DE102008061271A1

DE102008061271A1 - Grinding wheel for grinding cam lobe of camshaft, and for use in grinding machine, has processing surface in circumferential direction of different diameters, where processing surface has concave partial surface and convex partial surface

Info

Publication number: DE102008061271A1
Application number: DE102008061271A
Authority: DE
Inventors: Roland Schmitz
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2010-06-24

Abstract

The grinding wheel (7) has a processing surface in the circumferential direction of different diameters (D). The processing surface has a concave partial surface (9) and a convex partial surface (12) in the circumferential direction. The partial surfaces have different curvature radii, where one curvature radius is equal or smaller than the other curvature radius. An independent claim is also included for a grinding machine for grinding a camshaft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schleifen von Nocken einer Nockenwelle. Zur Bearbeitung konkaver Flanken im An- und Ablaufbereich der Nocken werden Schleifscheiben mit möglichst geringem Außendurchmesser benötigt. Der Außendurchmesser kann jedoch nicht beliebig verringert werden, weil auf Grund der Platzverhältnisse benachbarter Nocken Mindestabstände einzuhalten sind. So können zum Beispiel bei zwei benachbarten Nocken ein Nockental und eine Nockenerhebung unmittelbar nebeneinander angeordnet sein. Dort darf bei der Bearbeitung des Nockentales die Schleifspindelwelle die Nockenerhebung des benachbarten Nockens nicht berühren. Daher muss der Abstand zwischen der wirksamen Schleiffläche und der Schleifspindelwelle ausreichend groß gewählt werden. Aus der DE 196 20 813 A1 ist daher ein Verfahren zum Schleifen von Nocken mit kegeligen Schleifscheiben bekannt. Dabei wird die Schleifscheibe auf der Y-Achse gegenüber dem Werkstück auf und ab bewegt, um eine gewünschte Ausrichtung zum Werkstück zu gewährleisten. Die Schrägstellung der Schleifspindel ermöglicht eine steife Konstruktion und den Einsatz kleiner Schleifscheiben. Auch bei dieser Ausführung kann wegen der Platzverhältnisse ein minimaler Schleifscheibendurchmesser nicht unterschritten werden.The invention relates to a device for grinding cams of a camshaft. To machine concave flanks in the inlet and outlet area of the cams, grinding wheels with the smallest possible outside diameter are required. However, the outer diameter can not be arbitrarily reduced, because due to the space conditions of adjacent cams minimum distances must be maintained. Thus, for example, with two adjacent cams, a cam valley and a cam lobe can be arranged directly next to one another. When machining the cam valley, the grinding spindle shaft must not touch the cam lobe of the adjacent cam. Therefore, the distance between the effective grinding surface and the grinding spindle shaft must be sufficiently large. From the DE 196 20 813 A1 Therefore, a method for grinding cams with tapered grinding wheels is known. In this case, the grinding wheel is moved up and down on the Y-axis relative to the workpiece in order to ensure a desired alignment with the workpiece. The skew of the grinding spindle allows a rigid construction and the use of small grinding wheels. Also in this embodiment can not be fallen below a minimum grinding wheel diameter because of the space.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Maschine der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass konkave Flanken beliebiger Krümmung im An- und Ablaufbereich der Nocken bearbeitet werden können.Of the Invention is based on the object, a machine of the beginning described type to improve so that concave flanks of any Curvature machined in the arrival and discharge area of the cams can be.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Schleifscheibe nach Anspruch 1 und einer Schleifmaschine nach Anspruch 5. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.These Task is solved with a grinding wheel according to claim 1 and a grinding machine according to claim 5. Advantageous developments The invention are subject matters of the subclaims.

Ein vorteilhafter Aspekt der Erfindung besteht darin, die Schleifscheiben in Umfangsrichtung in Teilabschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern aufzuteilen. Diese Teilabschnitte können – trotz ausreichendem Abstand zwischen Schleiffläche und Schleifspindelwelle-Schleifflächen mit sehr kleinen Krümmungsradien aufweisen. Unabhängig von den Platzverhältnissen zwischen benachbarten Nocken lassen sich damit konkave Flanken mit beliebiger Krümmung bearbeiten. Die Schleifbearbeitung erfolgt durch eine dem Schaben vergleichbare Relativbewegung zwischen Schleifscheibe und Nocken. Dazu sind sind die Achsen der Werkstückhaltevorrichtung und der Schleifspindel in der Schleifmaschine sychronisiert. Die gewünschte Relativbewegung wird durch unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten von Werkstück und Werkzeug erzeugt. Die Schleifscheibenkontur ist an die Nockenkontur angepasst. Zur Bearbeitung der Nocken an ihrer Grudkreiskontur weist eine Teilfläche eine kreisbogenförmige Kontur auf und zur Bearbeitung der Nockenerhebung sind eine oder mehrere Teilflächen mit entsprechenden Vertiefungen vorgesehen. Die Übergangsflächen von der Vertiefung zur kreisbogenförmigen Kontur weisen enge Krümmungsradien auf. Mit den Übergangsflächen werden die konkaven Flanken der Nocken bearbeitet. Während der Schleifbearbeitung können entlang des Werkstückumfanges sowohl die Differenz zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten als auch der Abstand zwischen den Achsen der Werkstückhaltevorrichtung und der Schleifspindel variiert werden. Damit lassen sich trotz Anpassung der Schleifscheibenkontur an die Nockenkontur unterschiedliche Nockenformen bearbeiten bzw. herstellen.One Advantageous aspect of the invention is the grinding wheels in the circumferential direction in sections with different diameters divide. These sections can - despite sufficient Distance between grinding surface and grinding spindle shaft grinding surfaces having very small radii of curvature. Independently from the space between adjacent cams thus working on concave flanks with any curvature. The grinding is done by a cockroaches comparable Relative movement between grinding wheel and cam. These are the axes of the workpiece holding device and the grinding spindle synchronized in the grinding machine. The desired relative movement is by different peripheral speeds of the workpiece and tool generated. The grinding wheel contour is to the cam contour customized. For processing the cam on its Grudkreiskontur points a partial surface of a circular arc-shaped contour on and for processing the cam lobe are one or more Partial surfaces provided with corresponding depressions. The transition surfaces from the recess to the circular arc Contour have narrow radii of curvature. With the transitional surfaces the concave flanks of the cams are machined. While The grinding can be done along the circumference of the workpiece both the difference between the peripheral speeds as well the distance between the axes of the workpiece holding device and the grinding spindle can be varied. This can be done despite adjustment the grinding wheel contour to the cam contour different cam shapes edit or produce.

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.in the The invention is based on exemplary embodiments explained in more detail.

1 zeigt einen Nocken 1 shows a cam

2 zeigt die Schleifscheibe bei der Bearbeitung des Nockens 2 shows the grinding wheel during machining of the cam

3 zeigt einen Ausschnitt aus 2 in vergrößerter Darstellung 3 shows a section 2 in an enlarged view

1 zeigt Details des Nockens 1. In dessen Zentrum liegt die Werkstückrotationsachse 2. Der Nocken weist eine Grundkreiskontur 3 auf, über welche die Nockenerhebung 4 hinausragt. Die Übergänge dazwischen bilden die Flanken 5, 5'. Diese weisen konkav gekrümmte Flächen mit den Flankenradien 6, 6' auf. Zu deren Bearbeitung wird ein Schleifwerkzeug mit möglichst kleinem Durchmesser benötigt. 1 shows details of the cam 1 , In its center is the workpiece rotation axis 2 , The cam has a base circle contour 3 on, about which the cam lobe 4 protrudes. The transitions between them form the flanks 5 . 5 ' , These have concave curved surfaces with the flank radii 6 . 6 ' on. For their processing, a grinding tool with the smallest possible diameter is needed.

2 zeigt die Schleifscheibe 7 bei der Bearbeitung des Nockens 1. Die Bearbeitung der Grundkreiskontur 3 erfolgt mit der konvexen Teilfläche 12. Diese weist eine kreisbogenförmige Kontur auf. Zur Bearbeitung der Nockenerhebung 4 sind eine oder mehrere konkave Teilflächen 9 mit entsprechenden Vertiefungen 13 vorgesehen. Die Tiefe (T) der Vertiefung 13 entspricht dabei der Hubhöhe (H) der Nockenerhebung 4. 2 shows the grinding wheel 7 during processing of the cam 1 , The machining of the base circle contour 3 takes place with the convex partial surface 12 , This has a circular arc-shaped contour. For processing the cam lobe 4 are one or more concave faces 9 with corresponding depressions 13 intended. The depth (T) of the depression 13 corresponds to the lifting height (H) of the cam lobe 4 ,

In 3 ist eine ausschnittsweise Vergrößerung dargestellt. Die Übergangsflächen 14, 14' von den Vertiefungen 13 zur konvexen Teilfläche 12 weisen enge Krümmungsradien 10, 10' auf. Mit den Übergangsflächen 14, 14' werden die konkaven Flanken 5, 5', insbesondere deren Krümmungsradien 6, 6' bearbeitet.In 3 is a partial enlargement shown. The transition surfaces 14 . 14 ' from the wells 13 to the convex partial surface 12 have narrow radii of curvature 10 . 10 ' on. With the transitional surfaces 14 . 14 ' become the concave flanks 5 . 5 ' , in particular their radii of curvature 6 . 6 ' processed.

4 zeigt eine Schleifmaschine 15 zur Bearbeitung von Nockenwellen 16, wobei nicht erfindungswesentliche Details des Antriebs, der Steuerung und des Gehäuses weggelassen wurden. Die Nockenwelle 16 ist in der Werkstückhaltevorrichtung 17, bestehend aus der Werkstückspindel 19 und dem Reitstock 20 eingespannt und wird in Rotation versetzt. Die Schleifspindel 18 ist am Maschinengestell 21 in zwei zueinander orthogonalen Richtungen (X- und Z-Achse) beweglich geführt. Dazu sind am Maschinengestell 21 vertikale Führungen 22 für den Vertikalschlitten 23 vorgesehen. Dieser trägt seinerseits Führungen 24 für den Horizontalschlitten 25. Die Schleifscheibe 7 befindet sich in Eingriff mit der Nockenwelle 16. Durch Veränderung der Differenz zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten von Nockenwelle 16 und Schleifscheibe 7 und durch veränderliche Zustellung der Schleifspindel 18 mittels Verfahren des Horizontalschlittens 25 sind unterschiedliche Nockenformen bearbeitbar. 4 shows a grinder 15 for machining camshafts 16 , wherein essential to the invention details of the drive, the control and the housing have been omitted. The camshaft 16 is in the workpiece holding device 17 consisting of the workpiece spindle 19 and the tailstock 20 clamped and set in rotation. The grinding spindle 18 is on the machine frame 21 in two mutually orthogonal directions (X and Z axis) movably guided. These are on the machine frame 21 vertical guides 22 for the vertical slide 23 intended. This in turn carries guides 24 for the horizontal slide 25 , The grinding wheel 7 is in engagement with the camshaft 16 , By changing the difference between the peripheral speeds of the camshaft 16 and grinding wheel 7 and by variable delivery of the grinding spindle 18 by means of horizontal carriage 25 Different cam shapes can be machined.

Die Zu- bzw. Abführung der Nockenwellen 16 erfolgt über die Transportvorrichtung 26. Zum Be- und Entladen ist die Beladeeinrichtung 27 vorgesehen.The intake and exhaust of the camshafts 16 takes place via the transport device 26 , For loading and unloading is the loading device 27 intended.

Bei einer vorteilhaften Ausführung nach 5 sind zwei Schleifspindeln mit zwei Schleifscheiben 7, 7' vorgesehen, welche gleichzeitig auf gegenüberliegenden Seiten auf den Nocken 3 einwirken.In an advantageous embodiment according to 5 are two grinding spindles with two grinding wheels 7 . 7 ' provided, which simultaneously on opposite sides on the cam 3 act.

11: Nockencam
22: WerkstückrotationsachseWorkpiece rotation axis
33: GrundkreiskonturBase circle contour
44: Nockenerhebungcam lobe
5, 5'5, 5 ': Flankenflanks
6, 6'6 6 ': Flankenradiusflank radius
7, 7'7, 7 ': Schleifscheibegrinding wheel
88th: Bearbeitungsflächeworking surface
99: konkave Teilflächeconcave subarea
10, 10'10 10 ': Krümmungsradiusradius of curvature
1111: Rotationsachseaxis of rotation
1212: konvexe Teilflächeconvex subarea
1313: Vertiefungdeepening
14, 14'14 14 ': ÜbergangsflächeTransition surface
1515: Schleifmaschinegrinding machine
1616: Nockenwellecamshaft
1717: WerkstückhaltevorrichtungWorkpiece holding device
1818: Schleifspindelgrinding spindle
1919: WerkstückspindelWorkpiece spindle
2020: Reitstocktailstock
2121: Maschinengestellmachine frame
2222: Führungenguides
2323: Vertikalschlittenvertical slide
2424: Führungenguides
2525: Horizontalschlittenhorizontal slide
2626: Transportvorrichtungtransport device
2727: Beladeeinrichtungloader

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19620813 A1 [0001]

Claims

Grinding wheel ( 7 ) for grinding cams ( 1 ) of a camshaft having a circumferential processing surface ( 8th ), characterized in that the working surface ( 8th ) has different diameters (D) in the circumferential direction.

Grinding wheel ( 7 ) according to claim 1, characterized in that the working surface ( 8th ) in the circumferential direction both at least one concave partial surface ( 9 ) as well as at least one convex part ( 12 ) having.

Grinding wheel ( 7 ) according to claim 2, characterized in that the partial surfaces ( 9 . 12 ) different radii of curvature ( 10 . 10 ' ) and that at least one radius of curvature ( 10 ) is equal to or smaller than the radii of curvature ( 6 . 6 ' ) of the flanks ( 5 . 5 ' ) on the cam ( 1 ).

Grinding wheel ( 7 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the partial surface ( 12 ) a recess ( 13 ), characterized in that the depth (T) of the recess ( 13 ) the lifting height (H) of the cam lobe ( 4 ) corresponds.

Grinding machine ( 16 ) for machining camshafts ( 17 ) with a rotatably driven workpiece holding device ( 18 ) and with a deliverable in the radial direction to the workpiece grinding spindle ( 19 ), characterized in that it comprises a grinding wheel ( 7 ) according to one of claims 1 to 4.

Grinding machine ( 16 ) according to claim 5, characterized in that for generating a desired relative movement between the camshaft ( 17 ) and grinding wheel ( 7 ) the axes of the workpiece holding device ( 18 ) and the grinding spindle ( 19 ) are kinematically coupled together.

Grinding machine according to claim 6, characterized in that that the axes are electrically coupled together.

Grinding machine according to claim 5 or 6 with a Machine control, characterized in that the machine control via the axis coupling causes the peripheral speeds of Workpiece and tool are different.

Grinding machine according to claim 8, characterized in that by varying the difference between the peripheral speeds of workpiece and tool and by varying the distance between the axes of the workpiece holding device ( 18 ) and the grinding spindle ( 19 ) Different cam shapes are editable.