DE2520520C3 - Spindelanordnung für elektrolytische Schleifmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spindelanordnung für elektrolytische Schleifmaschinen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei elektrolytischen Schleifmaschinen bildet die Schleifscheibe eine Kathode und das Werkstück eine Anode, zwischen denen ein Elektrolyt durchfließt, v-'elcher elektrischen Strom von dem Werkstück zu der Schleifscheibe leitet, so daß Material von der Werkstückoberfläche auch durch Elektrolyse abgetragen wird.

Bei bekannten Spindelanordnungen dieser Art kann jedoch ein dynamischer Druck in dem Spalt zwischen der ebenen Stirnfläche ue:> rotierenden Kollektors und der ortsfesten Bürste auftreten, die meist als Preßkörper ausgebildet ist Dadurch wird der Kontaktdruck vermindert so daß die elektrische Leitfähigkeit zwischen der Bürste und dem Kollektor verringert wird. Falls ölnebel zur Kühlung und Schmierung zugeführt wird, tritt dieser ferner in den Spalt zwischen den Reibungsflächen ein, so daß sich ein nichtleitender Ölfilm bilden kann, durch den die elektrische Leitfähigkeit weiter herabgesetzt wird.

ίο Zur Verringerung derartiger Schwierigkeiten ist es bereits bekannt, die Bürsten mit radial verlaufenden Rillen an ihrer Reibungsfläche zu versehen. Diese Rillen füllen sich jedoch nach kurzer Zeit mit Abriebmaterial von der Bürste, so daß das mit öl vermischte

<5 Abriebmaterial nach einer verhältnismäßig kurzen Betriebsdauer trotzdem einen elektrisch nichtleitenden Film zwischen den Reibungsflächen aufgrund der hohen Temperatur aufbaut, die durch die Wärmeerzeugung bedingt ist welche durch den elektrischen Strom und die mechanische Reibung bewirkt wird.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Spindelanordnung der eingangs genannten Art zu verbessern, daß durch möglichst weitgehende Vermeidung einer derartigen Filmbildung eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit aufrechterhalten werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Der besondere Vorteil der Erfindung ist in dem zwangsweise nach außen erfolgenden Abfluß des Abriebmaterials zu sehen, wobei dieser Wegtransport mit Hilfe einer Luftströmung nicht nur eine Verbesserung der Leitfähigkeit und damit eine Verringerung der Wärmeerzeugung bewirkt sondern außerdem eine zusätzliche Kühlung bewirkt.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Spindelanordnung gemäß der Erfindung;

<o F i g. 2 einen Teil einer vergrößerten Schnittansicht des den elektrischen Strom führenden Kollektors und des Schleifbürstenteils in F i g. 1;

F i g. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in F i g. 2, in welcher eine exzentrische ringförmige Rille in der Kontaktfläche des Bürstenteils dargestellt ist; und

F i g. 4 eine Schnittansicht durch den stromführenden Kollektor und das Bürstenteil gemäßt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In F i g. 1 ist eine sogenannte Elektroden-Spindelan-

Ordnung für eine elektrolytische Schleifmaschine dargestellt, welche eine als Elektrode wirkende Spindel aufweist, die mittels eines Hochfrequenz-Elektromotors angetrieben wird, der an dem Spindelgehäuse gehaltert ist. Ein zylindrisches Spindelgehäuse 1 weist einen vorderen Flansch 2, welcher an dessen vorderem Ende befestigt ist und einen hinteren Flansch 3 an dem hinteren Ende auf. Ein Stator 4 des Hochfrequenzmotors ist an der vorderen Hälfte des Gehäuses 1 angebracht Ein Rotor 5 des Motors ist koaxial in dem Stator 4 angeordnet und wird von einer Schleifscheibenspindel 6 getragen.

Ein Kugellager 7, das in einen Lagerhalter 8 eingesetzt ist, der wiederum an dem vorderen Flansch 2 befestigt ist, trägt drehbar die Schleifscheibenspindel 6, deren vorderer Teil durch eine Bohrung 9 des Lagerhalters 8 und damit über die Außenfläche des vorderen Flansches vorsteht. Eine (in den Zeichnungen nic'ni därgesiellie) iTieiaiigebundene Schleifscheibe ist

an dem Spindelvorderteil gehaltert

Zwischen dem Lagerhalter 8 und dem vorderen Flansch 2 ist ein schmaler Spalt gebildet, in welchen aushärtbares Harz, wie Epoxyharz, gegossen wird. Dieses bildet eine elektrische Isolierschicht 10, welche den vorderen Lagerhalter 8 mit dem vorderen Flansch 2 zu einem Stück verbindet, jedoch elektrisch voneinander isoliert Die Isolierschicht 10 verläuft so, daß sie die vordere Fläche, die Innenfläche 8a des Lagerhalters 3 und die Innenwandung einer Bahn bzw. eines Kanals an der Grenzfläche zwischen dem Lagerhalter 8 und dem Flansch 2 sowie die Innenfläche 8c einer Vertiefung in dem Halter 8 überdeckt, um einen Kriechstrom von dem Gehäuse 1 zu der Spindel 6 über einen etwa eingedrungenen Elektrolytfilm zu verhindern.

Eine Abdeckplatte 11 aus Isoliermaterial ist an der Vorderfläche des vorderen Flansches 2 befestigt Eine verschiebbare Gleitbuchse 12 ist in dem Gehäuse 1 mittels eines Gleitlagers 13 getragen, welches in axialer Richtung der Spindel 8 verschiebbar ist, und weist in einer zylindrischen Ausnehmung einen Lagerhalter 14 auf. Ein in den Lagerhalter 14 eingesetztes Kugellager 15 trägt drehbar das hintere Ende der Schleifscheibenspindel 6.

Zwischen dem Lagerhalter 14 und der Gleitbuchse 12 ist ein schmaler Spalt gebildet, in welchen aushärtbares Harz, wie beispielsweise Epoxyharz, gegossen wird. Dieses bildet dann eine elektrische Isolierschicht 16, welche den hinteren Lagerhalter 14 mit der verschiebbaren Gleitbuchse 12 zu einem Stück verbindet, jedoch elektrisch voneinander isoliert Die Isolierschicht 16 verläuft über die gesamte Innenfläche, die hintere Fläche sowie Teile der vorderen Endfläche 12a und einer dem Kühlluft-Kanal zugeordneten Wand 126 der verschiebbaren Gleitbuchse 12, um so einen Kriechstrom oder eine Stromableitung über den Elektrolytfilm zwischen der verschiebbaren Buchse 12 und dem Lagerhalter 14 zu verhindern und um ferner einen stromführenden Kollektor 17 und einen Bürstenhalter 18, der nachstehend noch beschrieben wird, von der verschiebbaren Gleitbuchse 12 zu isolieren.

Das hintere Ende der Spindel 6 ist mit dem steckerartigen Kollektor 17 versehen. Dieser weist an seinem Umfang der Wärmeabstrahlung dienende Rippen 17i> auf, welche einem von einer Auslaßdüse ausgehenden Kühlluftstrom ausgesetzt sind.

Der Bürstenhalter 18 ist aus einem elektrisch isolierenden Material wie beispielsweise Phenolharz hergestellt und weist einen Grundteil 18a und einen zylindrischen Teil t8b auf. Der Grundteil 18a ist mit einem Anschlußteil 19 versehen und sicher an der Endfläche des hinteren Flansches 3 befestigt; der zylindrische Teil 18/> ragt durch den hinteren Flansch 3 hindurch in die Vertiefung in der verschiebbaren Gleitbuchse 12 vor. Eine für die Wärmeabstrahlung vorgesehene Buchse 20 ist am vorderen Ende des zylindrischen Teils des Bürstenhalters angebracht. Die Buchse 20 weist um ihr vorderes Ende herum, welches einen Bürstenteil 21 umgibt und in einen Kühlluftkanal vorsteht, wärmeabstrahlende Rippen 20a auf.

Der Bürstenteil 21 ist verschiebbar aber nicht drehbar in die Buchse 20 eingesetzt; ein Keil 22, welcher von der Innenseite der Buchse 20 vorsteht, steht mit einer Vertiefung bzw. einem Schlitz 21a im Umfang des Bürstenteils in Eingriff. Der Bürstenteil 21 ist in einem vorgegebenen Abstand hinter dem stromführenden Kollektor angeordnet, und die vordere Endfläche des Büfsienieiis 21 wird mittels einer Feder 23. welche zwischen den Bürstenteil 21 und einer Innenschulter des

Bürstenhalters 18 eingeklemmt ist, in Anlage an der

hinteren Endfläche 17a des Kollektors 17 gehalten, so daß elektrischer Strom zum elektroiytischen Schleifen über den Bürstenteil 21 und den Kollektor 17 an die als

Elektrode wirkende Spindel 6 übertragen wird. Der Bürstenteil 21 ist mittels eines biegsamen Drahtes 24 mit

dem Anschlußteil 19 verbunden.

Durch eine Feder 25 wird ein ausreichender Druck

auf die verschiebbare Gleitbuchse 12 ausgeübt, welche ihrerseits die erforderliche Vorbelastung auf die Kugellager 7 und 15 ausübt Ein Verdrehen der Gleitbuchse 12 ist durch ein Rohr 26 verhindert, welches an dem hinteren Flansch 3 angebracht ist; das Rohr ist in einem Kanal 27 in der Gleitbuchse 12 eingesetzt und bildet einen Kanal für den ölnebel.

Ein Hauptkanal 28 für den ölnebel erstreckt sich von dem hinteren Flansch 3 durch das Gehäuse 1 hindurch bis zu dem vorderen Flansch 2. Über eine Kupplung 30 und einen steckerförmigen Ansatz 31 ist das hintere Ende des Hauptkanals 28 mit einem Schlauch 29 verbunden, über welchen der ölnebel zugeführt wird; das vordere Ende des Hauptkanals 28 ist mit einem in dem vorderen Flansch 2 ausgebildeten vorderen Kanal 32 verbunden. Eine Auslaßdüse 33 ist am oberen Ende des vorderen Kanals 32 schräg angeordnet um den ölnebel in Richtung auf das Kugellager 7 zu spritzen. Eine Abzweigung des vorderen Kanals 32 ist zu der öffnung 9 hin offen, wodurch eine auf die Spindel 6 ausgerichtete Düse 34 gebildet ist Der über die Düse 34 abgegebene ölnebel dichtet den Spalt zwischen der Spindel 6 und dem vorderen Lagerhalter 8 ab, wobei ein Teil des Öls bzw. des ölnebels in das Lager 7 und die Auflageseite fließt.

Ein hinterer Kanal 35 für den ölnebel ist in dem hinteren Flansch 3 ausgebildet, und ein Ende des hinteren Kanals 35 ist mit dem Hauptkanal 28 und das andere Ende mit dem Kanal 27 in der verschiebbaren Gleitbuchse 12 verbunden. Der Kanal 27 ist ferner mit einer Auslaßdüse 36 verbunden, um den ölnebel in

Richtung auf das Kugellager 15 und über eine weitere Auslaßdüse 37 in Richtung auf den stromführenden Kollektor 17 zu spritzen. Auf diese Weise wird dann der über den Schlauch 29

■»5 zugeführte ölnebel verteilt, wodurch die Kugellager 7 und 15 geschmiert, der stromführende Kollektor 17 und der Bürstenteil 21 gekühlt sowie der Spalt zwischen dem vorderen Lagerhalter und der Spindel abgedichtet werden. In dem Auslaß eines Kühlluftkanals ist ein Absperrventil 38 angeordnet. Dieses verhindert bei einer Arbeitspause d.h. bei einem Stillsetzen des Hochfrequenzmotors und der Kühlluftzufuhr, ein Rückströmen des Luftstroms und somit ein Ansaugen von Luft und Staub.

Der Grundteil 18a des Bürstenhalters 18 ist mit einer Abdeckung 39 versehen, welche eine Auslaßbohrung 39a für den ölnebel und eine öffnung 39i> zur Durchführung eines in den Zeichungen nicht dargestellten elektrischen Drahtes zum Anschlußteil 19 aufweist.

Eine Ausnehmung 40 in dem Gehäuse 1 ist zur Durchführung der elektrischen Drähte zu dem Stator 4 des Hochfrequenzmotors vorgesehen. Eine weitere Ausnehmung 41 am Umfang des Gehäuses 1 umgibt den Stator 4 des Motors. In diese Ausnehmung 41 wird

frj fortlaufend Kühlwasser zur Kühlung der Spindelanordnung an dem Motor eingeleitet.

Anhand der Fig.2 werden nunmeh- die Luftzirkulationskanäle für den stromführender, Kollektor 17 und

den Bürstenteil 21 beschrieben, über welche diese Teile gekühlt werden und das Abriebmaterial ausgestoßen wird. Der Bürstenteil 21 weist eine Anzahl Rillen und Bohrungen auf, durch die Fluid oder Abrieb-Material fließen kann; und zwar sind eine Anzahl, beispielsweise vier, in Längsrichtung verlaufende Rillen 42 am Umfang des Bürstenteils zum Ausstoßen des ölnebels, welcher von der Düse 37 eingeleitet worden ist, eine sich zu der vorderen Endfläche 216 hin öffnende Mittenvertiefung 43, welche der Mittenbohrung 44 des stromführenden Kollektors 17 entspricht, eine exzentrische, kreisförmige Rille 45 in der vorderen Endfläche 21 b, wie in F i g. 3 dargestellt ist, eine Anzahl, beispielsweise vier, radial verlaufender Rillen 46 in derselben Fläche 21 b, welche jeweils die exzentrische, kreisförmige Rille 45 mit der Mittenvertiefung 43 verbinden, eine Anzahl schräger, durchgehender Bohrungen 47 in dem Bürtenteil, welche jeweils die exzentrische, kreisförmige Rille 45 mit einer der Längsrillen 42 verbinden, um Abrieb-Material auszustoßen, welches in dem Spalt zwischen dem Bürstenteil und dem Kollektor erzeugt worden ist, und eine Anzahl in Längsrichtung verlaufender Bohrungen 48 vorgesehen, weiche parallel und nahe bei der Mittenvertiefung 43 in dem Bürstenteil verlaufen, um Luft einzulassen, und welche jeweils zu einer der radial verlaufenden Rillen 46 offen sind.

In Fig.4 ist eine weitere Ausführungsform der dem Kollektor und dem Bürstenteil zugeordneten Luftzirkulationskanäle dargestellt. Ein Bürstenteil 21', welches dem Bürstenteil 21 in F i g. 2 und 3 entspricht, weist eine kreisförmige Rinne oder Rille 45' auf, welche zu der Mittenvertiefung 43 in der vorderen Endfläche konzentrisch ist. Die radial verlaufenden Rillen 46 sind weggelassen. Der Kollektor weist (in der Figur nicht dargestellte) radiale Rillen in der Kontaktfläche auf; die schrägen durchgehenden Bohrungen 47 sind ebenfalls weggelassen, und eine längsverlaufende Bohrung 48' ersetzt die Bohrungen 48.

Es ist bereits ausgeführt worden, daß in der Spindelanordnung gemäß der Erfindung die schmalen Spalte zwischen dem Spindelgehäuse und den Lagerhaltern, welche die Spindel tragen, mit härtbarem Harz u. ä. gefüllt sind, wodurch die Lagerhalter und das Gehäuse zu einem Stück verbunden und voneinander isoliert sind. Irgendein Spalt oder Zwischenraum ist dadurch vollkommen beseitigt, während die gebildete Schicht viel dünner ist als die herkömmlichen Isolatoren, so daß die Lagerhalter mit einer größeren Steifigkeit an dem Spindelgehäuse unbeweglich gehaltert sind, wodurch eine sehr stabile Spindelhalterung und eine betriebssichere elektrische Isolierung an der Spindelanordnung geschaffen ist Ferner ist es bei der Montage leicht, die Spindel genau zu montieren und einzusetzen.

Nachstehend wird nunmehr die Arbeitsweise der Anordnung beschrieben. Der Hochfrequenzmotor treibt die Spindel 6, so daß sie sich mit einer hohen Drehzahl dreht; ein ausreichender, elektrischer Strom wird der Spindel 6 über den Bürstenteil 21 und den Kollektor 17 zugeführt, so daß ein elektrolytisches Schleifen durchgeführt werden kann. Ein ölnebel wird dem Hauptkanal 28 von dem hierfür vorgesehenen Schlauch 29 aus zugeführt und wird über die Düsen 33 und 36 ausgespritzt, um die Kugellager 7 und 15 zu schmieren und zu kühlen, und wird ferner über Auslaßkanäle in des Gehäuse 1 ausgestoßen, welche in

ίο den Zeichungen nicht dargestellt sind. Der ölnebel in dem Hauptkanal wird ferner über die Düse 37 in Richtung auf den Kollektor 17 ausgestoßen, um diesen (17) und den Bürstenteil 21 zu kühlen und wird dann über die Längsrillen 42 ausgestoßen.

Durch eine schnelle Strömung des ölnebels in der Längsrillen 42 wird ein Unterdruck in den durchgehenden Bohrungen 47 hervorgerufen, so daß Luft aus dei exzentrischen, kreisförmigen Rille 45 und der Mittenvertiefung 43 über die Bohrungen 47 zu den Längsriller 42 gesaugt wird, wodurch fortlaufend Außenluft übei die Längsbohrungen 48 in die Rille 45 und die Vertiefung 43 gesaugt wird. Infolgedessen findet eine ständige Luftzirkulation über die Rillen und Bohrunger in dem Bürstenteil 21 statt.

Abrieb-Material des Bürstenteils, welches durch die Schleif- oder Gleitreibung zwischen dem Kollektor M und dem Bürstenteil 21 entsteht, wird in den Luftstrom gemischt und wird ebenfalls über die schräg verlaufenden Bohrungen 47 und dann über die Längsrillen 42 ausgestoßen.

Bei der Ausführungsform der F i g. 4 erzeugt die hohe Drehzahl des Kollektors 17 und damit der Spindel 6 eine zentrifugale Pumpwirkung in den radial verlaufender Rillen, wodurch die Luft zirkuliert und umgewälzt wird und Abriebmaterial ausgestoßen wird. Die zur Wärmeabstrahlung vorgesehenen Rippen an dem Kollektor 17 und dem Bürstenhalter 18 tragen wirksam zut Verminderung des Temperaturanstiegs bei und wirken dadurch der starken Reibung sowie der Erwärmung durch den Strom entgegen. Die exzentrische Rille 45 in dem Bürstenteil 21 bewirkt einen gleichmäßigen Abrieb der Kontaktflächen des Bürstenteils und des Kollektors Diese exzentrische Rille kann auch an der Kollektorfläche vorgesehen sein, wenn die Spindeldrehzahl nicht so hoch ist daß Unwuchtprobleme auftreten.

Infolgedessen ist bei der Erfindung eine gute elektrische Stromzufuhr zu der als Elektrode wirkenden Spindel mit einer hohen Zuverlässigkeit sichergestellt da durch die Bürsteneinrichtung eine schlechte elektrisehe Leitfähigkeit verhindert ist, welche durch einen Stau des Abriebmaterials oder des Ölfilms an der Schleif- oder Geitfläche hervorgerufen würde. Ferner kann es besser sein, statt des Öls bzw. des Ölnebels zur Kühlung des Kollektors und des Bürstenteils trockene Luft zuzuführen, wenn zwischen den Teilen eine noch bessere Leitfähigkeit gefordert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Spindelanordnung für elektrolytische Schleifmaschinen mit einer als Elektrode dienenden, drehbar und isoliert gelagerten Spindel, mit einem am hinteren Ende der Spindel befestigten stromführenden Kollektor und einem an einer Kollektor-Stirnfläche anliegenden, gegenüber dem Gehäuse elektrisch isolierten, mit der Stromversorgung verbundenen Schleifbürstenteil, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schleifbürstenteil (21) teilweise durch die stirnseitige Kontaktfläche begrenzte Luftumwälzkanäle (42 bis 48) ausgebildet sind, in denen Luft von außen angesaugt, umgewälzt und unter Mitnahme des Abriebmaterials von dem Schleifbürstenteil wieder nach außen geleitet wird.

2. Spindelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Kühlluftkanal (27) zum Kühlen des Kollektors (17) und des Schleifbürstenteils (21) vorgesehen ist, aus dem die Luft von der Luftzufuhrstelle entlang dem Umfang dieser Teile (17,21) zur Außenseite strömt

3. Spindelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlluftkanal (27) einen Auslaß {39a) aufweist, welcher mit einem Absperrventil (3Ü8) versehen ist, um ein Zurückströmen des Luftstroms zu verhindern.

4. Spindelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftumwälzkanäle radial verlaufende Rillen in der Stirnfläche des Kollektors (17) aufweisen, um eine Luftumwälzung durch Zentrifugalkraft zu verursachen.

5. Spindelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftumwälzkanäle (42 bis 48) mit dem Kühlluftkanal (27) in Verbindung stehen, um durch Xühlluftstrom Luft in die Luftumwälzkanäle zu saugen.

6. Spindelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftumwälzkanäle eine zu der Spindelachse exzentrische, ringförmige Rille (45) entweder in der Stirnfläche des Kollektrors (17) oder der des Bürstenteils (21) aufweisen.

7. Spindelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenteil (21) durch metallische Kühlrippen (20a) umgeben ist.

8. Spindelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (17) durch Kühlrippen (Hb) umgeben ist.