DE1281305B

DE1281305B - Device for rapid axial reciprocation of the grinding spindle in its storage

Info

Publication number: DE1281305B
Application number: DEM51417A
Authority: DE
Inventors: Dr-Phys Alexander Mohrenstein
Original assignee: PHYS ALEXANDER MOHRENSTEIN DR
Current assignee: PHYS ALEXANDER MOHRENSTEIN DR
Priority date: 1962-01-10
Filing date: 1962-01-10
Publication date: 1968-10-24

Description

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.Device for rapid axial back and forth movement of the grinding spindle in their storage The invention relates to a device for rapid axial Moving the grinding spindle back and forth in its storage in which the grinding spindle is attached to a flywheel connected to the drive wheel and the axial vibrations are excited by an electromagnetic field.

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.In a known device of this type, the vibration is excited by magnetostriction, that is, by changing the length of an elongated body under the influence of a magnetic field. The change in length due to magnetic striction is, however, relatively small. For this reason, in the known device, the grinding spindle executes only a very small axial movement in spite of the considerable overall axial length, which leads to an imprecise grinding and also to a poor grinding image. With hole grinding machines in particular, the small diameter of the grinding wheel often means that the cutting speed cannot be sufficient. The cutting speed that is too low manifests itself, as stated above, in inaccuracies and a poor grinding pattern. Another disadvantage of the known device is that the grinding spindle is firmly connected to the flywheel. All vibrations of the grinding spindle are transmitted from the flywheel via the bearings to the headstock and the rest of the machine. This not only leads to considerable wear and tear on the bearings, but also to an unclean finish and inaccuracies in the finish.

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.Furthermore, there is a device for an axial reciprocating movement a grinding spindle known in its storage, in which the reciprocating Movement is generated by a sliding block that goes into one at the end of the grinding spindle milled groove engages. The dynamic forces that occur here are invariably transferred to the headstock. In addition, this training does not allow for a quick one Back and forth movement of the grinding spindle, because this would cause the sliding block or the groove may be subject to rapid wear. Besides, the burden would be of the machine due to the vibrations transmitted to it too large to produce an acceptable To ensure service life.

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.The same also applies to another known device which is caused to vibrate the grinding spindle by electromagnets. Even here the vibrations are transmitted to the machine. For a quick return trip Herbal; movement, this device is unsuitable because the grinding spindle -a relatively large grinding wheel contributes, the mass of which is unfavorable because of its inertia a rapid back and forth movement. Furthermore, this known device the disadvantage that the drive disk back and forth together with the grinding spindle is moved here, whereby greater wear and tear on the drive V-belt used is caused and there is also the risk that the V-belt from his Groove pops out.

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.In another known device, too, the vibrations the grinding spindle excited by an electromagnet to the rest of the machine transfer. The solenoid is controlled by limit switches, however have a short service life with rapid back and forth movement of the grinding spindle should.

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.The present invention is therefore based on the object of a To create device of the type mentioned above, in which the grinding spindle on the one hand, in their storage, a rapid axial reciprocation with a larger one Axialhub executes and on the other hand that by the axial vibrations of the grinding spindle caused dynamic forces in the facility compensated and not on transferred to the machine.

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.This is achieved according to the invention in that the grinding spindle concentric with a round woodruff key which determines the frequency of the axial oscillation is rigidly connected, which is attached to its periphery on the drive wheel that unite carries the electromagnet lying coaxially to the spindle, whose break contact is switched by the spindle end designed as an armature.

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.The new facility is characterized by its simple structure and special features Effectiveness. Thanks to the considerable mass of the flywheel and the between The disc spring, arranged in a flywheel and grinding spindle, guides the grinding spindle a quick one Axi-al movement from about 4 mm stroke without this Vibration is transmitted to other parts of the machine. The flywheel compensates together with the spring, the vibrations of the grinding spindle. The rapid axial and reciprocation with the aforementioned considerable stroke leads to a considerable increase the cutting speed and thus a very clean finish and a precise polish. Particularly noteworthy is the considerable reduction of bearing wear. The inventive training makes it possible to use axial bearings practically completely waived. It only has to be to the grinding spindle in to keep their normal position: a weak spring or a small bearing is provided be. Since the vibrations, however, thanks to the arrangement of the strong spring and the flywheel are taken up by the latter, such a small camp is practically nonexistent exposed to axial loads due to the axial vibrations of the grinding spindle. As the vibration system consisting of the grinding spindle, flywheel, spring and electromagnet is excited by the electromagnet to natural oscillations, is only a proportion small magnet required. This not only reduces the size, but also also the power consumption when operating the machine. You can also use the parts of the vibration system so that - the vibrations in the resonance range of the System lie, so that you can achieve a considerable stroke by low excitation forces can.

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.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, being the drawing in the two. F i g. 1 and 2, a longitudinal section through the Shows the grinding spindle for internal cylindrical grinding.

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.The grinding spindle is denoted by 1 in the drawing. This -bears at its front end a grindstone 2, which, as can be seen from the drawing is, a relatively small diameter = has. As a result of this little one Diameter and the limited speed of rotation of the grinding spindle would have this Grinding stone usually has a cutting speed that is too low. You go now assume that the cutting speed: can be increased by using the Rotary movement is superimposed on a rapid axial movement with a considerable stroke.

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.To support the grinding spindle, the two play-free bearings 3 are provided, each of which is held in a conical outer ring 4. This conical outer ring 4 is slotted at one point and can thus be changed in its diameter by axial displacement. In particular, hydrodynamic plain bearings, which are known under the designation "hydraulic bearings", are suitable as bearings free of play. About a pressure cylinder 5, the two bearing rings 4 can be axially pressed apart after the start of the .Spindel; whereby they decrease in diameter. As a result, the bearings 3 can be completely free of play. The hydrodynamic plain bearings show so little friction that a rotational speed of about 12,000 rpm is possible. Lubricating oil is supplied to the bearings via the lubricating oil lines 13 and can flow out again through a lubricating oil drain 14 in the pressure cylinder. The log 15 contains the flywheel 7. It is connected to the grinding spindle 1 via a strong disc spring 6. The pulley 15 also has an extension 16 which carries the coil 9 and the iron core 8 of an electromagnet. At the end of the spindle 1, an armature 10 is provided which extends into the coil 9 of the electromagnet. This armature 10 interacts with a plunger 11 made of non-conductive material, which is guided in the iron core 8 so as to be displaceable. The plunger 11 actuates the interrupter 12, which is arranged in the circuit of the coil 9, in the manner of a bell. In the embodiment shown, the grinding spindle can also be axially displaced within certain limits via the handle 17.

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. . .The mode of operation of this device is as follows: Becomes the coil 9 of the electromagnet is supplied with current via the slip rings 18, so the Elektrbmagnet is set 8, 9 the grinding spindle 1 in rapid axial movement. The elastic, the frequency The decisive element is the strong disc spring 6. The vibrations are compensated through the swing = crazy 7. To keep the frequency as high as possible, the Spindle 1 and the spring 6 be made of titanium. This results in an oscillation frequency from about 2000 Hz; which at an amplitude of 4 mm is an axial velocity of the Spindle of 8 m / sec. In comparison, the peripheral speed of the grindstone 2 is relatively insignificant. The rotation of the grinding spindle serves to reduce the friction in the hydrodynamic plain bearings, - as a result the rotary motion, an oil film is formed between the spindle and the plain bearings. The rotary movement also serves to create a cross-cut. Thanks to the rapid. Axial movement is practically ground axially and: the grindstone can do one any small diameter. have knives. . .

Claims

Claims: 1. Device for rapid axial reciprocation of the grinding spindle in its storage; in which the grinding spindle is attached to a flywheel connected to the drive wheel and the axial vibrations are excited by an electromagnetic field, characterized in that the grinding spindle (1) is rigidly connected concentrically with a circular disk spring (6) which determines the frequency of the axial vibration ,. which is attached with its periphery to the drive wheel (15); which carries an electromagnet (8, 9) lying coaxially to the spindle (1), the interrupter contact (12) of which is switched by the spindle end (10) designed as an armature.

2. Device according to claim 1, characterized in that that one on the interrupter contact, clock (I2) acting and .by the coil core (8) leading, non-magnetizable plunger (11) is arranged. Considered Publications: USA: Patents No. 1849 868, 2128 675, 2 641721, 2 709 322, 2 968132.