DD246937A1

DD246937A1 - Verfahren und einrichtung zum schleifen von ringfoermigen innen-kugelflaechen

Info

Publication number: DD246937A1
Application number: DD28728086A
Authority: DD
Inventors: Bernhard Geisler; Werner Klemm; Volker Paradowski
Original assignee: Werkzeugmasch Forschzent
Priority date: 1986-02-24
Filing date: 1986-02-24
Publication date: 1987-06-24

Abstract

Die Erfindung ist anwendbar beim Schleifen von Innenkugelflaechen, wobei ohne Abrichten des Schleifkoerpers eine exakte Kugel erzeugt wird. Ziel der Erfindung ist, auch kleine ringfoermige Innenkugelflaechen unter Anwendung des Kreuzachsschleifens sowie unter Aufrechterhalten einer guten Schneidfaehigkeit und Formhaltigkeit des Schleifkoerpers bearbeiten zu koennen. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass die nach dem Einfahren des Schleifkoerpers in das Werkstueck um einen Winkel a geschwenkte Schleifspindel so schraeg zum Werkstueck steht, dass nur ein Teil der Vorderkante des Schleifkoerpers in Eingriff mit dem Werkstueck kommt. Dazu ist es noetig, dass die Stirnseite des Schleifkoerpers, der ein Zylinder mit aufgesetzter Kugelschicht ist, so ausgebildet ist, dass der wirkende kleinste Eingriffsdurchmesser des Schleifkoerpers stets kleiner als der moegliche kleinste Eingriffsdurchmesser und der maximale Durchmesser des Schleifkoerpers kleiner als der minimale des Werkstuecks ist. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar bei der Schleifbearbeitung von ringförmigen Innenkugelflächen, wobei eine exakte Kugelform erzeugt wird, die ohne vorheriges Profilieren durch Abrichten des Schleifkörpers entsteht.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, ringförmige Innenkugelflächen durch Überlagern von zwei Rotationsbewegungen herzustellen, wobei die Schleifspindel- und die Werkstück-Rotationsachse um 90° zueinander geschwenkt sein können und sich im Mittelpunkt der zu erzeugenden Kugel kreuzen. Der Schleifkörper muß so beschaffen sein, daß er selbstschärfend bzw. selbstabrichtend wirkt.

Durch Überlagern der Rotationsbewegung des Schleifkörpers durch die Rotationsbewegung des Werkstücks entsteht an der Stirnseite des Schleifkörpers eine Kugel mit dem Radius R, deren Mittelpunkt im Schnittpunkt der beiden Achsen liegt. Somit wird diese Kugel im Schleifprozeß in das Werkstück einbeschrieben und der Kugeldurchmesser durch die Endposition der Schleifkörperstirnfläche bestimmt. Es entsteht in jedem Fall eine exakte Kugel. Siehe dazu DE-OS 2544666 sowie „Kugelschleifeinrichtung an SI6"; VEB BWF, Betrieb Glauchau.

Die Nachteile der Lösung sind folgende:

Es lassen sich nicht ringförmige Innenkugelflächen beliebigen Kugeldurchmessers herstellen.

Des weiteren ist der Schleifkörper nur ungenügend durch den Kühlmittelstrahl zu reinigen. Dadurch wird die Schneidfähigkeit sowie die Formhaltigkeit reduziert und es treten Temperaturprobleme in der Schneidzone auf.

Die technischen Ursachen der genannten Nachteile sind folgende:

Da die gesamte Stirnfläche des Schleifkörpers zur Schleifbearbeitung eingesetzt ist, folglich die gesamte Baugruppe Schleifkörper — Schleifspindel, einschließlich Lagerung — Schleifspindelantrieb im Innern der zu erzeugenden Kugel (ringförmigen Innenkugelfläche) untergebracht werden muß, ist der Mindestkugeldurchmesser an die minimale Länge der genannten Baugruppe gebunden. Ringförmige Innenkugelflächen mit einem Kugeldurchmesser, der gleich oder kleiner der Länge der genannten Baugruppe ist, können auf diese Art nicht bearbeitet werden.

Außerdem gibt es keine Möglichkeit, den Kühlmittelstrahl voll wirksam auf die im Eingriff befindliche Schleifkörperstirnfläche zu richten, was zu den oben genannten Nachteilen führt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, auch kleine ringförmige Innenkugelflächen mit dem Kugelmittelpunkt innerhalb der Außenkonturen des zu bearbeitenden Teils, unter Anwendung des Kreuzachsschleifens bearbeiten zu können.

Des weiteren soll zurÄufrechterhaltung einer guten Schneidfähigkeit sowie der Formhaltigkeit des Schleifkörpers die Zugängigkeit des Kühlmittels zu der im Eingriff befindlichen Schleifkörperfläche — wirksame Kugelzone — gewährleistet werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, das Verfahren zum Schleifen von ringförmigen Innenkugelflächen auf einer Innen- oder Außenrundschleifmaschine, wobei die Schleifspindelachse und die Werkstückspindelachse zueinander geschwenkt sind und sich während des Eingriffs im Mittelpunkt der zu erzeugenden Kugel kreuzen und die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens erfinderisch so zu verbessern, daß ringförmige Innenkugelflächen mit beliebigem Innendurchmesser und unter Erhaltung einer guten Schneidfähigkeit und Formhaltigkeit des Schleifkörpers bearbeitet werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zum Einfahren des selbstschärfenden Schleifkörpers in das Werkstück die Schleifkörperachse und die Werkstückachse zur Deckung gebracht werden, daß der Schleifkörper in Achsrichtung soweit in das Werkstück fährt, bis sich der Kugelmittelpunkt des Schleifkörpers kurz vor dem Kugelmittelpunkt des Werkstücks befindet, darauffolgend der Schleifspindelstock oder die Werkzeugspindeleinheit um einen definierten Winkel um die in der Verlängerung des Kugelmittelpunktes des Werkstücks liegende Drehachse geschwenkt wird und daß sich danach bei axialem Verfahren des winklig zum Werkstück stehenden Schleifspindelstocks radiale Zustellkomponenten ergeben, wobei die Schleifkörperachse so schräg gestellt ist, daß nur ein Teil der Vorderkante des Schleifkörpers mit der ringförmigen Innenkugelf lache des Werkstücks in Eingriff kommt, daß danach die Meßeinrichtung in Meßposition fährt und daß das Herausfahren des Schleifkörpers zum Werkstückwechsel in umgekehrter Reihenfolge abläuft und daß zum Optimieren des Selbstschärfens des Schleifkörpers, wenn dieser in Eingriff kommt, der Schleifhilfsstoff auf die nicht im Eingriff befindliche Fläche der wirksamen Kugelschicht des Schleifkörpers gespritzt wird.

Weiterhin ist der Schleifspindelstock oder die Werkzeugspindeleinheit um eine Drehachse schwenkbar gelagert und der Schleifkörper ist als Zylinder mit einer oder zwei aufgesetzten Kugelschichten, folglich die wirksamen Eingriffsflächen als Kugelzonen, ausgebildet. Des weiteren sind die Stirnseiten des Schleifkörpers so ausgebildet, daß der wirkende kleinste Eingriffsdurchmesser der Kugelschicht stets größer als der mögliche kleinste Eingriffsdurchmesser und der maximale Durchmesser des Schleifkörpers stets kleiner als der minimale Durchmesser der ringförmigen Innenkugelf lache des Werkstückes an der Einfahrseite ist. ?' '

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind darin zu sehen, daß durch die Gestaltung des Schleifkörpers ringförmige Innenkugelflächen beliebigen Durchmessers bei Anwendung des Kreuzachsschleifens bearbeitet werden können, ohne daß die Form des Schleifkörpers durch vorheriges Profilieren hergestellt oder durch Zwischenabrichten korrigiert werden muß. Es entsteht in jedem Fall eine exakte Kugelform. Als weiterer Vorteil ist der Einsatz eines Schleif körpers, der mit zwei Kugelschichten unterschiedlicher Schleifkörperqualität — Schruppen, Schlichten — ausgerüstet ist, zu sehen. In diesem Fall ist das Vor- und Fertigschleifen in einer Aufspannung möglich.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1: Schnittdarstellung der Einrichtung zum Schleifen von Innenkugelflächen Fig. 2: Anordnung der Baugruppen Werkstück- und Schleifspindelstock in Vorderansicht

Fig.3: Schnittdarstellung der Einrichtung zum Schleifen von Innenkugelflächen zum Vor- und Fertigschleifen in einer Aufspannung

In Fig. 1 ist die Einrichtung zu Beginn der Bearbeitung dargestellt, dabei ist die Aufnahme des Werkstücks 1 in Stützschuhen 2, dessen Plananlage am Vorsatzring 3 der Werkstückspindeleinheit 9 sowie die durch die Werkstückspindel hindurchgeführte Schleifhilfsstoffzuführung 8 zu erkennen. Des weiteren ist die um den Winkel α geschwenkte Lage des Schleifspindelstocks 11 mit Schleifdorn 4 und Schleifkörper 5 einschließlich Kugelschicht 5.1 sowie die Meßeinrichtung 7 in Meßposition dargestellt.

In Fig. 2 ist der Schleifspindelstock 11, der auf einem drehbaren Schlitten 12 mit Drehachse 14 angeordnet ist, mit Schleifspindel 15, Schleifdorn 4, Schleifkörper 5 sowie die Werkstückspindeleinheit 9 mit Magnetspanneinrichtung 10, Vorsatzring 3, Stützschuh 2 und Werkstück 1 mit Kugelmittelpunkt 13 dargestellt.

In Fig.3 ist die Einrichtung zum Vor- und Fertigschleifen dargestellt. Dabei ist die Werkstückaufnahme zum Vor- und Fertigschleifen 18 als Teil der Werkstückspindeleinheit 9, das Werkstück 1, der Kugelmittelpunkt 13 des Werkstücks 1, die Werkstückachse 17 sowie der Schleifkörper 5 mit zwei Kugelschichten 5.1 und den sich daraus ergebenden Kugelzonen 5.2, die Schleifspindelachse 16 und den beiden Kugelmittelpunkten 13.1 und 13.2desSchleifkörpers5zu erkennen.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung ist folgende:

Das Werkstück 1 wird zum Schleifen in Stützschuhen 2 aufgenommen. Die Drehmitnahme des Werkstückes 1 erfolgt über eine Werkstückspindeleinheit 9, die eine Magnetspanneinrichtung 10 trägt. Die Plananlage des Werkstückes 1 erfolgt an einem Vorsatzring 3. Die Schleifbearbeitung übernimmt ein Schleifkörper 5 der an einem Schleifdorn 4 befestigt ist.

Der Schleifspindelstock 11 ist auf einem drehbaren Schlitten 12 angeordnet. Der Kugelmittelpunkt 13 der zu schleifenden Innenkugel muß auf der Drehachse 14 des drehbaren Schlittens 12 liegen. Die Forderung wird dadurch erfüllt, daß der Vorsatzring 3 in axialer Ausdehnung so bemessen wird, daß der Kugelmittelpunkt 13 die gewünschte Lage einnimmt.

-J-

Schleifvorgang:

Vor Beginn des Schleifvorganges ist die Schleifspindelachse 16 und die Werkstückachse 17 deckungsgleich, die Schleifspindel 15 wird in ihrer axialen Richtung durch Verschieben bis zu einer bestimmten Tiefe in die Werkstückbohrung gefahren, danach erfolgt das Schwenken des Drehschlittens 12 um einen bestimmten Winkel a. Die Spanabnahme wird durch Zustellen der Schleifspindel 15 in ihrer Achsrichtung erreicht.

Während des Schleifvorganges wird durch das Zusammenwirken von Schleif-, Zustell- und Werkstückrotationsbewegung die Kugel erzeugt. Ein während des Schleifens in die Bohrung eingreifender Meßtaster 6 einer Meßeinrichtung 7 ermöglicht die ständige Kontrolle des Innenkugeldurchmessers. Bei Erreichen des geforderten Durchmessers wird die Axialzustellung gestoppt und die Spindel 15 um einen bestimmten Betrag zurückgestellt. Danach wird der Drehschlitten 12 zurückgeschwenkt bis Schleifkörperachse 16 und Werkstückachse 17 übereinstimmen.

In dieser Stellung ist das Zurückfahren der Schleifspindel 15 möglich. Die Kühlmittelzuführung 8 für den Schleifprozeß erfolgt zweckmäßiger durch die Werkstückspindel, die zu diesem Zweck durchbohrt ist.

Eine weitere vorteilhafte Lösung ist folgende.

Ein Werkstück 1 wird in einer beliebigen, umfassend spannenden Werkstückaufnahme 18 aufgenommen. Ein Schleifdorn 4 ist mit einem speziellen Schleifkörper 5, auf dem zwei Kugelschichten 5.1 unterschiedlicher Schleifkörperqualitäten angeordnet sind, bestückt, wobei eine erste Kugelschicht 5.1 mit dem Kugelmittelpunkt 13.1 zum Schruppschleifen—Vorschleifen — und eine zweite Kugelschicht 5.1 mit dem Kugelmittelpunkt 13.2 zum Schlichtschleifen — Fertigschleifen — ausgelegt ist, die wechselseitig zum Einsatz kommen.

Das Einfahren des Schleifkörpers 1 sowie der erste Schleifarbeitsgang bei dieser Lösungsvariante erfolgt wie vorstehend beschrieben. Zur Durchführung des zweiten Arbeitsganges — beispielsweise Schlichtschleifen —wird die um den Winkel α geschwenkte Schleifspindel 15 axial zurückgezogen bis die Kugelzone 5.2 der Kugelschicht 5.1 mit dem Kugelmittelpunkt 13.2 mit dem Werkstück 1 in Eingriff kommt. Nach beendetem Schleifarbeitsgang wird die Schleifspindel 15 soweit axial entgegen der Zustellrichtung verschoben, daß keine Berührung mehr zum Werkstück 1 vorhanden bzw. möglich ist. Danach erfolgt das Rückschwenken bis zur Achsendeckung und das Ausfahren der Schleifspindel 15 aus dem Werkstück 1 wie vorstehend beschrieben.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zum Schleifen von ringförmigen Innenkugelflächen auf einer Innen-oder Außenrundschleifmaschine, wobei die Schleifspindelachse und die Werkstückspindelachse zueinander geschwenkt sind und sich während des Eingriffs im Mittelpunkt der zu erzeugenden Kugel kreuzen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einfahren des selbstschärfenden Schleifkörpers (5) in das Werkstück (1) die Schleifkörperachse (16) und die Werkstückachse (17) zur Deckung gebracht werden, daß der Schleifkörper (5) in Achsrichtung soweit in das Werkstück (1) fährt, bis sich der Kugelmittelpunkt des Schleifkörpers (5) kurz vor dem Kugelmittelpunkt (13) des Werkstücks (1) befindet, darauffolgend der Schleifspindelstock (11) oder die Werkzeugspindeleinheit (9) um einen definierten Winkel »um die in der Verlängerung des Kugelmittelpunktes (13) des Werkstücks (1) liegende Drehachse (14) geschwenkt wird und daß sich danach bei axialem Verfahren des winklig zum Werkstück (1) stehenden Schleifspindelstockes (11) radiale Zustellkomponenten ergeben, wobei die Schleifkörperachse (16) so schräg gestellt ist, daß nur ein Teil der Vorderkante des Schleifkörpers (5) mit der ringförmigen Innenkugelfläche des Werkstücks (1) in Eingriff kommt, daß danach die Meßeinrichtung (7) in Meßposition fährt und daß das Herausfahren des Schleifkörpers (5) zum Werkstückwechsel in umgekehrter Reihenfolge abläuft.
2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Optimieren des Selbstschärfens des Schleifkörpers (5), wenn dieser in Eingriff kommt, der Schleifhilfsstoff auf die nicht im Eingriff befindliche Fläche der wirksamen Kugelschicht (5.1) des Schleifkörpers (5) gespritzt wird.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifspindelstock (11) mit Schleifkörper (5) oder die Werkstückspindeleinheit (9) um die unter dem Kugelmittelpunkt (13) liegende Drehachse (14) schwenkbar gelagert ist.
4. Einrichtung nach Pkt.3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkörper (5) als Zylinder mit aufgesetzter Kugelschicht (5.1) ausgebildet und die wirksame Eingriffsfläche eine Kugelzone (5.2) ist.
5. Einrichtung nach Pkt. 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite des Schleif körpers (5) so ausgebildet ist, daß der wirkende kleinste Eingriffsdurchmesser der Kugelschicht (5.1) stets größer als der mögliche kleinste Eingriffsdurchmesser ist.
6. Einrichtung nach Pkt. 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkörper (5) als Zylinder mit zwei aufgesetzten Kugelschichten (5.1) unterschiedlicher Schleifkörperqualitäten ausgebildet ist und die wirksamen Eingriffsflächen Kugelzonen (5.2) sind.
7. Einrichtung nach Pkt. 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Durchmesser des Schleifkörpers (5) stets kleiner als der minimale Durchmesser der ringförmigen Innenkugelfläche des Werkstückes (1) an der Einfahrseite ist.