DE102008045842A1

DE102008045842A1 - Verfahren und Schleifmaschine zum Schleifen wellenförmiger Werkstücke

Info

Publication number: DE102008045842A1
Application number: DE102008045842A
Authority: DE
Inventors: Roland Schmitz
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2010-03-11
Anticipated expiration: 2028-09-06
Also published as: DE102008045842B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schleifmaschine zum Schleifen von wellenförmigen Werkstücken (7), bei welchem das Werkstück (7) an den Enden zwischen zwei Spitzen (11, 11') gehalten wird, mit mindestens zwei Schleifspindelstöcken (10, 10') und einem Stützelement (15), wobei die Schleifspindelstöcke (10, 10') und das Stützelement (15) gleichzeitig am Werkstück (7) in Eingriff sind und jeweils gleichförmig in einer Richtung orthogonal zur Längsachse (17) des Werkstücks (7) zugestellt werden, wobei mindestens eine der Spitzen (11, 11') von einem Spindelmotor (6) angetrieben wird und diese mindestens eine Spitze (11, 11') das Werkstück (7) während des Schleifens in Rotation um seine Längsachse (17) versetzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schleifmaschine zum Schleifen länglicher Werkstücke. In der Massenfertigung ist es weit verbreitet längliche Werkstücke, z. B. Wellen, Rohre oder Stäbe, auf Horizontalschleifmaschinen durch spitzenloses Außenrundschleifen zu bearbeiten. Dabei wird das Werkstück durch eine Auflageschiene abgestützt und zwischen Schleifscheibe und Regelscheibe geführt. Der Abstand der beiden Scheiben bestimmt den Werkstückdurchmesser. Aus der DE 101 00 871 C1 ist eine Spitzenlos-Schleifmaschine zum Durchgangsschleifen bekannt. Zur höheren Produktionsleistung sind zwei voneinander unabhängige Schleifscheibensupporte vorgesehen. Ferner beschreibt die DE 10 2004 052 342 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen wellenförmiger Werkstücke mit mindestens zwei Schleifeinheiten, wobei die beiden Schleifeinheiten und ein Stützelement zumindest teilweise gleichzeitig in Eingriff sind. Das Werkstück ist dabei am oberen Ende im Spannfutter des Werkstückspindelstocks eingespannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein vereinfachtes Verfahren mit verkürzter Bearbeitungszeit zum Schleifen wellenförmiger Werkstücke anzugeben. Es ist auch Aufgabe der Erfindung eine Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens aufzuzeigen.
Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, dass das Werkstück zwischen zwei gegenüberliegenden Schleifeinheiten angeordnet und gleichzeitig durch ein Stützelement abzustützt wird. Da die Normalkomponenten der Zerspankräfte sich dabei gegenseitig aufheben, kann der rotatorische Antrieb des Werkstücks im Vergleich zum Stand der Technik mit sehr geringen Drehmomenten realisiert werden. Weil diese niedrigen Drehmomente mit den Reibkräften zwischen Spitzen und Werkstück übertragbar sind, kann auf Mitnehmer, Backenfutter, Ausgleichsfutter oder ähnliche Spannmittel ganz verzichtet werden. Nach diesem Verfahren können vorteilhaft biegeempfindliche Werkstücke bearbeitet werden. Als Beispiel seien die Hauptlager von Kurbelwellen genannt. Diese wurden bisher auf Horizontalmaschinen bearbeitet. Da wie gesagt keine Mitnehmer und/oder Ausgleichsfutter benötigt werden und bei vertikaler Anordnung auch die Durchbiegung des Werkstücks in Folge des Eigengewichts entfällt, kann die Fertigungsqualität erheblich verbessert werden.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
1 zeigt eine Schleifmaschine 1 zur Durchführung des Verfahrens
2 zeigt einen Ausschnitt der Schleifmaschine von oben gesehen
3 zeigt eine Schleifmaschine, bei der Dicke (D) der Schleifscheiben (16, 16') an die Breite der zu bearbeitetenden Werkstückfläche angepasst ist.
4 zeigt eine Schleifmaschine zur Bearbeitung von Kurbelwellen 14
1 zeigt eine Schleifmaschine 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 mit den Spitzen 11, 11' eingespannt und in Rotation versetzt. Die Schleifspindelstöcke 10, 10' mit den Schleifscheiben 16, 16' 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. Das Stützelement 15 wird in der 1 vom Werkstück 7 verdeckt.
2 zeigt einen Ausschnitt der Schleifmaschine von oben gesehen. Auf beiden Seiten des Werkstücks 7 sind die Schleifscheiben 16, 16' symmetrisch zur Werkstückmitte angeordnet. Der Drehsinn der Schleifscheiben 16, 16' ist so gerichtet, dass das Werkstück 7 durch die beim Zerspanen auftretenden Kräfte gegen das Stützelement 15 gepresst wird. Durch die Symmetrie zur Längsachse 17 und durch die gleichförmige Zustellung der Schleifscheiben 16, 16' in Richtung der Pfeile X1, X2 und durch die ebenfalls gleichförmige Zustellung des Stützelements 15 in der Y-Richtung heben sich die in tangentialer Richtung auf das Werkstück 7 einwirkenden Kräfte gegenseitig auf. Dadurch kann das Werkstück 7 erfindungsgemäß über die an den Spitzen 11, 11' auftretenden Reibungskräfte in Rotation versetzt werden.
3 zeigt eine Schleifmaschine, bei der die Dicke (D) der Schleifscheiben 16, 16' an die Breite der zu bearbeitetenden Werkstückfläche angepasst ist. Im Unterschied zu den Horizontalschleifmaschinen wird bei Vertikalschleifmaschinen der Abstand der Schleifscheibe zum Werkstück nicht von der Schwerkraft beeinflusst. Dadurch können sehr dicke und schwere Schleifscheiben 16, 16' eingesetzt werden, womit vorteilhaft auch relativ lange Werkstücke 7 durch Einstechschleifen in einem einzigen Arbeitsschritt bearbeitet werden können.
In der 4 ist eine Schleifmaschine 1 zur Bearbeitung der Hauptlager 18 von Kurbelwellen 14 dargestellt. Die Kurbelwelle 14 ist in vertikaler Lage zwischen den Spitzen 11, 11' eingespannt. Die Dicke (D) der Schleifscheiben 16, 16' ist an die Breite (B) der zu bearbeitenden Hauptlager 18 angepasst. Weil sich die Normalkomponenten der Zerspankräfte durch die gleichförmige Zustellung der Schleifscheiben 16, 16' und des Stützelements 15 gegenseitig aufheben, kann die Kurbelwelle 14 ausschließlich über die Spitzen 11, 11' ohne Mitnehmer oder Spannmittel gehalten und angetrieben werden. Auf diese Weise können sehr enge Fertigungstoleranzen problemlos eingehalten werden.

1: Schleifmaschine
2: Maschinengestell
3: Vertikale Führungen
4 4': Vertikalschlitten
5 5': Horizontalschlitten
6: Motorspindel
7: Werkstück
8: Reitstock
9: Horizontale Führungen
10 10': Schleifspindelstock
11 11': Spitzen
12 12': Motor
13 13': Motor
14: Kurbelwelle
15: Stützelement
16 16': Schleifscheibe
17: Längsachse
18: Hauptlager
D: Dicke der Schleifscheiben
B: Breite der Hauptlager

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10100871 C1 [0001]
- DE 102004052342 A1 [0001]

Claims

Verfahren zum Schleifen von wellenförmigen Werkstücken (7), bei welchem das Werkstück (7) an den Enden zwischen zwei Spitzen (11, 11') gehalten wird, mit mindestens zwei Schleifspindelstöcken (10, 10') und einem Stützelement (15), wobei die Schleifspindelstöcke (10, 10') und das Stützelement (15) gleichzeitig am Werkstück (7) in Eingriff sind und jeweils gleichförmig in einer Richtung orthogonal zur Längsachse (17) des Werkstücks (7) zugestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Spitzen (11, 11') von einem Spindelmotor (6) angetrieben wird und diese mindestens eine Spitze (11, 11') das Werkstück (7) während des Schleifens in Rotation um seine Längsachse (17) versetzt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifspindelstöcke (10, 10'), das Stützelement (15) und/oder das Werkstück (7) während des Schleifens eine Relativbewegung in Richtung der Längsachse (17) des Werkstücks (7) durchführen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dicke (D) der Schleifscheiben (16, 16') an die Ausdehnung der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bearbeitende Werkstückoberfläche durch Einstechschleifen und Zustellen der Schleifspindelstöcke (10, 10') in radialer Richtung zum Werkstück (7) ohne Relativbewegung in Richtung der Längsachse (17) des Werkstücks (7) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (7) um eine vertikale Längsachse (17) rotiert.
Verfahren nach Anspruch 4 zur Bearbeitung der Hauptlager (18) einer Kurbelwelle (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D) der Schleifscheiben (16, 16') an die Breite (B) der zu bearbeitenden Hauptlager (18) angepasst ist, und dass alle zu bearbeitenden Hauptlager (18) in einer Aufspannung bearbeitet werden.
Schleifmaschine (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Maschinengestell (2), einem Spindelmotor (6) und einem Reitstock (5) zum Einspannen des Werkstückes (7), mit mindestens zwei Schleifspindelstöcken (10, 10') mit jeweils einer eine Schleifscheibe (13, 13') tragenden Spindel (12, 12') zum Schleifen der Werkstücke (7), wobei die Schleifspindelstöcke (10, 10') über Schlitten (6, 6') in horizontaler und vertikaler Richtung beweglich am Maschinengestell (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spannen des Werkstücks (7) zwei Spitzen (11, 11') vorgesehen sind und dass mindestens eine der Spitzen (11, 11') durch den Spindelmotor (6) antreibbar ist.
Schleifmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelmotor (6) und der Reitstock (5) so angeordnet sind, dass die Längsachse (17) vertikal verläuft.
Schleifmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bearbeitung der Hauptlager (18) von Kurbelwellen (17) zwischen den Schleifscheiben (16, 16') ein Stützelement (15) vorgesehen ist.
Schleifmaschine nach Anspruch 6 oder 7 zur Bearbeitung von Rohren oder Stäben, dadurch gekennzeichnet, dass als Stützelement (15) eine Auflageschiene vorgesehen ist.
Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Dicke (D) der Schleifscheiben (16, 16') der Breite (B) der zu bearbeitetenden Werkstückfläche entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheiben (16, 16') an der Unterseite der Schlitten (6, 6') hängend angeordnet sind und einseitig gelagert sind.