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Schleifmaschine für die Oberflächenbearbeitung, insbesondere
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von Halbzeug.
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Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine für die Oberflächenbearbeitung,
insbesondere von Halbzeug, mit einer auf einer Schleifscheibenaufnahme zentrierten
und mittels eines Spannflansches befestigten Schleifscheibe.
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Unter Halbzeug sind im Rahmen der Erfindung Vorbrammen, Brammen, Knüppel
u. dgl. zu verstehen. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern
umfaßt auch Schleifmaschinen für Bleche, Nichteisenmetalle sowie andere Materialien
wie z. B. Holz, Baumaterial usw.
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Der Einsatz der erfindungsgemaßen Schleifvorrichtung ist vorzugsweise
für Brammen vorgesehen, da während des Schleifens extreme Belastungen der Schleifscheiben
auftreten können, die bei unsachgemäßer Befestigung der Schleifscheiben zu schweren
Unfällen führen.
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Vor der weiteren Bearbeitung von Brammen, z. B. in Bandstrassen müssen
der Zunder und die Anwalzungen auf der Oberfläche der Brammen abgeschliffen werden.
Weiterhin sind Lunker auszuschleifen, gleichzeitig ist auch die Oberfläche in etwa
plan zu schleifen. Zu diesem Zweck werden quer zur Umdrehungsrichtung der sich drehenden
Schleifscheiben Brammen geführt und gleichzeitig geschliffen. Nach jeweils einem
Durchlauf über ihre gesamte Länge wird die Schleifmaschine um
einen
Arbeitsschritt senkrecht zur Umdrehungsrichtung der Schleifscheiben und senkrecht
zur Längsrichtung der Brammen versetzt und die Bramme jeweils in umgekehrter Richtung
bewegt, so daß am Ende des Schleifens eine blanke, entzunderte, von Anwalzungen
freie Oberfläche vorliegt.
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Das Schleifen wird allgemein als sicheres Arbeitsverfahren betrachtet,
was jedoch nicht zutrifft, so daß die Gefahren, die durch unsachgemäßes Schleifen
entstehen können, im allgemeinen nicht erkannt werden. So kann z. B. durch Verklemmen
eines zu bearbeitenden Werkstückes eine Schleif scheibe brechen; die Bruchstücke
können aufgrund ihrer hohen Bewegungsenergie zu tödlichen Unfällen führen. Zu starkes
Andrücken bzw. zu starkes seitliches Heranfahren der Schleifscheiben führen ebenfalls
oft zu einer Zerstörung der Schleifscheiben.
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Wichtig ist vor allem ein sachgemäßes Aufspannen der Schleifscheiben.
Schleifscheiben sind während des Schleifens Kräften ausgesetzt, die ihre Festigkeit
herabsetzen: so kann aufgrund der Zentrifugalkräfte bei zu hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten
eine Schleifscheibe in Bruchstücke zerfallen. Bei der Her-/en stellung können Eigspannungen
in den Schleifscheiben entstehen, die beispielsweise durch ungleichmäßiges Abkühlen
hervorgerufen werden. Diesen Eigenspannungen überlagern sich während des Schleifens
Spannungen, die durch gefüge- oder formbedingte Schleifkörperunwuchten verursacht
werden. Zusätzlich können sich noch dynamische Spannungen überlagern, die durch
Schleifscheibenschwingungen und Spannungen durch am Scheibenumfang angreifende Kräfte
beim Schleifen, Abrichten oder Profilieren entstehen.
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Um die Unfallgefahr möglichst herabzusetzen, dürfen im industriellen
Bereich nur solche Schleifscheiben eingesetzt werden, die Angaben über den Hersteller,
Angaben über die
Bindungen, die Abmessungen der Schleifscheibe sowie
über die zulässigen Umdrehungszahlen aufweisen. Daneben sind noch besondere Hinweis
beispielsweise über den Einsatz in stationären Maschinen bzw. in Maschinen mit maschinellem
Vorschub vorzusehen.
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Zusätzlich bestehen besondere Empfehlungen der Berufgenossenschaften
zum Aufbewahren von Schleifscheiben, allgemein Schleifkörpern: so soll die Lagertemperatur
möglichst gleichmäßig sein, damit das chemische und physikalische Verhalten der
Schleifkörperbindungen nicht beeinträchtigt wird. So kann beispielsweise Nässe die
Festigkeit von kunstharzgebundenen Schleifscheiben erheblich herabsetzen; kunstharzgebundene,
dünnwandige Schleifscheiben können bei zu hoher Erwärmung während des Lagerns mit
Formänderungen und geringerer Festigkeit reagieren. Bei Schleifkörpern mit keramischen
Bindungen wird eine gleichbleibende Lagertemperatur vorgeschlagen, da das Gefüge
der keramischen Bindungen infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
von Schleifkorn und Bindung starke Temperaturschwankungen nicht verträgt.
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Schleifkörper sollen darüber hinaus in Holzregalen aufbewahrt werden
und während des innerbetrieblichen Transportes auf spezielle Transportpaletten aufgesetzt
werden, da es sich gezeigt hat, daß Schläge, Stöße oder Erschütterungen an den Schleifkörpern
auf ihrem Wege vom Lager bis zur Schleifmaschine oft zu Scheibenbrüchen während
des Schleifens geführt haben. Aus diesem Grunde ist es auch üblich, Klangproben
vorzunehmen, da Änderungen des Klanges Hinweise auf Herstellungsfehler, Lagerungsfehler
und Transportschäden sind.
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Um die Unfallgefahr herabzusetzen, ist gemäß den Vorschriften der
Berufsgenossenschaften vor der Inbetriebnahme des sachgemäß aufgespannten Schleifkörpers
ein Probelauf von
mindestens 5 Minuten Dauer bei voller Betriebsgeschwindigkeit
vorzunehmen, wobei bei mineralisch gebundenen Großschleifkörpern ein Probelauf von
mindestens 60 Minuten durchzuführen ist. Da beim Probelauf mit dem Bruch des Schleifkörpers
gerechnet werden muß, ist der Gefahrenbereich gemäß einzuhaltender Vorschriften
abzusperren.
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Diese Ausführungen zeigen, daß Schleifscheiben empfindliche Werkzeuge
sind, so daß die Sicherheitsauflagen weit über diejenigen für andere Werkzeuge hinausgehen.
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Bei Schleifmaschinen, wie sie insbesondere für die Oberflächenbehandlung
von Halbzeug, z. B. Brammen, eingesetzt werden, kommt dem Aufspannen eine besondere
Bedeutung zu.
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Ein übermäßiges Anziehen der Spannmuttern bzw. Spannschrauben führt
zu schädlichen Druckspannungen in den Schleifscheiben, die sich den Fliehkraftspannungen
überlagern und aufgrund der hohen Belastung schnell zum Bruch führen.
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Die Spannschrauben sind über Kreuz anzuziehen, wobei ein mehrmaliger
Durchgang mit leichtem Nachziehen der Schrauben für unerläßlich gehalten wird. Dabei
dürfen generell die Schrauben nur so fest angezogen werden, daß ein Rutschen der
Schleif scheiben auf der Schleifscheibenaufnahme sicher verhindert wird. Zum Bestimmen
der Drehmomente zum Anziehen der Schrauben werden aus den zu übertragenden Antriebskräften
und Schleifkräften, sowie aus den Festigkeitswerten der Schleifscheiben entsprechende
Berechnungen durchgeführt. Es zeigte sich jedoch, daß Schwierigkeiten bei der praxisgerechten
Ubertragung dieser Kenntnisse auf die bekannten Spannflansche auftreten. Es stellte
sich heraus, daß die Genauigkeit, die das Aufspannen erfordert, sich mit den bekannten
Aufspannflanschen nicht erreichen läßt. Aus diesen Gründen unterstützen die Arbeitsgemeinschaften
der Eisen- und Metall-Berufsgenossenschaften die
eisenverarbeitende
Industrie bei der Entwicklung von Spannflanschen, die diesen Anforderungen genügen.
Um in etwa die Probleme in den Griff zu bekommen, wird bisher empfohlen, die Spann
schrauben für Schleifscheiben bei stationären Maschinen mit dem Drehmomentschlüssel
anzuziehen, wobei als Erfahrungswerte für die Einstellung des Schlüssels bei dünnwandigen
Schleifkörpern 40 N, bei dickwandigen und schweren Schleifkörpern 50 bis 60 N empfohlen
wurden. (Mitteilungsblatt der nordwestlichen Eisen- und Stahl-Berufsgenossenschaft
Hannover, Nr. 6, 1981, Juni-Ausgabe, S. 224, linke Spalte).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schleifmaschinen für die
Oberflächenbearbeitung, insbesondere von Halbzeug, mit einer auf einer Schleifscheibenaufnahme
zentrierten und mittels eines Spannflansches befestigten Schleifscheibe derart auszubilden,
daß das Aufspannen mit der geforderten Genauigkeit erfolgt.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schleifsteinaufnahme in
einen Gewindeabschnitt ausläuft, daß auf dem Gewindeabschnitt eine hydraulische
Spannmutter angeordnet ist und der Druckring der hydraulischen Spannmutter am Spannflansch
anliegt. In völliger Abkehr von dem von der Fachwelt eingeschlagenen Weg, einen
neuen Spannflansch zu entwickeln, zeigte es sich überraschenderweise, daß die geforderte
Genauigkeit beim Aufspannen erreicht wird, wenn hydraulische Spannmuttern zum Einsatz
kommen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsführungsbeispieles
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt der an sich bekannten Befestigung
einer Schleifscheibe und Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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In Fig. 1 ist mit 1 eine Welle einer nicht weiter dargestellten Schleifmaschine
bezeichnet. Auf dieser Welle 1 ist durch eine Paßfederverbindung 2 eine Schleifsteinaufnahme
3 über einen konischen Sitz 3' fest verbunden. Die Schleifsteinaufnahme weist einenumlaufendm
Zentriersitz 4 auf, der in eine kreisringförmige Stirnfläche 5 übergeht, gegen die
die Schleif scheibe 6 ansteht. Die Schleifscheibenaufnahme läuft in einen zylindrischen
Zapfen 7 aus, der als zentrierender Sitz für den Spannflansch 8 dient, der eine
Zentrierschulter 9 und eine umlaufende kreisringförmige Anlagefläche 10 für die
Schleifscheibe hat. Die Spannschrauben 11 verspannen die Schleif scheibe zwischen
der Stirnfläche 5 und der Anlagefläche 10, die kranzartig angeordnet sind, und im
Bereich der umlaufenden Schulter 9 durch den Spannflansch hindurchgeführt und mit
der Schleifscheibenaufnahme verschraubt sind. Die Spannschrauben verlaufen innerhalb
des von der kreisringförmigen Schleifscheibe umschlossenen Raumes 6'.
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Aus der Fig. 1 ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Kräfte mittels
der Schrauben nach dem Zangenprinzip auf die Schleif scheibe übertragen werden,
wobei die Kräfte in Richtung zum Rand abnehmen, so daß im Bereich der Schulter der
maximale Druck von dem Spannflansch auf die Schleifscheibe ausgeübt wird. Es ist
ohne weiteres verständlich, daß ein unsachgemäßes Eindrehen der Schrauben bzw. ein
zu hohes Drehmoment im Bereich einer bzw. mehrerer Schrauben leicht zu unzulässig
hohen örtlichen Kräften führen kann, die während des Schleifens zu Brüchen der Schlr!fscheibe
und der Schrauben führen. Erschwerend tritt noch hinzu, daß während des Betriebes
durch die sich bewegende Bramme an der momentanen Berührungsstelle der Schleif scheibe
mit der Bramme zusätzlich axiale Kräfte ausgeübt werden, die sich den bereits vorhandenen
Kräften überlagern. Diese Bewegung der Brammen bedeutet eine zusätzliche Belastung
der Schleifscheiben, wobei noch erschwerend hinzutritt, daß die Oberflächen
der
Brammen im allgemeinen nicht eben sind, so daß in konvexen Bereichen die zulässigen
Kräfte kurzzeitig bei weitem überschritten werden können.
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Das erfindungsgemäße Prinzip ist anhand des Ausführungsbeispieles
in Fig. 2 erläutert. Die Schleifscheibenaufnahme 15 läuft in einen Gewindeabschnitt
16 aus. Die Schleifscheibe 17 ist entsprechend der Fig. 1 auf der Schleifscheibenaufnahme
zwischen der Stirnfläche 5 und dem Spannflansch 18 angeordnet, der im Gegensatz
zu dem Spannflansch 8 der Fig. 1 keine Bohrungen für Spannschrauben aufweist.
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Auf dem Gewindeabschnitt 16 ist eine an sich bekannte hydraulische
Spannmutter 19 aufgeschraubt, die einen Druckring 20 mit einem Dichtring 20' aufweist,
der über den Druckraum 21 mit einem Arbeitsmittel im allgemeinen mit einem Schmierfett
beaufschlagt wird. Die hydraulische Spannmutter wird bei entlastetem Druckraum 21
bis zum Anschlag der hydraulischen Spannmutter an dem Spannflansch 18 auf das Gewinde
aufgeschraubt und ca, 0,5 Umdrehungen zurückgedreht. Anschließend wird der Druckraum
21 beaufschlagt. Dies hat zur Folge, daß sich der Druckring 20 gegen den Spannflansch
18 anlegt und in einer umlaufenden Kreisringzone gegen diesen mit einem gleichmäßigen
Druck ansteht. Der Spannflansch wird in jedergradialen Richtung unabhängig von der
Umfangsrichtung mit gleichem Druck beaufschlagt. Die Erklärung für den überraschenden
Effekt dürfte auch darin zu sehen sein, daß die Ubertragung des Druckes des Druckringes
auf den Spannflansch derart erfolgt, daß axial gerichtete Kräfte auf die Schleif
scheibe wirken und diese nicht nach dem Zangenprinzip eingespannt ist.
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Durch dieses erfindungsgemäße Prinzip des Auf spannens ist es nicht
möglich, den zulässigen Druck der Schleifscheibenaufspannung zu überschreiten, da
die Druckbeaufschlagung des Druckringes 20 über eine druckmäßig, über ein Druckbegrenzungsventil
abgesicherte,
Pumpe erzeugt wird, worin ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht.
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Es können angelernte Mitarbeiter die Schleifscheibe aufspannen, ohne
daß Fehler auftreten, und zusätzlich wird die gesamte Zeit des Wechselns der Schleif
scheibe wesentlich geringer als zuvor.