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Vorrichtung zum Schleifen von Kugeln Die Erfindung richtet sich auf
eine Vorrichtung zum Schleifen von Kugeln, insbesondere Kugellagerkugeln, mit einem
zwischen den Mantelflächen zweier in gleicher Drehrichtung antreibbaren Rotationskörpern
gebildeten Spalt und einer weiteren, in Längsrichtung des Spalts bewegten und auf
die Kugeln einwirkenden Reibungsfläche, wobei der eine Rotationskörper eine schleifend
wirkende Oberfläche aufweist.
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Bei bekannten Schleifvorrichtungen sind die Kugeln entweder zwischen
den Stirnflächen von Rotationskörpern oder aber zwischen ihren Mantelflächen angeordnet,
wobei mindestens ein Rotationskörper den Kugeln eine Abwälzbewegung erteilt, während
der andere die eigentliche Schleifarbeit ausführt. Von Nachteil ist dabei die Tatsache,
daß die Drehbewegung der Kugel zwischen den Rotationskörpern während des Bearbeitungsvorgangs
praktisch nicht beeinflußt werden kann, sondern dem Zufall unterworfen ist, so daß
auf diese Weise keine einwandfreie Kugelform entsteht. Wegen der Ungenauigkeit dieses
Bearbeitungsvorgangs müssen die der Vorrichtung aufgegebenen Kugeln einen wesentlich
größeren Durchmesser aufweisen, damit beim anschließenden mehrmaligen Schleifen
der Mindestdurchmesser nicht unterschritten wird. Das Abarbeiten einer relativ dicken
Materialschicht verursacht einen hohen Aufwand und Arbeitszeit, einen erheblichen
Verschleiß sowie einen beträchtlichen Materialverbrauch.
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Auch einevorbekannteSchleifvorrichtung,bestehend aus zwei um ihren
Umfang gekehlten Scheiben, die zwischen sich die zu schleifende Kugel erfassen und
von unten her mit einem umlaufenden ringförmigen Stützlager, dessen Durchmesser
etwas geringer als der der zu schleifenden Kugel ist, unterstützen, hat nicht den
gewünschten Erfolg gebracht. Zunächst ist diese Vorrichtung nur für Kugeln relativ
großen Durchmessers verwendbar. Andererseits soll die Kehlung der Scheiben möglichst
dem gewünschten Kugelradius entsprechen, was jedoch wegen des größeren Durchm@ssers
der zur Bearbeitung gelangenden Kugeln praktisch nicht möglich ist. Schließlich
kann das Drehmoment von dem ringförmigen Stützlager wegen der vergleichsweise hohen
Reibung zwischen der Kugel und den beiden rotierenden Scheiben nur unvollkommen
übertragen werden. Die freie Drehbarkeit der Kugeln in dem Arbeitsspalt zwischen
den beiden Scheiben wird somit durch das Stützlager noch beträchtlich eingeschränkt.
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Eine andere vorbekannte Schleifmaschine arbeitet mit zwei walzenförmigen
Rotationskörpern mit parallelen Achsen und einer an ihrem Umfang gekehlten Führungsscheibe.
Diese greift in den Arbeitsspalt zwischen den beiden Rotationskörpern ein und erteilt
den nacheinander den Arbeitsspalt zwischen den beiden Rotationskörpern durchlaufenden
Kugeln die dazu erforderliche, in Längsrichtung dieses Spalts weisende Bewegungskomponente.
Auch bei dieser Vorrichtung ergibt sich eine lineare bzw. Mehrpunktanlage der Kugeln
an der Führungsscheibe.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kugelschleifmaschine
zu schaffen, die den Kugeln zwar eine gegenüber denjenigen von den Mantelflächen
der die Kugeln zwischen sich aufnehmenden Rotationskörpern auf die Kugeln übertragenen
Bewegungskomponenten noch zusätzliche Bewegungskomponente erteilt, ohne dabei jedoch
die Bewegungsfreiheit der Kugeln einzuengen. Damit wird das Ziel einer an allen
Punkten der Kugelfläche möglichst gleichmäßigen Bearbeitung verfolgt, so daß praktisch
vollkommen runde Körper unter erheblich vermindertem Arbeitsaufwand erzielt werden
können.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die in
Längsrichtung des Spalts bewegte Reibungsfläche mindestens eine ebene Fläche ist.
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Diese Maßnahme gewährleistet eine punktförmige Berührung zwischen
den Kugeln und den sie führenden Elementen, nämlich den beiden Rotationskörpern
und der Reibungsfläche, so daß den Kugeln zwar die gewünschte weitere Bewegungskomponente
erteilt wird, andererseits aber ihre Bewegungsfreiheit innerhalb des Arbeitsspaltes
soweit wie möglich erhalten bleibt. Die Folge hiervon ist eine sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeit
einerseits und andererseits die Möglichkeit, mit geringstem Aufwand eine exakte
Kugelform zu schleifen.
Es ist im Rahmen der Erfindung sowohl eine
geradlinig bewegte Reibungsfläche als auch eine umlaufende Reibungsfläche in Form
eines Rings, der in einer zur Verbindungslinie der Rotationskörperachsen parallelen
Ebene umläuft, denkbar.
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Liegen die Kugeln unterhalb des engsten Spalts zwischen den beiden
Rotationskörpern, so liegt gemäß der Erfindung der Berührungspunkt der Reibungsfläche
gegenüber den Kugeln etwa diametral gegenüber deren Berührungspunkt mit dem nichtschleifenden
Rotationskörper. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders günstige Verteilung
der auftretenden Reibungskräfte der Kugel gegenüber dem schleifenden Rotationskörper.
Bei dieser Anordnung ist lediglich eine ebene Reibungsfläche und damit ein konstruktiver
Mindestaufwand erforderlich.
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Liegen die Kugeln hingegen an der engsten Stelle des Arbeitsspalts
zwischen den Rotationskörpern, so sind nach einem anderen Merkmal der Erfindung
mindestens zwei parallele Reibungsflächen an gegenüberliegenden Seiten der Kugeln
vorgesehen. Sie verhindern, daß sich die Kugeln nach oben oder unten aus dem Spalt
hinausbewegen oder zumindest ihre Anlage an den Rotationskörper ungleichmäßig wird.
Die beiden Reibungsflächen können diagonal, d. h. auf einem Kugeldurchmesser einander
gegenüber angeordnet sein. Eine andere Möglichkeit besteht aber auch darin, daß
die die beiden Berührungspunkte der jeweiligen Kugel an den Reibungsflächen verbindende
Linie eine Sehne zur Kugel darstellt. Es liegt im Rahmen dieses allgemeinen Gedankens,
daß die Verbindungslinie der Berührungspunkte zweier Reibungsflächen etwa rechtwinklig
auf der Verbindungslinie der Achsen der Rotationskörper steht.
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Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß die Projektion
der Reibungsfläche quer zu ihrer Bewegungsrichtung mit der horizontalen Längsmittelebene
des Schleifkörpers einen Winkel von 35° bildet, dessen Scheitel dem Schleifkörper
zugewandt ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Reibungsfläche eine
geradlinige Bewegung ausführen. Zur praktischen Verwirklichung dieses Gedankens
ist die Reibungsfläche als mindestens ein endloses Band ausgebildet. Dieses weist
nach einem anderen Erfindungsmerkmal eine Flächen- und/oder Kantenführung auf. Als
besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, die Kugeln zwischen dem Unter- und Obertrum
des endlosen Bandes zu führen.
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Das endlose Band kann, wie die Erfindung weiter vorsieht, mindestens
an einer Seite der Rotationskörper axial über diese hinaus geführt sein und seitlich
eine Aufnahmesteile sowie eine Abgabestelle für die zwischen den beiden Bandtrümern
geführten Kugeln aufweisen.
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Es liegt weiter im Rahmen der Erfindung, bei einer Vorrichtung zum
Schleifen von Kugeln, insbesondere für Kugellager, mit einem zwischen den Mantelflächen
zweier in gleicher Drehrichtung antreibbaren Rotationskörpern gebildeten Spalt und
einer weiteren in Längsrichtung des bogenförmig gekrümmten Spaltes bewegten, auf
die Kugeln einwirkenden kreisbogenförmigen Reibungsfläche, deren Krümmung etwa der
Krümmung des Spalts entspricht, wobei der eine Rotationskörper eine schleifend wirkende
Oberfläche aufweist, die Anordnung so zu treffen, daß der Spalt in der Ebene der
Rotationskörperachsen verläuft und die Drehachse der kreisbogenförmigen Reibungsfläche
rechtwinklig auf der gemeinsamen Axialebene der Rotationskörper steht.
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Bei einer Anordnung von zwei Reibungsflächen auf einer Seite der Kugeln
können erfindungsgemäß zwei Ringe konzentrisch ineinander angeordnet sein. Es liegt
im Rahmen der Erfindung, daß der/die Ringe den nichtschleifenden Rotationskörper
umschließen. Eine andere Alternative hierzu sieht vor, daß der Ring den Schleifkörper
umschließt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand einiger Ausführungsbeispiele
sowie mit Hilfe der schematischen Zeichnungen erläutert. Hierzu zeigt F i g. 1 eine
Schleifvorrichtung nach der Erfindung, bei der die Kugeln neben der engsten Stelle
zwischen den Rotationskörpern angeordnet sind, wobei die Reibungsfläche schematisch
dargestellt ist, F i g. 2 eine Schleifvorrichtung nach der Erfindung mit an der
engsten Stelle zwischen den Rotationskörpern angeordneten Kugeln und schematisch
dargestellten Reibungsflächen, F i g. 3 eine Schleifvorrichtung entsprechend F i
g. 1 im Aufriß mit beweglicher Schiene, F i g. 4 die gleiche Vorrichtung wie F i
g. 3, jedoch im Seitenriß, F i g. 5 eine Vorrichtung nach F i g. 2, jedoch mit beweglichen
Schienen, F i g. 6 einen Aufriß der Vorrichtung nach F i g. 5, F i g. 7 eine Vorrichtung
nach F i g. 1 im Aufriß, wobei die Reibungsfläche als rotierender Ring ausgebildet
ist, F i g. 8 den Grundriß zu F i g. 7, F i g. 9 eine Vorrichtung nach F i g. 2,
wobei die Reibungsfläche in Form von rotierenden Ringen ausgebildet ist, F i g.
10 eine Vorrichtung nach F i g. 1, bei welcher die Reibungsfläche als endloses Band
ausgebildet ist, F i g. 11 eine Vorrichtung nach F i g. 10, bei welcher die Kugeln
zwischen dem oberen und unteren Trum eines endlosen Bandes geführt sind, F i g.
12 den Grundriß von F i g. 11.
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Die grundsätzliche Ausbildung einer Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach der Erfindung ist in F i g. 1 dargestellt. Dort ist mit 1 ein Schleifkörper
und mit 2 ein weiterer Rotationskörper bezeichnet, der die Kugeln 3 in Drehung versetzt.
Dabei kann dieser Rotationskörper so ausgebildet sein, daß er der Kugel nicht nur
eine Drehung um die zur Zeichenebene senkrechte Achse, sondern auch um eine andere
Achse erteilt. Mit 4 ist die Reibungsfläche bezeichnet, welche relativ zu den Rotationskörpern
1, 2 und zur Kugel 3 beweglich ist. Sind die Kugeln, wie im Beispiel nach F i g.
1, neben der engsten Stelle zwischen den Rotationskörpern angeordnet, so genügt
eine einzige Reibungsfläche.
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Sind aber die Kugeln, entsprechend F i g. 2, an der engsten Stelle
zwischen den beiden Rotationskörpern 1 und 2 angeordnet, so müssen die Kugeln von
zwei Seiten her mit je einer Reibungsfläche 6 bzw. 7 entweder auf einer Senkrechten
zur Verbindungslinie der Rotationskörperachsen oder auch auf einem Kugeldurchmesser
einander gegenüberliegend angeordnet sein.
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Praktische Ausführungsbeispiele zur Durchführung des Verfahrens nach
der Erfindung zeigen die F i g. 3 bis 12. Von diesen Ausführungsbeispielen zeigen
die F i g. 3 und 4 eine Schleifvorrichtung nach der Erfindung, bei welcher die Reibungsfläche
durch eine bewegliche Schiene 8 dargestellt ist.
Die F i g. 5 und
6 zeigen ebenfalls eine Vorrichtung nach der Erfindung mit beweglichen Schienen
9, 10, 11, welche entsprechend den Reibungsflächen nach F i g. 2 angeordnet
sind. Selbstverständlich ist es auch möglich, bei dem Ausführungsbeispiel nach den
F i g. 3 und 4 zwei gegenüberliegende Reibungsflächen anzuordnen, um die Mitnahme
der Kugeln besonders wirksam zu gestalten.
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Wird die Reibungsfläche als rotierender Ring 14 (F i g. 7 und 8) ausgebildet,
so werden die einander zugekehrten Mantellinien der zusammenwirkenden Rotationskörper
12 und 13 zweckmäßig als zu dem Ring 14 konzentrische Kreise gestaltet. Vorteilhaft
ist dabei, daß an Stelle der hin- und hergehenden Bewegung der Reibungsfläche, entsprechend
den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 3 bis 6, eine Rotationsbewegung verwendbar
ist.
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In ähnlicher Weise wie in F i g. 2 dargestellt, können auch an verschiedenen
Stellen an den Kugeln anliegende rotierende Ringe Verwendung finden, wie dies in
F i g. 9 dargestellt ist. Dort sind jeweils zusammenwirkende Ringe mit 15 und 16
bzw. mit 15 und 17 bezeichnet.
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Die Ausbildung derReibungsflächeals endlosesBand ist in F i g. 10
dargestellt. Dort ist das endlose, umlaufende Band mit 18 bezeichnet. Es kann beispielsweise
durch eine feste Auflage 19 senkrecht zu seiner Bewegungsebenegeführt sein. Statt
dieses einen Bandes können auch mehrere derartige Bänder entsprechend dem Schemabeispiel
von F i g. 2 mit den Kugeln zusammenwirkend angeordnet sein.
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Besonders zweckmäßig ist es, bandförmige Reibungsflächen entsprechend
dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 11 anzuordnen, wobei diese Reibungsflächen das
obere und untere Trum eines einzigen endlosen Bandes bilden, mit dem die Kugeln
an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen in Eingriff kommen. Dieses Band kann,
wie ebenfalls aus F i g. 11 ersichtlich, an den den Berührungsflächen gegenüberliegenden
Bandflächen durch feste Auflagen 20 bzw. 21 geführt sein, wobei diese Auflagen beiderseits
das Band umgreifend gestaltet sein können, so daß es auch seitlich geführt ist.
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Wie F i g. 12 zeigt, kann das Einbringen und Ausbringen der Kugeln
zwischen die beiden Trümer des Bandes an der Stirnseite der Rotationskörper erfolgen.
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Wird die Erfindung für eine Schleifvorrichtung verwendet, bei der
die Rotationskörper mit ihren Stirnflächen zusammenwirken, so kann die bewegliche
Reibungsfläche durch zwei konzentrische Ringe gebildet sein, zwischen denen die
Kugeln abgewälzt werden und welche in dem durch die Rotationskörper gebildeten Spalt
umlaufen.