DE3831294A1 - Verfahren zum kopierschleifen von zylindrischen und sphaerischen oberflaechen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum kopierschleifen von zylindrischen und sphaerischen oberflaechen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Kopierschleifen und Glätten von zylindrischen und
sphärischen Oberflächen gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 bzw. 2.
Bei bekannten derartigen Schleifvorrichtungen, werden
Scheiben-Schleifvorrichtungen verwendet, bei welchen der
Verlauf der Kurvenfläche über eine durch eine Kurvenscheibe
gesteuerte Schleifscheibe abgewickelt wird. Bei einer
solchen Schleifscheibe sind durch die mit ihrer Kante auf
der Zylinderoberfläche aufliegende Schleifscheibe Riefen
auf der bearbeiteten Zylinderoberfläche nicht zu vermeiden.
Bei stärkerer Abnützung werden auch Überdrehungen der
Oberfläche erforderlich, während anschließend ein Egali
sieren und Feinschleifen erfolgen muß.
Dadurch sind in der Regel mehrere zeitaufwendige Arbeits
vorgänge erforderlich. Weiterin erfolgt durch Überdreh
und zusätzliche Schleifarbeiten eine größere Material
abtragung des Zylinders, wodurch die Gesamtlebensdauer des
zu behandelnden Zylinders verringert wird.
Besonders schwierig und aufwendig gestalten sich derartige
Arbeiten an den Zylinderenden, welche leicht konvexe Kanten
aufweisen, wobei besondere Vorrichtungen zum Schleifen
dieser Partien erforderlich werden.
Außerdem ist es erforderlich die von Strahlungswärme der
aufgeheizten Zylinder ungeschützten Dreh- oder Schleifma
schinen über eine längere Zeit vorzuwärmen.
Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE-OS 36 39 264
bekannt. Bei ihr werden zwischen zwei an Säulen angeord
nete Konsolen ein Träger und eine darauf dem Sollwert
der sphärischen Oberflächengenauigkeit entsprechende, als
Führungsbahn ausgebildete einstellbare Kopierschablone
vorgesehen. An der Kopierschablone und dem Träger ist ein
Schleifbandgerät mit Schleifband-Antrieb, ein Zustell
schlitten mit Einstellvorrichtungen mit axial bewegbaren
Führungsbuchsen und eine Spanneinrichtung angeordnet.
Ein Nachteil, der jedoch allgemein bei Präzisionsschleifen
von abgenützten Zylinderoberflächen besteht, ist darin
zu sehen, daß zuerst die an der Zylinderoberfläche her
vorstehenden Teilflächen abgetragen werden. Bei aufge
heizten Zylindern entstehen unterschiedliche Abstrahlungs
verhältnisse zwischen bearbeiteten und nichtbearbeiteten
Zylinderoberflächen, die zu Wärmedifferenzen in der Zylin
derwandung führen, wodurch unterschiedliche Ausdehnungen
zwischen bearbeiteten und nichtbearbeiteten Teilflächen
entstehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige hohe
Ausdehnungsdifferenzen zwischen den hervorstehenden und
den glatteren abgenützten Zylinder-Teiloberflächen zu
vermeiden, um eine höhere Bearbeitungspräzision zu erreichen
sowie kürzere Schleifzeiten bei geringerer Materialabtragung
und dadurch längere Gesamtlebensdauer der Zylinder zu
ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs
1 bzw. 2 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
insbesondere darin, daß dem Präzisions- mit dem nach
folgenden Feinschleifen eine Schleifphase vorgeschaltet
wird, bei welcher das Schleifband unter vorbestimmtem
Druck an die Außenoberfläche des Zylinders innerhalb
eines zwischen der Kopierschablone und der Kontaktrolle
einstellbaren Spiels andrückt wird, so daß die Zylinder
oberfläche unabhängig von ihrer Geormetrie gleichmäßig
abgetragen wird. Dadurch wird auch eine gleichmäßige
Wärmeverteilung und damit auch eine gleichmäßige Aus
dehnung der Zylinderoberfläche, was insbesondere in
radialer Richtung von Wichtigkeit ist, sichergestellt,
wodurch eine genauere Zylindergeometrie erzielt wird.
Weiter ergeben sich auch kürzere Schleifzeiten mit gerin
gerer Materialabtragung und damit längere Gesamtlebens
dauer der zu bearbeitenden Zylinder und Einsparung von
Schleifbändern.
Bei der Vorrichtung erfolgt mittels der Justiereinrichtung
außer den üblichen Zustellungen der Schleifbänder zur
Zylinderoberfläche zusätzlich eine zwischen der Kopier
schablone und der Kontaktrolle einstellbare Spiel-Bewegung
X bzw. X′, wobei vorzugsweise eine Einstellung X/2=X′/2
erfolgt.
Der Träger ist mit einer speziellen Wärmeplatte gegenüber
der zu bearbeitenden Zylinderoberfläche abgeschirmt, wodurch
Verformungen des Träger vermieden werden, was zu höherer
Präzision des bearbeitenden Zylinders führt und sich das
sonst erforderliche zeitaufwendige Vorwärmen der Schleif
vorrichtung erübrigt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des
Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Es zeigen
Fig. 1 eine Ansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1
und
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine an einem
Zustellschlitten angeordnete Justiereinrichtung der
Vorrichtung gemäß der Fig. 1 und 2.
Gemäß der Fig. 1 und 2 ist mit 9 ein Maschinengestell
bezeichnet, an welchem Konsolen 2 zur Halterung eines auf
einer Grundplatte 3 angeordneten Trägers 4 vorgesehen sind.
Auf dem Träger 4 ist einmal eine Führungsbahn 7, die mit
einer Stützrolle 8 zusammenwirkt, und zum anderen eine
Kopierschablone 10 angeordnet. Auf dem Träger 4 sind in
gleichmäßigen Abständen zueinander Abstützungen 11 mit
Aufnahmen 12 verschiebbar angeordnet, wobei in den Ab
stützungen 11 die Kopierschablone 10 gelagert ist (in Fig. 1
nur im Querschnitt gezeigt). Jede Aufnahme 12 weist beid
seitig auf diese einwirkende Einstellschrauben 13 (nur mit
Schraubenachsen angedeutet) auf, durch welche die Kopier
schablone 10 über deren Axialerstreckung entsprechend den
vorgegebenen Sollmassen, insbesondere der sphärischen
Endteile des Zylinders angepaßt werden kann, so daß die
Kopierschablone 10 über die gesamte Zylinderlänge 45 eine
Sollkontur einer zu schleifenden Oberfläche 45′ aufweist.
Der Träger 4 ist gegenüber der zu schleifenden Zylinder
oberfläche 45′ durch eine auf Haltern 6 angeordnete Wärme
dämmplatte 5 abgeschirmt.
Auf der Führungsbahn 7 gleitet über die Stürtzrolle 8
eine Trägerplatte 19 mit einem verschiebbaren Zustell
schlitten 18, wobei die Trägerplatte 19 beweglich
gelagerte Führungsbuchsen 20 aufnimmt. Die Führungsbuchsen
20 gleiten auf der Kopierschablone 10, wodurch mit Hilfe
eines Antriebsmotors 14 mit Getriebe 15 und eines Zahn
rades 16 sowie einer Zahnstange 16′ der Zustellschlitten
18 mit dem daran befestigten Antriebsmotor 24, einer
Antriebsrolle 22 und einer Kontaktrolle 23 für das Schleif
band 21 an der zu schleifenden Oberfläche 45′ entlang
geführt wird.
Die Selbstzentrierung der Führungsbuchsen 20 gewährleistet,
daß die an einem einstellbaren Halter 26 angeordnete
Kontaktrolle 23 in jeder Position tangential zur Zylinder
oberfläche 45 steht, so daß eine glatte Oberfläche ohne
Riefen geschliffen werden kann. Der einstellbare Halter 26
für die Kontaktrolle 23 steht in Verbindung mit den Führungs
buchsen 20, wodurch eine automatische Anpassung gemäß dem
vorgegebenen Sollprofil der Kopierschablone 10 gegenüber der
zu schleifenden Oberfläche 45′ erfolgt.
Die Laufposition des mit einer Schutzabdeckung 25 versehenen
Schleifbandes 21 wird über eine Einstellschraube 28 der
Spanneinrichtung 27 eingestellt, die aus einem Spannzylinder
27′, einer Motorwippe und einer an dem Zustellschlitten 18
angeordneten Lagerung besteht. Die radiale Zustellung der
Bandschleif-Kontaktrolle 23 erfolgt mittels des durch eine
Justiereinrichtung 30 einstellbaren Zustellschlittens 18.
Zum Absaugen des anfallenden Abtriebes ist eine aus einer
Absaugdüse, einem Zwischenstück und einem Absaugschlauch
gebildete Absaugeinrichtung 29 vorgesehen.
In Fig. 3 ist die Justiereinrichtung 30, die über ein
Zwischenstück 38 an dem Zustellschlitten 18 befestigt
ist, detaillierter dargestellt. Es ist eine mit einem
verstellbaren Anschlagring 32 versehene Präzisionsspindel
31 vorgesehen, die in einer Spindelführung 40 und an der
gegenüber der Kontaktrolle 23 abgewandten Spindelseite 31′
in Lagern 33, die mittels eines Gewindespannringes 34
gespannt werden können, gelagert ist. Zum Einstellen
einer festen Verbindung zwischen der Kopierschablone 10
und der Kontaktrolle 23 ist ein mit einer Skala (nicht
dargestellt) versehener, an dem Zwischenstück 38 der
Justiereinrichtung 30 anliegender Ring 35 vorgesehen, der
mittels eines Gummiringes 36 durch eine mit einem Hand
griff 39′ versehene Hülse 39 mitgenommen wird und damit
eine genaue Zustellung der Kontaktrolle 23 zur der zu
bearbeitenden Zylinderoberfläche 45′ möglich ist. Bei
Überwindung des Gummiring-Widerstandes kann der Ring 35
in der Regel auf die O-Skalaposition verstellt werden.
Ein winkelförmig ausgebildeter Gewindering 37 zum Ein
stellen eines Spiels X bzw. X′ zwischen der Kopierschablone
10 und der Kontaktrolle 23 liegt an der Präzisionsspindel
31 unterhalb des Gewindespannringes 34, wobei der zum
Spindelende 31′ abgewinkelte Gewindering 37 an der Aussen
fläche des Gewindespannringes 34 anliegt.
Der in Fig. 3 mit ausgezogenen Linien dargestellte Gewinde
ring 37 bildet eine feste Verbindung zwischen der Kopier
schablone 10 und der Kontaktrolle 23, da ein Spiel X′=0
vorliegt, und kommt in den nachfolgenden Schleifphasen
zur Wirkung. Um erfindungsgemäß für die vorgeschaltete
Schleifphase eine mit Spiel X bzw. X′ zwischen der Kopier
schablone 10 und der Kontaktrolle 23 bewegliche Verbindung
zu bilden, wird der Gewindering 37 an der Spindel 31 gegen
über der Spindelführung 40 entsprechend verstellt, so daß
zwischen dem Gewindering 37 und den Lagern 33 ein Spiel X′
und gleichzeitig entsprechend zwischen dem Anschlagring 32
den Lagern 33 ein Spiel X einstellbar ist. Eine mittels
eines Halters 42 an dem Zustellschlitten 18 befestigte
Druckeinrichtung 43, beispielsweise ein Pneumatikzylinder,
wobei auch ein Hydraulikzylinder oder Druckfedern zur
Anwendung kommen könnten, führt die Spielbewegung X bzw. X′
der Präzisionsspindel 31 aus, wobei vorzugsweise eine
in Fig. 3 strichliert dargestellte Spiel-Einstellung X/2=X′/2
eingestellt wird.
Die Betriebsweise der Erfindung sei an Hand von Fig. 1 bis 3
näher erläutert.
Der zu bearbeitende Zylinder 45, der während des Betriebes,
beispielsweise an einer Papiermaschine, unregelmäßige
Oberflächen-Abnützungen aufweist und an dessen Außen
oberfläche 45′ bei erhöhten Temperaturen sich eine aus
verschiedenen Partikeln, wie Harz-, Öl-, Farb-Resten und
dgl. bestehende Oberflächenschicht, ein sogenanntes Coating,
gebildet hat, wird auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt
und auf eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit gebracht.
Nachdem das Schleifbandgerät 1 gegenüber dem Zylinder 45 mit
geringem Abstand zur Zylinderoberfläche 45′ in eine Ausgangs
position gebracht wurde, wird ein grobes Schleifband 21
mittels eines Schleifband-Antriebes 22, 23, 24 auf eine
vorbestimmte Laufgeschwindigkeit gebracht und in einer
vorgeschalteten Schleifphase unter vorbestimmtem Druck an
die Außenoberfläche 45′ des zu bearbeitenden Zylinders 45
derart bewegbar angedrückt, daß die noch unregelmäßige
Zylinderoberfläche 45′ unabhängig von ihrer Geometrie
gleichmäßig abgetragen wird, indem zwischen der Kopier
schablone 10 und der Kontaktrolle 23 ein Spiel X bzw. X′
durch eine Justiereinrichtung 30, wie in der Beschreibung
zur Fig. 3 eingehend beschrieben, eingestellt wird und
durch Einwirkung der Druckeinrichtung 43, beispielsweise
eines Pneumatikzylinders, beim Schleifen in radialer
Richtung zur Zylinderoberfläche 45′ eine Spiel-Bewegung
der Kontaktrolle 23 erfolgt.
Das Bandschleifgerät 1 wird mittels eines Getriebemotors
14, 15 an der verstellbaren Kopierschablone 10 derart axial
verschoben, daß die gesamte zu berarbeitende Zylinder
oberfläche 45′ in überlappenden Schleifband-Bahnen abge
tragen wird. Sobald die erwähnte Oberflächenschicht von
der Zylinderoberfläche 45′ abgeschliffen ist, werden die
Druckverhältnisse auf das Bandschleifgerät 1 derart ver
ändert, daß in einer nachfolgenden Schleifphase, dem
eigentlichen Präzisionsschleifen, zwischen der Kopierschab
lone 10 und der Kontaktrolle 23 eine durch einen verstell
baren Zustellschlitten 18 mit der Justiereinrichtung 30
regelbare feste Verbindung entsteht, wie ebenfalls in der
Beschreibung zur Fig. 3 bereits gesagt wurde. Das Band
schleifgerät 1 läuft in Hin- und Herbewegungen, d.h. in
sogenannten Durchgängen, in axialer Richtung über die
gesamte Länge des Zylinders 45, wobei nach jedem Durchgang
eine entsprechende feste Zustellung der Kontaktrolle 23
zur Zylinderoberfläche 45′ durch die Justiereinrichtung 30
vorgenommen wird. Nach einem Verschleiß des Schleifbandes
21 erfolgt ein Auswechseln desselben mit wiederum entspre
chender Zustellung des Zustellschlittens 18 durch die
Justiereinrichtung 30. Die Durchgänge mit den entsprechenden
Zustellungen des Bandschleifgerätes 1 durch die Justier
einrichtung 30 sowie das Auswechseln der Schleifbänder 21
wiederholen sich so oft, bis der Zylinder 45 die durch die
Kopierschablone 10 in axialer Richtung vorgegebene Form
und eine exakte Rundheit erhalten hat. Durch Einsetzen
immer feinerer Schleifbänder 21 wird der Schleifvorgang
durch eine letzte Schleifphase abgeschlossen, bei welcher
eine entsprechend dem Fertigungsprozeß erforderliche
exakte und entsprechend feine Zylinderoberfläche 45′
erzielt wird.
Durch die erfindungsgemäße vorgeschaltete Schleifphase
mit einer je nach den gegebenen Unregelmäßigkeiten der
Zylinderoberfläche stattfindenden Spiel-Bewegung X bzw. X′
des unter vorbestimmtem Druck zur Zylinderoberfläche 45′
mittels der Kontaktrolle 23 angedrückten Schleifbandes 21
radial zur Zylinderoberfläche 45′ wird eine gleichmäßige
Erwärmung und damit auch eine in radialer Richtung gleich
mäßige Ausdehnung der Zylinderoberfläche erzielt, wodurch
gegenüber bisher bekannten Verfahren eine höhere Bearbeitungs
präzision bei kürzeren Schleifzeiten sowie eine Material
ersparnis durch geringer erforderliche Zylinderoberfläche-
Abtragung und somit eine längere Gesamtlebensdauer der
Zylinder 45 erzielt wird und Schleifbänder 21 eingespart
werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise ölfrei,
d.h. als Trockenschleifvorrichtung eingesetzt. Es ist jedoch
ohne weiteres möglich, ein an sich bekanntes Naßschleifen
damit vorzunehmen.
Claims (8)
1. Verfahren zum Kopierschleifen und Glätten von zylindri
schen und sphärischen Oberflächen mittels eines Bandschleif
gerätes, insbesondere zum Regenerieren von Zylindern (45)
für Papiermaschinen und Wellen, die während des Betriebes
Oberflächen-Abnützungen und aus verschiedenen Partikeln
gebildete Oberflächenschichten aufweisen, mit folgenden
Verfahrensschritten:
- - der zu bearbeitende auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizte Zylinder (45) wird auf eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit gebracht,
- - das Schleifband (21) des Bandschleifgerätes (1) wird mittels eines Antriebes (22-24) in eine vorbestimmte Laufgeschwindig keit gebracht und gegenüber der zu bearbeitenden Zylinder oberfläche (45′) in Schleifposition geführt, wobei mit Hilfe einer verstellbaren Justiereinrichtung (30) eine regelbare feste Verbindung eingestellt wird,
- - das Bandschleifgerät (1) läuft in einer ersten Schleifphase in Hin- und Herbewegungen, d.h. in sogenannten Durchgängen in axialer Richtung über die gesamte Länge des Zylinders (45),
- - nach jedem Durchgang erfolgt durch einen Zustellschlitten (18) mit der Justiereinrichtung (30) eine entsprechende Zustellung einer Kontaktrolle (23),
- - nach Verschleiß des Schleifbandes (21) erfolgt ein Auswechseln desselben mit wiederum entsprechender Justierung des Zustellschlittens (18),
- - die Durchgänge mit den entsprechenden Zustellungen sowie das Auswechseln der Schleifbänder (21) wiederholen sich so oft, bis der Zylinder (45) die durch eine Kopierschablone (10) in axialer Richtung vorgegebene Form und eine exakte Rundheit erhalten hat,
- - durch Einsetzen immer feinerer Schleifbänder (21) wird eine zweite Schleifphase durchgeführt, wodurch eine entsprechend dem Fertigungsprozeß erforderliche exakte und entsprechend feine Zylinderoberfläche (45) erzielt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß in einer der ersten vorge
schalteten Schleifphase das Schleifband (21) unter vor
bestimmtem Druck an die Außenoberfläche (45′) des zu
bearbeitenden Zylinders (45) innerhalb eines Spiels
(X bzw. X′) zwischen einer Kopierschablone (10) und einer
Kontaktrolle (23) beweglich derart angedrückt wird, daß
in dieser vorgeschalteten Schleifphase die Zylinderober
fläche (45′) unabhängig von ihrer Geometrie gleichmäßig
abgetragen wird,
und daß nach dem Abschleifen der Oberflächenschicht des Zylinders (45) die Druckverhältnisse auf das Bandschleif gerät (1) derart verändert werden, daß in der nun folgenden ersten Schleifphase, dem eigentlichen Präzisionsschleifen die feste Verbindung zwischen der Kopierschablone (10) und der Kontaktrolle (30) eingestellt wird.
und daß nach dem Abschleifen der Oberflächenschicht des Zylinders (45) die Druckverhältnisse auf das Bandschleif gerät (1) derart verändert werden, daß in der nun folgenden ersten Schleifphase, dem eigentlichen Präzisionsschleifen die feste Verbindung zwischen der Kopierschablone (10) und der Kontaktrolle (30) eingestellt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
mit einem Träger (4) und einer darauf dem Sollwert der
sphärischen Oberflächengenauigkeit entsprechenden als
Führungsbahn (7) ausgebildeten einstellbaren Kopierschablone
(10), wobei auf der Kopierschablone (10) und dem Träger (4)
ein Schleifgerät (1) mit Schleifbandantrieb (22-24), ein
Zustellschlitten (18) mit Einstellvorrichtungen mit axial
bewegbaren Führungsbuchsen (20) und eine Spanneinrichtung
(27) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mit
Hilfe des Zustellschlittens (18) und der Justiereinrichtung
zwischen der Kopierschablone (10) und der Kontaktrolle (23)
ein radiales Spiel (X bzw. X′) zu der Zylinderoberfläche
(45′) einstellbar ist, und der Zustellschlitten (18)
zusammen mit der Justiereinrichtung (30) mittels einer
Druckeinrichtung (43) unter vorbestimmtem Druck innerhalb
des Spiels (X bzw. X′) in Richtung auf die Zylinderoberfläche
drückbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Justiereinrichtung (30) eine in einem Lager (33)
und in einer Führung (40) angeordnete Präzisionsspindel (31)
aufweist, die mit einem Anschlagring (32) versehen ist,und
daß die Spindel (31) mit Hilfe eines an ihrer der Kontakt
rolle (23) abgewandten Spindelseite (31′) angeordneten
Gewinderinges (37) auf ein Spiel (X) zwischen dem Anschlag
ring (32) und dem Lager (33) bzw. ein Spiel (X′) zwischen
dem Lager (33) und der Innenstirnfläche des Gewinderinges
(37) einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die bevorzugte Spiel-Einstellung X/2=X′/2 beträgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Anschlagring (32) auf der Präzisionsspindel (31) ver
stellbar ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Druckeinrichtung (43) pneumatisch, hydraulisch oder
federnd ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Träger (4) gegenüber der zu bearbeitenden Zylinder
oberfläche (45′) durch eine Wärmedämmplatte (5) abschirmbar
ist.
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