[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kopierschleifen und
Glätten von zylindrischen und sphärischen Oberflächen gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs
1 bzw. 2.
[0002] Bei bekannten derartigen Schleifvorrichtungen, werden Scheiben-Schleifvorrichtungen
verwendet, bei welchen der Verlauf der Kurvenfläche über eine durch eine Kurvenscheibe
gesteuerte Schleifscheibe abgewickelt wird. Bei einer solchen Schleifscheibe sind
durch die mit ihrer Kante auf der Zylinderoberfläche aufliegenden Schleifscheibe Riefen
auf der bearbeiteten Zylinderoberfläche nicht zu vermeiden. Bei stärkerer Abnützung
werden auch Ueberdrehungen der Oberfläche erforderlich, während anschliessend ein
Egalisieren und Feinschleifen erfolgen muss.
[0003] Dadurch sind in der Regel mehrere zeitaufwendige Arbeitsvorgänge erforderlich. Weiterin
erfolgt durch Ueberdreh- und zusätzliche Schleifarbeiten eine grössere Materialabtragung
des Zylinders, wodurch die Gesamtlebensdauer des zu behandelnden Zylinders verringert
wird.
[0004] Besonders schwierig und aufwendig gestalten sich derartige Arbeiten an den Zylinderenden,
welche leicht konvexe Kanten aufweisen, wobei besondere Vorrichtungen zum Schleifen
dieser Partien erforderlich werden.
[0005] Ausserdem ist es erforderlich die von Strahlungswärme der aufgeheizten Zylinder ungeschützten
Dreh- oder Schleifmaschinen über eine längere Zeit vorzuwärmen.
[0006] Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE-OS 36 39 264 bekannt. Bei ihr werden zwischen
zwei an Säulen angeordnete Konsolen ein Träger und eine darauf dem Sollwert der sphärischen
Oberflächengenauigkeit entsprechende, als Führungsbahn ausgebildete einstellbare Kopierschablone
vorgesehen. An der Kopierschablone und dem Träger ist ein Schleifbandgerät mit Schleifband-Antrieb,
ein Zustellschlitten mit Einstellvorrichtungen mit axial bewegbaren Führungsbuchsen
und eine Spanneinrichtung angeordnet.
[0007] Ein Nachteil, der jedoch allgemein bei Präzisionsschleifen von abgenützten Zylinderoberflächen
besteht, ist darin zu sehen, dass zuerst die an der Zylinderoberfläche hervorstehenden
Teilflächen abgetragen werden. Bei aufgeheizten Zylindern entstehen unterschiedliche
Abstrahlungsverhältnisse zwischen bearbeiteten und nichtbearbeiteten Zylinderoberflächen,
die zu Wärmedifferenzen in der Zylinderwandung führen, wo durch unterschiedliche
Ausdehnungen zwischen bearbeiteten und nichtbearbeiteten Teilflächen entstehen.
[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige hohe Ausdehnungsdifferenzen zwischen
den hervorstehenden und den glatteren abgenützten Zylinder-Teiloberflächen zu vermeiden,
um eine höhere Bearbeitungspräzision zu erreichen sowie kürzere Schleifzeiten bei
geringerer Materialabtragung und dadurch längere Gesamtlebensdauer der Zylinder zu
ermöglichen.
[0009] Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 bzw. 2 angegebenen
Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0010] Ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht insbesondere darin, dass dem
Präzisions- mit dem nachfolgenden Feinschleifen eine Schleifphase vorgeschaltet wird,
bei welcher das Schleifband unter vorbestimmten Druck an die Aussenoberfläche des
Zylinders innerhalb eines zwischen der Kopierschablone und der Kontaktrolle einstellbaren
Spiels andrückt wird, so dass die Zylinderoberfläche unabhängig von ihrer Geormetrie
gleichmässig abgetragen wird. Dadurch wird auch eine gleichmässige Wärmeverteilung
und damit auch eine gleichmässige Ausdehnung der Zylinderoberfläche, was insbesondere
in radialer Richtung von Wichtigkeit ist, sichergestellt, wodurch eine genauere Zylindergeometrie
erzielt wird.
[0011] Weiter ergeben sich auch kürzere Schleifzeiten mit geringerer Materialabtragung
und damit längere Gesamtlebensdauer der zu bearbeitenden Zylinder und Einsparung
von Schleifbändern.
[0012] Bei der Vorrichtung erfolgt mittels der Justiereinrichtung aussser den üblichen Zustellungen
der Schleifbänder zur Zylinderoberfläche zusätzlich eine zwischen der Kopierschablone
und der Kontaktrolle einstellbare Spiel-Bewegung X bzw. X′, wobei vorzugsweise eine
Einstellung X/2=X′/2 erfolgt.
[0013] Der Träger ist mit einer speziellen Wärmeplatte gegenüber der zu bearbeitenden Zylinderoberfläche
abgeschirmt, wodurch Verformungen des Träger vermieden werden, was zu höherer Präzision
des bearbeitenden Zylinders führt und sich das sonst erforderliche zeitaufwendige
Vorwärmen der Schleifvorrichtung erübrigt.
[0014] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dergestellt.
[0015] Es zeigen
Fig.1 eine Ansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung,
Fig.2 eine Draufsicht der Vorrichtung gemäss Fig.1 und
Fig.3 einen Längsschnitt durch eine an einem Zustellschlitten angeordnete Justiereinrichtung
der Vorrichtung gemäss der Fig.1 und 2.
[0016] Gemäss der Fig.1 und 2 ist mit 9 ein Maschinengestell bezeichnet, an welchem Konsolen
2 zur Halterung eines auf einer Grundplatte 3 angeordneten Trägers 4 vorgesehen sind.
Auf dem Träger 4 ist einmal eine Führungsbahn 7,die mit einer Stützrolle 8 zusammenwirkt,
und zum anderen eine Kopierschablone 10 angeordnet. Auf dem Träger 4 sind in gleichmässigen
Abständen zueinander Abstützungen 11 mit Aufnahmen 12 verschiebbar angeordnet, wobei
in den Abstützungen 11 die Kopierschablone 10 gelagert ist (in Fig.1 nur im Querschnitt
gezeigt).Jede Aufnahme 12 weist beidseitig auf diese einwirkende Einstellschrauben
13 (nur mit Schraubenachsen angedeutet) auf, durch welche die Kopierschablone 10
über deren Axialerstreckung entsprechend den vorgegebenen Sollmassen, insbesondere
der sphärischen Endteile des Zylidners angepasst werden kann, so dass die Kopierschablone
10 über die gesamte Zylinderlänge 45 eine Sollkontur einer zu schleifenden Oberfläche
45′ aufweist. Der Träger 4 ist gegenüber der zu schleifenden Zylinderoberfläche 45′
durch eine auf Haltern 6 angeordnete Wärmedämmplatte 5 abgeschirmt.
[0017] Auf der Führungsbahn 7 gleitet über die Stürtzrolle 8 eine Trägerplatte 19 mit einem
verschiebbaren Zustellschlitten 18, wobei die Trägerplatte 19 beweglich gelagerte
Führungsbuchsen 20 aufnimmt. Die Führungsbuchsen 20 gleiten auf der Kopierschablone
10, wodurch mit Hilfe eines Antriebsmotors 14 mit Getriebe 15 und eines Zahnrades
16 sowie einer Zahnstange 16′ der Zustellschlitten 18 mit dem daran befestigten Antriebsmotor
24, einer Antriebsrolle 22 und einer Kontaktrolle 23 für das Schleifband 21 an der
zu schleifenden Oberfläche 45′ entlang geführt wird.
[0018] Die Selbstzentrierung der Führungsbuchsen 20 gewährleistet, dass die an einem einstellbaren
Halter 26 angeordnete Kontaktrolle 23 in jeder Position tangential zur Zylinderoberfläche
45 steht, so dass eine glatte Oberfläche ohne Riefen geschliffen werden kann. Der
einstellbare Halter 26 für die Kontaktrolle 23 steht in Verbindung mit den Führungsbuchsen
20, wodurch eine automatische Anpassung gemäss dem vorgegebenen Solprofil der Kopierschablone
10 gegenüber der zu schleifenden Oberfläche 45′ erfolgt.
[0019] Die Laufposition des mit einer Schutzabdeckung 25 versehenen Schleifbandes 21 wird
über eine Einstellschraube 28 der Spanneinrichtung 27 eingestellt, die aus einem Spannzylinder
27′, einer Motorwippe und einer an dem Zustellschlitten 18 angeordneten Lagerung besteht.
Die radiale Zustellung der Bandschleif-Kontaktrolle 23 erfolgt mittels des durch eine
Justiereinrichtung 30 einstellbaren Zustellschlittens 18.
[0020] Zum Absaugen des anfallenden Abtriebes ist eine aus einer Absaugdüse, einem Zwischenstück
und einem Absaugschlauch gebildete Absaugeinrichtung 29 vorgesehen.
[0021] In Fig.3 ist die Justiereinrichtung 30, die über ein Zwischenstück 38 an dem Zustellschlitten
18 befestigt ist, detailierter dargestellt. Es ist eine mit einem verstellbaren Anschlagring
32 versehene Präzisionsspindel 31 vorgesehen, die in einer Spindelführung 40 und an
der gegenüber der Kontaktrolle 23 abgewandten Spindelseite 31′ in Lagern 33, die mittels
eines Gewindespannringes 34 gespannt werden können, gelagert ist. Zum Einstellen einer
festen Verbindung zwischen der Kopierschablone 10 und der Kontaktrolle 23 ist ein
mit einer Skala (nicht dargestellt) versehener, an dem Zwischenstück 38 der Justiereinrichtung
30 anliegender Ring 35 vorgesehen, der mittels eines Gummiringes 36 durch eine mit
einem Handgriff 39′ versehene Hülse 39 mitgenommen wird und damit eine genaue Zustellung
der Kontaktrolle 23 zur der zu bearbeitenden Zylinderoberfläche 45′ möglich ist. Bei
Ueberwindung des Gummiring-Widerstandes kann der Ring 35 in der Regel auf die O-Skalaposition
verstellt werden. Ein winkelförmig ausgebildeter Gewindering 37 zum Einstellen eines
Spiels X bzw. X′ zwischen der Kopierschablone 10 und der Kontaktrolle 23 liegt an
der Präzisionsspindel 31 unterhalb des Gewindespannringes 34, wobei der zum Spindelende
31′ abgewinkelte Gewindering 37 an der Aussenfläche des Gewindespannringes 34 anliegt.
[0022] Der in Fig.3 mit ausgezogenen Linie dargestellte Gewindering 37 bildet eine feste
Verbindung zwischen der Kopierschablone 10 und der Kontaktrolle 23, da ein Spiel
X′=0 vorliegt, und kommt in den nachfolgenden Schleifphasen zur Wirkung. Um erfindungsgemäss
für die vorgeschaltete Schleifphase eine mit Spiel X bzw.X′ zwischen der Kopierschablone
10 und der Kontaktrolle 23 bewegliche Verbindung zu bilden, wird der Gewindering 37
an der Spindel 31 gegenüber der Spindelführung 40 entsprechend verstellt, so dass
zwischen dem Gewindering 37 und den Lagern 33 ein Spiel X′ und gleichzeitig entsprechend
zwischen dem Anschlagring 32 den Lagern 33 ein Spiel X einstellbar ist. Eine mittels
eines Halters 42 an dem Zustellschlitten 18 befestigte Druckeinrichtung 43, beispielsweise
ein Pneumatikzylinder, wobei auch ein Hydraulikzylinder oder Druckfedern zur Anwendung
kommen könnten, führt die Spielbewegung X bzw.X′ der Präzisionsspindel 31 aus, wobei
vorzugsweise eine in Fig.3 strichliert dargestellte Spiel-Einstellung X/2=X′/2 eingestellt
wird.
[0023] Die Betriebsweise der Erfindung se an Hand von Fig.1 bis 3 näher erläutert.
[0024] Der zu bearbeitende Zylinder 45, der während des Betriebes, beispielsweise an einer
Papiermaschine, unregelmässige Oberflächen-Abnützungen aufweist und an dessen Aussenoberfläche
45′ bei erhöhten Temperaturen sich eine aus verschiedenen Partikeln, wie Harz-, Oel-,
Farb-Resten und dgl. bestehende Oberflächenschicht, ein sogenanntes Coating, gebildet
hat, wird auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt und auf eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit
gebracht. Nachdem das Schleifbandgerät 1 gegenüber dem Zylinder 45 mit geringem Abstand
zur Zylinderoberfläche 45′ in eine Ausgangsposition gebracht wurde, wird ein grobes
Schleifband 21 mittels eines Schleifband-Antriebes 22,23,24 auf eine vorbestimmte
Laufgeschwindigkeit gebracht und in einer vorgeschalteten Schleifphase unter vorbestimmten
Druck an die Aussenoberfläche 45′ des zu bearbeitenden Zylinders 45 derart bewegbar
angedrückt, dass die noch unregelmässige Zylinderoberfläche 45′ unabhängig von ihrer
Geometrie gleichmässig abgetragen wird, indem zwischen der Kopierschablone 10 und
der Kontaktrolle 23 ein Spiel X bzw. X′ durch eine Justiereinrichtung 30, wie in der
Beschreibung zur Fig.3 eingehend beschrieben, eingestellt wird und durch Einwirkung
der Druckeinrichtung 43, beispielsweise eines Pneumatikzylinders, beim Schleifen in
radialer Richtung zur Zylinderoberfläche 45′ eine Spiel-Bewegung der Kontaktrolle
23 erfolgt.
[0025] Das Bandschleifgerät 1 wird mittels eines Getriebemotors 14,15 an der verstellbaren
Kopierschablone 10 derart axial verschoben, dass die gesamte zu berarbeitende Zylinderoberfläche
45′ in überlappenden Schleifband-Bahnen abgetragen wird. Sobald die erwähnte Oberflächenschicht
von der Zylinderoberfläche 45′ abgeschliffen ist, werden die Druckverhältnisse auf
das Bandschleifgerät 1 derart verändert, dass in einer nachfolgenden Schleifphase,
dem eigentlichen Präzisionsschleifen, zwischen der Kopierschablone 10 und der Kontaktrolle
23 eine durch einen verstellbaren Zustellschlitten 18 mit der Justiereinrichtung
30 regelbare feste Verbindung entsteht, wie ebenfalls in der Beschreibung zur Fig.3
bereits gesagt wurde. Das Bandschleifgerät 1 läuft in Hin- und Herbewegungen, d.h.
in sogenannten Durchgängen, in axialer Richtung über die gesamte Länge des Zylinders
45, wobei nach jedem Durchgang eine entsprechende feste Zustellung der Kontaktrolle
23 zur Zylinderoberfläche 45′ durch die Justiereinrichtung 30 vorgenommen wird. Nach
einem Verschleiss des Schleifbandes 21 erfolgt ein Auswechseln desselbem mit wiederum
entsprechender Zustellung des Zustellschlittens 18 durch die Justiereinrichtung 30.
Die Durchgänge mit den entsprechenden Zustellungen des Bandschleifgerätes 1 durch
die Justiereinrichtung 30 sowie das Auswechseln der Schleifbänder 21 wiederholen
sich so oft, bis der Zylinder 45 die durch die Kopierschablone 10 in axialer Richtung
vorgegebene Form und eine exakte Rundheit erhalten hat. Durch Einsetzen immer feinerer
Schleifbänder 21 wird der Schleifvorgang durch eine letzte Schleifphase abgeschlossen,
bei welcher eine entsprechend dem Fertigungsprozess erforderliche exakte und entsprechend
feine Zylinderoberfläche 45′ erzielt wird.
[0026] Durch die erfindungsgemässe vorgeschaltete Schleifphase mit einer je nach den gegebenen
Unregelmässigkeiten der Zylinderoberfläche stattfindenden Spiel-Bewegung X bzw. X′
des unter vorbestimmten Druck zur Zylinderoberfläche 45′ mittels der Kontaktrolle
23 angedrückten Schleifbandes 21 radial zur Zylinderoberfläche 45′ wird eine gleichmässige
Erwärmung und damit auch eine in radialer Richtung gleichmässige Ausdehnung der Zylinderoberfläche
erzielt, wodurch gegenüber bisher bekannten Verfahren eine höhere Bearbeitungspräzision
bei kürzeren Schleifzeiten sowie eine Materialersparnis durch geringer erforderliche
Zylinderoberfläche-Abtragung und somit eine längere Gesamtlebensdauer der Zylinder
45 erzielt wird und Schleifbänder 21 eingespart werden.
[0027] Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird vorzugsweise ölfrei, d.h. als Trockenschleifvorrichtung
eingesetzt.Es ist jedoch ohne weiteres möglich, ein an sich bekanntes Nassschleifen
damit vorzunehmen.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
[0028]
1 Bandschleifgerät
2 Konsolen
3 Grundplatte
4 Träger
5 Wärmedämmplatte
6 Halter
7 Führungsbahn
8 Stützrolle
9 Maschinengestell
10 Kopierschablone
11 Abstützungen, verschiebbare
12 Aufnahmen
13 Einstellschrauben (mit Schraubenachsen angedeutet)
14 Antriebsmotor mit Getriebe für die Axialbewegung des Bandschleifgerätes
15 Getriebe
16 Zahnrad
16′ Zahnstange
17 Grundplatte des Zustellschlittens
18 Zustellschlitten
19 Trägerplatte
20 Führungsbuchsen
21 Schleifband
22 Antriebsrolle
23 Kontaktrolle
24 Antriebsmotor für das Schleifband
22-24 Schleifbandantrieb
25 Schutzabdeckung
26 Halter, einstellbar
27 Spanneinrichtung
27′ Spannzylinder
28 Einstellschraube
29 Absaugeinrichtung
30 Justiereinrichtung
31 Präzisionsspindel
31′ Spindelende
32 Anschlagring
33 Lager
34 Gewinde-Spannring zum Spannen der Lager
35 Ring mit Skala zum Einstellen der festen Verbindung
36 Gummiring
37 Gewindering, winkelförmig ausgebildet zum Einstellen des Spiels X bzw. X′
38 Zwischenstück
39 Hülse mit Handgriff
39′ Handgriff
40 Spindelführung
41 Befestigungsschraube
42 Halter
43 Druckeinrichtung
44
45 Zylinder
45′ Zylinder-Aussenoberfläche
X Spiel zwischen Anschlagring und Lager
X′ Spiel zwischen Lager und Gewindering
X/2, X/2′bevorzugte Einstellung der Spielbewegung zwischen der Kopierschablone und
der Kontaktrolle
r Radius des Zylinders
1. Verfahren zum Kopierschleifen und Glätten von zylindrischen und sphärischen Oberflächen
mittels eines Bandschleifgerätes, insbesondere zum Regenerieren von Zylindern (45)
für Papiermaschinen und Wellen, die während des Betriebes Oberflächen-Abnützungen
und aus verschiedenen Partikeln gebildete Oberflächenschichten aufweisen, mit folgenden
Verfahrensschritten:
- der zu bearbeitende auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizte Zylinder (45) wird
auf eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit gebracht,
- das Schleifband (21) des Bandschleifgerätes (1) wird mittels eines Antriebes (22-24)
in eine vorbestimmte Laufgeschwindigkeit gebracht und gegenüber der zu bearbeitenden
Zylinderoberfläche (45′) in Schleifposition geführt, wobei mit Hilfe einer verstellbaren
Justiereinrichtung (30) eine regelbare feste Verbindung eingestellt wird,
- das Bandschleifgerät (1) läuft in einer ersten Schleifphase in Hin- und Herbewegungen,
d.h. in sogenannten Durchgängen in axialer Richtung über die gesamte Länge des Zylinders
(45),
- nach jedem Durchgang erfolgt durch einen Zustellschlitten (18) mit der Justiereinrichtung
(30) eine entsprechende Zustellung einer Kontaktrolle (23,
- nach Verschleiss des Schleifbandes (21) erfolgt ein Auswechseln desselben mit wiederum
entsprechender Justierung des Zustellschlittens (18),
- die Durchgänge mit den entsprechenden Zustellungen sowie das Auswechseln der Schleifbänder
(21) wiederholen sich so oft, bis der Zylinder (45) die durch eine Kopierschablone
(10) in axialer Richtung vorgegebene Form und eine exakte Rundheit erhalten hat,
- durch Einsetzen immer feinerer Schleifbänder (21) wird eine zweite Schleifphase
durchgeführt, wodurch eine entsprechend dem Fertigungsprozess erforderliche exakte
und entsprechend feine Zylinderoberfläche (45 ) erzielt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass in einer der ersten vorgeschalteten Schleifphase das
Schleifband (21) unter vorbestimmten Druck an die Aussenoberfläche (45′) des zu bearbeitenden
Zylinders (45) innerhalb eines Spiels (X bzw. X′) zwischen einer Kopierschablone (10)
und einer Kontaktrolle (23) beweglich derart angedrückt wird, dass in dieser vorgeschalteten
Schleifphase die Zylinderoberfläche (45′) unabhängig von ihrer Geometrie gleichmässig
abgetragen wird,
und dass nach dem Abschleifen der Oberflächenschicht des Zylinders (45) die Druckverhältnisse
auf das Bandschleifgerät (1) derart verändert werden, dass in der nun folgenden ersten
Schleifphase, dem eigentlichen Präzisionsschleifen die feste Verbindung zwischen der
Kopierschablone (10) und der Kontaktrolle (30) eingestellt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Träger (4)
und einer darauf dem Sollwert der sphärischen Oberflächengenauigkeit entsprechenden
als Führungsbahn (7) ausgebildeten einstellbaren Kopierschablone (10), wobei auf der
Kopierschablone (10) und dem Träger (4) ein Schleifgerät (1) mit Schleifbandantrieb
(22-24) ein Zustellschlitten (18) mit Einstellvorrichtungen mit axial bewegbaren Führungsbuchsen
(20) und eine Spanneinrichtung (27) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
mit Hilfe des Zustellschlittens (18) und der Justiereinrichtung zwischen der Kopierschablone
(10) und der Kontaktrolle (23) ein radiales Spiel (X bzw.X') zu der Zylinderoberfläche
(45′) einstellbar ist, und der Zustellschlitten (18) zusammen mit der Justiereinrichtung
(30) mittels einer Druckeinrichtung (43) unter vorbestimmten Druck innerhalb des Spiels
(X bzw.X′) in Richtung auf die Zylinderoberfläche drückbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Justiereinrichtung
(30) eine in einem Lager (33) und in einer Führung (40) angeordnete Präzisionsspindel
(31) aufweist, die mit einem Anschlagring (32) versehen ist, und dass die Spindel
(31) mit Hilfe eines an ihrer der Kontaktrolle (23) abgewandten Spindelseite (31′)
angeordneten Gewinderinges (37) auf ein Spiel (X) zwischen dem Anschlagring (32)
und dem Lager (33) bzw. ein Spiel (X′) zwischen dem Lager (33) und der Innenstirnfläche
des Gewinderinges (37) einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bevorzugte Spiel-Einstellung
X/2=X′/2 beträgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagring (32)
auf der Präzisionsspindel (31) verstellbar ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinrichtung
(43) pneumatisch, hydraulisch oder federnd ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (4) gegenüber
der zu bearbeitenden Zylinderoberfläche (45′) durch eine Wärmedämmplatte (5) abschirmbar
ist.