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Werkstückhalteeinrichtung Die Erfindung betrifft eine Werkstückhalteeinrichtung,
und insbesondere eine spitzenlose Werkstückhalteeinrichtung in einer Maschine, wie
beispielsweise einer Schleifmaschine, wobei ein ringförmiges, zylindrisches oder
ein Werkstück anderer Form gehalten wird.
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Bei verschieden , üblichen Einrichtungen wird ein Werkstück in radialer
Richtung gehalten. Bei einer dieser Einrichtungen wird ein Werkstück an der äußeren
Umfangsfläche in drei oder vier radial verlaufenden Richtungen mittels das Werkstück
antreibenden Rollen und einem oder mehreren Schuhen gehalten. Bei einer anderen
Einrichtung wird ein Werkstück in radial verlaufenden Richtungen mittels Schuhen
gehalten, wobei zusätzlich eine exzentrische Planscheibe und eine Andrückplatte
vorgesehen sind, welche das Werkstück in axialer Richtung gegen die Planscheibe
drückt.
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Diese Einrichtungen weisen aber den Nachteil auf, daß das Werkstück
an der äußeren Umfangsfläche durch die Reibung zwischen den Schuhen und dem Werkstück
getragen wird, wobei sowohl das Werkstück als auch die Schuhe während des Be -triebs
abgenützt
werden; hierbei kann sich diametral ein Fehler an dem geschliffenen Werkstück infolge
der Verschiebung der Stelle der Schuhe ergeben, an welcher das Werkstück gehalten
wird. Dies hat dann eine Abnutzung und einen Ver -schleiß der Schuhe zur Folge,
deren Instandhaltung und Wartung mühsam und aufwendig ist, und deren Austausch sehr
viel Zeit erfordert, wodurch der Wirkungsgrad der Maschine absinkt. Eine höhere
Drehzahl des Werkstücks, um eine höhere MateriaVbnahme zu erzielen, ist nicht möglich,
da infolge der Reibung zwischen den Schuhen und dem Werkstück viel leichter Fehler
an dem Werkstück auftreten können, insbesondere an einem Werkstück aus einem verhältnismäßig
weichem Material, wie Aluminium.
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Bei den bekannten Einrichtungen werden mit einer Einrichtung, die
eine Rolle und zwei Schuhe aufweist, vergleichsweise gute Ergebnisse erzielt; hierbei
wird ein Werkstück an der äußeren Umfangsfläche in drei radial verlaufenden Richtungen
mittels einer Rolle zum Drehen des Werkstücks und mittels zwei Schuhen gehalten;
bei dieser Einrichtung muß aber, um das Werkstück in Drehung zu versetzen, ein Reibungsdrehmoment
zwischen der Rolle und dem Werkstück vorhanden sein, das größer ist als die Summe
des Reibungsdrehmoments zwischen den beiden Schuhen und dem Werkstück und der tangentialen
Komponente der Schleifkraft Es wird daher schwierig, das richtige Rollenmaterial
auszuwählen; zusätzlich nimmt der Reibungskoeffizient infolge der Aquaplaning-Erscheinung
zwischen dem Werkstück und der Rolle ab, wenn Schneidöl verwendet wird, so daß es
schwer wird, das Werkstück in Drehung zu versetzen; zur Beseitigung dieser Schwierigkeit
wurde bisher eine Filzrolle verwendet.
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Hierbei ergeben sich aber Schwierigkeiten aufgrund des Verdrillens
der Filzfasern an dem Werkstück; darüber hinaus ist die Lebensdauer des Filzes kurz.
Ferner ist die Übertragunns-Drehkraft zu klein, um schwere Werkstücke schleifen
zu können.
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Außer den vorgenannten Einrichtungen sind noch weitere Einrichtungen
bekannt, beispielsweise eine mit drei Rollen arbeitende Einrichtung, mittels welcher
das Werkstück in drei Richtungen an der äußeren Umfangsfläche gehalten wird, wobei
nur eine Rolle zum Drehen des Werkstücks verwendet ist. Ferner ist noch ein Doppelzentriersystem
bekannt, bei welchem beide Seiten des Werkstücks mittels Zentrierungen gehalten
sind. Bei der zuerst erwähnten Einrichtung ist es schwierig, aufgrund der Anordnung
der Rolle zum Drehen des Werkstücks ein klein es Werkstück zu schleifen, eo daß
bei dieser Einrichtung eine Einschränkung bezüglich der Große des Werkstücks besteht;
bei dem vorerwähnten System müssen dagegen die koaxiale Ausrichtung des vorher maschinell
feste ggestellten Teil des Werkstücks sowie die Ausrichtungen bezüglich der Mittellinie
eingehalten werden; es muß deher vor dem Schneiden viel Zeit für das Zentrieren
aufgewe-rdet werden; ferner ist es nachteilig, daß die koaxiale AuerJchtung des
vorher maschinell fertiggestellten Teils und des mittels Zentrierung geschliffenen
Teils nicht genan eingehalten werden kann.
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Mit der Erfindung sollen daher diese Schwnel«oskeiten gelöst und die
vorerwähnten Fehler beseitigt werden. Gemäß der Erfindung ist daher eine Werkstückhalteeinrichtung
geschaffen, bei der eine konkave Fläche, die zumindest einem Teil der Außenfläche
des Werkstücks angepaßt ist, in einem das Werkstück haltenden Rahmen ausgebildet
ist; hierbei ist a»der konkaven Fläche zumindest ein Düseneinlaß für eine unter
Druck gesetzte Flüssigkeit vorgesehen, und durch den statischen Druck, der durch
Ausstoßen der unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit erzeugt wird, wird das Werkstück
gehalten.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig.1
eine Seitenansicht einer Innenschleifmaschine mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig.2 eine Draufsicht auf eine zylindrische Schleifmaschine mit einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung; und Fig.3 eine Seitenansicht der Schleifmaschine der Figo 2t
In Figo 1 ist eine Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung in einer
Innenschleifmaschine dargestellt, in welcher eine Rolle 1 zum Drehen eines Werkstücks
vorgesehen ist, das bezüglich einer Welle 3 zentriert ist, die in axialer Richtung
an einer geeigneten Stelle des Hauptrahmens der Schleifmaschine angebracht ist;
die äußere Umfangsfläche der Rolle steht in Anlage mit dem Außenumfang eines zylindrischen
Werkstücks W, das mittels eines Tragrahmens 5 gehaltert ist; das Werkstück W dreht
sich aufgrund einer Reibungskraft zwischen ihm und der Rolle. Der Tragrahmen 5 ist
im unteren Teil seitlich von der Rolle 1 angebracht; auf der Seite der Rolle 1 des
Tragrahmens 5 ist eine halbkreisförmige konkave Fläche 7 ausgebildet, die einem
Teil des Außenumfangs des Werkstücks W angepaßt ist An der Innenwandung der konkaven
Fläche 7 sind zwei Taschen 9 und 11 vorgesehen; diese Taschen 9 und 11 sowie eine
Quelle für eine unter hohem Druck stehende Flüssigkeit sind mit engen Rohrleitungen
13 bzw. 15 verbunden, in weichen Ausflußöffnungen oder Drosselventile 17 und 19
vorgesehen sind; mittels der Drosselung an der Öffnung oder der Kapilarröhre wird
eine Flüssigkeit, beispielsweise eine Schleifkühlflüssigkeit, die Taschen in Richtung
senkrecht zu der konkaven Fläche 7 gespritzt. An der Innenwandung des konkaven Teils
7 ist zwischen den Taschen 9 und 11 eine Ablauf- bzw. Ausflußnut oder -rille 21
vorgesehen.
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Ferner ist in den Zeichnungen eine Schleifscheibe 23 zum Schleifen
der Innenfläche des Werkstücks W dargestellt.
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Wenn das Werkstück W in dem konkaven Teil 7 des Tragrahmens 5 belastet
wird, wird Schleifkühlflüssigkeit über Öffnungen in die Taschen 9 und 11 gespritzt,
wodurch ein dünner Flüssigkeitsfilm zwischen der Außenfläche des Werk -stücks und
der konkaven Fläche gebildet und ein statischer Druck erzeugt wird, wodurch sich
ein feiner Spalt zwischen der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks W und der inneren
Wandfläche des konkaven Teils 7 ergibt, wobei die Schleifkühlflüssigkeit durch diesen
Spalt nach außen strömt.
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In diesem Zustand wird das Werkstück W mittels der Rolle 1 ruhig und
gleichmäßig gedreht, da das Werkstück W durch einen in dem Spalt ausgebildeten Kühlmittelfilm
getragen wird, ohne daß das Werkstück an der inneren Umfangsfläche des konkaven
Teils 7 unmittelbar anliegt; das Werkstück W wird dann mittels der Schleifscheibe
23 geschliffen.
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Wenn das Werkstück W aufgrund der Schleifkraft oder einer Erschütterung
beispielsweise zur Seite der Tasche 9 hin verschoben wird, und wenn der Spalt zwischen
der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks W auf der Seite der Tasche 9 und der inneren
Wandfläche des konkaven Teils 7 schmaler wird, wird der Schleifmittelstrom an dieser
Seite behindert, und in diesem Moment tritt dann ein solcher Zustand ein, daß der
Flüssigkeitsstrom von der Tasche 9 unterbrochen wird, wodruch der Druck an der Innenseite
der Tasche 9 erhöht wird und das Werkstück W durch diesen Druck wieder in eine genaue
Lage zurückgedrückt wird.
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Die Erfindung ist aber auch bei einer Zylinderschleifmaschine anwendbar,
wie in den Fig.2 und 3 dargestellt ist. Wenn beispeilsweise ein Teil mit einem kleineren
Durchmesser eines Werkstücks W' zu schleifen ist, wobei der Teil mit dem kleinen
Durchmesser an einem Ende eines Teils mit einem großen oder kleineren Durchmesser
ausgebildet ist, der als Bezugsteil des Zylinders für die maschinelle Bearbeitung
verwendet
ist, wird der Teil mit dem großen Durchmesser (oder der Teil mit dem kleineren Durchmesser)
in den konkaven Teil 7 des Tragrahmens 5 eingebracht und mittels des in den Taschen
9 und 11 erzeugten, statischen Drucks sowie des Films in schwimmendem bzw. schwebendem
Zustand gehalten, wobei das Werkstück W' gedreht wird und die Rolle 1 unter Druck
an dem Teil mit dem großen Durchmesser (oder dem Teil mit dem kleineren Durchmesser
) angliegt; der Teil itt dem kleinen Durchmesser (oder der Teil mit dem größeren
Durchmesser) wird dann mittels einer Schleifscheibe 23' geschliffrei. Da sich in
diesem Fall das Werkstück W' dreht, welches den Bezugs- bzw. Ausgangsteil des Zylinders
zentriert, kann eine höhere Genauigkeit bezüglich er koaxialen Ausrichtung des Teils
mit dem großen Durchmesser und des Teils mit dem kleinen Durchmesser erhalten werden.
Ferner sind bei dieser Ausführungsform die Taschen 9 und 11 an zwei in axialer Richtung
auseinanderliegenden Stellen vorgesehen; hierbei ist es ausreichend, wenn sie in
axialer Richtung der Länge des Werkstücks entsprechen.
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Selbstverständlich ist auch hier anstatt in den Taschen an der inneren
Wandfläche, die unmittelbar dem Werkstück angepaßt ist, Flüssigkeit vorgesehen.
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Wie oben ausgeführt, wird mit der Werkstückhalteeinrichtung gemäß
der Erfindung das Werkstück mittels des statischen Drucks einer Flüssigkeit, beispielsweise
eines Schleifkühlmittels in einem Schwebezustand etwas von dem Tragteil entfernt
gehalten, ohne daß es unmittelbar an dem Tragteil anliegt, so daß an diesem keine
Abnutzung und kein Verschleiß auftritt; infolgedessen kann das Tragteil beinahe
ständig verwendet werden, und die unproduktive Zeit zum Auswechseln von Teilen ist
erheblich verkürzt. Hierdurch kann die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine gefördert
werden und zusätzlich kann die Fertigbearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks erhöht
werden, da keine Abmessungsfehler bei der Fertigbearbeitung
des
Werkstücks infolge der Abnützung von Schuhen wie bei den üblichen Einrichtungen
auftreten.
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Da das Werkstück und das Tragteil ständig mit einer Flüssigkeit geschmiert
werden', besteht keine Gefahr, daß Fehler in der Außenfläche des Werkstücks auftreten;
auch wird ein Schleifen mit hoher Drehzahl und großem Wirkungsgrad selbst bei einem
Werkstücktus einem verhältnismäßig weichen Material möglich; darüber hinaus wirkt
die zugeführte Flüssigkeit in der Auswurfrichtung eines Werkzeugs, und es kann ständig
ein ziemlich gleichmäßiger und ruhiger Wetrieb durch-{geführt werden, ohne daß irgendeine
Energie, insbesondere zum Auswerfen erforderlich ist. Auch ist es möglich, daß,
wenn ein Schleifkühlmittel als Flüssigkeit zur Erzeugung des statischen Drucks,
insbesondere beim Zylinder schleifen verwendet wird, da die Flüssigkeit zlir Erzeugung
des statischen Drucks oder das Schleifkuhlmittel an die äußere Emangsfläche des
zu schleifenden Werkstück gespritzt wid eine zusätzliche Vorrichtung vorgesehen
zu 3ein braucht, zm das Schleiföl gesondert zuzuführen, so daLt spann die Maschine
vereinfacht werden kann.
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Patantanspruch