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Lagerung der durch eine Druckluftturbine angetriebenen Schleifspindel,
insbesondere zum Ausschleifen kleiner Bohrungen Beim Ausschleifen von kleinen Bohrungen.
ergeben sich dadurch Schwierigkeiten, daß für eine einwandfreie Bearbeitung sehr
hohe Umfangsgeschwindigkeiten des Schleifsteines von z: B. 2o und 30m in der Sekunde
erford,erlich sind. Verwendet man z. B. zum Ausschleifen einer Bohrung von 6 mm
Durchmessereinen Schleifstein von 5 mm mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 25 m/Sek,
dann muß der Schleifstein ioo ooo Umdreht i;gen in der Minute machen. Wenn die Bohrung
eine beträchtliche Tiefe hat, sind sehr lange und dünne Spindeln ierforderlich.
So ist z. B. zum Ausschleifen einer Bohrung von 6 cm Tiefe eine Spindel von 6o mm
Länge -und 4 mm Durchmesser ierforderlich , wenn der Durchmesser des Schleifsteines
5 m@m beträgt. Da nun die Gesamtlänge des Trägers nicht weniger als 7o mm ist, würde
die kritische Geschwindigkeit einer solchen Spindel bei, 34 000 Umdrehungen in der
Minute liegen, also etwa nun ein Drittel der für eine vorteilhafte Ausnutzung des
Schleifsteins erforderlichen Winkelgeschwindigkeit betragen. Zwecks Erzielung höherer
Geschwindigkeiten hat man schon derartige Schleifspindeln mit seinem Druckluftturbinenantrieb
versehen und, um eine Durchbiegung zu verhindern, die Schlegifsipindel auf ihrer
ganzen Länge in einem rohrartigen Ansatz des Gehäuses untexgebra;cht und in Lagern
gelagert, die mittels Öl geschmiert werden.
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Darüber hinaus ist @es auch schon bekannt, die Schleifspindel durch
ein festes Spurl,a;,-"er abzustützen und die von der Druckluftturbine abströmmende
Luft so zu führen, daß, nachdem
sie den Hohlraum zwischen Spindel
und Spindelgehäuse durchströmt hat, in Richtung gegen die Schleifscheibe ins Freie
geführt wird. Dabei strömt sie .an der Innenseite des vorderen Spindellagers vorbei.
Hierdurch wird aber nur eine unvollkommene Kühlung dieses Lagers bewirkt, da nur
der Innenring des als Kugellager ausgebildeten Lagers. gekühlt wird, dagegen der
Außenring nicht. Ferner findet bei dieser Ausführung eine Kühlung des Spurlagers
durch die Druckluft nur in unvollkommenem Maße statt, da die Luft sofort seitlich
über die Turbine abströmt.
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Diese bekannten Konstruktionen sind somit nicht geeignet, Geschwindigkeiten
bis zu i oo ooo und mehr Umdrehungen in der Minute auszuhalten, da die Ausbildung
der Spindellagerung dieses nicht zuläßt.
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Dieser Übelstand wird nun gemäß der Erfindung beseitigt, die eine
Lagerung der durch Leine Druckluftturbine angetriebenen Schleifspindel; insbesondere
zum Ausschleifen kleiner Bohrungen, betrifft, bei, der die Spindel in zwei im Abstand
voneinander angeordneten Lagern läuft und durch den Axialsohub gegen ,ein Drucklager
gepreßt wird. Dabei ist die Lagerausbildung und Anordnung derart, daß jegliche Schwingungen
der Spindel trotz der hohen Geschwindigkeiten fortfallen und eine gute und einwandfreie
Kühlung der Lager stattfindet.
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Von den bekannten Lagerungen unterscheidet sich die Erfindung nun
in erster Linie vorteilhaft dadurch, daß .die beiden Spindellager in an sich bekannter
Wise in der Spindellängsrichtung .einstellbar sind und das eine Lager. in an sich
bekannter Weise in -einem Lagerrohr, das frei aus :dem Antriebsgehäuse herausragt,
am freien Ende angeordnet ist, während in dem zwischen den Lagern liegenden Spindelteileine
Hülse zwischen dem Lagerrohr und der Spindel vorgesehen ist, die innen mit öl unter
Druck geschmiert und außen mit Druckluft o. dgl. gekühlt wird.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Achse der Spindel' um
ein ;gewisses feststehendes Mal') zur Achse des Lagerrohres verstellt, so daß, das
Spindelende mit der Schleifscheibe @einseitig zum Lagerrohr liegt. Gegenüber an
sich bekannten exzentrischen Lagerungen der Spindel unterscheidet sich die
Lagerung gemäß der Erfindung dadurchy daß hierdurch' die Widerstandsfähigkeit wesentlich.
erhöht wird, so daß auch lange- Spindeln von Schleifscheiben sehr kleinen Durchmessers
stabil gelagert sind. Als Kühlmittel für die Lager wird Druckluft verwendet, und
zwar vorzugsweise die zum Antrieb der Turbine dienende Luft, während zur Kühlung
des vorderen Spindelteils eine zusätzliche Zufuhr von Druckluft oder ,anderer Mittel
vorgesehen ist, die an einer Stelle zwischen denn Lagern zugeführt und zwischen
der Hülse und der Spindel hindurchgeführt werden. Gegenüber einer bekannten Kühlung
mittels der zum Antrieb der Turbine dienenden Luft, bei der die Luft nur den Innenring
des am vorderen Ende der Schleifspindel befindlichen Kugellagers kühlt, dagegen
den Außenring nicht bestreicht, also nur eine unvollkommene Kühlwirkung zu verzeichnen
ist, wird durch die Kühlmittelführung gemäß der Erfindung eine einwandfreie Kühlung
sämtlicher in Frage kommender Teile .erzielt.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
wiedergegeben, und zwar zeigt Abb. i einen Axialschnitt durch eine Einrichtung zum
Ausschleifen von kleinen Bohrungen (unter i cm), teilweise in Ansicht, Abb. 2 und
3 einen. Querschnitt und eine Vorderansicht von Einzelteilen nach den Linien II-II
und III-III der Abb. i.
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Zur Erreichung der erforderlichen hohen Umfangsgeschwindigkeiten mird
als Treibmaschine eine sehr leichte Druckluftturbine verwendet, die aus einem leichten
Schaufelrad T, z. B. aus Dwraltuninium, besteht, das die Schleifstein.spindel oder
-welle A trägt, die ein kurzes Stück über die Nabe der Turbine hinaus nach innen
vorsteht, wo sie von einem in axialer Richtung einstellbaren ZapfenlagerB in der
richtigen Lage gehalten wird. Die Druckluft wird gegen das Rad T durch die Düsen
C von dem dem inneren Ende der ! Spindel A entgegengesetzten Teil geblasen, derart,
daß das Rad T durch die Axialkomponente nach innen getrieben wird, wodurch das Ende
der Spindel A beständig gegen das Zapfenlager B gepreßt wird.
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Um zu verhindern, daß der vorspringende Teil der SpindelA bei der
äußerst schnellen Drehung urgestützt bleibt, wird die Spindel auf ihrer ganzer Länge
in einem rohrförmigen Träger D, z. B. aus; gehärtetem Stahl, eingeschlossen und
von zwei Lagern E und E', z. B. aus Bronze, getragen. Zwischen diesen beiden Lagern
ist eine Führungshülse F aus Bronze o. dgl. für die Spindel A vorgesehen. Durch
diese Einrichtung ist ges möglich, mit Geschwindigkeiten zu arbeiten, die beim Ausschleifen
von Bohrungen bis zu 6mm Durchm-esser 150000 Umdrehungen in der Minute und mehr
betragen, Da jedoch die Leerlaufdrehzahl sehr hach werden könnte, sind bekannte
nicht dargestellte Absperrventile für die Druckluft vorgesehen, welche den Luftzutritt
selbsttätig unterbrechen,- wenn der Schleifstein nicht arbeitet.
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Ein weiteres Merkmal der neuen Schleifeinrichtung ist die ,exzentrische
Anordnung der Bohrung des rohrförmigen Trägers D der
Spindel
A, wie aus Abb.2 und 3 ersichtlich ist. Bei dieser Anordnung ist es möglich,
den äußeren Durchmesser von D nur wenig kleiner als den Durchmesser der auszuschleifenden
Bohrungen zu halten, wodurch ein höheres Widerstandsmoment als bei den bekannten
wallen Spindeln erzielt wird, und ferner können die sehr kleinen SchleifsteineM
bis zu Ende verbraucht werden; überdies kann ein niedrigerer Berührungsboden zwischen.
dem Schleifstein und dem Werkstück erzielt werden, was zu einer geringeren Erwärmung
des Schleifsteines und folglich auch zu einerbe,ssieren Glättung der ausgeschliffenen
Fläche beiträgt.
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Ein weiteres sehr wichtiges Merkmal der Spindel besteht in dem :für
sie eingerichteten Abkühlungsverfahren. Die Abkühlung des hinteren Lagers E erfolgt
mittels aus der Leitung C abfließender Druckluft bei ihrem Austritt aus den Treibdüsen
der Turbine. Dieses Lager E wird außerdem in einen Trägerblock G eingekeilt und
trägt eine mit Gewinde versehene Nabe H, die sich in die Nabe eines schalenförmigen
Teils J einschraubt, in welcher die Endteile der Leitungen C für die Druckluft zum
Antrieb der Turbine und I( für die Speisung der Schmierung vorgesehen sind. Die
Abkühlung des vorderen Lagers E' und der Hülse F erfolgt hingegen mittels Beines
zusätzlichen Stromes von Druckluft ;oder eines anderen Mittels, z. B. einer Emulsion
aus Luft und Öl oder Soda und Öl. Die esAbkühlun.gsmittel wird durch Beine mit Einstellventil
versehene Speiseleitung L zugeführt, die oberhalb der Dichtungsplatte D' in einem
Stück mit Rohr D mündet. Aus dem oberhalb, dieser Platte befindlichem. Raum kann
das Kühlmittel zwischen :der Hülse F und dem Rohr G nach außen abfließen und am
Ende des Rohres G austreten. Für die Schmierung der Spindel A ist dagegen eine Leitung
I( vorgesehen, die mittels eines Armes I<' oberhalb der Hülse F in den Hohlraum
zwischen dem inneren Ende dieser Hülse und der 'mit Gewinde versehenen Nabe H des
Lagers E mündet. Dass unter Druck befindliche Öl kann infolgedessen zwischen A,
und F @eindringen und zwischen A und E' bei dein am SchleifsteiuM anliegenden Ende
austreten. Der zur Abkühlung dienende zusätzliche Luftstrom wird gegen Iden Schleifstein
geblasen, kühlt ihn und das Werkstück ab und entfernt die Späne.
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Die Schmierung erfolgt fortlaufend durch einen nicht dargestellten
Drucköder, der ,die Lager mit ,der erforderlichen Ölm,eng@e versieht. Diese Menge.
kann innerhalb weiter Grenzen, je nach dem Durchmesser der zur Verwendung kommenden
Spindeln, verändert werden.
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Um die Dichte des Ölfilms verändern zu können, sind die vorderen und
hinteren Lager E und E' in axialer Richtung verschiebbar und unabhängig voneinander
angebracht. So kann z. B. das hintere Lager E durch Ein- oder Ausschrauben
-der Nabe H in dem Teil J verschoben werden, indem dieser Teil gedreht wird,
während die Teile E, G und die anliegenden Teile- festgehalten werden. Das vordere
Lager E', das ebenfalls kegelförmig und .geschlitzt ist, kann mehr oder weniger
tief in de endsprechende Bohrung am Ende des RohresD@eingekeilt werden.
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Um die Verteilungskammer des Kühlmittels völlig dicht zu erhalten,
sind oberhalb der Platte D', zwischen dem Boden des Teiles J (in .der Nähe der Mündung
L) und dem äußeren Bodens des Gehäuses, Dichtungen 0 aus Gummi o. dgl. angeordnet.
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Die neue Einrichtung kann verschiedene konstruktive Abänderungen erfahren,
ohne vom Grundgedanken derselben, der durch das dargestellte Ausführungsbeispiel
verkörpert wird, abzuweichen. Es kann z. B. bei größeren Spindeln, bei welchen ges
die mechanische Ausbildung zuläßt, die Luft, anstatt unmittelbar in die Turbine
zu gelangen, zuerst durch die Lager hindurchgeführt werden, wobei nur eine geringe
Luftmenge zur Abkühlung von Schleifstein und Werkstück verbraucht wird. Auf diese
Weise wird nicht nur :eine Ersparnis an Druckluft (erzielt, sondern auch die durch
die Drehreibung der Spindel erzeugte Wärme von der Druckluft o. dgl. aufgenommen
und zum Antrieb der Turbine ausgenutzt.