DE102014111158A1

DE102014111158A1 - Vorrichtung mit Fluid-Düsenanordnung zur Abgabe eines Fluids an einem Schleifwerkzeug und Verwendung einer Fluid-Düsenanordnung in einer Schleifmaschine

Info

Publication number: DE102014111158A1
Application number: DE102014111158.3A
Authority: DE
Inventors: Rolf Schalaster; Karl-Martin Ribbeck
Original assignee: Klingelnberg AG
Current assignee: Klingelnberg AG
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2016-02-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (20) mit einer Anordnung (21) zur Aufnahme eines Werkstücks (31), einer Werkzeugspindel (42) zur Aufnahme eines Schleifwerkzeugs (24) und mit Antrieben (B1, B2) zum CNC-gesteuerten Schleifbearbeiten des Werkstücks (31), wobei das Schleifwerkzeug (24) eine erste abrasive Oberfläche und eine zweite abrasive Oberfläche (28.2) aufweist und wobei die Vorrichtung (20) eine Fluid-Düsenanordnung (100) zur Abgabe eines Fluides (F) am Schleifwerkzeug (24) umfasst. Die Fluid-Düsenanordnung (100) hat eine Grundform mit einer inneren schleifwerkzeugnahen Fläche, welche die erste abrasive Oberfläche mindestens teilweise abdeckt, und mit einer äußeren schleifwerkzeugnahen Fläche, welche die zweite abrasive Oberfläche (28.2) mindestens teilweise abdeckt. Zwischen der inneren schleifwerkzeugnahen Fläche und der ersten abrasiven Oberfläche werden ein erster Luftspalt und zwischen der äußeren schleifwerkzeugnahen Fläche und der zweiten abrasiven Oberfläche (28.2) ein zweiter Luftspalt bereitgestellt. Die Vorrichtung (20) weist mindestens eine Fluidzufuhr (102) als Zufuhr für das Fluid (F) auf, die einen ersten Auslass im Bereich der inneren schleifwerkzeugnahen Fläche und einen zweiten Auslass im Bereich der äußeren schleifwerkzeugnahen Fläche aufweist. Der erste Auslass ist schräg zur ersten abrasiven Oberfläche und der zweite Auslass ist schräg zur zweiten abrasiven Oberfläche (28.2) angeordnet. Weiterhin hat die Fluidzufuhr (102) einen Fluidanschluss, über den das Fluid (F) mit Druck in die Fluidzufuhr (102) zuführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen mit Fluid-Düsenanordnung zur Abgabe eines Fluides (Schleif- und oder Kühlmittel) an einem Schleifwerkzeug sowie die Verwendung einer Fluid-Düsenanordnung in einer Schleifmaschine.
Stand der Technik
Es ist bekannt Werkstücke maschinell mit einem rotierenden Schleifwerkzeug zu bearbeiten, das eine abrasive Oberfläche hat. So werden z.B. auch Zahnräder schleifend bearbeitet. Je nach Situation und Anforderungsprofil kommen z.B. Schleifscheiben oder Topfschleifscheiben zum Einsatz. Kegelräder werden zum Beispiel häufig mit einer Topfschleifscheibe geschliffen. So kann durch das Eintauchen einer Topfschleifscheibe das Profil der Topfschleifscheibe in das Material des zu fertigenden Tellerrades abgebildet werden.
Die Anforderungen an die Schleifwerkzeuge sind besonders hoch, wenn man in einer automatisierten Bearbeitungsumgebung Zahnräder mit hoher Taktrate und der geforderten Güte produzieren möchte.
Eine reproduzierbare Oberflächenqualität in der Serienfertigung von Zahnrädern bei geringstmöglichen Fertigungszeiten spielt dabei eine immer wichtigere Rolle.
Bei Zahnradschleifscheiben müssen die entsprechenden Schleifmaschinen eine gute Profilhaltigkeit des Schleifwerkzeugs und kurze Schleifzeiten pro Werkstück haben. Um immer kürzere Schleifzeiten realisieren zu können, werden immer höhere Zerspanungsvolumina verlangt, was durch höhere Schnittgeschwindigkeiten der Schleifmaschine erzielt werden kann.
Außerdem sollte das Schleifwerkzeug in der Maschine abrichtbar sein, um so das Profil des Schleifwerkzeugs nachbearbeiten zu können.
Das Verzahnungsschleifen ist daher ein kostenintensives Verfahren, dessen Wirtschaftlichkeit primär durch die Optimierung von Prozessen und Werkzeugen verbessert werden kann.
Aufgrund der kurzen Schleifzeiten pro Werkstück und des hohen Durchsatzes solcher Schleifmaschinen, ist die thermische und mechanische Belastung des Schleifwerkzeugs sehr hoch. Bei den Schleifwerkzeugen selbst scheint es immer weniger Möglichkeiten zur weiteren Verbesserung zu geben.
Es ist bekannt, dass das Kühlen mit Kühlschmierstoff (KSS abgekürzt) einerseits wichtig ist für die Qualität der zu bearbeitenden Werkstücke und dass die Kühlschmiermittelzufuhr auch einen Einfluss auf die Schleifwerkzeugeinsatzzeit (Lebensdauer eines Einweg-Schleifwerkzeugs oder Zeitdauer bis zum Aufarbeiten eines Mehrweg-Schleifwerkzeugs) hat. Es werden immer höhere KSS-Volumenströme eingesetzt, um hierdurch Verbesserungen zu erzielen.
Wichtig ist es einen Fluidfilm des KSS im Schleifspalt zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück (auch Kontaktpartner genannt) sicher zu stellen, um einerseits für Schmierung der Kontaktpartner zu sorgen und um andererseits eine Kühlung dort zu bewerkstelligen wo die größte Wärmeentwicklung auftritt.
Es kann bei nicht ausreichender Kühlung z.B. zu sogenannten Gefügeschädigungen am Schleifwerkzeug kommen, die meist nicht durch ein Abrichten behoben werden können. In einem solchen Fall muss das Schleifwerkzeug ausgebaut und einer speziellen Überarbeitung unterzogen werden. Dadurch entstehen Zusatzkosten und Nebenzeiten, die unerwünscht sind.
Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ansatz bereit zu stellen, der es ermöglicht die Standzeiten solcher Schleifscheiben weiter zu verbessern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung gemäss Patentanspruch 1 und eine Verwendung gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
Erfindungsgemäss wurde diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Vorrichtung zum Einsatz kommt, die mit einer Anordnung zur Aufnahme eines Werkstücks, einer Werkzeugspindel zur Aufnahme eines Schleifwerkzeugs und mit Antrieben zum CNC-gesteuerten Schleifbearbeiten des Werkstücks ausgestattet ist. Das Schleifwerkzeug hat eine erste abrasive Oberfläche und eine zweite abrasive Oberfläche und die Vorrichtung umfasst eine Fluid-Düsenanordnung zur Abgabe eines Fluides am Schleifwerkzeug. Die Fluid-Düsenanordnung hat eine Grundform mit einer inneren schleifwerkzeugnahen Fläche, welche die erste abrasive Oberfläche mindestens teilweise abdeckt, und mit einer äußeren schleifwerkzeugnahen Fläche, welche die zweite abrasive Oberfläche mindestens teilweise abdeckt. Zwischen der inneren schleifwerkzeugnahen Fläche und der ersten abrasiven Oberfläche werden ein erster Luftspalt und zwischen der äußeren schleifwerkzeugnahen Fläche und der zweiten abrasiven Oberfläche ein zweiter Luftspalt bereitgestellt. Die Vorrichtung weist mindestens eine Fluidzufuhr als Zufuhr für das Fluid auf, die einen ersten Auslass im Bereich der inneren schleifwerkzeugnahen Fläche und einen zweiten Auslass im Bereich der äußeren schleifwerkzeugnahen Fläche aufweist. Der erste Auslass ist schräg zur ersten abrasiven Oberfläche und der zweite Auslass ist schräg zur zweiten abrasiven Oberfläche angeordnet. Weiterhin hat die Fluidzufuhr einen Fluidanschluss, über den das Fluid mit Druck in die Fluidzufuhr zuführbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung lässt sich auf Schleifwerkzeuge mit Einweg oder Mehrwegträgerkörper anwenden. Die Schleifwerkzeuge mit Mehrwegträgerkörper können mehrfach aufbereitet und dann erneut eingesetzt werden.
Die Erfindung lässt sich auf abrichtbare und nicht abrichtbare Schleifwerkzeuge anwenden.
Je nach Ausführungsform kann ein Luftspalt zwischen der Fluid-Düsenanordnung und dem Schleifwerkzeug so vorgegeben werden, dass er der unterschiedlich hohen Umfangsgeschwindigkeiten am Werkzeug Rechnung trägt. Vorzugsweise wird dadurch im äußeren Umfangsbereich mehr Fluid aufgebracht als im weiter mittig liegenden Umfangsbereich eines Schleifwerkzeugs.
Die Erfindung eignet sich unter anderem zum Einsatz von KSS-Fluid auf Wasser und auf Ölbasis. Die Erfindung lässt sich aber auch auf andere Fluide anwenden.
Durch die Erfindung kann der Schleifwerkzeugverschleiß aufgrund reduzierter Reibung zwischen den Kontaktpartnern deutlich reduziert werden.
Die Erfindung lässt sich vor allem auf Schleifwerkzeuge anwenden, deren Oberfläche abrasiv ausgelegt ist, was z.B. durch Beschichtung oder Ausstattung mit Diamantkorn, Korund, Siliziumcarbid, Bornitrid erreicht werden kann.
Die Erfindung lässt sich auf Schleifwerkzeuge in allen gängigen Formen (z.B. nach ISO 525) anwenden, wobei eventuell die Form der Fluid-Düsenanordnung an die Form des Schleifwerkzeugs angepasst werden muss.
Die Erfindung ermöglicht ein schleifbrandfreies Arbeiten bei gleichzeitig sehr hohen Zeitspanvolumina.
In Bezug auf die Wirtschaftlichkeit eröffnet die Erfindung neue Möglichkeiten.
Die Erfindung ermöglicht es die Stückzahl pro Abrichtzyklus zu erhöhen.
Die Erfindung erhöht die Effektivität der Kühlschmierstoffzufuhr beim (Verzahnungs-)Schleifen.
ZEICHNUNGEN
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
1 zeigt eine stark schematisierte Stirnansicht einer Topfschleifscheibe, die z.B. zum Bearbeiten einer Zahnlücke eines Tellerrad-Werkstücks eingesetzt werden kann, wobei eine erste Ausführungsform einer Fluid-Düsenanordnung zu erkennen ist;
2A zeigt eine stark schematisierte Schnittansicht einer weiteren Topfschleifscheibe, wobei eine zweite Ausführungsform einer zangenartig ausgebildeten Fluid-Düsenanordnung im Schnitt gezeigt ist;
2B zeigt eine stark schematisierte Schnittansicht der Fluid-Düsenanordnung nach 2A;
3 zeigt eine stark schematisierte Stirnansicht eines Winkelsegments einer Topfschleifscheibe, wobei eine weitere Ausführungsform einer Fluid-Düsenanordnung zu erkennen ist;
4 zeigt eine schematisierte Ansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (z.B. einer Schleifmaschine) mit einer Topfschleifscheibe, die auf einer Werkzeugspindel drehbar gelagert ist, und mit einem zu bearbeitenden Kegelradwerkstück, das auf einer Werkstückspindel drehbar gelagert ist, wobei sich im gezeigten Moment die Topfschleifscheibe und das Kegelradwerkstück nicht im Eingriff befinden;
5 zeigt eine schematisierte Ansicht eines Teils einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung (z.B. einer Schleifmaschine) mit einer Schleifscheibe, die auf einer Werkzeugspindel drehbar gelagert ist, und mit einem Abrichter, der drehbar gelagert ist, wobei sich im gezeigten Moment die Schleifscheibe und der Abrichter im Eingriff befinden;
6A zeigt eine stark schematisierte Schnittansicht einer weiteren Topfschleifscheibe, wobei eine weitere Ausführungsform einer zangenartig ausgebildeten Fluid-Düsenanordnung in einer Seitenansicht gezeigt ist;
6B zeigt eine stark schematisierte Ansicht der Fluid-Düsenanordnung der 6A, wobei lediglich die Umfangsgeschwindigkeiten und der Verlauf der Fluidströme gezeigt sind;
7A zeigt eine stark schematisierte Schnittansicht einer weiteren Topfschleifscheibe, wobei eine weitere Ausführungsform einer zangenartig ausgebildeten Fluid-Düsenanordnung in einer Seitenansicht gezeigt ist;
7B zeigt eine stark schematisierte Ansicht der Fluid-Düsenanordnung der 7A, wobei lediglich die Umfangsgeschwindigkeiten und der Verlauf der Fluidströme gezeigt sind.
Detaillierte Beschreibung
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung werden Begriffe verwendet, die auch in einschlägigen Publikationen und Patenten Verwendung finden. Es sei jedoch angemerkt, dass die Verwendung dieser Begriffe lediglich dem besseren Verständnis dienen soll. Der erfinderische Gedanke und der Schutzumfang der Schutzansprüche soll durch die spezifische Wahl der Begriffe nicht in der Auslegung eingeschränkt werden. Die Erfindung lässt sich ohne weiteres auf andere Begriffssysteme und/oder Fachgebiete übertragen. In anderen Fachgebieten sind die Begriffe sinngemäss anzuwenden.
In den 1, 2A, 3 und 4 sind topfförmige Schleifscheiben 24 (Topfschleifscheiben genannt) gezeigt, an deren Profil 28 jeweils eine ringförmig umlaufende Außenfläche 28.1 und eine ringförmig umlaufende Innenfläche 28.2 vorgesehen sind. Die ringförmig umlaufende Außenfläche 28.1 würde beim Verzahnungsschleifen die konkave Zahnflanke eines Zahnes und die ringförmig umlaufende Innenfläche 28.2 die konvexe Zahnflanke eines benachbarten Zahnes eines Werkstücks 31 (siehe 4) bearbeiten, wenn Werkzeug 24 und Werkstück 31 entsprechend miteinander in Eingriff gebracht werden.
Eine Vorrichtung 20 der Erfindung umfasst, wie in 4 schematisch anhand eines ersten Beispiels gezeigt, eine Werkstückspindel 21, die zur Aufnahme eines Kegelradwerkstücks 31 ausgelegt ist. Außerdem umfasst sie eine Werkzeugspindel 42 zur Aufnahme einer Schleifscheibe 24 (hier in Form einer Topfschleifscheibe) sowie mehrere Antriebe (z.B. B1, B2, die in der andeutungsweise Figur gezeigt sind und weitere Antriebe, die nicht in der Figur gezeigt sind) zum Bearbeiten des Kegelradwerkstücks 31. Die Schleifscheibe 24 führt beim Bearbeiten des Kegelradwerkstücks 31 eine Rotation (die entsprechende Winkelgeschwindigkeit ist hier mit ω1 bezeichnet) um die Rotationsachse R1 der Werkzeugspindel 42 aus. Die Schleifscheibe 24 greift in das Kegelradwerkstück 31 ein, wie hinlänglich bekannt ist, um Material abzutragen. Der Rotation um die Rotationsachse R1 kann optional eine Exzenterbewegung überlagert sein, damit die Schleifscheibe 24 nicht ununterbrochen mit seiner abrasiven Außenfläche und/oder Innenfläche Material abträgt. Details können zum Beispiel der parallelen Anmeldung mit Titel „VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM BEARBEITEN VON KEGELRÄDERN UNTER EINSATZ EINES EXZENTRISCH BEWEGTEN SCHLEIFWERKZEUGS“ des vorliegenden Anmelders entnommen werden. Diese Anmeldung wurde am 2.4.2012 beim Europäischen Patentamt eingereicht. Die Anmeldenummer EP12162872.1 wurde zugeteilt. Die Publikationsnummer lautet EP 2647459 A1 .
Eine weitere Vorrichtung 20, gemäss Erfindung, ist ausschnittsweise in 5 gezeigt. Bei der gezeigten Vorrichtung 20 sitzt ein Abrichtgerät 46 mit der Abrichtscheibe 45 oberhalb einer tellerförmigen Schleifscheibe 24. Der Antrieb und die Aufhängung der Abrichtscheibe 42 befinden sich linker Hand, wohingegen der Antrieb und die Aufhängung der Schleifscheibe 24 auf der rechten Seite angeordnet sind.
Eine Vorrichtung 20 umfasst gemäss Erfindung bei allen Ausführungsformen eine Anordnung 21 zur Aufnahme eines Werkstücks 31 (siehe 4) und eine Werkzeugspindel 42 zur Aufnahme eines Schleifwerkzeugs 24 (siehe 4 oder 5). Weiterhin umfasst die Antriebe (B1, B2 und weitere) zum CNC-gesteuerten Schleifbearbeiten des Werkstücks 31.
Das Schleifwerkzeug 24 weist bei allen Ausführungsformen eine erste abrasive Oberfläche 28.1 und eine zweite abrasive Oberfläche 28.2 auf, wie in den 1, 2A und 3 anhand von Beispielen zu erkennen ist.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 20 bei allen Ausführungsformen eine sogenannte Fluid-Düsenanordnung 100, die zur Abgabe eines Fluids F ausgelegt und entsprechend am Schleifwerkzeug 24 angeordnet ist.
Die Fluid-Düsenanordnung 100 hat bei allen Ausführungsformen eine Grundform mit einer inneren schleifwerkzeugnahen Fläche 104.1, welche die erste abrasive Oberfläche 28.1 mindestens teilweise abdeckt, und mit einer äußeren schleifwerkzeugnahen Fläche 104.2, welche die zweite abrasive Oberfläche 28.2 mindestens teilweise abdeckt. Die schleifwerkzeugnahen Flächen 104.1, 104.2 sind in 2B zu erkennen.
Zwischen der inneren schleifwerkzeugnahen Fläche 104.1 und der ersten abrasiven Oberfläche 28.1 befindet sich bei allen Ausführungsformen ein erster Luftspalt 101.1, den man in den 2A, 2B und 3 erkennen kann. Zwischen der äußeren schleifwerkzeugnahen Fläche 104.2 und der zweiten abrasiven Oberfläche 28.2 befindet sich bei allen Ausführungsformen ein zweiter Luftspalt 101.2, den man in den 2A, 2B und 3 erkennen kann.
Die Vorrichtung 20 umfasst gemäss Erfindung bei allen Ausführungsformen eine Fluidzufuhr 102, die als Zufuhr für das Fluid F ausgelegt ist, und die zu diesem Zweck einen ersten Auslass 103.1 im Bereich der inneren schleifwerkzeugnahen Fläche 104.1 und einen zweiten Auslass 103.2 im Bereich der äußeren schleifwerkzeugnahen Fläche 104.2 aufweist.
Der erste Auslass 103.1 ist bei allen Ausführungsformen schräg zur ersten abrasiven Oberfläche 28.1 und der zweite Auslass 103.2 schräg zur zweiten abrasiven Oberfläche 28.2 angeordnet, wie man beispielsweise in der Stirnansicht der 3 erkennen kann. Die Ausführungsform der 3 unterscheidet sich von den Ausführungsformen der 1, 2A und 2B dadurch, dass das Fluid F auf jeder Seite der Fluid-Düsenanordnung 100 separat zugeführt wird. Die Ausführungsformen der 1, 2A und 2B haben hingegen eine zentrale (gemeinsame) Zufuhr von oben (in axialer Richtung relativ zur Schleifscheibe 24).
Der Begriff der schrägen Anordnung bezieht sich hier auf eine Betrachtung in der Stirnansicht des Schleifwerkzeugs 24. D.h. das Fluid F wird vorzugsweise bei allen Ausführungsformen schräg zum Vektor der Umfangsgeschwindigkeit am Schleifwerkzeug 24 eingespritzt.
Weiterhin hat die Fluidzufuhr 102 bei allen Ausführungsformen einen Fluidanschluss, über den das Fluid F mit Druck in die Fluidzufuhr 102 zuführbar ist. Der Fluidanschluss kann bei allen Ausführungsformen mit einer Pumpe 110 und einer Leitung 111 ausgestattet sein. Der Fluidanschluss kann aber bei allen Ausführungsformen auch mehr als eine Pumpe und mehr als eine Leitung umfassen. Falls zwei Pumpen zum Einsatz kommen, so kann die Pumpe für die Fluidzufuhr zur zweiten abrasiven Oberfläche 28.2 einen Druck aufbringen, der etwas höher ist als der Druck für die Fluidzufuhr zur ersten abrasiven Oberfläche 28.1. Damit wird einerseits der Tatsache Rechnung getragen, dass die Umfangsgeschwindigkeit aussen an der Schleifscheibe 24 grösser ist als innen. Andererseits wird somit berücksichtig, dass die zu benetzende Mantelfläche aussen etwas grösser ist als innen.
Die Fluid-Düsenanordnung 100 hat im Querschnitt (in Richtung der Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe 24 betrachtet) vorzugsweise eine V-förmige, eine Y-förmige oder eine zangenartige Konstellation.
6A zeigt eine stark schematisierte Schnittansicht einer weiteren Topfschleifscheibe 24, wobei eine weitere Ausführungsform einer zangenartig ausgebildeten Fluid-Düsenanordnung 100 in einer Seitenansicht gezeigt ist. Die Fluid-Düsenanordnung 100 hat hier beispielsweise eine Trapezform, die sich nach unten hin verjüngt. Die Darstellung der 6A ist bewusst auf das Wesentliche reduziert. Die gezeigte Ausführungsform der Fluid-Düsenanordnung 100 hat eine innere und eine äussere Zufuhr 102 für das Fluid. In 6A ist nur die innere (Fluid-)Zufuhr 102.1 zu erkennen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein sich trichterförmig erweiternder Kanal 105.1 im Inneren der Fluid-Düsenanordnung 100 vorgesehen, der in eine schlitzförmige Düsenöffnung (Auslass(-bereich) 103.1 genannt) mündet.
6B zeigt eine stark schematisierte Ansicht der Fluid-Düsenanordnung 100 der 6A in einer Draufsicht (in axialer Blickrichtung bezogen auf das Schleifwerkzeug 24), wobei lediglich die Umfangsgeschwindigkeiten UG1 am inneren Umfang, UG2 am äusseren Umfang und der Verlauf der beiden separaten Fluidströme F mit einem ersten Druck P1 und F mit einem zweiten Druck P2 gezeigt sind. Der Vektor der Umfangsgeschwindigkeit UG1 am inneren Umfang ist kürzer dargestellt als die Umfangsgeschwindigkeit UG2 am äusseren Umfang, da bei gleicher Winkelgeschwindigkeit aufgrund der unterschiedlichen Radien UG1 < UG2. Innen wird das Fluid F schräg mit einem Winkel α1 und einem ersten Druck P1 eingespritzt. Aussen wird das Fluid F schräg mit einem Winkel α2 und einem zweiten Druck P2 eingespritzt. Der Winkel α1 kann gleich sein wie der Winkel α2.
7A zeigt eine stark schematisierte Schnittansicht einer weiteren Topfschleifscheibe 24, wobei eine weitere Ausführungsform einer zangenartig ausgebildeten Fluid-Düsenanordnung 100 in einer Seitenansicht gezeigt ist. Die Fluid-Düsenanordnung 100 hat hier beispielsweise eine Trapezform, die sich nach unten hin verjüngt. Die Darstellung der 7A ist bewusst auf das Wesentliche reduziert. Die gezeigte Ausführungsform der Fluid-Düsenanordnung 100 hat eine innere und eine äussere Zufuhr 102 für das Fluid. In 7A ist nur die innere (Fluid-)Zufuhr 102.1 zu erkennen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein sich trichterförmig erweiternder Kanal 105.1 im Inneren der Fluid-Düsenanordnung 100 vorgesehen, der in eine schlitzförmige Düsenöffnung (Auslass(-bereich) 103.1 genannt) mündet. Anders als in 6A ist hier die innere (Fluid-)Zufuhr 102.1 exzentrisch zum Auslass(-bereich) 103.1 angeordnet und der sich trichterförmig erweiternde Kanal 105.1 ist in der gezeigten Ansicht asymmetrisch ausgeführt. Durch diese bevorzugte Konstellation wird erreicht, dass der Druck im oberen Auslass(-bereich) 103.1 etwas höher ist als im unteren Auslass(-bereich) 103.1. Damit kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass die Umfangsfläche, die mit dem Fluid F zu benetzen ist, in Richtung des oberen Randes des Schleiftopfs 24 grösser ist als weiter innen bzw. unten im Schleiftopf 24.
Zusätzlich ist hier der Auslass(-bereich) 103.1 im gezeigten Axialschnitt durch das Werkzeug 24 leicht schräg geneigt. Das schräge Neigen des Auslass (-bereichs) 103.1 kann bei allen Ausführungsformen zur Anwendung kommen.
Die Darstellung in 7B hat sich durch die beschriebenen Modifikationen nicht geändert.
Vorzugsweise ist bei allen Ausführungsformen der Druck P2 grösser als der Druck P1, da auf der äusseren Umfangsseite des Schleifwerkzeugs 24 eine grössere Fläche mit dem Fluid F zu benetzen ist.
Vorzugsweise kommt bei allen Ausführungsformen eine schräge Anordnung des /der Fluidzufuhr 102.1, 102.2 zum Einsatz, wobei der jeweilige Winkel α1 bzw. α2 ein spitzer Winkel ist (siehe 6B und 7B).
Da durch die Fluid-Düsenanordnung 100 das Luftpolster L, das durch die rotierende Schleifscheibe 24 mitgerissen wird, abgelenkt wird (das wird durch die Bereiche zum Luftabweisen 106 erreicht, wie in 3 gezeigt), herrscht im Inneren der Fluid-Düsenanordnung 100, respektive im Bereich der Luftspalte am inneren Umfang und am äußeren Umfang optimale Druckbedingungen, um das Fluid F als dünnen Film auf die Oberflächen der Schleifscheibe 24 aufzutragen. Umso flache (spitzer) die Winkel α1 und α2 sind, umso gleichmässiger und problemloser lassen sich geschlossene Fluidfilme innen und aussen auftragen.
Idealerweise ist die Fluid-Düsenanordnung 100, bzw. sind die Bereiche zum Luftabweisen 106 bei allen Ausführungsformen so ausgebildet, dass sich im Inneren der Fluid-Düsenanordnung 100 ein leichter Unterdruck ausbildet. Dadurch lassen sich geschlossene Fluidfilme innen und aussen gleichmässiger und problemloser auftragen. Das lässt sich z.B. dadurch erreichen, dass der Luftspalt 101.1, 101.2, in Rotationsrichtung des Schleifwerkzeugs 24 betrachtet, in einem ersten Bereich 106 eine geringer radiale Spaltweite aufweist als in einem nachfolgenden zweiten Bereich.
Vorzugsweise ist bei allen Ausführungsformen der Winkel α1 etwas kleiner als der Winkel α2.

Die Erfindung lässt sich nicht nur auf topfförmige Schleifscheiben 24, sondern auch auf flache, scheibenförmige Schleifscheiben 24 anwenden, wie anhand von 5 zu erkennen ist. Das Schleifwerkzeug 24 weist auch in diesem Fall eine erste abrasive Oberfläche 28.1 und eine zweite abrasive Oberfläche 28.2 auf. In 5 ist die zweite abrasive Oberfläche 28.2 sichtbar. Die erste abrasive Oberfläche 28.1 hingegen liegt auf der Rückseite der gezeigten Schleifscheibe 24 (sie weist in Richtung der Werkzeugspindel 42). Die Fluid-Düsenanordnung 100 hat auch im Fall der 5 eine Grundform mit einer inneren schleifwerkzeugnahen Fläche (entspricht der Fläche 104.1), welche die erste abrasive Oberfläche 28.1 mindestens teilweise abdeckt, und mit einer äußeren schleifwerkzeugnahen Fläche (entspricht der Fläche 104.2), welche die zweite abrasive Oberfläche 28.2 mindestens teilweise abdeckt. Die innere schleifwerkzeugnahe Fläche liegt auf der Rückseite der gezeigten Fluid-Düsenanordnung 100. Bezugszeichen:

Vorrichtung	20
Anordnung (z.B. Werkstückspindel)	21

Schleifwerkzeug	24
Profil	28
Außenfläche	28.1
Innenfläche	28.2
Werkstück	31
Werkzeugspindel	42

Abrichtscheibe	45
Abrichtgerät	46

CNC-Steuerung	50

Fluid-Düsenanordnung	100
Luftspalt	101.1, 101.2
Fluidzufuhr	102
Innere Fluidzufuhr	102.1
Äussere Fluidzufuhr	102.2
erster Auslass(-bereich)	103.1
zweiter Auslass(-bereich)	103.2
innere schleifwerkzeugnahe Fläche	104.1
äußere schleifwerkzeugnahe Fläche	104.2
(innerer) Kanal	105.1
Bereich zum Luftabweisen	106

Pumpe	110
Leitung	111

Achsantriebe	B1, B2
Fluid	F
Fluidfilm	Ff
Steuerungstechnische Verbindung	I1, I2
Luftpolster	L
Erster Druck	P1
zweiter Druck	P2
Rotationsachsen	R1, R2
Umfangsgeschwindigkeit innen	UG1
Umfangsgeschwindigkeit aussen	UG2
Rotation um R1	ω₁

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 12162872 [0040]
EP 2647459 A1 [0040]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 525 [0022]

Claims

Vorrichtung (20) mit einer Anordnung (21) zur Aufnahme eines Werkstücks (31), einer Werkzeugspindel (42) zur Aufnahme eines Schleifwerkzeugs (24) und mit Antrieben (B1, B2) zum CNC-gesteuerten Schleifbearbeiten des Werkstücks (31), wobei das Schleifwerkzeug (24) eine erste abrasive Oberfläche (28.1) und eine zweite abrasive Oberfläche (28.2) aufweist und wobei die Vorrichtung (20) eine Fluid-Düsenanordnung (100) zur Abgabe eines Fluides (F) am Schleifwerkzeug (24) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass – die Fluid-Düsenanordnung (100) eine Grundform hat mit einer inneren schleifwerkzeugnahen Fläche (104.1), welche die erste abrasive Oberfläche (28.1) mindestens teilweise abdeckt, und mit einer äußeren schleifwerkzeugnahen Fläche (104.2), welche die zweite abrasive Oberfläche (28.2) mindestens teilweise abdeckt, – zwischen der inneren schleifwerkzeugnahen Fläche (104.1) und der ersten abrasiven Oberfläche (28.1) ein erster Luftspalt und zwischen der äußeren schleifwerkzeugnahen Fläche (104.2) und der zweiten abrasiven Oberfläche (28.2) ein zweiter Luftspalt bereitgestellt werden, – sie mindestens eine Fluidzufuhr (102) als Zufuhr für das Fluid (F) aufweist, die einen ersten Auslass (103.1) im Bereich der inneren schleifwerkzeugnahen Fläche (104.1) und einen zweiten Auslass (103.2) im Bereich der äußeren schleifwerkzeugnahen Fläche (104.2) aufweist, – der erste Auslass (103.1) schräg zur ersten abrasiven Oberfläche (28.1) und der zweite Auslass (103.2) schräg zur zweiten abrasiven Oberfläche (28.2) angeordnet sind, und – dass die Fluidzufuhr (102) einen Fluidanschluss hat, über den das Fluid (F) mit Druck in die Fluidzufuhr (102) zuführbar ist.
Vorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluid-Düsenanordnung (100) im Querschnitt betrachtet – eine V-förmige oder – eine Y-förmige oder – eine zangenartige Konstellation aufweist.
Vorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schleifwerkzeug (24) um einen Schleiftopf handelt, wobei eine innere Rotationsmantelfläche als erste abrasive Oberfläche (28.1) und eine äußere Rotationsmantelfläche als zweite abrasive Oberfläche (28.2) ausgelegt sind.
Vorrichtung (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Rotationsmantelfläche und die äußere Rotationsmantelfläche in einem Radialschnitt des Schleiftopfs betrachtet Teilflächen eines Kegelstumpfs darstellen und dass der erste Auslass (103.1) als Linienspaltauslass ausgebildet ist, dessen Spalt parallel zur inneren Rotationsmantelfläche verläuft, und dass der zweite Auslass (103.2) als Linienspaltauslass ausgebildet ist, dessen Spalt parallel zur äußeren Rotationsmantelfläche verläuft, wobei der erste Auslass (103.1) und der zweite Auslass (103.2) strömungstechnisch mit der Fluidzufuhr (102) verbindbar sind.
Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluid-Düsenanordnung (100) so geformt und relativ zu dem Schleifwerkzeug (24) angeordnet ist, dass sie, in Rotationsrichtung des Schleifwerkzeugs (24) betrachtet, einen Bereich zum Luftabweisen (106) umfasst, der vor einem Bereich angeordnet ist, der den Auslass (103) umfasst.
Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluid-Düsenanordnung (100) so geformt und relativ zu dem Schleifwerkzeug (24) angeordnet ist, dass der Luftspalt (101.1, 101.2), in Rotationsrichtung des Schleifwerkzeugs (24) betrachtet, in einem ersten Bereich eine geringer radiale Spaltweite aufweist als in einem nachfolgenden zweiten Bereich.
Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtkonstellation so ausgelegt ist, dass in Rotationsrichtung betrachtet unmittelbar hinter der Fluid-Düsenanordnung (100) ein geschlossener Fluidfilm auf mindestens einem aktiv eingesetzten Teil der abrasiven Oberflächen (28.1, 28.2) des Schleifwerkzeugs (24) bereitstellbar ist.
Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Auslass (103.1, 103.2) schräg in Bezug zum Umfang des Schleifwerkzeugs (24) angeordnet sind und dass der Druck an der Fluidzufuhr (102) so vorgebbar ist, dass das Fluid (F) mit einer Strömungsgeschwindigkeit aus dem ersten und/oder dem zweiten Auslass (103.1, 103.2) austritt, die in etwa der Umfangsgeschwindigkeit des Schleifwerkzeugs (24) im Bereich des ersten und/oder des zweiten Auslasses (103.1, 103.2) entspricht, um einen geschlossenen Fluidfilm zu bilden.
Vorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie Druckmittel umfasst, die es ermöglichen den Druck des Fluides (F) an der Fluidzufuhr (102) in Abhängigkeit von der Umfangsgeschwindigkeit (UG1, UG2) des Schleifwerkzeugs (24) im Bereich des ersten und/oder des zweiten Auslasses (103.1, 103.2) einzustellen.
Vorrichtung (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen an der Vorrichtung (20) manuell vornehmbar ist, oder dass das Einstellen an der Vorrichtung (20) unter Einsatz einer Software oder einer Steuerung automatisch an die Umfangsgeschwindigkeit (UG1, UG2) des Schleifwerkzeugs (24) anpassbar ist.
Verwendung einer Fluid-Düsenanordnung (100) in einer Schleifmaschine (20) zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einem Schleifwerkzeug (24), das eine erste abrasive Oberfläche (28.1) und eine zweite abrasive Oberfläche (28.2) umfasst, wobei die Fluid-Düsenanordnung (100) – zwischen einer inneren schleifwerkzeugnahen Fläche (104.1) und der ersten abrasiven Oberfläche (28.1) einen ersten Luftspalt (101.1) und zwischen einer äußeren schleifwerkzeugnahen Fläche (104.2) und der zweiten abrasiven Oberfläche (28.2) einen zweiten Luftspalt (101.2) bereitstellt, – mindestens eine Fluidzufuhr (102) aufweist, die einen ersten Auslass (103.1) im Bereich der inneren schleifwerkzeugnahen Fläche (104.1) und einen zweiten Auslass (103.2) im Bereich der äußeren schleifwerkzeugnahen Fläche (104.2) aufweist, – einen Fluidanschluss hat, über den ein Fluid (F) mit Druck in die Fluidzufuhr (102) zuführbar ist, und wobei – der erste Auslass (103.1) schräg zur ersten abrasiven Oberfläche (28.1) und der zweite Auslass (103.2) schräg zur zweiten abrasiven Oberfläche (28.2) angeordnet sind.
Die Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifwerkzeug (24) in der Schleifmaschine (20) in Rotation um eine Werkzeugachse (R1) versetzt wird, und dass in Rotationsrichtung betrachtet unmittelbar hinter der Fluid-Düsenanordnung (100) ein geschlossener Fluidfilm auf mindestens einem aktiv eingesetzten Teil der abrasiven Oberflächen (28.1, 28.2) des Schleifwerkzeugs (24) bereitgestellt wird, indem an der mindestens einen Fluidzufuhr (102) ein Fluid mit automatisch angepasstem oder manuell vorgegebenem Druck eingespeist wird.
Die Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck an die Umfangsgeschwindigkeit des Schleifwerkzeugs (24) anpassbar ist.
Die Verwendung nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schleifwerkzeug (24) um einen Schleiftopf handelt, wobei eine innere Rotationsmantelfläche als erste abrasive Oberfläche (28.1) und eine äußere Rotationsmantelfläche als zweite abrasive Oberfläche (28.2) ausgelegt sind.
Die Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluid-Düsenanordnung (100) im Querschnitt betrachtet so an dem Schleiftopf angeordnet ist, dass die Fluid-Düsenanordnung (100) einen Randbereich des Schleiftopfes zangenartig umgreift.