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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schleifgerät, dessen
Anwendung zum Schleifen von zylindrischen Gegenständen, insbesondere
von Metallartikeln, bevorzugter Weise aus Hartmetall.
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Ein
Schleifgerät
dieser Art gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ist in
US-A-4341532 beschrieben.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Schleifen von
zylindrischen Gegenständen
sowie auf ein Verfahren zum Schleifen derselben.
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Die
vorliegende Erfindung liegt im gewerblichen Gebiet der Oberflächenbearbeitungen
von zylindrischen Gegenständen,
wie beispielsweise zylindrischen Werkzeugen, die nachfolgend in
Werkzeugmaschinen mit hoher Geschwindigkeit zu verwenden sind, und
ist insbesondere auf das Gebiet der Bearbeitungen mit Materialabtragung
mit hoher Genauigkeit, wie beispielsweise Schleifen, Läppen und/oder gleichartigen
Oberflächenbearbeitungen
von metallischen, zylindrischen Gegenständen gerichtet.
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Wie
bekannt erfolgt das Schleifen von zylindrischen, metallischen Gegenständen, wie
die oben genannten, im allgemeinen über Schleifvorrichtungen, die
mit geeigneten Schleifgeräten
versehen sind, die imstande sind, an der Oberfläche auf den zylindrischen,
zu bearbeitenden Gegenstand einzuwirken, um eine vorgegebene Oberflächenschicht gemäß einem
Feinheitsgrad abzutragen, der die Verwendung des zylindrischen Gegenstandes
selbst zufrieden stellt.
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Insbesondere
sehen die üblicherweise
verwendeten Schleifvorrichtungen normalerweise eine Bearbeitungsstation
vor, im Bereich der ein entsprechendes Schleifgerät, wie z.B.
eine auf geeignete Weise um eine eigene Längsachse drehangetriebene Schleifscheibe,
mit der Außenfläche des
zylindrischen Gegenstandes in unmittelbarer Berührung gebracht wird, der gleichfalls
um eine entsprechende Längsachse
drehbeweglich ist. Während
einer solchen Bearbeitung, wird der zylindrische Gegenstand gegenüber der
Schleifscheibe derart verschoben, dass dessen gesamte axiale Abwicklung
bearbeitet wird und die Außenfläche desselben
vollständig
erfasst wird.
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Im
Einzelnen besteht die üblicherweise
für die
Bearbeitung von zylindrischen, metallischen Gegenständen verwendete
Schleifscheibe aus einem zylindrischen Lagerkern, der mit einer
Außenfläche aus
Schleifmaterial überzogen
ist. Die Außenschicht aus
Schleifmaterial wird allmäh lich
durch die Verwendung der Schleifscheibe während der Oberflächenbearbeitungen
der zylindrischen Gegenstände
verbraucht. Sobald die Schleifaußenschicht erschöpft ist,
wird die Schleifscheibe sofort durch eine andere, gleiche und unberührte Schleifscheibe
ersetzt.
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Gegeben
durch die hohe Winkelgeschwindigkeit, der sowohl die Schleifscheibe
als auch der zylindrische, zu bearbeitende Gegenstand ausgesetzt
ist, und die andauernde und lange Reibung zwischen diesen letzteren,
die zur Erzielung einer optimalen Schleifqualität notwendig sind, sind die Schleifscheibe
und der zylindrische Gegenstand einer übermäßigen Erhitzung ausgesetzt.
Dieser Neigung wird jedoch durch eine ständige Abgabe von einem oder
mehreren Fühlmitteln
entgegengetreten, die die in unmittelbarer Berührung stehenden Teile umspülen, wobei
sie auf einer Temperatur gehalten werden, die für die laufende Bearbeitung
angemessen ist.
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Auch
wenn die derzeitigen Schleifgeräte und- vorrichtungen die
Oberflächenbeschaffenheit von
zylindrischen Gegenständen
mit zufriedenstellender Qualität
ermöglichen,
hat die Anmelderin gefunden, dass der Stand der Technik nicht frei
von einigen Nachteilen und unter verschiedenen Aspekten verbesserbar
ist. Insbesondere hat die Anmelderin gefunden, dass es möglich ist,
die Qualität
sowie den Feinheitsgrad der zu bearbeitenden, zylindrischen Gegenstände zu verbessern,
wobei ein optimales Schleifen der Außen fläche der zylindrischen Gegenstände selbst
erhalten wird.
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Überdies
wurde auch die Möglichkeit
gefunden, das Kühlen
der sich in Berührung
befindlichen Teile des verwendeten Schleifgerätes und des zu bearbeitenden
zylindrischen Gegenstandes optimal zu gestalten, indem die Wirksamkeit
der verwendeten Kühlmittel
erhöht
und gleichzeitig die übermäßigen Verschwendungen
derselben herabgesetzt werden, die sich üblicherweise auf die Gesamtherstellungskosten
auswirken.
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Aus
dem Dokument
US 4341532 ist
auch eine laminare Drehschleifmaschine bekannt, die eine Vielzahl
von Zylinderscheiben aus Schleifstein umfasst, die in axialer Richtung
zusammengewalzt sind, in der die Dicke einer jeden der Scheibe sich
im Bereich von 1 bis 10 mm befindet, die Breite eines jeden Raumes
zwischen jeder Scheibe im Bereich von 0,05 bis 4 mm. Die Scheiben
bestehen vollständig
aus Schleifmaterial und weisen alle eine Öffnung für eine mittige Welle auf.
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Die
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die im Stand
der Technik vorliegenden Probleme zu lösen, indem ein Schleifen hoher Qualität vorgeschlagen
wird. Eine weitere Aufgabe liegt in der Bereitstellung einer Schleifscheibe,
die eine optimale Schneidfähigkeit
besitzt (wobei so die Herstellungsquoten erhöht werden) und die keine Überhitzungsprob leme
in der zu bearbeitenden Bereiche erzeugt, wobei überdies die Optimierung der Kühlmittel
ermöglicht
wird, indem deren Verschwendungen vermieden werden.
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Diese
und weitere Aufgaben, die näher
im Verlaufe der folgenden Beschreibung hervorgehen, werden im Wesentlichen
durch ein Schleifgerät
zum Schleifen von zylindrischen Gegenständen, insbesondere aus Hartmetall,
gelöst,
das die im Anspruch 1 wiedergegebenen Merkmale umfasst.
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Diese
Aufgaben werden überdies
durch die Verwendung eines oben genannten Schleifgerätes zum
Schleifen von zylindrischen Gegenständen, insbesondere aus Hartmetall
gelöst,
umfassend die im Patentanspruch 4 wiedergegebenen Merkmale.
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Die
vorgeschlagenen Aufgaben werden überdies
durch eine Vorrichtung zum Schleifen von zylindrischen Gegenständen, insbesondere
aus Hartmetall, gelöst,
umfassend die im Anspruch 5 wiedergegebenen Merkmale.
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Die
oben genannten Aufgaben werden auch durch ein Verfahren zum Schleifen
von zylindrischen Gegenständen,
insbesondere aus Hartmetall, gelöst, umfassend
die im Patentanspruch 20 wiedergegebenen Merkmale.
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Weitere
Merkmale und Vorteile gehen näher aus
der eingehenden Beschreibung einer bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen
Ausführungsform eines
Schleifgerätes,
die Verwendung eines solchen Schleifgerätes, einer Schleifvorrichtung
und eines Verfahrens zum Schleifen eines zylindrischen Gegenstandes,
insbesondere aus Hartmetall, gemäß der vorliegenden
Erfindung klar hervor. Diese Beschreibung wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf die beigefügten,
beispielhaften und daher nicht begrenzenden Figuren wiedergegeben.
Es zeigen,
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1 schematisch
ein Schleifgerät
gemäß der Erfindung;
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2 das
Gerät aus 1 im
Schnitt; und
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3 schematisch
eine Schleifmaschine für zylindrische
Gegenstände.
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Unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,
ist mit 1 insgesamt ein Schleifgerät von zylindrischen Gegenständen 2,
insbesondere aus Metall und bevorzugter Weise aus Hartmetall angegeben,
wie z.B. zylindrische Werkzeuge, die für eine Verwendung in Werkzeugmaschinen
mit hoher Geschwindigkeit und anderen, ähnlichen Maschinen bestimmt
sind. Insbesondere, wie in 1 und 2 gezeigt,
umfasst das Schleifgerät 1 mindestens
einen ersten, im Wesentlichen zylindrischen Schleifkörper 4,
der mindestens eine entsprechende Schleiffläche 4a aufweist, die
unter Arbeitsbedingungen bereitgestellt ist, in der Oberfläche auf
den zylindrischen Gegenstand 2 zu wirken, um davon eine vorgegebene
Oberflä chenschicht
abzutragen. Immer unter Bezugnahme auf 1 und 2,
umfasst das Schleifgerät 1 überdies
mindestens einen zweiten Schleifkörper 5, gleichfalls
im Wesentlichen zylindrisch, der eine entsprechende Schleiffläche 5a in Umfangsrichtung
aufweist, die unter Arbeitsbedingungen bereitgestellt ist, in der
Oberfläche
auf den zu bearbeitenden zylindrischen Gegenstand 2 zu
wirken, um mit dem ersten zylindrischen Schleifkörper 2 bei der Abtragung
der vorgegebenen Oberflächenschicht
des zylindrischen Gegenstandes 2 zusammenzuwirken. Vorteilhafter
Weise umfasst das Schleifgerät 1 auch
mindestens ein Zwischenteil 6, das zwischen dem ersten
und dem zweiten, zylindrischen Schleifkörper 4, 5 zwischengeschaltet
ist, um diese letzteren gemäß einem
vorgegebenen Maß (δ) axial auf
Abstand zu halten.
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Im
einzelnen weist jeder zylindrische Schleifkörper 4, 5 einen
im Wesentlichen zylindrischen Tragkern 4b, 5b,
bevorzugter Weise aus Stahl mit hoher Festigkeit und mindestens
eine äußere Materialabtragschicht 4c, 5c aus
Schleifmaterial, bevorzugter Weise mit Diamanten versehen, wie beispielsweise
Legierungen aus Industriediamant und/oder Metallpulvern auf. Der
zylindrische Tragkern 4b, 5b eines jeden zylindrischen
Schleifkörpers 4, 5 kann
je nach den konstruktiven Bedürfnissen
der Schleifvorrichtungen 3 eine mittige, durchgehende Öffnung 4d, 5d auf,
die sich axial derart erstreckt, dass deren Eingriff an einer eventuellen
Drehwelle 7 der Vorrichtung 3 erlaubt wird. Die äußere Abtragschicht 4c, 5c,
weist im Querschnitt ein im wesentlichen ringförmig oder kronenförmig ausgebildetes
Profil auf, dessen äußerer Umfangsbereich
die Umfangsschleiffläche 4a, 5a des
jeweiligen zylindrischen Schleifkörpers 4, 5 festlegt,
während
der innere Umfangsbereich in Eingriff der Außenabtragschicht 4c, 5c am
entsprechenden, zylindrischen Tragkern 4b, 5b festlegt.
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Wie
in 1 und 2 dargestellt, weist das Zwischenteil 6,
bevorzugter Weise zylindrischer Ausbildung, eine radiale Platzbeanspruchung
auf, die kleiner ist als der Höchstdurchmesser
mindestens eines der vorgesehenen, zylindrischen Schleifkörper 4, 5.
Insbesondere ist die radiale oder diametrale Platzbeanspruchung
des Zwischenteils 6 kleiner als der Höchstdurchmesser des zylindrischen
Tragkernes 4b, 5b der zylindrischen Schleifkörper 4, 5,
derart, dass zusammen mit dem entsprechenden zylindrischen Schleifkörper 4, 5 mindestens
eine Hinterschneidung auch unter einer Bedingung eines vollständigen Verbrauchs
der entsprechenden Abtragschicht 4c, 5c festgelegt
wird. Bevorzugter Weise ist die radiale oder diametrale Platzbeanspruchung
des Zwischenteils 6 kleiner als der Höchstdurchmesser des Tragkernes 4b, 5b aller
zylindrischen Schleifkörper 4, 5,
die die Schleifscheibe bilden. Auf diese Art und Weise legt das
Zwischenteil 6 zusammen mit den zylindrischen Schleifkörpern 4, 5 mindestens eine Kühlnut 6a in
Umfangsrichtung fest, die unter Arbeitsbedingungen bereitgestellt
ist, den zylindrischen Gegenstand 2 gegenüberzuliegen,
um mindestens einem Kühlmittel
zu erlauben, zwischen den zylindrischen Schleifkörpern 4, 5,
dem Zwischenteil 6 und dem zylindrischen Gegenstand selbst
zu wirken, und auf geeignete Weise diese letzteren kühlen.
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In
der in 1 und 2 erläuterten Lösung sieht das Schleifgerät 1 vorteilhafter
Weise eine Vielzahl von zylindrischen Schleifkörpern 4, 5 und 8 und eine
Vielzahl von Zwischenteilen 6 auf, die längs einer
gemeinsamen, entsprechenden Längsachse "X" ausgerichtet sind. Die Zwischenteile 6 sind
bevorzugter Weise mit den zylindrischen Schleifkörpern 4, 5, 8 zwischengeschaltet,
um eine Reihe von Umfangskühlnuten 6a festzulegen,
die unter Arbeitsbedingungen bereitgestellt sind, den zu bearbeitenden
zylindrischen Gegenstand gegenüberzuliegen.
Der Unterschied in den Abmessungen zwischen den Zwischenteilen 6 und
den zylindrischen Schleifkörpern 4, 5, 8 erteilt
dem Schleifgerät 1 einen
Gesamtaufbau, der im Längsschnitt
im Wesentlichen gezahnt erscheint. In diesem Fall ist jeder Zahn
durch den entsprechenden, zylindrischen Schleifkörper 4, 5, 8 festgelegt,
während
der Raum zwischen den anliegenden Zähnen durch die Umfangskühlnuten 6a festgelegt
ist.
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Immer
unter Bezugnahme auf 1 und 2, sind
die zylindrischen Schleifkörper 4, 5, 8 bevorzugter
Weise identisch, wobei sie sowohl dieselben axialen wie diametralen
Abmessungen aufweisen. Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass
für besondere
Anwendungen oder spezifische Bearbeitungen der zylindrischen Gegenstände 2,
die zylindrischen Schleifkörper 4, 5, 8 verschiedene
strukturelle Merkmale aufweisen. Wie aus den beigefügten Figuren
ersichtlich, und aus Bequemlichkeit in der Darstellung, sind auch
die zylindrischen Schleifkörper 8 mit
entsprechenden Bezugsziffern 8a, 8b, 8c versehen,
die jeweils die Umfangsschleifflächen,
die zylindrischen Tragkerne und die entsprechenden Außenabtragschichten
angeben.
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Bevorzugter
Weise sind auch die Zwischenteile 6 im Wesentlichen identisch
um folglich mit den zylindrischen Schleifkörpern 4, 5, 8 eine
Reihe von Kühlnuten 6a festzulegen,
die im Wesentlichen zueinander identisch sind.
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Vorteilhafter
Weise sind die zylindrischen Schleifkörper 4, 5, 8 und
die entsprechenden Zwischenteile 6 starr in Eingriff, um
einen einzigen ringförmigen
Aufbau 9 festzulegen. Mit anderen Worten, sind die zylindrischen
Schleifkörper 4, 5, 8 und
die Zwischenteile 6 um die gemeinsame Längsachse "X" fest
drehbeweglich, indem alle mit derselben Winkelgeschwindigkeit und
mit derselben Drehrichtung umlaufen.
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Der
ringförmige
Aufbau 9 des Schleifgerätes 1 kann
auch auf eine andere Art und Weise ausgeführt sein, wie beispielsweise
in einem einzigen Block, der durch eine Außenabtragschicht überzogen ist,
die mit einer Reihe von Kühlnuten
für den
Durchgang des Kühlmittels
versehen ist. Es ist klar, dass ein wie oben beschriebener Aufbau
wegen der zahlreichen Vorteile, die der Aufbau umfasst, wie die
Zusammenbaubarkeit und der Zerlegbarkeit des Schleifgerätes 1 in
Abhängigkeit
der Merkmale des zu bearbeitenden zylindrischen Gegenstandes 2,
wie die Verwendung von zur Zeit im Handel erhältlichen Bestandteile, ohne
eine solches Fertigteil konstruieren und komplett herzustellen zu
müssen,
sowie die Austauschbarkeit der verschiedenen Teile, in Abhängigkeit
sowohl der Herstellungsbedürfnisse
als auch des Verbrauchs und/oder Verschleißes einiger Teile vorzuziehen
ist.
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Wie
in 3 erläutert,
ist das Schleifgerät 1 an
der oben genannten Schleifvorrichtung 3 im Bereich einer
Bearbeitungsstation 10 dieser letzteren angebracht, die
auf geeignete Weise mit eigens dafür vorgesehenen Lagern für die bewegliche
Abstützung sowohl
des zu verwendenden Schleifgerätes 1 als auch
des zu schleifenden Gegenstandes 2 sowie mit geeigneten
Verstellmitteln versehen ist, um das Schleifgerät 1 um die eigene
Längsachse "X" und dem zylindrischen Gegenstand 2 um
die eigene Längsachse "Y" in Drehbewegung zu setzen. Die Verstellmittel
sind überdies
imstande, das Schleifgerät 1 und
den zylindrischen Gegenstand 2 zwischen einer Arbeitsstellung,
in der das Schleifgerät 1 in
der Oberfläche
auf den zylindrischen Gegenstand 2 wirkt, und einer nicht
wirksamen Stellung relativ zu bewegen, in der diese letzteren im
Wesentlichen voneinander beabstandet bleiben, d.h. ohne in gegenseitige
Berührung
zu kommen.
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Um
der strukturellen Temperaturerhöhung sowohl
im Schleifgerät 1 als
auch im zylindrischen Gegenstand 2 gegenzutreten, umfass
die Vorrichtung überdies
in der Bearbeiturngsstation 10 geeignete Kühlmittel 11,
die imstande sind das obengenannte Kühlfluid abzugeben. Das Kühlfluid
wird bevorzugter Weise unmittelbar auf die einer Überhitzung
ausgesetzten Teile abgegeben, indem es diese letzteren außen umspült und zwischen
denselben über
die Umfangskühlnuten 6a des
zylindrischen Gegenstandes 2 durchdringt.
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Die
vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Schleifen des
oben genannten zylindrischen Gegenstandes 2 vor.
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Vor
allem ist es erforderlich, das Schleifgerät 1 zusammenzustellen
und zu bilden, um es nachfolgend auf der entsprechenden Vorrichtung 3 für das Schleifen
von zylindrischen Gegenständen 2 anbringen
zu können.
Der Zusammenbau des Schleifgerätes 1 erfolgt
durch die Bereitstellung mindestens des ersten und des zweiten zylindrischen
Schleifkörpers 4, 5 gemäß vorgege benen
Stellungen (im allgemeinen werden die zylindrischen Schleifkörper in
einer Mehrzahl vorhanden sein) und über die darauffolgende Beabstandung
derselben durch Zwischenschaltung des entsprechenden Zwischenteils 6.
Der erste und der zweite zylindrische Schleifkörper 4, 5 werden folglich
voneinander axial entfernt. Derselbe Vorgang wird nacheinander auch
für die
weiteren zylindrischen Schleifkörper 8 und
die anderen Zwischenteile 6 durchgeführt, die für die Bildung des Schleifgerätes 1 erforderlich
sind. Der Zusammenbau der zylindrischen Schleifkörper 4, 5, 8 und
der Zwischenteile 6 erfolgt bevorzugter Weise derart, dass
alle Bestandteile gegenseitig starr befestigt sind. An dieser Stelle wird
das Schleifgerät 1 an
der Vorrichtung 3 im Bereich der Bearbeitungsstation 10 dieser
letzteren angebracht und nachfolgend um die eigene Längsachse "X" in Drehung versetzt. Gleichzeitig oder
nacheinanderfolgend wird auch der zylindrische Gegenstand 2 in
der Bearbeitungsstation 10 der Vorrichtung 3 angeordnet,
um die eigene Längsachse "Y" in Drehung versetzt zu werden.
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Das
Schleifgerät 1 wird
schließlich
in der Arbeitsstellung angeordnet und nachfolgend über dem zylindrischen
Gegenstand 2 mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit
axial verstellt, die das vollständige
Schleifen der zylindrischen Fläche
des zylindrischen Gegenstandes selbst sicherstellt.
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Die
Erfindung erzielt wichtige Vorteile.
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Vor
allem erlaubt der ringförmige
Aufbau 9 des Schleifgerätes
eine ausgezeichnete Feinbearbeitung der zylindrischen Oberfläche der
zu bearbeitenden zylindrischen Gegenstände, wobei ein hoher Qualitätsgrad erreicht
wird, der höher
liegt, als bei Schleifarbeiten, die durch die Verwendung einer klassischen
Schleifscheibe erhalten wird.
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Die
Schneidfähigkeit
der Schleifscheibe, Gegenstand der Erfindung, ist höher als
jene der bekannten Schleifgeräte,
wobei hohe Herstellungsquoten erhalten werden.
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Es
ist überdies
hinzuzufügen,
dass die Anwesenheit einer Vielzahl von Kühlaufnahmen längs des
Umfangs einen größeren Wärmeaustausch
zwischen den während
der Bearbeitungen abgegebenen Kühlfluids
und den übermäßigen Temperaturerhöhungen ausgesetzten
Elementen erlaubt, wie das Schleifgerät selbst und der zu bearbeitende
zylindrische Gegenstand. Insbesondere kann das Kühlfluid in den Kühlaufnahmen
am Umfang eintreten, wobei der zylindrische zu bearbeitende Gegenstand
teilweise umfasst wird, und auf eine größere Oberfläche des Schleifgerätes wirkt.
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Es
ist überdies
in Betracht zu ziehen, dass die optimale Gestaltung der Kühlung ein
fühlbares Ersparnis
an abgegebenen Kühlfluid
erlaubt, was sich in eine Herabsetzung der gesamten Herstel lungskosten
niederschlägt,
die mit dem Schleifen der zylindrischen Gegenstände verbunden sind.