DD232863A5

DD232863A5 - METHOD AND DEVICE OF HIGH-SPEED PROFILE GRINDING OF ROTATION-SYMMETRIC WORKPIECES

Info

Publication number: DD232863A5
Application number: DD85274052A
Authority: DD
Inventors: Erwin Junker
Original assignee: Kk
Priority date: 1984-09-26
Filing date: 1985-03-12
Publication date: 1986-02-12
Also published as: CS272205B2; EP0176654B1; SU1452466A3; ES541094A0; BR8501203A; ES8605705A1; ATE78204T1; EP0176654A3; EP0176654A2; CS175585A2

Abstract

In a method and a device for high-speed profile grinding of rotating, clamped, dynamically balanced workpieces, a grinding wheel with a generating line running essentially in a planar manner is guided towards the workpiece surface to be machined in such a way that the grinding wheel, during the grinding operation, touches the workpiece periphery in the area of its finished diameter merely at a point lying on the normal to the longitudinal axis of the workpiece, the generating line of the grinding wheel enclosing a clearance angle with the peripheral line of the ground workpiece surface. <IMAGE>

Description

Aufgrund der schiefen bzw. windschiefen Anordnung von Schleifscheibe zu dem zu bearbeitenden Werkstück ergibt sich zwischen Mantellinie und Umfangslinie des Werkstückes ein Freiwinkel, der bewirkt, daß die Schleifscheibe nur an der vorgesehenen Stelle auf das Werkstück einwirkt, ansonsten jedoch Platz gelassen wird, so daß die Schleifscheibe beim weiteren Schleifvorgang nicht noch einmal das fertige Profil beschleifen kann. Während also erfindungsgemäß entsprechend der gewünschten Zustelltiefe die Schleifscheibe mit einer schrägen Stirnfläche am Werkstück angreift, der abschließende Durchmesser des Werkstückes von der Schleifscheibe jedoch lediglich durch Punktberührung geschliffen wird, ist nach „Fertigungstechnik und Betrieb" Nr.23, Heft 3,1973, S. 166-171 die Schleifanordnung so getroffen, daß die Schleifscheibenachse und die Werkzeugachse parallel in einer Ebene liegen und die Schleifscheibe mit zwei Mantellinien an dem Werkstück angreift.Due to the oblique or skewed arrangement of grinding wheel to the workpiece to be machined results between the generatrix line and peripheral line of the workpiece, a clearance angle, which causes the grinding wheel acts only at the intended location on the workpiece, but otherwise left room, so that the Grinding wheel during further grinding process can not grind again the finished profile. Thus, while according to the invention according to the desired feed depth, the grinding wheel engages with an oblique face on the workpiece, the final diameter of the workpiece from the grinding wheel is ground only by point contact, according to "Fertigungstechnik und Betrieb" Nr.23, Issue 3.1973, p. 166-171, the grinding arrangement is such that the grinding wheel axis and the tool axis lie in parallel in a plane and the grinding wheel engages with two generatrices on the workpiece.

In der DDR-PS29342 ist eine Polierschleifeinrichtung für runde symmetrische und asymmetrische dünnwandige Werkstücke beschrieben, die sich dadurch auszeichnet, daß sie in ihren Bewegungskomponenten annähernd denen einer Handschleifpolierung entspricht, d.h. also das Werkstück führt laufend eine pendelnde Schwenkbewegung bei Änderung der Vorschubrichtung der Poliervorrichtung aus. In dieser Druckschrift ist zwar eine Schrägstellung von Polierschieifscheibe zu Werkstückachse angegeben, wobei diese Schrägsteilung offensichtlich nur die Bedeutung hat, daß das Werkstück genau so intensiv wie von Hand poliert werden kann. Zur Schaffung eines Freiwinkels zwischen einer stirnseitig arbeitenden Schleifscheibe und dem Werkstück und zur sukzessiven gleichmäßigen Abnutzung der Schleifscheibe, ohne dauernd abrichten zu müssen, gibt diese Druckschrift keinen Hinweis.In the DDR-PS29342 a polishing grinder for round symmetrical and asymmetric thin-walled workpieces is described, which is characterized in that it corresponds in its components of movement approximately to those of a hand polishing, ie. Thus, the workpiece continuously performs a swinging pivotal movement when changing the feed direction of the polishing device. In this document, although an inclination of Polierschieifscheibe to workpiece axis is indicated, said oblique division obviously only has the meaning that the workpiece can be polished as intense as by hand. To provide a clearance angle between a front side grinding wheel and the workpiece and the successive uniform wear of the grinding wheel, without having to dress permanently, this document gives no indication.

embodiment

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigeführten Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained in more detail using an embodiment with reference to the accompanying drawings.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

Fig. 1: schematisch eine Draufsicht auf die Anordnung eines Schleif körpers zum Werkstück, wobei die Schleif körperdrehachseFig. 1: schematically a plan view of the arrangement of an abrasive body to the workpiece, wherein the abrasive body axis of rotation

gegen die Werkstücklängsachse horizontal geschwenkt ist; Fig. 2: eine Vorderansicht der in Fig. 1 gezeigten Anordnung, wobei die Schleifscheibenachse vertikal gegen die Werkstücklängsachse geschwenkt ist;is pivoted horizontally against the workpiece longitudinal axis; Fig. 2 is a front view of the arrangement shown in Fig. 1 with the grinding wheel axis pivoted vertically against the workpiece longitudinal axis;

Fig. 3: eine vergrößerte Teilansicht nach Fig. 1 mit zu 10% abgenutzter Schleifscheibe; Fig. 4: eine der Fig.3 ähnliche Ansicht, wobei der Abnutzungsgrad der Schleifscheibe höher ist; Fig. 5: schematisch eine an einem rotationssymmetrischen Werkstück angesetzte Schleifscheibe; Fig. 6 bis 8: verschiedene schematische Darstellungen in Draufsicht, in denen die Abnutzungsweise der Schleifscheibe gezeigt3 is an enlarged partial view of Figure 1 with 10% worn grinding wheel ..; Fig. 4 is a view similar to Fig.3, wherein the degree of wear of the grinding wheel is higher; 5 shows schematically a grinding wheel mounted on a rotationally symmetrical workpiece; Fig. 6 to 8: various schematic representations in plan view, in which the Abwutzungsweise the grinding wheel shown

ist; Fig. 9: eine Teilansicht von Werkstück und Schleifscheibe, wobei ein Freiwinkel α sich durch Schrägstellung der Schleifscheibe zum rotationssymmetrischen Werkstück ergibt;is; 9 shows a partial view of the workpiece and grinding wheel, wherein a clearance angle α results from tilting of the grinding wheel to the rotationally symmetrical workpiece;

Fig. 10: eine Frontansicht von Werkstück und Scheibe entsprechend Pfeil A in Fig. 9.10 shows a front view of workpiece and disk according to arrow A in FIG. 9.

In Fig. 1 ist ein rotationssymmetrischer Drehkörper, nämlich ein Werkstück 1 gezeigt, an welchem ein Schleifkörper in der Form einer schmalen Schleifscheibe 2 angreift. Die Rotationsachse 2 a dieser Schleifscheibe 2 ist gegen die Werkstücklängsachse 4 um einen Winkel β horizontal geschwenkt. In Fig. 2 ist erkennbar, daß durch Vertikalschwenkung der Rotationsachse 2 a der Schleifscheibe gegen die Werkstücklängsachse 4 ein weiterer Verschränkungswinkel α gegeben ist. Die Schrägstellung von Schleifscheibe zu Werkstück während des Schleifens wird nachfolgend anhand Fig.3 und 4 deutlicher erläutert. Nach Fig. 3 und 4 greift die Schleifscheibe 2, welche eine im wesentlichen ebene Mantelfläche aufweist, in einem Winkel an dem Umfang des Werkstückes an, von welchem entsprechend der Schleifscheibe s ein bestimmter Teil des Umfanges abgeschliffen werden soll. Zu Beginn bildet sich eine schräge Stirnfläche F aus, mit welcher die Schleifscheibe 2 an dem abzutragenden Teil L des Werkstückes angreift, während aufgrund der besonderen Anordnung der Schleifscheibe 2 zum Werkstück 1 ein (nicht gezeigter erkennbarer) Freiwinkel zwischen der geraden Mantellinie M der Schleifscheibe und der fertig geschliffenen Umfangsfläche U des Werkstückes 1 vorhanden ist, so daß, wenn der Umfang U einmal fertig geschliffen ist, er nicht weiter mit der Schleifscheibe in Berührung kommt. Während hier ein beträchtlicher Teil des Druckes der Schleifscheibe über den Teil L nach Fig.3 in Achsrichtung abgeleitet wird, wirkt die radial gerichtete Schleifkraftkomponente lediglich in dem Punkt auf das Werkstück, ein, welcher in Fig.6bis8mit 1 a bezeichnet ist. Die Stirnfläche F wandert während des weiteren Schleifens entgegen der Vorschubrichtung der Schleifscheibe zum freien Rand an der Scheibe hin, wie dies in Fig.4 veranschaulicht ist, in welcher die Schleifscheibe bereits zu 80% in Form einer Schicht abgenutzt ist. In Fig.4 ist die schräge Stirnfläche der Schleifscheibe mit F1 bezeichnet.In Fig. 1, a rotationally symmetrical rotary body, namely a workpiece 1 is shown, on which an abrasive body in the form of a narrow grinding wheel 2 attacks. The axis of rotation 2 a of this grinding wheel 2 is pivoted horizontally against the workpiece longitudinal axis 4 by an angle β . In Fig. 2 it can be seen that by vertical pivoting of the axis of rotation 2 a of the grinding wheel against the workpiece longitudinal axis 4, a further Verschränkungswinkel α is given. The inclination of grinding wheel to workpiece during grinding is explained below with reference to FIG. 3 and FIG. Referring to Fig. 3 and 4, the grinding wheel 2, which has a substantially flat lateral surface, engages at an angle on the circumference of the workpiece, from which according to the grinding wheel s a certain part of the circumference is to be ground off. At the beginning, an oblique face F forms, with which the grinding wheel 2 acts on the ablated part L of the workpiece, while due to the particular arrangement of the grinding wheel 2 to the workpiece 1 (not shown recognizable) clearance angle between the straight surface line M of the grinding wheel and the finished ground peripheral surface U of the workpiece 1 is present, so that when the circumference U is once finished ground, it does not come into further contact with the grinding wheel. While here a substantial portion of the pressure of the grinding wheel is derived in the axial direction via the part L of Fig. 3, the radially directed grinding force component acts only on the point on the workpiece, designated as 1a in Figs. During the further grinding, the end face F migrates against the feed direction of the grinding wheel towards the free edge on the disk, as illustrated in FIG. 4, in which the grinding wheel is already 80% worn in the form of a layer. In Figure 4, the oblique face of the grinding wheel is designated F1.

In Fig. 6 bis 8 ist schematisch eine vereinfachte Darstellung der Abnutzung der Schleifscheibe wiedergegeben, in welcher der zwischen der geraden Mantellinie M der Schleifscheibe 2 und der Umfangsfläche U des Werkstückes 1 des bereits fertig geschliffenen Durchmessers des Werkstückes 1 abgebildete Freiwinkel nicht gezeigt ist. Nach Fig. 6 wirkt die Schleifscheibe 2 mit ihrer schrägen Stirnfläche F gegen die Bearbeitungsschicht B des Werkstückes 1 entsprechend der gewünschten Schleiftiefe S. Mit den Pfeilen ist die radiale Zustellung und die Axialbewegung der Schleifscheibe 2 gegenüber dem Werkstück 1 angedeutet. Bei dem Schleifvorgang nach Fig.6 bis 8 wird jedoch nicht nur der Durchmesser des Werkstückes 1 um die doppelte Schleiftiefe verriegert, sondern die Schleifscheibe 2 nutzt sich während des Jchleifvorganges sukzessiv in Form einer Schicht alj, die der Schleiftiefe S entspricht. Beim Schleifen selbst wirkt ein erheblicher Teil der Schleifdrücke in axialer Richtung, während die Radialkomponente dieser Kräfte von der Schleifscheibe 2 auf das Werkstück 1 lediglich in dem Punkt 1 a übertragen wird. Die Schleifscheibe 2 weist also an dem Punkt 1 a mit dem Werkstück eine Punktberührung auf, so daß das Werkstück selbst keinen wesentlichen radialen Druckkräften ausgesetzt ist. Dieser Punkt 1 a liegt auf einer Senkrechten zur Werkstücklängsachse an der Stelle, an welcher das Werkstück 1 von der Scheibe gerade fertiggeschliffen wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist dies die Umfangsfläche U in Fig. 7, während der Umfangsabschnitt U1 (Fig. 6) des Werkstückes 1 noch abzuschleifen ist. Die Abnutzung der Schleifscheibe erfolgt also gleichmäßig in Form einer der Schleiftiefe S entsprechenden Schicht, so daß so lange, wie diese Schicht noch nicht vollständig abgetragen ist, die Schleifscheibe auch nicht nachgerichtet oder neu zugestellt zu werden braucht. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 bedeutet die s also, daß so lange ein Abschnitt X1 bzw. X2 der Mantelfläche der Schleifscheibe zum Schleifvorgang zur Verfügung steht, im Gegensatz zu bisherigen Schleifverfahren nicht dauernd abgerichtet werden muß.In Fig. 6 to 8 a simplified representation of the wear of the grinding wheel is schematically reproduced, in which the between the straight surface line M of the grinding wheel 2 and the peripheral surface U of the workpiece 1 of the already finished ground diameter of the workpiece 1 shown clearance angle is not shown. According to Fig. 6, the grinding wheel 2 acts with its oblique face F against the processing layer B of the workpiece 1 corresponding to the desired grinding depth S. The arrows indicate the radial feed and the axial movement of the grinding wheel 2 relative to the workpiece 1. In the grinding process according to FIGS. 6 to 8, however, not only the diameter of the workpiece 1 is locked by twice the grinding depth, but the grinding wheel 2 uses itself successively during the grinding process in the form of a layer alj which corresponds to the grinding depth S. During grinding itself, a significant part of the grinding pressures acts in the axial direction, while the radial component of these forces is transmitted from the grinding wheel 2 to the workpiece 1 only in the point 1 a. The grinding wheel 2 thus has at the point 1 a with the workpiece on a point contact, so that the workpiece itself is not exposed to any significant radial compressive forces. This point 1 a lies on a perpendicular to the workpiece longitudinal axis at the point at which the workpiece 1 is just finished by the disc. In the embodiment shown, this is the peripheral surface U in FIG. 7, while the peripheral portion U1 (FIG. 6) of the workpiece 1 is still to be ground. The wear of the grinding wheel thus takes place uniformly in the form of a layer corresponding to the grinding depth S, so that as long as this layer is not completely removed, the grinding wheel also does not need to be rectified or redone. With reference to FIGS. 3 and 4, the s means that as long as a section X1 or X2 of the circumferential surface of the grinding wheel is available for grinding, in contrast to previous grinding processes does not have to be trained constantly.

Mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag ist ein sehr schonendes Hochgeschwindigkeits-Profilschleifen von Werkstücken möglich, weil im Gegensatz zu bekannten Rundschleifverfahren, bei denen die Kräfte zu über 90% im rechten Winkel zurWith the proposal according to the invention a very gentle high-speed profile grinding of workpieces is possible, because in contrast to known cylindrical grinding in which the forces to 90% at right angles to

Werkstückachse einwirken, die Radialkräfte aufgrund der Punktberührung von Schleifscheibe 2 und Werkstück 1 im Punkt 1 a lediglich über diesen Punkt zur Einwirkung gelangen, während der Hauptteil der Kraft aufgrund der schrägen Stirnfläche in Achsrichtung übertragen wird.Acting workpiece axis, the radial forces due to the point contact of grinding wheel 2 and workpiece 1 at point 1 a only come to this effect via this point, while the main part of the force is transmitted due to the oblique face in the axial direction.

In Fig.9 und 10 ist die vereinfachte Anordnung von Schleifscheibe zu Werkstück gezeigt, wobei nach Fig.9 der Verschränkungswinkel α eingezeichnet ist, so daß der im Bereich des fertigen Durchmessers des Werkstückes 1 liegende Teil der Schleifscheibe nicht mehr mit der schon beschliffenen Fläche in Eingriff gelangen kann. Auch hier ist deutlich gezeigt, wie sich die Schleifscheibe 2 längs ihrer schrägen Stirnfläche F gleichzeitig in Form einer Schicht abnutzt, wenn sie in Richtung des in Fig. 9 gezeigten Pfeiles gegen das sich drehende Werkstück 1 bewegt wird.In Figure 9 and 10, the simplified arrangement of grinding wheel to workpiece is shown, wherein the Verschränkungswinkel α is shown in Fig.9, so that the lying in the range of the finished diameter of the workpiece 1 part of the grinding wheel is no longer with the already ground surface in Engage can. Again, it is clearly shown how the grinding wheel 2 wears along its oblique face F at the same time in the form of a layer when it is moved in the direction of the arrow shown in Fig. 9 against the rotating workpiece 1.

Bei der Darstellung nach Fig. 10 ist deutlich erkennbar, daß die Schleifscheibe 2 den fertigen Durchmesser (Umfangsfläche U) fertig arbeitet, indem sie nur über den Punkt 1 a auf das Werkstück einwirkt, während die übrige Schleifkraft über die schräge Stirnfläche F der Schleifscheibe 2 gegen den noch abzutragenden Umfang des Werkstückes 1 wirkt.In the illustration of Fig. 10 it can be clearly seen that the grinding wheel 2 finished the finished diameter (peripheral surface U) works by acting only on the point 1 a on the workpiece, while the rest of the grinding force on the oblique face F of the grinding wheel. 2 acts against the still abzutragenden circumference of the workpiece 1.

Eine Möglichkeit eines Profilschieifens ist in Fig. 5 gezeigt, bei welcher die windschiefe Anordnung der Rotationsachse 2 a der Schleifscheibe 2 und Werkstücklängsachse 4 hervorgehoben ist. Hier wird eine über einen programmierbaren Computer numerisch gesteuerte Schleifmaschine verwendet, wobei der axiale Vorschub der Schleifscheibe und deren radiale Zustellung ebenfalls durch ein Computerprogramm gesteuert werden. Dadurch wird eine sehr präzise Führung der Schleifscheibe nach Maßgabe des gewünschten Profils ermöglicht, so daß auf technisch nicht aufwendige Weise das als Ausführungsbeispiel in Fig. 5 gezeigte Profil am Werkstückumfang gearbeitet werden kann.One possibility of a profile sliding is shown in Fig. 5, in which the skewed arrangement of the axis of rotation 2 a of the grinding wheel 2 and the workpiece longitudinal axis 4 is highlighted. Here, a numerically controlled by a programmable computer grinding machine is used, wherein the axial feed of the grinding wheel and its radial feed are also controlled by a computer program. This allows a very precise guidance of the grinding wheel in accordance with the desired profile, so that the profile shown as an embodiment in Fig. 5 can be worked on the workpiece circumference in a technically non-complicated manner.

Die erzielbaren Vorteile lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:The achievable advantages can be summarized as follows:

1) Kurze Schleifzeit (ca. 10 bis 25%);1) short grinding time (about 10 to 25%);

2) geringe Wärmeentwicklung2) low heat development

3) hohe Drehzahl des Werkstückes möglich;3) high speed of the workpiece possible;

4) hohe Schleifscheibendrehgeschwindigkeit möglich;4) high grinding wheel rotation speed possible;

5) relativ schmale Schleifscheibe.5) relatively narrow grinding wheel.

Claims

Invention claim:

1. A method for high-speed profile grinding of rotationally symmetrical workpieces rotatably mounted in a grinding machine about its longitudinal axis, wherein a grinding wheel is advanced along the axis of rotation of the workpiece and adjusted radially according to the circumferential profile to be ground, characterized in that the grinding wheel rubs on the front side with a substantially just running generatrix is guided against the workpiece surface to be machined so that the grinding wheel touches the workpiece circumference in the region of its finished diameter only in a lying on the perpendicular to the workpiece longitudinal axis point, and that the surface line of the grinding wheel with the circumference of the ground workpiece surface a clearance angle includes, so that the adjacent finished ground surface is not further detected by the grinding wheel.

2. grinding machine for carrying out the method according to item 1 with a rotatable with its two ends in a holder rotationally symmetrical workpiece and a grinding spindle carried and driven grinding wheel which along the axis of rotation of the workpiece slidably and radially according to the desired profile to be ground of the sliding piece is adjustable, characterized in that the grinding wheel (2) has a substantially flat surface line (M), and that the grinding wheel (2) with respect to the workpiece (1) is arranged obliquely.

3. grinding machine according to item 2, characterized in that the surface line M of the grinding wheel (2) is cylindrical and the rotation disc (2 a) of the grinding wheel (2) with the workpiece longitudinal axis (4) forms an angle greater than zero.

4. grinding machine according to item 2 or 3, characterized in that the axes of a conical surface having grinding wheel (2) and the workpiece (1) are skewed to each other.

For this

5 pages drawings

Field of application of the invention

The invention relates to a method and an apparatus for high-speed profile grinding of rotationally symmetrical workpieces rotatably clamped about their longitudinal axis in a grinding machine, a grinding wheel being advanced along the axis of rotation of the workpiece and radially adjusted in accordance with the circumferential profile to be ground.

Characteristic of the known technical solutions

When profile grinding of rotating bodies previously grinding wheels are used, whose contour corresponds to the profile to be ground. Grinding wheels that are as wide as the profile have the disadvantage that they grind the workpiece under so-called "line contact" and correspondingly high radial forces, with the result that the coolant does not optimally come into effect To keep limits is also generally worked because of the large mass of such a grinding wheel with relatively low cutting speeds This results in a relatively long processing time, which increases the cost of the workpiece accordingly.

Object of the invention

The aim of the invention is to avoid the high production costs and the disadvantages of contour grinding wheels.

Explanation of the essence of the invention

The object underlying the invention is to provide a method and an apparatus for high-speed, rotary or rotary grinding of rotationally symmetrical, about its longitudinal axis rotatably clamped workpieces, each workpiece can be gently ground in no time and on the other hand, the grinding wheel successively in layers can wear evenly along its circumference.

This object is achieved in a method of the above-outlined type so that the front grinding wheel is guided with a substantially flat surface line against the workpiece surface to be machined that the grinding wheel during grinding the workpiece circumference in the region of its finished (lowest) diameter only in contacting a point perpendicular to the workpiece longitudinal axis, the generatrix of the grinding wheel including the ground workpiece surface including a clearance angle such that the adjacent finish ground surface is not further gripped by the grinding wheel.

The grinding machine for carrying out this method with a rotatable with its two ends in a holder clamped rotationally symmetric workpiece and a grinding spindle carried and driven grinding wheel, which is displaceable along the axis of rotation of the workpiece and radially adjustable according to the desired profile of the grinding piece to be ground, is formed so that the grinding wheel has a substantially flat surface line and that the grinding wheel is arranged obliquely with respect to the workpiece.

Appropriately, this arrangement is provided in that the generatrix of the grinding wheel is cylindrical and the axis of the grinding wheel with the workpiece longitudinal axis forms an angle greater than 0.

Advantageously, the axes сэг a conical lateral surface j having grinding wheel and the workpiece are skewed to each other. The arrangement may also be made so that the grinding spindle axis is pivoted and adjusted horizontally and vertically relative to the workpiece longitudinal axis. The essential advantage of this proposal according to the invention is that, while reducing the tooling costs, a considerable shortening of the grinding time takes place with very little heat development that heat build-up in the workpiece is avoided because using a flat grinding wheel can be cooled much more concentrated than heretofore possible, the workpiece is not exposed to extreme radial grinding pressures because firstly, the active surface of the grinding wheel engaged with the workpiece per unit of time Therefore, relatively high cutting speeds can be used because, in contrast to conventional grinding, the forces that are legitimate Include to act on the axis, make only a fraction and these forces act in one point of the Werkstuckumfanges, which lies on the perpendicular to the workpiece longitudinal axis. Another advantage is that the grinding wheel uniformly wears off to one side in the form of a thin layer. Thus, it can be mathematically determined when a layer has been removed from the circumference of the grinding wheel so that it can subsequently be rectified. In the event that the abrasive body is provided with a Borazon coating, the life is significantly increased.