DE2659924C3 - Stirnschleifscheibe - Google Patents

Description

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 Oberführung durch die Schleifscheibe bzw. den Grundkörper der Schleifscheibs im Eingriffsbereich zwischen Werk- ι ο zeug und Werkstück zwei Kräften ausgesetzt ist, gegenüber denen die Erdanziehung vollständig zurücktritt Bei einem Durchmesser der Grundkörper in der Größenordnung von I 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 Drehrichting 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.

Demgemäß sind die Schaufeln hinter den Bohrungen in der Kammer angeordnet, um ein Ausweichen des Kühlmittels entgegen der Drehbeschleunigung zu verhindern und aufgrund ihrer entgegen der Drehrichtung der Schleifscheibe zurückweichenden Form das Kühlmittel in die Bohrungen hineinzuführen. Auf der Austrittsseite der Bohrungen gelangt das Kühlmittel dann unter Ausnutzung seiner Trägheit in die in Drehrichtung zurückversetzten Aussparungen der Schleifsegmente.

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

Vorzugsweise sind in den von den stumpfwinkligen Ecken ausgehenden Flächen der Aussparungen in Längsrichtung der Schleifsegmente verlaufende Nuten vorgesehen, die nicht nur üur Führung des Kühlmittelstroms, sondern insbesondere auch zum Auffangen von in dem Kühlmittel enthaltenen Spänen dienen, so daß diese Späne nicht auf die Schleiffläche gelangen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Untefansprüchen.

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, F i g. 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 ^h5 geänderten Schleifscementen.

In F i g. 1 ist eine Schleifspindel 10 mit einer senkrechten Drehachse '^,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.

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. 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

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 Schleifsegmente 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

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 Ringrauins 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.

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 Unifangsrichtung zu beschleunigen.

Die in F i g. 1 gezeigte, bereits erwähnte Hülse 40, die die Kammer 34 nac'i innen begrenzt, ist maschinenfest, jedoch in Umfangsrichtung verstellbar. Sie weist an ihrem unteren Ende eine kreissegmentförmige, flansch-

artige 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 der¹ aus die Einstellwelle 56 in den Schleifspindelstock 16 eintritt.

Der in F i g. 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

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Aufnahme von Klemmstücken 70,72 entsteht. _>o

Die in den Schleifsegmenten 28 vorgesehenen Aussparungen 50 haben im waagerechten Querschnitt gemäß F i g. 2 im wesentlichen die Form von stumpfwinkligen Dreiecken, deren Grundlinie in der Fbene der Innenfläche 80 liegt. Die Ecken der Dreiecke sind r> ausgerundet und insbesondere am Übergang in die Innenfläche 80 bogenförmig nach innen zurückgeführt. Die Ecke 84 mit den von ihr ausgehenden Flächen 85a. 85i> liegt in Drehrichtung vor der Mitte der Aussparungen 50. Die gestrichelten Linien deuten an, daß die w 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. Diese Nuten 86, 88, 90, 92 führen das Kühlmittel in den r> 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 w lediglich erforderlich, bei einem Nachrücken teilweise verschlissener Schleifseemente 28 die Nuten 86, 88, 90, 92 zu reinigen.

In Fi g. 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 «jezeigt. Es ist erkennbar, daß die Schaufeln 52 in Drehrichtung 68 hinter den Bohrungen 48 liegen.

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.

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 gedruckt. 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.

Fig.4 entspricht dem unteren rechten Teilbereich der Fig. I in einer anderen radialen Schnittebene und mit einer anderen Anordnung der mit 48' bezeichneten Bohrungen. Links in Fig.4 ist erkennbar, daß der Ring 62 mit dem festen Spindelstock 16 hier mit Hilfe von Schrauben 104 verbunden ist.

Die nach unten angrenzende Kontermutter 64 wird in hier nicht gezeigter Weise durch Gewindeeingriff mil dem Lagerdeckel 24 in ihrer Position gehalten. Der Ring 66 is! mit der Kontermutter fi4 ebenfalls mil Hilfe von Schrauben 106 verbunden.

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.

Die Ar'sparung 50' beginnt gemäß Fig. 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 F i g. 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 aurcn die Fliehkraft in im wesentlichen radialer Richtung durch das Schleifsegment 28 hindurchgedriickt wird.

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. Falls im Einzelfall aufgrund erheblicher Fliehkräfte xier 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.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Stirnschleifscheibe mit einem scheibenförmigen Grundkörper, an dessen äußerem Umfang einzelne Schleifsegmente befestigt sind, mit einer auf der Rückseite des Grundkörpers vorgesehenen kreisförmigen Kammer, der eine Kühlflüssigkeit zuführbar ist, mit vom Bereich der Ringecke zwischen dem Boden und der Außenwand der Kammer radial schräg nach außen und unten verlaufenden Bohrungen und mit an den Innenseiten der Schleifsegmente vorgesehenen, sich im Querschnitt zur Schleiffläche der Schleifsegmente hin stetig vergrößernden Aussparungen zur Aufnahme der von der Kammer durch die Bohrungen zugeführten Flüssigkeit, deren Breite in Umfangsrichtung größer als der Durchmesser der Austrittsöffnungen der Bohrungen ist und deren in Drehrichtung vorauslaufende Enden gegenüber den Austrittsöffnungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenwand \44) der Kammer (34) in Drehrichtung (68) der Schleifscheibe unmittelbar hinter den Bohrungen (48; 48') Schaufeln (52) vorgesehen sind, die nach unten schräg entgegen der Drehrichtung zurücklaufen, und daß die Aussparungen (50; 50') in den Schleifsegmenten (28) im waagerechten Querschnitt stumpfwinkligdreieckig aasgebildet sind und ihre stumpfwinkligen Ecken (84) in Drehrichtung (68) jeweils vor der Mitte der Aussparungen (50; 50') liegen.

2. Stirnschleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stumpfwinkligen Ecken (84) ausgerundet lind und daß die ve^ den stumpfwinkligen Ecken (84) ausgehendsn Flächen (85a; 8Sb) der Aussparungen (50; 50') mit nach "anen ausgerundeten Bögen in die Innenfläche (80) der Schleifsegmente (28) übergehen.

3. Stirnschleifscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den von den stumpfwinkligen Ecken (84) ausgehenden Flächen (85a; 8Sb) der Aussparungen (50; 50') in Längsrichtung der Schleifsegmente (28) verlaufende Nuten (86,88,90,92) vorgesehen sind.

4. Stirnschleifscheibe nach einem der Ansprüche t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (50; 50') — ausgenommen einen Streifen von etwa 20 bis 30 mm am unteren Rand der Schleifsegmente (28) — mit einer wasserundurchlässigen oder -teilundurchlässigen Auskleidung versehen sind.

5. Stirnschleifscheibe nach Anspruch 1, bei der die auf der Rückseite des Schleifscheibengrundkörpers vorgesehene kreisförmige Kammer in einen oberen und einen unteren Ringraum unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Ringraum (36) nach außen durch eine maschinenfeste Hülse (41) und der untere Ringraum (38) nach außen durch einen aufragenden Ring (42) des Grundkörpers (26) begrenzt ist und daß die Schaufeln (52) lediglich auf der durch die Innenfläche des Ringes (42) gebildeten Außenwand (44) des unteren Ringraums (38) vorgesehen sind.

6. Stirnschleifscheibe nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (52) pultförmig mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet und entgegen der Drehrichtung (68) der Schleifscheibe verwunden sind.

Die Erfindung betrifft eine Stirnschleifscheibe mit einem scheibenförmigen Grundkörper, an dessen äußerem Umfang einzelne Schleifsegmente befestigt sind, mit einer auf der Rückseite des Grundkörpers vorgesehenen kreisförmigen Kammer, der eine Kühlflüssigkeit zuführbar ist, mit vom Bereich der Ringecke zwischen dem Boden und der Außenwand der Kammer radial schräg nach außen und unten verlaufenden Bohrungen und mit an den Innenseiten der SchNfseg mente vorgesehenen, sich im Querschnitt zur Schleifflä che der Schleifsegmente hin stetig vergrößernden Aussparungen zur Aufnahme der von der Kammer durch die Bohrungen zugeführten Flüssigkeit, deren Breite in Umfangsrichtung größer als der Durchmesser der Austrittsöffnungen der Bohrungen ist und deren in Drehrichtung vorauslaufende Enden gegenüber den Austrittsöffnungen angeordnet sind.

Eine derartige Stirnschleifscheibe ist aus der DE-OS 22 48 174 des Anmelders bekannt Diese DE-OS zeigt eine Flachschleifmaschine mit senkrechter Antriebswelle, die am unteren Ende den Grundkörper aufnimmt, an dessen Umfang die Schleifsegmente befestigt sind.

Hochleistungsflachschleifmaschinen mit einer Antriebsleistung von beispielsweise bis zu 200 kW, bei denen derartige Schleifscheiben verwendet werden, arbeiten heute mit einem so hohen Zerspannungsvolumen pro Zeiteinheit, daß es auch bei größeren Bearbeitungszugaben möglich ist, vorangehende Hobel- und Fräsarbeitsgänge einzusparen und Werkstücke allein durch Schleifen fertigzubearbeiten. Derart hohe Zerspanungsleistungen können praktisch jedoch nur dann realisiert werden, wenn für ausreichende Kühlung und Schmierung gesorgt ist. Andernfalls wäre bei der sonst auftretenden hohen Wärmebelastung der Werk stücke mit Qualitätsverlusten an den Werkstücken zu rechnen und die Porenräume der Schleifsegmente könnten durch abgetragenes Material verstopft werden und damit die Wirksamkeit der verwendeten Schleifscheibe beeinträchtigen.

Aus diesem Grunde ist es ton wesentlicher Bedeutung, eine geeignete Kühlflüssigkeit in möglichst großen Mengen unmittelbar in den Eingriffsbereich zwischen Werkstück und Schleifscheibe einzuleiten, was, wie die DE-OS 22 48 174 zeigt, zweckmäßigerwei se durch die Schleifscheibe hindurch erfolgt Wegen der erheblichen Drehzahlen der Schleifscheibe besteht indes die Gefahr, daß die zugeführte Kühlflüssigkeit zu einem Nebel verwirbelt wird, der einem erheblichen Strömungswiderstand unterliegt und daher nur mit

so geringem Durchsatz zugeführt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Zufuhr der Kühlflüssigkeit durch die Schleifscheibe hindurch zu der Werkstückoberfläche zu verbessern und eine Vemebelung der Kühlflüssigkeit soweit wie möglich zu verhindern.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Stirnschleifscheibe des Gattungsbegriffes dadurch gelöst, daß an der Außenwand der Kammer in Drehrichtung der Schleifscheibe unmittelbar hinter den

w Bohrungen Schaufeln vorgesehen sind, die nach unten schrlg entgegen der Drehrichtung zurücklaufen, und daß die Aussparungen in den Schleifsegmenten im waagerechten Querschnitt stumpfwinklig-dreieckig ausgebildet sind und ihre stumpfwinkligen Ecken in

^h5 Drehrichtung jeweils vor der Mitte der Aussparungen liegen.

Aus der US-PS 28 26 019 ist es nun zwar an sich bereits bekannt, im Inneren einer Schleifscheibe