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Aus der US-PS 28 26 019 ist es nun zwar an sich bereits bekannt,
im Inneren einer Schleifscheibe
Schaufeln zur Kühlmittelförderung
vorzusehen. Dort handelt es sich jedoch um eine Umfangsschleifscheibe, bei der das
Kühlmittel von den Schaufeln in radialer Richtung durch die Poren der Schleifscheibe
gedrückt wird, während es bei der Erfindung darum geht, die Kühlflüssigkeit axial
zu fördern und dessen (vorzeitiger) Vernebelung entgegenzuwirken. Dazu geht die
Erfindung davon aus, daß das Kühlmittel bei der Überführung durch die Schleifscheibe
bzw. den Grundkörper der Schleifscheibe im Eingriffsbereich zwischen Werkzeug und
Werkstück zwei Kräften ausgesetzt ist, gegenüber denen die Erdanziehung vollständig
zurücktritt Bei einem Durchmesser der Grundkörper in der Größenordnung von 1 m,
einer Drehzahl von etwa 400 1/min und daraus resultierenden Umfangsgeschwindigkeiten
in der Größenordnung von 20 m/sec wirkt auf das Kühlmittel einerseits eine erhebliche
Zentrifugalbeschleunigung ein und zum anderen muß das Kühlmittel bei seiner Bewegung
von innen nach außen auf die mit größerem Radius zunehmende Umfangsgeschwindigkeit
entgegen seiner Trägheit aber auch beschleunigt werden. Diese beiden Kräfte ergeben
einen Vektor, der nach außen schräg entgegen der Drehrichtung der Schleifscheibe
gerichtet ist. In der erfindungsgemäßen Stirnschleifscheibe soll nun das Kühlmittel
unter Ausnutzung dieser vorgegebenen Kraftrichtung so genau wie möglich zu seiner
Einsatzposition geführt werden.
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Demgemäß sind die Schaufeln hinter den Bohrungen in der Kammer angeordnet,
urr. ein Ausweichen des Kühlmittels entgegen der Drehbeschleunigung zu verhindern
und aufgrund ihrer entgegen der Drehrichtung der Schleifscheibe zurückweichenden
Form das Kühlmittel in die Bohrungen hineinführen. Auf der Austrittsseite der Bohrungen
gelangt das Kühlmittel dann unter Ausnutzung seiner Trägheit in die in Drehrichtung
zurückversetzten Aussparungen der Schleifsegmente.
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Praktische Versuche haben gezeigt, daß die Schaufeln das Einleiten
des Kühlmittels in die Bohrungen derart verbessern, daß die sonst üblichen Verstopfungen
der Bohrungen durch Spanrückstände, die in dem umgewälzten Kühlmittel mitgeführt
werden, vollständig ausbleiben. Die zurückversetzten Aussparungen haben zur Folge,
daß sich das Kühlmittel in den Aussparungen gleichmäßig verteilt und die Oberfläche
des Werkstücks großflächig kühlt.
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Vorzugsweise sind in den von den stumpfwinkligen Ecken ausgehenden
Flächen der Aussparungen in Längsrichtung der Schleifsegmente verlaufende Nuten
vorgesehen, die nicht nur zur Führung des Kühlmittelstroms, sondern insbesondere
auch zum Auffangen von in dem Kühlmittel enthaltenen Spänen dienen, so daß diese
Späne nicht auf die Schleiffläche gelangen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Schleifspindelstock
und die Stirnschleifscheibe, F i g 2 den Schnitt 2-2 aus F i g. 1, Fig. 3 den Schnitt
3-3 aus F i g. 1 und F i g. 4 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt aus F i
g. 1 mit gegenüber der Ausführungsform nach F i g. 1 geänderten Schleifsegmenten.
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In Fig. 1 ist eine Schleifspindel 10 mit einer senkrechten Drehachse
12 angedeutet. Das untere Ende
der Schleifspindel 10 ist in einem Rollenlager 14
gelagert, das sich seinerseits in einem feststehenden Spindelstock 16 abstützt.
Das untere Ende der Schleifspindel 10 und der zugeordnete Innenring des Rollenlagers
14 sind leicht kegelförmig ausgebildet, und die Schleifspindel 10 und das Rollenlager
14 werden durch eine Mutter 18 zusammengespannt, die auf das untere, mit Gewinde
versehene Ende der Schleifspindel 10 aufgeschraubt ist.
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Ein mit einem Außengewinde versehener Lagerdekkel 24 stützt den Außenring
des Rollenlagers 14 in bezug auf den Schleifspindelstock 16 ab und nimmt im Inneren
einen Radialdichtring 20 und eine Labyrinthdichtung 22 auf, die das untere Ende
der Schleifspindel 10 abdichten.
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Der Lagerdeckel 24 greift mit Außengewinde in einen Innengewindering
62 ein, der fest mit dem Schleifspindelstock 16 verbunden ist. Auf das Außengewinde
des Lagerdeckels 24 ist weiterhin eine Kontermutter 64 aufgeschraubt, die den Lagerdeckel
24 in seiner eingestellten Position festlegt. Ein weiterer Ring 66 deckt die Kontermutter
64 ab. Die Teile 62, 64, 66 sind durch nicht näher bezeichnete Dichtungen gegeneinander
abgedichtet.
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Am unteren Ende der Schleifspindel 10 ist in nicht näher gezeigter
Weise ein scheibenförmiger Grundkörper 26 befestigt, auf dessen Umfang Schleifsegmente
28 aufgebracht sind. Die Schleifsegmentc 28 werden nach oben durch einen umlaufenden
Ring 30 abgestützt, der auf der oberen Seite des Grundkörpers 26 in nicht näher
gezeigter Weise befestigt ist.
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Die Kühlmittelzufuhr erfolgt von einer nicht gezeigten Pumpe durch
einen zunächst waagerecht und dann senkrecht verlaufenden Kanal 32 im Schleifspindelstock
16, aus dem der Kanal 32 nach unten austritt. An den Kanal 32 schließt sich nach
unten eine kreisringförmige Kammer 34 an, die um den gesamten Schleifspindelstock
16 umläuft. Die Kammer 34 umfaßt einen oberen Ringraum 36 und einen unteren Ringraum
38. Beide Ringräume 36, 38 werden nach innen durch eine maschinenfeste Hülse 40
begrenzt. Der obere Ringraum 36 ist auch nach außen durch eine maschinenfeste Hülse
41 begrenzt, die an einer maschinenfesten Schutzhaube 95 befestigt ist. Die Schutzhaube
95 umfaßt eine waagerechte Deckplatte 94 und eine zylindrische Außenwand 96. Der
untere Ringraum 38 ist dagegen nach außen durch einen aufragenden Ring 42 des Grundkörpers
26 begrenzt, so daß das Kühlmittel in dem unteren Ringraum 38 bereits mit einem
umlaufenden Maschinenteil in Berührung kommt und in Umlaufrichtung beschleunigt
werden muß. Die durch den Ring 42 gebildete Außenwand 44 des unteren Ringraums 38
verläuft schräg nach außen und unten, so daß das Kühlmittel durch die auftretenden
Fliehkräfte nach unten gedrückt wird. Vom Boden 46 des unteren Ringraums 38 gehen
schräg nach außen und unten Bohrungen 48 aus, die aus dem Grundkörper 26 jeweils
gegenüber einer Aussparung 50 in den Schleifsegmenten 28 austreten.
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Innerhalb des unteren Ringraums 38 sind auf dessen Außenwand 44 Schaufeln
52 vorgesehen, die gemäß F i g. 1 mit ihren freien Kanten schräg nach unten und
innen verlaufen. Die Schaufeln 52 dienen dazu, das Kühlmittel in dem unteren Ringraum
38 in Umfangsrichtung zu beschleunigen.
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Die in F i g. 1 gezeigte, bereits erwähnte Hülse 40, die die Kammer
34 nach innen begrenzt, ist maschinenfest, jedoch in Umfangsrichtung verstellbar.
Sie weist an ihrem unteren Ende eine kreissegmentförmige, flanschartige
Sperrblende
54 auf, die einen Teil der Bohrungen 48 überdeckt und lediglich diejenigen Bohrungen
48 freigibt, unter denen sich ein zu bearbeitendes Werkstück befindet. Die Einstellung
der Hülse 40 erfolgt mit Hilfe einer Einstellwelle 56 und eines Ritzels 58, das
in eine Innenverzahnung 60 der Hülse 40 eingreift. Das Ritzel 58 ist in dem Innengewindering
63 gelagert, von dem aus die Einstellwelle 56 in den Schleifspindelstock 16 eintritt.
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Der in Fig.2 gezeigte Schnitt 2-2 durch den Grundkörper 26 und die
Schleifsegmente 28 deutet die außerhalb der Schnittebene liegenden Teile gestrichelt
an. Ein Pfeil veranschaulicht die Drehrichtung 68 des Grundkörpers 26. Am Umfang
des Grundkörpers 26 sind die Schleifsegmente 28 in hier nicht weiter zu erläuternder
Weise befestigt. Die Schleifsegmente 28 sind auf der Innenfläche 80 und auf der
Außenfläche 82 eben und an den beiden senkrechten Außenkanten dreieckförmig abgeschrägt,
so daß ein Raum zur Aufnahme von Klemmstücken 70,72 entsteht Die in den Schleifsegmenten
28 vorgesehenen Aussparungen 50 haben im waagerechten Querschnitt gemäß Fig.2 im
wesentlichen die Form von stumpfwinkligen Dreiecken, deren Grundlinie in der Ebene
der Innenfläche 80 liegt Die Ecken der Dreiecke sind ausgerundet und insbesondere
am Übergang in die Innenfläche 80 bogenförmig nach innen zurückgeführt.
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Die Ecke 84 mit den von ihr ausgehenden Flächen 85a, 85b liegt in
Drehrichtung vor der Mitte der Aussparungen 50. Die gestrichelten Linien deuten
an, daß die Aussparungen 50 nach unten in bezug auf die Schnittebene erweitert sind.
In der Innenfläche der Aussparungen 50 sind in Längsrichtung der Schleifsegmente
28 verlaufende Nuten 86, 88, 90, 92 vorgesehen.
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Diese Nuten 86, 88,90,92 führen das Kühlmittel in den Aussparungen
50 und haben außerdem den Vorteil, daß sich an ihrem Grund Metallspäne aufgrund
der Fliehkraft absetzen, die mit dem umgewälzten Kühlmittel zwangsläufig mitgeführt
werden. Diese Metallspäne erreichen daher nicht die Arbeitsfläche, und es ist lediglich
erforderlich, bei einem Nachrücken teilweise verschlissener Schleifsegmente 28 die
Nuten 86, 88, 90, 92 zu reinigen.
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In Fig. 2 ist weiterhin erkennbar, daß die Bohrungen 48 in die in
Drehrichtung 68 vorderen Bereiche der Aussparungen 50 münden, so daß das Kühlmittel,
das mit zunehmendem Abstand von der Drehachse 12 größeren Umfangsgeschwindigkeiten
unterworfen wird, aufgrund seiner Trägheit in die Aussparungen 50 hineingedrückt
wird. Weiterhin sind die Schaufeln 52 in Fig.2 gestrichelt gezeigt Es ist erkennbar,
daß die Schaufeln 52 in Drehrichtung 68 hinter den Bohrungen 48 liegen.
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F i g. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in F i g. 1 und
somit eine Ansicht aus der Kammer 34 in radial-auswärtiger Richtung. Eine Anzahl
von Kanälen 32 durchdringt den Schleifspindelstock 16 und die Deckplatte 94 der
Schutzhaube 95, die den Grundkörper 26 übergreift und nach oben und außen abdeckt.
Die Kanäle 32 treten senkrecht nach unten in den oberen Ringraum 36 aus. Die seitliche
von der Hülse 41 gebildete Wand des Ringraumes 36 ist maschinenfest, so daß das
Kühlmittel keinen Beschleunigungskräften ausgesetzt wird und sich ringförmig verteilen
kann.
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Die Schaufeln 52 verlaufen im unteren Ringraum 38
von oben nach unten
entgegen der Drehrichtung 68 schräg nach rückwärts. Dadurch wird das Kühlmittel,
das durch die Schaufeln 52 in Umfangsrichtung beschleunigt wird, nach unten gedrückt.
Die Schaufeln 52 befinden sich in Drehrichtung 68 unmittelbar hinter den Bohrungen
48, so daß sie das Kühlmittel in die Bohrungen 48 hineindrücken. Die Schaufeln 52
sind etwa pultförmig ausgebildet und entgegen der Drehrichtung 68 verwunden.
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Fig.4 entspricht dem unteren rechten Teilbereich der F i g. 1 in
einer anderen radialen Schnittebene und mit einer anderen Anordnung der mit 48 bezeichneten
Bohrungen. Links in F i g. 4 ist erkennbar, daß der Ring 62 mit dem festen Spindelstock
16 hier mit Hilfe von Schrauben 104 verbunden ist.
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Die nach unten angrenzende Kontermutter 64 wird in hier nicht gezeigter
Weise durch Gewindeeingriff mit dem Lagerdeckel 24 in ihrer Position gehalten. Der
Ring 66 ist mit der Kontermutter 64 ebenfalls mit Hilfe von Schrauben 106 verbunden.
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In der in Fig.4 gezeigten Stellung werden die Schleifsegmente 28
nicht unmittelbar durch den Ring 30, sondern an diesem nach oben über im Querschnitt
T-förmige Zwischenstücke 108 abgestützt. In die Zwischenstücke 108 sind Bolzen 110
eingeschraubt, mit deren Hilfe die Zwischenstücke 108 unter Verwendung einer Mutter
112 gegen den Ring 30 gespannt sind.
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Die Aussparung 50 beginnt gemäß F i g. 4 nicht am oberen Ende der
Schleifsegmente 28, sondern im Abstand von dessen oberem Ende, so daß die Anlage
gegen den Grundkörper 26 verbessert und ein Rückstrom des Kühlmittels aufgrund von
Wirbelbildungen u. dgl. verhindert wird. Die Bohrungen 48 gemäß Fig.4 laufen steiler
nach unten, als es bei der Ausführungsform der Fig. 1 der Fall ist, so daß die Bohrungen
48' mit dem überwiegenden Teil ihrer Querschnittsfläche die untere Oberfläche des
Grundkörpers 26 schneiden und die Außenfläche des Grundkörpers 26 nur geringfügig
oder gar nicht anschneiden. Dadurch wird erreicht, daß das Kühlmittel möglichst
weit nach unten geführt wird, bevor es in die Aussparung 50 eintritt, so daß verhindert
werden kann, daß eine übermäßige Kühlmittelmenge durch die Fliehkraft in im wesentlichen
radialer Richtung durch das Schleifsegment 28 hindurchgedrückt wird.
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Wie bereits ausgeführt wurde, ist es besonders wesentlich, daß der
größte Kühlmittelanteil zum unteren Ende der Schleifsegmente 28 gelangt und dort
durch sie hindurchtritt und sie freispült oder die zu bearbeitende Werkstückoberfläche
erreicht und kühlt.
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Falls im Einzelfall aufgrund erheblicher Fliehkräfte oder sehr großer
Porosität der Schleifsegmente 28 zu viel Kühlmittel im oberen Bereich der Schleifsegmente
28 radial durch die Schleifsegmente 28 hindurchgeht, kann es zweckmäßig sein, den
oberen Bereich der Aussparungen 50, 50 mit einer geeigneten Auskleidung, beispielsweise
einem Harzüberzug zu versehen, der den radialen Kühlmittelaustritt unterbindet oder
zumindest einschränkt. Die Auskleidung kann auch nur in Teilflächen vorgesehen sein.
Sie sollte im unteren Bereich der Schleifsegmente 28 etwa in einem Streifen von
20 bis 30 mm, ausgespart sein und vorzugsweise leicht abziehbar sein, so daß ein
entsprechender unterer Streifen beim Nachrücken abgenutzter Schleifsegmente 28 freigelegt
werden kann.