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Einrichtung zur spitzenlosen, spanabhebenden Herstellung zylindrischer
Flächen Einrichtungen zum Spitzenlosschleifen sind: sowohl für das Außenschleifen
als auch für das Innenschleifen bekannt.
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Für das Außenschleifen hat sich vor allem eine Anordnung bewährt,
bei der das unter dem Einfluß einer angetriebenen Regelscheibe oder -rolle und eines
Stützlineals stehende Werkstück von einer dieser Führung gegenüber gelagerten Schleifscheibe
bearbeitet wird. Dabei hat sich gezeigt, daß die unvermeidliche Verschiedenheit
der Reibungsverhältnisse zwischen dem Werkstück und der Schleifscheibe, der Regelscheibe
und dem Stützlineal Unregelmäßigkeiten im Arbeitsergebnis verursacht. Beispielsweise
werden statt der erforderlichen zylindrischen Körper sog. Gleichdicke geschaffen,
d. h. Körper mit gerader .parallel -bleibender Erzeugenden von zwar gleichem diametralen
Abstand, aber ungleicher Entfernung vom Schwerpunkt des Körpers.
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je schwerer das Werkstück ist, um so größer werden die Fehler. Man
muß deshalb beim spitzenlosen Schleifen von Stangen besondere Antriebsvorrichtungen
vor und hinter der Bearbeitungsstelle anbringen, wodurch den Mängeln jedoch nur
teilweise abgeholfen wird, aber die eigentlichen Vorteile des spitzenlosen Außenschleifens
teilweise wieder verlorengehen: Man hat schon vorgeschlagen, -das Stützlineal durch
eine Stützrolle zu ersetzen, also das Werkstück durch zwei mittels Regelscheibe
-angetriebene
Stützrollen tragen und drehen -zu lassen, wobei die
schräg gestellte Schleifscheibe das Werkstück gegen die Stützrollen drückt und ihm
zugleich den axialen Vorschub erteilt.
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Diese Anordnung hat sich aus folgenden Gründen nicht bewährt: i. Die
sichere Mitnahme des Werkstücks durch @die Stützrollen .ist abhängig von den Reibungsverhältnissen
an den Berührungslinien, also abhängig nicht nur vom Reibungsbeiwert, sondern auch
von der Anpreßkraft. Letztere wird aber nur durch die radiale Komponente der Schleifkraft
bestimmt. Nun ist zwar die Pressung zwischen Schleifscheibe und Werkstück sehr hoch,
die radiale Komponente der Schleifkraft aber relativ klein und sehr veränderlich
mit dem Zustand der Schleifscheibe. Daher erhält man eine unregelmäßige Mitnahme
und Vorschubbewegung des Werkstücks und infolgedessen einen ratterigen Schliff und
ein vieleckiges Werkstück. 2. Das Werkstück hat während des Schleifvorganges keine
sichere Führung durch die Stützrollen, denn die bereits abgeschliffene Strecke des
Werkstücks liegt infolge ihres kleineren Durchmessers nicht auf den Stützrollen
-auf, und das Werkstück wird deshalb nicht gleichmäßig mitgenommen. Beim spitzenlosen.
Innenschleifen wird das Werkstück zwischen zwei (nach Einstellung auf den Durchmesser
des Werkstücks) ortsfest gelagerte Stützrollen eingeführt und :durch eine @dritte
federnde Rolle dagegen gedrückt. Hier wird die jeweilige Lage des Werkstücks gegenüber
der Schleifscheibe durch die Außenform des. Werkstücks bestimmt:. Sie müssen also
an ihrem Umfang schon fertig bearbeitet sein und wenden aus Gründen der Wirtschaftlichkeit
in der Regel spitzenlos geschliffen sein. Dann wirken sich die beim Außensch.lzifen
entstandenen oder übriggebliebenen Unregelmäßigkeiten auf den Innenschleifvorgang
aus, d. h. die durch Innenschleifen erzeugte Fläche kopiert in gewissem Sinne selbsttätig
die Außenform.
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In der Zeichnung sind' schematische Darstellungen der Arbeitsweise
der bisher gebräuchlichen Einrichtungen, der _ Arbeitsweise einer erfindungsgemäßen
Einrichtung und von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Einrichtungen gegeben.
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Fig. i zeigt schematisch die Arbeit beim Innenschleifen an einem Körper,
der außen die Form eines Gleichdicks hat, mit einer der bekannten Einrichtungen;
Fig.2 zeigt dieselbe Arbeit mit einer anderen ebenfalls bekannten Einrichtung; Fig.3
zeigt schematisch das Ergebnis eines Innenschleifverfahrens an einem Körper von
ovalem Umfang; Fig.4 stellt die Arbeitsweise einer erfindungsgemäßen Einrichtung
bei einer der charakteristischen Stellungen eines Gleichdicks dar; Fig. 5 zeigt
dasselbe bei einer anderen Stellung; Fig. 6 veranschaulicht bei derselben Anordnung
die Außenbearbeitung eines Ovals zur Korrektur der Außenfläche, Fig. 7 dasselbe
in einer anderen Stellung; Fig. 8 stellt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Einrichtung in schematischer Ansicht dar; Fig. 9 ist ein Schnitt nach Linie A-A
der Fig. 8; Fig. io zeigt in gleicher Ansicht wie Fig. 8 ein zweites Ausführungsbeispiel,
Fig. ii einen Schnitt nach Linie B-B der Fig. i o; Fig. 12 ist ein drittes Ausführungsbeispiel
in Vorderansicht; Fig. 13 ist im unteren Teil ein Schnitt nach Linie C-C, im oberen
Teil ein Schnitt nach Linie D-D der Fig. 12; Fig. 14 ist ein Schnitt nach LinieD-D
der Fig. i2; Fig. 15 ist ein Schnitt nach Linie F-F der Fig. 12; Fig. 16 zeigt schematisch
ein weiteres Ausführungsbeispiel mit vier Führungsrollen für die Innenbearbeitung
von Körpern mit ovaler Außenform. Wird gemäß Fig. i ein im wesentlichen zylindrischer
Körper i mit einem Gleichdick an. der Außenfläche spitzenlos innengeschliffen, wobei
der Körper i zwischen einer Treibscheibe2, einer Stützscheibe 3 und einer Andrückscheibe
4 läuft und mittels der Schleifscheibe 5 bearbeitet wird, welche gegen die- Treibscheibe
:2 zugestellt wird, so ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Schwerpunkt des Werkstücks
hin und her wandert, etwa wie -durch die gestrichelte Linie 6 angedeutet. Dies hat
zur Folge, daß die Schleifscheibe eine Innenform nach Linie 7 ,erzeugt und nicht,
wie gewünscht, eine Zylinderfläche Querschnitt.
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Wenn. gemäß Fig.2 die Schleifscheibe 5 zwischen Treibscheibe 2 und
Andrückscheibe 4 wirkt, dann ändert sich das Ergebnis etwas. Der Nachteil, @daß
die urrunde Außenform sich bei der zu schleifenden Innenfläche widerspiegelt, bleibt
jedoch bestehen. Diese Fehler treten auch ein, wenn das Werkstück eine andere Außenform
hat als die eines Gleichdicks, z. B. ovale Form. Dieser Fall ist in Fig. 3 schematisch
erläutert. Auch hier entsteht an Stelle der gewünschten Innenform bei dem Körper
8 ein Oval 7.
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Die oben erläuterten Nachteile der bekannten Einrichtungen werden
vermieden, wenn gemäß Fig. 4 und 5 gearbeitet wird. Hier läuft das Werkstück i zwischen
drei in gleichem Abstand voneinander im Kreis angeordnete Rollen 9, io, i i, von
denen, mindestens eine zum Antrieb benutzt wird. Diese. drei Rollen sind: derart
miteinander gekuppelt, daß jede von ihnen stets gleichen Abstand von der Systemachse
hat wie die anderen, dieser Abstand aber veränderbar ist.
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Bei Fig. 4 wird ein Körper, dessen Außenfläche ein Gleichdick ist,
von der Schleifschelhe' 5 innenbearbeitet, und zwar ist die Stellung dargestellt,
bei welcher die drei Höcker des Gleichdicks an den Rollen anliegen. Wenn bei weiterer
Drehung des Werkstücks die Höcker zwischen die Rollen gelangen, so rücken alle drei
Rollen gleichmäßig nach dem Systemmittelpunkt vor und führen das Werkstück wieder
so, d@aß sein Schwerpunkt im Mittelpunkt des Systems bleibt. Infolgedessen wird,
die Innenfläche trotz der äußeren Gleichdickform kreisrund.
Auch
wenn das Werkstück i außenbearbeitet wird, erhält man zum Schluß durch die gleiche
Anordnung und Funktion der drei Rollen die zylindrische Außenfläche, die mit vollen
Linien angedeutet ist, aus der durch strichpunktierte Linien angedeuteten Gleichdickform
(Fig. 5).
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Die Fig. 6 und, 7 zeigen dIe Wirkung der neuen Einrichtung für den
Fall, daß die Außenform des Werkstücks 7 nicht die eines Gleichdi:cks, sondern die
eines ovalen Zylinders ist und aus dieser Form einekreiszylin rischeAußenflächegeschaffenwerden
soll. Hierbei tritt die Erscheinung auf, daß das Oval die drei Rollen 9, io, ii
in jeder beliebigen Lage gleichmäßig berührt. Die Schleifscheibe 5, welche zwischen
den Scheiben 9 und io wirkt, kann immer nur die Stellen größeren Durchmessers bearbeiten,
und dies geht,so lange vor sieh, bis, das bisherige Oval auf kreisrunde Außenform
korrigiert ist. Fig. 7 zeigt eine Stellung des Werkstücks, bei welcher die- Schleifscheibe
wirkungslos ist.
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Die Einrichtung, mit welcher erreicht wird, daß alle drei Seheiben
9, 1o, i i stets gleich weit vom Mittelpunkt des Systems entfernt sind, obwohl sie
in ihrer Gesamtheit sich dem Mittelpunkt nähern können, kann beliebig ausgeführt
werden.
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Fig. 8 und 9 zeigen ein Beispiel hierfür. Sämtliche Rollen sind in
Schwingen 12 gelagert, deren Schwingachsen; im. Kreis; um den Systemmittelpunkt
und im Abstand von i2o° angeordnet sind. Mit jedem der Arme 12 ist ein Zahnrad 13
starr verbunden, und die drei Zahnräder 13 greifen in, ein' zentral gelagertes Zahnrad
14 ein, welches zwecks Einstellung der Rollen 9 bis i i auf verschiedene Durchmesserdes
Werkstücks gedreht werden kann mittels eines pneumatischen Kolbens 15, einer damit
verbundenen Zahnstange 16 und eines Zwischenrades 17.
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Ihren Antrieb erhalten die Rollen 9 und io je durch ein auf ihrer
Achse sitzendes Zahnrad 33, das über ein Zahnrad 18 in ein Antriebsrad i9 eingreift,
welches seinerseits durch ein Ritzel 2o angetrieben wird'.
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Da die Kraft zur Verstellung der Rollen und zum Andrücken der Rollen
9 bis i i durch ein elastisches Medium, nämlich beispielsweise die auf den Kolben
wirkende Druckluft erfolgt, ist es mÖglich, daß die Rollen sich während des Bearbeitungsvorganges
elastisch den beschriebenen Fehlern des Körpers an, seiner Außenform folgen können.
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Die in Fig. 8 gezeigte Einrichtung kann natürlich, mehrfach angewandt
werden, wenn die zu bearbeitenden Werkstücke größere Längen haben. oder im Durchmesser
abgestuft sind. Soweit ein Axialvorschub notwendig ist, kann er erzeugt werden durch
Schrägstellung der Achse einer der drei Rollen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel, nach Fig. io werden zur gemeinsamen Bewegung
und zur Kupplung der drei Rollen 9 bis i i statt Schwingarmen 12 radial geführte
Lagerungen 2 1 dieser Rollen benutzt, auf welche entsprechend gestaltete, unter
sich gleiche Kurven 22 einwirken. Die Kurvenscheibe kaum, wieder mittels eines Zahnkranzes
23 verstellt werden. Hierzu dient wieder eine Zahnstange i6, die durch Luftdruck
nach der einen Seite verschoben werden kann gegen die Wirkung einer Zugfeder 24,
welche die Bewegung in der anderen Richtung hervorbringen kann.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 bis 15 sind die Rollen 9,
io, ii wieder an. Schwingarmen 12 gelagert, deren Schwingachse 25 ortsfest gelagert
ist und an deren freiem Ende je ein: Lenker 26 angreift, welcher seinerseits durch
einen Zapfen 27 an einem Zahnrad 28 aufaßt, das durch die Zahnstange 16, beispielsweise
wie oben beschrieben, verstellt werden kann.
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Für die Verwirklichung der Erfindung ist es nicht unbedingt notwendig,
daß drei Führungsrollen' verwendet werden. Es könnte auch eine andere Zahl von Rollen
angewandt werden, beispielsweise vier Rollen, derart, daß die Verbindungslinie der
Achse zweier gegenüberstehender Rollen im rechten Winkel geschnitten, wird von der
Verbindungslinie der anderen zwei Rollen, wobei die Rollen zweckmäßig unter sich
gleich sind 'und unter sich gleichen Abstand vom Mittelpunkt des Systems haben.
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Zwischen den vier Rollen 29 bis 32 ist hier ein ovaler Körper 7 gelagert,
dessen Innenfläche mittels der Schleifscheibe 5 bearbeitet werden soll, und zwar
soll hier eine kreiszylirndrische Innenfläche geschaffen werden trotz der ovalen
Außenform.
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Hierbei sind die einander gegenüberstehendien Rollen 29 und
30 wieder gemeinsam geführt, so daß sie beide gleichen. Abstand vom Systemmittelpunkt
haben, und ebenso auch die Rollen 31 und 32. Die Rollen folgen der Außenform bei
einer Drehung des Körpers um seinen Schwerpunkt. Der Schwerpunkt selbst bleibt aber
ständig im Systemmittelpunkt. Die Führung und, Steuerung der Rollen ist im übrigen;
gleich oder ähnlich durchzuführen, wie oben beschrieben.
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Bei allen Ausführungsformen. ist es zweckmäßig, diaß die zur Anwendung
gelangenden Organe zur Verstellung und Andrückung der drei Rollen nicht im Bereich
der Selbsthemmung sich befinden.
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Wenn auch in der bisherigen Beschreibung von den Möglichkeiten der
spanaibhebernden Bearbeitung im besonderen nur das Schleifen. behandelt worden ist,
so. soll damit nicht zum Ausdruck gebracht sein, daß die Erfindung und der angestrebte
Schutz sich auf Schleifen beschränken soll. Die Erfindung ist vielmehr auch für
andere spanabhebende Bearbeitungsweisen, z. B. für Drehen u. dgl., geeignet und
bestimmt.
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Die Anwendung der oben erläuterten Einrichtung läßt sich sehr einfach
und dabei doch mit größter Präzision selbst von wenig erfahrenen Arbeitern durchführen.
Wichtig ist auch, daß die Einrichtung nicht den Bau besonderer Werkzeugmaschinen
erfordert, sondern an eine übliche Schleifmaschine angebracht werden kann..