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Verfahren und Vorrichtung zum Abrichten von Schleifscheiben Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Abrichten von Schleifscheiben mit Hilfe eines Abrichtwerkzeugs,
insbesondere eines Diamanten, bei dem Abrichtwerkzeug und Schleifscheibe mit einer
gleichbleibenden Geschwindigkeit entsprechend der Abrichtbahn aneinander vorbeibewegt
werden.
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Es ist bekannt, bei rotierender Schleifscheibe entweder das Abrichtwerkzeug
oder die Schleifscheibe mit gleichbleibender Geschwindigkeit entlang der Abrichtbahn
zu bewegen und dabei im ersten Fall die Schleifscheibe, im anderen Fall das Abrichtwerkzeug
in Richtung der Abrichtbahn unverschiebbar zu halten.
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Als Abrichtwerkzeug werden entweder ein- öder vielschnittige Werkzeuge
verwendet. Zu den ersten gehören Diamanten, zu den letzteren auf einer Achse drehbar
gelagerte Wellenrädchen aus Stahl oder Hartmetall sowie kleine Schleifscheiben mit
zum Abrichten geeignetem Schleifmittel und geeigneter Bindung. Die drehbaren, vielschnittigen
Abrichtwerkzeuge werden beim Abrichtvorgang durch die rotierende Schleifscheibe
in Drehung versetzt.
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Es ist auch bekannt - ebenfalls bei rotierender Schleifscheibe -,
die Scheibenoberfläche durch senkrecht zu ihr gerichtete Stöße eines oder mehrerer
längs einer Mantellinie nebeneinander angeordneter meißel- oder hammerförmiger Werkzeuge
abzurichten und, sofern nur ein Werkzeug verwendet wird, dessen Support auf dem
längsbeweglichen Schleifmaschinentisch zu befestigen, so daß das Werkzeug auch noch
längs einer Mantellinie der Schleifscheibe bewegbar ist. Bei diesem Abrichten werden
die Schleifkörner und Bindemittel durch stoßartige Druckbeanspruchung zertrümmert
und die Trümmer in die Poren der Scheibe eingedrückt. Dadurch wird das Gefüge der
Scheibe verstopft. Diese Stöße verursachen in der Scheibe Risse, die beim Schleifen
mit hoher Scheibenumfangsgeschwindigkeit - wobei die Bindung der Scheibe außer durch
Schnittkräfte durch große Zentrifugalkräfte belastet ist - zum Ausbrechen der Kanten
und zum Zerspringen der Scheiben führen können.
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Diese Verfahren sind daher zum Abrichten von hochtourig arbeitenden
Schleifscheiben unbrauchbar. Außerdem wird das Abrichtwerkzeug stärk beansprucht.
Da einerseits sehr harte, verschleißfeste Werkzeuge, z. B. Diamanten, diese Stoßbeanspruchungen
nicht ertragen, andererseits solche Stoßbeanspruchungen aushaltende Werkzeuge beim
Bearbeiten harter Gesteinskörner sich stark abnutzen, zumal die Scheibe während
des Stoßvorgangs gedreht wird, daher beim Stoß auch noch ein Gleiten zwischen Scheibe
und Werkzeug auftritt, kann mit diesem Verfahren die für hochwertige Schleifarbeiten,
wie Fertig- und Feinschleifen, notwendige Genauigkeit der geometrischen Form der
Schleifscheibe nicht erzeugt werden. Diese Verfahren sind daher auch nur verwendbar
für sehr grobes Abrichten; sie haben für das Präzisionsschleifen nie Bedeutung erlangt.
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Zum Abrichten von Schleifscheiben für Fertig-oder Feinschliff- kann
daher auf sehr harte und verschleißfeste, daher notwendigerweise stoßempfindliche
Werkzeuge, wie z. B. Diamanten, nicht verzichtet werden.
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Trotz Anpassung der Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe und
der Vorschubgeschwindigkeit auf der Abrichtbahn an die Eigenschaften der abzurichtenden
Schleifscheibe und ihren Verwendungszweck und trotz der Automatisierung des Abrichtvorganges
ist bei den bekannten Verfahren die Standzeit der Schleifscheibe besonders für die
Mengenfertigung sehr kurz und der Schleifscheibenverbrauch sehr hoch.
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Beim Abrichten beispielsweise des Mantels der Schleifscheibe durch
das bekannte Vorbeibewegen eines Diamanten längs einer Mantellinie der Schleifscheibe
mit gleichbleibender Geschwindigkeit schneidet bekanntlich das Werkzeug in die rotierende
Scheibe ein Schraubengewinde ein, dessen Steigung um so größer ist, je größer die
Geschwindigkeit des Werkzeuges auf der Abrichtbahn ist. Dies beeinträchtigt den
mit der Scheibe auszuführenden Schliff, insbesondere, wenn im Einstechverfahren
geschliffen wird.
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Nach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermindert, daß
der gleichbleibenden Relativbewegeng
in oder nahe ihrer Bahn eine
im Vergleich zum Gesamtweg kurzhubige, in Achsrichtung zur Schleifscheibe verlaufende,
schnelle Wechselbewegung des Abrichtwerkzeugs überlagert wird.
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Durch die überlagerte Wechselbewegung erzeugt nun - falls die Mantellinie
der Schleifscheibe abgerichtet wird - das Werkzeug an Stelle des Schraubengewindes
ein wellenförmig verlaufendes Gewinde auf dem Scheibenmantel, bei dem - sofern der
Hub der Wechselbewegung größer als die Steigung des Gewindes ist - benachbarte Gewindegänge
sich im allgemeinen mehrfach kreuzen. Dadurch wird die Oberfläche und daher die
Rauhigkeit der Scheibe größer; die Scheibe bleibt länger scharf, hat also größere
Standzeit, und weil sie seltener abgedreht werden muß, wird der Scheibenverbrauch
kleiner.
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Da trotz der überlagerten Wechselbewegung die Stöße oder Hauptschnittkräfte
beim Abrichten -ebenso wie beim bekannten Abrichten ohne überlagerte Wechselbewegung
- tangential zur abrichtenden Scheibenoberfläche gerichtet bleiben, werden Werkzeug
und Scheibe nicht mehr als beim üblichen Abrichten beansprucht, wo ebenfalls die
Hauptschnittkräfte oder - beim Auftreffen des Werkzeugs auf ein Schleifkorn - die
Stöße tangential zur Oberfläche der Scheibe gerichtet sind. Dabei wird das tiefer
liegende Scheibengefüge nicht stärker beansprucht als beim Schleifen.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 eine Vorderansicht eines Schleifspindelstocks mit einer Vorrichtung
zum Ausführen des Verfahrens nach der Erfindung, zum Teil im Schnitt, Fig. 2 eine
Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig: 1, Fig. 3 einen Teilschnitt nach III-III
der Fig. 2, Fig. 4 einen Teilschnitt nach IV-IV der Fig. 2, Fig. 5 eine Vorderansicht
des Schleifspindelstocks mit einer zweiten Bauart der Vorrichtung, Fig. 6 eine Draufsicht
der Vorrichtung nach Fig. 5, Fig. 7 einen Teilschnitt nach VII-VII der Fig. 6. Auf
einem Schleifspindelstock-Unterteil 1 einer Außenrundschleifmaschine ruht in einer
V-Führung 2 und einer Flachführung 3 verschiebbar ein Schleifspindelstock 4 üblicher
Bauart. In ihm ist eine Schleifspindel 5 drehbar; aber in ihrer Achsrichtung unverschiebbar
gelagert.
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Auf dem rechten Ende der Schleifspindel 5 ist ein Keilriemenrad 6
befestigt. Durch dieses wird die Schleifspindel mittels nicht dargestellter Keilriemen
von einem ebenfalls nicht dargestellten Motor in Drehung versetzt. Auf dem linken
Ende der Schleifspindel 5 ist eine Schleifscheibe 7 in üblicher Weise zwischen zwei
Flanschen 8, 9 gefaßt und mit Hilfe einer Stirnlochmutter 10 und eines Gewindezapfens
11 befestigt. Der Schleifspindelstock 4 ist auf seiner Oberseite mit nündestens
zwei Leisten 13 versehen, deren bearbeitete Oberflächen eine horizontale Ebene bilden.
In jeder Leiste 13 ist eine horizontal und rechtwinklig zur Achse der Schleifspindel
verlaufende T-Nut 14 eingearbeitet. Auf den Leisten 13 ruht ein Vorschubschlittenträger
15; er ist mit vier T-Nut-Schrauben 16, deren Köpfe in den T'-Nuten 14 geführt und
gehalten werden, und mit zugehörigen Muttern 17 auf dem Schleifspindelstock 4 angeschraubt.
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Der Vorschubschlittenträger 15 hat eine parallel zur Achse der Schleifspindel
5 verlaufende zylindrische Bohrung 18, in welcher ein Hydraulikkolben 19 verschiebbar
ist.
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Auf der Oberseite des Vorschubschlittenträgers 15 ist in Schwalbenschwanzf'u`hrungen
20 ein Vorschubschlitten 21 parallel zur Achse der Zylinderbohrung 18 verschiebbar
geführt.
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Der Vorschubschlitten 21 ist weiterhin durch einen in eine Aussparung
28 des Vorschubschlittenträgers 15 ragenden Arm 22 und eine Kolbenstange 23 fest
mit dem Kolben 19 verbunden. Die Bohrung 18 im Vorschubschlittenträger 15 ist an
ihren Enden durch zwei Deckel 24, 25 verschlossen.
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Der Zu- und Abfluß für die den Hydraulikkolben 19 beaufschlagende
und dadurch den Vorschubschlittere 21 bewegende Druckflüssigkeit erfolgt durch unmittelbar
vor den Deckeln 24 und 25 innerhalb des Zylinders 18 angebrachte Bohrungen 26 und
27.
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Die Hydraulikleitungen und die Steuerung für die hydraulische Vorschubbewegung
sind üblicher Art und deshalb nicht dargestellt. Das über die Schleifscheibe 7 ragende
Ende des Vorschubschlittens 21 trägt auf einer horizontalen Fläche eine Schieberplatte
29 mit einem Werkzeughalter 30.
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Die Schieberplatte 29 ist durch zwei Führungsleisten 31, 32, welche
auf dem Vorschubschlitten 21 durch Schrauben 32' befestigt sind, nur parallel zur
Bewegungsrichtung des Vorschubschlittens 21 verschiebbar.
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Die Schieberplatte 29 hat in ihrer Mitte ein Langloch 33, dessen Mittelebene
lotrecht und rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Schieberplatte 29 verläuft.
Ein zylindrischer Zapfen 34 ragt von unten her in das Langloch 33, in dessen Längsrichtung
er gleiten kann. Dieser zylindrische Zapfen 34 ist exzentrisch auf einem Schneckenrad
35 befestigt, welches im Vorschubschlitten 21 drehbar, aber unverschiebbar gelagert
ist.
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Das Schneckenrad 35 steht im Eingriff mit einer Schnecke 36; die von
einer Welle 37 eines am Vorschubschlitten 21 befestigten Flanschmotors 38 angetrieben
wird. Der Werkzeughalter 30 sitzt in der Mitte der vorderen Längsseite der Schieberplatte
29 und hat eine lotrecht verlaufende Bohrung 39, deren Achse die Achse der Schleifscheibe
7 schneidet und in der eine Pinolenhülse 40 eines aus der Pinolenhülse 40, einer
Pinole 41, eines Rändelkopfes 42 und eines Abdrehdiamanten 43 bestehenden Abdrehwerkzeugs
eingeschoben und mittels einer Klemmschraube 44 befestigt ist.
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Die vordere Führungsleiste 32 für die Schieberplatte 29 ist in ihrem
mittleren Teil in Richtung nach vorn so weit durchbrochen, daß der in dieser Richtung
über den Vorschubschlitten hinausragende Werkzeughalter 30 in diesem Durchbruch
Raum für seine Oszillationsbewegung hat.
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Aus der Pinolenhülse 40 ragt nach unten die darin verschiebbare Pinole
41, in welcher der Abdrehdiamant 43 in einer besonderen Fassung befestigt ist.
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Nach oben schließt sich an die Pinolenhüise 40 der Rändelkopf 42 an,
dessen Drehung eine Längsbewegung der Pinole 41 mit dem Abdrehdiamanten 43 bewirkt.
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Eine Skalenteilung auf dem Rändelkopf 42 in Verbindung mit einem auf
der Pinolenhülse 40 angebrachten Strich ermöglicht eine genau bemessene Zustellung
der Pinole 41 samt dem darin befestigten Abdrehdiamanten 43.
Mit
der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 4 wird wie folgt gearbeitet: Der Diamant wird
zunächst durch Grobverstellen des gesamten Abdrehwerkzeuges 40, 41, 42, 43
und dann durch Feinverstellen der Pinole 41 in seine Arbeitslage gebracht.
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Das Feinverstehen und die Zustellung für jeden Abdrehvorgang werden
durch Drehen des mit einer Skala versehenen Rändelkopfes 42 erreicht, was eine Längsverschiebung
der Pinole 41 samt dem darin befestigten Abdrehdiamanten 43 zur Folge hat.
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Die Ruhestellung des Vorschubschlittens 1 ist üblicherweise
seine rechte Endstellung, in welcher der Diamant rechts .der Schleifscheibe steht.
Bevor der hydraulische Vorschub des Vorschubschlittens 21 zum Abdrehen der Schleifscheibe
7 in Gang gesetzt wird, schaltet man den Motor 38 ein, der die Schnecke 36
in Drehung versetzt.
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Die Schnecke 36 dreht das Schneckenrad 35, so daß der Zapfen
34 eine hin- und hergehende Bewegung der Schieberplatte 29 hervorruft, deren
Bahn parallel zu derjenigen des gleichförmigen Vorschubes ist.
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Wird nun die Vorschubbewegung eingeschaltet, die den Vorschubschlitten
21 gleichmäßig nach links bewegt, so ist dieser Bewegung die schnelle oszillierende
Bewegung der Schieberplatte 29 überlagert.
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Die Oszillationsbewegung hat entsprechend dem beschriebenen Antrieb
sinusförmigen Geschwindigkeitsverlauf und eine geradlinige Bahn, die für das Abdrehwerkzeug
mit derjenigen der gleichmäßigen Vorschubbewegung zusammenfällt.
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Durch diese Bewegung erzeugt der Diamant auf der Scheibe eine Oberfläche
mit oftmals unterbrochenen und durchkreuzten, gewindeartigen Rillen.
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Die folgende, in den Fig. 5 bis 7 dargestellte Vorrichtung unterscheidet
sich von der zuerst beschriebenen wie folgt: Das über die Schleifscheibe
7 ragende Ende eines Vorschubschlittens 45 trägt auf einer horizontalen Führungsfläche
46 einen die Oszillationsbewegung ausführenden Schwingarm 47 mit einem
daran befindlichen Werkzeughalter 30.
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Der Schwingarm 47 ist um einen im Vorschubschlitten 45 gelagerten
vertikalen Achsbolzen 47 drehbar gelagert. Zur horizontalen Führung des Schwingarmes
47 dient eine an ihm angebrachte Führungsleiste 49, die ihrem Bewegungsradius entsprechend
gekrümmt ist.
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Die Führungsleiste 49 des Schwingarmes 47 hat zwei parallele und horizontale
Gleitflächen, die zwischen zwei Führungsflächen 46, 50 gleiten können, von denen
die untere Führungsfläche 46 an der Oberseite des Vorschubschlittens 45 und
die obere Führungsfläche 50 an der Unterseite eines Führungsdeckels 51 angebracht
sind. Diese Führungsflächen sind ebenso wie die Führungsleiste 49 des Schwingarmes
entsprechend dem Radius gekrümmt und sind so lang, daß die Gleitflächen des Schwingarmes
47 auch in den Endlagen der Schwingung noch vollständig von den gegenüberliegenden
Führungsflächen 46, 50 geführt werden.
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Der Führungsdeckel 51 liegt mit zwei horizontalen Auflageflächen
52, 53 auf zwei diesen gegenüberliegenden Auflageflächen 54, 55 des Vorschubschlittens
45 und ist mittels Schrauben 56 befestigt.
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Der Schwingarm 47 hat hinter der Führungsleiste 49 ein Langloch
57, dessen Mittelebene in der vertikalen Symmetrieebene des Schwingarmes
47
liegt.
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In das als Kulisse dienende Langloch 57 des Schwingarmes
47 ragt von oben ein zylindrischer Zapfen 58, der exzentrisch auf einer Scheibe
59 befestigt ist. Die Scheibe 59 sitzt auf dem freien Wellenende eines Motors
60; dieser ist auf dem Führungsdeckel 51 angeflanscht.
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Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen zweiten Vorrichtung
unterscheidet sich von derjenigen der ersten Vorrichtung hauptsächlich durch die
kreisbogenförmige Bahn der Oszillationsbewegung.
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Da die Mittelstellung des Schwingarmes 47 rechtwinklig zur
Achse der Schleifspindel 5 liegt, ist die zwischen den Schwingungsendlagen verlaufende
Sehne der durch das Abdrehwerkzeug 40, 41, 42, 43 beschriebenen Kreisbahn parallel
zur Achse der Schleifspindel 5 und damit auch zur Bahn der gleichmäßigen Vorschubbewegung.
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Infolge der kreisförmigen Oszillationsbewegung des Schwingarmes 47
und der zylindrischen Mantelfläche der Schleifscheibe dringt der Abdrehdiamant
43 während seiner O,szillationsbewegung nicht gleichmäßig tief in die Mantelfläche
der Schleifscheibe 7 ein. Die größte Eindringtiefe wird erreicht, wenn die Achse
des Abdrehwerkzeuges 40, 41, 42, 43 die Achse der Schleifscheibe 7 schneidet.
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Je nach Wahl der Entfernung der Achsen der Schleifscheibe 7 und des
Abdrehwerkzeuges 40, 41, 42, 43 kann die Eindringtiefe geändert und dadurch die
beim Abdrehen entstehende geometrische Form der Schleifscheibe 7 geändert werden.
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Der Schwingarm 47 muß nicht so angetrieben werden, wie in den
Fig. 5 bis 7 dargestellt ist, er kann auch so angetrieben werden wie die Schieberplatte
29 in den Fig. 1 bis 4.
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Ebenso muß die Schieberplatte 29 nicht wie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt
angetrieben werden, sie kann auch wie der Schwingarm 47 in den Fig. 5 bis
7 angetrieben werden.