DE102008010245A1

DE102008010245A1 - Verfahren zum Schleifen wellenförmiger Werkstücke

Info

Publication number: DE102008010245A1
Application number: DE102008010245A
Authority: DE
Inventors: Roland Schmitz
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2028-02-21
Also published as: DE102008010245B4

Abstract

Verfahren zum Schleifen von wellenförmigen Werkstücken (7) mit in Längsrichtung variierendem Durchmesser, bei welchem das Werkstück (7) an beiden Enden eingespannt und um die Werkstücklängsachse (14) in Rotation versetzt wird, mit mindestens einem Schleifspindelstock (10) und mit mindestens einem Stützelement (11), wobei Schleifspindelstock (10) und Stützelement (11) jeweils in Richtung der Werkstücklängsachse (14) und in einer Richtung orthogonal zur Werkstücklängsachse (14) beweglich sind, mit folgenden Verfahrensschritten: a) gleichzeitiges gesteuertes Zustellen des mindestens einen Schleifspindelstocks (10) und des mindestens einen Stützelements (11) in einer Richtung orthogonal zur Werkstücklängsachse (14), b) Durchführen einer Vorschubbewegung in Richtung der Werkstücklängsachse (14), wobei der Kontur (15) des Werkstücks (7) folgend eine Zustellbewegung orthogonal zur Werkstücklängsachse (14) überlagert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen von wellenförmigen Werkstücken mit in Längsrichtung variierendem Durchmesser. Derartige Werkstücke werden beispielsweise bei der Herstellung von Nahtlosrohren als Pilgerdorne oder in der Wälzlagerfertigung als Honwalzen eingesetzt. Bis heute werden diese Werkstücke unter hohem mechanischen Aufwand auf Sondermaschinen hergestellt.
Aus der JP 05261652 A ist eine Schleifmaschine zur Bearbeitung wellenförmiger Werkstücke bekannt. Bei dieser Maschine sind die Rotationsachse der Schleifspindel und die Werkstücklängsachse senkrecht zueinander angeordnet. Die Schleifmaschine ist für die Feinbearbeitung insbesondere zum Polieren konzipiert. Grobbearbeitung mit deutlichem Materialabtrag ist nicht vorgesehen und mit dieser Maschine auch nicht möglich. Die DE 102 32 394 B4 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen dünnwandiger Walzen. Zum Vorschleifen und Feinschleifen sind zwei Schleifspindeln vorgesehen. Ein elastischer Polsterkörper verhindert das seitliche Ausbiegen des Werkstücks. Schleifspindelstock und Polsterkörper können in radialer Richtung zum Werkstück bewegt werden. Für Längsbewegungen sind Werkstückspindelstock und Reitstock am Maschinenbett verfahrbar angeordnet. Verfahren und Vorrichtung sind für die Bearbeitung zylindrischer Walzen ausgelegt. Der elastische Polsterkörper soll hauptsächlich das Auftreten von Schwingungen und Rattern verhindern. Er wird deshalb vorzugsweise in der Mitte des Werkstücks angeordnet, weil dort die stärksten Querschwingungen auftreten. Der Polsterkörper kann auch so eingestellt werden, dass sich während des Schleifvorganges eine gewünschte Durchbiegung der Walze einstellt. Auf diese Weise sind Längskonturen mit leicht konvexer oder konkaver Krümmung herstellbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein vereinfachtes Verfahren mit verkürzter Bearbeitungszeit zum Schleifen von wellenförmigen Werkstücken mit in Längsrichtung variierendem Durchmesser anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein vorteilhafter Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, an Werkstücken mit in Längsrichtung variierendem Durchmesser die während der Schleifbearbeitung zwangsläufig entstehenden Querkräfte mit einem gesteuert zustellbaren Stützelement aufzufangen und die Durchbiegung des Werkstücks zu verhindern. Um der Werkstückkontur und der Vorschubbewegung des Schleifstocks nachfolgen zu können, ist das Stützelement über Schlitten in zwei Achsrichtungen gesteuert beweglich. Bei einer vorteilhaften Ausführung wirkt das Stützelement an einer Umfangsstelle, die bereits überschliffen wurde, auf das Werkstück ein. Durch diese höchst präzise Abstützung sind sogar bei extrem biegeempfindlichen Werkstücken hohe Abtragsleistungen möglich. Häufig kann der Schleifstock derart zugestellt werden, dass das abzutragende Werkstückmaterial in einem Hub abgetragen wird.
Im Folgenden wird das Verfahren an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
1 zeigt eine Werkzeugmaschine 1 zur Durchführung des Verfahrens. Nicht erfindungswesentliche Details der Werkstückzuführung, der Steuerung und des Gehäuses sind nicht dargestellt. Die wellenförmigen Werkstücke 7 werden in der Werkstückhaltevorrichtung, bestehend aus der Motorspindel 6 und dem Reitstock 8 eingespannt und in Rotation versetzt. Der Schleifspindelstock 10 und das Stützelement 11 sind relativ zum Maschinengestell 2 in zwei zueinander orthogonalen Richtungen (X- und Z-Achse) gesteuert beweglich. Dazu sind am Maschinengestell 2 vertikale Führungen 3 für die Vertikalschlitten 4, 4' vorgesehen. Diese werden zur Durchführung einer Vorschubbewegung in Richtung der Z-Achse von den Motoren 12, 12' bewegt. Die Vertikalschlitten 4, 4' tragen ihrerseits horizontale Führungen 9 für die Horizontalschlitten 5, 5', deren Antrieb für die Zustellbewegung in Richtung der X-Achse durch die Motore 13, 13' erfolgt.
2 zeigt einen Ausschnitt aus 1 in vergrößerter Darstellung. Sie verdeutlicht den Eingriff der Profilschleifscheibe 16 und des Stützelements 11 am Werkstück 7. Wegen der Krümmung der Werkstückmantelfläche weist die Profilschleifscheibe 16 ein Profil mit nach außen gerichteter Krümmung auf. Der Krümmungsradius ist dabei so gewählt, dass alle Stellen auf der konkaven Mantelfläche des Werkstücks 7 erreicht werden können. Durch die nach außen gerichtete Krümmung wird die Profilschleifscheibe 16 ausgehend vom maximalen Scheibendurchmesser in einen ersten Teil 18 und einen zweiten Teil 19 unterteilt. Der erste Teil 18 trägt das vom Werkstück 7 abzutragende Material 17 ab und der zweite Teil 19 glättet die Oberfläche. Bei einer vorteilhaften Ausführung ist die Profilschleifscheibe 16 als „Sandwich-Scheibe” ausgeführt, wobei der erste und zweite Teil unterschiedliche Scheibenkonfigurationen aufweisen. Die gesteuerte Zustellbewegung des Stützelements 11 ermöglicht eine höchst präzise Abstützung. Das Verfahren eignet sich daher zur Bearbeitung extrem biegeempfindlicher Werkstücke 7, wobei das Stützelement 11 analog zu den Bewegungen der Profilschleifscheibe 16 der Kontur 15 des Werkstücks 7 folgend in X-Richtung zugestellt wird und eine Vorschubbewegung in Z-Richtung überlagert wird. Aufgrund der hohen Abtragsleistung kann die Profilschleifscheibe 16 in X-Richtung in vielen Fällen bis zur Fertig-Kontur 15 des Werkstücks 7 zugestellt werden, so dass das abzutragende Material 17 in einem Hub abgetragen wird. Je nach Stärke der abzutragenden Materialschicht können auch mehrere Bearbeitungsschritte erforderlich sein.
Eine vorteilhafte Ausführung ist ausschnittsweise in 3 von oben her gesehen dargestellt. Dort sind gleichzeitig zwei Profilscheiben 16, 16' im Eingriff. Dadurch wird der Materialabtrag zusätzlich erhöht. Die Profilscheiben 16, 16' sind symmetrisch zur Werkstücklängsachse 14 angeordnet und sind in entgegengesetzten Richtungen X1, X2 zustellbar. Ihr Drehsinn ist so gerichtet, dass die beim Zerspanen auftretenden Kräfte vom Stützelement 11 aufgenommen werden. Das Stützelement 11 wird Y-Richtung, orthogonal sowohl zur Werkstücklängsachse 14 als auch orthogonal zu den Achsen X1, X2 zugestellt.

1: Werkzeugmaschine
2: Maschinengestell
3: vertikale Führungen
4, 4': Vertikalschlitten
5, 5': Horizontalschlitten
6: Motorspindel
7: Werkstück
8: Reitstock
9: horizontale Führungen
10, 10': Schleifspindelstock
11: Stützelement
12, 12': Motor
13, 13': Motor
14: Werkstücklängsachse
15: Kontur
16, 16': Profilschleifscheibe
17: abzutragendes Material
18: erster Teil
19: zweiter Teil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 05261652 A [0002]
- DE 10232394 B4 [0002]

Claims

Verfahren zum Schleifen von wellenförmigen Werkstücken (7) mit in Längsrichtung variierendem Durchmesser, bei welchem das Werkstück (7) an beiden Enden eingespannt und um die Werkstücklängsachse (14) in Rotation versetzt wird, mit mindestens einem Schleifspindelstock (10) und mit mindestens einem Stützelement (11), wobei Schleifspindelstock (10) und Stützelement (11) jeweils sowohl in Richtung der Werkstücklängsachse (14) als auch in einer Richtung orthogonal zur Werkstücklängsachse (14) beweglich sind, mit folgenden Verfahrensschritten: a) gleichzeitiges gesteuertes Zustellen des mindestens einen Schleifspindelstocks (10) und des mindestens einen Stützelements (11) in einer Richtung orthogonal zur Werkstücklängsachse (14), b) Durchführen einer Vorschubbewegung in Richtung der Werkstücklängsachse (14), wobei der Kontur (15) des Werkstücks (7) folgend eine Zustellbewegung orthogonal zur Werkstücklängsachse (14) überlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stützelement (11) an einer Stelle auf das Werkstück (7) einwirkt, die zuvor von der Profilschleifscheibe 16 bearbeitet wurde.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schleifspindelstock (10) eine Profilschleifscheibe (16) mit einem ersten Teil (18) und einem zweiten Teil (19) aufweist, wobei der erste Teil (18) des Scheibenprofils den Großteil der Zerspanungsarbeit übernimmt und der zweite Teil (19) die Werkstückoberfläche glättet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Werkstück (7) zwischen zwei Schleifspindelstöcken (10, 10') angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, und dass die Schleifspindelstöcke (10, 10') zusammen mit dem Stützelement (11) jeweils in einer Richtung orthogonal zur Werkstücklängsachse (14) zugestellt werden.