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Schleifmaschine, insbesondere Feinziehschleifmaschine Durch das Feinziehschleifen
sollen die von dem vorherigen Bearbeiten, wie Drehen, Schleifen usw., an der Oberfläche
eines Werkstückes übriggebliebenen Rauhigkeits- und Zunderteilchen bis auf das unverletzte
Grundmaterial abgetragen werden. Da beim Schleifen die Körner gebunden sind, ist
eine solche Feinbearbeitung nur möglich, wenn die Schneiden der Körner möglichst
alle zum Schnitt kommen und möglichst alle Rauhigkeitsteilchen von den Schneiden
der Schleifkörner erfaßt werden, wobei der Schleifdruck in geringen Grenzen bleibt
und allmählich in dem Maße, wie die Abtragung vonstatten geht, gesteigert wird,
damit die Schneiden geschont und vor allem keine nennenswerte Wärmeentwicklung auftritt,
die zerstörend auf die Oberfläche wirkt und beim gewöhnlichen Schleifvorgang bis
zu 5o °/o der an der Schleifstelle aufgewendeten Arbeit verschlingt. Während z.
B. beim Drehen noch Oberflächenriefen von o,a5 mm und mehr, beim gewöhnlichen Schleifen
durchschnittlich solche von o,or bis 0,07 mm zurückbleiben, werden dagegen
beim Feinziehschleifen nach kürzester Zeit schon Oberflächenriefen von nur
0,3 ,u und weniger gemessen. Diese hervorragenden Ergebnisse beim Felnziehschleifen
werden in erster Linie dadurch erzielt, daß man dem Schleifstein oder Schleifkorn
eine Vielzahl von sich überlagernden Bewegungen erteilt, die sich möglichst dauernd
ändern, damit sich auch der Schnittwinkel auf der Oberfläche des Werkstückes ununterbrochen
in möglichst weiten Grenzen ändert.
Aufgabe der Erfindung ist es,
eine Feinziehschleifmaschine, insbesondere zum Bearbeiten von Hohlzylindern zu schaffen,
bei der der Schleifstein eine Vielzahl von sich überlagernden Bewegungen ausführt,
die sich dauernd ändern.
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Dies wird -erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß - die umlaufende
Schleifspindel mit Hilfe eines Kreuzschleifengetriebes in sich überlagernde Längsschwingungen
versetzt wird, derart, daß die Gesamtschwingungen periodisch zwischen Null und einem
einstellbaren Maximum allmählich zu- und abnehmen.
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In vorteilhafter Weise wird das Kreuzschleifengetriebe mit einem einstellbaren
Kurbeltrieb in Wirkverbindung gebracht, so daß das Maximum der Schwingungen veränderbar
ist, wobei das äußere Ende de's verstellbaren Kurbelzapfens.des Kurbeltriebes in
einem Schlitten drehbar gelagert ist, der in einem zweiten, senkrecht zur Längsachse
des letzteren angeordneten Schlitten gleitet, an dessen einem Ende die eine Welle
des Kreuzschleifengetriebes gelagert ist.
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Die direkt angetriebene Welle des Kr euzschleifengetriebes kann entweder
fest oder auch verstellbar gelagert sein. Das Kreuzschleifengetriebe ist mittels
eines Kurbelarmes an einer längs verschieblich gelagerten Hülse angelenkt, in welcher
die Schleifspindel drehbar, aber relativ zur Hülse nicht verschiebbar angeordnet
ist.
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Um den Schnittwinkel der Schleifkörner in möglichst weiten Grenzen
dauernd zu ändern, sind außerdem die Drehzahlen der Kurbelwelle des Kurbeltriebes
sowie die Drehzahlen der angetriebenen Welle des Kreuzschleifengetriebes und der
Schleifspindel stufenweise oder stufenlos veränderbar.
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Der Erfindungsgedanke wird im nachstehenden an Hand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. i einen Längsschnitt durch die Maschine;
Fig.2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig. i ; Fig. 3 zeigt den Kurbeltrieb
in Richtung der Welle i6a gesehen und Fig.4 .ein Schwingungsbild der Schleifkörner
auf der zu bearbeitenden Fläche des Werkstückes. In Fig. i ist i die Schleifspindel,
welche durch das Rad 2 in Umdrehungen versetzt wird. Die Muffe 2a des Rades 2 ist
in der Büchse 3, die mit dem Maschinengestell 4 in fester Verbindung steht, drehbar,
aber nicht verschiebbar gelagert und hat in ihrer Bohrung zur Aufnahme des Spindelendes
noch eine Nut (nicht sichtbar), worin der auf der Spindel i .befestigte Keil ia
hin und her gleiten kann und das Drehmoment des Rades 2 auf die Spindel i überträgt.
Die Schleifspindel i ist in der Hülse 5 drehbar, jedoch relativ zu ihr infolge der
Anordnung der Bunde 1b, ic nicht verschiebbar gelagert und trägt an ihrem linken
Ende den Dorn 6, auf welchem durch die Überwurfmutter 7 der Stempel 8 befestigt
ist. Das Schleifwerkzeug 9 ist an letzterem angebracht und bearbeitet die Bohrung
io des Werkstückes i i. Die Hülse 5 ist axial beweglich in den Bohrungen q.11, q.b
des Maschinengestelles 4 gelagert und hat einen festen Ansatz 511, an dem die Kurbel
i2k des Kreuzschleifengetriebes 12 mit dem Bolzen 5b angelenkt ist. Das Kreuzschleifengetriebe
12 besteht aus der auf dem Untergestell 13 gelagerten direkt angetriebenen Welle
r211 mit der Scheibe 12b, welche eine Nut i2c aufweist, der Scheibe i2d mit den
senkrecht zueinander stehenden Führungsleisten 12e, i2f, der Scheibe 12s mit der
Nut i2h und dem Drehzapfen i2i sowie der Kurbel i2k, die durch die Scheibe i2d in
Schwingungen versetzt wird. Der Drehzapfen i2i ist im oberen Ende des Schlittens
14 gelagert und wird durch diesen Schlitten mit seiner Scheibe 121 in senkrechter
Richtung hin und her geschoben. Der Schlitten 14 ist vermittels der Platten 1311
am Untergestell 13 verschiebbar geführt und weist an seinem unteren Ende die Ausnehmung
14,9 auf (Fig. i), in welcher ein zweiter Schlitten 15 senkrecht zur Längsachse
des Schlittens 14 hin und her gleiten kann, der durch den Kurbelzapfen 16e des Kurbeltriebes
16 angetrieben wird. Dieser Kurbeltrieb setzt sich zusammen aus der Welle 16a, die
auf dem Bock 17 gelagert ist und am linken Ende folgende Teile trägt: Die Scheibe
16b mit der schwalbenschwanzförmigen Nut 16c, das schwalbenschwanzförmige Gleitstück
16d in der Nut i6e; den Kurbelzapfen 16e, welcher ein Gewinde 16f aufweist und fest
mit dem schw albenschwanzförmigen Gleitstück 16d verbunden ist, sowie die Mutter
16.1, die zur Festlegung des stufenlos verstellbaren Kurbelzapfens 16e dient (s.
Fig.2 und 3). .
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Die Wellen i, 12a und 16a werden angetrieben, so daß die Welle i (Schleifspindel)
außer ihrer Drehbewegung noch zusätzlich sich überlagernde Längsschwingungen ausführt,
die zwischen Null und einem einstellbaren Maximum periodisch fortlaufend zu- und
abnehmen. Das Maximum oder die größte Amplitude dieser Schwingungen tritt auf, wenn
die Wellen 1211; i2i am weitesten voneinander entfernt sind und der Abstand ihrer
Achsen gleich ist der Exzentrizität des Kurbeltriebes. 16, welche stufenlos einstellbar
ist, und zwar durch Lockern der Mutter 161, Verschieben des Kurbelzapfens 16e oder
des Gleitstückes 16d in der Nut 16c und Wiederanziehen der Mutter 169 (s. Fig. 3).
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Ist die Exzentrizität des Kurbelgetriebes 16 auf Null eingestellt,
so steht die Achse des Kurbelzapfens 16e in einer Linie mit der Achse der Welle
16a. Durch diese Einstellung ist der Schlitten 14 so verschoben worden, daß die
Achse des Drehzapfens i2i mit den Achsen der Scheibe i2d sowie der Welle 12a ebenfalls
in eine Linie fällt. Diese fünf Achsen liegen bei dieser Einstellung alle in einer
Ebene, und der Abstand der Achsen der Wellen 1211, 16a ist stets gleich dem Abstand
der Achsen der Zapfen i2i, 16e. Bei der Exzentrizität Null entstehen also überhaupt
keine Längsschwingungen, die Scheibe i2d des Kreuzschleifengetriebes dreht sich
nur um ihre eigene Achse; die Kurbel 12k, welche die Längsschwingungen auf die Hülse
5 und damit auch auf die Schleifspindel i überträgt,
ist in Ruhe.
Dasselbe tritt ein, wenn bei irgendeiner eingestellten Exzentrizität des Kurbelgetriebes
16 der Kurbelzapfen bei seiner Drehbewegung die Horizontallage durchschreitet, das
ist dann, wenn die Achse des Kurbelzapfens 16e die horizontale Ebene durchläuft,
in der die Achse der Welle 16a liegt. In diesem Augenblick ist die Verschiebung
des Schlittens 14 so weit fortgeschritten, daß die Achsen des Zapfens 12i, der Scheibe
12d und der Welle 12a alle in eine Linie fallen, d. h. die Schwingungen sind bis
auf Null abgeklungen. Dagegen tritt das Maximum der Längsschwingungen der Schleifspindel
bei irgendeiner eingestellten Exzentrizität- ein, wenn der Kurbelzapfen 16e seinen
Tief- oder Höhepunkt erreicht hat und die Achse desselben die Vertikalebene durchläuft,
in welcher die Achse der Welle 16a liegt. In diesem Falle nimmt auch der Drehzapfen
12' mit der Scheibe r29- seine tiefste oder höchste Lage ein. Denkt man sich durch
die Achse der Welle 16a eine Horizontal- und eine Vertikalebene gelegt sowie außerdem
noch durch einen Achspunkt des Kurbelzapfens 16e eine Vertikalebene, welche die
beiden vorgenannten Ebenen in einem rechten Winkel schneidet, so daß die Schnittlinien
ein rechtwinkliges Koordinatensystem darstellen, dann beschreibt der Achspunkt auf
der durch ihn rechtwinklig zu seiner Achse gelegten Vertikalebene einen Kreis. Der
Radius dieses Kreises ist gleich der :Exzentrizität e, und die beiden Schnittpunkte
des Kreises mit der Abszisse sind Kenn- oder Zeitpunkte für das Minimum der Oszillationen,
welches gleich Null ist, wohingegen die beiden Schnittpunkte des Kreises mit der
Koordinate die Momente des Maximums der Oszillationen angeben. Während einer Umdrehung
der Welle 16a führt also das Glied 12d des Kreuzschleifengetriebes und damit auch
die Schleifspindel i zwei vollständige Schwingungen aus.
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Wird die Zylinderfläche 1o des Werkstückes i i aufgeschnitten und
in einer Ebene ausgerollt gedacht, so sind Schwingungsbilder oder Kurven festzustellen,
die die einzelnen Schleifkörner durchlaufen, wie beispielsweise eine solche in Fig.4
veranschaulicht ist. Diese Kurven entstehen durch die Dreh- und Hubbewegungen der
Schleifspindel. Je nachdem, welche Exzentrizität des Kurbelgetriebes 16 eingestellt
ist und mit welchen Tourenzahlen die Schleifspindel i, die Kreuzschleifengetriebewelle
12a, die Kurbelgetriebewelle 16a angetrieben werden, dementsprechend wird sich auch
di.e Gestalt der Kurve ändern. Die einzelnen Kurventeile werden entweder weiter
auseinandergezogen oder zusammengedrängt, die Amplituden ändern sich und auch die
Anzahl der Gesamtschwingungen in der Zeiteinheit. In Fig. 3 ist s die größte Amplitude
und a der Schnittwinkel eines Schleifkornes. Nach vorhergehendem ist nunersichtlich,
daß a in irgendeinem Punkt der Kurve nicht nur vondereingestelltenExzentrizität
abhängt, sondern auch von den Drehzahlen sowohl der Schleif-Spindel als auch der
Wellen 12a und 1611. Werden also bei diesem Ausführungsbeispiel die Tourenzahlen
der Wellen i, 12a, 16a zusätzlich dauernd verändert (vorzugsweise stufenlos), so
erfährt auch der Schnittwinkel a das Höchstmaß der vorzugsweise stufenlosen Veränderbarkeit
seiner Größe, d. h. es wird dadurch das bei dieser Maschine äußerste Maximum der
Anzahl der Schnittrichtungsänderungen der Schleifkörner erreicht, was die Erfassung
und Abtragung aller Rauhigkeitsteilchen der Werkstückoberfläche zur Folge hat.
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Mit solch einer Maschine können in kürzester Zeit die Oberflächenrauhigkeitsteilchen
von Werkstücken, insbesondere von Hohlzylinderflächen bis auf das kristalline Grundmaterial
abgetragen werden, ohne daß Oberflächenverletzungen durch Wärmeentwicklung oder
Riefenbildung stattfinden.