DD215736A1

DD215736A1 - Schleifkoerper mit innenkuehlung und dazugehoeriger schleifkoerperaufnahme

Info

Publication number: DD215736A1
Application number: DD25128383A
Authority: DD
Inventors: Joachim Quandt; Juergen Ruehle; Andreas Jehmann; Uwe Bernau
Original assignee: Werkzeugmasch Okt Veb
Priority date: 1983-05-26
Filing date: 1983-05-26
Publication date: 1984-11-21
Also published as: DD215736B1; DE3415498A1; CH665988A5

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schleifkoerper, aufgebaut aus Schleifkoerpersegmenten mit radial verlaufenden Kanaelen an den Fuegestellen der Schleifkoerpersegmente sowie der dazugehoerigen Schleifkoerperaufnahme, deren Bohrungen zu besagten Kanaelen fuehren. Insbesondere ist die Erfindung fuer eine Zahnflankenschleifmaschine gedacht, die im Teilwaelzverfahren mit Doppelkegelschleifkoerper arbeitet. Ziel der Erfindung ist es, die Arbeitsproduktivitaet und Arbeitsgenauigkeit beim Zahnflankenschleifen zu steigern, ohne den Aufwand bei der Gestaltung des Erzeugnisses wesentlich zu erhoehen, bei Beibehaltung bzw. Reduzierung der Betriebskosten. Aufgabe der Erfindung ist es, die Wirksamkeit des zur Verfuegung stehenden Kuehlschmiermittels an den Schnittstellen zwischen Schleifkoerper und Zahnflanke zu erhoehen und die Steifigkeit des Gesamtsystems Schleifkoerperaufnahme/Schleifkoerper zu steigern. Bei der erfindungsgemaessen Loesung wird dies dadurch erreicht, dass an den Fuegestellen der Schleifkoerpersegmente radial verlaufende Kanaele ausgebildet sind, die ueber in der Schleifkoerperaufnahme befindliche Bohrungen mit einem Kuehlschmiermittel versorgt werden und somit eine Innenkuehlung waehrend des Schleifprozesses ermoeglichen. Durch Verwendung von Rundringen zwischen dem Segmentschleifkoerper und der Schleifkoerperaufnahme wird erreicht, dass einerseits eine Sicherung gegen das Herausloesen der Schleifkoerpersegmente aufgrund der auftretenden Fliehkraft aus dem Segmentschleifkoerper erfolgt und andererseits durch das Anpassen des Rundringes an die Unebenheiten der Schleifkoerpersegmente eine hoehere Steifigkeit und wirksame Schwingungsdaempfung erzielt wird.

Description

Titel der Erfindung ₍ , ' ' ' ' \

Schleifkörper mit Innenkühlung und dazugehöriger Schleifkörperaufnahme

Anwendungsgebiet der Erfindung . ' ' ' I

Die Erfindung betrifft einen Schleifkörper, vorzugsweise aufgebaut aus Schleifkörpersegmenten mit radialen Kanälen und der dazugehörigen Schleifkörperaufnähme, insbesondere für eine Zahnflankenschleifmaschine, die im Teilwälzverfahren mit Doppelkegelschleifkörper arbeitet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen | Die beim Schleifprozeß auftretenden großen Energien werden zu ' einem erheblichen Teil an der Schnittstelle in Wärme umgewandelt, die die Oberflächenschicht der gehärteten Zahnflanke erwärmt und zu thermisch bedingten Schleif fehlem führt. Einer-

. * . ' . .

seits kommt es dabei zu einem Anlassen der Zahnflanke und einer daraus resultierenden Verringerung der Härte, Dieser Schleiffehler äußert sich durch verschiedenen Anlaßfarben, die als Brandflecken sichtbar werden.

Beim zweiten thermisch bedingten Schleiffehler findet ebenfalls ein Anlaßvorgang statt. Die Einwirkung des Kühlmediums führt zu einer sekundären Härtung der Zahnflanke und zu einer unterschiedlichen Gefügeausbildung. Damit verbundene Volumenunterschiede zwischen ferritischem.,', austenitischem und martensitischem Gefüge führen zu Spannungen in den Oberflächenschichten, die Schleif risse zur Folge haben können. In der schleiftechnischen Praxis wird die max. Zustellung, bei der diese thermisch bedingten Schleif fehler gerade noch nicht auftreten, als Grenzzustellung bezeichnet.

Einfluß auf die Grenzzustellung und somit auf die Produktivität beim Zahnflankenschleifen haben die Werkstoffeigenschaften und Verzahnungsparameter des Zahnrades, die technologischen Schnittbedingungen, die Kühlschmierung und die spezifische Schnittkcaft.

Von diesen Einflußgrößen lassen sich im wesentlichen nur die spezifische Schnittkraft und die Kühlschmierung beeinflussen. Die Erhöhung der Wirksamkeit der Kühlschmierung führte zu verbesserten Lösungsvorschlägen für eine Zuführung des Kühlschmiermittels an der Peripherie des Schleifkörpers.

So ist eine Einrichtung bekannt, bei der die zu Verfügung stehende Menge des Kühlschmiermittels beim Zahnflankenschleifen mit Doppelkegelschleifkörper Jeweils der Zahnflanke zugeführt wird, die gerade geschliffen wird (DD -VVP 142 678). Bei einer weiteren fortschrittlichen Lgsung beim Zahnformschleifen (Fa. Liebherr, BRD) ist die Z_uführdüse als Formdüse ausgebildet, die das aktive Profil des SchMfkörpers umschließt. Synchron mit der Abrichtzustellung wird die Zuführdüse zum Schleifkörper nachgeführt, so daß immer eine konstante Spaltbreite vorhanden ist.

Nachteilig bei diesen Lösungen ist, daß das Kühlschmiermittel durch den sich drehenden Schleifkörper fortgeschleudert wird und nur ein geringer Teil zur aktiven Schleifzone gelangt. Desweiteren ist zum Nachführen der Düsen ein erheblicher technischer Aufwand erforderlich. Es wurden daher Lösungen für eine

. Innenkühlung vorgeschlagen, bei denen das Kühlschmiermittel _β innerhalb der Aufnahmebohrung des Schleifkörpers zugeführt wird und vermöge der Fliehkraft in die Hohlräume des Schleifkörpers diffundiert und nach außen dringt. Aufgrund der geringen Menge des Kühlschmiermittels, des an der Peripherie des Schleifkörpers anlangt, ist dieses Verfahren für das Zahnflankenschleifen nicht

''geeignet. Durch verunreinigtes Kühlschmiermittel verstopfen die Hohlräume, sehr schnell.

Bei einer weiteren bekannten Lösung (DE - PS 884005) ist der Schleifkörper mit in der Arbeitsfläche mü,ndenden Kanälen versehen, über die d3s Kühlschmiermittel zugeführt wird. Die Herstellung eines solchen Schleifkörpers mit Kanälen ist mit den bekannten Herstellungsverfahren mit einem höheren technischen Aufwand verbunden. .

Das Kühlschmiermittel wird gleichzeitig allen in der Arbeitsfläche des Schleifkörpers mündenden Kanälen zugeführt. Insbesondere beim Zahnflankenschleifen ist der Einsatz des vorgeschlagenen Schleifkörpers aus mehreren Gründen nicht möglich. Zur Erzielung eines kühlen Schliffes sind große Zuführungen des" Kühlschmiermittels erforderlich, damit ander aktiven Schleifzone eine genügende Menge zur Verfugung steht.

/Dies erfordert einen großen Flächenbedarf für den Sammelbehälter des Kühlschmiermittels und für die erforderlichen Filtereinrichtungen sowie die Realisierung großer Rückführungskanäle. Damit steigen der Energiebedarf zur Förderung und Kühlung sowie die Betriebskosten.

Für "das Präzisionsschleifen ist eine genaue und steife Aufnahme des Schleifkörpers erforderlich, .

Die Erfüllung dieser Forderung ist mit dem in DE - PS 884005 beschriebenen Schleifkörper nicht möglich.

Zur Verringerung aer spezifischen Schnittkraft werden Schleifkörper geringerer Härte und größerer Porösität empfohlen. Beim Präzisionsschleifen, insbesondere Zahnflankenschleifen, sind diesen Maßnahmen jedoch Grenzen gesetzt, da sich die Gefahr verschleißbedingter Teilungsabweichujngen vergrößert. '

Zur Erzielung einer geringen spezifischen Schnittkraft und eines kühleren Schliffes und aus technischen Gründen anderer Art wie z.B. Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit und Herstellbarkeit großer Schleifkörper wurde daher insbesondere bei großen Schleifkörpern der Aufbau aus Segmenten vorgeschlagen. Gleichzeitig sind beim Einsatz von SchleifSegmenten Maßnahmen vorzusehen, die ein Herauslösen aus dem Schleifkörperverband durch auftretende Fliehkräfte verhindern.

So ist eine Erfindung eines Segmentschleifkörpers beim Schleifen im Umfangsschliff nach DD- WP 97584 bekannt,bei dem der Fuß

des Segmentes trapezförmig ausgebildet ist.

Bei einer Erfindung nach DE - OS 2161 942 wird der Einsatz selbstsichernder Schleifsegmente vorgeschlagen, wobei die Segmente gegeneinander verzahnt oder verkeilt werden und bei der Verzahnung oder Verkeilung öffnungen vorgesehen sind, die zur Kühlung der Segmente dienen wobei das Kühlmittel tangential zur Schleifkörperachse zugeführt wird.

In den beschriebenen Formen ist der Einsatz der vorgeschlagenen Schleifsegmente beim Zahnflankenschleifen gehärteter Zahnräder nicht anwendbar, da sie für das Stirnschleifen vorgesehen sind. Bisher eingesetzte Schleifkörper beim Zahnflankenschleifen sind als Monoblock geringer Eigensteifigkeit ausgeführt. Nachteilig ist weiterhin, daß im Bereich der Schleifscheibenbohrung tangentiale Zugspannungen auftreten.

Zur Erhöhung der Schleifleistung und der geschliffenen Qualität der Werkstücke wurden Maßnahmen zur Verbesserung der Einspann·*· möglichkeiten vorgeschlagen.

In den Erfindungen DE-OS 2405 048 und DE-OS 2405 028 sind Lösungen beschrieben, bei denen sich die Aufnahmevorrichtungen der Schleifkörper den Unebenheiten in der Einspannzone anpassen, wodurch Biegespannungen und axiale Verformungen vermieden werden, bei der gleichzeitigen Erzielung hoher Haftbeiwerte, Die vorgeschlagenen Lösungen erfordern einen höheren technischen Aufwand durch den Einsatz ring- oder plattenförmiger Zwischenglieder.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Arbeitsproduktivität und Arbeitsgenauigkeit beim Zahnflankenschleifen zu steigern, ohne den Auf-

vvnnd zur Herstellung des Erzeugnisses wesentlich zu erhöhen, bei Beibehaltung bzw. Reduzierung der Betriebskosten.

Darlegung des Wesens der Erfindung , , ' Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu 'schaffen/ die aus einem Schleifkörper und einer Schleifkörper-/¹ aufnähme besteht, um die Wirksamkeit des zur Verfugung stehen-* den Kühlschmiermittel« an den Schnittstellen zwischen Schleif- : körper und Zahnflanke zu erhöhen sowie die Steifigkeit des Gesamtsystems Schleifkörperaufnahme/Schleifkörper zu steigern. .ErfindungsgemäßWird die Aufgabe dadurch gelöst, daß beispielsweise vier gleichartige Segmente fugenlos zu einem geschlossenen ringförmigen Doppelkegelschleifkörper zusammengesetzt sind. Die ^- Segmente sind an den Fügestellen mit je zwei radial verlaufenden

Nuten versehen, die dem jeweiligen Kegelmantel des Doppelkegel- : schleifkörpers zugeordnet sind.

Durch das Zusammenfügen der Segmente ergeben diese Nuten an den Schnittstellen Führungskanäle für das Kühlschmiermittel. Der Aufnahrnekörper für die Schleifsegmente wird im Durchmesser größer und kompakter als bisherige Aufnahmekörper für Schleifkörper mit Bohrung Gestaltet.

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Sowohl die Segmente als auch die Aufnahmekörper sind mit konzentrisch verlaufenden Nuten versehen, in denen handelsübliche Rundringe eingelegt sind.

: Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die Segmente einen schwalbenschwanz!*örmigen Fuß auf, der formschlüssig mit dem Aufhahmegrundkörper verbinden.ist. Die Zuführungskanäle mit •Zuführungsnuten für das Kühlschmiermittel in der Schleifkörperaufnahrne sind so ausgeführt, daß die radialen Führunaskanäle nur dann mit Kühlschmiermittel beaufschlagt werden,,wenn die Segmente Schleifkontakt haben.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß zur Zuführung des Kühlschmiermittels zur Schnittstelle vorhan-. . dene Fliehkräfte genutzt werden und das Kühlschmiermittel direkt zur Kontaktzone zwischen Schleifkörper und Zahnflanke geführt wird. Unabhängig vom Durchmesser des Schleifkörpers liegen immer gleiche Zuführbedingungen für das Kühlschmiermittel vor, ohne daß dazu ein zusätzlicher technischer Aufwand erforderlich ist.

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Durch die Erhöhung der desamtsteifigkeit des Systems ist ebenfalls eine Erhöhung der Drehmomentenübertragung zwischen Schleifspindel und Schleifscheibe möglich. Die vorgeschlagenen Lösungen führen zu.einer Steigerung der Produktivität und Genauigkeit vorzugsweise an Zahnflankenschleifmaschinen, bedingt durch Veränderungen der Schleifkörpergestaltung, Schleifkörperaufnahme und geeignete Zuführung des Kühlschmiermittels.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Schnitt durch Schleifkörper und Schleifkörperaufnahme

Fig. 2 Schnitt A-A der Fig. 1

Fig. 3 Schleifkörper, zusammengesetzt aus Schleifkörpersegmenten

Fig. 4 Schnitt B-B der Fig. 3

Fig. 5 Besondere Ausführungsform eines Schleifkörpersegmentes

Fig. 6 Doppelkegelschleifkörper als Monoblock

Im Ausführungsbeispiel bilden vier Schleifkörpersegmente lj einen Schleifkörper 2, der als Doppelkegelschleifkörper ausgebildet .".ist* . · ." ' .' ' '" ' ' Die Schleifkörpersegmente 1 sind mit vier radial verlaufenden Muten 3; 4 und mindestens mit zwei konzentrisch verlaufenden Nuten 5; 6 versehen. Dabei sind die vier radial verlaufenden Nuten 3; 4 jeweils einem Kegelmantel 7; S des Doppelkegelschleifkörpers zugeordnet. Die Schleifkörpersegemente 1 wurden mit einem Klebemittel 9 fugenlos zusammengesetzt. Auf diese Weise bilden die radial verlaufenden Nuten 3; 4 Kanäle 10; 11 im zusammengesetzten Schleifkörper,

Die Schleifkörperaufnähme für den Schleifkörper 2 besteht aus einem Aufnahmeflansch 12 und einem Spannflansch 13. Im Aufnahmeflansch 12, der mit einer Schleifspindel 14 verbunden ist, sind Bohrungen 15; 16 angebracht, die den Kanälen 10; des Schleifkörpers 2 zugeordnet sind. Der Schleifkörper 2 ist mit einer Abdeckhaube umgeben, die aus einer an der Schleifspindel 14 befestigten Kappe 17 und einem Deckel 18 besteht.

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'Am Deckel 18 ist ein Flansch 19 angebracht, der mit Bohrungen . 20-;äl und Ringnuten 22;23 versehen ist, wobei die Ringnuten 22;23 den Bohrungen 15;16 des Aufnahme'flansches 12 zugeordnet sind.

Am Flansch 19 sind Schläuche 24;25 befestigt

Zwischen dem Aufnahmeflansch 12 und dem Spannflansch 13 sowie dem Schleifkörper 2 sind Rundringe 26 angeordnet, wobei die Rundringe 26 in die Nuten 5;6 der Schleifkörpersegmente 1 und in die Nut 27 des Aufnahmeflansches 12 bzw. in die Nut 28 des Spannflansches 13 eingelegt sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Schleifkörpersegmente nach Fig. 5 weisen diese einen trapezförmigen Fuß auf

Zur Aufnahme des trapezförmigen Fußes sind der Aufnahmeflansch

12 und der Spannflansch 13 entsprechend gestaltet. Diese Ausführung.ist nicht näher dargestellt.

Der Schleifkörper 2 kann ,weiterhin nach Fig. 6 als Monoblock mit eingearbeiteten Kanälen'10;il ausgeführt sein

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung ist wie folgt :₇ Der Schleifkörper 2 wird als kompakte Baueinheit mit dem Aufnahmeflansch 12 und dem Spannflansch 13 vormontiert und auf die Schleifspindel 14 gesetzt. Dabei Werden zwischen den Schleifkörpersegmenten 1 und dem Aufnahmeflansch 12 bzw.. Spannflansch

13 Rundringe,26 eingelegt, einerseits als Fliehkraftsicherung , der Schleifkörpersegmente 1, andererseits zur Verbesserung der Spannbedingungen und der Momente—nübertragung.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 werden keine Rundringe 26 eingelegt.

Der Deckel 18 mit dem Flansch 19 und den Schläuchen 24;25 werden

mit der Kappe 17 verbunden.

Durch definierte Einstellung des Flansches 19 mit seinen Ringnuten 22;23 erfolgt eine Zuführung des Kühlschmxermittels nur zu den Kanälen 10;ll_t die sich in der Schleifzone befinden,

Nach dem Anlauf der Schleifspindel 14 wird vor Schleifbeginn ein / K^:ü hl schm ie mittel strom dem Schlauch 24 und/oder 25 .von einem nicht naher dargestellten Druckstromerzeuger zugeführt.

Befindet sich der Kegelmantel 7 des Schleifkörpers 2 in Schleifkontakt, wird der Kühlschmiermittelstrom über eine nicht näher dargestellte Umsteuereinheit dem Schlauch 25 und über die Bohrungen 20 und 15 den Kanälen 10 zugeführt. Über die .Ringnut 22"wird das Kühlschmiermittel nur den Kanälen 10 zugeführt, die sich im Bereich der zu schleifenden Zahnflanken des Zahnrades befinden.

Ist der Kegelmantels in Schleifkontakt, wird über den Schlauch 24, Bohrung 21, Ringnut 23, Bohrung 16 das Kühlschmiermittel den· Kanälen 11 zugeführt.

Beim Zvveif lankenschlif f erhalten die Kanäle 10, 11 gleichzeitig Kühlschmiermittel vom Druckstromerzeuger über die nicht näher dargestellte Urnsteuereinheit.

Durch die Fliehkraft des sich drehenden Schleifkörpers 2 wird das Kühlschmiermittel mit erheblicher Geschwindigkeit der Kontaktstelle zwischen Schleifkörper 2 und Zahnrad zugeführt.

Claims

ν ' : - 9 - .-.. ., ' · / :.. Z£ rf indungsanspruch

1. Schleifkörper und Schleifkörperaufnähme, insbesondere für • eine Zahnflankanschleifmaschine, die im Teilwälzve rfahren

mit Doppelkegelschleif koj-per arbeitet, · .

gekennzeichnet dadurch,

daß Schleifkörperssgmente (1) fugenlos zu einem geschlossenen Schleifkörper (2), ausgebildet als Doppelkegelschleifkörper, zusammengesetzt sind und die Schleifkörpersegmente (1) an den Fügestellen mit je zwei radial verlaufenden Nuten (3;4) versehen sind, die Kanäle (10,-1I) mit Vorzugspreise rundem. Querschnitt bilden und daß ein Aufnahmeflansch (12) jdes Schleifkörpers (2) mit Bohrungen (15;16) ausgeführt ist, die den Kanälen (10;ll) zugeordnet sind.

2. £chleifkörper nach Punkt 1,
gekennzeichnet dadurch, -

daß der Kanal (10) einem Kegelmantel (7) und der Kanal (11) einem Kegelmantel (8J) des Schleif körpers (2) zugeordnet ist.

3. Schleifkörper nach Punkt 1 und 2,
gekennzeichnet dadurch,

daß die Schleifkörpersegmente (1) arr ihren Fügestellen mit ; einem bekannten Klebemittel (9) zusammengefügt sind. >

4. Schleifkörper nach Punkt i bis 3_f
gekennzeichnet dadurch, .

daß die Kanäle (10;ll) zwischen den Schleifkörpersegmenten. (1) nur durch das Klebemittel (9) gebildet werden.

5. Schleifkörper und Schleifkörperaufnähme nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, ' _/-,-.' daß der Schleifkörper (2) an den Seitenflächen mit konzentrisch verlaufenden Nuten (5;6) versehen ist und daß der Aufnahmeflansch (12) und ein Spannflansch (13) gleichfalls konzentrisch verlaufende Nuten (27;28), die denNuten (5;δ) zugeordnet sind, aufweist, wobei zwischen den Nuten (2) und (27) bzw. (6) und (28) Rundfinge (26) eingelegt sind.

..6, Schleifkörper nach Punkt gekennzeichnet dadurch, daß der Schleifkörper (2) als Honoblock ausgeführt ist, der paarweise angeordnete Kanäle (10;il) aufweist.

7. Schleifkörper nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Schleifkörpersegmente (1) einen schwalbenschwanzförmigen Fuß aufweisen. · '

8. Schleifkörperaufnähme nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Flansch (3.9) fest mit einem Deckel (18) einer Schleifkörperabdeckung verbunden ist, daß der Flansch (19) Bohrungen (20;21) und Ringnuten (22;23) aufweist und Zuführelemente, vorzugsweise Schläuche' (24;25) 'an ihm angeordnet sind und daß der Flansch (19) gegenüber dem Dackel (18) Verdrehbar ist und mit dem Deckel (IS) geklemmt werden kann.

Hierzu 6 Blatt Zeichnung