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Vorrichtung zum Finishen von Werkstücken Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum Finishen von Werkstücken mit einem ein: Schleifmittel tragenden
Schleifband, das mit dem Werkstück in Linienberührung steht und vorziehbar ist.
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Aus der US-Patentschrift 2 406 689 ist eine Schleifmaschine für Kurven
o. dgl. bekannt geworden, bei der ein Schleifband kontinuierlich über die gekrümmte
Fläche eines Rollen Hiemensystems-gezogen wird und somit zumindest teilweise in
Linienberührung mit dem Werkstück steht. Das Werkstück dreht sich kontinuierlich,
und das SchleiSband wird ebenfalls kontinuierlich vorgezogen, so daß stets frische
Schlei'körner in Eingriff mit dem Werkstück kommen. Außer einem relativ hohen Verbrauch
an Schl-eiSband benötigt diese Maschine ein sehr feines St,hleifmittel, um die notwendige
Oberflächengüte zu erreichen. Sehr hohe Oberflächengüten
sind mit
dieser Vorrichtung nicht zu erreichen.
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Es sind ferner reine Bandschleifmaschinen bekannt geworden, bei denen
ein meist endloses Schleifband die eigentliche Arbeitsbewegung ausführt. Diese Vorrichtungen
haben in bezug auf die Oberflächengüte die gleichen Nachteile wie die vorher beschriebenen.
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Es ist ferner aus der US-Patentschrift 1 993 543 eine Vorrichtung
zum Honen und Polieren von Kurbelwellen bekannt geworden, bei der ein Kurbelwellenzapfen
von einem.
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Schleifband über einen großen Teil seines Umfanges um-.
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schlossen wird. Das Schleifband wird flächig über Andrückbacken an
das Werkstück angepreßt. Nach jedem Arbeitsgang wird das Schleifband ein kurzes
Stück weitergeschaltet, so daß nach Möglichkeit stets gleiche Bearbeitungsverhältnisse
vorliegen. Mit anderen Worten, es soll erreicht werden, daß stets neues Schleifband
für die Bearbeitung zur Verfügung steht Die taktweise Weiterschaltung erfolgt bei
dieser Vorrichtung nur deshalb, weil während der Bearbeitung ein Transport des Bandes
wegen der Anpressung durch die Backen nicht möglich ist. Die Nachteile sind bei
dieser Vorrichtung aber die gleichen, wie bereits zu~ den anderen Vorrichtungen
erwähnt. Der Fachmann steht stets zwischen zwei Forderungen. Wird ein Schleifband
mit einem sehr grobkörnigen Schleifmittel genommen, so ist die Arbeitszeit kurz,
jedoch die Oberflächengüte sehr schlecht. Wird dagegen ein sehr feines Korn genommen,
so wird eine sehr lange Bearbeitungszeit benötigt, während die Oberflächengüte besser
ist. Eine außerordentlich feine Oberfläche ist jedoch mit dieser Maschine überhaupt
nicht zu erreichen.
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Aufgabe der Erfindung ist es dagegen, eine Vorrichtung der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, mit der bei nur geringem Verbrauch an Schleifmittel in
kurzer Zeit eine hervorragende Oberflächengüte erzielt werden kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Schleifband
während des Finishvorganges stillsteht ans vor jedem Finishvorgang um einen derartigen
Betrag vorzichbar ist, daß er bei jedem Finishvorgang vollstandig abgenutste Abexchnitt
des Schleifbandes aus der Schleifzone entfernt und durch einen neuen Abschnitt ersetzt
ist.
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Für jedes Werkstück steht also ein neuer Abschnitt des Schleifbandes
zur Verfügung, so daß stets gleiche Verhältnisse bei aufeinanderfolgenden- Werkstücken
vorliegen.
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Durch die Linienberührung bei stillstehendem Schleifband nutzt sich
das Schleifmitte-l auf dem Schleifband sehr schnell ab, so daß nach einem anfänglich
größeren Werkstoffabtrag bei noch scharfem Schleifmittel der Werkstoffabtrag beim
Ausbrechen bzw. Abstumpfen der Schleifkörner des Schleifbandes immer geringer wird
und dann eine ausgezeichnete Polierwirkung eintritt. Es kann daher in relativ kurzer
Zeit ein anfänglich großer Werkstoffabtrag und danach eine beste Polierwirkung erzielt
werden.
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Dies geschieht, ohne daß ein anderes Schleifmittel mit dem Werkstück
in Eingriff gebracht werden muß. Die Folge ist, daß die Werkstücke mit einer relativ
geringen anfänglichen Oberflächengute, d. h. nur vorgeschliffen,in die Vorrichtung
eingebracht werden können und trotzdem in kurzer Zeit ein Finishen auf eine hervorragendetOberfibehengüte
möglich ist. Außerdem kann ein Schleifmittel mit einem relativ groben Korn verwendet
werden, und der Verbrauch an Schleifmittel ist sehr gering, da die bei
jedem
Finishvorgang vollständig abgenutzten Abschnitte des Schleifbandes wegen der Linienberührung
au13erordentlich kurz sind. Das Schleifband wird an diesen Stellen jedoch vollständig-abgenutzt,
so daß an diesen Stellen das Schleifmittel vollständig ausgenutzt wird.
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Gegenüber Vorrichtungen mit einem gebundenen Schleifmittel liegt der
Vorteil vor, daß keine dauernde Abnutzung des Schleifmittels während aufeinanderfolgender
Finishvorgänge vorliegt, die eine Nachstellung des Schleifmittels oder eine dauernde
Überprüfung der Oberfläciiengüte erforderlich machen wurde. Da bei jedem Werkstück
neues Schleifmittel zur Verfügung steht, sind die Bearbeitungsvorgänge genau reproduzierbar,
so daß eine Steuerung der gesamten Vorrichtung allein über die Zeit möglich ist.
Dadurch entfallen insbesondere bei automatischen Anlagen aufwendige und schwierig
durchzuführende Kontrollen.
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Das Schleifband ist vorzugsweise von einer taktweise betägbaren Fortschaltvorrichtung
vorziehbar.
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Obwohl es auch möglich wäre, das ja während des eigentlichen Bearbeitungsvorganges
stillstehende Schleifband um ein festes Teil herum zu führen, ist nach einer vorteilhaften
Weiterbildung der erfindung das Schleifband um eine Andruckrolle geführt und von
einer Spann- und Haltevorrichtung unter Spannung gehalten, der es von einer am Maschinengestell
angeordneten Vorratsrolle zuläuft.
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Dadurch wird-ferner erreicht, daß die Vorratsrolle am Maschinengestell
angeordnet ist, auch wenn die Andruckrolle, z. B. bei der Bearbeitung von Nockenwellen
oder anderen nicht rotationssymmetrischen Teilen, auf einem Trager im wesentlichen
radial zur Werkstückdrehachse bewegbar ist. Die Stücke des Schleifbandes, die zwischen
der
Spann- und Haltevorrichtung und der Yorrataro e bzw.
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einer Rolle für das verbrauchte Schleifband liegen, brauchen dann
nicht unter Spannung zu shen, wie das bei einer kontinuierlichen Schleifbandbewegung
notwendig ware.
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Zur weiteren Verbesserung der Oberflachengute ist es vorteilhaft,
wenn die Drehrichtung des Werkstückes kurzperiodisch umkehrbar ist. Die Ausnutzung
des Schleifbandes wird dadurch weiter verbessert und die Oberflächengüte erhöht.
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Weitere Vorteile und Merkmale. gehen aus den Ansprüchen und der Beschreibung
im Zusammenhang mit der Zeichnung hervor.
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Ein Ausführwgsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung
nach der Erfindung.
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Die Finish-Vorrichtungnach der Erfindung besitzt ein Maschinengestell
11, an dem ein Träger 12 um eine Achse 13 schwenkbar angeordnet ist. Der Träger
42 hat die Form eines zweiarmigen Hebels. An seinem einen Ende ist eine Steuerrolle
14 frei drehbar angeordnet, die mit einer als Neisterwelle ausgebildeten Schablone
15 zusammenwirkt.
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Am anderen Ende des Trägers 12 ist eine Andrückrolle 16 angeordnet.
Ihre Lagerung ist über eine Spindel 17 einstellbar, Die Andrückrolle 16 wird über
ein schematisch angedeutetes Federelement 18 gegen dos Werkstück 19 gepreßt.
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Das Werkstück 19, im dargestellten Beispiel eine Nockenwelle, ist
angrenzend an Aie Polierrolle 16 drehbar gelagert und wird während der Bearbeitung
entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht.
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Die Schablone 15 läuft synchron mit dem Werkstück entgegen dem Uhrzeigersinne
um. Die Form der Schablone 15 entspricht der Form des Werkstückes. Beim vorliegenden
AusführungSbeispiel sind die wirksamen Hebelarme zwischen der Berührungslinie der
Andrückrolle 16 am Werkstück 19 und der Achse 15 sowie zwischen der Berührungslinie
der Schablone 15 an der Steuerrolle 14 und der Achse 13 gleich. In diesem Falle
sind Form und Größe von Meisterwelle 15 und Werkstück 19 identisch.
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Um die Andrückrolle 16 herum ist ein ein Schleifaittel tragendes Schleifband
20 geführt, das von einer Vorratsrolle 21 über Führungsrollen 22 einer Spann- und
Haltevorrichtung 23 zuläuft. Die Spann- und Haltevorrichtung 23 besteht aus einem
an einer Achse 24 des Trägers gelagerten einarmigen Hebel und besitzt eine Ilaltefläche
2, die sich an dem Träger 12 abstützt.
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In der schematischen Darstellung ist eine Anpreßkraft durch eine Feder
26 symbolisiert. Diese Anpreßkraft dient einerseits dazu, den Träger 12 so -zu belasten,
daß die Steuerrolle 14 stets an der Schablone 15 anliegt und andererseits, die Spann-
und Haltevorrichtung 23 mit ihrer Haltefläche 25 gegen den Träger 1,2 zu drücken.
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Die Anpreßkraft 26 kann durch eine Feder, en Gewicht oder ein hydraulische
Einrichtung ausgeübt werden. 50fern sie, wie bereits erwähnt, ausreichend stark
bemessen ist, um die Steuerrolle in Kontakt mit der Schablone zu halten, hat ihre
Charakteristik keinen Einfluß, auf den Anpreßdruck und damit den eigentlichen Finish-Vorgang.
Die Stärke des Anpreßdruckes wird ausschließlich von dem Bederelement 18 bestimmt.
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Wie aus, der Zeichnung zu erkennen ist, wird das von der Vorratsrolle
21 kommende Schleif- bzw.-Polierband 20 von der Haltefläche 25 gegen den Träger
12 gedrückt, so daß es über eine Führungsrolle 27 der Ändrückrolle 16 zugeführt
wird. Es ist um diese herumgelegt und läuft wiederum über die FUhrungsrolle 27 unter
die Haltefläche 25, von dort über eine weitere Fiihrungsrolle 28 zu einer Fortschaltvorrichtung
29 und wird anschließend auf eine Rolle 30 aufgewickelt, die an einem schwenkbaren
Arm 31 angebracht ist.
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Die Fortechaltvorrichtuüg 29 besteht aus zwei Zahnwalzen und wird
taktmäßig betätigt. Das Schleifband wird nach Beendigung eines Arbeitstaktes, d,
h. nach dem Schleifen eines Werkstückes bzw. einer bestimmten Fläche eines Werkstückes,
um einen solchen Betrag weitergeschaltet, daß wieder ein frisches Stück Schleifband
mit dem neuen Werkstück in Eingriff kommt.
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Wie in der Zeichnung angedeutet, liegt die Kornseite 32 des Schleifbandes
außen. Es ist zu erkennen, daß das Schleifband von der Haltevorrichtung 23 unabhängig
von der Bewegung des Trägers 12 unter Spennang gehalten wird.
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Vie Vorrichtung nach der Erfindung arbeitet wie folgt: Für das entsprechende
zu bearbeitende Werkstück 19 wird eine passende Schablone 15 in die Vorrichtung
eingesetzt.
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Das Werkstück 19 wird in seine Bearbeitungsposition gebracht und drehend
angetrieben. Die Schablone dreht sich dazu synchron und bewegt entsprechend ihrer
Form die Steuerrolle,-so daß der Träger 12 verschwenkt wird. Gleichzeitig macht
die Andrückrolle 16 eine entsprechende Bewegung, so daß die von dem Anpreßelement
18 ausgeübte Anpreßkraft im wesentlichen gleich bleibt.
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Das Schleifband 20 berührt, streng genommen, das Werkstück nur längs
einer Linie. Zu Beginn des Bearbeitungsvorganges sind im Bereich dieser Linie noch
frische Schleifkörner vorhanden, die einen stärkeren Werkstoffabtrag bewirken.
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Damit Ungleichmäßigkeiten im Schleifband sich nicht auf die Oberfläche
des Werkstückes auswirken, wird das Werkstück während der Bearbeitung axial hin-
und herverschoben.
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Die Schleifkörner im Arbeitsbereich brechen während der Bearbeitung
relativ schnell aus bzw. stumpfen sich ab. Es entsteht damit eine Polierfläche,
die für eine Feinbearbeitung der Oberfläche sorgt. Nach Beendigung eines Bearbeitungsabschnittes
wird das Schleifband durch Antrieb der Fortschaltvorrichtung 29 um einen solchen
Betrag weitergeschaltet, daß für das nächste Werkstück wieder ein frischer Teil
des Schleifbandes zur Verfügung steht und der abgenutzte Schleifbandabschnitt außer
Eingriff mit dem Werkstück gebracht wird. Aufgrund des vorteilhaften Arbeitsverfahrens,
das die Vorrichtung ermöglicht, eignet sich diese besonders zum Einsatz in vollautomatischen
Bearbeitungsstraßen. Durch die Linienberührung wird trotz eines relativ geringen
Verbrauches an Schleifmittel' der Vorteil erreicht, daß jede zu bearbeitende Werkstückfläche
wieder auf genau die gleichen Verhältnisse trifft, wie die vorherige. Es kann daher
keine Schwierigkeiten durch Zusetzen oder Abstumpfung bzw. Abnutzung des Schleifmittels
geben. Die Abnutzung ist vielmehr erwünscht und trägt zu der vorteilhaften Wirkungsweise
der Vorrichtung bei.
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Als Beispiel werden im folgenden einige Werte für die Bearbeitung
einer Nockenwelle eines Automobilmotors aufgeführt: Die Oberflächengüte nach dem
Schleifen, älso am Beginn des Finishens, betrug 3 /um t. Die Nockenwelle wurde ca.
30 Sekunden bearbeitet. Dabei führte das Werkstück 15 Sekunden lang eine Linksdrehung
und weitere 15 Sekunden
eine Rechtsdrehung aus. er Werkstoffabtrag
lag bei 0,003 bis 0,004 mm, bezogen auf den Durrhmesser. Die Oberflächengüte nach
den Finishen betrug O,B is 1,2 mm Rt- Ebanse wie der Werkstoffabtrag war die Oberflächengüte
an allen Stelln der Nockenwelle im wesentlichen gleich.
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Von dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zahlreiche
Abwandlungen möglich. So kann beispielsweise der Durchmesser der Andrückrolle var@iert
werden, um die mit jedem Werkstück In eingriff kommende- Breite der Linie"'- auf
dem Schleifband zu verändern, wobei ein geringer Durchmesser besonders vorteil-liaft
ist. Es wäre auch denkbar, den Träger 12 auf einer Führung verschiebbar auzuordnen.
Die Ausbildung als Hebel ist jedoch einfacher und betriebssicherer. Ein periodischer
synchroner Drehrichtungswechsel der Schablone und der Nockenwelle sind zur Verbesserung
sowohl der Form- als auch der Oberflächengute zu empfehlen.