DE10232394B4

DE10232394B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen einer rotierenden Walze

Info

Publication number: DE10232394B4
Application number: DE10232394A
Authority: DE
Inventors: Erwin Junker
Original assignee: Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: EP1521663B1; ES2276116T3; CN1668421A; WO2004007145A1; CA2491800C; ATE343453T1; JP4030998B2; AU2003254370A1; DE10232394A1; CA2491800A1; KR20050019813A; RU2005104233A; BR0312660A; EP1521663A1; JP2005537140A; KR101026324B1; DE50305509D1; CN100379520C

Abstract

Verfahren zum Schleifen des Außenumfangs einer an ihren Enden gehaltenen rotierenden Walze (6), mit einer rotierenden Schleifscheibe (13), wobei die Länge der Walze (6) ein Vielfaches der Schleifscheibenbreite beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schleifen mindestens ein Polsterkörper (15, 23, 26, 34, 39, 40, 41) aus einem elastischen Vollmaterial oder einer elastischen, mit einem elastischen Druckmedium gefüllten Außenhaut in dem der Schleifscheibe (13) gegenüberliegenden Umfangsbereich an die zu schleifende Walze (6) angestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen des Außenumfangs einer an ihren Enden gehaltenen rotierenden Walze, mit einer rotierenden Schleifscheibe, wobei die Länge der Walze ein Vielfaches der Schleifscheibenbreite beträgt sowie zwei entgehenden Vorrichtungen.
In vielen großtechnischen und verfahrenstechnischen Prozessen werden schlanke, langgestreckte Walzen benötigt, die im Betrieb rotieren, teilweise angetrieben und vielfach von innen geheizt oder gekühlt werden müssen. Derartige Walzen können beispielsweise eine Länge von rund 1000 mm und einen Durchmesser von 85 mm aufweisen. Die Walzen sind zudem vielfach rohrförmig mit einer geringen Wandstärke bis zu hinunter zu 1 mm. An die Oberflächengüte dieser Walzen sowie an ihre Maßhaltigkeit werden hohe Anforderungen gestellt. Das Schleifen derartiger Walzen auf das Fertigmaß und die erforderliche Oberflächengüte stellt daher hohe Anforderungen an das fachmännische Können.
Eine bekannte nachteilige Erscheinung beim Außenschleifen von Walzen besteht darin, dass diese sich seitlich ausbiegen, wenn die Schleifscheibe auf ihre Umfangsfläche einwirkt. Das kann dazu führen, dass die fertige Walze von der Zylinderform abweicht. Zudem gerät die Walze dabei in selbsterregte Querschwingungen, das sogenannte regenerative Rattern. Die Folge dieses regenerativen Ratterns sind Rattermarken an der Umfangsfläche der Walze, die eine verringerte Oberflächenqualität bedeuten und die dadurch entstandene Walze für viele Anwendungszwecke unbrauchbar machen.
Um das Ausbiegen von Walzen beim Schleifen des Außenumfangs zu verhindern, ist es bekannt, die Walze mit einem oder mehreren Setzstöcken oder Lünetten an ihrem Außenumfang zu unterstützen. Die Setzstöcke oder Lünetten bestehen aus Stahlstützen, die eine Auflage des Rohlings bewirken. Vor allem aber führt die Auflage der rotierenden Walze an den aus Stahl bestehenden Setzstöcken oder Lünetten zu Laufspuren, die ebenfalls eine verringerte Oberflächenqualität bedeuten und nicht hingenommen werden können. Bekannte betriebliche Maßnahmen zur Beseitigung des regenerativen Ratterns haben eine Verlangsamung des Schleifprozesses zur Folge.

Aus der DE 1 627 998 A1 ist in diesem Zusammenhang eine Vorrichtung zum Schleifen des Außenumfangs einer an ihren Enden gehaltenen rotierenden Walze bekannt geworden, bei der der rotierenden Schleifscheibe gegenüberliegend ein mit der Schleifscheibe in Längsrichtung der Walze mitlaufender Setzstock vorgesehen ist. Dieser Setzstock ist als hydrostatisches Halblager ausgebildet. Die rotierende Walze wird also beim Schleifen in einen Flüssigkeitsfilm gedrückt, der das Bestreben hat, die Walze, die vor der Schleifscheibe ausweicht, wieder in ihre ursprüngliche Stellung zurückzuführen. Auf diese Weise soll ein Kontakt von Metall zu Metall vermieden werden und damit auch eine unerwünschte Reibungsbelastung sowie eine Abnutzung an der Walze oder am Setzstock. Diese aus der DE 1 627 998 A1 bekannte Vorrichtung ist apparativ sehr aufwändig. Zusätzlich zu dem Ausbringen des Kühlmediums muss ein ständiger Kreislauf von Hydraulikflüssigkeit aufrecht erhalten werden, damit das hydrostatische Halblager ordnungsgemäß arbeitet. Das bedeutet einen erheblichen zusätzlichen Bedarf an Hydraulik- oder Kühlflüssigkeit, zumal bei einem derartigen zum Teil offenen Kreislauf ständig Flüssigkeit verdunstet und in jedem Fall auch verschmutzt. Die bekannte Vorrichtung muss zudem ständig überwacht werden. Wenn nämlich der Flüssigkeitsfilm in dem hydraulischen Halblager nur kurz zusammenbricht, reibt entgegen der angestrebten Zielsetzung Metall auf Metall, wodurch das Werkstück schnell unbrauchbar wird. Ferner ist bei der bekannten Vorrichtung nachteilig, dass das hydraulische Halblager nur umständlich an den Durchmesser der Walzen angepasst werden kann, der sich infolge des Schleifvorganges ändert. Hierzu ist eine umständliche Zangenkonstruktion erforderlich oder eine Reihe von einzeln gelagerten und einzeln gegen das Werkstück vorgespannten Druckstücken.

Ein aus der betrieblichen Praxis bekanntes Verfahren der eingangs genannten Art besteht demgegenüber darin, dass die Walze zuerst im Einstechverfahren mit einer aus Korund bestehenden Schleifscheibe vorgeschliffen wird. Hierzu wird die Walze auf ein Vorschleifmaß in der Art bearbeitet, dass mit der Schleifscheibe mehrere Male nebeneinander eingestochen wird, bis die ganze Länge der Walze auf dieses Maß vorgeschliffen ist. Anschließend wird dieselbe Schleifscheibe abgerichtet und dann fein- oder fertiggeschliffen. Das Fertigschleifen erfolgt durch Längsschleifen, wobei die rotierende Schleifscheibe und die rotierende Walze in Längsrichtung der Walze an deren Außenumfang relativ zueinander bewegt werden. Bei einer Länge der Walze von beispielsweise 1000 mm werden hierzu Schleifscheiben mit einer Breite von beispielsweise 100 mm verwendet. Der Nachteil des bekannten Verfahrens besteht einmal darin, dass die aus Korund bestehenden Schleifscheiben häufig abgerichtet werden müssen. Das kann auch während eines einzigen Fertigschleifvorganges erforderlich werden. Insgesamt ist das bekannte Schleifverfahren sehr langwierig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die konstruktiv einfach sind, wirtschaftlich arbeiten und keine besondere Überwachung erforderlich machen, wobei zudem auf einfache Weise eine Anpassung an den sich beim Schleifen ändernden Durchmesser der Walzen erfolgt.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass beim Schleifen mindestens ein Polsterkörper aus einem elastischen Vollmaterial oder einer elastischen, mit einem elastischen Druckmedium gefüllten Außenhaut in dem der Schleifscheibe gegenüberliegenden Umfangsbereich an die zu schleifende Walze angestellt ist.

Indem erfindungsgemäß ein Polsterkörper aus einem elastischen Vollmaterial oder einer elastischen, mit einem elastischen Druckmedium gefüllten Außenhaut in dem der Schleifscheibe gegenüberliegenden Umfangsbereich an die zu schleifende Walze angestellt wird, werden die Querschwingungen der Walze sowie auch etwa von der Schleifscheibe herrührende Schwingungen erfolgreich gedämpft. Das regenerative Rattern tritt nicht auf, und somit sind auch die gefürchteten Rattermarken nicht mehr zu verzeichnen. Im Gegensatz zu den aus Stahl bestehenden Setzstöcken oder Lünetten führt nämlich das nachgiebige Polster zu keinerlei Laufspuren, die verminderte Oberflächenqualität bedeuten und für den Fachmann sofort zu erkennen sind.

Im Gegensatz zu einem mitlaufenden Setzstock, der ein hydrostatisches Halblager als Auflager für die zu schleifende Walze aufweist, passt sich ein Polsterkörper aus einem elastischen Vollmaterial oder aus mit einem Druckmedium gefüllter elastischer Außenhaut selbsttätig an jeden Durchmesser des Werkstückes an, gleichgültig wie sich dieser im Laufe des Schleifverfahrens verringert. Im Vergleich zu dem hydrostatischen Halblager ist der bauliche Aufwand gering; prinzipiell ist auch kein zusätzlicher Umlauf von Flüssigkeit erforderlich, und diffizile Überwachungsvorgänge entfallen, weil ein Gleiten von Metall auf Metall ausgeschlossen ist. Mit den heute zur Verfügung stehenden Werkstoffen, insbesondere Kunststoffen, ist die Ausführung eines derartigen Polsterkörpers ohne weiteres möglich, wobei auch ein erträglicher Kompromiss zwischen den Anschaffungskosten und der Lebensdauer besteht.

Die Vorschrift des der Schleifscheibe gegenüberliegenden Umfangsbereiches bedeutet, dass das nachgiebige Polster etwa der Schleifscheibe radial gegenüberliegend an der entgegengesetzten Seite der Walze anzubringen ist. Doch ist diese Vorschrift nicht im streng geometrischen Sinne zu verstehen, weil. eine erfolgreiche Bekämpfung der Schwingungen auch dann möglich ist, wenn die Stelle, an der das nachgiebige Polster gegen die Walze angestellt ist, gegenüber der Schleifscheibe radial und axial in einem bestimmten Bereich variiert wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine erhebliche Verkürzung des Schleifprozesses ermöglicht, die im Vergleich zu dem bekannten Verfahren, bis zu 50% betragen kann. Das Anstellen des nachgiebigen Polsters führt beim Einstechschleifen ebenso zum Erfolg wie beim Längsschleifen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die nachteiligen Schwingungserscheinungen derart erfolgreich unterdrückt, dass eine Bearbeitung mittels CBN-Schleifscheiben möglich wird. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht daher darin, dass die Walze in einer einzigen Aufspannung nacheinander mit je einer keramisch gebundenen CBN-Schleifscheibe vor- und fertiggeschliffen wird und die Anstellung des nachgiebigen Polsters zumindest beim Nachschleifen erfolgt.

Die folgenden vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehen sich darauf, wie der Polsterkörper an die Walze angestellt und gegebenenfalls ihr gegenüber bewegt wird.

Breite Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich, wenn die Anstellkraft, mit der der Polsterkörper an die Walze angestellt wird, einstellbar ist und vor Beginn des Schleifvorgangs auch den Wert Null betragen kann. Die Anstellung des mindestens einen Polsterkörpers erfolgt deshalb, weil die Walze sich unter dem Einfluss der Bearbeitungskräfte der Schleifscheibe in Richtung auf den Polsterkörper ausbiegt.

Eine betriebstechnisch besonders gut zu beherrschende Steuerung der Anstellkraft ergibt sich durch eine pneumatische Anstellung des nachgiebigen Polsterkörper an die Walze.

Am einfachsten wird das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer weiteren Ausgestaltung dadurch durchgeführt, dass die Anstellung des mindestens einen Polsterkörpers während des Schleifens an einer gleichbleibenden Stelle in der Längserstreckung der Walze erfolgt. Wenn beispielsweise die Walze zwischen Spitzen gelagert ist und die Schleifscheibe am Außenumfang der Walze in deren Längsrichtung vorbeigeführt wird, so wird man den Polsterkörper vorzugsweise im wesentlichen in der axialen Mitte der Walze anordnen, weil dort die stärksten Querschwingungen auftreten.

Wegen der beim Schleifen auftretenden Reibung zwischen dem Polsterkörper und der Walze ist es vorteilhaft, wenn der Anlagestelle des Polsterkörpers an der Walze ein flüssiges oder gasförmiges Schmiermittel zugeführt wird. Das damit verbundene Verfahren lässt sich besonders einfach in der Weise gestalten, dass das Schmiermittel durch das Druckmedium des Polsterkörpers gebildet und der Anlagestelle durch Austrittsöffnungen 35 zugeführt wird, die sich in der der Walze zugewandten Außenhaut des Polsterkörpers befinden.

Weitere Ausgestaltungen beziehen sich darauf, wie das erfindungsgemäße Schleifverfahren im Einzelnen gesteuert wird.

So kann eine bestimmte Längskontur der Walze beim Schleifen dadurch erreicht werden, dass der Polsterkörper quer zu der Walze derart eingestellt wird, dass die Walze sich während des Schleifvorganges ausbiegt und durch das Schleifen im Endzustand eine Längskontur der Walze mit leicht konkaver oder konvexer Krümmung zustande kommt. Die Walze nimmt hierbei während des Schleifens eine gewünschte Durchbiegung ein, ohne dass Querschwingungen auftreten. Wenn der Polsterkörper beim Ruhezustand der Walze einen gewissen geringen Abstand von deren Außenumfang hat, wird die Walze sich unter dem Einfluss der Schleifscheibe ausbiegen, bis sie den Polsterkörper berührt. Aber auch das Einstellen einer Vorspannung ist möglich, wobei dann die Walze in Richtung auf die Schleifscheibe vorgewölbt wird. Bei richtiger Steuerung der entsprechenden Schleifprozesse ergeben sich Walzen mit einer axialen Längskontur, die in gewünschter Weise konkav oder konvex gewölbt verläuft.

Wenn die Schleifscheibe in axialer Richtung relativ zu der zu schleifenden Walze wandert, ändern sich auch die entstehenden Querschwingungen, je nachdem, in welchem Axialbereich der Walze sich die Schleifscheibe gerade befindet. Daher ist es zur Feinabstimmung des Schleifvorganges vorteilhaft, wenn die Anstellkraft des mindestens einen Polsterkörpers während des Schleifvorganges verändert wird und/oder für mehrere Polsterkörper auf unterschiedliche Werte eingestellt wird. Die Änderung der Anstellkraft wird dabei nach Maßgabe des jeweils axialen Bereiches der Walze erfolgen, in dem die Schleifscheibe und/oder der Polsterkörper gerade auf die Walze einwirken. Die erforderlichen Werte können durch Berechnungen oder praktische Versuche schnell ermittelt werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Außenschleifen von Walzen, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach den vorstehend zitierten Ansprüchen.

So wird die eingangs genannte Aufgabe gemäß Anspruch 10 gelöst durch eine Vorrichtung zum Außenschleifen von Walzen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, mit Spann- und Antriebsgliedern zum Einspannen der Walze an ihren stirnseitigen Enden und zum Drehantrieb der Walze, mit mindestens einer mindestens eine Schleifscheibe antreibenden Schleifspindel, die in einer quer zu der Längsachse der Walze verlaufenden Richtung verfahrbar ist, wodurch die Schleifscheibe gegen die Walze anstellbar ist, mit Antrieben zur gegenseitigen Längsverschiebung von Walze und Schleifscheibe und mit mindestens einer in dem der Schleifscheibe entgegengesetzten Umfangsbereich der Walze befindlichen Einrichtung, durch die ein Polsterkörper aus einem elastischen Vollmaterial ebenfalls quer zur Längsrichtung der Walze gegen deren Umfang anstellbar ist.

Besonderes Augenmerk ist auf die Ausgestaltung des Polsterkörpers zu richten, der gemäß Anspruch 10 aus einem elastischen Vollmaterial besteht. Ein hochwertiger, mit geschlossenen Zellen ausgebildeter Schaumkunststoff, der eine abriebfeste Oberfläche aufweist oder damit versehen ist, kann diese Aufgabe gut erfüllen. Er wird sich in einem gewissen Umfang an die Außenkontur der Walze anpassen und auf diese Weise die Schwingungen erfolgreich dämpfen.

Eine zweite Lösung der eingangs genannten Aufgabe ist hinsichtlich der Vorrichtung erfindungsgemäß im Anspruch 11 angegeben. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 11 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Anspruch 10 dadurch, dass der Polsterkörper aus einer elastischen, mit einem elastischen Druckmedium gefüllten Außenhaut besteht.

Ein Polsterkörper, der durch einen Hohlkörper aus einer elastischen Außenhaut gebildet und mit einem Druckmedium gefüllt ist, wird sich noch besser an die Außenkontur der Walze anpassen als ein Polsterkörper aus einem elastischen Vollmaterial. Das Druckmedium, dass die elastische Außenhaut füllt, kann ein Gas, vorzugsweise Druckluft sein. Ein unter Druck stehender Hohlkörper ist zur Anpassung an die Außenkontur auch deshalb besonders gut geeignet, weil der Innendruck je nach dem auszuführenden Schleifprozess optimal eingestellt werden kann. Die dämpfende Wirkung lässt sich auf diese Weise besonders gut steuern.

Die Einrichtung zum Anstellen des Polsterkörpers kann zum Beispiel an dem Maschinenbett oder an einem Schleiftisch vorhanden sein, der auch die zu schleifende Walze trägt. Das Anstellen kann mechanisch, elektrisch oder durch ein Druckmedium erfolgen.

Die folgenden Ausgestaltungen beziehen sich darauf, wie die Anstellkraft konstruktiv vorteilhaft und in ihrer Höhe gezielt aufgebracht werden kann. So ist es zum Steuern eines hochwertigen Schleifprozesses wesentlich, dass eine Steueranordnung zum Einstellen der Anstellkraft vorhanden ist, mit der der Polsterkörper gegen den Umfang der zu schleifenden Walze angestellt ist.

Sind mehrere längs der zu schleifenden Walze angeordnete Polsterkörper vorhanden, so ist es vorteilhaft, dass die Anstellkraft eines jeden Polsterkörpers einzeln und unabhängig von den anderen Polsterkörpern einstellbar ist.

Besonders gute Steuermöglichkeiten ergeben sich, wenn die Einrichtung zum Anstellen des Polsterkörpers einen doppelt wirkenden pneumatischen Schubzylinder umfasst, an dessen Kolbenstange der Polsterkörper befestigt ist. Sind dabei mehrere längs der zu schleifenden Walze angeordnete Polsterkörper vorhanden, so wird jedem pneumatischem Schubzylinder ein eigenes Druckregelventil zugeordnet. Auf diese Weise ist eine perfekte pneumatische Steuerung gewährleistet, mit der die Schwingungen an mehreren Stellen der Axialerstreckung der Walze erfolgreich gedämpft werden.

Gerade weil derartige Polsterkörper sich gut an die Außenkontur der Walze anpassen, wird auch eine erhebliche Reibung zwischen dem Polsterkörper und der Walze auftreten. Um diese herabzusetzen, ist es erforderlich, dass der Anlagestelle ein Schmier- und Kühlmittel zugeführt wird. Hierzu sind gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung Zufuhrleitungen vorgesehen, die im Bereich der Anlagestelle des nachgiebigen Polsters an der Walze münden und durch die der Anlagestelle ein Schmiermittel zugeführt wird.

Als Schmiermittel kommen dabei die in der Schleiftechnik üblichen Schleifemulsionen, synthetische Kühlschmierstoffe und Schleiföle in Betracht. Ebenso kann aber auch Druckluft in Frage kommen. Werden dabei die das Schmiermittel führenden Zufuhrleitungen durch den Polsterkörper hindurch unmittelbar zur Anlagestelle des Polsterkörpers an der Walze geführt, so befindet sich das Schmiermittel unmittelbar dort, wo es am stärksten wirken kann. Bei einem flüssigen Schmiermittel bildet sich zwischen der Walze und dem Polsterkörper ein Film aus, der dem Aquaplaning des Autoreifens entspricht und besonders wirksam ist.

Zur Durchführung des im Verfahrensanspruch 2 aufgeführten zweistufigen Schleifvorganges mit Anstellen des Polsterkörpers an die Walze zumindest beim Nachschleifen wird hinsichtlich der Vorrichtung konstruktiv in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass ein Schleifspindelstock mit zwei Schleifspindeln vorgesehen ist, die wahlweise in Wirkstellung bringbar sind und von denen die erste eine keramisch gebundene CBN-Schleifscheibe zum Vorschleifen und die zweite eine keramisch gebundene CBN-Schleifscheibe zum Fertigschleifen trägt, wobei eine selbsttätige Kopplung vorgesehen ist, durch die mindestens eine Einrichtung zum Anstellen des Polsterkörpers an die zu schleifende Walze aktiviert wird, wenn die zweite Schleifspindel in Wirkstellung gebracht wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird auf diese Weise für eine Automatisierung vorbereitet, die in der modernen Massenfertigung auf Fertigungsstraßen vielfach gewünscht wird.

Wenn der Polsterkörper der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Anspruch 11 aus einer elastischen, mit einem elastischen Druckmedium gefüllten Außenhaut besteht, so wird als Druckmedium vorteilhaft ein Gas, insbesondere Druckluft, verwendet.

Wenn dabei auch geschmiert werden soll, so sind die durch den Polsterkörper hindurchgeführten, das Schmiermittel führenden Zufuhrleitungen als Schläuche ausgebildet, die mit der elastischen Außenhaut des Polsterkörpers aus einem Stück bestehen, wobei das Schmiermittel und Druckmedium voneinander getrennt sind.

Kommt jedoch das Druckmedium des Polsters selbst als Kühlmittel in Frage, so ist es konstruktiv besonders einfach, dass die elastische Außenhaut des nachgiebigen Polsters an ihrer der zu schleifenden Walze zugewandten Anlagefläche mit einer Vielzahl von Austrittsöffnungen versehen ist, durch die hindurch das Druckmedium zur Ausbildung des kühlenden und schmierenden Films an die Anlagestelle übertritt. Bei dieser Ausbildung muß somit ständig Druckmedium aus dem nachgiebigen Polster an die Anlagestelle nach außen übertreten. Es ist eine ständige Zufuhr des Druckmediums erforderlich, die indessen durch Druckregelventile ohne weiteres zu beherrschen ist. Die Lösung kann noch weiter dadurch perfektioniert werden, dass auch die pneumatische Steuerung des Schubzylinders, an dessen Kolbenstange sich das nachgiebige Polster befindet, in den Vorgang mit einbezogen wird.

Wird mit Druckluft geschmiert, so kann zudem ein Luftkissen ausgebildet werden, wie es von Luftkissenfahrzeugen bekannt ist. Es muss hervorgehoben werden, dass der Schmiermittelfilm oder das Luftkissen die Reibungsverluste beim Schleifen wirksam herabsetzen, ohne dass dadurch die Wirkung der Schwingungsdämpfung verringert wird.

Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, noch näher erläutert. In den Figuren ist das Folgende dargestellt:
1 zeigt eine Vorrichtung durch Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Phase des Vorschleifens dargestellt ist.
2 stellt die Vorrichtung gemäß 1 in der Phase des Fertigschleifens dar.
3 ist eine vergrößerte Ansicht entsprechend der Blickrichtung A-A gemäß 2 und zeigt Einzelheiten des Polsterkörpers im Zusammenwirken mit der zu schleifenden Walze.
4 hat eine andere Ausführung des Polsterkörpers zum Gegenstand.
5 zeigt die Zufuhr eines Schmiermittels im Bereich des Polsterkörpers.
6 veranschaulicht einen Polsterkörper, dessen Druckmedium zugleich als Schmiermittel dient.
7 enthält ein Schema, das die Steuerung mehrerer Einrichtungen zum Anstellen elastischer Polsterkörper an unterschiedlichen axial beabstandeten Stellen der Walze verdeutlicht.
1 veranschaulicht in schematischer Darstellung zunächst eine übliche Rundschleifmaschine zum Außenschleifen zylindrischer Teile. In einer Ansicht von oben ist ein Maschinenbett 1 zu erkennen, auf dem sich ein Werkstückspindelstock 2 und ein Reitstock 3 befinden. Werkstückspindelstock 2 und Reitstock 3 sind gegeneinander in axialer Richtung verstellbar, so dass mittels der an ihnen befindlichen Spitzen 4 und 5 die zu schleifende Walze 6 eingespannt und zur Drehung angetrieben werden kann. Die Walze kann aber auch durch Mitnehmer angetrieben werden, die fachüblich und deshalb hier nicht gesondert dargestellt sind. Der Werkstückspindelstock 2 und der Reitstock 3 befinden sich auf einem Schleiftisch 7, der als Ganzes in der Z-Richtung verfahrbar ist.
Auf dem Maschinenbett 1 befindet sich weiter ein Schleifspindelstock 8, der um eine senkrechte Schwenkachse 9 verstellbar ist. Der Schleifspindelstock trägt eine erste Schleifspindel 10 und ein zweite Schleifspindel 11. Von diesen trägt die erste Schleifspindel 10 eine erste Schleifscheibe 12, die zum Vorschleifen oder Schruppen dient, während die zweite Schleifspindel 11 eine zum Fertigschleifen oder Schlichten bestimmte zweite Schleifscheibe 13 trägt.
Durch Schwenken um die senkrechte Schwenkachse 9 bewegt sich der Schleifspindelstock 8 in Richtung des Pfeils B, so dass wahlweise die Schleifscheibe 12 (1) oder die zweite Schleifscheibe 13 (2) in Wirkstellung gebracht werden kann. Außerdem ist der gesamte Schleifspindelstock 8 in der X-Richtung numerisch gesteuert verfahrbar, wodurch die jeweils in Wirkstellung befindliche Schleifscheibe gesteuert zur Anlage an der zu schleifenden Walze 6 kommt.
Ersichtlich beträgt die axiale Länge der zu schleifenden Walze 6 ein Vielfaches der Schleifscheibenbreite, so dass zum Schleifen beim sogenannten Längsschleifen die Schleifscheibe und die zu schleifende Walze in axialer Richtung aneinander vorbei bewegt werden müssen. Hierzu kann die auf dem Schleifschlitten befindliche Walze 6 an der Schleifscheibe vorbeibewegt werden. Es ist jedoch auch die umgekehrte Anordnung möglich, dass die zu schleifende Walze in axialer Richtung feststeht, während der Schleifspindelstock an ihr vorbeibewegt wird.
Mit 14 ist eine Einrichtung zur Schwingungsdämpfung bezeichnet, durch die ein Polsterkörper 15 gesteuert an die Walze angestellt werden kann. 1 zeigt die Einrichtung 14 in ihrer wirkungslosen Stellung; hierbei befindet sich der Polsterkörper 15 im Abstand von der Oberfläche der zu schleifenden Walze. Hingegen ist in der Darstellung gemäß 2 der Polsterkörper 15 an die Walze angestellt. Er befindet sich in radialer Richtung gegenüberliegend der Schleifscheibe 13. Wenn die Schleifscheibe auf die Walze 6 einwirkt, wird sich diese seitlich ausbiegen und dabei zu Querschwingungen neigen, besonders wenn das Längen/Durchmesser-Verhältnis größer als in der Zeichnung dargestellt ist. Auch sind rohrförmige Walzen mit geringer Materialstärke besonders anfällig für derartige Schwingungen. Indem nun der Polsterkörper 15 mit mäßigem, einstellbarem Druck an die Walze angestellt wird, werden die Querschwingungen gedämpft und unterdrückt, so dass das von den Fachleuten gefürchtete „regenerative Rattern" nicht auftritt. Dadurch unterbleiben auch die eine schlechte Oberflächenqualität der geschliffenen Walze verratenden Rattermarken.
In der Darstellung gemäß den 1 und 2 befindet sich die Einrichtung 14 zwar genau gegenüberliegend den Schleifscheiben 12 bzw. 13. Wenn aber die zu schleifende Walze 6 mittels des Schleiftisches 7 in axialer Richtung an der Schleifscheibe vorbeibewegt wird, ändert sich auch die Stellung der Einrichtung 14 im Verhältnis zu der der Schleifscheibe. Es ist daher vorteilhaft, wenn über die axiale Erstreckung der zu schleifenden Walze 6 mehrere Einrichtungen mit verschiedenen Polsterkörper vorgesehen werden, wie das die später noch näher zu erläuternde 7 veranschaulicht.
Es ist aber auch denkbar, die Einrichtung 14 am Maschinenbett anzuordnen, so dass sie stets genau gegenüber der in Wirkstellung befindlichen Schleifscheibe verbleibt. Schließlich ist auch eine Lösung denkbar, bei der zwar nur eine Einrichtung 14 vorgesehen, diese aber zusammen mit der Schleifspindel gegenüber der zu schleifenden Walze axial bewegt wird, so dass die gegenseitige Zuordnung von Schleifscheibe und Einrichtung 14 in jedem Fall erhalten bleibt.
Die 1 und 2 verdeutlichen zugleich ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Verfahren, bei dem das Vorschleifen mittels einer keramisch gebundenen CBN-Schleifscheibe erfolgt und dabei die Einrichtung 14 zur Dämpfung der Schwingungen noch außer Betrieb bleibt. Wird jedoch die Schleifscheibe 13 zum Fertigschleifen in Wirkstellung gebracht, so wird damit automatisch gekoppelt auch die Einrichtung 14 aktiviert, wie das in 2 dargestellt ist. Beim Fertigschleifen oder Schlichten sind somit Querschwingungen wirksam unterdrückt, so dass trotz kurzer Bearbeitungszeit optimale Oberflächenqualitäten erzielt werden.
Die 3 zeigt die Ansicht A-A gemäß 2 in vergrößerter Darstellung. Sie erläutert eine Einrichtung zur Schwingungsdämpfung, die pneumatisch betätigt wird. Hierzu ist ein Sockel 16 vorgesehen, der unmittelbar am Maschinenbett 1 oder an dem Schleiftisch 7 befestigt sein kann. Der Sockel 16 trägt einen pneumatischen doppelt wirkenden Schubzylinder 17, in dem ein Kolben 18 von zwei Seiten her beaufschlagt werden kann. Der Kolben 18 trägt eine Kolbenstange 19, an der sich eine Befestigungsplatte 20 befindet. Auf die Befestigungsplatte 20 ist der Polsterkörper 15 aufgeklebt oder aufvulkanisiert. Der Polsterkörper kann aus einem gummiartigen Werkstoff oder einem Kunststoff mit geschlossenen hohlen Zellen bestehen, der dadurch besonders nachgiebig und anpassungsfähig ist. Entscheidend ist, dass die Außenfläche des Polsterkörpers 15 zwar elastisch, aber dennoch widerstandsfähig und abriebfest ist. 21 und 22 sind Druckluftleitungen, durch die der Schubzylinder gesteuert wird. Er kann somit den Polsterkörper 15 mit genau einstellbarer Anstellkraft gegen die Walze 6 andrücken. Wie ersichtlich ist, wird die Walze 6, die in diesem Fall eine hohle Walze ist, zwischen der Schleifscheibe 13 und dem nachgiebigen Polster 15 beidseitig beaufschlagt. Die Walze wird somit unter der Anstellkraft der Schleifscheibe 13 geringfügig ausweichen, wobei aber auftretende Querschwingungen durch die dämpfende Wirkung des Polsterkörper 15 unterdrückt werden.
Auch die Grundstellung des Polsterkörpers 15 vor Beginn des Schleifvorganges ist einstellbar. Beispielsweise kann zu Anfang die Anstellkraft Null vorliegen, so dass erst unter der Wirkung der Schleifscheibe 13 ein Eindrücken der Walze 6 in den Polsterkörper 15 erfolgt.
In 4 ist eine Einrichtung 14 zur Schwingungsdämpfung dargestellt, bei der der Polsterkörper 23 als Hohlkörper mit einer elastischen Außenhaut ausgebildet ist, vergleichbar dem Luftreifen von Fahrzeugen. Mit einer Zufuhrleitung 24 kann zum Beispiel Druckluft in das Innere des Polsterkörpers 23 eingeführt werden, wobei unterschiedliche Elastizitätseigenschaften erzielt werden können. Es ist aber auch denkbar, der Polsterkörper mit einer Flüssigkeit zu füllen, wenn dabei ein elastisches Zurückweichen der Flüssigkeit gewährleistet ist. Auch das Füllen mit einem Gel kommt in Betracht.
Die übrige Ausbildung der Einrichtung 14 entspricht derjenigen gemäß 4, insbesondere muss auch hier das Anstellen des Polsterkörpers 23 an die Walze 6 mit einer besonderen Einrichtung wie beispielsweise einem Schubzylinder erfolgen.
Die 5 erläutert gleichfalls einen mit einem Druckmedium gefüllten Polsterkörper 26, das sich auch hier auf einer Befestigungsplatte 25 befindet und mit dieser verbunden ist. Die Befestigungsplatte 25 ist an eine Zufuhrleitung 27 für das Druckmedium angeschlossen, für das in erster Linie Druckluft in Frage kommt. Über einen internen, in der Befestigungsplatte 25 befindlichen Kanal 28 wird das Druckmedium in den Hohlraum des Polsterkörpers 26 hineingeleitet. Durch den Polsterkörpers 26 sind Schläuche 30 hindurchgeführt, die mit der Außenhaut des Polsters 26 aus einem Stück bestehen, aber keine Verbindung zum Innenraum des Polsters 26 haben. Die Schläuche 30 sind an ein Kanalsystem 29 angeschlossen, das sich in der Befestigungsplatte 25 befindet und durch das ein Kühl- und Schmiermedium mittels der Schläuche 30 direkt auf die Anlagefläche des Polsterkörpers 26 an der Walze 6 aufgebracht wird. Hierzu enden die Schläuche 30 in Austrittsöffnungen 31, die direkt auf die Walze 6 gerichtet sind. Wie ersichtlich ist, münden die Austrittsöffnungen 31 an der Oberfläche der Walze 6, so dass das Kühl- und Schmiermittel genau dorthin gelangt, wo es am dringendsten benötigt wird.
Mit P11 und P12 Druckregler bezeichnet, die zum Einstellen des jeweils optimalen Betriebsdruckes der Medien dienen.
Wenn das in den hohlen Polsterkörper befindliche Druckmedium zugleich als Kühl- und Schmiermittel dienen kann, sind getrennte Zuleitungen für das Druckmedium des Polsterkörpers einerseits und das Kühl- und Schmiermedium andererseits nicht mehr erforderlich. Die hierbei vorteilhafte konstruktive Verwirklichung zeigt die 6.
Danach ist auf eine Befestigungsplatte 32 wieder ein Polsterkörper 34 aufgeklebt oder aufvulkanisiert, wobei eine Zuführleitung 33 über einen Druckregler P21 in das Innere des Polsterkörpers 34 führt. In diesem Fall ist das nachgiebige Polster an seiner der Walze 6 zugewandten Stirnseite mit einer Anzahl von Austrittsöffnungen 35 versehen. Somit tritt das Druckmedium des Polsterkörpers laufend durch die Austrittsöffnungen 35 in Richtung auf die Oberfläche der Walze 6 aus. In diesem Fall muss dem Polsterkörper 34 fortlaufend Druckmedium nachgeführt werden, damit der erforderliche Anpressdruck aufrecht erhalten bleibt.
Die 4 bis 6 zeigen, wie gut sich die aufblasbaren Polsterkörper an die Kontur der Walze anpassen. Im Falle der 5 und 6 wird auf besonders sichere Weise erreicht, dass das Kühl- und Schmiermedium zwischen dem Polsterkörper und der Walze einen Film ausbildet, vergleichbar dem Wasserfilm beim sogenannten Aquaplaning oder einem Luftkissen bei Fahrzeugen vom Typ der Hoovercraft-Fahrzeuge. Die Ausbildung gemäß 6 ist besonders dann vorteilhaft, wenn mit einem Luftkissen gearbeitet werden soll.
7 zeigt schematisch, wie das Ansteuern der Einrichtungen zur Schwingungsdämpfung erfolgen soll, wenn mehrere dieser Einrichtungen entlang der axialen Erstreckung der zu schleifenden Walze 6 vorgesehen sind. Im dargestellten Fall sind drei Einrichtungen 36, 37, 38 vorgesehen, von denen jede einen Polsterkörper 39, 40, 41 an die zu schleifende Walze 6 anstellt. Das Anstellen erfolgt dabei pneumatisch, wozu jede der Einrichtungen 36, 37, 38 einen Schubzylinder gemäß der 3 aufweisen kann. Ersichtlich werden die Schwingungsamplituden in der Mitte der zwischen den Spitzen 4 und 5 eingespannten Walze 6 größer sein als im Bereich ihrer äußeren Enden, die sich näher an den Einspannstellen befinden. Daher ist es zweckmäßig, die Anstellkraft der Einrichtung 37 höher zu wählen als diejenige der Einrichtungen 36 und 38. Entsprechend ist in der Druckluft-Zuleitung P für jede der Einrichtungen 36, 37, 38 ein eigenes Druckregelventil 44, 45, 46 vorgesehen, so dass der Schubzylinder einer jeden Einrichtung den für die Schwingungsdämpfung optimalen pneumatischen Druck erhalten kann. Im übrigen sind die Druckluftzuleitungen P und -rückleitung L für alle Einrichtungen gemeinsam ausgebildet.

1: Maschinenbett
2: Werkstückspindelstock
3: Reitstock
4: Spitze
5: Spitze
6: Walze
7: Schleiftisch
8: Schleifspindelstock
9: Schwenkachse
10: erste Schleifspindel
11: zweite Schleifspindel
12: erste Schleifscheibe
13: zweite Schleifscheibe
14: Einrichtung zur Schwingungsdämpfung
15: Polsterkörper
16: Sockel
17: Schubzylinder
18: Kolben
19: Kolbenstange
20: Befestigungsplatte
21: Druckluft-Leitung
22: Druckluft-Leitung
23: Polsterkörper
24: Zufuhrleitung
25: Befestigungsplatte
26: Polsterkörper
27: Zufuhrleitung
28: interner Kanal
29: Kanalsystem
30: Schlauch
31: Austrittsöffnungen
32: Befestigungsplatte
33: Zufuhrleitung
34: Polsterkörper
35: Austrittsöffnungen
36, 37, 38,: Einrichtung zur Schwingungsdämpfung
39, 40, 41: Polsterkörper
42, 43: Steuerleitung
44, 45, 46: Druckregelventil

Claims

Verfahren zum Schleifen des Außenumfangs einer an ihren Enden gehaltenen rotierenden Walze (6), mit einer rotierenden Schleifscheibe (13), wobei die Länge der Walze (6) ein Vielfaches der Schleifscheibenbreite beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schleifen mindestens ein Polsterkörper (15, 23, 26, 34, 39, 40, 41) aus einem elastischen Vollmaterial oder einer elastischen, mit einem elastischen Druckmedium gefüllten Außenhaut in dem der Schleifscheibe (13) gegenüberliegenden Umfangsbereich an die zu schleifende Walze (6) angestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (6) in einer einzigen Aufspannung nacheinander mit je einer keramisch gebundenen CBN-Schleifscheibe (12, 13) vor- und fertiggeschliffen wird und die Anstellung des Polsterkörpers (15) zumindest beim Nachschleifen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anstellkraft, mit der der Polsterkörper (15) an die Walze (6) angestellt wird, einstellbar ist und vor Beginn des Schleifvorgangs auch den Wert Null betragen kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dwch eine pneumatische Anstellung des Polsterkörpers (15) an die Walze (6).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anstellung des mindestens einen Polsterkörpers während des Schleifens an einer gleichbleibenden Stelle in der Längserstreckung der Walze erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagestelle des Polsterkörpers (26, 34) an der Walze (6) ein flüssiges oder gasförmiges Schmiermittel zugeführt wird, das durch das Druckmedium des Polsterkörpers (34) gebildet und der Anlagestelle durch Austrittsöffnungen (35) zugeführt wird, die sich in der der Walze (6) zugewandten Außenhaut des Polsterkörpers (34) befinden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polsterkörper quer zu der Walze derart eingestellt wird, dass die Walze sich während des Schleifvorganges ausbiegt und durch das Schleifen im Endzustand eine Längskontur der Walze mit leicht konkaver oder konvexer Krümmung zustande kommt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anstellkraft des mindestens einen Polsterkörpers während des Schleifvorganges verändert wird und/oder für mehrere Polsterkörpers (39, 40, 41) auf unterschiedliche Werte eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Anstellkraft nach Maßgabe des jeweiligen axialen Bereiches der Walze erfolgt, in dem die Schleifscheibe und/oder der Polsterkörper auf die Walze einwirken.
Vorrichtung zum Außenschleifen von Walzen (6), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, mit Spann- und Antriebsgliedern zum Einspannen der Walze (6) an ihren stirnseitigen Enden und zum Drehantrieb der Walze (6), mit mindestens einer mindestens eine Schleifscheibe (13) antreibenden Schleifspindel (11), die in einer quer zu der Längsachse der Walze (6) verlaufenden Richtung verfahrbar ist, wodurch die Schleifscheibe (13) gegen die Walze (6) anstellbar ist, mit Antrieben zur gegenseitigen Längsverschiebung von Walze (6) und Schleifscheibe (13) und mit mindestens einer in dem der Schleifscheibe (13) entgegengesetzten Umfangsbereich der Walze (6) befindlichen Einrichtung (14), durch die ein Polsterkörper (15, 39, 40, 41) aus einem elastischen Vollmaterial ebenfalls quer zur Längsrichtung der Walze (6) gegen deren Umfang anstellbar ist.
Vorrichtung zum Außenschleifen von Walzen (6), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, mit Spann- und Antriebsgliedern zum Einspannen der Walze (6) an ihren stirnseitigen Enden und zum Drehantrieb der Walze (6), mit mindestens einer mindestens eine Schleifscheibe (13) antreibenden Schleifspindel (11), die in einer quer zu der Längsachse der Walze (6) verlaufenden Richtung verfahrbar ist, wodurch die Schleifscheibe (13) gegen die Walze (6) anstellbar ist, mit Antrieben zur gegenseitigen Längsverschiebung von Walze (6) und Schleifscheibe (13) und mit mindestens einer in dem der Schleifscheibe (13) entgegengesetzten Umfangsbereich der Walze (6) befindlichen Einrichtung (14), durch die ein Polsterkörper (15, 23, 26, 34, 39, 40, 41) aus einer elastischen, mit einem elastischen Druckmedium gefüllten Außenhaut ebenfalls quer zur Längsrichtung der Walze (6) gegen deren Umfang anstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch eine Steueranordnung zum Einstellen der Anstellkraft, mit der der Polsterkörper (15) gegen den Umfang der zu schleifenden Walze (6) angestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 mit mehreren längs der zu schleifenden Walze (6) angeordneten Polsterkörpern (39, 40, 41), dadurch gekennzeichnet, dass die Anstellkraft eines jeden Polsterkörpers (39, 40, 41), einzeln und unabhängig von den anderen Polsterkörpern einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Anstellen des Polsterkörpers (15) einen doppelt wirkenden pneumatischen Schubzylinder (17) umfasst, an dessen Kolbenstange (19) der Polsterkörper (15) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 mit mehreren längs der zu schleifenden Walze (6) angeordneten nachgiebigen Polsterkörpern (39, 40, 41), dadurch gekennzeichnet, dass jedem pneumatischen Schubzylinder ein eigenes Druckregelventil (44, 45, 46) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Zufuhrleitungen vorgesehen sind, die im Bereich der Anlagestelle des Polsterkörpers an der Walze münden und durch die der Anlagestelle ein Schmiermittel zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmiermittel Schleifemulsionen, synthetische Kühlschmierstoffe, Schleiföle oder Gas, insbesondere Druckluft, vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die das Schmiermittel führenden Zufuhrleitungen durch den Polsterkörper hindurch unmittelbar zur Anlagestelle des Polsters an der Walze geführt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schleifspindelstock (8) mit zwei Schleifspindeln (10, 11) vorgesehen ist, die wahlweise in die Wirkstellung bringbar sind und von denen die erste (10) eine keramisch gebundene CBN-Schleifscheibe (12) zum Vorschleifen und die zweite eine keramisch gebundene CBN-Schleifscheibe (13) zum Fertigschleifen trägt, und dass eine selbsttätige Kopplung vorgesehen ist, durch die die mindestens eine Einrichtung zum Anstellen des Polsterkörpers (15) an die zu schleifende Walze (6) aktiviert wird, wenn die zweite Schleifspindel (11) in Wirkstellung gebracht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium ein Gas, vorzugsweise Druckluft ist.
Vorrichtung nach dem auf den Anspruch 11 rückbezogenen Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Polsterkörper (26) hindurchgeführten, das Schmiermittel führenden Zufuhrleitungen als Schläuche (30) ausgebildet sind, die mit der elastischen Außenhaut des Polsterkörpers (26) aus einem Stück bestehen, wobei das Schmiermittel und das Druckmedium voneinander getrennt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Außenhaut des Polsterkörpers (34) an ihrer der zu schleifenden Walze (6) zugewandten Anlagefläche mit einer Vielzahl von Austrittsöffnungen versehen ist, durch die hindurch das Druckmedium zur Ausbildung eines kühlenden und schmierenden Films an die Anlagestelle übertritt.