DE1652137A1 - Vibrationsschleif-Verfahren und -Maschine - Google Patents
Vibrationsschleif-Verfahren und -MaschineInfo
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- B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
- B24B1/04—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
Description
II^II Dr.-Ing. HANS RUSCHKE
DlpUng. HEINZ AOULAR
^1Zr PATENTANWÄLTE
N 50!
ö7bi
Norton Company, Worcester 6, Massachusetts, V.St.A.
Yibrationsschleif-verfahren und -maschine
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Verbesserungen in Verfahren und Maschinen für Schleifscheiben.
Bei den früheren Schleifverfahren und -maschinen ist festgestellt worden, daß der Schleifgrad einer Schleifscheibe
unter konstanten Druckbedingungen mit der Anwendungszeit abnimmt. Die Maschinenbedienungen haben
Handverfahren zur Unterbrechung der konstanten Druckberührung zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück
entwickelt, um die Abnahme im Schleifgrad aufzuheben.
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Das einfachste Verfahren zur Unterbrechung der Druckberührung ist die aufeinanderfolgende Trennung der
sich schnell drehenden Scheibe von dem Werkstück, aber dies erfordert die dauernde Aufmerksamkeit des Arbeiters.
In einem anderen Verfahren wird das Werkstück mit einem Hammer angeschlagen, um dem Werkstück eine Schwingung
zu erteilen. Die Schwingungsbewegung ist auoh durch Anstoßen der Schleifscheibe mit dem Werkstück erzeugt worden,
aber bei den beiden letzterwähnten Verfahren besteht die Möglichkeit einer Gefahr für die Arbeiter infolge des
Springens und Brechens der Schleifacheiben.
Ee besteht daher der Bedarf für ein Schleifverfahren, welches die Bildung der intermittierenden Druckberührung zwischen einer schnell umlaufenden Schleifscheibe
und einem Werkstück verbessert.
Gemäß der Erfindung ist ein Schleifverfahren geschaffen, in welchem die Berührung eines Werkstückes mit
einer Schleifscheibe mit einer regelmäßigen Frequenz verändert wird, die von der Umlauffrequenz verschieden ist.
-3 -
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Se ist auch eine Schleifmaschine vorgesehen, die eine umlaufende Schleifscheibe und eine Einrichtung aufweist, UH die Berührung der Scheibe mit einem Werkstück
■it einer regelmäßigen Frequenz zu ändern.
Durch diese Technik wird gewöhnlich eine Abnahme in der Länge der ununterbrochenen Bahn der einzelnen Schleifkörner über das Werkstück und eine Verringerung in der
Stauberoeion der Soheibe sowie eine Zunahme in dem Schleifrerhältnis bewirkt.
Mit der Änderung in der Berührung ist sowohl eine wirkliche Trennung der Soheibe und des Werkstückes als auch
eine Änderung des Druckes gemeint, mit welchem die Soheibe angelegt wird.
Nachfolgend sind Ausführungen der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert, in welchen sindι
Fig. 1 eine sohematisohe Seitenansicht einer Schleifscheibe
nach Verwendung in der in Fig. 5 gezeigten Schleifmaschine, wobei die Abnutzung über einen Teil des
Umfanges aus Gründen der Deutlichkeit übertrieben
dargestellt ist,
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der von der Erfindung Gebrauch gemacht ist, Fig. 3 und 4 die graphische Darstellung einiger der durch
die Erfindung erzeugten verbesserten Ergebnisse und Fig. 5 eine teilweise ausgebrochene Seitenansicht, die
eine andere Schleifmaschinenart mit der Erfindung zeigt.
Die Erfindung wird am besten unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 5 erklärt. Die auf dem Fußboden angebrachte
Schleifmaschine nach Fig. 5 hat einen ortsfesten Motor 5, der betriebsmäßig mit der Schwenk- und Bockwelle θ und
der Spindel 7 durch biegsame Antriebe, wie Riemen, verbunden ist. Die Schleifscheibe 10 und ein Zahnrad 14»
welches beispielsweise vierzehn Zähne aufweist, sind beide zur Drehung mit der Spindel 7 befestigt. Ein zweites Zahnrad 12 mit zwölf Zähnen steht mit dem Zahnrad I4 im Eingriff und wird durch dasselbe angetrieben. Das Zahnrad 12
ist absichtlich so hergestellt, daß es um seine Drehachse herum unausgeglichen ist und für diesen Zweck ist ein
exsentrisch angeordnetes Gewicht 13 an dem Zahnrad 12
befestigt.
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Im Betrieb wird die Scheibe mit einer Kraft f_
an das Werkstück angelegt, und es wird eine gesteuerte intermittierende Druckberiihrung zwischen der Schleifscheibe
und dem Werkstück aufrechterhalten. Der intermittierende Druck wird durch den Umlauf des exzentrisch belasteten
Zahnrades 12 erzeugt, und wenn die Schleifscheibe sich dreht, rückt der Bereich der maximalen Druokberührung mit
einem gleich.förmigen Ausmaß rund um den Umfang der Scheibe«
vorzugsweise in der Drehrichtung der Scheibe, vor. Bevor die Berührung zwischen dem Werkstück und dem Scheibenumfang
an irgendeinem Funkt an dem Umfang wiederholt wird, macht
An
die Scheibe eine große\zahl von Drehungen.
die Scheibe eine große\zahl von Drehungen.
Die fortlaufenden Berührungspunkte sind in Fig. 1 gezeigt, wie sie längs Radiallinien 1, 2, 5, 4 usw. mit
einem Winkel·^erscheinen, die zwischen den Berührungen
bestimmt sind. An den Berührungspunkten wird ein höherer Einheitsdruck zwischen dem Rad und dem Werkstück ohne
Überschreitung der verfügbaren Kraft ungeachtet der Größe des Werkstückes ausgeübt. Die durch die relative Ein- und-Ausbewegung
der Scheibe bewirkte intermittierende Berührung
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verringert die ununterbrochene Bahn der einzelnen Schleifkörner, welche das Werkstück berühren, mit einer sich
daraus ergebenden Verminderung in der Stauberosion und eine Zunahme in dem Schleifverhältnis.
In der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, die Schleifscheibe und die Yibratorantriebe so zu kuppeln, daß
das Verhältnis der Scheibenvibrationsfrequenz zu der Scheibenumlauffrequenz etwas größer als eins ist. Wenn
dieses Verhältnis eine klein· ganze Zahl oder ein einfacher kleiner Bruch ist, sucht die Arbeit fortschreitend holperig
zu werden und führt zum Klemmen, Festlaufen und gewöhnlich zum Bruch der Schleifscheibe.
Wenn das Spindelzahnrad N1 Zähne und das unausgeglichene
Zahnrad N2 Zähne hat, dann ist mit einer Umlaufgeschwindigkeit
von w U.p.m. die Vibrations- oder Schwingungsfrequenz w N1Zn2 Zyklen pro Minute, rfenn, wie bevorzugt,
N1 "/>
N2 ist, dann findet jeder aufeinanderfolgende
Stoß unter eines Winkelet = (N1 - Ng) 36O /N1 Grad in Front
von dem vorhergehenden Stoßpunkt statt.
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In der in Fig. 2 gezeigten Trennmaschine hat das direkt durch den Motor 15 angetriebene Zahnrad 60 sechzig
Zähne, .nährend das Zahnrad 6t auf der Scheibenspindel,
welches mit des Zahnrad 60 im Eingriff steht, einundsechzig Zähne hat. Der Motor 15 treibt das unausgeglichene Zahnrad 6o an, welches seinerseits das Zahnrad 61 auf der
Soheibenspindel antreibt, wobei gleichzeitig die geforderte
Vibration oder Schwingung erzeugt wird. Die Zahnräder 12 in Fig. 5 und die Zahnräder 60 in Fig. 2 können entweder durch
Anbringung τοη Bleigewichten 13 in exzentrischen Stellungen unausgeglichen sein, oder aber indem man die Zahnräder mit
exzentrisch angeordneten hindurchgehenden Löchern versieht.
In der in Fig. 2 gezeigten Konstruktion ist die motorangetriebene Scheibe 6 nicht direkt auf der Schleifscheibenspindel, wie bei 7 in Fig. 5» montiert. Im Gegensatz su Fig. 2 hat die Anordnung naoh Fig. 5 den Vorteil,
daB die "Kraft des Motors nicht durch Zahnräder übertragen
su werden brauoht. Obwohl die Anordnung nach Fig. 2 für eine kleine oder leichte Maschine zufriedenstellend ist,
ist es in einer großen schweren Maschine, z.B. in einer auf dem Fußboden stehenden Schleifmaschine, besser, den
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Motor, «ie in Fig. 5 gezeigt ι ortsfest zu halten, so daß
er keinen Teil des vibrierenden Systemes bildet. Sie
Schleifscheibe wird dann durch eine Zwischendoppelscheibe θ auf der Schwenkachse des Schwingrahmens angetrieben.
In der in Fig. 2 gezeigten Konstruktion, wo die - Zahnräder 60 und 61 sechzig bzw. einundeechzig Zähne haben,
ist der Stoßvoreilwinkel^XT 5,9° zum Unterschied von
51,4° in Fig. 5, wo die Zahnräder 12 und 14 zwölf bzw. vierzehn Zähne haben.
Mit dem Motor in Fig. 2, der mit einer Geschwindigkeit von 15ΟΟ U.p.m. läuft, vibriert die Scheibenmotorverbindung mit einer Frequenz von 1525 Zyklen / Minute.
Sie folgenden bevorzugten spezifischen Arbeitsausführungen erläutern die Erfindung.
Sie in Fig. 2 gezeigte Trennmaschine wird durch einen Induktionsmotor von I/3 FS angetrieben, der mit der
Scheibenspindel über einen Riemen verbunden ist, wobei die Spindelgeschwindigkeit 15ΟΟ U.p.m. beträgt. Mit dem
Spindelzahnrad von einundsechzig Zähnen und dem unausgeglichenen Zahnrad von sechzig Zähnen beträgt der
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Voreilwinkel 5»9°· Die Scheiben - Motorverbindung vibriert
um ihren Schwenkpunkt mit einer Frequenz von 1525 Zyklen /
Minute.
Mit der Maschine wurden Trennteste durchgeführt,
wobei Metalle und Keramiken geschnitten wurden, und zwar mit dem unausgeglichenen Zahnrad 60 im Eingriff und außer
Eingriffi um die Schwingungs- oder Vibrationswirkung zu
zeigen. Die benutzten Schleifscheiben waren Trennscheiben, die aus denen ausgewählt wurden, die in "Abrasives and
Grinding Wheels, Copyright 1954, 1957 and 1958 by Norton
Company, Worcester, Massachusetts, 1965 edition" offenbart
sind·
Eine Reihe von Schnitten wurde an Nateo Keramikteilen ausgeführt, wobei eine Trennscheibe 20,32 cm (8") Außendurchmesser,
1,59 mm (1/16") dick, 31,75 mm (1 1/4") Innendurchmesser
mit einer Bezeichnung 37 C 36 MOR - 30 benutzt
wurde. Die Schleifscheibe wurde unter den folgenden Bedingungen benutztt
Scheibenspindelzahnrad 61 Zähne Unausgeglichenes Zahnrad 60 Zähne
Unausgeglichenheitsausmaß 366 gm.cm.
Vertikalkraft 3,63 kg Schleifzeit 30 sek.
Spindelgeschwindigkeit I5OO U.p.m.
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Es wurden acht Schnitte «it der gleichen Scheibe abwechselnd zwischen Vibration und Nichtvibration in aufeinanderfolgenden Schnitten ausgeführt.
Die erhaltenen Resultate sind in Tabelle I aufgeführt!
Schnitt | Vib. | Ober | Ab | Schnitt | G | ) | O.57O | Schneid- |
flächen | nutzung „ (6,45 c* ) |
(6,45 cm2; | O.368 | Srad 2/ (6,45 cm / |
||||
No. | Geschwin | (in.2) | (in.2) | O.54O |
mizx j
(in. /min) |
|||
digkeit
der Schleif |
0.559 | |||||||
nein |
scheibe
30,48 cm/Mi nute (Peet/Minu- te) |
1.24 | o, | 0.294 | Ο.916 | |||
1 | ja | 2940 | 1.92 | 0. | O.254 | 1.416 | ||
CM | nein | 2890 | 1.57 | 0. | O.25O | Ο.932 | ||
3 | ja | 2850 | 2.04 | o. | 0.222 | 1.466 | ||
4 | nein | 2780 | 1.68 | 0. | Ο.99Ο | |||
5 | ja | 2705 | 2.48 | 0. | 1.264 | |||
ON | nein | 2650 | 2.28 | 0. | 1.050 | |||
7 | ja | 2560 | 5.01 | 0. | 1.340 | |||
8 | 2470 | |||||||
.458 | ||||||||
.708 | ||||||||
.466 | ||||||||
• 755 | ||||||||
• 495 | ||||||||
.652 | ||||||||
.525 | ||||||||
.670 |
In der vorstehenden Tabelle ist das Schleifverhältnis G gleich dem Volumen des Materialschnittes über dem
Volumen der Scheibenabnutzung. Um außerdem die Vergleichsdaten der Tabelle I und die Vibrationsvorteile gegen keine
Vibration zu erläutern, wurden die in Fig. 3 und 4 gezeigten
Kurven aufgezeichnet.
- 11 -
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In Fig· 3 ist su sehen, daß der Sohneidgrad mit
Vibration etwa 1-1/2 Mal dem herkömmlichen normalen Gr.ad ist. In Fig« 4 ist auch zu ethen, daß diese Zunahme im
Sohneidgrad mit keiner sichtbaren Aufgabe im Schleifverhält nie ausgeführt ist. Sie Schneidkosten sind daher um
etwa 1/3 redusiert.
£· wurde eine Reihe von* Schnitten an CR. - Stahl
Ton 25,4 ■■ Durohmesser ausgeführt, wobei die Trennmaschine
naoh Beispiel 1 mit dem unausgeglichenen Zahnrad im Eingriff und außer Eingriff benutzt wurde. Die gleichgroße
Schleifscheibe wurde mit zwei verschiedenen Schleifscheibenangaben, wie folgt, unter den folgenden Bedingungen benutzt t
Soheibenspindelzahnrad | 61 Zähne | ,45 cm2) |
Unausgeglichenes Zahnrad | 60 Zähne | (in.2) |
Unausgegliohenheitsausmaß | 366 gm.cm. | |
Vertikalkraft | 3,63 kg | |
Ho. Schnitte/Zustand | 20 (-15,7 x 6 | |
Spindelgeschwindigkeit | 15OO U.p.m. | |
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Vib. | Zeit (min. « |
Tabelle II | ö | Schnitt grad _ (6,45 cm /std) (in. 2Ar) |
Aus sehen |
|
Scheiben angabe |
ja | 20.49 | Soheiben- } abnutzung (6,45 cm2) (in.2) |
.74 | 46.O | Rein |
A56ROR-3O | nein | 27.87 | 9.02 1 | .84 | 33· β | Leichter örat und Ver brennung |
A56ROR-5O | ja | 16.57 | 8.51 1 | .1 | 57-0 | Il Il |
A46T6B9 | nein | 22.92 | 0.68 25 | .2 | 41.0 | Schwerer Grat und Ver brennung |
A46T6B9 | O.65 24 | |||||
Es ist ersichtlich, daß die Vibrationsbenutzung in jedem Falle die Schneidzeit um mehr als 25% bei keiner
Aufgabe im Schleifverhältnis 6 verringert hat. Die Schneidkosten
sind daher um 25 $ vermindert. Die Vibrationsbenutzung verbesserte in beiden Fällen das erzeugte Aussehen.
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Claims (8)
1. Schleifverfahren, in welchem die Berührung eines Werkstückes mit einer Schleifscheibe verändert wird, dadurch
gekennzeichnet, daß die Berührung mit einer regelmäßigen, von der Umlauffrequenz verschiedenen Frequenz verändert
wird. ■
2. Schleifverfahren nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet,
daß die Berührungsänderungsfrequenz gröfer als die Umlauffrequenz ist.
3· Schleifverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Berührungsänderungsfrequenz eine Reihe von Berührungsänderungspunkten ergibt, die voneinander durch
Radien im Abstand angeordnet sind, welche einen spitzen Winkel bilden.
4. Schleifmaschine mit drehbarer Schleifscheibe und einem Berührungsalternator zur Änderung der Berührung der Scheibe
mit einem Werkstück, daduroh gekennzeichnet, daß der Berührungsalternator (12,6O) mit einer regelmäßigen Frequenz
betätigbar ist, die von der umlauffrequenz der Scheibe (10)
verschieden ist.
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T652137
5. Schleifmaschine nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet,
daß der Berührungsalternator (12,60) durch einen Antrieb
(5»15) für die Scheibe angetrieben wird.
6. Schleifmaschine nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Alternator ein unausgeglichenes mit der Scheibe in
einem schwenkbar angebrachten Rahmen montiertes Drehteil (12,6o) ist, welches mit eine-r von der Scheibe (10) verschiedenen Umlauffrequenz angetrieben werden kann.
7» Schleifmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Drehteil ein unausgeglichenes Zahnrad (I2,6o) ist,
welches mit einem zweiten Zahnrad (14,61) von abweichender Zähnezahl im Eingriff steht, das antriebsmäßig mit der
Scheibe (10) verbunden ist.
8. Schleifmaschine nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet,
daß ein Antiebsmotor (13) an dem Rahmen zum Antrieb des
unausgeglichenen Zahnrades (6o) angebracht ist.
9* Schleifmaschine nach Anspruch 7r dadurch gekennzeichnet, daß
ein Antriebsmotor (5) auf einem ortsfesten Sockel angebracht und antriebsmäßig mit dem zweiten Zahnrad (14) verbunden
ist.
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Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
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