DE1652094C - Einrichtung zum Innenschleifen von Werkstuckbohrungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Innenschleifen von Werkstüekbohrungen verhältnismäßig kleiner Durchmesser und großer Länge, welche einen querverschiebbaren Werkstücksupport, einen Schleifspindelstock, der pn einem Längsschlitten schwenkbar gelagert und mit diesem in der Achsrichtung der Werkstückbohrang hin- und herbeweglich ist, eine an dem Schleifspindelstock gelagerte Schleifspindel und einen in diese eingesetzten konischen Schleifdorn mit einem an dessen freiem Ende befestigten konischen Schleifkörper aufweist, wobei Schleifkörper und Schleifdorn die gleiche Konizität haben und ihre gemeinsame Achse mit der Bohrungsachse einen Winkel gleich dem halben Winkel der Konizität bildet.

Beim Schleifen von Werkstüekbohrungen verhältnismäßig kleiner Durchmesser und großer Länge wird ein zylindrischer Schleifdorn sehr labil, besonders, wenn für die Abnutzung des Schleif körpers ein erträglicher Betrag zur Verfugung stehen soll. Dje Mantelfläche des Schleifkörpers hat einen größeren Durchmesser als der Außendurchmesser des Sehleifdornes. Diese DurchmesserdüTerenz steht aber für die Abnutzung des Schleifkörpers nicht voll zur Verfüaung. Der Schleifkörper muß vielmehr schon vor der um diesen Betrag erfolgten Abnutzung ausgewechselt werden, weil sonst die Mantelfläche des Schleifdornes auf der Schleifseite mit der ihr parallelen Innenmantelfläche der Bohrung in Berührung kommen würde. Für die Standzeit des Schleifkörpers ist es deshalb wesentlich, daß ein erträglicher Abnutzungsbetrag zur Verfügung steht.

Die Abnutzung des Schleifkörpers ist abhängig von dem an der Schleifscheibe ausgeübten Schleifdruck. Sie nimmt mit der Schleifleistimg zu. Die Schleifleistung ist andererseits von der Stabilität des Schleifdornes abhängig, die um so geringer ist, je langer und je dünner der Schleifdorn ist.

Man könnte den Durchmesser des Schleifdornes vergrölV-n. damit sein Trägheitsmoment größer u/.d die Durchbiegung des Schleifdornes bei gleichem Schleifdruck geringer wird. Mit jeder Zunahme des Durchmessers des Schleifdornes verringert sich aber der zur Verfugung stehende Abnutzungsbetrag an dem Schleifkörper. Deshalb ist der Vergrößerung des Domes hinsicntlich seines Durchmessers eine Gren/c gesetzt. Das Schleifen von Bohrungen verhältnismäßig kleiner Durchmesser und großer Länge ist aus den dargelegten Gründen bezüglich der Bemessung des Schleifdornes und des Schleifkörpers konstrukti\ sehr eingeengt. Man hat stets eine Kompromißlösung angestrebt, die einerseits den zur Verfügung stehenden Abnutzungsbetrag an dem Schleifkörper in einigermaßen annehmbaren Frenzen hält, andererseits dem langen und dünnen Schleifdorn eine noch einigermaßen hinreichende Stabilität gibt. Trotzdem ist die Schleifleistung des Innenschleifwerkzeuges bei derartigen Bohrungen unzureichend. Oftmals entspricht auch die ArbeitsgenauigReit der Innenschleifvorrichiuiig nicht den an sie zu stellenden Forderungen, was meist auf den zu labilen Schleifdorn bei dem verwendeten Schleifdruck zurückzuführen ist.

Obwohl die Schwierigkeiten seit langem bekannt sind, hat man sich mit ihnen abgefunden. Auch die Verwendung konischer Schleifdorne, deren Durchmesser zur Einspannstellc hin zunimmt, bringt keinen Vorteil. Da sich ein solcher Schleifdorn gegen sein freies Ende verjüngt, hat zwar der Schleifkörper gegenüber dem kleineren Durchmesser des Domes einen relativ größeren Außendurchmesser. Derartige konische Schleifdorne hat man meist für das Innenschleifen kurzer Bohrungen eingesetzt, die eine geringe Eintauchtiefe des Schleifdornes erfordern. Nur dann ist der zur Verfügung stehende Abnutzungsbetrag des Schleifkörpers infolge des verwendeten konischen Schleifdomes größer. Dieser Vorteil ist jedoch nicht vorhanden, wenn der Schleifdorn etwa bis an die Einspannstellc hin in die lange Bohrung eintauchen muß.

Ein älterer Vorschlag nach der deutschen Auslegeschrift 1 279 500 sieht vor, für das Innenschleifen langer Bohrungen einen anfangs zylindrischen Schleifkörper am Ende eines konischen Schleifdornes zu verwenden und zum Kompensieren der Abnutzung den Schleifkörper schräg zur Bohrungswand um ein

Stück zu schwenken und den Schleifkörper sodann parallel zur Bohrungswand abzuziehen, wobei der Schleifkörper jeweils eine dem Schwenkwinkel des Schleifspindelstockes entsprechende Konizität aufweist. Dieses Nachschwenken des Schleifkörpers ist sii lange möglich, bis der Schleifdorn und der Schleifkörper die gleiche Konizität haben und ihre gemeinsame Achse mit der Bohrungsachse einen Winkel gleich dem halben Winkel der Konizität bildet. In diesem bestimmten Betriebszustand wird der Schleif- i = körper maximal abgenutzt. Der Schleifkörper besitz! anfänglich eine zylindrische Form mit einem Außendiiri'hmesser, tier etwas kleiner ist als der BohrungsdurchiiKsser und -.r-liält mit jedem Bearbeitungsgang durch die Abnutzung am Werkstück und das wiederholte Abziehen eine zunehmend kegelige Form, bis der Endbetriebszustand erreicht ist.

Bei diesem Vorschlag, muß der Srhleifspindelkopf Mir jedem Abziehen ein Stück geschwenkt und in der neuen Lage wieder festgestellt werden, wodurch zuvi;/liche Servoeinrichtungen für das Lösen und Feststellen sowie für das Schwenken erforderlich sind, ν .!ehe die Bedienung der Vorrichtung erschweren.

Der Erfindung liegt die. Aufgabe zugrunde, das Innenschleifen von Werkstückbohrungen verhältnismäßig kleiner Durchmesser und großer Länge unter Verzicht auf eine derartige Nachschsvenkeinrichtung zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird gegenüber dem älteren Vor- ·. iilag dadurch gelöst, daß der Winke! zwischen Bohpjngsachse und Achse von Schleifkörper und Schleifkorn, auf den der Schleifspindelstock feit eingestellt i ·. während des gesamten Innenschleifvorganges bis ;;;r völligen Abnutzung des Schleifkörpers kon-Müiit ist.

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Im Gegensatz zu dem älteren Vorschlag erfolgt keine stückweise Schwenkung des Schleifspindel-■■ iilittens, um die Abnutzung des Schleifkörpers zu kompensieren, sondern der Schleifdorn und der Schleifkörper erhalten und behalten die gleiche Koni-/ität. die am Schleifspindelstock nur ein einziges Mal fest eingestellt wird. Dieser Winkel bleibt während U¹Cs Innenschleifvorganges bis zur völligen Abnutzung dts Schieifkörpers konstant.

Jedem Schleifdorn ist erfindungsgemüß eine Winkellehre zugehörig, mittels der die Schwciikeinstellung des Schleifspindelstockes gegenüber dem ! ängsschlitten desselben durchführbar ist. Da in der Praxis geringe Abweichungen möglich sind, kann eine Winkellehre für einen bestimmten Bereich benutzt werden. Das Optimum an Leistung und Genr.uigkeit wird erreicht, wenn für jede Konizität des Schleifdornes eine Winkellehre vorhanden ist. Diese ist /.weckmäßig in die Querführungsnut des Längsschlittcns einsetzbar und weist mindestens eine unter dem Einstellwinke! stehende Anlagelläche auf. Mit einer solchen Winkellehre läßt sich die Schrägstellung des Schleifdomes sehr einfach und außerordentlich genau durchführen.

Eine zweckmäßige Ausführungsform für die Befestigung der Winkellehre besteht darin, daß in die Querführungsnut des Längsschlittens Nutenschrauben eingreifen und der Spindelstock um eine dieser Nutenschrauben schwenkbar ist, während sich die andere Nutenschraube in einem Längsschlitz des Spindel-Stockes führ*.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 das bisherige Innenschleifen von Bohrungen verhältnismäßig kleiner Durchmesser und großer Länge mit einem zylindrischen Schleifdorn,

F i g. 2 das Innenschleifen von Bohrungen nach

Fig. i mit einem konischen, der Bohrung angepaßten

und zur Werkstückachse schräggestellten Schleifdorn.

Fig. 3 die Innensthieifmaschine schematisch in

Aufsicht.

F i g. 4 eine Winkellehre in Aufsicht und F i g. 5 eine Seitenansicht zu der Winkellehre nach Fig. 4.

Das Maschinenbett 1 der Schleifmaschine trägt auf Querführungen 2 den Werkstückspindelslock 3. der das drehangetriebene Werkstück 4 aufnimmt, dessen Bohrung mit 5 und dessen Bohrungsachse mit 6 bezeichnet sind. Die Bohrungsachse 6 fällt mit der Achse des Längsschlittens 7 zusammen, der auf Führungen 8 des Maschinengestell 1 beweglich ist. Der Längsschlitten hat wie üblich eine Querführungsnut ?. die als T-Nut ausgebildet ist. In ihr befinden sich Nutenschrauben 10, welche den Spindelstock 11 mit dem I ängsschlitten 7 fest verbinden. Der Spindelstock ist um die in Fig. 3 dar«.e:;'ellte hintere Nutenschraube K) schwenkbar, wozu die vordere Nutenschraube sich in einem Langsschlii/ 112 des Spindelstockes führt.

Der Spindelstock Il trägt die Spindelhülse 13, in der mittels Wälzlager 14 die Schleifspindel IS gelagert ist. Die Schleifspindel ist mit einem Antrieb 16 verbunden, der ein Elektromotor oder ein Riementrieb sein kann. Das vordere Ende der Schleifspindel hat ein Innengewinde 17 für den Gewindezapfen 18 des Schleifdomes I¹), der zum Einschrauben Anflachungen 20 besitzt. Der Schleifdorn trägt den Schleifkörper bzw. die Schleifscheibe 21.

Gegenüber dem in F i g. 1 dargestellten zylindrischen Schleifdorn 19a ist der urfindungsgemäß verwendete Schleifdorn 19 konisch ausgebildet, wie dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Der Schleifkörper bzw. die Schleifscheibe 21 hat die gleiche Konizität wie der Schleifdorn. Der Konuswinkel beider ist mit \ bezeichnet.

Die Schwenki-'instellu.ig des Spindelstockes erfolgt mittels der Winkellehre 22, die mit ihrem Führungsansatz 23 in die Querführungsnut 9 des Längsschlittens 7 einsetzbar ist. Die Winkellehre hat mindestens eine unter dem Einstellwinkel λ/2 stehende Anlaueflächc 24. Die zweite Anlagefläche 24« steht rechtwinklig zu dem Führungsansatz 23. Es kann auch eine unter einem zweiten Einstellwinkel \'/2 stehende zweite Anlagefläche 24' vorhanden sein. Diese ist in der F i g. 4 gestrichelt dargestellt.

Der Einstellwinkel v"2 entspricht dem halben Konuswinkel des Schleifdomes, der hinsichtlich «einer Länge und seines Durchmessers der zu schleifenden Bohrung angepaßt und um diesen Winkel ν schräg gestellt ist, so daß seine der Schleifseite zugekehrte Mantelfläche parallel zu der Innenmaiitellläciic der Bohrung 5 ist. Durch beide Maßnahmen kann der Durchmesser D des Schleifdomes an der Einspannstelle, also unmittelbar vor der Stirnfläche der Spindelhtiise 13. so groß gemacht werden, daß die Mantel-Hache des Schleifdomes die Bohrungskante 25 gerade noch nicht berührt. Der theoretisch maximale Abnutzungsbetrag der Schleifscheibe entspricht deren Überstand auf der Schleifseite, der in den Fig. 1 und mit α bezeichnet ist. Man sieht, daß auch bei der Schleifstelhmg des Schleifdomes der maximale Ab-

nutzungsbetrag wie bei Verwendung eines zylindrischen Schleifdomes vorhanden ist. Trotzdem ist die Biegesteifigkeit des Schleifdomes wesentlich größer als bei dem zylindrischen Schleifdom nach Fig. 1. Die Durchbiegung des Schleifdomes errechnet sich nach der Gleichung

PL*

E-J3

Sie ist also umgekehrt proportional mit dem Trägheitsmoment, das bei einem Kreisquerschnitt nach der Gleichung

/= ^{dK π}
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mit der 4. Potenz steigt.

Wenn es beispielsweise durch die Schrägstellunj des konischen Schleifdomes gelingt, den Durchmesset von 14 auf 17 mm, unmittelbar vor der Spindelhülse gemessen, zu vergrößern, so ergibt sich eine Vergrößerung des Trägheitsmomentes / von 1886 aul ίο 4100 mm⁴, d. h., das Trägheitsmoment vergrößeri sich um 218%>. Damit verkleinert sich die Durchbiegung des Schleifdomes bei gleichem Schleifdruck um den gleichen Betrag. Entsprechend steigt die Schleifleistung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Innenschleifen von Werkstückbohrungen \erhältnismäßig kleiner Durchmesser und großer Länge, welche einen querverschiebbaren Werkstücksupport, einen Schleifspindelstock, der an einem Längsschlitten schwenkbar gelagert und mil diesem in der Achsrichtung der Werkstückbohrung hin- und herbeweglich ist. eine an dem Schleifspindelstock gelagerte Schleifspindel und einen in diese eingesetzten konischen Schleifdom mit einem an dessen freiem Ende befestigten konischen Schleifkörper aufweist, wobei Schleifkörper und Schleifdorn die gleiche Konizität haben und ihre gemeinsame Achse mit der Bohrungsachsc einen Winkel gleich dem halben Winkel der Konizität bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel \ 2 zwischen Bohrungsachse (6) und Achse von Schleifkörper (21) und Schleifdorn (19), auf den der Schleifspindelstock (11) fest eingestellt ist, während des gesamten Innenschleifvorganges bis zur völligen Abnutzung des Schleifkörper (21) konstani ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß jedem Schleifdorn (19) eine Winkellehre (22) zugehörig ist, mittels der die Schwenkeinstellung des Schleifspindelstockes (11) gegenüber dem Längsschlitten (7) durchfahrbar ist.

3. Vorrichtung nacii Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkellehre (22) in eine Querfühniigsnut (9) des Längsschlittens (7) einsfUh;ir ist um) mindestens eine unter dem Ein-Stellwinkel ν 2 stehende Anlagefläche (24) aufweist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Querführungsnut (9) des Längsschlittens (7) Nutenschrsube η (10) eingreifen und der Spindelstock um eine dieser Nutenschrauben schwenkbar ist, während sich die andere Nutenschraube in einem Längsschlitz (12) des Spindelstockes führt.

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