DE3233328A1

DE3233328A1 - Maschine zum gleichzeitigen schleifen von innen- und aussenflaechen eines werkstuecks

Info

Publication number: DE3233328A1
Application number: DE19823233328
Authority: DE
Inventors: M. Paul 93220 Gagny Favrot
Original assignee: CONSTRUCTIONS DE CLICHY
Current assignee: CONSTRUCTIONS DE CLICHY
Priority date: 1981-09-10
Filing date: 1982-09-08
Publication date: 1983-03-24
Also published as: FR2512373A1; IT1152824B; JPS5930651A; GB2105228A; IT8223190A0

Description

Maschine zum gleichzeitigen Schleifen von Innen- und Außenflächen eines Werkstücks

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Werkzeugmaschinen und hat speziell eine Maschine zum gleichzeitigen Schleifen von Innen- und Außenflächen eines rotationssymmetrischen Werkstücks zum Gegenstand.

Es sind bereits Schleifmaschinen bekannt, mit denen es möglich ist, ein Werkstück simultan an seiner Außenfläche und an seiner Innenfläche zu schleifen, ohne daß es dazu nötig ist, das Werkstück vom Dorn der Maschine zu nehmen. Solche Maschinen enthalten einen Außenschleifkörper und einen Innenschleifkörper, die jeweils von einem Vorschubschlitten getragen werden. Diese Schlitten haiton die Wellen der Schleifkörper und ermöglichen es, diese in einer gemeinsamen Ebene zu bewegen, die im allgemeinen horizontal ist. Bei Maschinen dieser Art wird das Werkstück von einem mechanischen Dorn getragen und in Rotation versetzt .

Es sind auch schon Schleifmaschinen bekannt, bei denen das Werkstück von einem magnetischen Dorn getragen und gedreht wird, wobei zwei feste Tragstützen oder "Schuhe", an denen das Werkstück während der Drehung anliegt, der Abstützung des Werkstücks dienen. Eine solche Halterung zwischen einem magnetischen Dorn und den Tragstützen weist große Vorzüge gegenüber einer mechanischen Spanneinrichtung auf, bisher ist es jedoch noch nicht gelungen, mit einer solchen Maschine das simultane Schleifen des Werkstücks an seiner Außenfläche und seiner Innenfläche durchzuführen.

In der Tat bringt nämlich die Übertragung eines Systems mit zwei Schleifkörpern (einem inneren Schleifkörper und einem

äußeren Schleifkörper), deren Achsen sich simultan längs einer gleichen Achse bewegen, wie es bei den vorbekannten Maschinen mit mechanischem Spanndorn der Fall ist, auf eine Maschine mit magnetischem Dorn eine instabile Rotation des Werkstücks auf den Tragstützen mit sich. Selbst wenn man die Lage der Tragstützen sehr sorgfältig wählt, erreicht man keine ausreichende Stabilisierung des Werkstücks beim simultanen oder wenigstens halbwegs simultanen Schleifen, die zufriedenstellende Ergebnisse liefern würde.

Diese Instabilität resultiert offenbar hauptsächlich aus der Tatsache, daß, wenn die Schleifreaktionskräfte des einen Schleifkörpers auf das Werkstück von den zwei Tragstützen gut aufgenommen werden, die Reaktionen der Schleifkräfte des anderen Schleifkörpers von denselben Tragstützen weniger gut aufgenommen werden und umgekehrt, wobei andere Reaktionskräfte, beispielsweise die Reibungskräfte des Werkstücks auf der magnetischen Fläche oder die Gewichtskräfte nicht einmal berücksichtigt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile, die durch die Instabilität des Werkstücks bedingt sind, zu beseitigen und eine Schleifmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, mit der simultan die Innen- und die Außenfläche eines Werkstücks mit hoher Genauigkeit geschliffen werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der 'vorliegenden Erfindung werden beim Schleifen die beiden Schleifkörper längs zwei Achsen bewegt, die im wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen.

Vorzugsweise bewegt sich der Schleifeinstich des äußeren Schleifkörpers in einer im wesentlichen horizontalen Richtung von hinten nach vorn, während die Einstichbewegung des inneren Schleifkörpers sich in einer im wesentlichen vertikalen Richtung, von oben nach unten verlaufend, erstreckt.

Vorteilhafterweise beträgt der Winkel zwischen den zwei Einstichbewegungsrichtungen ungefähr 90 , er kann jedoch auch auf bis zu beispielsweise etwa 50 reduziert werden.

Aufgrund dieser Anordnung, die sich von den Maschinen mit mechanischem Spanndorn, wo die beiden Bewegungen der zwei Schleifkörper parallel zueinander verlaufen, sehr unterscheidet, erhält man eine vollständige Stabilisierung der Drehbewegung des Werkstijcks zwischen seinem magnetischen Dorn und den zwei Tragstützen, wobei simultan innen und außen geschliffen werden kann.

Die Erfindung hat auch eine Schleifmaschine zum Gegenstand, die vorzugsweise auch mit Diamantstaub oder -splittern besetzte Abziehscheiben für die Schleifkörper aufweist, wobei eine innere Abziehscheibe wendelförmig verlaufende Rillen aufweist und in dem magnetischen Dorn angeordnet ist und aus einen arnacjnet isehen Material besteht.

Die Außenabziehscheibe für den äußeren Schleifkörper ist immer so gehalten, daß sie den Schleifkörper berührt, wenn dieser die Position am Ende der Schleifbewegung erreicht hat.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert werden, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung im Schnitt der wesentlichen Elemente einer Schleifmaschine;

Fig. 2 eine schematische Darstellung im Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1, aus der die Verstellung des inneren Schleifkörpers erkennbar ist, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Maschine nach den Figuren 1 und 2.

Die Maschine besteht im wesentlichen aus einem magnetischen Dorn 1, der von einem Kopf 4 um eine Achse 0, in Drehung versetzt wird und der in Richtung des Pfeiles 5 das zu schleifende Werkstück 6, das magnetisch am Dorn haftet, dreht.

Das Werkstück 6 wird während des Schleifvorgangs von zwei Tragstützen 8 und 10 abgestützt, die fest an dem Maschinengestell 12 (Fig. 1) in der Ebene A-A¹ (Fig. 2) ausgebildet sind.

Die Maschine weist einen ersten, äußeren rotierenden Schleifkörper 14 auf, dessen Profil 15 dem Außenprofil des Werkstücks 6 (Fig. 2) entspricht.

Der äußere Schleifkörper 14 ist in Richtung des Pfeiles 16 von einer Welle 18 um eine Achse 0, in Rotation versetzt. Die Achse 0, ist der Achse X-X¹ folgend verschiebbar, vorzugsweise in im wesentlichen horizontaler Richtung.

Diese Verschiebung des Zentrums des Schleifkörpers erlaubt den sogenannten Einstich des Schleifkörpers in das Werkstück 6 zum Zwecke des Schleifens, das Zurückziehen des Schleifkörpers am Ende der Schleifbehandlung und die Kompensation der Abnutzung des Schleifkörpers.

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Die Welle 18 wird beispielsweise von einem Schlitten 20 getragen, der unter der Wirkung von bekannten, hier nicht dargestellten Vorschubeinrichtungen auf einer Schiene 22 verschiebbar ist, die vom Maschinengestell getragen wird.

Die Maschine weist weiterhin einen zweiten Schleifkörper, den Innenschleifkörper 24 auf, dessen Außenprofil 26 dem Innenprofil des Werkstücks 6 entspricht und dessen Angriffspunkt an der Innenfläche des Werkstücks 6 in einem Winkel zwischen den Tragstützen 8 und 10 liegt. Der Innenschleifkörper 24 wird von einer Welle 28 getragen, an der er mittels einer Mutter 30 befestigt ist. Er wird um eine Achse 0_ in Richtung des Pfeiles 32 (Fig. 1) von einer bekannten Schleifmaschinenwelle 34 in Drehung versetzt.

Diese Schleifmaschinenwelle 34 kann über die Drehbewegung hinaus zwei Bewegungen ausführen: Die erste Bewegung folgt einer Achse ZZ', die radial orientiert ist und es erlaubt, die Einstichbewegung gegen die Innenseite des Werkstücks auszuführen, in die Ausgangsposition zurückzukehren und den Abrieb des Schieifkörpers zu kompensieren. Die zweite Bewegung verläuft in Längsrichtung, der Achse YY¹ (Fig. 2) folgend, um den Schleifkörper in das Werkstück einzuführen, den Schleifkörper vom Werkstück freizugeben, um dieses vom Dorn lösen zu können und ein neues Werkstück anheften zu können, und um den Schleifkörper abziehen zu können, wenn sich dies als notwendig erweisen sollte.

Gemäß der vorliegenden Erfindung vollzieht sich die radiale Einstichbewegung des Innenschleifkörpers 24 längs einer Achse ZZ¹, die im wesentlichen senkrecht zur Achse XX¹ der Einstichbewegung des Außenschleifkörpers 14 verläuft. Dies bedeutet, daß im bevorzugten Fall, in welchem die Achse XX¹ des Außenschleif körpers im wesentlichen horizontal verläuft, wie zuvor

angegeben, die Achse ZZ' der Bewegung des Innenschleifkörpers im wesentlichen vertikal von obnn nach unten vorläuft, um den Schleifvorgang durchzuführen.

Aufgrund dieser Winkelbeziehung der Achsen XX¹ und ZZ' ergibt sich bei den angegebenen Drehrichtungen der Schleifkörper
eine vollständige Stabilität des Werkstückes auf seinen Tragstützen im unteren Halbkreissektor des Werkstücks. Die beschriebenen Drehsinne der Schleifkörper nehmen das Werkstück
teilweise mit und bremsen es nicht.

In Fig. 1 sind die Kräfte R, und R„ dargestellt, die am Werkstück 6 von den Schleifkörpern, dem magnetischen Dorn und dem Gewicht des Schleifkörpers hervorgerufen werden. Aus der Tatsache, daß die Berührungspunkte der Schleifkörper mit dem
Werkstück in Bezug auf das Zentrum desselben um etwa 90° gegeneinander versetzt sind, verlaufen beide Kraftvektoren zwischen den Tragstützen 8 und 10 hindurch, was die gewünschte Stabilität des Werkstücks beim Schleifen sicherstellt.

Im allgemeinen genügt es, daß die Resultierende der genannten Kräfte zwischen den Tragstützen hindurch verläuft. Dies bedeutet, daß der Winkel c£ zwischen den Verschieberichtungen
der zwei Schleifkörper kleiner als 90°, beispielsweise 50°
bis 60° sein kann, es ist jedoch wünschenswert, die Reaktionskräfte auf die beiden Tragstützen gleichmäßig zu verteilen, um eine optimale Stabilität zu erhalten.

Die Maschine nach der Erfindung weist vorteilhafterweise auch eine Abzieheinrichtung für die zwei Schleifkörper auf. Es ist bekannt, daß man einen Schleifkörper mit Hilfe einer mit
Diamantstaub oder Diamantsplittern besetzten Abziehscheibe
abziehen kann, um ihrem Profil die gewünschte Gestalt wiederzugeben. Bei den bekannten Systemen erfolgt der Abziehvorgang

ί mm er außerhalb der Werkstückbearbeitung, beispielsweise während des Werkstückwechsels oder zuweilen zwischen dem Rohschleifen und dem Feinschleifen.

Das Abziehsystem bei einer Maschine nach der vorliegenden Erfindung ist derart eingerichtet, daß der Abziehvorgang der zwei Schleifkörper während der Bearbeitung des Werkstücks durchgeführt wird.

Es soll nun die Abziehvorrichtung für den Außenschleifkörper 14 beschrieben werden. Dieser Schleifkörper wird durch eine mit Diamanten besetzte Schleifscheibe 36 in Form gebracht, die sich um eine Achse 0, dreht und deren AuQenprofil jenem Profil entspricht, das das zu schleifende Werkstück 6 bekommen soll. Die Welle 38 der Schleifscheibe 36 wird von einem Schlitten 40 getragen, der auf festen Schienen (nicht dargestellt) längs einer geneigten Achse TT¹ (Fig. 1) parallel zu einer Linie EF verschiebbar ist, die zwischen dem Berührungspunkt der Schleifscheibe 14 mit der Abziehscheibe 36 und dem Berührungspunkt zwischen der Schleifscheibe 14 und dem Werkstück 6 verläuft. Die Bewegung der Abziehscheibe 36 längs der Achse TT¹ wird in Abhängigkeit des Durchmessers der Schleifscheibe durchgeführt, d.h. in Abhängigkeit von deren Abnutzung derart, daß die Schleifscheibe 14 die Abziehscheibe 36 berührt, wie in Fig. 1 dargestellt, wenn das Werkstück 6 die gewünschte Gestalt erhalten hat.

Fntijprecherid dieser Anordnung bearbeitet der Schleifkörper d i e Außenfläche des Werkstücks und wird dabei gegen Ende des Sch 1 pi Γvorrjancjs von der Abziehscheibe 36 abgezogen, wenn sie ihre Einstichbewegung längs der Achse XX¹ beendet.

Nachfolgend soll die Abzieheinrichtung für den Innenschleifkörper 24 beschrieben werden.

Im Inneren des magnetischen Doms 2 ist eine mit Diamanten besetzte Schleifscheibe 42 angeordnet, deren Innendimensionen den Innendimensionen des zu bearbeitenden Werkr.tücks 6 entsprechen. Diese Schleifscheibe ist aus amaqnetischen Materialien hergestellt und ist mit einer Reihe von schraubenlinienförmig verlaufenden Rillen 44 versehen, die den Abzug des Schleifstaubes und von Spül flüssigkeit erleichtern sollen. Diese Rillen rufen einen Pumpeffekt hervor, wenn die Schleifscheibe 42 mit dem Dorn 2 Drehung versetzt wird.

Ein Rohr 46, das den Kopf 4 durchdringt, erlaubt es, eine Spül flüssigkeit zuzuführen, und zwar sowohl beim Schleifvorgang als auch beim Abziehvorgang.

Eine Ablenkeinrichtung 48 dient dazu, die Abziehscheibe 42 auf dem Dorn 2 festzuhalten und die Spül flüssigkeit zu kanalisieren. Eine entsprechende Ablenkeinrichtung ist auf dem Kopf der Schraube 30 angeordnet.

Wie schon beschrieben, kann die Welle 34, die den Innenschleifkörper 24 trägt, in zwei zueinander senkrechten Richtungen verschoben werden, und zwar in einer radialen Richtung ZZ¹, die vertikal oder im wesentlichen vertikal verläuft, und in einer Längsrichtung YY¹, die horizontal verläuft (Fig. 2). Die Welle wird von einem in Fig. 2 nicht dargestellten Gleitschlitten getragen.

Die horizontale Verschiebung längs der Achse YY¹ hat den Zweck, das Zentrum B des Schleifkörpers 24 an den Punkt C zu bringen, um das Abziehen durchführen zu können. Das Zentrum B kann auch an den Punkt D gebracht werden, um das Werkstück 6 vom Dorn lösen zu können und ein neues Werkstück daran anbringen zu können.

Der Arbeitszyklus einer solchen Maschine verläuft nach dem Aufsetzen eines Werkstücks 6 auf dem magnetischen Dorn 2 und die Tragstützen 8 und 10 wie folgt:

- Vorschieben des Innenschleifkörpers 24 von D nach B;

- simultanes Einstechen des Außenschleifkörpers 14 längs der Linie XX¹ und des Innenschleifkörpers 24 längs der Linie ZZ' ;

- nach dem Erreichen des gewünschten Schleifergebnisses Anheben des Innenschleifkörpers 24 längs der Achse ZZ¹ bis in die Mittenlage und Verschieben von B nach C längs der Achse YY¹;

- Beendigen des AuQenschleifVorgangs und Abziehen des Außenschleifkörpers 14 mit Hilfe der Schleifscheibe 36. Simultan dazu fällt der Innenschleifkörper 24 längs der Achse ZZ¹ vom Punkt B aus, um sich auf der Schleiffläche der Abziehscheibe 42 abzuziehen, um dann wieder nach C längs der Achse ZZ¹ anzusteigen und nach B zurückzukehren längs der Achse YY¹;

- der Innenschleifkörper 24 fällt dann erneut längs der Achse ZZ¹ vom Punkt B, um die Innenfläche des Werkstücks zu schleifen, steigt dann wieder zu B hoch und verschiebt αich schließlich 1äηga der Achse YY¹ nach D, um das Abnehmen des fertigen Werkstücks und das Aufsetzen eines neuen We;rkstüc:ks zu ermöglichen.

Es versteht sich, daß ein solcher Arbeitszyklus programmiert und automatisch gesteuert werden kann.

Man sieht heraus, daß die erfindunqsgemäße Maschine das simultane Schleifen der Innen- und Außenflächen dew Werkstücks ermöglicht, wobei das Abziehen der zwei Schleifkörper in den Arbeitszyklus mit einbezogen werden kann.

In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Schleifmaschine nach der Erfindung dargestellt, in der man den Kopf 4 mit seinem magnetischen Dorn 2 und seinem Antriebsmotor 50 erkennt, sowie die Welle für den Innenschleifkörper und die Verbindungsachse 28, die den Schleifkörper trägt.

Die Welle 34 wird von einem ersten Schlitten 52 getragen, der auf einer vertikalen Schiene 54 längs der Achse ZZ¹ verschiebbar ist. Der Schlitten 52 trägt selbst einen zweiten Schlitten 56, der auf einer horizontalen Schiene 58 längs der Achse YY¹ verschiebbar ist. Die Gesamtanordnung ist von dem Rahmen 12 der Maschine getragen.

Fig. 3 zeigt auch den Tragrahmen 60 für den Schleifkörper 14 mit dem Antriebsmotor 62. Der Schlitten 20 für den Rahmen gleitet auf horizontalen Schienen 22, um die Verschiebung des Außenschleifkörpers 14 längs der Achse XX¹ durchführen zu können. Man sieht auch die Feinschleifeinrichtung 64, die die Abziehscheibe 36 des Außenschleifkörpers trägt und deren Schlitten 40 längs eines geneigten Führungsweges verschoben werden kann, um die Abziehscheibe 36 längs der Achse TT' verschieben zu können. Weiterhin erkennt man horizontale Führungsschienen, um die Abziehscheibe für verschiedene Schleifkörperdurchmesser in geeignete Position bringen zu können. Die Maschine kann schließlich mit einer bekannten Beschickungsund Abnahmeeinrichtung 68 für die Werkstücke versehen sein.

Leerseite

Claims

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Ansprüche

Maschine zum gleichzeitigen Schleifen von Innen- und Außenflächen eines Werkstücks mit einem magnetischen Dorn zum Drehen des Werkstücks, zwei festen Tragstützen zum Abstützen des Werkstücks, einem Außenschleifkörper, der gegen die Außenfläche des Werkstücks bewegbar ist und einem Innenschleifkörper, der gegen die Innenfläche des Werkstücks bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung (XX¹) des Außenschleifkörpers (14) und die Bewegungsrichtung (ZZ¹) des Innenschleifkörpers (24) im wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstichschleifbewegung des Außenschleifkörpers (14) längs einer im wesentlichen horizontalen Achse (XX') von hinten nach .vorn verläuft, während die Einstichschleifbewegung des Innenschleifkörpers (24) längs einer im wesentlichen vertikalen Achse (ZZ¹) von oben nach unten verläuft.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (<A) zwischen den Vorschubachsen (XX',ZZ¹) der zwei Schleifkörper (14,24) zwischen 50° und 90° liegt.

MÜNCHEN: KABELtPROPINDUS-TELEXl 524244

BERLIN: TELEFON (O3O) 8 319088 KABEL: PROPINOUS -TELEX: 1 84Ο57
4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschleifkörper (24) auch längs einer Achse (YY') beweglich ist, die mit der Rotationsachse des Schleifkörpers (24) zusammenfällt.
5. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehsinn (5) des magnetischen Doms (2) und der Drehsinn (32) des Innenschleif körpers (24) identisch sind, während der Drehsinn (16) des Außenschlei f körpers (14) entgegengesetzt dazu gerichtet ist.
6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine mit Diamantstaub oder -splittern besetzte Abziehscheibe (36) für den Außenschlei fkörper (14) enthält, die in Bezug auf den Schleifkörper (14) tangential (E) zu diesem am Ende des Schleifvorschubes desselben angeordnet ist und die von einem Schlitten (40) getragen ist, der auf einer geneigten Achse (TT¹) beweglich ist, die im wesentlichen parallel zu einer Geraden (EF) verläuft, die durch die Berührungspunkte (E) zwischen Schleifkörper (14) und Abziehscheibe (36) und zwischen Schleifkörper (14) und Außenfläche des Werkstücks (6) am Ende des SchleifVorgangs verläuft.
7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine mit Diamantstaub oder -splittern besetzte Abziehscheibe (42) für den Innenschleifkörper (24) aufweist, die mit ihrer Innenfläche den Innenschleifkörper (24) abzieht.
8. Maschine nach A nspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzieh scheibe (42) im Inneren des magnetischen Dorns (2) hinter dem Werkstück (6) angeordnet und mit dem Dorn (2) in Drehung versetzt ist.
9. Maschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschleifkörper (24) in Längsrichtung längs der Achse (YY') von einer Bewegungsposition (B) bis zu einer Bewegungsposition (C) zum Abziehen durch die Innenabziehscheibe (42) und in umgekehrter Richtung bis in eine Position (D) zum Abgeben und Aufnehmen von Werkstücken durch den Dorn (2) beweglich ist.
10. Maschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenabziehscheibe (42) mit schraubenlinienförmig verlaufenden Rillen (44) versehen ist und eine axial angeordnete Einrichtung (46) zum Zuführen einer Spülflüssigkeit in das Innere und das Zentrum des Doms (2) aufweist.
11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie Leiteinrichtungen (48,30) für die Spülflüssigkeit enthält.