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Schleifvorrichtung für die Axialflächen
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von Ringen, insbesondere Kolbenringen.
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Die Erfindung betrifft eine Schleifvorrichtung für die Axialflächen
von Ringen, insbesondere Kolbenringen, bestehend aus einem eine angetriebene Schleifspindel
mit einer Umfangsschleifscheibe lagernden Schleifbock auf einem in Richtung der
Schleifspindel verschiebbaren Schleiftisch, einer senkrecht zu dieser Verschiebungsrichtung
relativ zur Umfangsschleifscheibe zustellbaren angetriebenen Werkstückspindel mit
einer Spannvorrichtung zur konzentrischen Halterung des zu schleifenden Ringes,
und aus einem zur Entgratung der Ringkante dienenden Schleifverkzeug, das axial
vor der Uafangsschleifscheibe
in einem vom Durchmesser des zu schleifenden
Ringes bestiften Abstand an einem auf dem Schleiftisch angeordneten Support gehalten
ist, eine schräg zur Achse der Schleifspindel gerichtete Arbeitsfläche besitzt und
mit dieser Arbeitsfläche quer über die zu entgratende Ringkante bewegbar ist.
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Eine derartige Schleifvorrichtung ist aus der DT-GbmS 75 22 735 bekannt.
Bei ihr liegt die Zustellrichtung des das Schleifwerkzeug tragenden Supporttisches
parallel zur Richtung der ebenen Arbeitsfläche des Schleifwerkzeuges.
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Dabei kann das Schleifwerkzeug ein Schleifstab mit gegen über der
Stablängsachse schräg stehender, in Verstellrichtung des Schleifstabes verlaufender
Schleiffläche oder eine angetriebene Umfangsschleifscheibe mit in der Zustellrichtung
des Supportes liegender Scheibenachse sein. In allen Fällen ist der Abstand zwischen
dem der Entgratung dienenden Schleifwerkzeug und der Umfangaschleifacheibe bei Entgratung
der inneren Ringkante in der Regel kleiner als der lichte Ringdurchmesser, so daß
das Schleifwerkzeug mit seiner Arbeitsfläche den umlaufenden Ring von innen nicht
berUhren kann, solange die Umfangsschleifscheibe noch die Axialfilohe des Ringes
an der dem Schleifwerkzeug diametral
gegenüber liegenden Stelle
bearbeitet. Erst wenn nach Beendigung dieses Bearbeitungsvorganges die Umfangsschleifscheibe
durch entsprechende Verschiebung des Schleiftisches weiter zur Ringachse hin verstellt
wird, greift das Schleifwerkzeug an der zu entgratenden inneren Ringkante an und
hebt unter gleichzeitiger Verstellung in Richtung seiner Arbeitsfläche den Schleifgrat
ab. ist die äußere Ringkante zu entgraten, so ist sinngemäß der Abstand zwischen
dem der Entgratung dienenden Schleifwerkzeug und der Umfangsschleifscheibe Jedenfalls
größer als der äußere Ringdurchmesser. Abgesehen von der Supportbewegung des Schleifwerkzeuges
in Richtung seiner Schleiffläche führen daher sowohl der Schleifbock mit der Umfangsschleifscheibe
als auch der Support mit dem Schleifwerkzeug stets dieselben Bewegungen, nämlich
die des Schleiftisches aus, so daß der Wechsel zwischen der Bearbeitung der axialen
Ringfläche durch die Umfangsschleifscheibe einerseits und der Entgratung der Ringkante
durch das Schleifwerkzeug andererseits allein durch die Verstellung des Schleiftisches
erfolgt. Das setzt aber voraus, daß das für die Entgratung vorgesehene Schleifwerkzeug
sich mindestens gleich wie die für die Bearbeitung der axialen Ringfläche vorgesehene
Umfangsschleifscheibe abntitzt. Denn erst das geringere Abnützungsverhalten
der
Umfangsschleifscheibe im Vergleich zu de der Entgratung dienenden Schleifwerkzeug
ermöglicht es, die durch Schleifarbeit und Abrichten bedingte Abnutzung der Umfangsschleifscheibe
gleich der allein durch die Entgratung entstehenden Abnützung des Schleifwerkzeuges
zu wählen, so daß es genügt, nur die Umfangsschleifscheibe zwischen der Bearbeitung
aufeinander folgender Ringe an einer geeignet angeordneten Abrichtvorrichtung abzurichten.
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Derartige Schleifvorrichtungen können den Nachteil haben, daß das
Entgratungsergebnis von Ring zu Ring schwankt, also einige Ringe einwandfrei entgratet
werden, bei anderen Ringen aber der Grat stehen bleibt oder nur unvollständig entfernt
wird, obwohl die Umfangsschleifscheibe ständig entsprechend dem zur Entgratung verwendeten
Schleifwerkzeug abgerichtet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleifvorrichtung
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine von Ring zu Ring gleichmäßig
gute vollständige Entgratung gewUhrleistet ist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Schleifwerkzeug
mit seiner Arbeitsfläche gegen die Ringkante frei verstellbar ist und in dieser
Verstellrichtung unter der Kraft einer das Schleifwerkzeug mit seiner Arbeitsfläche
gegen die Ringkante drückenden Feder steht.
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Überraschenderweise wird durch diese Anordnung des Schleifwerkzeuges
ein absolut sicheres Entgratungsergebnis an jedem Ring erreicht, und insbesondere
auch verhindert, daß nur abschnittsweise abgenommene und sich dabei lockenartig
aufwickelnde Gratspäne mit einem Ende an der Ringkante hängen bleiben. Wahrscheinlich
sind diese Vorteile darauf zurückzuführen, daß das gegen die Ringkante frei verstellbare
Schleifwerkzeug unter der Kraft der Feder Toleranzen im Durchmesser, insbesondere
Innendurchmesser der vorbearbeiteten Kolbenringe auszugleichen vermag, also unabhängig
von solchen Toleranzen immer in der für eine einwandfreie vollständige Entgratung
erforderlichen Weise gegen die zu entgratende Ringkante angestellt ist. Darüber
hinaus kann das Schleifwerkzeug wegen seiner Verstellbarkeit gegen die Ringkante
ohne weiteres Unterschiede im Abnützungsverhalten gegen Uber der die axiale Ringfläche
bearbeitenden Umfangsschleifscheibe ausgleichen, so daß nun für das. der Entgratung
dienende
Schleifwerkzeug auch Schleifwerkstoffe verwendet werden
können, die sich langsamer als die Umfangsschleifscheibe abnutzen.
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Die Führung des Schleifwerkzeuges mit seiner Arbeitsfläche quer über
die zu entgratende Ringkante und seine gleichzeitige unter der Federkraft stehende
Verstellbarkeit gegen die Ringkante wird im Rahmen der Erfindung vorzugsweise dadurch
verwirklicht, daß die Zustellbewegung des Supportschlittens eine das Schleifwerkzeug
mit seiner Arbeitsfläche in Richtung ihrer Flächennormalen gegen die Ringkante führende
Bewegungskomponente besitzt und das Schleifwerkzeug entgegen dieser Bewegungskomponente
gegen die Kraft der Feder verstellbar am Supportschlitten angeordnet ist. Eine besonders
einfache Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug starr
in einem Werkzeughalter befestigt ist, der um eine zur Zustellrichtung des Supportschlittens
und zur Verschiebungsrichtung des Schleiftisches senkrechte Achse frei drehbar auf
dem Supportschlitten gelagert ist und in Drehrichtung unter der Kraft der Feder
steht. Die Verstellung des Schleifwerkzeuges mit seiner Arbeitsfläche gegen die
zu entgratende Ringkante erfolgt dann durch eine entsprechende Drehbewegung
des
Werkzeughalters. Im einzelnen kann zweckmäßig ein die Drehung des Werkzeughalters
gegen die Kraft der Feder begrenzender Anschlag vorgesehen sein, der den Werkzeughalter
in einer Ausgangsstellung hält, in der beim Zustellen des Supportschlittens das
Schleifwerkzeug mit dem vorderen Teil seiner Arbeitsfläche gegen die Ringkante anläuft.
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Um zu verhindern, daß im Falle eines in der Spannvorrichtung versehentlich
fehlenden Ringes das Schleifwerkzeug bei der Zustellbewegung des Supportschlittens
mit der Spannvorrichtung selbst in Berührung kommt, kann im Rahmen der Erfindung
vorgesehen werden, daß der Werkzeughalter auch beim Fehlen des zu bearbeitenden
Ringes eine ähnliche Schwenkbewegung ausführt, wie sie durch das Anlaufen der Arbetsfläche
des Schleifwerkzeuges gegen die zu entgratende Ringkante ausgelöst würde. Zu diesem
Zweck trägt nach der Erfindung der Werkzeughalter einen Führungsansatz, dem eine
in Bezug auf den Supportschlitten stationäre Fuhrungskurve zugeordnet ist, die bei
der Zustellbewegung des Supportschlittens mit dem Führungsansatz zum Anschlag kommt
und den Werkzeughalter gegen die Kraft der Feder verdreht, wobei der.Führungsansatz
und die Führungskurve längs
des Supportschlittenweges relativ zueinander
so einstellbar sind, daß ihr Anschlag in Zustellrichtung gesehen kurz nach derJenigen
Supportschlittenstellung erfolgt, in der die Arbeitsfläche des Schleifwerkzeuges
bei in der Spannvorrichtung vorhandenem Ring an der Ringkante zur Berührung kommt,
Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausfunrungsbeispiel
näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf die wesentlichen Teile einer.
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Schleifvorrichtung nach der Erfindung, wobei in der Teilfigur 1a
vergrößert die gegenseitige Anordnung des zur Entgratung dienenden Schleifwerkzeuges
und des Ringes schematisch dargestellt ist, Fig. 2 einen Schnitt in Richtung I -
I durch die Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt in Richtung II - II durch
den Werkzeughalter und den Supportschlitten der Vorrichtung nach Fig. 1,
Fig.
4 einen Schnitt in Richtung III - III durch den Gegenstand der Fig. 2, Fig. 5 einen
Schnitt in Richtung IV - IV durch den Gegenstand der Fig. 2.
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In Fig. 1 und la ist der an seiner axialen Ringfläche 1a zu schleifende
und anschließend an seiner inneren Ringkante Ib zu entgratende Kolbenring mit 1
bezeichnet. Die axiale Ringfläche 1a ist gegen die Ringebene 2 um einen Winkel von
7O#8O konisch nach innen geneigt, wie es bei Kolbenringen für beispielsweise Dieselmotoren
der Fall ist. Die Schleifvorrichtung besteht aus einem auf einem nicht dargestellten
Maschinenbett in Richtung des Doppelpfeiles 4 hin- und herverschiebbaren Schleiftisch
5, der einen Schleifbock 3 trägt, in dem eine angetriebene Schleifspindel 6 mit
zur Verschiebungsrichtung des Schleifbockes 3 paralleler Schleifspindelachse 6a
gelagert ist. Die Schleifspindel 6 trägt an ihrem vorderen Ende eine oder mehrere
Umfangsschleifscheiben 7, gegebenenfalls verschiedener Körnung. Senkrecht zur Verschiebungsrichtung
4 des Schleifbockes 3 bzw. de"s.Schleiftisches 5 ist ein Werkstückspindelstock
8
zustellbar, in dem die angetriebene Werkstück spindel 9 gelagert ist, die an ihrem
vorderen Ende eine in Fig. 1 nur schematisch angedeutete Spannvorrichtung 10 in
Forn eines Spannfutters oder dergleichen trägt, in den der zu bearbeitende Kolbenring
1 mit im einzelnen nicht dargestellten Spannmitteln zentrisch zur Werkstuckspindelachse
9a eingespannt werden kann, so daß seine axiale Ringfläche 1a der Bearbeitung durch
die Schleifscheiben 7 zugänglich ist. Der Werkstückspindelstock 8 ist in einer ebenfalls
nicht dargestellten Führung in Richtung des Pfeiles 11 verschiebbar, beispielsweise
Uber eine nicht dargestellte Zustellwelle, die von Hand oder auf bdiebige andere
Weise motorisch betätigt werden kann. Der Werkstückspindelstock 8 ist um eine zur
Verschiebungsrichtung 4 des Schleifbockes 3 und zur Zustellrichtung 11 des Werkstückspindelstockes
8 senkrechte Achse verschwenkbar, so daß die Werkstückspindel 9 gegen die Zustellrichtung
11 einen Winkel bilden kann, der den gewünschten Neigungswinkel der Ringfläche Ia
entspricht.
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Ii Ausftihrungsbeispiel ist der Werkstuckspindelstock 8 in Richtung
des Doppelpfeiles 11 gegen die Schleifscheibe 7
verstellbar, jedoch
kann selbstverständlich statt dessen auch der Schleiftisch 5 in Richtung des Doppelpfeiles
11 gegen die Spannvorrichtung 10 verstellbar sein.
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Axial vor der Umfangsschleifscheibe 7 befindet sich in einem vom Durchmesser
des zu schleifenden Ringes 1 abhängigen Abstand ein Schleifwerkzeug 13, das eine
im wesentlichen schräg zur Achse 6a der Schleifspindel 6 gerichtete Arbeitsfläche
14 besitzt und mit dieser Arbeitsfläche 14 tangential in Richtung des in Fig. la
mit 16a bezeichneten Pfeiles quer über die zu entgratende Ringkante Ib hinwegbewegbar
ist. Dazu sitzt das Schleifwerkzeug 13 an einem auf dem Schleiftisch 5 angeordneten
Support 15, dessen das Schleifwerkzeug tragender Supportschlitten 15a in Richtung
des Pfeiles 16, also im Ausführungsbeispiel etwa senkrecht zur Achse 6a der Schleifspindel
6, verstellbar ist. Außerdem ist das Schleifwerkzeug 13 mit seiner Arbeitsfläche
14 auch senkrecht zum Pfeil 16a in Richtung der durch den Pfeil 16b in Fig. 1a angedeuteten
Flächennormalen gegen die Ringkante Ib frei verstellbar. In dieser Verstellrichtung
16b steht es unter der Kraft einer das Schleifwerkzeug 13 mit seiner Arbeitsfläche
14 gegen die Ringkante 1b drückenden, in Fig. 3 erkennbaren Feder 12. Im Ergebnis
besitzt die Zustellbewegung
(Pfeil 16) des Supportschlittens 15a
zwei Bewegungskomponenten. Die eine in Richtung des Pfeiles 16a führt das Schleifwerkzeug
13 mit seiner Arbeitsfläche 14 tangential quer über die zu entgratende Ringkante
Ib, die andere Bewegungskomponente in Richtung des Pfeiles 16b dagegen in Richtung
der Flächennormalen gegen die Ringkante. Entgegengesetzt zu dieser durch den Pfeil
16b repräsentierten Bewegungskomponente ist das Schleifwerkzeug 13 gegen die Kraft
der Feder 12 verstellbar am Supportschlitten 15a angeordnet, was in Fig. 1 und 1a
durch den Pfeil 18a angedeutet ist. Dazu ist im Ausftlhrungsbeispiel das Schleifwerkzeug
13 starr in einem Werkzeughalter 17 befestigt, der um eine zur Zustellruchtung 16
des Supportschlittens 15a und zur Verschiebungsrichtung 4 des Schleiftisches 5 senkrechte
Achse 18 frei drehbar auf dem Supportschlitten 15a gelagert ist und in Drehrichtung
unter der Kraft der Feder 12 steht. Im übrigen ist ein die Drehung des Werkzeughalters
17 gegen die Kraft der Feder 12 begrenzender Anschlag 12a vorgesehen, der den Werkzeughalter
17 in der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung hält, in der bei Zustellen des
Supportschlittens 15a das Schleifwerkzeüg 13 mit dem vorderen Teil seiner Arbeitsfläche
14
gegen die Ringkante Ib anläuft.
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Im Ausführungsbeispiel ist das Schleifwerkzeug 13 ein Schleifstab
mit parallel zur Zustellrichtung 16 des Supportschlittens 15a ausgerichteter Stablängsachse,
schräg zu der die Arbeitsflächen 14 gerichtet ist. Jedoch kann das Schleifwerkzeug
13 auch eine angetriebene Umfangsschleifscheibe sein, wobei dann die Umfangsfläche
die Arbeitsfläche 14 bildet, die Achse der Sdteifscheibe also parallel zur Richtung
des in Fig. 1a mit 16a bezeichneten Pfeiles gerichtet ist.
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Im einzelnen wird die Drehachse 18 des Werkzeughalters 17 durch den
Schaft 22a eines im Supportschlitten 15a befestigten Schraubbolzens 22 gebildet.
An diesem Schaft 22a ist über Wälzlager 22b der Werkzeughalter 17 gelagert. Der
die Drehung des Werkzeughalters 17 gegen die Kraft der Feder 12 begrenzende Anschlag
12a ist ein am Supportschlitten 15a fester Stift, auf dessen in Fig. 3 rechter Seite
sich der Werkzeughalter 17, auf der gegenüberliegenden Seite die Feder 12 abstützt,
deren anderes Ende gegen eine im Werkzeughalter 17 verstellbare Spannschraube 12b
stößt, durch deren Verstellung'die Vorspannung der Feder 12 verändert
werden
kann.
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Der Supportschlitten 15a ist mittels einer Führungssäule 24 am Supportführungsstück
25 geführt und mittels einer zweiseitig wirkenden hydraulischen Zylinder-Kolbenanordnung
im Supportführungsstück 25 hin- und herverstellbar. Mit 26 sind Zu- und Ableitungen
des hydraulischen Druckmittels bezeichnet. Der doppelseitig durch diese Zu-und Ableitungen
26 mit dem Druckmittel beaufschlagbare und im Zylinderraum 27a verstellbare Kolben
trägt die Bezugsziffer 27. Er ist beidseits in Zylinderköpfen 28 geführt und an
beiden Enden Jeweils bei 29 an den Supportschlitten 15a angeschlossen. In der Figur
5 ist die Mittelstellung des Kolbens 27 dargestellt. Der Support 15 ist seinerseits
um die Achse 19 drehbar auf einem Kreuztisch 30, 31 gehalten, wozu das Supportführungsstück
25 mittels Schrauben 32 an eine Scheibe 33 angeschlossen ist, die ihrerseits in
einem am oberen Kreuztischschlitten 30 fest angeschraubten Drehkranz 35 geführt
und in der Jeweiligen Drehlage feststellbar ist.
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Der obere Schlitten 30 des Kreuztisches ist mit an Spannschrauben
37 geführten Nutensteinen 38 in einer Quernut 39 des unteren Schlittens 31 geführt,
wobei zur Feineinstellung eine Justierschranbe 40 dient, die axial unverschiebbar
in
einem ebenfalls mit einem Nutstein 41 im unteren Schlitten 31
gehaltenen Lagerstück 42 geführt ist und mit ihrem Gewinde in ein entsprechendes
Muttergewinde des oberen Schlittens 30 eingreift. Der untere Schlitten 31 ist mit
einer Schwalbenschwanzführung in Richtung der Schleifspindel 6 auf dem Schleiftisch
5 verschiebbar geführt und kann in seiner jeweiligen Stellung mittels einer Spannschraube
44 festgestellt werden, welche die eine Führungsbacke 45 des unteren Schlittens
31 gegenüber der Führungsleiste 46 des Schleiftisches verklemmt.
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Der Werkzeughalter 17 trägt einen Führungsansatz 20 in Form eines
Tasters, Taststiftes, Tastfingers oder dergl., dem eine in Bezug auf den Supportschlitten
15a stationäre Führungskurve 21 am Supportführungsstück 25 zugeordnet ist.
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Bei der Zustellbewegung des Supportschlittens 15a kommt der Führungsansatz
20 mit der Führungskurve 21 zum Anschlag.
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Dadurch verdreht die Führungskurve 21 über den Führungsansatz 20 den
Werkzeughalter 17 gegen die Kraft der Feder 12 um die Achse 18. Der Führungsansatz
21 ist mittels Schrauben 23 in Zustellrichtung 16 des Supportschlittens 15a verstellbar
am Supportführungsstück 25 befestigt. Dadurch kann die Führungskurve 21 relativ
zum Führungsansatz 20 längs des Supportschlittenweges so eingestellt werden, daß
der Anschlag
zwischen dem Führungsansatz 20 und der Führungskurve
21 kurz nach derjenigen Supportschlittenstellung erfolgt, in der die Arbeitsfläche
14 des Schleifwerkzeuges 13 an der Ringkante 1b zur Berührung kommt. Fehlt daher
versehentlich in der Spannvorrichtung 10 ein zu bearbeitender Ring 1, so erfährt
der Werkzeughalter 17 bei der Zustellbewegung durch den Anschlag seines Führungsansatzes
20 an der Führungskurve 21 eine Schwenkbewegung, die im wesentlichen derjenigen
entspricht, welche das Schleifwerkzeug 13 beim Ablaufen seiner Arbeitsfläche 14
über die Ringkante 1b auslösen würde, nur um 1 bis 2 mm näher zur Spannvorrichtung
10 hin verschoben ist. Diese Verschiebung ist jedenfalls so klein, daß die durch
den Führungsansatz 20 und die Filhrungskurve 21 künstlich hervorgerufene Drehung
des Werkzeughalters 17 verhindert, daß bei Shlendem Ring 1 das Schleifwerkzeug 13
mit der Spannvorrichtung 10 in Berührung kommt und diese beschädigt.
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Der Arbeitsablauf der dargestellten Schleifvorrichtung läßt sich etwa
folgendermaßen beschreibens Zunächst fährt der Schleifbock 3 aus einer in Fig. 1
nicht gezeigten zurückgezogenen Stellung in Richtung des Pfeiles 4
in
die Arbeitsstellung vor, wobei die Schleifscheibe 7 den Ring 1, gegebenenfalls unter
hin- und herpendelnder Bewegung des Schleifbockes 3 bearbeitet. Dabei wird der Werkstückspindelstock
8 gegen die Schleifscheibe 7 in Richtung des Pfeiles 11 zugestellt. Ist die konische
Ringfläche la fertiggeschliffen, fährt der Schleiftisch 5 in Richtung des Pfeiles
4 geringfügig weiter, bis die Schleifscheibe 7 vom Ring 1 frei kommt. Nun erfolgt,
gegebenenfalls unter weiterem Zustellen des Werkstückspindelstockes 8, die Zustellung
des Schleifwerkzeuges 13 mit Hilfe des Supportschlittens 15a in Richtung des Pfeiles
16, bis die Arbeitsfläche 14 mit ihrem vorderen Teil an der zu entgratenden Ringkante
1a zur Berührung kommt. Der weitere Vorschub des Supportschlittens 15a bewirkt nun
eine Verdrehung des Schleifwerkzeuges 13 und des Werkzeughalters 17 gegen die Kraft
der Feder 12 in Richtung des in Fig. 1a mit 18a bezeichneten Pfeiles, so daß sich
im Ergebnis das Schleifwerkzeug mit seiner Arbeitsfläche 14 tangential quer über
die Ringkante Ib schiebt, dabei aber durch die Feder 12 immer gegen die Ringkante
Ib angedrückt wird. Durch diesen Bewegungsablauf des Schleifwerkzeuges .13 entsteht
infolge der Abnützung des Schleifwerkstoffes die aus den Fig. 1 und la gut erkennbare
ballige Form der Arbeitsfläche 14.