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Vorrichtung zur Zuführung der Schmier- und Kühlflüssigkeit beim Schleifen
von Werkstücken Vorrichtung zur Zuführung der Schmier- und Kühlflüssigkeit beim
Schleifen von Werkstücken mittels einer Düse, deren Breite am Austritt annähernd
gleich der Schleifscheibenbreite ist, sind bekannt. Die Flüssigkeit wird meist unter
Druck zugeführt.
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Gegenüber diesen bekannten Vorrichtungen wird gemäß der Erfindung
die Düse zwecks Erzeugung eines größtmöglichen Druckes im Schleifspalt so angeordnet,
daß der Flüssigkeitsstrahl genau auf die Schleifstelle gerichtet ist und im Schleifspalt
so nahe an die Schleifstelle heranreicht, daß durch den Umfang der Schleifscheibe
und durch den Umfang des Werkstückes eine Verlängerung der Düse gegen die Schleifstelle
entsteht. Die Flüssigkeit wird hierdurch so nahe wie möglich an die Schleifstelle
herangeführt, strömt mit hoher Geschwindigkeit in den Schleifspalt ein und wird
an der Schleifstelle stark abgebremst. Im Eintrittsspalt entsteht ein hoher Druck.
Dieser Druck fördert in Verbindung mit der schnelldrehenden Schleifscheibe die Schleifflüssigkeit
als Flüssigkeitsstrom zur Schleifstelle hin, so daß eine optimale Schmierung und
Kühlung der durch den Schleifvorgang erhitzten Körper eintritt. Die unter hohem
Druck im Eintrittsspalt befindliche Schleifflüssigkeit verdrängt außerdem aus den
Scheibenporen die Luft, die an der Schleifstelle die Verbrennung der Schleifspäne
und damit die Erwärmung von Werkstück und Schleifscheibe fördert.
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Der mit seinem Maximum dicht vor der Schleifstelle entstehende Spaltdruck
hat in Abhängigkeit vom Schleifdruck, im besonderen beim Ausfeuern, die Wirkung,
daß die Schleifscheibe und das Werkstück um geringe Bruchteile eines Millimeters
voneinander gedrückt werden, wodurch die Eingriffstiefe der Körner sich entsprechend
verringert und eine etwa vorhandene makrogeometrische Welligkeit ausgeglichen wird.
Die erzeugte Oberfläche wird dadurch bedeutend verbessert.
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Die Düse kann zweckmäßig so angeordnet sein, daß zur Abführung der
im Schleifspalt vorhandenen Luft ein geringer Abstand zwischen Schleifscheibe und
Düse verbleibt.
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Der Schleifspalt kann außerdem durch einstellbare, seitliche Leitbleche
begrenzt sein.
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Außer dem mit hoher Geschwindigkeit gegen die Schleifstelle gerichteten
Strahl, dem sogenannten Spaltdruckstrahl, kann in an sich bekanter Weise ein weiterer,
gegen das Werkstück gerichteter Flüssigkeitsstrahl vorgesehen sein, der im Gegensatz
zum Spaltdruckstrahl eine verhältnismäßig geringe Geschwindigkeit besitzt, zweckmäßig
jedoch eine größere Flüssigkeitsmenge hat als der Spaltdruckstrahl.
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Die Zuführung dieses Kühlstrahles hat den Vorteil, daß die Kühlwirkung
auf Werkstück und Schleifscheibe weiter erhöht und in jedem Falle ausreichend gewählt
werden kann. Der Kühlstrahl kann den Spaltdruckstrahl direkt seitlich umgeben und
dadurch Spritzer abfangen, die sich vor allem bei maximaler Beaufschlagung von Schleifscheibe
und Werkstück durch den Spaltdruckstrahl ergeben.
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Ein weiterer Vorteil des um den Spaltdruckstrahl herumgeführten Kühlstrahles
besteht darin, daß der nach den Enden der Schleiflinie auftretende Spaltdruckabfall
durch den Kühlstrahlmantel gemindert wird, der das Abströmen aus dem Eintrittsspalt
hemmt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abb. 1, 2 und 3 schematisch
dargestellt.
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Bei der gezeigten Vorrichtung (Abb. 1) dient für den Spaltdruckstrahl
1 eine Düse 2 von verhältnismäßig enger Austrittsöffnung. Diese Düse ist so tief
wie möglich in den Eintrittsspalt zwischen Schleifscheibe 3 und Werkstück 4 eingeführt.
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Die Düsenstellung bestimmt den Grad des Zurückströmens der Schleifflüssigkeit
aus dem Eintrittsspalt entgegen der Strahlrichtung. Mit der Annäherung der Düsenöffnung
an die Schleifstelle 5 steigt der Spaltdruck. Die Düsenöffnung soll deshalb den
Eintrittsspalt nahezu abschließen. Wenn der Flüssigkeitsstrahl durch die Düse nicht
in den Eintrittsspalt geführt
wird, so drückt die von der Scheibe
mitgerissene Luft die Flüssigkeit aus den Spalt.
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Der Spaltdruck und die an die Schleifstelle gelangende Flüssigkeitsmenge
werden verringert, wenn die in den Scheibenporen befindliche Luft nicht abströmen
kann. Dazu ist es vorteilhaft, den Abstand a Scheibenumfang-Düsenöffnung zu vergrößern,
dagegen den Abstand h Düsenöffnung-Werkstückumfang so klein wie möglich zu halten.
Die unter Druck im Eintrittsspalt befindliche Flüssigkeit strömt an der Scheibe
entgegen ihrer Drehrichtung aus und bildet einen sprudelnden Schwall 6, dessen Höhe
durch die entgegengesetzt drehende, die Schleifflüssigkeit wieder mitreißende Scheibe
gedämpft wird. Die von der rauhen Scheibe mitgerissene Luft wird früher als am Schleifspalt
verdrängt und der in den Scheibenporen befindlichen Luft bereits vor dem Schleifspalt
die Tendenz zum Aufsteigen oder Entweichen nach oben erteilt. Die. Strömungsrichtung
der Schleifflüssigkeit im Schwall verstärkt die aufsteigende Tendenz der Luft. Aus
dem Schwall mitgerissene Schleifflüssigkeit füllt die von der Luft freien Scheibenporen,
wodurch die mögliche Erniedrigung des Spaltdruckes in eine Erhöhung verwandelt wird.
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Je langsamer die Schleifflüssigkeit bei gleichbleibenden Einführungsbedingungen
nach links und rechts und entgegen der Strahlrichtung aus dem Eintrittsspalt abströmt,
um so stärker entwickelt sich der Spaltdruck. Dieses Abströmen in eine nicht gewünschte
Richtung ist stark von der Viskosität der Schleifflüssigkeit abhängig. Je größer
die Viskosität der Schleifflüssigkeit ist, desto größer ist der Spaltdruck. Außerdem
reißt die poröse Scheibe die viskosere Flüssigkeit im Schwall und im Spalt erheblich
stärker mit.
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Zusätzlich zur Spaltdruckdüse 2 kann eine Kühldüse 8 angeordnet sein
(Abb. 2). Die Abmessungen der Öffnung der Kühldüse 8 werden den jeweiligen Verhältnissen
an der Scheibe und dem Werkstück angepaßt.
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Die Breite der Spaltdruckdüse 2 wird zweckmäßig nach der Scheibenbreite
und gegebenenfalls nach der Scheibenform gestaltet und erreicht zweckmäßig mindestens
das Maß der Schleiflinie. Die Schmalseite der Austrittsöffnung ergibt sich aus den
Abmessungen des Eintrittsspaltes und der Eindringtiefe im Eintrittsspalt. Je tiefer
die Spaltdruckdüse 2 in den Spalt eingeführt wird, um so kleiner muß die Schmalseite
sein, und umgekehrt. Die Düse wird zweckmäßig lang und schwach verjüngend konstruiert,
damit der Rohranschluß nicht bei der Anbringung der Kühldüse stört und notwendige
Meßeinrichtungen bequem an das Werkstück geführt werden können. Die Vorrichtung
kann so gestaltet werden, daß die Düsenöffnung im Spalt nachgestellt werden kann.
Ein Absperrorgan kann in der Rohrleitung vor der Spaltdruckdüse zur Regelung der
Durchflußmenge und damit auch zur Regelung des Spaltdruckes angebracht sein.
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Der Spaltdruck bildet sich über die Scheibenbreite nicht gleichmäßig
aus. Er nimmt in Richtung der Scheibenkanten ab. Dieser Abfall wird beim Einstechschleifen
entsprechend der Form des Werkstückes, z. B. beim Anliegen der Scheibenkanten an
Radien, mehr oder weniger verhindert. Für das Einstechschleifen ohne das Anliegen
der Scheibenkanten und das Längsschleifen ist es dagegen vorteilhaft, rechts und
links an den Wänden der Spaltdruckdüse 2 Leitbleche 7 anzubringen (Abb. 3), die
vorzugsweise einstellbar sind.
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Eine andere Möglichkeit, den Spaltdruck gleichmäßiger über die Scheibenbreite
zu halten, besteht in einer Verjüngung der Breite des Düsenkanals der Spaltdruckdüse
2 gegen die Austrittsöffnung. Dadurch entsteht entsprechend dem Grad der Verjüngung,
von der Düsenmitte mit dem Wert Null nach den Scheibenkanten auf den maximalen Wert
anwachsend, eine gegen die Düsenmitte gerichtete Strömungskomponente in der aus
der Düsenöffnung strömenden Schleifflüssigkeit. Das Abströmen der im Eintrittsspalt
befindlichen Schleifflüssigkeit nach den Scheibenkanten und der damit verbundene
Druckabfall werden so verhindert.
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Die Kühldüse 8 (Abb. 2) ist gekennzeichnet durch eine im Vergleich
zur Spaltdruckdüse 2 weite öffnung, eine verhältnismäßig geringe Austrittsgeschwindigkeit,
ihre Ausrichtung auf das Werkstück 4 etwa zwischen Werkstücksachse und Eintrittsspalt
und die Lage der Austrittsöffnung über dem Werkstück 4. Die zum Eintrittsspalt im
wesentlichen parallele Breite der Öffnung der Kühldüse 8 erreicht zweckmäßig mindestens
die Breite der Spaltdruckdüse 2. Die zum Eintrittsspalt nicht parallele Seite der
Kühldüse 8 ist zweckmäßig so bemessen, daß der Flüssigkeitsstrahl mit einer Geschwindigkeit
austritt, die eine hohe Kühlwirkung erreicht, in dem der Strahl das Werkstück möglichst
vollständig umfließt und nicht vom Werkstück abspritzt.
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Zweckmäßig ist die Breite der Kühldüse 8 größer als die Stärke der
Schleifscheibe 3. Dadurch erhöht sich die Kühlwirkung und der Schutz gegen Spritzer
der Spaltdruckdüse z. Beim Längsschleifen wird das Werkstück 4 dadurch zusätzlich
vor- und nachgekühlt. Besonders bei hohem Spaltdruck ist es zweckmäßig, den Flüssigkeitsstrahl
der Kühldüse 8 um die Spaltdruckdüse 2, z. B. bis zu einem Winkel von 90°, herumzuführen.
Die Kühldüse 8 ist so angeordnet, daß die Spaltdruckdüse 2 sich zwischen Scheibe
3 und Kühldüse 8 befindet. Der Düsenaustritt der Kühldüse 8 liegt über dem Werkstück
4 in einem solchen Abstand, daß die Flüssigkeit gleichmäßig über das Werkstück 4
abfließen kann, die freie Sicht auf das Werkstück 4 nicht behindert wird und ein
ungehindertes Messen möglich ist. Die Kühldüse 8 kann mit der Spaltdruckdüse 2 fest
verbunden werden, wodurch im besonderen vor der Scheibe wenig Platz beansprucht
wird und der Vorrichtung eine größere Stabilität verliehen wird. Der Anschluß an
die Rohrleitung wird zweckmäßig so hoch angebracht, daß die notwendigen Meßeinrichtungen
nicht behindert werden.
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Die gesamte Anordnung der Vorrichtung richtet sich nach dem Schleifverfahren.
Beim Einstechschleifen wird die Vorrichtung auf dem Tisch, eventuell am Reitstock,
angebracht, um die Düsenstellung im Eintrittsspalt von der Scheibenabnahme unabhängig
zu machen.
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Beim Längsschleifen wird die Vorrichtung zweckmäßig am Schleifbock
bzw. an der Schutzhaube für die Scheibe angebracht. Bei großer Scheibenabnahme sind
die Düsen nachzustellen.