DE2804471A1

DE2804471A1 - Schleifscheibenabrichtvorrichtung

Info

Publication number: DE2804471A1
Application number: DE19782804471
Authority: DE
Inventors: Thomas Michael Farrell
Original assignee: Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1977-03-25
Filing date: 1978-02-02
Publication date: 1978-09-28
Also published as: NL7802082A; DE2804471B2; DE2804471C3; JPS5646954B2; US4091792A; JPS53119492A; GB1551716A

Description

CINCINNATI MILACRON INC!,

4-701 Marburg Avenue, Cincinnati, Ohio 45209, U.S.A.

Schleifscheibenabrichtvorrichtung.

Die Erfindung bezielit sich auf eine Schleifscheibenabrichtvorrich~cung.

Bei Schleifmaschinen ist e& öfters wünschenswert und erforderlich, die Schleifscheibenoberfläche in periodischen Zeitabständen zu bearbeiten oder "abzurichten", was dadurch geschieht, daß eine Diamantabrichtspitze mit einem einzelnen (Berührungs)-Punkt über die Schleifscheibenoberfläche geführt wird. Beim Abrichten der Schleifscheibe werden das Grundmaterial geschnitten und die stumpfen Schleifpartikel in der Schleifscheibenoberfläche herausgebrochen oder -gerissen, wodurch frische, scharfe Kanten für eine darauffolgende Schneidbzw. Schleiftätigkeit erzeugt werden.

Die Verwendung einer Diamantabrichtspitze mit einem einzelnen Berührungspunkt, d. h. mit einer einzelnen Spitze bei der Schleifscheibe führt dazu, daß ein Bereich großer örtlicher . Hitze in der Abrichtzone erzeugt wird und eine Überhitzung des Diamantwerkzeugs einen Bruch oder eine Zerstörung des Diamants verursachen kann. Die Spitze besteht gewöhnlich aus einem Diamanten, der beim Stand der Technik in einen Stahlschaft eingebettet oder eingebunden ist. Bei bekannten Vorrichtungen wird, um den Diamant zur Vermeidung einer Überhitzung zu kühlen, vorgeschlagen, daß ein Kühlmittel der Schleifscheibenoberfläche zugeführt werden soll, so daß ein

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reichlicher Kühimittelfluß ständig um den Kontaktpunkt des Diamanten an der Schleifscheibenflache vorhanden ist. Sofern dies nicht geschieht, wird dies durch heißes trockenes Funkensprühen des Diamanten an der Schleifscheibe angezeigt, was bei einem anschließenden Eintauchen bzw. Abschrecken in dem Kühlmittel ein Zerbrechen des Diamanten zur Folge haben kann.

Manche Bearbeitungsvorgänge erfordern- ein "Trockenschleifen", insbesondere wenn das Werkstück während des Schleifens sichtbar sein muß. In diesen Fällen muß also das Abrichten ohne Kühlmittel durchgeführt werden und es müssen daher Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, daß genügend Zeit während des Abrichtvorganges verstreicht, um zu ermöglichen, daß der Diamant abgekühlt wird.

Bei einem bekannten Diamantwerkzeug werden aus einem Gehäuse herausragende Kühlrippen an dem Werkzeugschaft verwendet, um eine Kühlung des Werkzeuges zu unterstützen. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung werden quer durch den sich von dem Werkzeughalter erstreckenden Werkzeugschaft gebohrte Löcher verwendet, wobei erwartet wird, daß ein auf den Diamantkontaktpunkt auftreffender, externer Kühlmittelstrahl teilweise durch die quergebohrten Löcher geleitet wird und die Kühlung unterstützt. Diese letztere bekannte Vorrichtung ist bei Durchführung eines trockenen Schleifvorganges sehr viel weniger effektiv als bei einem nassen Schleifen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schleif- ■ scheibenabrichtvorrichtung anzugeben, die verbesserte Wärmeübertragungseigenschaften aufweist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung liegt darin, ein wärmeleitendes Schleifscheibenabrichtsystem anzugeben, das sowohl bei Durchführung eines trockenen als auch eines nassen Schleifvor-

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ganges wirksam eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die vorliegende Erfindung werden die den bekanntgewordenen Vorrichtungen anhaftenden Probleme aus dem Wege geräumt, indem eine neue Diamantabrichteinheit angegeben wird, die in zweckmäßiger Weise die Hitze von der Abrichtzone ableitet, und zwar durch den Diamant und den Diamantspitzenschaft hindurch zu einem in einem Abrichtspitzenhalter befindlichen, inneren Hohlraum, in dem ein geschlossener Kühlmittelkreislauf umgewälzt wird, um die Hitze in wirksamer Weise abzuführen, sowohl wenn ein nasser als auch wenn ein trockener Schleifvorgang durchgeführt wird.

Die Erfindung ist ausgeführt dargestellt in einer Schleifscheibenabrichtvorrichtung, bei der ein Abrichtgehäuse verwendet wird, das in sich eine Fluid-Kammer aufweist und bei der eine Diamantabrichtspitze mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit an dem Gehäuse in thermischer Verbindung mit der Kammer angebracht ist. Ein wärmeleitendes Fluid ist vorgesehen, um in thermischer Verbindung mit der Abrichtspitze durch die Kammer zu fließen, wobei das Fluid über Fluid-Öffnungen in dem Gehäuse ein- und austritt, wodurch ein geschlossener Kreislauf eines v/armeabführenden Fluids geschaffen wird.

Zusammengefaßt besitzt die Schleifscheibenabrichtvorrichtung ein Gehäuse mit einer inneren Fluid-Kammer, wobei eine Diamantabrichtspitze in thermischer Verbindung mit der Kammer an dem Gehäuse angebracht ist. Ein thermisch leitfähiges Fluid fließt in thermischer Verbindung mit der Abrichtspitze durch eine Vielzahl von Öffnungen in dem Gehäuse, wodurch die Hitze von der Abrichtzone weg durch Abrichtspitze hindurch zu dem thermisch

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leitfähigen Fluid geleitet wird, wodurch die Abrichtspitze gekühlt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Y/eiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden wird die Erfindung .anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit den Figuren ausführlicher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schleifmaschine, die eine Einzelpunkt-Diamantabrichtspitze zur Bearbeitung einer Schleifscheibe verwendet;

Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht einer bekannten Einzelpunkt-Diamantabrichteinheit;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Schleifscheibenabrichtvorrichtung nach Fig. 1; und

Fig. 4 einen Schnitt durch die Schleifseheibenabrichtvorrichtung von Fig. 1 entlang der Linie IV-IV in Fig. 3·

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1 wird dort eine Schleifmaschine 10 mit einem Spindelkopf 11 gezeigt, der eine Schleifscheibe 12 trägt und bei der weiterhin ein Abrichtmechanismus 13 an dem Spindelkopf 11 angebracht ist. Der Abrichtmechanismus 13 besitzt einen Werkzeugschlitten 14 und einen stangenförmigen Diamanthalter 15, der gegenüber der Schleifscheibe 12 beweglich ist und bei dem der Diamanthalter 15 eine wärmeleitende Schleifscheibenabrichteinheit 15 trägt, die eine Einzelspltzen-Diamantabrichtspitze 17 aufweist. Die Abrichtspitze 17 wird über die Schleifscheibe 12 hinweg vorgeschoben, um die Schleifscheibenoberfläche 18 in vorbestimmten

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Zeitintervallen zu bearbeiten oder "abzurichten".

In Fig. 2 ist eine übliche bekannte Abrichtvorrichtung 19 dargestellt, bei der eine Schleifscheibenabrichteinheit 20 an einer Diamanthalterung bzw. Diamantführung 21 befestigt ist und bei der die Abrichteinheit 20 im wesentlichen aus einem zylindrischen Block 22 besteht, der oftmals aus Stahl hergestellt ist und der an einem Ende einen Führungsdurchmesser 23 aufweist, der in eine entsprechende Ausbohrung 24 der Diamanthalterung zum Zwecke der örtlichen Festlegung eingepaßt ist. Der Block besitzt an seinem anderen Ende eine abgewinkelte Fläche 25 in der Nähe der Schleifscheibe 12 und eine aus einem an einem im wesentlichen zylindrischen Schaft 28 befestigten Diamant bestehende Diamantspitze 26 ist in einer Gleitpassungsbohrung 29 in der abgewink-elten Fläche 25 des Blocks 22 so gehalten, daß in bekannter Weise relativ zu der sich drehenden Schleifscheibe 12 ein Anstellwinkel (drag angle) erzeugt wird, um den Diamanten 27 scharf zu halten. Der Spitzenschaft 28 besteht im wesentlichen aus Stahl und ist über eine Kopfschraube 30 durch den Block 22 hindurch in der Ausbohrung 29 gesichert. Der Block 22 ist über Schrauben 31 an der Diamanthalterung 21 befestigt. Durch Aufeinanderzubohren von Öffnungen 33 und 34 in dem Block 22 wird ein Kühlmittelaustritt 32 geschaffen, so daß ein Kühlmittel, das durch die hohle Diamanthalterung 21 eingebracht v/erden kann, durch die Öffnungen 33 und 34 durchtreten kann und auf den Kontaktpunkt des Diamanten 27 mit der Schleifscheibe 12, d. h. die Abrichtzone 35 geleitet werden kann.

An dieser Stelle sollte bemerkt werden, daß die thermische Leitfähigkeit "k" (in BTU pro Stunde pro Quadratfuß pro Grad F pro Fuß bzw. cal. pro cm pro see. pro Grad C) eine wesentliche Rolle spielt. Diese thermische Leitfähigkeit von Diamant k_d liegt ungefähr bei 320 bzw. 1,32 während die von Stahl k_s ungefähr bei 26 bzw. bei 0,11 liegt. Hieraus ist ersichtlich, daß

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die relativ niedrige Leitfähigkeit von Stahl bei dem bekannten Spitzenschaft 28 dazu neigt, als Sperre zu wirken, wodurch ein Wärmeabfluß durch die Spitze 26 hindurch behindert wird und wodurch die Hitze in der Abrichtzone 35 aufgestaut wird. Hieraus ist ersichtlich, daß bei einem trockenen Schleifvorgang die Wahrscheinlichkeit einer Überhitzung und Zerstörung des Diamanten 27 (noch) vergrößert ist.

Fig. 3 zeigt eine wärmeleitende Schleifscheibenabrichteinheit 16, die mittels Schrauben 36 an eine geeignete Diamanthalterung 15 befestigt ist, wobei die Abrichteinheit 16 ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 37 aufweist, das eine zylindrische konzentrische Kammer 38 besitzt, die von einem Seitenteil 39 des Gehäuses 37 begrenzt ist. Durch das Seitenteil 39 hindurch ist eine Ausbohrung 40 vorgesehen. Ein Festsitzdurchmesser 41 eines Diamantspitzenschaftes 42 ist in der Ausbohrung 40 räumlich angeordnet und der Schaft 42 ist mittels einer querverlaufenden Kopfschraube 43 in der Ausbohrung 40 befestigt, wobei die Schraube 43 in das Seitenteil einschraubbar ist. Am hinteren Ende 45 des Gehäuses 37 ist eine Tragplatte 44 angeordnet, die einen C-leitpassungsdurchmesser aufweist, der in einer Führungsausbohrung 47 in dem Gehäuse angeordnet ist. Um den Durchmesser 46 herum ist ein Dichtring 48 vorgesehen. Die Tragplatte 44 besitzt eine durch sie hindurchgehende Schaftbohrung 49, die konzentrisch zur Gehäusebohrung 40 liegt, um ein hinteres Ende 50 des Diamantspitzenschaftes 42 zu tragen. Ein Turbulenzring 51 ist Bestandteil der Tragplatte 44 und erstreckt sich in die Kammer 38 hinein, um das Fluid abzulenken, wobei der Ring 51 aus einer zylindrischen, dünnwandigen Konstruktion mit quer durch eine Wand 53 gebohrten Löchern 52 besteht. Ein nicht abgestütztes Teil 54 eines Diamantspitzenschaftes 52 zwischen dem Gehäuseplattenteil 39 und der hinteren Tragplatte 44 besitzt längsverlaufende Vertiefungen 55, die dazu vorgesehen sind, eine Turbulenz des Schneid- bzw. Kühl-

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mittels zu induzieren und die Oberfläche des Schaftes 42 zu vergrößern. In dem Gehäuse 37 sind Einlaß- und Auslaßöffnungen 5-6 und 57 mit geeigneten Leitungsverbindungen 58 und 59 vorgesehen, so daß ein Kühlmittel mit relativ niedriger Temperatur in die Gehäuseausnehmung 38 eingeleitet und durch die Auslaßöffnung 57 abgeführt werden kann. Wenn das Kühlmittelfluid durch den Turbulenzring 51 hindurch und um ihn herum und um den Diamantspitzenschaft 42 geleitet wird, wird es einer Turbulenz bzw. Verwirbelung unterworfen, wodurch die Effizienz der Wärmeübertragung von dem Schaft 42 zu dem Fluid vergrößert wird.

Da der Diamant 60 eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit von k, 320 bzw. 1,32 besitzt, ist es in der Praxis wünschenswert, den Spitzenschaft 42 eng mit einem ähnlich hochleitfähigen Material, wie z. B. Kupfer oder einer Kupferlegierung, zu verbinden. (Hierbei ist Metall wegen seiner strukturellen Eigenschaften und Festigkeit vorzuziehen). Wird z. B. Kupfer, das eine Leitfähigkeit von ungefähr k„ 242 bzw. 1,00 besitzt, verwendet, so wird dies dazu führen, daß die Diamantspitze 17 als einheitlicher Wärmeleiter wirkt, im Vergleich mit der bekannten Vorrichtung in Fig. 1. Wie oben erwähnt, stellt die Abrichtzone 35 einen Punkt mit relativ hoher Temperati r dar und wenn ein Kühlmittelfluid mit entsprechend relativ niedriger Temperatur innerhalb der Kammer 38 zu der hochleitfähigen Spitze 17 geführt wird, so wird die Wärme dazu neigen, von der Hochtemperatur-Abrichtzone 35 zu dem Niedrigtemperatur-Kühlmittel zu gelangen und folglich durch die Spitze 17 hindurch und von dem Diamanten 60 weg geleitet zu werden.

Auf diese Weise wurde daher eine hochwirksame und zuverlässige Methode und eine Vorrichtung zur Durchführung der Kühlung des Diamanten 60 in der Abrichtzone 35 angegeben, die gleichermaßen sowohl für trockene Schleifvorgänge als auch Naßschleif-

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vorgänge gut geeignet ist. Weiterhin ist ersichtlich, daß das Kühlmittel wahlweise über externe Austrittsmittel 61 der Ab richtzone 35 zugeführt werden kann, um die Wärmeabfuhr zu unterstützen, wenn Naßschleifvorgänge durchgeführt werden.

Der in Fig. 4 dargestellte Abschnitt zeigt weiterhin in einem Querschnitt das Abrichtgehäuse 37 mit seinen Einlaß- und Auslaßöffnungen 56 und 57, die konzentrische Kammer 38, den Turbulenzring 51 und den Diamantspitzenschaft ^2 mit seinen turbulenzerzeugenden Rillen bzw. Vertiefungen 55.

Alle in der Beschreibung erwähnten und in den Figuren darge stellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

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Karl A.nrVN^I" D.Karl DPV\£>I" Diplom

Ingenieure

D-8023 München-Pullach, Wiene· Str 2; Tel. (089> 79-f W) 71; Teiex 5212147 oros d; Cables: «Patenlibus» München

\ NACHaEREiCHTj

CINCINNATI MILACRON INC.,

4701 Marburg Avenue, Cincinnati, Ohio 45209, U.S.A.

Case 7707F JE-.
2. Februar 1978

PATENTANSPRUCHS

ί 1.ySchleifscheibenabrichtvorrichtung mit einem Gehäuse, einer Diamantabrichtspitze, einem die Spitze tragenden und mit ihr thermisch verbundenen Schaft, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (37) eine Kühlmittelkammer (38) vorgesehen ist, in die der Schaft (42) in thermischer Verbindung mit einem Kühlmittel hineinragt, wobei die Wärmeleitfähigkeit des Schaftes wesentlich größer als die von Stahl ist, daß eine Kühlmitteleinlaßöffnung (56) zu der Kühlmittelkainmer (38) und eine Kühlmittelauslaßöffnung (57) aus der Kühlmittelkammer (38) vorgesehen sind, wobei die Kühlmitteleinlaß- und -Auslaßöffnungen durch die Kühlmittelkammer (38) hindurch in Strömungsverbindung stehen, daß zur Beförderung eines Kühlmittels von einer entferntliegenden Kühlmittelquelle zu der Kühlmitteleinlaßöffnung (57) eine mit der Kühlmittelkammer in Strömungsverbindung stehende geschlossene Leitung (58) vorgesehen ist und daß zur Fortleitung des Kühlmittels von der Spitze bzv/. dem Gehäuse (37) eine in der Kühlmittelauslaßöffnung (57) aufgenommene Auslaßlei-^ tung (59) vorgesehen ist.

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-z-

! 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in j der Kammer (38) zusätzlich turbulenzerzeugende Einrichtungen j (51,55) vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dai3 das Gehäuse (37) eine den Schaft (42) aufnehmende Bohrung (40) enthält und daß zur Sicherung des Schaftes (42) eine in der

j Bohrung (40) befindliche Befestigungsschraube (43) vorgesehen j ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die turbulenzerzeugenden Einrichtungen Prallplatten (51) und Schaftvertiefungen (55) aufweisen.

vB/pr j

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