EP0351543A2 - Schleifscheibe - Google Patents
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- EP0351543A2 EP0351543A2 EP89110590A EP89110590A EP0351543A2 EP 0351543 A2 EP0351543 A2 EP 0351543A2 EP 89110590 A EP89110590 A EP 89110590A EP 89110590 A EP89110590 A EP 89110590A EP 0351543 A2 EP0351543 A2 EP 0351543A2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
- B24B5/36—Single-purpose machines or devices
- B24B5/42—Single-purpose machines or devices for grinding crankshafts or crankpins
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
- B24D7/18—Wheels of special form
Definitions
- the invention relates to a grinding wheel with a layer covering made of diamond, crystalline boron nitride (CBN) or the like for grinding operations with stress on the side surfaces of the wheel.
- CBN crystalline boron nitride
- the entire grinding wheel does not consist of the abrasive, but a layer of coating is on the circumferential surface of a support body and, if necessary, the areas adjacent to the side of the wheel applied from the aforementioned super hard bonded abrasive of a few millimeters.
- This is necessary for economic reasons because of the high-quality abrasive, but it is also possible for technical reasons because experience has shown that with the harder abrasives, higher grinding performance and a long service life between dressing cycles can be achieved.
- diamond or CBN-coated grinding wheels up to 1000 times longer tool life can be achieved between dressing processes.
- the dressing processes on the circumference are only a few ⁇ m per cycle, so that the wear of such abrasives can be limited to a few millimeters.
- a problem that has not yet been solved is the use of such grinding wheels with a layer of superhard abrasive material in grinding operations with side loading of the grinding wheel. Since the dressing processes on the wheel circumference are only a few ⁇ m per cycle, the transition point to the side face of the grinding wheel is not renewed sufficiently. The grinding wheel becomes narrower with every dressing process and the ground seat width changes, e.g. a crankshaft, to an undesirable extent.
- the grinding support body is divided into two axially adjustable partial disc supporting bodies and that the partial disc supporting bodies alternately have claw-like interlocking, segment-bearing grinding segments on their circumference.
- this is achieved by adjusting the grinding wheel in the width of the grinding wheel each worn layer covering solved the previously described problem. Due to the fact that the partial disc carrier bodies engage in a claw-like manner on their outer circumference essentially over the entire width of the grinding wheel, the required grinding surface is formed not only on the circumferential surface of the wheel but also on the side of the wheel.
- these are — in plan view — preferably essentially triangular or trapezoidal in shape, the larger base being in each case on the outer edge of the associated partial disc carrier body.
- the grinding segments and / or the layer covering are fixed to the preferably metallic base body of the respective partial disk support body, for example via annular groove connection surfaces, e.g. are cemented on. This gives you the required reliable fit during operation, but on the other hand it can be replaced if necessary.
- the device for axially adjusting the partial disk support bodies relative to one another has a plurality of adjusting elements, preferably arranged at the same angular distance on a partial circle.
- the adjusting elements are provided at an angular distance of 20 °, a uniform adjustability is ensured over the entire circumference of the grinding wheel while maintaining the required accuracy.
- the adjusting elements can, for example, be cylindrical in their basic shape and have an adjusting thread cooperating with an internal thread of the one part disk body on part of their outer circumference, while their free end faces are each intended for the contact of the other part disk body to determine the desired disk width.
- the threads mentioned have the fineness required for the accuracy of the compensation of the worn lining thickness.
- the adjusting elements can preferably carry a drive toothing on another part of their outer circumference, which interacts with a drive toothed ring. This can be arranged concentrically with the two partial disk support bodies and be in drive connection with all adjusting elements. This ensures that the two partial disk support bodies can be adjusted uniformly over their entire circumference with little structural effort.
- the drive toothed ring can be driven, for example, by a drive pinion mounted in the partial disk support body. This also ensures simple actuation of the grinding wheel to compensate for the worn covering thickness.
- the drive pinion has an engagement recess for a drive tool on the end face.
- the drive pinion can also at one end of its axis, for example as a hexagon or the like. be designed so that can be attacked with a drive tool.
- the two part-disk support bodies can be clamped together by means of tensioning screws, in each case in the position which permits the position of the adjusting elements.
- the partial disk support body which does not have the internal thread for receiving the adjusting elements lies evenly all around on the free end faces of the adjusting elements.
- the adjusting elements can be essentially hollow cylindrical and the tensioning screws can be passed through the adjusting elements.
- grinding spindle bearings are preferably provided on both sides of the flanges of the grinding spindle.
- the disk body 17 is subdivided into two disk-like, preferably metal partial disk support bodies 1, 2, which are axially adjustable relative to one another and have claw-like engagement segments on their outer circumference that alternate across the entire width of the grinding disk 9, carry the abrasive coating 16 or are formed from the same.
- the two part-disk support bodies 1, 2 themselves have claw-like projections distributed over their circumference, which are coated, for example, with diamond grain or CBN on the outside diameter and the sides.
- the ceramic-bonded grinding segments 3, 4 are cemented onto the part-disk support bodies 1, 2 with annular groove connecting surfaces 18. A direct coating of the claw-shaped attachments of the two part-disk support bodies 1, 2 is also conceivable.
- adjusting thread 5 ' On their cylindrical outer circumference in one section an adjusting thread 5 ', which with a Internal thread 19 of the pulley support body 1 cooperates, carry and in a section facing the other pulley support body 2 a drive toothing 5 ''.
- the drive teeth 5 '' of all adjusting elements 5 are constantly engaged with a drive toothed ring 6.
- the drive toothed ring 6 is driven by one or more drive pinions 7 (see FIG. 2) via its toothing 7 '.
- the entire grinding wheel 9 is firmly screwed to a grinding spindle 10 via a flange 11 by means of bolts 22 (FIGS. 1 and 4).
- grinding spindle bearings 12, 13 are provided on the grinding spindle 10 (FIG. 5), which are part of the grinding spindle 10 as ring bodies.
- the entire spindle set is changed when changing the grinding wheel.
- the lateral run (stroke) is unchanged when the grinding machine is converted to a different grinding task, for example.
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Schleifscheibe mit einem auf der Schleifscheibenumfangsfläche, zumindest den daran angrenzenden Bereichen der Scheibenseitenflächen und den diese Flächen verbindenden, je nach Schleifangabe gestalteten Übergangsbereichen eines Scheibentragkörpers vorgesehen Schichtbelag aus Diamant, kristallinem Bornitrid (CBN) o. dgl. superharten gebundenen Schleifstoffen für Schleifoperationen mit Beanspruchung der Scheibenseitenflächen.
- Es gibt Schleifoperationen, bei denen nicht nur der Umfang einer Schleifscheibe gerade oder unter einem bestimmten Winkel unterhalb 90° zum Spanabtrag benutzt wird, sondern bei welchen auch mit der Schleifscheibenseite geschliffen wird. Typisches Beispiel sind die Lagersitze von Kurbelwellen, wo neben dem Laufsitz der Pleuelstange oder dem Lagersitz der Kurbelwelle selbst, beidseitig Übergangsradien und beidseitig die Lagerschultern 90° zum Sitz zu Schleifen sind. Hierbei werden die Seitenflächen einer auf genaue Sitzbreite kalibrierten Schleifscheibe stark beansprucht, weil die Schulterhöhe möglichst schnell eingestochen werden muß. Der entsprechende Verschleiß am Übergangspunkt vom Radius zur Seitenplanfläche der Schleifscheibe wird bei konventionellen insgesamt aus Korund oder Siliziumkarbid bestehenden Schleifscheiben durch häufiges starkes Abrichten am Umfang nachgesetzt und erneuert. Dieses Verfahren führt zu einem hohen Schleifscheibenverbrauch.
- Bei superharten Schleifmitteln, z.B. Diamant oder kubisch kristallinem Bornitrid (CBN) besteht nicht die gesamte Schleifscheibe aus dem Schleifstoff, sondern auf der Scheibenumfangsfläche eines Tragkörpers und ggf. den daran angrenzenden Bereichen der Scheibenseitenflächen ist ein Schichtbelag aus dem genannten superharten gebundenen Schleifstoff von wenigen Millimetern aufgetragen. Dies ist aus wirtschaftlichen Gründen wegen des hochwertigen Schleifstoffes notwendig, aber aus technischen Gründen auch möglich, weil mit den härteren Schleifstoffen erfahrungsgemäß höhere Schleifleistungen und eine lange Standzeit zwischen den Abrichtzyklen verwirklicht werden können. Mit z.B. diamant oder CBN-beschichteten Schleifscheiben werden bis zu 1000-fach höhere Standzeiten zwischen den Abrichtvorgängen verwirklicht. Die Abrichtvorgänge am Umfang betragen nur wenige µm pro Zyklus, so daß die Abnutzbarkeit derartiger Schleifstoffe auf wenige Millimeter begrenzt werden kann.
- Ein bisher ungelöstes Problem ist der Einsatz derartiger Schleifscheiben mit Schichtbelag aus superharten Schleifstoffen bei Schleifoperationen mit Seitenbeanspruchung der Schleifscheibe. Da die Abrichtvorgänge am Scheibenumfang nur wenige µm pro Zyklus betragen, wird der Übergangspunkt zur Seitenplanfläche der Schleifscheibe nicht genügend erneuert. Die Schleifscheibe wird somit bei jedem Abrichtvorgang schmaler und dadurch verändert sich die geschliffene Sitzbreite, z.B. einer Kurbelwelle, in unerwünschtem Maße.
- Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schleifscheibe der gattungsgemäßen Art für Schleifoperationen mit Beanspruchung der Scheibenseitenflächen mit der gewünschten erhöhten Genauigkeit einsetzbar zu machen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Schleiftragkörper in zwei axial gegeneinander verstellbare Teilscheibentragkörper unterteilt ist und daß die Teilscheibentragkörper an ihrem Umfang abwechselnd klauenartig ineinandergreifende, den Schichtbelag tragende Schleifsegmente aufweisen. In einfacher Weise wird so durch eine Nachstellbarkeit der Schleifscheibe in der Schleifscheibenbreite um die jeweils abgenutzte Schichtbelagstärke das zuvor geschilderte Problem gelöst. Dadurch daß die Teilscheibentragkörper an ihrem äußeren Umfang klauenartig im wesentlichen über die Gesamtbreite der Schleifscheibe ineinandergreifen, wird nicht nur an der Scheibenumfangsfläche sondern auch an der Scheibenseitenflächen die erforderliche Schleifoberfläche gebildet.
- Um einen geringen Fugenabstand der abwechselnd klauenartig ineinandergreifenden Schleifsegment zu gewährleisten, sind diese - in Draufsicht - vorzugsweise im wesentlichen dreieckig oder trapezförmig ausgebildet, wobei die größere Basis jeweils am Außenrand des zugehörigen Teilscheibentragkörpers liegt.
- Für eine möglichst gleichmäßige Ausbildung der Schleifoberfläche ist es ferner zweckmäßig, die Schleifsegment beider Teilscheibentragkörper in ihrer Form im wesentlichen identisch untereinander auszubilden.
- Es ist zwar möglich, die Schleifsegmente einstückig mit dem jeweiligen Teilscheibentragkörper auszubilden. Wirtschaftlicher für die Herstellung und den Betrieb ist es jedoch, wenn die Schleifsegmente und/oder der Schichtbelag beispielsweise über Ringnutenverbindungsflächen auf den vorzugsweise metallenen Grundkörper der jeweiligen Teilscheibentragkörper festgelegt, z.B. aufgekittet, sind. Sie haben dadurch den erforderlichen zuverlässigen Sitz beim Betrieb, können andererseits bei Bedarf aber ausgetauscht werden.
- Die Einrichtung zum axialen Verstellen der Teilscheibentragkörper gegeneinander hat bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung mehrere auf einem Teilkreis vorzugsweise in gleichem Winkelabstand angeordnete Nachstellelemente. Hierdurch ist, wenn beispielsweise die Nachstellelemente im Winkelabstand von 20° vorgesehen sind, eine gleichmäßige Nachstellbarkeit unter Einhaltung der erforderlichen Genauigkeit über den gesamten Umfang der Schleifscheibe gewährleistet.
- Die Nachstellelemente können beispielsweise in ihrer Grundform zylindrisch ausgebildet sein und auf einem Teil ihres Außenumfangs ein mit einem Innengewinde des einen Teilscheibenkörpers zusammenwirkendes Nachstellgewinde tragen, während ihre freien Stirnflächen jeweils für die Anlage des anderen Teilscheibenkörpers zur Festlegung der gewünschten Scheibenbreite bestimmt sind. Die genannten Gewinde haben die für die Genauigkeit des Ausgleichs der jeweils abgenutzten Belagsstärke erforderliche Feinheit.
- Dabei können die Nachstellelemente vorzugsweise auf einem anderen Teil ihres Außenumfangs eine Antriebsverzahnung tragen, welche mit einem Antriebszahnring zusammenwirkt. Dieser kann konzentrisch zu den beiden Teilscheibentragkörpern angeordnet und mit allen Nachstellelementen gemeinsam in Antriebsverbindung stehen. Dadurch ist gewährleistet, daß bei geringem baulichem Aufwand die beiden Teilscheibentragkörper über ihren gesamten Umfang einheitlich verstellt werden.
- Der Antriebszahnring kann beispielsweise von einem in dem einen Teilscheibentragkörper gelagerten Antriebsritzel antreibbar sein. Damit ist auch eine einfache Betätigung der Schleifscheibe zum Ausgleich der abgenutzten Belagstärke gewährleistet.
- Hierzu trägt auch bei, wenn das Antriebstritzel stirnseitig eine Eingriffsvertiefung für ein Antriebswerkzeug aufweist. Das Antriebstritzel kann aber auch an einem Ende seiner Achse beispielsweise als Sechskant o.dgl. ausgebildet sein, damit mit einem Antriebswerkzeug angegriffen werden kann.
- In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sind die beiden Teilscheibentragkörper mittels Spannschrauben miteinander verspannbar, und zwar in jeweils der Position, welche die Stellung der Nachstellelemente zuläßt. In der zusammenge spannten Stellung liegt dabei derjenige Teilscheibentragkörper, welcher das Innengewinde für die Aufnahme der Nachstellelemente nich aufweist, an den freien Stirnflächen der Nachstellelemente rundum gleichmäßig an.
- Die Nachstellelemente können im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und die Spannschrauben durch die Nachstellelemente hindurchgeführt sein. Hierdurch wird eine kompakte und zuverlässige Lösung gefunden, wobei die beiden Teilscheibentragkörper vorteilhafterweise immer gerade an den Stellen zusammengespannt werden, an welchen auch die Nachstellelemente als Abstandshalter wirksam werden. Dadurch wird hohe Breitengenauigkeit erzielt.
- Ferner ist es möglich, die Schleifscheibe mit einem Flansch der Schleifspindel festzuverschrauben. Dabei sind vorzugsweise beidseitig des Flanschen der Schleifspindel Schleifspindellager vorgesehen. Beim Schleifscheibenwechsel wird der gesamte Spindelsatz gewechselt. Dadurch bleibt der Seitenlauf (Schlag) unverändert, wenn bei Schleifscheibenwechsel z.B. auf eine andere Schleifaufgabe die Schleifmaschine umgerüstet wird.
- Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung den Gegenstand der Erfindung.
- Es zeigen:
- Fig. 1 im Radialschnitt die obere Hälfte einer die Erfindung aufweisenden Schleifscheibe,
- Fig. 2 die Ansicht A der Schleifscheibe gemäß Fig. 1,
- Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine Schleifscheibe gemäß Fig. 1 im Bereich des gemeinsamen Antriebs der Nachstellelemente,
- Fig. 4 in Seitenansicht (teilweise weggebrochen) eine Schleifscheibe gemäß Fig. 1, und
- Fig. 5 eine (als Drahtmodelldarstellung wiedergegebene) Schrägansicht einer die Erfindung aufweisenden Schleifscheibe auf einer Schleifspindel mit zwei seitlichen Schleifspindellagern.
- Die für Schleifoperationen mit Beanspruchung der Scheibenseitenflächen 15 versehene Schleifscheibe 9 trägt auf ihrer Scheibenumfangsfläche 14 und den daran angrenzenden Bereichen der Scheibenseitenflächen 15 eines Scheibentragkörpers 17 einen Schichtbelag 16 aus Diamant, kristallinem Bornitrid (CBN) o. dgl. superharten gebundenen Schleifstoffen von wenigen Millimetern. Der Scheibenkörper 17 ist in zwei scheibenartige, vorzugsweise metallene Teilscheibentragkörper 1,2 unterteilt, welche axial gegeneinander verstellbar sind und an ihrem äußeren Umfang abwechselnd klauenartig über die Gesamtbreite der Schleifscheibe 9 ineinandergreifende, den Schleifbelag 16 tragende oder aus diesem gebildete Schleifsegmente 3,4 aufweisen. Im dargestellten Fall haben die beiden Teilscheibentragkörper 1, 2 selbst über ihren Umfang verteilte klauenartige Ansätze, welche z.B. mit Diamantkorn oder CBN am Außendurchmesser und den Seiten beschichtet sind. Die keramisch gebundenen Schleifsegmente 3, 4 sind auf die Teilscheibentragkörper 1, 2 mit Ringnutenverbindungsflächen 18 aufgekittet. Eine unmittelbare Beschichtung der klauenförmigen Ansätze der beiden Teilscheibentragkörper 1, 2 ist ebenfalls denkbar.
- Zur axialen Verstellung der Teilscheibentragkörper 1, 2 relativ zueinander sind in dem einen Teilscheibentragkörper 1 mehrere - im dargestellten Fall 9 - auf ein- und demselben Teilkreis angeordnete Nachstellelemente 5 vorgesehen, welche auf ihrem zylindrischen Außenumfang in einem Abschnitt ein Nachstellgewinde 5′, welches mit einem Innengewinde 19 des Teilscheibentragkörpers 1 zusammenarbeitet, tragen und in einem dem anderen Teilscheibentragkörper 2 zugewandten Abschnitt eine Antriebsverzahnung 5′′. Die Antriebsverzahnungen 5′′ aller Nachstellelemente 5 stehen mit einem Antriebszahnring 6 ständig im Eingriff. Der Antriebszahnring 6 wird von einem oder mehreren Antriebsritzeln 7 (vgl. Fig. 2) über dessen Verzahnung 7′ angetrieben. Bei Drehung des Antriebsritzels 7 mittels einem in die Eingriffsvertiefung 21 eingreifenden Werkzeuges werden über den Antriebsring 6 alle Nachstellelemente 5 gleichmäßig gedreht und über das Nachstellgewinde 5′ um gleiche Beträge verstellt. Mit Spannschrauben 8, welche jeweils durch die hohlzylindrischen Nachstellelemente 5 hindurchgehen, werden die beiden Teilscheibentragkörper 1, 2 in der Weise gegeneinander verspannt, bis der Teilscheibentragkörper 2 mit seiner inneren Seitenfläche an den freien Stirnflächen 20 der Nachstellelemente 5 anliegt.
- Die gesamte Schleifscheibe 9 ist mit einer Schleifspindel 10 über einen Flansch 11 mittels Bolzen 22 fest verschraubt (Fig. 1 und 4). Beidseitig der Schleifscheibe 9 sind an der Schleifspindel 10 Schleifspindellager 12, 13 vorgesehen (Fig. 5) welche als Ringkörper Bestandteil der Schleifspindel 10 sind. Bei Schleifscheibenwechsel wird der gesamte Spindelsatz gewechselt. Dabei ist der Seitenlauf (Schlag) unverändert, wenn die Schleifmaschine z.B. auf eine andere Schleifaufgabe umgerüstet wird.
-
- 1 Teilscheibentragkörper
- 2 Teilscheibentragkörper
- 3 Segmente
- 4 Segmente
- 5 Nachstellelement
- 5′ Nachstellgewinde
- 5′′ Antriebsverzahnung
- 6 Antriebszahnring
- 7 Antriebsritzel
- 8 Spannschrauben
- 9 Schleifscheibe
- 10 Schleifspindel
- 11 Flansch
- 12 Schleifspindellager
- 13 Schleifspindellager
- 14 Scheibenumfangsfläche
- 15 Scheibenseitenfläche
- 16 Schichtbelag
- 17 Scheibentragkörper
- 18 Ringnutenverbindungsflächen
- 19 Innengewinde
- 20 Stirnflächen
- 21 Eingriffsvertiefung
- 22 Bolzen
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