DE1652513C3 - Maschine zum Zersägen von zerbrechlichen, insbesondere kristallinen Materialien - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Maschinen zum Zersägen von Werkstücken aus zerbrechlichen, insbesondere kristallinen Materialien durch Schleifen dieser Werkstücke beim Vorhandensein einer Schleifmittelpaste mit Hilfe eines Metalldrahtes mit großer mechanischer Festigkeit, beispielsweise aus Wolfram, dem eine Hin- und Herbewegung erteilt wird, und gegen welches das zu zersägende oder zerschneidende Werkstück gepreßt wird. Der Metalldraht wird gewöhnlich zwischen Rollen mit mehreren Rille;! in parallelen Windungen geführt und gespannt. Vorzugsweise wird dem Draht von seiner Eintrittsstelle in die Windungen bis zu seiner Austrittsstelle eine dauernde Vorwärtsbewegung erteilt, damit er an der Bearbeitungsstelle unaufhörlich erneuert wird, wobei der Draht von einem Vorratsmagazin kommt und in einem Auffangmagazin gesammelt wird. Der Draht wird in den Windungen unter einer konstanten mechanischen Spannung gehalten. Die Hin- und Herbewegung wird durch die Steuerung von wenigstens einer der Führungsrollen des Drahtes realisiert, deren Drehung in regelmäßigen Intervallen, beispiclsweise jede Sekunde umgekehrt wird.

Die Schleifmittelpaste besteht aus einer Mischung eines Schleifmittelpulvers, beispielsweise ein zuvor geeignet gesiebtes Siliziumkarbidpulver, in Suspension in einer Trägerflüssigkeit, beispielsweise Maschinenöl mit geeigneter Viskosität Diese Mischung muß möglichst homogen sein und an der Bearbeitungsstelle, an der sich das zu zersägende Werkstück befindet, im wesentlichen in konstanter Menge vorhanden sein.

Bisher war es üblich, die Mischung aus dem Schleifmittelpulver und der Trägerflüssigkeit in einem von der eigentlichen Maschine getrennten Gefäß unterzubringen, die Mischung in dem Gefäß umzurühren, um sie zu homogenisieren, und diese Mischung aus dem Gefäß während jedes Arbeitsgangs zu der Bearbeitungsstelle mit Hilfe einer Leitung zu übertragen, die von dem Gefäß ausging und oberhalb des Drahtes an der Bearbeitungsstelle endete. Natürlich mußte die durch die Leitung fließende Strömung so bemessen sein, daß in jedem Zeitpunkt die an der Bearbeitungsstelie vorhandene Schleifmittelmenge stets sehr viel größer als die Materialmenge war, welche durch das Schleifen von dem Werkstück während des Sägevorgangs abgetragen wurde.

Es wurde jedoch festgestellt, daß diese Maßnahme zur Zuführung der Schleifmittelmischung kein befriedigendes Ergebnis mehr lieferte, wenn das Volumen des Schleifmittelpulvers in der Trägerflüssigkeit das Volumen der Trägerflüssigkeit erreichte oder überschritt, während andererseits festgestellt wurde, daß das Verhältnis von Schleifmittelpulver zur Flüssigkeit wenigstens gleich Eins oder vorzugsweise größer als Eins sein mußte, um die Schnittgeschwindigkeit, zu erhöhen und einen guten Zustand der Oberfläche der Schnittwände zu gewährleisten. Diese Bedingung wird im übrigen in der Praxis für jeden Wert des Drucks bestätigt, mit welchem das zu zersägende Werkstück gegen die sich bewegenden Drahtwindungen gepreßt wird. Es entsteht dann nämlich ein schnelles Absetzen des in der Trägerflüssigkeit enthaltenen Schleifmittels in der mit freiem oder erzwungenem Umlauf arbeitenden Strömungsleitung, welche das Rührgefäß mit der Bearbeitungsstelle verbindet, wodurch sich eine unregelmäßige Zuführung einer nicht homogenen Mischung zu der Bearbeitungsstelle im Verlauf eines Arbeitsgangs und demzufolge nahezu unvorhersehbare Änderungen der Schnittgüte ergeben.

Zur Beseitigung derartiger Nachteile ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das Homogenisierungsgefäß für die Mischung aus Schleifmittel und Trägerflüssigkeit in die Maschine selbst einzubauen und als Rührwerk wenigstens eine der Führungsrollen für den Draht zu verwenden, indem das Gefäß so ausgebildet wird, daß eine solche Rolle wenigstens teilweise in die Mischung eingetaucht ist. Zur Verstärkung der Homogenisierungswirkung ist es zusätzlich vorgesehen, die Wand des Gefäßes so nahe an diesen Teil der Führungsrolle anzubringen, daß sich an dieser Stelle eine Schicht der Schleifmittelmischung zwischen diesem Teil der Wand und diesem Teil der Rolle bildet; von dieser Schicht aus wird eine verstärkte Homogenisierung der Mischung auf Grund der Rührwirkung gewährleistet, welche durch die schnellen wechselnden Bewegungen der Rolle bei ihren Drehausschlägen erzeugt wird.

Ferner ist es nicht unbedingt notwendig, das Gefäß so anzuordnen, daß die als Rührwerk dienende Rolle vollständig eingetaucht ist, und erst recht nicht so, daß auch die Bearbeitungsstelle darin eingetaucht ist. Von der Stelle, an welcher die Homogenisierung der Mischung durch das von einer Führungsrolle bewirkte

Umrühren erfolgt, wird nämlich ein Teil der Mischung durch die Windungen des Drahtes mitgenommen, dem seinerseits beim Betrieb der Maschine tine hin- und hergehende Längsbewegung erteilt wird. Es genügt also, daß jeder Hub des Drahtes konstruktionsgemäß so bemessen ist, daß ein Teil der homogenisierten Schleifmittelmischung von der Umrührstelle bis zu der Bearbeitungsstelle mitgenommen wird. Da jeder Hub die gleiche Länge hat, wird der Bearbeitungsstelle eine gleichbleibende Menge einer homogenen Schleifmittelmischung zugeführt, denn außerdem ist die Länge oder die Amplitude jec'.es Hubs nicht groß genug, daß eine Absetzwirkung in der auf diese Weise zur Bearbeitungsstelle mitgenommenen Menge der Mischung fühlbar wird.

Außerdem ist zu bemerken, daß der erfindungsgemäße Aufbau den Verbrauch an SchleifmitteLnischung gegenüber dem früher bekannten Aufbau verringert. Es befindet sich nämlich immer ein Mischungsvorrat in dem Gefäß, welcher die Bearbeitungsstelle in einem automatischen Kreislauf versorgt, der durch den Arbeitstakt der Maschine selbst gesteuert wird, ohne daß im Verlauf eines Arbeitsgangs ein Verlust auftritt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine übliche Anordnung von Führungsrollen mit Drahtwindungen für Sägemaschinen der in Frage stehenden Art,

F i g. 2 eine Stirnansicht einer nach der Erfindung ausgebildeten Sägemaschine mit der Rollenanordnung von Fig. 1,

F i g. 3 eine Seitenansicht der Maschine von F i g. 2, F i g. 4 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sägemaschine und

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sägemaschine.

F i g. 1 zeigt als Beispiel, daß für die Spannung und den Antrieb des Drahtes 4 drei Führungs- und/oder Antriebsrollen 1 bis 3 verwendet werden. Die Rollen 1 und 2 gewährleisten die Bildung und die Führung der Windungen des Drahtes 4 in einer oberen horizontalen Ebene, während die Rolle 3 unterhalb dieser Ebene angeordnet ist. Alle Rollen weisen die gleiche Zahl von Rillen auf, die in der Zeichnung der klareren Darstellung wegen beschränkt ist. Der Draht tritt beispielsweise bei 5 ein und bei 6 aus, nachdem er schraubenförmig alle Rillen der Rollen durchlaufen hat. Nicht dargestell te, aber bei Maschinen dieser Art an sich bekannte Einrichtungen gewährleisten einerseits eine unaufhörliche Erneuerung des Drahtes in den Windungen und andererseits die Hin- und Herbewegung des Drahtes durch abwechselnde Drehung von wenigstens einer der Führungsrollen. Der Draht steht natürlich während seines ganzen Durchlaufs unter einer konstanten Zugspannung. Die Amplitude der Bewegungen des Drahtes in jeder Richtung wird für die Zwecke der Erfindung wenigstens gleich der Summe der Länge des horizontalen Abschnittes und eines Scitenabschnittes einrr Drahtwindung bemessen; vorzugsweise wird sie so bemessen, daß der Draht wenigstens einen vollständigen Umlauf bei jedem wechselnden Hub ausführt, d. h. während jeder Dauer, in welcher sich die diese Bewegung steuernde Führungsrolle bzw. Führungsrollen in einer Richtung drehen.

Wie in F i g. 2 dargestellt ist, wird ein Werkstückträger 7 in Richtung des Pfeils 8 gedrückt, damit das Werkstück 9 während eines Arbeitsgangs dauernd mit konstantem Druck gegen den horizontalen Abschnitt der Drahtwindungen gepreßt wird.

An der Vorderwand des Gestells 14 der Maschine ist eine Wanne 10 geformt und befestigt Die vordere Wand der Wanne erhebt sich beispielsweise bis zu einer Höhe 11, die über der in der Wanne liegenden Führungsrolle 3 liegt. Die Rückwand der Wanne ist bei dem dargestellten Beispiel durch das Gestell 14 gebildet, was voraussetzt, daß die Welle der Rolle 3 dicht durch diese Wand des Gestells geführt ist, und daß die Seitenwand der Wanne dicht an der Vorderwand des Gestells 14 befestigt ist. Die Seitenwand der Wanne ist in ihrem unteren Teil halbzylindrisch dargestellt und durch Wände 12 und 13 verlängert, die sich, beispielsweise unter Erweiterung, bis zu einer Höhe über dem horizontalen Teil des Drahtnetzes erstrecken. Die Achse der Seitenwand ist gegenüber der Achse der Rolle 3 nach oben versetzt, damit der Abstand zwischen dem Boden der Wanne und der unteren Seite der Rolle bei 15 verringert ist und eine Schicht der Schleifmittelmischung an dieser Stelle gebildet wird. Die Wanne ist in der angegebenen Weise teilweise mit der Mischung gefüllt.

Beispielsweise kann bei Führungsrollen von 40 mm Durchmesser der Abstand zwischen den Achsen der Rollen 1 und 2 in der Größenordnung von 80 mm liegen, und der vertikale Abstand zwischen der Ebene der Achsen der Rollen 1 und 2 und der Achse der Rolle 3 kann in der Größenordnung von 100 mm liegen. Der Radius des halbzylindrischen Teils der Wanne kann dann in der Größenordnung von 40 mm liegen, wobei die Achse der Wanne um 15 mm gegen die Achse der Rolle 3 nach oben versetzt ist. Natürlich können diese Abmessungen und Formen in geeigneter Weise auch abgeändert werden.

Wenn sich die Führungsrollen beispielsweise mit einer Drehzahl in der Größenordnung von 600 U/min drehen, und zwar beispielsweise im regelmäßigen Wechsel eine Sekunde in der einen Richtung und eine Sekunde in der anderen Richtung, wird die Schleifmittelmischung durch die Rührwirkung homogenisiert, welche in dem Zwischenraum 15 durch die Drehung der Rolle 3 verursacht wird. Gleichzeitig wird die Mischung zum Teil durch die Windungen des Drahtes auf dem in F i g. 2 für die eine Drehrichtung dargestellten Weg mitgenommen; der andere Weg für die entgegengesetzte Drehrichtung ist spiegelbildlich zu dem dargestellten Weg in bezug auf eine durch die Achse der Rolle 3 gehende vertikale Ebene. Die gestrichelten Li nien von F i g. 2 deuten etwa die sich in der Wanne ausgebildete Turbulenz und die Grenzen des von den Drahtwindungen mitgenommenen Films der Mischung an. Ein Teil der Mischung kreist um die Rolle 3; bei bildet sich eine Ansammlung der Schleifmittelmischung auf den ansteigenden Abschnitten des Drahtes, wodurch bei 17 ein beträchtlicher Teil dieser Mischung mitgenommen und bei 18 auf die Höhe der horizontalen Abschnitte der Drahtwindungen einschließlich der Bearbeitungsslelle gefördert wird. Der größte Teil diesus Volumens der Schleifmittelmischung kehrt über die zur Rolle 3 zurückführenden Abschnitte 19 des Drahtes in die Wanne zurück, wo er sich wieder bei 20 mit der in der Wanne verbliebenen, umgerührten Menge vermischt, während ein kleinerer Teil direkt in die Wanne fällt. Die Mischung besitzt eine Viskosität, die für die Erzielung der geschilderten Wirkung ausreicht, und das Verhältnis von Schleifmittelpulver zur Triigerflüssigkeit, wie Maschinenöl, kann beispielsweise größer als Eins sein. In den meisten Fällen ist es vorteilhaft, mit

Sctilciimittclmischungcn zu arbeiten, bei denen dieses Verhältnis den Wert 1,5 erreicht oder überschreitet. Durch eine geeignete Bemessung der Viskosität der Schleifmittelmischung in bezug auf die Drehzahl der Führungsrollcn kann erreicht werden, daß nahezu V« der im Ruhc/.ustand in der Wanne befindlichen Schleifniiüelmischung während der vollständigen Dauer eines Arbeitsgangs (der eine Stunde erreichen kann) auf dem zuvor beschriebenen Umlauf mitgenommen werden. Das Fassungsvermögen der Wanne und das Volumen der Schicifmitlelmischung haben im übrigen keine kritischen Werte. Es genügt praktisch, daß die Menge des Schleifmittels so groß ist, daß die Eigenschaften des durch die Schleifwirkung erzielten Schnitts während eines vollständigen Bearbeitungsgangs im wesentlichen konstant bleiben, was bedeutet, daß ein Volumen der Schleifmittclmischung und eine Menge an Schleifmittelpulver in dieser Mischung vorgesehen werden müssen, die beträchtlich größer als die Menge des Materials ist, das bei diesem Arbeitsgang von dem Werkstück abgetragen wird, denn dieses Material geht offensichtlich in Form eines Pulvers in die Mischung über.

Es ist zu bermerken, daß bei der Seitenansicht von F i g. 3 eine Seite der Wanne und die Wand 13 entfernt sind.

In F i g. 4 ist eine Anordnung nach der Erfindung für eine Maschine dargestellt, bei welcher der Draht mit Hilfe von vier Führungsrollen gespannt wird, nämlich zwei Führungsrollcn 1 und 2 für den oberen horizontalen Abschnitt der Drahtwindungen und zwei Führungsrollcn 33,43 für den unteren horizontalen Abschnitt der Drahtwindungen. Die Wanne 30 ist dann so geformt, daß bei 31 in der Nähe der unteren Führungsroüen Verengungen für die Homogenisierung der Schleifmittelmischung entstehen.

F i g. 5 zeigt eine Anordnung nach der Erfindung für eine Maschine, bei der nur zwei Führungsrollen 1 und 2 verwendet werden, wobei die Form der Wanne, abgesehen von ihrer Höhe, derjenigen von F i g. 4 ähnlich ist. Diese beiden Ausfuhrungsformen sind Beispiele füi die verschiedenartigen Formen der Wanne, die bei dei Erfindung angewendet werden können.

In F i g. 4 und 5 sind ferner durch Pfeile die verschiedenen Möglichkeiten für die Anbringung der Bearbeitungsstelle angedeutet. Die gestrichelten Pfeile zeiger die Bearbeitungsstellen, bei denen das Werkstück in bezug auf den von den Drahtwindungen umschlossener Raum von außen gegen den Draht gedruckt wird, unc

ίο mit vollen Linien sind die Bearbeitungsstellen angedeutet, bei denen das Werkstück aus dem Inneren des vor den Drahtwindungen umschlossenen Raums gegen der Draht gedrückt wird. An jedem dieser Paare von Bear bcitungsstellen kann natürlich nur eine einzige Bearbei tungsstelle vorgesehen werden, doch ist es Offensicht lieh, daß mehrere Bearbeitungsstellen nach Wunsch be einem einzigen Draht angewendet werden können, unc zwar im Fall von F i g. 4 bis zu vier Bearbeitungssteller und im Fall von F i g. 5 bis zu zwei Bearbeitungssteller

zo (während die Anordnung von F i g. 2 in gleicher Weist bis zu drei Bearbeitungsstellen ermöglichen würde) Der untere Teil der Wanne kann in der bei 32 darge stellten Weise geformt werden, damit gegebenenfalh die Bearbeitungsstelle untergebracht werden kann, be welcher die Werkstücke gegen den unteren Abschnit der Drahtwindungen gepreßt werden. Es ist praktiscl ohne Bedeutung, ob bei einem Arbeitsgang eine Bear beitungsstclle ganz, teilweise oder überhaupt nicht ir die Schleifmittelmischung eingetaucht ist, denn das we sentliche Merkmal der beschriebenen Anordnung be steht darin, daß die Schleifmittelmischung an einer ir der Nähe einer Bearbeitungsstelle liegenden Stell« durch die Wirkung von einer oder von mehreren Füh rungsrollen des Drahtes geeignet homogenisiert wird

und daß der homogenisierte Teil der Mischung durd die Abschnitte des Drahtes, die eingetaucht sein kön nen oder nicht, bis zu der Bearbeitungsstelle milgenom men wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Maschine zum Zersägen von Werkstücken aus zerbrechlichen, insbesondere kristallinen Materialien durch Schleifen der Werkstücke mit Hilfe eines Metalldrahtes bei Vorhandensein einer Schleifmittelmischung aus einem Schleifmittelpulver in einer Trägerflüssigkeit, wobei das Volumenverhältnis von Schleifmittelpulver zur Trägerflüssigkeit wenigstens Eins ist, und wobei der Draht mit Hilfe von wenigstens zwei Führungsrollen in parallelen Windungen gespannt ist und dem Draht von wenigstens einer der Führungsrollen aus eine Hin- und Herbewegung erteilt wird, gekennzeichnet durch eine die Schleifmittelmischung enthaltende Wanne (10, 30), in welche wenigstens eine der Führungsrollen (1, 2, 3,33,43) des Drahtes (4) wenigstens teilweise eingetaucht ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne (10) in der Nähe eines Teils der darin eingetauchten Führungsrolle (I₁ 2, 3, 33, 43) so geformt ist, daß zwischen der Wand der Wanne (10, 30) und diesem Teil der Rolle während der wechselnden Drehbewegungen der Rolle eine Schicht der Schleifmittelmischung gebildet wird.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zu zersägendes Werkstück (9) gegen einen in die Wanne (30) eingetauchten Abschnitt der Drahtwindungen (4) ge- drückt wird.

4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zu zersägendes Werkstück (9) gegen die Drahtwindungen (4) an einer außerhalb der Wanne (10, 30) liegenden Stelle gedrückt wird, und daß der Hub der Hin- und Herbewegung des Drahtes so bemessen wird, daß der Draht (4) die Schleifmittelmischung aus der Wanne (10, 30) bis wenigstens zu dem Ort des Werkstücks (9) mitnimmt.