DE2925970C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine spitzenlose Schleifmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Schleifmaschine ist aus der älteren, nicht vorveröffentlichten DE-PS 28 24 073 bekannt. Diese ältere Schleifmaschine hat meh­ rere Schleifstationen, die taktweise nacheinander durchlaufen werden. Es findet dort während des Schleifens also kein axialer Vorschub des Werkstückes statt. Bei dieser älteren Schleifma­ schine ist die Regelscheibe relativ zur Schleifscheibe schwenk­ bar gelagert. Die Schwenkachse ist dort in der Nähe des Auslaß­ endes des Schleifspaltes angeordnet.

Aus der US-PS 34 08 773 ist eine spitzenlose Schleifmaschine für das Durchlaufschleifen bekannt, bei der die Regelscheibe in der Schlittenebene verschwenkt werden kann. Diese Schwenkmöglichkeit dient jedoch nur dazu, den Winkel zwischen Schleifscheiben- und Regelscheibenachse einmalig vor dem Schleifen einzustellen. Wäh­ rend des Schleifens wird dieser Winkel nicht verändert. Die für das Schleifen erforderliche Zustellbewegung erfolgt nur durch Verschieben der Schleifscheibe quer zu ihrer Achse.

Mit der Schleifmaschine nach der Erfindung sollen primär kegelförmige oder konische Gegenstände geschliffen werden, beispielsweise Federn für Kraftfahrzeuge gemäß der US-PS 40 77 619. Das Schleifen von koni­ schen oder kegelförmigen Angelgerten auf einer spitzenlosen Schleif­ maschine ist bereits bekannt. An diesen Angelgerten wird der Kegel durch Synchronisieren der Einstechbewegung des Standardschlittens mit der Durchlaufschleifgeschwindigkeit hergestellt, die durch Drehung der Regelscheibe und den Vorschubwinkel erzeugt wird. Dieses Grund­ konzept könnte man auch auf das Schleifen von kegelförmigen Stahl­ stangen anwenden. Es ergeben sich jedoch grundlegende Unterschiede im Verhalten der Schleifscheibe beim Schleifen von mit Kunststoff ge­ tränktem Glasfasermaterial oder von Stahl. Im ersteren Fall ver­ schleißt die Schleifscheibe kaum, selbst wenn extreme Kegel geschlif­ fen werden. Beim Schleifen von Stahl müssen dagegen zur Verminderung der Maschinenbetriebskosten breite Scheiben und große Materialabtra­ gungen angewendet werden. Die großen Materialabtragungen ergeben ver­ hältnismäßig hohe Größen für den Scheibenverschleiß (G-Verhältnisse, d. h. das Verhältnis der Materialabtragung zum Scheibenverschleiß, in der Größe von 6 werden als sehr gut betrachtet, sind aber häufig viel niedriger). Folglich werden beim Schleifen von Stahl selbst-ab­ richtende Scheiben verwendet, und zwar sowohl aufgrund der benötigten Zeit für den Abrichtvorgang an breiten Scheiben als auch aufgrund der erforderlichen Häufigkeit des Abrichtens, was das Abrichten mit Dia­ manten unannehmbar teuer macht.

Eine selbstabrichtende Schleifscheibe ist eine Scheibe, die aufgrund ihrer Konstruktion während des Schleifens ein gleichmäßiges, ständi­ ges kontrolliertes Aufrauhen der Schleiffläche aufweist, um während des Schleifvorgangs ständig scharfe Schleifelemente aufzuweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die spitzenlose Schleifmaschine der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß im Durchlauf­ verfahren kegelförmige Stahlteile, wie z. B. Federstangen, geschlif­ fen werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben.

Kurz zusammengefaßt, wird durch die schwenkbare Anordnung der Regel­ scheibe in dem Zapfengelenk und die sich daraus ergebende Möglich­ keit der Veränderung der Winkelstellung zwischen Schleifscheibe und Regelscheibe die Möglichkeit geschaffen, das Werkstück axial vorzu­ schieben. Die erwähnte Winkelstellung erfolgt in zeitlicher Beziehung zum Durchgangsvorschub des Werkstückes, so daß der Austrittsabstand der Scheiben den endgültigen Austrittdurchmesser des Werkstückes zu einem vorgegebenen Zeitpunkt bestimmt. Durch zeitlich gesteuerte Be­ wegung der Scheiben können somit auch veränderliche Querschnitts­ durchmesser eines Werkstücks erzielt werden.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht einer spitzenlosen Schleifmaschine nach der Erfindung;

Fig. 2a eine schematische Ansicht eines Werkstücks, das mit einem vorauseilenden Kegel an einer spitzenlosen Schleif­ maschine geformt wird;

Fig. 2b eine Fortsetzung der Formgebung von Fig. 2a des vor­ auseilenden Kegels;

Fig. 2c eine Beendigung der Formgebung von Fig. 2a des voraus­ eilenden Kegels;

Fig. 2d eine schematische Ansicht einer Formgebung eines gera­ den Durchmessers eines Werkstücks während des Durch­ laufschleifens an einer spitzenlosen Schleifmaschine;

Fig. 2e die beginnende Bildung des nacheilenden Kegels des Werkstücks von Fig. 2a;

Fig. 2f eine Fortsetzung der Bildung von Fig. 2e des nacheilen­ den Kegels;

Fig. 2g eine Beendigung der Bildung von Fig. 2e des nacheilen­ den Kegels;

Fig. 3 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils 3 von Fig. 1.

Insbesondere Fig. 1 zeigt eine spitzenlose Schleifmaschine 10 nach der Erfindung mit einem Bett 11, das eine Schleifscheibe 12 trägt, die in einem auf dem Bett 11 getragenen Schleif­ scheibenkopf 13 drehbar gelagert ist. Eine Regelscheibe 14 ist in einem auf dem Bett 11 getragenen Regelscheibenkopf 15 drehbar gelagert und gegenüber der Schleifscheibe 12 angeord­ net zur Bildung eines Einlaßendes 16 und eines Auslaßendes 17 zwischen den Scheiben 12, 14. Der Regelscheibenkopf 15 ist verschiebbar auf auf einem Zwischenbett 19 befindlichen Bahnen 18 getragen. Eine geeignete Zustelleinrichtung, etwa eine am Zwischenbett 19 befestigte Motor-Spindelanordnung 20, bewegt die Regelscheibe 14 in die gewünschte Nähe der Schleifscheibe 12, was für Einstellzwecke und dgl. bekannt ist.

Nicht dargestellt ist, daß die Regelscheibe 14 in der Papier­ ebene gemäß Fig. 1 gekippt ist zur Bildung einer geringfügi­ gen Durchlaufvorschubkraft 21 bei der Durchführung eines Durchlaufschleifvorgangs, was bei der Erzielung einer axialen Bewegung eines Werkstücks 22 bekannt ist. Das Zwischenbett 19 ist an der Oberseite 23 eines Scheibenschlittens 50 schwenk­ bar befestigt und an einem Zapfengelenk 24 angelenkt, das sich im Scheibenschlitten 50 in der Nähe des Einlaßendes der Scheiben 12, 14 befindet. Der Scheibenschlitten 50 wird durch eine Motor-Spindelanordnung 51 gegenüber dem Bett 11 ange­ trieben, da der gesamte Schwenkmechanismus in eine Schlitten­ einheit eingebaut werden muß, die zum Ausgleich des Schleif­ scheibenverschleißes als Einheit vorwärts bewegt werden kann. Das Zapfengelenk 24 ist in Fig. 3 im einzelnen dargestellt. Es sind aber auch andere geeignete Schwenkanordnungen denkbar. Das Zwischenbett 19 ist an jeder Bewegung bis auf eine Schwenk­ bewegung um das Zapfengelenk 24 gehindert. Zur Erzeugung der Schwenkbewegung am Zwischenbett 19 dient eine Schwenkvorschub­ einrichtung, etwa eine aus einem Motor 26, einer Spindel 27 und einer Mutter 28 bestehende Kombination, bei der die Spindel 27 gegenüber dem Schlitten 50 axial festliegt. Die Mutter 28 ist gegenüber dem Schlitten 50 axial bewegbar. Der Motor 26 ist über einen Gabelkopf 29 am Schlitten 50 befestigt, während die Mutter 28 über einen Gabelkopf 30 am Zwischenbett 19 be­ festigt ist. Durch die als Schwenkvorschubeinrichtung 25 dar­ gestellte Druck-Zuganordnung kann das Zwischenbett 19 ge­ schwenkt werden zur Erzeugung der gegenseitigen Schwenkbewe­ gung zwischen den Scheiben 12, 14. Hierdurch werden zwischen den Scheiben 12, 14 am Scheibenauslaßende 17 veränderliche Abmessungen erzeugt.

Ein zwischen den Scheiben 12, 14 im Durchlaufschleifver­ fahren geschliffenes Werkstück 22 kann durch Verändern der Austrittsabmessung zwischen den Scheiben 12, 14 mit veränder­ lichen Querschnittsabmessungen geformt werden. Die Werkstücks­ formgebung kann daher analog dem Strangpressen aus einer Preß­ formöffnung erfolgen.

Eine Werkstückauflage 31 trägt das Werkstück während dessen Bewegung zwischen den Scheiben 12, 14 in bei Schleif­ maschinen bekannter Weise. Ein Werkstück 22 wird in der Nähe der Werkstückauflage 31 von einem ersten Auflagetisch 32 aufgenommen, während ein zweiter Tisch 33 das an der Werk­ stückauflage 31 ausgetretene Werkstück aufnimmt. In speziellen Fällen, in denen die gegenseitige Schwenkbewegung der Scheiben sehr gering ist, kann es ausreichen, die Werk­ stückauflage bei der Formgebung des Werkstücks 22 stationär zu lassen. Es wird jedoch bevorzugt, daß die Werk­ stückauflage 31 so bewegbar ist, daß sie stets zur Achse des Werkstücks 22 parallel ist und den zwischen den Scheiben 12, 14 gebildeten Winkel halbiert. Für diese Bewe­ gung der Werkstückauflage kann diese ähnlich der Ver­ bindung des Zwischenbetts 19 am Zapfengelenk 24 an diesem gelagert sein. Die Werkstückauflage 31 wird durch einen Winkel geschwenkt, der gleich dem halben Winkel ist, um den das Zwischenbett 19 geschwenkt wird. Zur Erzeugung der Schwenkbewegung der Werkstückauflage 31 dient eine Positioniereinrichtung 34. Diese ist eine aus einem Motor 35, einer Spindel 36 und einer Mutter 37 bestehende Anordnung, bei der der Motor 35 über einen Gabelkopf am Zwi­ schenbett 19 befestigt ist. Die Spindel 36 ist in einer ge­ strichelt dargestellten Mutter 37 axial bewegbar, die so in der Werkstückauflage 31 kardanisch befestigt ist, daß die Zwischenbett-Schwenkeinrichtung 25 angetrieben wird. Die Schwenkeinrichtung 34 für die Werkstückauflage wird in einem vorbestimmten Ausmaß angetrieben, das so be­ rechnet ist, daß die Werkstückauflage zum Werkstück während dessen Bewegung zweckmäßig ausgerichtet ist. Es kann auch eine andere Schwenkeinrichtung angewendet werden, z. B. ein Getriebe zum Schwenken der Werkstückauflage um den halben Betrag der Bewegung des Zwischenbetts oder ein geeignetes Winkelhalbierungsgestänge.

Fig. 2a zeigt schematisch ein Werkstück 22 mit einem geraden zentralen Abschnitt 38 und gegenüberliegenden Kegeln 39, 40 an den jeweiligen Enden zusammen mit Abschnitten 41, 42 mit geradem Durchmesser an den äußersten Enden. Die Regelscheibe 14 wird so um das Zapfengelenk 24 geschwenkt, daß das Auslaß­ ende 17 der Scheiben 12, 14 um den gewünschten Durchmesser des geraden Abschnitts 41 im Abstand bemessen ist. Während der Winkel der Werkstückskegels 39 im Vergleich zum Winkel, den die Scheibenstirnflächen 43, 44 einschließen sehr klein ist, tritt eine starke Durchmesserverringerung am Werkstück 22 schnell auf, wenn dieses in Richtung des Pfeils vorgeschoben wird. Fig. 2b zeigt, daß sich die Regelscheibe 14 beginnt, von der Schleifscheibe 12 wegzubewegen, wenn der Beginn des Übergangskegels 39 das Auslaßende 17 der Scheiben erreicht. Der Durchmesser des geraden Abschnitts 41 des Werkstücks 22 wurde durch die rela­ tiv stationäre Stellung der Scheiben in Fig. 2a erzeugt. Die Regelscheibe 14 wird in Richtung des gekrümmten Pfeils bewegt, wenn das Werkstück 22 in Richtung des Pfeils für den Durch­ gangsvorschub bewegt wird. Hierdurch wird der Durchmesser des Werkstücks 22 längs des Übergangskegels 39 in zeitlicher Beziehung zur Durchlaufvorschubbewegung stetig vergrößert. Fig. 2c zeigt die Scheibenstellung, wenn das Ende 45 des ersten Übergangskegels 39 das Einlaßende 16 der Scheiben 12, 14 erreicht. In diesem Zeitpunkt bewegt sich die Regelscheibe 14 noch um das Zapfengelenk 24 in Richtung des gekrümmten Pfeils, um die Scheibenstirnflächen 43, 44 noch näher parallel zueinander zu bringen, so daß der gerade zentrale Abschnitt 38 des Werkstücks im Durchgangsvorschub spitzenlos in der herkömmlichen Weise von Fig. 2d geschliffen werden kann, d. h. die Scheiben 12, 14 werden während des Schleifens des geraden Abschnitts 38 nicht gegeneinander geschwenkt.

Fig. 2e zeigt das Werkstück 22, unmittelbar nachdem der gerade Abschnitt 38 des Auslaßendes 17 der Scheiben 12, 14 verlassen hat und die Schleifmaschine mit dem Schleifen des nachlaufen­ den Übergangskegels 40 beginnt. In diesem Zeitpunkt wird die Regelscheibe 14 zur Schleifscheibe 12 in Richtung des ge­ krümmten Pfeils von Fig. 2f geschwenkt, die eine Zwischenstufe zeigt, während der nachlaufende Kegel 40 geformt wird. Das Werkstück 22 wird aus dem Vollen geschliffen, wodurch in dem in Fig. 2f dargestellten Augenblick daran eine Uhrglasform erzeugt wird. Fig. 2f ist jedoch eine augenblickliche Stel­ lung in einem dynamischen Ablauf, d. h. das Werkstück 22 be­ wegt sich kontinuierlich in Richtung des Durchlaufvorschub- Pfeils, während die Regelscheibe 14 gleichzeitig in Richtung des gekrümmten Pfeils vorgeschoben wird. In der Fig. 2g tritt das Werkstück 22 aus den Scheiben 12, 14 (deren Schwenkbewe­ gung unterbrochen ist) mit dem Ende des nacheiligenden Über­ gangskegels 40 so aus, daß ähnlich dem geraden vorauseilen­ den Abschnitt 41 in Fig. 2a und 2b ein gerader Abschnitt 42 gebildet wird.

Fig. 3 zeigt die gegenseitige Lage der Maschineneinheiten, wobei das Zapfengelenk einen im Scheibenschlitten 50 befe­ stigten Schwenkzapfen 52 aufweist und das Zwischenbett 19 sowie die Werkstückauflage 31 durch ihre jeweiligen Lagerun­ gen 53, 54 am Schwenkzapfen 52 drehbar gelagert sind.

Im folgenden wird der Schleifvorgang beschrieben. Die Lösung für das Schleifen von Kegeln an verhältnismäßig hartem Ma­ terial, z. B. Stahl, liegt in der Schaffung einer Schleifma­ schine, die die volle Anwendung der Scheibenbreite gestatten, während der den Durchmesser erzeugende Teil der Scheiben zum Erzeugen des Kegels sich schließt und öffnet. Die Effektivität eines spitzenlosen Durchlauf­ schleifvorgangs ist unmittelbar proportional der Breite der Schleifscheibe und der verfügbaren Leistung, um die gesamte Scheibe zum Ar­ beiten zu bringen. Jedoch kann die Realisierung dieser Mög­ lichkeit durch die größere Zeit gefährdet werden, die zum Abrichten der breiteren Scheiben benötigt wird, sofern nicht selbstabrichtende Scheiben verwendet werden.

Bei der Anwendung selbstabrichtender Scheiben muß eine Grund­ regel beachtet werden: Der Schleifvorgang muß so sein, daß das abgetragene Metall durch den selbsttätigen Effekt des volumenmäßigen Scheibenverschleißes gleichmäßig auf die Arbeitsbreite verteilt ist. Dieser Verschleiß steht in un­ mittelbarer Beziehung zum Volumen des abgetragenen Metalls.

Bei einem Schleifvorgang für gerade Stangen ist der Mechanis­ mus für diesen selbstabrichtenden Vorgang leicht zu verstehen, ist aber bei einer Schleifmaschine für kegelförmige Stangen weitaus weniger anschaulich. Fig. 2a bis 2g zeigen die gegen­ seitigen Schwenkeinstechvorschübe, wenn die Stangen sich zwischen den Scheiben hindurchbewegen, wobei K die Metall­ abtragungsgeschwindigkeit oder Zerspannungsgeschwindigkeit ist.

Der K-Wert ist in Fig. 2a konstant, nimmt in Fig. 2b und 2c längs der Scheibe vom Einlaßende 16 zum Auslaßende 17 ab, ist in Fig. 2d und 2e konstant und nimmt in Fig. 2f längs der Scheiben vom Einlaßende 16 zum Auslaßende 17 zu.

Die Metallabtragungsgeschwindigkeit über der Schleifscheibe ist aus zwei Elementen des Vorgangs zusammengesetzt. Das eine Element ist die durchschnittliche Verjüngung zwischen den Scheiben, die in Verbindung mit der Durchlaufvorschubgeschwin­ digkeit die durchschnittliche spezifische Metallabtragungsge­ schwindigkeit bestimmt. Wenn diese Verjüngung festgelegt wäre, würde die Scheiben-Werkstück-Berührungslinie sich durch die Wirkung der selbstabrichtenden Scheibe selbst einstellen, um das Metall gleichmäßig quer über die Scheibe abzutragen. Da aber das zweite Element der Metallabtragungsgeschwindigkeit ein dynamisches Element ist, wobei sich die Geschwindigkeit sich von der Vorderseite zur Rückseite der Scheiben ändert, besteht ein Unterschied in der Scheibengeschwindigkeit über der Schneidbreite, die eine Gestaltänderung der Scheiben er­ gibt. Da aber viele der zu schleifenden kegelförmigen Stangen völlig symmetrisch sind (derselbe Kegel an jedem Ende), würde die zum Schleifen des Kegels am austretenden Ende der Stange erforderliche Einstechbewegung einen schnelleren Verschleiß der Scheibe an der Rückseite verursachen, während die zum Schleifen des zunehmenden Durchmessers am hereinkommenden Ende der Stange erforderliche auswärtsgerichtete Vorschubbewegung den Verschleiß an der Scheibe an dieser Stelle vermindern würde. Der resultierende Verschleiß würde dann der Durch­ schnitt aus den beiden oder derselbe sein, wie wenn keine Schwenkbewegung vorhanden wäre, wobei die Scheibe sich über ihre gesamten Breite gleichmäßig abnützen würde.

Selbst wenn Stangen mit einem Kegel an nur einem Ende ge­ schliffen werden müßten, wäre die Verwendung der Schwenkein­ stechbewegung am austretenden Ende der ersten Stange und der nach außen erfolgende Vorschub am eintretenden Ende einer weiteren Stange möglich. Mit anderen Worten, ein vollständiger Einwärts- und Auswärtsvorschubzyklus für je zwei Stangen würde dieselbe durchschnittliche Metallabtragung über der Stirn­ fläche der Scheibe ergeben, was deren gleichmäßigen Ver­ schleiß ergibt und dasselbe Profil während der gesamten Ver­ schleißdauer aufrechterhält.

Während das Werkstück bei der Formung aus dem Vollen darge­ stellt ist, sei hervorgehoben, daß es bevorzugt wird, daß große Materialmengen vorher aus dem Werkstücksmaterial abge­ schruppt werden, so daß ein vorgeformtes rohes Werkstück an den Scheiben 12, 14 von Fig. 2a eintritt. Während der mit dem Durchlaufschleifen an einer spitzenlosen Schleifmaschine verbundenen hohen Schleifgeschwindigkeit können zusätz­ liche Werkstücke 22 in das Einlaßende 16 der Scheiben 12, 14 einfließen, wenn ein vorhergehendes Werkstück 22 die Schei­ ben verläßt.

Claims (2)

1. Spitzenlose Schleifmaschine mit einem Bett, einer Schleif­ scheibe, die in einem auf dem Bett angeordneten Schleifschei­ benkopf drehbar gelagert ist, einer Regelscheibe, die in ei­ nem auf dem Bett angeordneten Regelscheibenkopf drehbar ge­ lagert ist, mit einer Einrichtung zum motorischen Verschwen­ ken von Schleif- und Regelscheiben relativ zueinander während des Schleifens um eine Schwenkachse, wobei Schleif- und Re­ gelscheibe so zueinander angeordnet sind, daß zwischen ihnen ein Einlaß- und ein Auslaßende für ein zu schleifendes Werk­ stück gebildet wird und durch das Verschwenken der Vorschub­ weg längs der Stirnfläche der Regelscheibe gegenüber der Schleifscheibe verändert wird, und mit einer zwischen den Scheiben angeordneten Werkstückauflage, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenk­ achse durch ein Zapfengelenk (24) gebildet ist, das in der Nähe der Einlaßseite angeordnet ist und daß durch bestimmte Winkelstellungen zwischen Schleifscheibe und Regelscheibe beim Schleifen ein axialer Vorschub des Werkstücks (22) erzeugbar ist.

2. Spitzenlose Schleifmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Positioniereinrichtung (34) für die Werkstückauflage (31), durch welche diese in Richtung der Winkelhalbierung des durch die Schleif­ scheibe (12) und die Regelscheibe (14) gebildeten Winkels einstellbar ist.