-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mehrlagerschleifen von Werkstücken,
bei welchem mehrere Lagerstellen gleichzeitig mittels eines Schleifscheibensatzes
geschliffen werden, wobei zumindest eine Lagerstelle während
des Schleifens zumindest zeitweise eine Unterstützung zur
Kompensation von Deformationen des Werkstücks durch Schleifkräfte
erfährt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung
betrifft auch eine Vorrichtung zum Mehrlagerschleifen von Werkstücken,
bei welchem mehrere Lagerstellen gleichzeitig mittels eines Schleifscheibensatzes
geschliffen werden, welcher auf einer gemeinsamen Schleifspindel
in einem Mehrlager-Schleifspindelstock zumindest in radialer X1-Richtung
in Bezug auf das Werkstück zustellbar ist, wobei zumindest
eine Lagerstelle während des Schleifens zumindest zeitweise
eine Unterstützung an einem Stützelementsitz in
der Art eines Lünettensitzes zur Kompensation von Verformungen
des Werkstücks durch Schleifkräfte erfährt
und wobei das Werkstück mittels eines Werkstückspindelstocks
um eine Rotationsachse in Drehung versetzbar ist, zur Anwendung
des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
-
Ein
derartiges Verfahren sowie eine zugehörige Vorrichtung
ist aus der
DE 101
44 644 B4 bekannt. Nach dieser Druckschrift wird der Stützelementsitz
mit einer Zusatzschleifeinrichtung angeschliffen, anschließend
die Lünette angestellt und dann die Lagersitze an der Kurbelwelle
geschliffen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass während des
Schleifens des Stützelementsitzes keine andere Bearbeitung
stattfinden kann. Somit erhöht sich die Bearbeitungszeit
am Werkstück beträchtlich.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem
die Bearbeitungszeit für das Werkstück gegenüber
dem Stand der Technik weiter verkürzt wird.
-
Die
Lösung dieser Aufgabe erfolgt hinsichtlich des Verfahrens
gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
dadurch, dass auf die zumindest eine Lagerstelle eine Schleifscheibe
zum Schleifen eines Stützelementsitzes in der Art eines
Lünettensitzes zugestellt wird und zumindest in einem axialen
Teilbereich dieser Lagerstelle den Stützelementsitz schleift,
dass die Schleifscheiben des Schleifscheibensatzes während
des Schleifens mit der Schleifscheibe zum Schleifen eines Stützelementsitzes
die Seitenflächen und/oder die Lagerflächen der Lagerstellen
zumindest teilweise schleifen, dass nach dem Fertigschleifen des
Stützelementsitzes die Schleifscheibe zum Schleifen eines
Stützelementsitzes um einen geringen Abhebebetrag zurückgefahren
oder freilaufend gestellt wird, dass anschließend ein oder
mehrere kraftaufnehmende Elemente in Anlage an den jeweilig fertig
geschliffenen Stützelementsitz gebracht werden und dass
anschließend die Lagerstellen mit dem Schleifscheibensatz
fertig geschliffen werden.
-
Bei
den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu bearbeitenden
Werkstücken handelt es sich bevorzugt um Kurbelwellen,
die in großen Stückzahlen hergestellt werden und
bei denen jegliche Reduzierung der Bearbeitungszeit von wirtschaftlichem Vorteil
ist. Das Verfahren kann aber auch bei andere Werkstücken
eingesetzt werden, wenn diese durch Schleifen bearbeitbar sind und
die nach dem Stand der Technik den Einsatz von Stützelementen,
wie Lünetten erlauben.
-
Durch
die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann während
des Schleifens des Stützelementsitzes bereits eine Zerspanung
an den Lagerstellen und/oder den Planseiten der Lagerstellen der
Kurbelwelle stattfinden. Die Lagerstellen müssen auch nicht mehr
mittels separaten Arbeitsschritten oder Arbeitsgängen auf
deren Endmaß in der Breite hergestellt werden, da dies
in diesem Arbeitsgang integriert werden kann ohne die Schleifzeiten
nennenswert zu erhöhen. Dadurch kann auch in vorangehenden
Arbeitsgängen die Bearbeitungszeit minimiert werden. Dies
spiegelt sich in den Herstellkosten des Werkstückes wieder,
da kostengünstiger produziert werden kann.
-
In
den vorangehenden Arbeitsgängen können so zumindest
Teile von bisher erforderlichen Bearbeitungen entfallen, oder es
kann in den vorangehenden Bearbeitungsfolgen mit vergrößerten
Toleranzen gearbeitet werden, was sich wieder in geringeren Bearbeitungskosten
in den vorangehenden Bearbeitungsfolgen auswirkt.
-
In
der Zeit während welcher der Stützelementsitz
geschliffen wird, kann durch die Schleifscheiben des Schleifspindelstockes
an den Lagerstellen an den Planseiten der Lagerstellen bereits geschliffen
werden. Dadurch befindet sich während des Schleifens des
Stützelementsitzes die Maschine bereits voll im Schleifeinsatz,
so dass sehr hohe Zerspanleistungen und damit verringerte Bearbeitungszeiten
erreicht werden können.
-
Das
Schleifen der Planseiten mit den Lagersitzen hat in Bezug auf die
Maß-, Form- und Lagegenauigkeit noch Vorteile, da die Planschultern
an den Lagerstellen in der gleichen Aufspannung geschliffen werden,
wie die Lagerstellen selbst. Hier können nach diesem Verfahren
erhebliche Vorteile in Bezug auf die Fertigungsqualität
der Werkstücke erreicht werden.
-
Wenn
während des Schleifens des Stützelementsitzes
bereits die Planschultern an den Lagerstellen zumindest teilweise
auf Fertigmaß geschliffen werden können, kann
ein erheblicher Anteil der Schleifzeit in dem Vorgang des Anschleifens
des Stützelementsitzes erfolgen. Diese Verringerung der Hauptzeit
beim Schleifen durch zeitparalleles Schleifen der Planseiten zum
Schleifen des Stützelementsitzes wirkt sich besonders vorteilhaft
beim Schleifen der Kurbelwellen in der Großserie aus, da
hier der Kostendruck sehr hoch ist.
-
Bei
diesem Bearbeitungsverfahren wird vorzugsweise mit Schleifscheiben
mit Schleifbelag aus keramisch gebundenem CBN geschliffen. Es sind aber
auch alle anderen bekannten Schleifwerkstoffe für die Schleifwerkzeuge
denkbar.
-
Die
Erfindung lässt sich auf Schleifmaschinenkonzepte mit einem
oder mehreren Schleifspindelstöcken oder Schleifstationen
anwenden. Bevorzugte Anwendungsgebiete sind das Schleifen von Kurbelwellen
oder Nockenwellen oder generell von Werkstücken mit mehreren
voneinander beabstandeten Bereichen, die mit einem Schleifscheibensatz zeitgleich
geschliffen werden können.
-
Eine
vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens kann nach Anspruch 2 darin
bestehen, dass an mehreren Lagerstellen Stützelementsitze
mittels zugeordneter Schleifscheiben geschliffen werden. Diese Schleifscheiben
sind hierfür bevorzugt auf einer gemeinsamen Schleifspindel
angeordnet und jeder von ihnen ist in vorteilhafter Weise ein oder mehrere Stützelemente
als kraftaufnehmende Elemente zugeordnet. Beim Schleifen von Stützelementsitzen können
aber auch mehrere Schleifstützanordnungen auf der Maschine
aufgebaut sein, so dass die Stützelementsitze unabhängig
voneinander geschliffen werden können.
-
Die
Stützelemente werden nach Anspruch 3 bevorzugt durch Verschwenken
um eine Schwenkachse oder durch eine lineare Bewegung in und außer
Eingriff mit dem zugeordneten Stützelementsitz gebracht.
Als Rechnersteuerung für die Ansteuerung der Stützelemente
wird bevorzugt die CNC-Steuerung der Schleifmaschine eingesetzt,
welche die Zustellung aller Schleifscheiben und der Stützelemente steuert
und alle Bewegungsabläufe und Schleifbearbeitungen koordiniert.
-
In
der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 wird der Stützelementsitz
nur bis auf ein endmaßnahes Vormaß des Lagersitzes
geschliffen und das Stützelement wird nur bis auf dieses
Vormaß angestellt. Dieses endmaßnahe Vormaß ist
hierbei nur geringfügig größer als das
Soll-Maß des fertig geschliffenen Lagersitzes. Anschließend
wird der Lagersitz fertig geschliffen.
-
Gemäß einer
weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 6 folgt
das Stützelement in Abhängigkeit vom Fortschritt
des Fertigschleifens mit dem Schleifscheibensatz dessen Verstellung
in X1-Richtung, durch eine hiermit koordinierte Verstellung in X2-Richtung,
also entgegengesetzt. Hierdurch folgt die Position des Stützelements dem
abnehmenden Durchmesser des geschliffenen Lagersitzes und kann deshalb
stets eine optimale Stützwirkung ausüben. Hierdurch
wird die Präzision der Schleifbearbeitung gegenüber
der Variante nach Anspruch 5 deutlich erhöht.
-
Zur
Lösung der eingangs schon genannten Aufgabe wird im Hinblick
auf die Vorrichtung insbesondere zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei einer Vorrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgesehen, dass beabstandet
vom Mehrlager-Schleifspindelstock zumindest ein weiterer Schleifspindelstock
als Teil einer Schleifstützeinheit mit einer Schleifscheibe
zum Schleifen eines Stützelementsitzes vorhanden ist, dass
die Schleifstützeinheit in radialer X2-Richtung auf das
Werkstück zustellbar und von diesem entfernbar ist und
dass die Schleifstützeinheit mit zumindest einem bewegbaren
Stützelement im Bereich der Schleifscheibe zum Schiel fen
eines Stützelementsitzes angeordnet ist, welches Stützelemente
in Anlage an den Stützelementsitz bringt.
-
Mit
der Vorrichtung nach Anspruch 8 ist insbesondere das Verfahren nach
den Ansprüchen 1 bis 7 durchführbar. Hierzu ist
die Schleifstützeinheit, die als wesentliche Baugruppen
einen Schleifspindelstock und bewegbare Stützelemente umfasst,
auf dem selben Maschinenbett angeordnet wie der Mehrlager-Schleifspindelstock.
Sie liegt aber vorzugsweise auf der gegenüberliegenden
Seite des Werkstücks und kann von dort aus auf das Werkstück zugestellt
oder von ihm entfernt werden. Hierdurch ist es möglich
die Schleifscheibe und/oder die Stützelemente der Schleifstützeinheit
in Eingriff mit einer zu schleifenden Lagerstelle des Werkstücks
zu bringen, während zeitgleich die Schleifscheiben des
Mehrlager-Schleifspindelstocks auf der gegenüberliegenden
Seite des Werkstücks bereits im Schleifeingriff sind.
-
Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Stützelementsitz,
d. h. eine geschliffene Lagerbahn für ein oder mehrere
Stützelemente, geschliffen werden, während zugleich
schon auf der Gegenseite des Werkstücks mit dem Schleifen
der Lagerstellen mit dem Schleifscheibensatz begonnen werden kann.
Der Zeitverlust, der beim Stand der Technik dadurch entsteht, dass
zuerst ein Lünettensitz geschliffen werden muss bevor eine
Lünette angestellt werden und mit dem eigentlichen Schleifen der
Lagerstellen begonnen werden kann, entfällt hierdurch.
-
Eine
Koordinierung der Zustellungen von Mehrlagerspindelstock und Schleifstützeinheit
in X1- bzw. X2-Richtung, also auf das Werkstück zu und von
diesem weg, nach Anspruch 9 erlaubt eine besonders feinfühlige
und flexible Abstimmung der einzelnen Verfahrenschritte. Insbesondere
eröffnet diese Maßnahme die Möglichkeit
die Schleifstützeinheit nach Art einer „nachfahrenden
Lünette” einzusetzen, derart, dass sie einem im
Laufe des Schleifens abnehmenden Durchmesser des Werkstücks
an der Eingriffstelle folgt.
-
Eine
Anordnung der bewegbaren Stützelemente am Schleifspindelstock
der Schleifstützeinheit nach Anspruch 10 vereinfacht die
Steuerung und den konstruktiven Aufwand, da beide Baugruppen auf
einem gemeinsamen Kreuzschlitten montiert und zu sammen zugestellt
werden können. Außerdem lässt sich so
eine stabile und kompakte Anordnung der Funktionsbaugruppen erreichen.
-
Als
Stützelemente werden nach Anspruch 11 bevorzugt um eine
Schwenkachse verschwenkbare Stützbacken eingesetzt oder
solche, die über einen Antrieb auf einer geraden Bahn verschiebbar
sind. Die Bewegung zu in oder außer Eingriff bringen der Stützelemente
wird in vorteilhafter Weise von der CNC-Steuerung der Schleifmaschine
gesteuert.
-
Jedes
der Stützelemente hat im vorgesehenen Kontaktbereich mit
dem Werkstück, der Stützstelle, eine Verschleiß und
Reibung mindernde Beschichtung, die bevorzugt aus polykristallinem
Diamant (PKD) oder aus Kubischem Bornitrid (CBN) besteht. Das oder
die Stützelemente sollten zur günstigen Aufnahme
der Schleifkräfte zumindest zwei Stützstellen
aufweisen, die beispielsweise durch zwei Stützbacken mit
je einer Stützstelle oder durch einen kompakten Stützkörper
mit zwei beabstandet voneinander angeordneten Stützstellen
realisiert sein können.
-
Die
Erfindung wird anschließend an Hand von Ausführungsbeispielen,
die in den Figuren dargestellt sind, noch näher erläutert.
Es zeigen:
-
Die 1 eine
teilweise Aufsicht auf eine Schleifmaschine nach der Erfindung zum
Schleifen der Lagerstellen einer Kurbelwelle;
-
die 2 eine
Detailansicht des Schleifens eines Stützelementsitzes;
-
die 3 eine
Detailansicht einer Schleifstützeinheit nach der Erfindung
im Eingriff mit dem Werkstück;
-
die 4 eine
weitere Ausführungsform einer Schleifstützeinheit
mit einem schwenkbaren Stützkörper;
-
die 4A eine
Schleistützeinheit gemäß 4 jedoch
mit einer linearen Verschiebung des Stützkörpers
-
die 5A und 5B weitere
konstruktive Varianten der Schleifstützeinheit;
-
die 5C eine
Detailansicht eines verstellbaren Stützelements bei einer
Bauform nach 5B;
-
die 6 eine
weitere Bauform der Schleifstützeinheit nach der Erfindung
im Einsatz;
-
die 7 eine
Teilansicht der erfindungsgemäßen Schleifstützeinheit
von der Seite.
-
Die 1 zeigt
eine teilweise Draufsicht auf eine Schleifmaschine 1 nach
der Erfindung. Im hinteren Bereich befindet sich auf einem Zustellschlitten 2 eine
rotatorisch angetriebene Schleifspindel 3, die mehrere
Schleifscheiben 4 zum Schleifen von zentrisch eingespannten
Lagerstellen 21 des Werkstücks 10 aufnimmt.
Die Schleifscheiben 4 bilden den Schleifscheibensatz 5 und
tragen an ihrem Umfang einen Schleifbelag 6. Sie werden über
die Schleifspindel 3 und deren Rotationsantrieb 7 in
Drehung versetzt, was durch den gebogenen Pfeil angedeutet ist.
Der Mehrlager-Schleifspindelstock 8 ist hier mit vier Schleifscheiben 4 zum
gleichzeitigen Schleifen der vier Hauptlager 21 einer Kurbelwelle 20 bestückt und
kann in Richtung des Doppelpfeils X1, d. h. rechtwinklig zur Mittelachse
des Werkstücks 10, zugestellt und entfernt werden.
-
Das
Werkstück 10 ist hier eine Kurbelwelle 20,
deren zentrische Hauptlager 21 die Mittelachse des Werkstücks 10 und
damit dessen Rotationsachse 22 für das Schleifen
festlegen. Die Rotationsachse 22 ist zugleich die Rotationsachse 22 des
Werkstückspindelstocks 11 und des Reitstocks 16,
was durch den gekrümmten Pfeil C1 angedeutet ist. Der Werkstückspindelstock 11 weist
ein Spannfutter 12 mit Spannbacken 13 zur rotatorischen
Mitnahme des Werkstücks auf sowie eine Spitze 14 zur
Zentrierung des Werkstücks 10. Am anderen Ende
der Kurbelwelle 20 ist der Reitstock 16 mit einer
Spitze 17 angeordnet. Er ist zur Anpassung an die Länge
des Werkstücks 10 in Z-Richtung verschiebbar,
also parallel zur Rotationsachse 22. In dieser Z-Richtung kann
auch das Werkstück 10 verfahrbar sein, wobei die
Bewegung durch einen hier nicht gezeigten Kreuzschlitten unter dem
Mehrlager-Schleifspindelstock 8 erfolgen kann, wie durch
den Pfeil Z1 angedeutet ist. Dieser ist dann in Z1-Richtung verschiebbar,
also parallel zur Mittelachse des Werkstücks 10. Diese
Zustellbewegungen erfolgen bevorzugt CNC-gesteuert.
-
Im
vorderen Bereich der Schleifmaschine 1, d. h. auf der anderen
Seite des Werkstücks 10 in Bezug auf den Mehrlager-Schleifspindelstock 8,
befindet sich in sehr vereinfacht dargestellter Form die erfindungsgemäße
Schleifstützeinheit 30. Die Schleifstützeinheit 30 trägt
in einem Schleifspindelstock 24 eine rotatorisch antreibbare
Schleifspindel 31 mit einer Schleifscheibe 32 und
die hier nicht gezeigten Stützbacken 35 oder Stützkörper 40,
die jedoch in den 3 und 4 dargestellt
sind. Die Schleifscheibe 32 ist bevorzugt als keramisch
gebundene CBN(Kubisches Bornitrid)-Schleifscheibe ausgebildet.
-
Sie
dient primär dazu einen Stützelementsitz 28 auf
einer hierfür bestimmte Lagerstelle 27 des Werkstücks 10 zu
schleifen. Ihre Zustellung in der X2-Achse ist vorzugsweise ebenfalls
CNC-gesteuert. Die Schleifstützeinheit 30, ist
hierfür auf dem hier nicht gezeigten Schleiftisch (bei
Version mit Z-Achse) oder dem ebenfalls nicht gezeigten Maschinenbett (bei
Version mit Z1-Achse) montiert.
-
Die
Schleifstützeinheit 30 ist in Bezug auf das Werkstück 10 und
den Mehrlager-Schleifspindelstock 8 mit dem Schleifscheibensatz 5 so
angeordnet, dass deren Schleifscheibe 32 im Einsatz an
der selben Lagerstelle 27 des Werkstücks zum Eingriff kommt,
wie eine der Schleifscheiben 4 des Schleifscheibensatzes 5.
Bevorzugt ist dies eine der mittleren Schleifscheiben 4,
da eine zu kompensierende Durchbiegung des Werkstücks 10 im
mittleren Bereich am größten ist. Bei gleichzeitigem
Eingriff sowohl der Schleifscheibe 32 und des Schleifscheibensatzes 5 am
Werkstück 10 wirken die gegenüberliegenden
Schleifscheiben 4 und 32 jeweils als Stütze für
das Werkstück 10 nach Art einer Lünette,
wie anhand der 2 näher erläutert
ist. Die anderen Lagerstellen 27 werden hierbei ebenfalls
von den anderen Schleifscheiben 4 des Schleifscheibensatzes 5 geschliffen,
erfahren aber keine Stützung. Dies ist jedoch nicht gravierend,
da es in der Praxis ausreicht, dass nur eine und im Wesentlichen
mittig gelegene Lagerstelle 27 gegen Verbiegung des Werkstücks 10 durch
Schleifkräfte unterstützt wird. Es ist im Rahmen der
Erfindung jedoch möglich, die Schleifstützeinheit mit
mehreren Schleifscheiben 32 und zugehörigen Stützelementen 34 zu
bestücken und somit mehrere Stützelementsitze
zu schleifen. Hierdurch können mehrere zu schleifende Lagerstellen 27 eine
Unterstützung erfahren, wie schon in Bezug auf eine Lagerstelle 27 erläutert
ist. Die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen
Verfahrens ändern sich hierdurch nicht. Es ist auch möglich,
dass bei langen Werkstücken mehrere Schleifstützeinheiten
zum Einsatz kommen.
-
Nach
der Erfindung dient nicht nur die Schleifscheibe 32 der
Schleifstützeinheit 30 in bestimmten Phasen der
Schleifbearbeitung als Stütze für das Werkstück 10 sondern
es kommen auch weitere Stützelemente 34 zum Einsatz,
wie einschwenkbare Stützbacken 35 oder Stützkörper 41,
die in den 3, 4 und 6 dargestellt
sind.
-
Mit
der beschriebenen Vorrichtung sind selbstverständlich auch
mehrere Hublager in vorteilhafter Weise gemeinsam zu schleifen,
wofür die Kurbelwelle 20 derart exzentrisch eingespannt
werden muss, dass die Rotationsachse 22 in die Mittelachse der
Hublager 23 zu liegen kommt. Beim üblichen Schleifen
von jeweils einem Paar von Hublagern 23 kommt die Schleifstützeinheit 30 bei
einem der beiden Hublager 23 zu Einsatz, während
das andere Hublager 23 zeitgleich aber ohne Unterstützung
geschliffen wird. Natürlich ist auch hier eine Unterstützung
an mehreren Lagerstellen 27 möglich, wie bereits
in Bezug auf die Fertigung von Kurbelwellen erläutert ist.
-
In
der 2 ist das Anschleifen des Stützelementsitzes 28 mit
der Schleifscheibe 32 der Schleifstützeinheit 30 in
einer Detailansicht dargestellt. Die Lagerstelle 27 ist
hier ein zentrisches Hauptlager 21 einer Kurbelwelle 20,
welche um die Rotationsachse 22 während der Schleifbearbeitung
in Drehung versetzt ist. Von einer Seite der Lagerstelle 27 wird
die Schleifscheibe 4 in X1-Richtung zugestellt und schleift
mit dem Schleifbelag 6 die Planseiten 25 oder Planschultern 26 der
Lagerstellen der Kurbelwelle 20. Zeitgleich wird die Schleifscheibe 32 von
der Gegenseite der Kurbelwelle 20 an die bisher noch unbearbeitete
Lagerstelle 27 zugestellt und schleift dort einen Stützelementsitz 28,
wozu sie über die Schleifspindel 31 in Rotation
versetzt wird. Dieser Stützelementsitz 28 ist
im dargestellten Beispiel in vorteilhafter Weise meist weniger breit
als ein fertig geschliffenes Hauptlager 21, so dass zu
beiden Seiten des Stützelementsitzes 28 noch unbearbeitete
Bereiche 29 zu sehen sind. Das Vorhandensein solcher Bereiche 29 ist
jedoch nicht zwingend erforderlich. Im Prinzip kann der Stützelementsitz 28 die
volle Breite der Hauptlagerstelle einnehmen.
-
Bei
dieser Vorgehensweise, bei welcher zeitgleich Schleifscheiben 4 und 32 von
gegenüberliegenden Seiten auf die selbe Lagerstelle 27 des
Werkstücks 10 zugestellt werden, wirkt jede der
Schleifscheiben 4, 32 als Stützeinrichtung
für das Werkstück 10 gegen Verbiegen
quer zu seiner Längsachse, der Rotationsachse 22.
Es ergibt sich somit eine Wirkung, wie die durch eine Lünette.
Diese Wirkung teilt sich auch den anderen Lagerstellen 27 mit,
die zeitgleich von den übrigen Schleifscheiben 4 des Schleifscheibensatzes 5 geschliffen
werden.
-
Es
versteht sich, dass zu einem weiter fortgeschrittenen Zeitpunkt
der Bearbeitung, als dem in 2 gezeigten,
die Schleifscheibe 4 auch die eigentliche Lagerstelle 27,
also ein Hauptlager 21 der Kurbelwelle 20 schleift,
wenn sie wie in 2 gezeigt einen hierfür
geeigneten Schleifbelag 6 aufweist und entsprechend zugestellt
wird. Die Schleif scheibe 32 der Schleifstützeinheit 30 kann
nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens zumindest für die letzen Phasen des Fertigschleifens frei
drehend gestellt und wirkt deshalb nur noch als Mittel zum Stützen
des Werkstücks, wobei sie durch die hier nicht gezeigten
Stützbacken 35 oder Stützkörper 40 (s. 3 und 4)
unterstützt wird. Nach einer andern Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Schleifscheibe 32 der Schleifstützeinheit 30 für
das Fertigschleifen auch in Bezug auf das Werkstück 10 um
eine geringe Strecke zurückgefahren werden, worauf nur
noch die in Anlage an zuvor geschliffenen Stützelementsitz 28 des
Werkstücks 10 gebrachten Stützbacken 35 oder Stützkörper 40 Kontakt
mit diesem haben.
-
Die 3 zeigt
die bereits erwähnten Stützelemente 34 der
Schleifstützeinheit 30 in Form von Stützbacken 35 im
eingeschwenkten Zustand. Hierzu ist die Schleifscheibe 32 nach
dem Schleifen des Stützelementsitzes 28 um einen
Abhebebetrag zurückgezogen, so dass das Werkstück 10 allein
durch die Stützbacken 35 abgestützt ist,
während die Schleifscheibe 4 zum Schleifen der
Lagerstellen 27, wie etwa eines Hauptlagers 21 einer
Kurbelwelle 20, an der gegenüberliegenden Seite
der Lagerstelle 27 in Eingriff mit dem Werkstück 10 ist.
-
Die
Formgebung der Stützelemente 34 und deren Einschwenken
oder sonstiges in Eingriff bringen mit dem Werkstück muss
selbstverständlich derart sein, dass einerseits die Stützstellen 39 des
jeweiligen Stützelements 34, 35, 40 das
Werkstück auf dem zuvor mit der Schleifscheibe 32 erzeugten
Stützelementsitz 28 kontaktieren und andererseits
nicht mit der Schleifscheibe 32 oder Teilen des Werkstücks 10 kollidieren.
Die Stützbacken 35 nach 3, die mit
der Schwenkachse 36 seitlich der Schleifscheibe 32 gelagert
sind, sind deshalb im vorderen Bereich mit der Stützstelle 39 gekröpft
ausgebildet.
-
Die
Stützbacken 35 sind vorzugsweise hydraulisch auf
einen hier nicht gezeigten Festanschlag einschwenkbar. Es sind aber
auch andere Antriebsvarianten realisierbar, wie etwa eine lineare
Zustellung. Die Stützbacken 35 sind während
des Schleifens des Stützelementsitzes 28 ausgeschwenkt
(gestrichelt dargestellt). Wenn der Stützelementsitz 28 fertig
geschliffen ist, werden die Stützbacken 35 eingeschwenkt
und die Lagerstellen 27 am Werkstück 10 können
auf Fertigmaß geschliffen werden.
-
Um
eine hohe Steifigkeit und kurze Schwenkwege der Stützbacken 35 zum
Abstützen realisieren zu können sind diese vorzugsweise
am Schleifscheibenschutz 43 angeordnet (vgl. 7), an
dem meist auch die Kühlschmierstoffdüsen für den
Schleifprozess befestigt sind. Mittels der Achse X1 wird/werden
die Schleifscheibe 4/n zum Schleifen der Lagersitze zugestellt.
Die Achse X2 wird auf einen bestimmten Zustellwert zugestellt, so
dass das Werkstück 10 zum Schleifen der Lagerstellen 27 abgestützt
ist. Durch den Zustellbetrag kann die Position der Stützbacken 35 exakt
gesteuert werden, so dass das Werkstück 10 entweder
nur gestützt wird oder sogar um einen geringen Betrag „überdruckt” wird
um Maßkorrekturen beim Schleifen erzeugen zu können.
Die Stützbacken 35 können auch in Abhängigkeit
der Position der X1-Achse nachgeführt werden, so dass sich
eine Art nachlaufende Lünette während des Schleifens
der Lagestellen 27 darstellt.
-
Es
ist auch möglich den Stützelementsitz bis nahezu
auf Fertigmaß zu schleifen, so dass die Schleifstützeinheit 30 auf
einen vorgegeben Wert der X2-Achse zugestellt werden muss und dann
nicht in Abhängigkeit zur X1-Achse nachgeführt
werden muss.
-
Die
Stützbacken 35 tragen im vorderen Bereich einen
Reibung und Verschleiß mindernden Belag 38, der
vorzugsweise aus PKD (polykristalliner Diamant) oder CBN (Kohlenstoff-Bor-Nitrid)
besteht.
-
In 4 ist
eine weitere Ausführungsform der Stützelemente 34 dargestellt,
bei der zwei Stützstellen 39 in einem gemeinsamen
Stützkörper 40 vereint sind. Die Stützstellen 39 sind
wie zuvor mit dem Verschleiß und Reibung mindernden Belag 38 versehen.
Die Außenkontur des Belags 38, die in Anlage an
den Stützelementsitz 28 auf dem Werkstück 10 kommt,
ist so ausgebildet, dass kein Kantenträger entsteht.
-
Zwischen
den beiden beabstandeten Stützstellen 39 ist der
Stützkörper 40 durch seine Formgebung
weiter vom Werkstück 10 entfernt als die Stützstellen 39,
die hier symmetrisch am Stützkörper 40 ausgebildet
sind, wie auch in 5A zu sehen ist. Der Stützkörper 40 ist
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um eine Achse
schwenkbar, die hier mit der Rotationsachse 31a der Schleifspindel 31 übereinstimmt.
Selbstverständlich sind auch andere Formgebungen für
den Stützkörper 40, die Anordnung der
Stützstellen 39 und die Art der Zustellung auf
das Werkstück 10 denkbar. So kann der Stützkör per 40 auch
um andere Achsen als die Rotationsachse 31a der Schleifspindel 31 schwenkbar
ausgebildet sein, oder auf einem Schlitten linear verfahrbar sein, wie
in 4A gezeigt ist. In allen Fällen ist es
zweckmäßig, die Zustellung oder Entfernung der
Stützbacken 35 oder der Stützkörper 40,
sei es hydraulisch oder elektro-mechanisch, mittels einer CNC-Steuerung
mit den verschiedenen Verfahrenschritten beim Schleifen zu koordinieren
und zu steuern.
-
Zum
Einschwenken der Stützkörper 40 nach 4 kann
es erforderlich sein, die Schleifstützeinheit 30 in
X2 Richtung um einen bestimmten Betrag zu entfernen und sodann mit
eingeschwenktem Stützkörper 40 wieder
an das Werkstück 10 anzustellen. Es versteht sich,
dass bei einer Lagerung des Stützkörpers 40 seitlich
neben der Schleifscheibe 32, wie es in 4 angedeutet
ist, das vordere Ende des Stützkörpers 40 mit
den Stützstellen 39 gekröpft ist, damit
die Stützstellen 39 auf dem von der Schleifscheibe 32 zuvor
geschliffenen Stützelementsitz 28 in Anlage gebracht
werden können. Alternativ ist es natürlich möglich
einen seitlichen Versatz zwischen der Schleifscheibe 32 und
den Stützstellen 39 von Stützelementen 34, 35, 40 durch
ein Verfahren der Schleifstützeinheit 30 in Z-Richtung
auszugleichen, welche hierzu beispielsweise auf einem Kreuzschlitten
mit zugehörigen steuerbaren Antrieben angeordnet sein kann.
-
In 5A ist
eine Anordnung mit einem Stützkörper 40 dargestellt,
wobei die Stützstellen 39 mit dem Belag 38 gegenüber
der Schleifscheibe 32 und der Mittelachse bzw. Rotationsachse 22 des Werkstücks 10 in
gleichem Winkel angestellt sind.
-
Die 5B zeigt
eine je nach Werkstück 10 vorteilhafte Ausführung,
wobei die Winkel α und β der Stützstellen 39 in
Bezug auf die Verbindungslinie zwischen der Rotationsachse 31a der
Schleifspindel 31 und der Rotationsachse 22 des
Werkstücks 10 unterschiedlich sind. Diese Ausführung
kann sich aufgrund der resultierenden Kräfte aus dem Schleifprozess
als vorteilhaft erweisen.
-
In 5C ist
eine weitere Ausführung eines Stützkörpers 41 als
Einzelheit der 5B gezeigt, wobei die Stützstellen 39 verstellbar
an einem Grundkörper 41 angeordnet sind und nach
dem Einstellen auf einer festen Position wieder geklemmt werden. Diese
Einstellung kann je nach Werkstück 10 verstellt werden;
etwa beim Einsatz der Schleif stützeinheit 30 bei
unterschiedlichen Werkstücken 10. Die Einstellung
bleibt beim Schleifen von gleichartigen Werkstücke 10 dann
konstant. Diese Verstellung kann an einer oder an beiden Stützstellen 39 (oben/unten)
am Grundkörper 41 vorgenommen werden.
-
Die 6 zeigt
eine weitere vorteilhafte Ausführung. Die Schleifscheibe 32 der
Schleifstützeinheit 30 wird hier nach dem Schleifen
des Stützelementsitzes 28 nicht zurückgezogen,
sondern bleibt auf der Fertigmaßposition des Stützelementsitzes 28 stehen
und die Stützbacken 35 der Schleifstützeinheit 30 werden
geschlossen. Somit ist das Werkstück 10 jetzt
an 3 Punkten gestützt. Der Antrieb der Schleifscheibe 32 wird
vor dem Einschwenken der Stützbacken 35 abgestellt
und die Schleifscheibe 32 kann frei mitlaufen. Dadurch
ergibt sich eine Art Regelscheibe (vgl. Centerless-Schleifen), die
das Werkstück 10 abstützt. Nach dem Schließen
der Stützbacken 35 ist das Werkstück 10 in
seiner Mittellage zentrisch eingespannt und es entsteht eine Art
nachlaufende Lünette. Die X2-Achse wird wieder CNC-gesteuert
der X1-Achse nachgeführt, so dass die Mittelachse des Werkstückes 10 auch
beim Verringern des Nennmaßes beim Lagerschleifen exakt
mittig gehalten wird. Die Stützbacken 35 werden
ebenfalls den Veränderungen des Durchmessers der Lagerstelle 27 nachgeführt.
Durch diese Vorgehensweise kann eine selbstzentrierende/nachlaufende
Lünette dargestellt werden.
-
In 7 ist
eine Teilansicht der 1 dargestellt, welche eine Ausführungsform
der Schleifstützeinheit 30 verdeutlicht. Die Schleifstützeinheit 30 ist auf
dem Maschinenbett 45 oder dem Schleiftisch befestigt und
besitzt eine vorzugsweise CNC-gesteuerte Zustellachse in X2-Richtung.
Diese Zustellachse ist hier durch einen Zustellschlitten 47 realisiert,
der auf dem Gehäuse 46 verfahrbar ist. Das Gehäuse 46 dient
zur Aufnahme der Führungssäulen und des Antriebs
der X2-Achse und ist auf dem Schleiftisch 45 montiert.
Auf dem Zustellschlitten 47 ist eine Schleifspindel 31 aufgesetzt,
die rechtwinklig zur Werkstücklängsachse, die
der Rotationsachse 31a entspricht, zugestellt werden kann.
Auf dem Rotor der Schleifspindel 31 ist eine Schleifscheibe 32 aufgenommen.
Am Schleifspindelgrundkörper oder am Schleifspindelstockgehäuse
ist der Schleifscheibenschutz 48 montiert, der am äußeren
Bereich die Kühlrohre 43 für die Kühlschmierstoffzufuhr
und im Außenbereich neben der Schleifscheibe 32 die
Antriebe und Lagerung 44 zum Einschwenken der Stützbacken 35 aufnimmt.
-
- 1
- Schleifmaschine
- 2
- Zustellschlitten
- 3
- Schleifspindel
- 4
- Schleifscheibe
- 5
- Schleifscheibensatz
- 6
- Schleifbelag
- 7
- Rotationsantrieb
- 8
- Mehrlager-Schleifspindelstock
- 10
- Werkstück
- 11
- Werkstückspindelstock
- 12
- Spannfutter
- 13
- Spannbacken
- 14
- Spitze
- 15
- Rotationsantrieb
- 16
- Reitstock
- 17
- Spitze
- 20
- Kurbelwelle
- 21
- zentrische
Hauptlager
- 22
- Rotationsachse
- 23
- Hublager
- 24
- Schleifspindelstock
- 25
- Planseiten
- 26
- Planschulter
- 27
- Lagerstelle
- 28
- Stützelementsitz
- 29
- unbearbeiteter
Bereich
- 30
- Schleifstützeinheit
- 31
- Schleifspindel
- 31a
- Rotationsachse
- 32
- Schleifscheibe
- 33
- Schleifbelag
- 34
- Stützelement
- 35
- Stützbacken
- 36
- Schwenkachse
- 37
- Anschlag
- 38
- Belag
- 39
- Stützstelle
- 40
- Stützkörper
- 41
- Grundkörper
- 42
- verstellbarer
Ansatz
- 43
- Kühlrohre
- 44
- Lagerung
mit Antrieb für Stützbacken
- 45
- Maschinenbett
- 46
- Gehäuse
- 47
- Zustellschlitten
- 48
- Schleifscheibenschutz
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-