DE102011110117A1

DE102011110117A1 - Verfahren und Schleifmaschine zum Schleifen exzentrischer Werkstücke

Info

Publication number: DE102011110117A1
Application number: DE102011110117A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2011-08-15
Filing date: 2011-08-15
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2031-08-16
Also published as: DE102011110117B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen eines wellenförmigen, an beiden Enden eingespannten Werkstücks mit exzentrisch umlaufenden Konturen, wobei das das Werkstück zwischen einem Werkstückspindelstock und einem Reitstock eingespannt ist mit mindestens einem Schleifspindelstock 12, der auf einem Horizontalschlitten 4 in Richtung der X-Achse gesteuert zum Werkstück 7 zustellbar ist, wobei der Schleifspindelstock 12 über einen Bettschlitten 10 senkrecht zur X-Achse in Richtung der Y-Achse gesteuert beweglich ist und den umlaufenden Konturen der Werkstücke 7 sowohl in Richtung der X-Achse als auch in Richtung der Y-Achse hin- und her pendelnd folgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen eines wellenförmigen, an beiden Enden eingespannten Werkstücks mit exzentrisch umlaufenden Konturen, wobei das Werkstück zwischen einem Werkstückspindelstock und einem Reitstock eingespannt ist. Aus der DE 199 19 893 A1 sind ein Schleifverfahren und eine Schleifmaschine zum Vor- und Fertigschleifen von Kurbelwellen in einer Aufspannung bekannt. Dabei sind der Werkstückspindelstock und der Reitstock gemeinsam auf einem Schleiftisch in Z-Richtung verfahrbar. Der Schleifspindelstock ist in Richtung der X-Achse verfahrbar angeordnet. Während der Bearbeitung rotiert die Kurbelwelle. Dabei bewegen sich die Hublager auf einer kreisförmigen Bahn. Der Berührungspunkt, an dem die Hublager die Schleifscheibe berühren, wandert daher um die doppelte Hublänge in Y-Richtung an der Schleifscheibenmantelfläche entlang. Infolge der Krümmung der Schleifscheibenmantelfläche ändern die auf das Hublager einwirkenden Schleifkräfte ständig ihre Richtung. Dies kann die Schleifqualität negativ beeinflussen, besonders dann, wenn mehrere Schleifscheiben gleichzeitig am Werkstück in Eingriff sind.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Schleifmaschine zu entwickeln, womit Maß- und Bearbeitungstoleranzen für Werkstücke mit exzentrisch umlaufenden Konturen reduziert werden.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit einer Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung wird der Schleifspindelstock sowohl in Richtung der X-Achse als auch in Richtung der Y-Achse gesteuert bewegt, so dass die Rotationsachse des Schleifspindelstockes und die Mittelachse der Zylinderfläche ständig in einer Ebene parallel zur X-Achse liegen. Der Berührungspunkt, an welchem das Hublager die Schleifscheibe berührt, liegt dann während der Werkstückumdrehung konstant in dieser Ebene und wandert nicht mehr an der Schleifscheibenmantelfläche entlang. Dadurch wird ein Richtungswechsel der auf das Werkstück einwirkenden Schleifkräfte vermieden.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Schlittenanordnung einer Schleifmaschine
2 eine 4-achsige Schleifmaschine zum Synchronschleifen
3 eine Schleifmaschine in der Frontansicht
4 Versetzte Schleifscheiben beim Synchronschleifen in Detailansicht
1 zeigt die schematische Schlittenanordnung einer Schleifmaschine und den Eingriff der Schleifscheiben am Werkstück in der Draufsicht. Das Maschinengestell ist als Säule 1 mit quadratischem Querschnitt, vertikalen Seitenwänden 2, 2' und einer ebenfalls vertikalen Vorderwand 3 ausgeführt. An der Seitenwand 2' sind voneinander beabstandete Führungen 5 angeordnet, worauf der Vertikalschlitten 11 mit Führungsschuhen 18 in vertikaler Richtung (Z-Achse) verfahrbar ist. Der Antrieb in Z-Richtung erfolgt über den Motor 6 und eine nicht dargestellte Kugelrollspindel. Am Vertikalschlitten 11 ist der Bettschlitten 10 auf ersten Führungsschienen 14 in horizontaler Richtung (Y-Achse) beweglich geführt. Der Bettschlitten trägt seinerseits zweite Führungsschienen 15 ebenfalls in horizontaler Richtung (X-Achse) für den Horizontalschlitten 4 mit dem Schleifspindelstock 12. An der Vorderwand 3 ist der Reitstock 8 mit dem Werkstück 7 angeordnet. Der besseren Übersichtlichkeit wegen ist die Werkstückspindel 9 nicht dargestellt. Die Schleifscheibe 13 ist an der Zylinderfläche 19 des Hublagers 17 in Eingriff. Durch die Rotation des Werkstücks 7 bewegt sich das Hublager auf einer kreisförmigen Bahn. Verfahrensgemäß wird der Schleifspindelstock 12 in Richtung der X- und Y-Achse so bewegt, dass der Berührungspunkt 24, an dem das Hublager 17 die Schleifscheibe 13 berührt, die Mittelachse 21 und die Rotationsachse 20 in der Ebene „E” liegen. Dabei sind die Normalkraftkomponenten der auf das Werkstück 7 einwirkenden Schleifkräfte stets parallel zur Ebene „E” ausgerichtet.
2 zeigt eine 4-achsige Schleifmaschine zum Synchronschleifen. Dabei sind analog zur Darstellung in 1 zwei Schleifspindelstöcke 12, 12' spiegelbildlich an den Seitenwänden 2, 2' der Säule 1 angeordnet. Sie sind jeweils über Vertikalschlitten 11, 11', Bettschlitten 10, 10' und Horizontalschlitten 4, 4' in X-, Y- und Z-Richtung verfahrbar. Die beiden Schleifspindelstöcke 12, 12' werden in Richtung der X-Achse in entgegengesetzter Richtung zum Werkstück 7 zugestellt, so dass die radial auf das Werkstück 7 einwirkenden Normalkraftkomponenten der Schleifkräfte sich gegenseitig aufheben. In Richtung der Y-Achse werden die Schleifspindelstöcke 12, 12' synchron bewegt, so dass beide Rotationsachsen 20, 20' und die Mittelachse 21 bei rotierendem Werkstück 7 stets in der Ebene „E” liegen.
Beim Synchronschleifen ist die Pendelbewegung der Schleifspindelstöcke 12, 12' in Y-Richtung besonders vorteilhaft, weil dort Keilkräfte auf das Werkstück einwirken, sobald sich die Mittelachse 21 aus der Ebene „E” heraus bewegt. 3 zeigt die Schleifmaschine in schematischer Darstellung von vorne gesehen. Nicht erfindungswesentliche Details der Werkstückzuführung, der Steuerung und des Gehäuses sind nicht dargestellt. An der Vorderwand 3 der Säule 1 sind die Werkstückspindel 9 und der Reitstock 8 angeordnet. Die Werkstückspindel 9 ist beispielsweise zum Be- und Entladen auf Schienen 16 verfahrbar. Der Antrieb erfolgt über eine Kugelrollspindel und den Motor 6'. Das Werkstück 7 rotiert um die Längsachse 23. An den Seitenwänden 2, 2' der Säule 1 sind die von den Bettschlitten 10, 10' verdeckten Vertikalschlitten 11, 11' an Führungen 5, 5' verfahrbar angeordnet. An den Bettschlitten 10, 10' sind zweite Führungsschienen 15 für die Horizontalschlitten 4, 4' mit den Schleifspindelstöcken 12, 12' vorgesehen. Zur Bearbeitung des Hublagers 17 werden die Schleifspindelstöcke 12, 12' der Werkstückkontur nachfolgend in Richtung der X-Achse synchron hin und her pendelnd entlang der zweiten Führungsschienen 15 bewegt. 4 zeigt in axialer Richtung gegeneinander versetzte Schleifscheiben 13, 13' beim Synchronschleifen in Detailansicht. Die Breite „B” der Schleifscheiben 13, 13' ist kleiner als die Breite der Zylinderfläche 19. Der axiale Versatz der Schleifscheiben 13, 13' wird vorteilhaft so gewählt, dass Zylinderflächen 19 unterschiedlicher Breite mit einem Zustellvorgang fertig bearbeitet werden. Vorteilhaft kann der Versatz auch an den Abstand der Endflächen 22, 22' angepasst werden, so dass gleichzeitig mit der Bearbeitung der Zylinderfläche 19 auch die beiden Endflächen 22, 22' fertig geschliffen werden.
Bezugszeichenliste

1: Säule
2 2': Seitenwand
3: Vorderwand
4 4': Horizontalschlitten
5 5': Führungen
6 6': Motor
7: Werkstück
8: Reitstock
9: Werkstückspindel
10 10': Bettschlitten
11 11': Vertikalschlitten
12 12': Schleifspindelstock
13 13': Schleifscheibe
14: erste Führungsschiene
15: zweite Führungsschiene
16: Schienen
17: Hublager
18: Führungsschuhe
19: Zylinderfläche
20 20': Rotationsachse
21: Mittelachse
22 22': Endfläche
23: Längsachse
24: Berührungspunkt

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 19919893 A1 [0001]

Claims

Verfahren zum Schleifen von Werkstücken (7) mit exzentrisch umlaufenden Konturen durch Außenrundschleifen in einer Schleifmaschine mit mindestens einem Schleifspindelstock (12), wobei der Schleifspindelstock (12) auf einem Horizontalschlitten (4) in Richtung der X-Achse gesteuert zum Werkstück (7) zustellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifspindelstock (12) über einen Bettschlitten (10) senkrecht zur X-Achse in Richtung der Y-Achse gesteuert beweglich ist und den umlaufenden Konturen der Werkstücke (7) sowohl in Richtung der X-Achse als auch in Richtung der Y-Achse hin- und her pendelnd folgt.
Verfahren nach Patentanspruch 1 zum Schleifen exzentrisch umlaufender Zylinderflächen (19), dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Schleifspindelstocks (12) in Richtung der Y-Achse an die Rotationsbewegung des Werkstücks (7) gekoppelt ist, so dass die Rotationsachse (20) des Schleifspindelstockes (12) und die Mittelachse (21) der Zylinderfläche (19) in einer Ebene (E) parallel zur X-Achse liegen.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2 mit mindestens zwei Schleifspindelstöcken (12, 12'), dadurch gekennzeichnet, dass diese in Richtung der X-Achse in entgegengesetzter Richtung zum Werkstück (7) zugestellt werden, so dass die radial auf das Werkstück (7) einwirkenden Normalkraftkomponenten der Schleifkräfte sich gegenseitig aufheben.
Verfahren nach Patentanspruch 3, wobei die Breite (B) der Schleifscheiben (13, 13') geringer ist als die Breite der zu bearbeitenden Zylinderfläche (19), dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheiben (13, 13') der Breite der Zylinderfläche (19) entsprechend seitlich gegeneinander versetzt zugestellt werden.
Verfahren nach Patentanspruch 4, wobei die Zylinderfläche (19) an beiden Seiten von Endflächen (22, 22') begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz der Schleifscheiben (13, 13') an den Abstand der Endflächen (22, 22') angepasst ist und dass gleichzeitig mit der Bearbeitung der Zylinderfläche (19) die Endflächen (22, 22') von jeweils einer der Schleifscheiben (13, 13') bearbeitet werden.
Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, mit einer Werkstückspindel (9), einem Reitstock (8) zum zentrischen Spannen und Antreiben von Werkstücken (7) und mit mindestens einem Schleifspindelstock (12), wobei das Werkstück (7) und Schleifspindelstock (12) relativ zueinander in zwei zueinander orthogonalen Richtungen (X-, Z-Achse) gesteuert bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (7) und Schleifspindelstock (12) relativ zueinander in Richtung der Y-Achse orthogonal zur X-Z-Ebene verfahrbar sind.
Schleifmaschine nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückspindel (9) vertikal angeordnet ist.
Schleifmaschine nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reitstock (8) ortsfest am Maschinengestell angeordnet ist und der mindestens eine Schleifspindelstock (12) auf einem Vertikalschlitten (11) in vertikaler Richtung (Z-Achse) am Maschinengestell verfahrbar ist und dass der Schleifspindelstock (12) über einen Bettschlitten (10) und einen Horizontalschlitten (4) in den horizontalen Richtungen (X- und Y-Achse) verfahrbar ist.
Schleifmaschine nach Patentanspruch 8 mit einem als Säule (1) mit quadratischem Querschnitt ausgeführten Maschinengestell mit vertikalen Seitenwänden (2, 2') und einer vertikalen Vorderwand (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückspindel (9) mit dem Reitstock (8) an der Vorderwand (3) angeordnet ist und der Vertikalschlitten (11) auf Führungen (5) an der Seitenwand (2) verfahrbar angeordnet ist.
Schleifmaschine nach einem der Patentansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Schleifspindelstöcke (12, 12') in Richtung der X-Achse in entgegengesetzter Richtung zum Werkstück (7) zustellbar sind.