DE102009038817A1

DE102009038817A1 - Verfaren und Schleifmaschine zum Schleifen von zylindrischen und gekrümmten Konturen

Info

Publication number: DE102009038817A1
Application number: DE102009038817A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Dibner; Roland Schmitz
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2029-08-26
Also published as: IT1401100B1; GB201013727D0; US20110053467A1; GB2473107A; US8574031B2; GB2473107B; ITMI20101207A1; DE102009038817B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schleifmaschine zum Schleifen von Werkstücken, beispielsweise Kurbelwellen mit unterschiedlichen Radien an Haupt- und Hublagern und mit einer ersten und einer zweiten Schleifscheibe (12, 12'), deren Außenkonturen an die Werkstückkontur angepasst sind, mit zylindrischen Teilflächen (24, 24') und Randbereichen (23, 23'), wobei die Endabschnitte (21) mit den Randbereichen (23') bearbeitet werden und die Endabschnitte (21') mit den Randbereichen (23), wobei bei der Bearbeitung der zylindrischen Abschnitte (20, 20') die zylindrischen Teilflächen (24, 24') der Schleifscheiben (12, 12') gleichzeitig in Eingriff sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schleifmaschine zum Schleifen von Werkstücken, beispielsweise Kurbelwellen mit unterschiedlichen Radien an Haupt- und Hublagern.
Aus der DE 43 27 807 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen von Kurbelwellen in einer Aufspannung bekannt. Es sind zwei verschiedene Schleifscheiben vorgesehen, womit der zylindrische Endabschnitt der Kurbelwelle, die Haupt- und Hublager und deren Radialflächen geschliffen werden können. Da die Schleifscheiben an die jeweiligen Lagergeometrien angepasst sind, sind sie überwiegend nur nacheinander einsetzbar. Die DE 10 2004 053 342 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen eines wellenförmigen, an beiden Enden eingespannten Werkstücks mit einem Werkstückspindelstock und einem Reitstock, zwischen denen das Werkstück einspannbar ist, mit mindestens zwei Schleifeinheiten, wobei an der zu schleifenden Werkstückoberfläche zumindest teilweise die Schleifeinheiten und ein Stützelement gleichzeitig in Eingriff sind. Nach diesem Verfahren werden zylindrische Werkstückoberflächen bearbeitet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Schleifmaschine anzugeben, um Werkstücke mit zylindrischen und gekrümmten Konturen zeitsparend zu bearbeiten.
Es zeigen
1 eine Schleifmaschine
2 bis 5 den Eingriff der Schleifscheiben am Werkstück in vergrößerter Darstellung.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung wird darin gesehen, auch beim Schleifen von Werkstücken mit Konturen, wobei das Profil der Schleifscheiben an die Geometrie des Werkstücks angepasst ist, die zylindrischen Oberflächen nach dem Synchronschleifverfahren zu bearbeiten, wobei zwei Schleifscheiben in zueinander entgegengesetzten Richtungen orthogonal zum Werkstück zugestellt werden, so dass sich ihre Normalkraftkomponenten gegenseitig aufheben. Auf diese Weise können z. B. Kurbelwellen mit unterschiedlichen Krümmungsradien an den Haupt- und Hublagern bearbeitet werden.
1 zeigt eine Schleifmaschine zum Schleifen von Kurbelwellen. Die Werkstückhaltevorrichtung 18 besteht aus einem hängend am Maschinengestell 1 angeordneten Spindelstock 2 und einem stehenden ortsfesten Spindelstock 5. Der Spindelstock 2 kann zum Spannen unterschiedlich langer Werkstücke 4 entlang von Führungsbahnen 7 bewegt werden. Das Werkstück 4 ist an beiden Enden in den Exzenterfuttern 8, 8' der Spindelstöcke 2, 5 zentrisch eingespannt, so dass Spindelachse 13 und Mittelachse 17 konzentrisch verlaufen. Zur Bearbeitung der Hublager 14 kann die Mittelachse 17 des Werkstücks 4 innerhalb der Exzenterfutter 8, 8' verschoben werden, so dass das Hublager 14 zentrisch zur Spindelachse 13 positioniert wird. Die beiden Schleifspindeln 11, 11' sind auf gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks 4 angeordnet und bearbeiten gleichzeitig das Hauptlager 15. Sie sind jeweils über Schlitten horizontal und vertikal verfahrbar. Die Schleifscheiben 12, 12', werden von den Schleifspindeln 11, 11' angetrieben und sind an deren Unterseite hängend angeordnet. Die Kreuzschlitten bestehen aus jeweils über vertikale Führungen 3 verschiebbar geführten und motorisch verfahrbaren Vertikalschlitten 6, 6' sowie ebenfalls motorisch verfahrbaren Horizontalschlitten 9, 9', die über horizontale Führungsbahnen 10, 10' beweglich sind.
2 zeigt die Bearbeitung eines Hauptlagers 15 durch die beiden Schleifscheiben 12, 12'. Diese weisen im Profil in der Mitte zylindrische Teilflächen 24, 24' der Breite B, B' auf, woran sich zum Rand hin die Randbereiche 23, 23' zum Schleifen von Radien oder ähnlichen gekrümmten Konturen anschließen. Die zylindrischen Teilflächen sind 24, 24' gleichzeitig in Eingriff. Die Schleifscheiben 12, 12' werden in zueinander entgegengesetzten Richtungen orthogonal zur Mittelachse 17 des Hauptlagers 15 zugestellt, so dass sich ihre Normalkraftkomponenten gegenseitig aufheben. Die Außenkontur der Schleifscheiben 12, 12' ist an die Lagergeometrie angepasst, d. h. die Breiten B, B' der zylindrischen Flächen 24, 24' darf nicht breiter sein als die kleinere der Breiten C, C' der zu bearbeitenden zylindrischen Abschnitte 20, 20' des Hauptlagers 15 und/oder des Hublagers 14. Die Konturen der Schleifscheibe 12 entsprechen in den Randbereichen 23 exakt denen der Endbereiche 21'. Die Endbereiche 21' werden vorzugsweise ausschließlich mit der Schleifscheibe 12 bearbeitet. Die Bearbeitung mit der Schleifscheibe 12' ist ebenfalls möglich, wenn die Schleifscheibe 12' mit dem kleineren Krümmungsradius entlang der Werkstückkontur bewegt wird. In 3 ist die Bearbeitung des Hublagers 14 dargestellt. Die Radien der Endabschnitte 21 des Hublagers 14 sind kleiner als beim Hauptlager 15. Die Bearbeitung der Endabschnitte 21 erfolgt deshalb ausschließlich mit den Randbereichen 23' der Schleifscheibe 12'. Der zylindrische Abschnitt 20 des Hublagers 14 wird mit den zylindrischen Teilfläche 24, 24' der Schleifscheiben 12, 12' synchron bearbeitet. Dabei wird Schleifscheibe 12' relativ zum Werkstück 4 in Vorschubrichtung bewegt. Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung nach 4 weist jede der beiden Schleifscheiben 12, 12' einen Randbereich 23 mit großem Radius und auf der gegenüberliegenden Seite einen Randbereich 23' mit kleinem Radius auf. Bei der Schleifscheibe 12 ist der Randbereich 23 mit dem großen Radius an der Oberseite und der Randbereich 23' an der Unterseite angeordnet. Die Schleifscheibe 12' wird umgekehrt eingesetzt, der Randbereich 23 befindet sich an der Unterseite und der Randbereich 23' an der Oberseite. Dadurch sind die Konturen der Schleifscheiben 12, 12' punktsymmetrisch zueinander. Durch Versatz der Schleifscheiben 12, 12' in entgegengesetzter Richtung können die Hauptlager 15 nach 4 oder wahlweise die Hublager 14 nach 5 synchron bearbeitet werden. Die Schleifscheiben 12, 12' sind in Richtung der Mittelachse 17 gegeneinander versetzt, so dass beide Endabschnitte 21' gleichzeitig bearbeitet werden. Zur Bearbeitung des Hublagers 14 nach 5 sind die Schleifscheiben 12, 12' im Vergleich zur 4 in entgegengesetzter Richtung zu versetzt worden, um die Endabschnitte 21 mit dem entsprechenden Randbereich 23 zu bearbeiten. Mit der punktsymmetrischen Anordnung der Schleifscheibenkonturen können besonders vorteilhaft durch Versatz der Schleifscheiben 12, 12' Lager mit unterschiedlichen Breiten C, C' jeweils durch gleichzeitiges Einstechen beider Schleifscheiben 12, 12' in einem Arbeitsgang bearbeitet werden.
Bezugszeichenliste

1: Maschinengestell
2: Hängender Spindelstock
3: Vertikale Führungen
4: Werkstück
5: Stehender Spindelstock
6 6': Vertikalschlitten
7: Führungsbahnen
8 8': Exzenterfutter
9 9': Horizontalschlitten
10 10': Führungsbahnen
11 11': Schleifspindel
12 12': Schleifscheibe
13: Spindelachse
14: Hublager
15: Hauptlager
16 16': Exzenterfutter
17: Mittelachse
18: Werkstückhaltevorrichtung
19 19': Rotationsachsen
20 20': Zylindrischer Abschnitt
21 21': Endabschnitt
22
23 23': Randbereich
24 24': Zylindrische Teilfläche
B B': Breite der Schleifscheibenzylinderflächen
C C': Breite der Lagerzylinderflächen

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

DE 4327807 A1 [0002]
DE 102004053342 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks (4) mit mindestens einem zylindrischen Abschnitt (20, 20') mit mindestens zwei Endabschnitten (21, 21'), wobei die Kontur des Endabschnitts (21) stärker gekrümmt ist als die Kontur des Endabschnitts (21'), und mit einer ersten und einer zweiten Schleifscheibe (12, 12'), deren Außenkonturen an die Werkstückkontur angepasst sind, mit zylindrischen Teilflächen (24, 24') und Randbereichen (23, 23'), wobei die Endabschnitte (21) mit den Randbereichen (23') bearbeitet werden und die Endabschnitte (21') mit den Randbereichen (23), dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bearbeitung der zylindrischen Abschnitte (20, 20') die zylindrischen Teilflächen (24, 24') der Schleifscheiben (12, 12') gleichzeitig in Eingriff sind.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheiben (12, 12') in zueinander entgegengesetzten Richtungen orthogonal zur Mittelachse (17) des Werkstücks (4) zugestellt werden, so dass sich ihre Normalkraftkomponenten gegenseitig aufheben.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei jede der Schleifscheiben (12, 12') Randbereiche (23, 23') unterschiedlicher Krümmung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass beide Endabschnitte (21 oder 21') gleichzeitig durch Einstechschleifen bearbeitet werden.
Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 3 zur Bearbeitung von Werkstücken (4) mit einem zylindrischen Abschnitt (20, 20') und mindestens zwei Endabschnitten (21, 21') mit unterschiedlich gekrümmten Konturen, mit einer rotatorisch antreibbaren Werkstückhaltevorrichtung (18), mit zwei Schleifspindeln (11, 11') mit einer ersten Schleifscheibe (22) und einer zweiten Schleifscheibe (22'), deren Außenkonturen an die Werkstückkontur angepasst sind, mit zylindrischen Teilflächen (24, 24') und Randbereichen (23, 23'), wobei die Endabschnitte (21) mit den Randbereichen (23') und die Endabschnitte (21') mit den Randbereichen (23) bearbeitbar sind, wobei die Mittelachse (17) und die Rotationsachsen (19, 19') der Schleifspindeln (11, 11') in einer Ebene angeordnet sind, wobei die Schleifspindeln (11, 11') auf gegenüberliegenden Seiten der Mittelachse (17) angeordnet sind, wobei die Schleifspindeln (11, 11') sowohl parallel als auch orthogonal zur Mittelachse (17) am Maschinengestell (1) beweglich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B, B') der zylindrischen Teilflächen (24, 24') der Schleifscheiben (12, 12') nicht größer ist als die Breite (C, C') der zylindrischen Abschnitte (20, 20') des Werkstücks (4).
Schleifmaschine nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Schleifscheiben (12, 12') Randbereiche (23, 23') unterschiedlicher Krümmung aufweist.
Schleifmaschine nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Konturen der Schleifscheiben (12, 12') relativ zueinander punktsymmetrisch angeordnet sind.