DE2506194A1

DE2506194A1 - Topffoermige schleifscheibe mit mehreren, wahlweise zur anlage am werkstueck zu bringenden schleifflaechen

Info

Publication number: DE2506194A1
Application number: DE19752506194
Authority: DE
Inventors: Gene Arthur Stritzel
Original assignee: Gleason Works
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 1974-03-06
Filing date: 1975-02-14
Publication date: 1975-09-11
Also published as: US3882646A; GB1445313A; FR2263070A1

Description

Topfförmige Schleifscheibe mit mehreren, wahlweise zur Anlage am Werkstück zu bringenden Schleifflächen

Die Erfindung bezieht sich auf eine topfförmige Schleifscheibe mit mehreren, wahlweise zur Anlage am Werkstück zu bringenden Schleifflächen.

Bei bekannten Schleifscheiben dieser Art, die beispielsweise zum Schleifen von Zahnrädern im Abwälzverfahren dienen, sind zwei Schleifflächen derart am Rand der Schleifscheibe angebracht, daß sich die eine an einer Flanke einer Zahnlücke des Werkstücks, die andere an der gegenüberliegenden Zahnflanke und eine die beiden Schleifflächen verbindende dritte Schleiffläche am Zahnlückengrund abwälzen kann.

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Man verwendet topfförmige Schleifscheiben auch zum Schleifen der Verzahnung von Stirnkerbzahnkupplungen, vgl. US-PS 2 401 446, 2 405 171, 2 438 329 und 2 429 284. Die Kupplungszähne werden dabei in die Stirnfläche jeder Kupplungshälfte eingeschliffen.

Diese Arten von Stirnkerbzahnkupplungen, die mit Hilfe der aus diesen Vorveröffentlichungen bekannten Maschinen und Verfahren herzustellen sind, werden besonders bei Gasturbinen angewendet, bei denen die Läufer des Turbinenteils und des Verdichterteils aus getrennten Abschnitten bestehen, die sich mit Hilfe dieser Kerbzahnkupplungen sehr genau zusammenbauen lassen. Dabei kommt es darauf an, daß die Zahnprofile der zusammenzupassenden Kupplungshälften sehr genau ausfallen und eine hohe Oberflächengüte aufweisen. Nur dann ist eine genaue Passung der Teile gewährleistet. Neuerdings werden bei Gasturbinen in zunehmendem Maße keramische Werkstoffe verwendet, di.e sich besonders für die in solchen Maschinen auftretenden hohen Temperaturen eignen. Diese Werkstoffe führen auch zu einer Herabsetzung des Gewichts, die sich bei Verwendung der üblichen Metalle und Metallegierungen in vielen Anwendungsfällen nicht erzielen läßt. Bei Verwendung mancher neuerdings entwickelten Werkstoffe von großer Härte läßt sich mit den üblichen Schleifscheiben eine hohe Oberflächengüte nur mit Schwierigkeiten erreichen. Es hat sich z.B. herausgestellt, daß bei Verwendung von Schleifscheiben aus Siliciumkarbid oder Aluminiumoxiden keramische Werkstoffe leicht verbrennen und unter der Oberfläche Risse erhalten, wenn bei Kupplungshälften aus diesen keramischen Werkstoffen die Kerbzähne voll herausgeschliffen werden. Hingegen hat sich herausgestellt, daß sich zum Schruppen von Werkstücken aus keramischem Werkstoff, also zum Portschleifen erheblicher Werkstoffmengen, Schleifscheiben mit einem Diamantüberzug (Stahlkörper mit einem Überzug, der eine gebundene Schicht von Diamantsplittern enthält) recht gut eignen. Um aber bei der Herstellung keramischer Kupplungshälften mit Kerbverzahnung eine hohe Ober-

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i'lächengüte zu erzielen, muß eine Schleifscheibe mit feinerem Korn verwendet werden. Aus diesem Grunde war es notwendig geworden, die harten keramischen Werkstücke in zwei verschiedenen Schleifverfahren mit verschiedenen Schleifscheiben erst zu schruppen und dann zu schlichten.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schleifscheibe zu schaffen, die sich zum Schruppen und zum Schlichten eignet und daher die Eigenschaften beider Arten von Schleifscheiben in sich vereinigt. Das bietet die Möglichkeit, mit einei" einzigen Einstellung des Schleifkopfes gegenüber dem keramischen Werkstück dieses sowohl zu schruppen als auch zu schlichten, wodurch viel Zeit eingespart wird. Insbesondere wird dabei die schwierige und zeitraubende Arbeit vermieden, die bisher erforderlich war, um das Werkstück nach dem Schruppen gegenüber der neuen zum Schlichten dienenden Schleifscheibe neu einzustellen. Die Schleifscheibe nach der Erfindung eignet sich auch für andere Arten von Schleifarbeiten, z.B. dann, wenn verschiedene Abschnitte eines Zahnprofils mit verschieden profilierten Schleifflächen zu bearbeiten sind, wofür bisher zwei oder mehr Einstellungen der Maschine zum vollständigen Schleifen der Verzahnung durchgeführt werden mußten. So kann eine Schleifscheibe nach der Erfindung gewünschtenfalls mehr als zwei Reihen von Schleifflächen aufweisen und diese getrennten Reihen von Schleifflächen können so angeordnet werden, daß sie wahlweise an verschiedenen Zahnprofilabschnitten des Werkstücks anliegen, um diesen die gewünschte Form zu verleihen. Auch können bei anderen Arten von Schleifscheiben getrennte Reihen von Schleifflächen vorgesehen werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Schleifscheibe zum Schleifen eines keramischen Werkstücks mit zwei oder mehl' Kränzen von Schleifflächen versehen, die wahlweise zur Anlage an dem Werkstück gebracht

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worden können, um diesem entweder die gewünschte Form oder die gewünschte Oberflächengüte zu verleihen. Handelt es sich dabei- um eine topfförmige Schleifscheibe zum Schleifen keramik scher Stirnzahnkupplungshälften, dann sind die beiden Kränze getrennter Schleifflächen am itande der topfförmigeii Schleifscheibe angeordnet und können durch den Antrieb wahlweise relativ zueinander vorgeschoben oder zurückgezogen werden, um dadurch den einen oder den anderen Kranz dem Werkstück darzubieten. Der eine Kranz von Schleifflächen dient dabei zum Schruppen, also zum Herausarbeiten großer Werkstoffmengen aus dem keramischen Werkstück. Diese Schleifflächen haben daher ein grobes Korn. Sie werden von Segmenten gebildet, die einen mit Diamantsplittern besetzten Überzug aufweisen. Diese Segmente können mit bezug auf den Hauptkörper der Schleifscheibe durch den Antrieb vorgeschoben und zurückgezogen werden. Der andere Kranz von Schleifflächen kann aus einem Siliciumkarbid oder Aluminiumoxid bestehen oder auch an Segmenten vorgesehen sein, die einen mit feinkörnigen Diamantensplittern versehenen Überzug haben. Diese Schleifflächen können dann zur Anlage an dem Werkstück gebracht werden, um die daran zuvor geschruppten Flächen zu schlichten.

In den beiliegenden Zeichnungen ist ein bevorzugtes Äusführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In diesen zeigen

Fig. 1 einen axialen Schnitt einer Schleifscheibe nach

der Erfindung und
Fig. 2 den Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1.

Die in Fig. 1 gezeigte Schleifscheibe dient zum Schleifen der Stirnkerbverzahnung an Kupplungshälften nach einem bekannten Verfahren (US-PS 2 401 446). Es handelt sich dabei um eine topfförmige Schleifscheibe, die auf der Schleifspindel

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einer Schleifscheibe bekannter Bauart befestigt ist. Auf dem Konus 30 der Spindel 10 ist eine Tragscheibe 32 aufgesetzt, die durch eine Mutter 34 festgespannt ist und einen topffürmigen Tragkörper 12 trägt. Dieser hat einen Kranz von Vorsprüngen 14, die in gleichen Abständen von dem Rand des Tragkörpers 12 in Achsenrichtung νοϊ-springen und je eine Schleiffläche haben. Innerhalb dieses topfförmigen Tragkörpers 12 ist gleichachsig zu diesem ein zweiter topfförmiger Tragkörper l6 angeordnet, der e^nen zweiten Kranz von Vorsprüngen 18 trägt, die je mit einer Schleifflächen vorsehen sind und mit einem so groß bemessenen Winkel schräg nach außen ragen, daß sie zwischen die Vorsprung 14 greifen und daß ihre Schleifflächen mit denen der Vorsprünge 14 etwa ausgerichtet liegen. Die beiden Kränze von Vorsprüngen 14 und 18 bilden also am Rand der topfförmigen Schleifscheibe je eine von Lücken unterbrochene Schleiffläche. Dabei wechseln sich längs des Randes die Vorsprünge 14 und 18 ab, um die beiden unterbrochenen Schleifflächen zu bilden, die sich um den Rand der topfförmigen Schleifscheibe herum erstrecken. Diese unterbrochenen Schleifflächen haben dieselbe Wirkung wie die durch querverlaufende Kerben unterbrochene Fläche einer Schleifscheibe, die bei Anlage am Werkstück infolge der Kerben eine bessere Bespülung der am Werkstück geschliffenen Fläche und daher eine bessere Kühlung ermöglicht.

Der zweite topfförmige Körper l6 bildet eine ringförmige Zylinderkainmer 20, in der ein ringförmiger Kolben 22 gleitend geführt und abgedichtet ist. Mit dieser Zylinderkammer 20 steht eine Leitung 24 in Verbindung, durch die ein hydraulisches Druckmittel in die Kammer eingeleitet werden kann, um den Kolben 22 vorzuschieben, oder auch abgelassen werden kann, wenn der Kolben 22 zurückgezogen wird. Dadurch ist ein Antrieb zum Vorschieben und Zurückziehen des zweiten Kranzes von Vorsprüngen Io geschaffen. Diese können daher mit Bezug auf die Schleifflächen der Vorsprünge 14 in die Schleifstellung vorgeschoben oder aus dieser zurückgezogen werden. Der zweite Kranz an

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Vorsprüngen 18 kann z.B. Schleifflächen aus einem grobkörnigen Schleifmaterial aufweisen, die sich zum Schruppen des Werkstücks eignen, also zum Herausarbeiten der Verzahnungsprofile, während die Schleifflächen der Vorsprünge 14 zurückgezogen sind und nicht zur Anlage am Werkstück gelangen. Ist der Scliruppvorgang beendet, wird der zweite Kranz von Vorsprängen 18 in die Lage der Fig. 1 zurückgezogen, so daß nunmehr der erste Kranz von Vorsprüngen 14 zur Anlage am Werkstück gebracht werden kann, um die geschruppten Flächen zu schlichten. Vorzugsweise sitzen die zum Schlichten dienenden Vorsprünge am Hauptkörper 12 der Schleifscheibe, so daß sich beim Schlichtvorgang eine sehr starre und genaue Lage der Schleiffläche relativ zum Werkstück ergibt.

Befestigt ist der Tragkörper 12 auf der Scheibe 32 dadurch, daß er unter Zwischenschaltung einer Unterlegscheibe 36 durch eine auf die Nabe der Scheibe 32 aufgeschraubte Itingiiratter angedrückt wird. Der zweite Tragkörper l6, der gleichachsig in dem Tragkörper 12 sitzt, ist an diesen durch einen Kranz von Schrauben 40 befestigt und hat innen eino Stufe, auf der eine Ringscheibe 42 durch einen Kranz von Schrauben 43 befestigt ist. Diese Ringscheibe 42 bildet den Zylinderdeckel der ringförmigen Zylinderkammer 20 und wirkt daher als Anschlag für den Kolben 22. Bis zur Anlage an diesen Anschlag verschiebt sich der Kolben 22, wenn seine obere Stirnfläche über die Leitung 24 mit dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagt wird. Der Ringkolben 20 ist an seinem aus der Zylinderkammer herausragenden Ende 44 am Umfang mit Gewinde versehen, und auf dieses ist eine Buchse 46 aufgeschraubt, an welcher der Kranz von Vorsprüngen 18 sitzt. Diese Buchse 4b ist durch Lagerkugeln 48 in dem Tragkörper 16 axial verschiebbar geführt und kann sich .daher mit sehr geringer Reibung aufwärts oder abwärts verschieben. Um eine gegenseitige Verdrehung

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dei' Buchsen der Buchsen 46 und des Tragkörpers 12 zu verhindern, kann dieser Längsschlitze 52 haben, in denen radiale Stifte 50 der Buchse 46 gleiten. Wird durch Umlauf der Spindel der Tragkörper 12 angetrieben, so nimmt er mittels der Stifte ji) die Buchse 46 und ihre Vorsprünge IS mit.

Die ui L den Vorsprüngen 16 versehene Buchse 46 kann aus der Schleifstellung bis in die in Fig. 1 gezeigte Leerlauf-stellung gewünschtenfalls durch Druckmittelbeaufschlagung zurückgezogen werden. Beim veranschaulichten Ausführungsbejspjel dient diesem Zweck aber ein Kranz von Federn 54, die zwischen radial vorspringenden Zungen der Ringscheibe 42 und dem ringfönaigen Kolben 22 eingefügt sind. Zu diesem Zweck ist das untere Ende 44 des Kolbens mit Ausschnitten zur Aufnahme der Federn 54 versehen. Es sind ferner verschiedene Dichtungsringe und Dichlungsscheiben vorgesehen, die indessen nur zum Teil in der Zeichnung dargestellt sind.

Die beschriebene Schleifscheibe kann einen Spitzendurchp'esser von etwa 230 mm haben. Das ergibt dann für jede der Schleifflächen der Vorsprünge 14 und 18 eine in Umfangsrichtung gemessene Länge von etwa 50 mni. Diese Länge kann sich indessen ändern und die Gesamtzahl der Vorsprünge 14, 18 kann sich auf 10 bis Io belaufen. Die Vorsprung 18 können ihren Schleifflächen einen überzug aufweisen, der mit verhältnismäßig groben Diamantspiittern besetzt ist" und diese mit dem aus Stahl bestehenden Vorsprüngeii fest vei~bindet. Mit diesen Schleifflächen kann dann das Schruppen des Wertstücks vorgenommen werden, das auf diese Weise seine Gestalt erhält. Das Schlichten erfolgt dann mit den Schleifflächen der Vorsprünge 14. Diese Schleifflächen können Schleifkörner aus Siliciumkarbid oder Aluminiumoxid aufweisen oder ebenfalls einen mit kleinen Diamantsplittern versehenen Überzug erhalten. Die Größe dieser Diamantsplitter botragt dann bei den Vorsprüngen 18 so viel, daß sie theoretisch durch ein Sieb von 140 ois 280 Maschen je Zentimeter hindurchgehen würden, und bei den Vorsprüngen 14 ein entsprechendes

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Maß von höchstens 140 Maschen je Zentimeter« Beim Schlichtvorgang erhält die Kerbverzahnung ihre endgültige Gestalt. Die Schleifmaschine ist mit den üblichen Abrichtvorrichtungen versehen, durch weiche die Schleifflächen der Vorsprünge 14 so abgerichtet werden können, daß sie das Herausarbeiten der Werkstückflachen richtig beherrschen.

Man kann natürlich andei'e Werkstoffe oder Kombinationen von diesen anstelle der oben erwähnten Werkstoffe für die Schleifflächen verwenden. Das hängt davon ab, aus welchen Werkstoffen die Werkstücke bestehen und wie sie sieh schleifen lassen,, Ferner könnten die Vorsprünge 18 getrennt an dei" Buchse 46 oder an dem Ende 44 des Kolbens 22 angebracht sej,n. Auch kann der Antrieb zum Verstellen der Schleifflächen zueinander statt aus Kolben und Zylinder aus gleichwertigen Mitteln bestehen.

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Claims

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PA'i'iSNTANSPEÜCHE

Topfförinige Schleifscheibe mit mehreren, wahlweise zur

am Werkstück zu bringenden Schleifflächen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei ineinanderliegenden Körpern (12, 44) mit je einem Kranz von ineinandergreifenden Vorsprüngen (14, Ib) besteht, von denen der eine Kranz eine Schleiffläche und der andere Kranz eine andere Schleiffläche bildet, und daß diese beiden Körper in Achsenrichtung gegenseitig durch einen Antrieb (20, 22, 24) verstellbar sind, durch den entweder die von dem einen Kranz (14) gebildete Schleiffläche oder die von dem anderen Kranz (lS) gebildete Schleiffläche in die Schleifstellung einstellbar ist, während jeweils der andere Kranz zurückgezogen ist.
2. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb einen ringförmigen Kolben (22) enthält, der an dem einen der beiden Körper befestigt ist, während die ringförmige Zylinderkammer, die den Kolben aufnimmt, von dem anderen Körper (12) gebildet wird.
3. Schleifscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Kolben auf seiner einen Seite durch eine hydraulische Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist, um den mit dem Kolben verbundenen Körper in die Schleifstellung zu bringen, und auf seiner anderen Seite von einer Feder (54) beaufschlagt ist, um die Schleifflächen an diesem Körper bei Abschalten des Druckmittels aus der Schleifstellung zurückzuziehen.
4. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß der eine topfförmige Körper (12) den Kranz von Vorsprüngen an seinem Rand trägt, von dem aus die Vorsprünge in Achsenrichtung vorspringen.

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5. Schleifscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge des zweiten Körpers (44), die einen Kranz bilden, vom Rand aus schräg nach außen vorspringen und derart zwischen die Vorsprünge des anderen Körpers greifen, daß die beiden Kränze von Vorsprängen im wesentlichen einen fortlaufenden Rand der topfförmigen Schleifscheibe bilden.
6. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifflächen des einen Kranzes von Vorsprüngen zum Schruppen und die Schleiffläche des anderen Kranzes zum Schlichten geeignet is L.
7. Topfförinige Schleifscheibe mit mehreren an ihrem Rande angeordnete, wahlweise zur Anlage am Werkstück zu bringenden Schleifflächen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei dieser Schleifflächen (l4, 18), die je in einen Kranz getrennter Einzelflächen unterteilt sind, von.getrennten Haltern (12, 16) gebildet werden, die längs ihrer gemeinsamen UmIaufachse durch einen Antrieb (20, 22, 24) relativ zueinander vorschiebbar und zurückziehbar sind.
8. Schleifscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Schleiffläche zum Schruppen und die andere zum Schlichten geeignet ist.
9. Schleifscheibe nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Schleiffläche (14) in vorgeschobener Lage an einem anderen Abschnitt des Zahnprofils des Werkstücks anliegt als die andere Schleiffläche (18) in vorgeschobener Lage.

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