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Einrichtung zum schnellen axialen Hin- und Herbewegen der Schleifspindel
in ihrer Lagerung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum schnellen axialen
Hin- und Herbewegen der Schleifspindel in ihrer Lagerung, bei der die Schleifspindel
an einer mit dem Antriebsrad verbundenen Schwungscheibe befestigt ist und die Axialschwingungen
durch ein elektromagnetisches Feld angeregt sind.
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Bei einer bekannten Einrichtung dieser Bauart erfolgt die Schwingungserregung
durch Magnetostriktion, d. h. durch Längenänderung eines langgestreckten Körpers
unter dem Einfluß eines magnetischen Feldes. Die Längenänderung durch Magnetstriktion
ist jedoch verhältnismäßig gering. Aus diesem Grund führt bei der bekannten Einrichtung
die Schleifspindel trotz erheblicher axialer Baulänge nur eine sehr geringe
axiale Bewegung aus, was zu einem ungenauen Schliff und auch zu einem schlechten
Schliffbiid führt. Insbesondere bei Lochschleifmaschinen kann man oft wegen des
geringen Durchmessers der Schleifscheibe nicht die genügende Schnittgeschwindigkeit
erhalten. Die zu geringe Schnittgeschwindigkeit äußert sich, wie oben angegeben
wurde, in Ungenauigkeiten und einem schlechten Schliffbild. Ein weiterer Nachteil
der bekannten Einrichtung besteht darin, daß die Schleifspindel fest mit der Schwungscheibe
verbunden ist. Sämtliche Schwingungen der Schleifspindel übertragen sich von der
Schwungscheibe über die Lager auf den Spindelstock und die übrige Maschine. Dies
führt nicht nur zu einem erheblichen Lagerverschleiß, sondern auch zu einem unsauberen
Schliffbild und zu Ungenauigkeiten des Schliffes.
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Weiterhin ist eine Einrichtung für eine axiale Hin-und Herbewegung
einer Schleifspindel in ihrer Lagerung bekannt, bei der die hin- und hergehende
Bewegung durch einen Gleitstein erzeugt wird, der in eine am Ende der Schleifspindel
eingefräste Nut eingreift. Die hierbei auftretenden dynamischen Kräfte werden ausnahmslos
auf den Spindelstock übertragen. Außerdem ermöglicht diese Ausbildung keine rasche
Hin- und Herbewegung der Schleifspindel, denn durch eine solche würde der Gleitstein
bzw. die Nut einem raschen Verschleiß unterworfen sein. Außerdem wäre die Belastung
der Maschine durch die auf sie übertragenen Schwingungen zu groß, um eine annehm#bare
Lebensdauer zu gewährleisten.
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Ähnliches trifft auch für eine weitere bekannte Einrichtung zu, bei
der die Schleifspindel durch Elektromagneten in Schwingungen versetzt wird. Auch
hier werden die Schwingungen auf die Maschine übertragen. Für eine rasche Hin- und
Herbe- ; wegung ist diese Einrichtung ungeeignet, da die Schleifspindel -eine verhältnismäßig
große Schleif-Scheibe trägt, deren Masse sich wegen ihrer Trägheit ungünstig bei
einer raschen Hin- und Herbewegung auswirkt. Ferner weist diese bekannte Einrichtung
den Nachteil auf, daß die Antriebsscheibe zusammen mit der Schleifspindel hin- und
herbewegt wird, wodurch eine stärkere Abnutzung des verwendeten Antriebskeilriemens
hervorgerufen wird und außerdem die Gefahr besteht, daß der Keilriemen aus seiner
Nut herausspringt.
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Auch bei einer anderen bekannten Einrichtung werden die Schwingungen
der durch einen Elektromagneten erregten Schleifspindel auf die übrige Maschine
übertragen. Die Steuerung des Elektromagneten erfolgt über Endschalter, die jedoch
bei rascher Hin- und Herbewegung der Schleifspindel eine kurze Lebensdauer aufweisen
dürften.
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine
Einrichtung der eingangs erwähnten Bauart zu schaffen, bei der die Schleifspindel
einerseits in ihrer Lagerung eine rasche axiale Hin- und Herbewegung mit einem größeren
Axialhub ausführt und andererseits die durch die axiale Schwingungen der Schleifspindel
bewirkten dynamisehen Kräfte in der Einrichtung selbst kompensiert und nicht auf
die Maschine übertragen werden.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Schleifspindel
konzentrisch mit einer die Frequenz der Axialschwingung bestimmenden runden Scheibenfeder
starr verbunden ist, die mit ihrem Umfang am Antriebsrad befestigt ist, das einten
koaxial zur Spindel liegenden Elektromagneten trägt, dessen Unterbrecherkontakt
von dem als Anker ausgeführten Spindelende geschaltet wird.
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Die neue Einrichtung zeichnet sich bei einfachem Aufbau durch besondere
Wirksamkeit aus. Dank der erheblichen Masse der Schwungscheibe und der zwischen
Schwungscheibe und Schleifspindel angeordneten Scheibenfeder führt die Schleifspindel
eine rasche
Axi-albewegung von etwa 4 mm Hub aus, ohne daß diese
Schwingung auf andere Teile der Maschine übertragen wird. Die Schwungscheibe kompensiert
zusammen mit der Feder die Schwingungen der Schleifspindel. Die rasche axiale Hin-
und Herbewegung mit dem erwähnten erheblichen Hub führt zu einer erheblichen Steigerung
der Schnittgeschwindigkeit und damit zu einem sehr sauberen Schliffbild und einem
genauen Schliff. Besonders hervorzuheben ist aber auch noch die erhebliche Verminderung
des Lagerverschleißes. Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht es, auf Axiallager
praktisch vollständig zu verzichten. Es muß lediglich, um die Schleifspindel in
ihrer Normallage zu halten, :eine schwache Feder oder auch ein kleines Lager vorgesehen
sein. Da die Schwingungen jedoch dank der Anordnung der starken Feder und der Schwungscheibe
durch letztere aufgenommen werden, ist ein solches kleines Lager praktisch keinen
axialen Belastungen durch die axialen Schwingungen der Schleifspindel ausgesetzt.
Da das aus Schleifspindel, Schwungscheibe, Feder und Elektromagnet bestehende Schwingungssystem
durch den Elektromagneten zu Eigenschwingungen angeregt wird, ist nur ein verhältnismäßig
kleiner Magnet erforderlich. Hierdurch verringert sich nicht nur die Baugröße, sondern
auch der Stromverbrauch beim Betrieb der Maschine. Weiterhin kann man die Teile
des Schwingungssystems so bemessen, daß - die Schwingungen im Resonanzbereich des
Systems liegen, so daß man durch geringe Erregungskräfte einen erheblichen Hub erzielen
kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
wobei die Zeichnung in den beiden. F i g. 1 und 2 ,einen Längsschnitt durch die
Schleifspindel zum Innenrund-schleifen zeigt.
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In der Zeichnung ist die Schleifspindel mit 1 bezeichnet. Diese -trägt
an ihrem vorderen Ende einen Schleifstein 2, der, wie aus :der Zeichnung erkennbar
ist, einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser auf= weist. Infolge dieses kleinen
Durchmessers und der begrenzten Drehgeschwindigkeit der Schleifspindel hätte dieser
Schleifstein normalerweise eine zu ge= ringe .Schnittgeschwindigkeit. Man geht nun
davon aus, daß die Schnittgeschwindigkeit :dadurch erhöht werden kann, daß man der
Drehbewegung eine rasche Axialbewegung mit erheblichem Hub überlagert.
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Zur Lagerung der Schleifspindel sind die beiden spielfreien Lager
3 vorgesehen, von denen jedes in einem konischen Außenring 4 gehalten ist. Dieser
konische Außenring 4 ist an einer Stelle geschlitzt und kann somit durch Axialverschiebung
in seinem Durchmesser verändert werden. Als spielfreie Lager kommen insbesondere
hydrodynamische Gleitlager in Frage, die unter der Bezeichnung »Hydrolager«-bekannt
sind. Über einen Druckzylinder 5 können die beiden Lagerringe 4 nach dem Anlaufen
der .Spindel axial auseinandergepreßt werden; wodurch sie sich im Durchmesser verkleinern.
Hierdurch kann eine völlige Spielfreiheit der Lager-3 -erreicht werden. Die, hydrodynamischen
Gleitlager zeigen hierbei eine so geringe Reibung, daß eine Drehgeschwindigkeit
von etwa 12 000 U/min möglich ist. Über die Schmierölleitungen 13 wird den Lagern
Schmieröl zugeführt, welches durch einen Schmierölabfluß 14 in dem Druckzylinder
wieder abfließen kann. Die Riemenscheite 15 enthält die Schwungscheibe 7. Über eine
starke Tellerfeder 6 ist sie mit der Schleifspindel 1
verbunden. Die Riemenscheibe
15 weist ferner einen Fortsatz 16 auf, der die Spule 9 und den Eisenkern 8 eines
Elektromagneten -trägt. Am Ende der Spindel 1 ist ein Anker 10 vorgesehen, welcher
in die Spule 9 des Elektromagneten hineinreicht. Dieser Anker 10 wirkt mit
einem aus nichtleitendem Materialbestehenden Stößel 11 zusammen, der in dem
Eisenkern 8 verschiebbar geführt ist. Der Stößel 11
betätigt nach Art
einer Klingel den Unterbrecher 12, der in dem Stromkreis der Spule 9 angeordnet
ist. über den Handgriff 17 kann bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel außerdem die
Schleifspindel in gewissen Grenzen axial verschoben werden.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Wird der Spule
9 des Elektromagneten über die Schleifringe 18 Strom zugeführt, so setzt der Elektrbmagnet
8, 9 die Schleifspindel 1 in rasche axiale Bewegung. Das elastische, die Frequenz
bestimmende Element ist dabei die starke Tellerfeder 6. Kompensiert werden die Schwingungen
durch die Schwung= scheite 7. Um die Frequenz möglichst hoch zu halten, können die
Spindel 1 und die Feder 6 aus Titan gefertigt sein. Hieraus ergibt sich eine Schwingungsfrequenz
von etwa 2000 Hz; was bei einer Amplitude von 4 mm eine Axialgeschwindigkeit der
Spindel von 8 m/sec ,ergibt. Im Vergleich hierzu ist die Umfangsgeschwindigkeit
des Schleifsteines 2 verhältnismäßig bedeutungslos. Die Drehbewegung der Schleifspindel
dient zur Verminderung der Reibung in den hydrodynamischen Gleitlagern,- da durch
die Drehbewegung ein Ölfilm zwischen der Spindel und den Gleitlagern gebildet wird.
Ferner dient die .Drehbewegung zur Erzeugung eines Kreuzschliffes. Dank der raschen.
Axialbewegung wird praktisch axial geschliffen und: der Schleifstein kann einen
beliebig kleinen Durch. messer haben. . .