeln oder auch kleine Innendurchmesser, z.B. an Rotoren, können optimal bearbeitet werden. 



  Gemäss Anspruch 2 der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass z.B. bei unzulässigem Verschleiss das die Schleifflächen enthaltende Aufsatzteil durch Verschraubung einfachst gelöst und durch ein Neuteil ersetzt werden kann, so dass die restliche Scheibe weiter verwendbar ist. 



  Gemäss Ansprüchen 3 und 4 ergibt sich eine vergleichsweise einfache Herstellbarkeit der Kanäle und des äusseren Ringraums; nach Lösen der Verschraubung (s.h.: Anspruch 2) können die Kanal- und Ringstrukturen oder die Bohrungen z.B. leicht von eventuellen \lrückständen, z.B. Russ befreit werden. 



  Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Patentansprüchen 5 bis 14 entnehmbar. 



  Anhand eines Ausführungsbeispiels ist die Erfindung in den Zeichnungen weiter erläutert; es zeigen: 
 
   Fig. 1 einen Längsschnitt der Schleifeinrichtung mit auf der Maschinenwelle fest montierter Schleifscheibe unter Zuordnung eines haubenartigen Abdeckmantels der mit Ein richtungen für die Zufuhr eines kühlenden Schmierfluids ausgestattet und lösbar an einem Gehäuse montiert ist, 
   Fig. 2 eine im Massstab verkleinert wiedergebene Ansicht der Einrichtung gemäss Blickrichtung X der Fig.1, unter Fortlassung der Schleifscheibe; und 
   Fig. 3 eine in die Zeichnungsebene projizierte Abwicklung eines Oberflächenabschnitts der Schleifscheibe nach Fig. 1 mit den Schleifflächen unter Zuordnung entsprechender Austrittsöffnungen der Kühlbohrungen. 
 



   Die Schleifeinrichtung weist eine auf einer Antriebswelle 1 montierte Schleifscheibe 2, an der über dem Umfang verteilte Kanäle 3 für die Zufuhr eines schmierenden Kühlfluids zu den Schleifflächen S1, S2 angeordnet sind. Die Schleifflächen S1, S2 sind mit Abstand von einem Mantel 4 umgeben, der einen Arbeitsbereich Ab (Fig. 2) am Umfang der Schleifscheibe 2 freilässt. Die Kanäle 3 sind gleichmässig über dem Umfang verteilt angeordnet und auf ihrer Austrittsseite in einen koaxialen Ringraum 5 geführt, der im äusseren Umfangsbereich der Schleifscheibe 2 über mit Abstand zueinander angeordnete Kühlbohrungen 6, 7, 8, 9 mit den Schleifflächen S1, S2 in Verbindung steht. 



  Der äussere einseitig von den Kanälen 3 durchbrochene Ringraum 5 ist dabei zwischen aus der radialen in die axiale Richtung relativ zueinander abgewinkelten Innenflächen des Aufsatzteils 10 und den radial äusseren Umfangsenden der Vorsprünge 11 an dem restlichen Scheibenteil 10 min  ausgebildet. 



  Die Kanäle 3 stehen jeweils an einer innen liegenden Eintrittsseite mit einem Ringkanal 12 in Verbindung, der zwischen radial mit Abstand angeordneten Umfangsflächen des auf den Vorsprüngen 11 aufsitzenden Wandteils am  Aufsatzteil 10 und des die Vorsprünge 11 enthaltenden Scheibenteils 101 ausgebildet ist. 



  Ferner weist ein Abschnitt 13 des Mantels 4 Anschlussstücke 14 und Zuleitungen 15 für das schmierende Kühlfluid auf, die über eine Rotor-Stator-Dichtung 16 an einem Axialspalt zwischen dem Mantel 4 und der Schleifscheibe 2 mit dem Ringkanal 12 in Verbindung stehen. 



  Die Rotor-Stator-Dichtung 16 besteht aus an der Eintrittsseite des Ringkanals 12 von der Schleifscheibe 2 axial vorspringenden Umfangsstegen 17, 18, die in axiale Umfangsschlitze eines am einen Abschnitt 13 des Mantels 4 festgelegten Ringbauteils 19 eingreifen. Das Ringbauteil 19 ist an gleichmässig über dem Umfang verteilten Stellen St  (Fig. 2) mit dem einen Abschnitt 13 des Mantels 4 verschraubt. Ferner weist das Ringbauteil 19 axiale Durchgangsbohrungen B1 auf (s.h. auch Fig. 2), die zwischen den Stellen St für die Schraubverbindung gleichmässig über dem Umfang verteilt sind und mit den Zuleitungen 15 des einen Abschnitts 13 des Mantels 4 in Verbindung stehen.

  Mithin bildet das Ringbauteil 19 zusammen mit der Rotor-Stator-Dichtung 16 eine mit dem Ringkanal 12 kommunizierende, ringförmige Kanalführung aus. Über mehrere Anschlussstücke 14 wird das schmierende Kühlfluid somit über die Zuleitungen 15, Bohrungen B1, die ringförmige Kanalführung (Dichtung 16 mit Ringkanal 12) mit einem vorgegebenen Druck zugeführt und, unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft, über die Kanäle 3 dem äusseren Ringraum 5 zugeführt. 



  Es können mindestens zwei am Umfang des einen Abschnitts 13 des Mantels 4 mit Abstand zueinander angeordnete Anschlussstücke 14 an ein gemeinsames Verteilerrohr angeschlossen sein. 



  Der Mantel 4 ist haubenartig ausgebildet. Er besteht aus dem einen, im wesentlichen die Schleifflächen S1, S2 ummantelnden Abschnitt 13 und einem weiteren scheibenförmigen Mantelteil 20, das mit der frontalen Stirnfläche des einen Abschnitts 13 verschraubt ist (Stellen Sb - Fig. 2) und axial mit Abstand gegenüber einer radial äusseren und vorderen Stirnseite der Schleifscheibe 2 verläuft. 



  Der Abschnitt 13 des Mantels 4 weist eine relativ zur Achse abgeschrägte Innenfläche auf, die sich in einem Abstand von etwa 2 bis 3 mm parallel oberhalb der axial längsten Schleiffläche S1 erstreckt. Der verhältnismässig grosse Querschnitt des Mantelabschnitts ermöglicht einen stabilen Berstschutz. 



  Wie man ferner aus Fig. 1 erkennt, können die Kühlbohrungen 6-9, von den Innenflächen des äusseren Ringkanals 5 ausgehend, relativ zu den gegeneinander abgeschrägten Schleifflächen S1, S2 teilweise schräg oder senkrecht verlaufen. 



  Gemäss Fig. 2 sind die Austrittsöffnungen der Kühlbohrungen 6-9 pro Schleiffläche S1 bzw. S2 reihenweise in Umfangsrichtung gleichmässig verteilt, einzeln, und z.B. pro Schleiffläche S1 zusätzlich, axial verhältnismässig dicht gepaart angeordnet (Kühlbohrungen 7, 8). 



  Gemäss Fig. 1 kann der Mantel 4 an einem zylindrischen Gehäuse 21 der Maschinenwelle 1 durch ein Klemmstück 22 lösbar festgelegt sein. Am Klemmstück 22 ist ein sich axial erstreckender hülsenartiger Träger 23 befestigt, auf dem der Mantel 4 mit den Leitungsanschlüssen 14 sitzt. Entlang sich am Umfang einander mit Abstand gegenüberliegenden Backen 24 ist das Klemmstück 22 über Bohrungen 25 durch eine Schraubverbindung quer zur Achse der Welle 1 mit dem Gehäuse 21 verklemmbar.

  Nachdem die  Schleifscheibe 2 auf der Maschinenwelle 1 konzentrisch festgelegt worden ist, kann das Klemmstück 22 zusammen mit dem daran gehaltenen Abschnitt 13 des Mantels 4 axial auf dem Gehäuse 21 soweit verschoben werden, dass die schräge Innenfläche F des Abschnitts 13 im erforderlichen Abstand oberhalb der angrenzenden parallelen Schleiffläche S1 sich erstreckt, wobei zugleich die Rotor-Stator-Dichtung 16 axial ineinandergreift. Hierauf wird das Klemmstück 22 am Gehäuse 21 festgelegt. Abschliessend kann das Mantelteil 20 am Abschnitt 13 des Mantels 4 befestigt werden. Lediglich nach Entfernung des Mantelteils 20 kann die Schleifscheibe 2 z.B. zu Inspektionszwecken von der Maschinenwelle 1 entfernt werden. 



   Die ringförmige Schleifscheibe 2 ist an einem Absatz der Maschinenwelle 1 konzentrisch zwischen einem Umfangsflansch U und betreffenden Gegenflächen einer Klemmscheibe M festlegbar, die auf einen stirnseitig axial vorspringenden Wellenzapfen W aufgeschraubt wird. 

Claims (14)

1. Schleifeinrichtung, bei der auf einer Antriebswelle (1) eine Schleifscheibe (2) montiert ist, an der über dem Umfang verteilte Kanäle (3) für die Zufuhr eines schmierenden Kühlfluids zu den Schleifflächen (S1, S2) angeordnet sind, die mit Abstand von einem Mantel (4) umgeben sind, der einen Arbeitsbereich am Umfang der Schleifscheibe freilässt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (3) gleichmässig über dem Umfang verteilt angeordnet sind und auf ihrer Austrittsseite in einen koaxialen Ringraum (5) geführt sind, der im äusseren Umfangsbereich der Schleifscheibe (2) über mit Abstand zueinander angeordnete Kühlbohrungen (6-9) mit mindestens einer Schleiffläche (S1, S2) in Verbindung steht.

2.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schleifflächen (S1, S2) an einem die Kühlbohrungen (6-9) enthaltenden Aufsatzteil (10) angeordnet sind, das mit dem restlichen Scheibenteil (10 min ) verschraubt ist.

3. Einrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (3) in radialer Anordnung zwischen in gleichmässigen gegenseitigen Umfangsabständen von an einem Scheibenteil (10 min ) angeordneten Vorsprüngen (11) und einem auf den Vorsprüngen (11) aufsitzenden Wandteil des Aufsatzteils (10) ausgebildet sind.

4.

Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere einseitig von den Kanälen (3) durchbrochene Ringraum (5) zwischen aus der radialen in die axiale Richtung relativ zueinander abgewinkelten Innenflächen des Aufsatzteils (10) und den radial äusseren Umfangsenden der Vorsprünge (11) am restlichen Scheibenteil (10 min ) ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (3) jeweils an einer innen liegenden Eintrittsseite mit einem Ringkanal (12) in Verbindung stehen, der zwischen radial mit Abstand angeordneten Umfangsflächen des auf den Vorsprüngen (11) aufsitzenden Wandteils und des die Vorsprünge (11) enthaltenden Scheibenteils (10 min ) angeordnet sind.

6.

Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (13) des Mantels (4) Anschlussstücke (14) und Zuleitungen (15) für das schmierende Kühlfluid aufweist, die über eine Rotor-Stator-Dichtung (16) an einem Axialspalt zwischen dem Mantel (4) und der Schleifscheibe (2) mit dem Ringkanal (12) in Verbindung stehen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotor-Stator-Dichtung (16) aus an der Eintrittsseite von der Schleifscheibe (2) axial vorspringenden Umfangsstegen (17, 18) besteht, die in axiale Umfangsschlitze eines am einen Abschnitt (13) des Mantels (4) lösbar festgelegten Ringbauteils (19) abdichtend eingreifen.

8.

Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei am Umfang des einen Abschnitts (13) des Mantels (4) mit Abstand zueinander angeord nete Anschlussstücke (14) an ein gemeinsames Verteilerrohr angeschlossen sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (4) haubenartig ausgebildet ist und aus dem einen, im wesentlichen die Schleifflächen (S1, S2) ummantelnden Abschnitt (13) und einem weiteren scheibenförmigen Mantelteil (20) besteht, das mit der frontalen Stirnfläche des einen Abschnitts (13) verschraubt ist und axial mit Abstand gegenüber einer radial äusseren und vorderen Stirnseite der Schleifscheibe (2) verläuft.

10.

Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlbohrungen (6-9) von den Innenflächen des äusseren Ringkanals (5) ausgehend, relativ zu den gegeneinander abgeschrägten Schleifflächen schräg und/oder senkrecht verlaufen.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen der Kühlbohrungen (6, 7, 8, 9) pro Schleiffläche (S1, S2) in Reihen am äusseren Umfang gleichmässig verteilt, einzeln und/oder axial dichter gepaart angeordnet sind als übrige Austrittsöffnungen.

12. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (4) mit den Anschlussstücken (14) und Zuleitungen (15) an einem zylindrischen Gehäuse (21) der Maschinenwelle (1) axial verschiebbar und durch ein Klemmstück (22) lösbar festgelegt ist.

13.

Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (4) einen Berstschutz ausbildet und an einem mit dem Klemmstück (22) fest verbundenen Tragbauteil (23) angeordnet ist, das axial und mit Ab stand gegenüber dem frontalen Ende des Gehäuses (21) und gegenüber einem vom Gehäuse (21) axial vorstehenden Abschnitt der Maschinenwelle (1) sich erstreckt.

14. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (4) mindestens eine relativ zur gemeinsamen Achse des Gehäuses (21) und der Maschinenwelle (1) geradlinig abgeschrägte Innenfläche (F) aufweist, die auf den Schrägverlauf mindestens einer Schleiffläche (S1) abgestimmt ist und mit der über das Klemmstück (22) ein Umfangsspalt zwischen dem Mantel (4) und der Schleiffläche (S1) eingestellt ist.