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.
The invention relates to a grinding device according to the preamble of patent claim 1.
In grinding devices of the specified known type, the grinding surfaces are provided by a temperature-resistant and extremely abrasion-resistant coating, which is made in particular from cubic boron nitride in order to enable comparatively high cutting speeds and cutting performance; In practice, extremely high temperature loads occur, particularly on the outer circumference of the grinding wheel, possibly in combination with temperature loads that differ regionally on the wheel circumference. This often results in harmful influences in the area of the surfaces of the component to be machined, e.g. Defects, cracks and changes in the structure and component hardness.
Due to the extreme temperature and mechanical loads, the grinding wheels are exposed to an increased risk of wear or breakage, particularly on the granular grinding surfaces.
A grinding device of the specified known type (DE-PS 3 804 781) treats a pot-like grinding wheel which has cooling grooves which run obliquely to the direction of rotation and are incorporated into the grinding surfaces and via which cooling oil is to be supplied to the grinding surfaces. Apart from the fact that these cooling grooves lead to an interruption and reduction of the effective grinding area, in the known case the essential cooling is restricted to the coating zone of the grinding wheel, which is already temperature-resistant; only individually distributed channels around the edge of the pot, with which the cooling oil is to be fed to the cooling grooves, cannot make any significant contribution to uniform or targeted cooling, and thus uniform or targeted reduction, to the overall circumference of the grinding wheel that is subject to high temperatures To achieve temperature profile.
Furthermore, the known case provides approximately in the direction of rotation tangentially into the cover and side of the pot edge supply lines for the cooling oil. From a collecting room, at the bottom of the pot-like disk, the cooling oil that has flowed there is to be fed into the channels by the centrifugal force, depending on the speed.
In the known case, the grinding wheel represents a weight-heavy and cost-intensive component to be manufactured; In the event of damage or if the pot rim there with the grinding surfaces becomes unusable, the entire grinding wheel must be replaced.
Furthermore, the known case gives no indication of an assembly-friendly and universally manageable and usable design; in the known case, disassembly of the grinding wheel should only be possible if the entire covering hood with the lines has been removed beforehand.
The invention has for its object to provide a grinding device according to the preamble of claim 1, which enables optimal grinding results with comparatively high cutting performance while mastering the temperature loads occurring during grinding.
The invention solves this problem with the features contained in the characterizing part of claim 1.
Mainly by means of the cooling bores arranged correspondingly at a mutual distance, according to the invention, a targeted cooling of the grinding wheel can be brought about in the area of its outer circumference. The cooling bores are arranged in such a way that they enclose the outer circumferential area of the disk, which is exposed to high temperatures, in the component cooling. The number and cross-sections of the cooling holes can be tailored to the requirements for lubricant and cooling. Due to the relative mutual spacing of the bores, and thus also the respective outlet openings per grinding surface in the axial and in the circumferential direction, the effective grinding surface in addition to the mating surface to be machined can be flushed with the lubricating cooling fluid uniformly or in places and, if necessary, more clearly.
In the invention, the arrangement and design of the radially outer annular space is advantageous, in which the lubricating cooling fluid supplied via the individual channels is initially distributed uniformly over the circumference and thus in turn a uniform distribution of the fluid to the tapping points (inlets) of the cooling holes is aimed. The jacket which can be tuned in the invention with the inner surfaces essentially to the outer circumferential contour of the grinding wheel prevents the lubricating cooling fluid supplied from being prematurely thrown off the grinding surfaces by the prevailing centrifugal force, so that it can be used in the working area free of the jacket.
The invention enables optimal and rapid machining processes with a comparatively high life expectancy. Complicated components, e.g. Turbine blades or small inner diameters, e.g. on rotors, can be optimally processed.
According to claim 2 of the invention, there is the advantage that e.g. in the event of impermissible wear, the attachment part containing the grinding surfaces can be easily loosened by screwing and replaced by a new part, so that the remaining disc can still be used.
According to claims 3 and 4, the ducts and the outer annular space are comparatively easy to manufacture; after loosening the screw connection (see: Claim 2), the channel and ring structures or the bores can e.g. easily from possible residues, e.g. Russ will be freed.
Further advantageous embodiments of the invention can be found in patent claims 5 to 14.
Using an exemplary embodiment, the invention is further explained in the drawings; show it:
1 shows a longitudinal section of the grinding device with a grinding wheel fixedly mounted on the machine shaft, with assignment of a hood-like covering jacket which is equipped with a device for supplying a cooling lubricating fluid and is detachably mounted on a housing,
2 shows a scaled-down view of the device according to viewing direction X of FIG. 1, leaving out the grinding wheel; and
3 shows a development of a surface section of the grinding wheel according to FIG. 1, projected into the plane of the drawing, with the grinding surfaces with assignment of corresponding outlet openings of the cooling bores.
The grinding device has a grinding wheel 2 mounted on a drive shaft 1, on which are arranged channels 3 distributed over the circumference for the supply of a lubricating cooling fluid to the grinding surfaces S1, S2. The grinding surfaces S1, S2 are surrounded at a distance by a jacket 4, which leaves a working area Ab (FIG. 2) on the circumference of the grinding wheel 2. The channels 3 are evenly distributed over the circumference and are guided on their exit side into a coaxial annular space 5, which is connected to the grinding surfaces S1, S2 in the outer circumferential area of the grinding wheel 2 via cooling bores 6, 7, 8, 9 which are arranged at a distance from one another .
The outer annular space 5 penetrated on one side by the channels 3 is formed between the inner surfaces of the attachment part 10, which are angled relative to one another from the radial in the axial direction, and the radially outer peripheral ends of the projections 11 on the remaining disk part 10 min.
The channels 3 are each connected on an inside inlet side to an annular channel 12, which is formed between radially spaced circumferential surfaces of the wall part on the projections 11 on the attachment part 10 and the disk part 101 containing the projections 11.
Furthermore, a section 13 of the casing 4 has connecting pieces 14 and feed lines 15 for the lubricating cooling fluid, which are connected to the annular channel 12 via a rotor-stator seal 16 at an axial gap between the casing 4 and the grinding wheel 2.
The rotor-stator seal 16 consists of circumferential webs 17, 18 projecting axially from the grinding wheel 2 on the entry side of the ring channel 12, which engage in axial circumferential slots of an annular component 19 fixed to a section 13 of the casing 4. The ring component 19 is screwed to a section 13 of the jacket 4 at points St (FIG. 2) distributed uniformly over the circumference. Furthermore, the ring component 19 has axial through bores B1 (see also FIG. 2), which are evenly distributed over the circumference between the locations St for the screw connection and are connected to the feed lines 15 of the one section 13 of the jacket 4.
Thus, the ring component 19 forms, together with the rotor-stator seal 16, an annular channel guide that communicates with the ring channel 12. The lubricating cooling fluid is thus supplied via a plurality of connecting pieces 14 via the feed lines 15, bores B1, the annular channel guide (seal 16 with ring channel 12) at a predetermined pressure and, using the centrifugal force, via the channels 3 to the outer annular space 5.
At least two connecting pieces 14 arranged at a distance from one another on the circumference of the one section 13 of the jacket 4 can be connected to a common distributor pipe.
The jacket 4 is hood-shaped. It consists of one section 13, essentially encasing the grinding surfaces S1, S2, and a further disk-shaped jacket part 20, which is screwed to the front end face of one section 13 (points Sb - FIG. 2) and axially at a distance from a radially outer one and front end of the grinding wheel 2 runs.
The section 13 of the jacket 4 has an inner surface which is bevelled relative to the axis and which extends parallel and above the axially longest grinding surface S1 at a distance of approximately 2 to 3 mm. The relatively large cross section of the jacket section enables stable burst protection.
As can also be seen from FIG. 1, the cooling bores 6-9, starting from the inner surfaces of the outer ring channel 5, can run partially obliquely or vertically relative to the mutually beveled grinding surfaces S1, S2.
2, the outlet openings of the cooling bores 6-9 per grinding surface S1 or S2 are evenly distributed in rows in the circumferential direction, individually, and e.g. for each grinding surface S1, axially relatively closely paired (cooling holes 7, 8).
1, the jacket 4 can be releasably secured to a cylindrical housing 21 of the machine shaft 1 by a clamping piece 22. On the clamping piece 22, an axially extending sleeve-like carrier 23 is fastened, on which the jacket 4 with the line connections 14 sits. Along the circumference of mutually opposite jaws 24, the clamping piece 22 can be clamped to the housing 21 via bores 25 by a screw connection transverse to the axis of the shaft 1.
After the grinding wheel 2 has been fixed concentrically on the machine shaft 1, the clamping piece 22 together with the section 13 of the casing 4 held thereon can be moved axially on the housing 21 to such an extent that the inclined inner surface F of the section 13 is above the adjacent one at the required distance parallel grinding surface S1 extends, at the same time the rotor-stator seal 16 engages axially. The clamping piece 22 is then fixed on the housing 21. Finally, the jacket part 20 can be attached to section 13 of the jacket 4. Only after removal of the casing part 20 can the grinding wheel 2 e.g. be removed from the machine shaft 1 for inspection purposes.
The annular grinding wheel 2 can be fixed concentrically on a shoulder of the machine shaft 1 between a circumferential flange U and relevant mating surfaces of a clamping disk M which is screwed onto an axially projecting shaft journal W.