DE102012005125B4

DE102012005125B4 - Verfahren und Schleifmaschine zum Schleifen rotationssymmetrischer Flächen

Info

Publication number: DE102012005125B4
Application number: DE201210005125
Authority: DE
Inventors: Roland Schmitz
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: DE102012005125A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstücks (4) mit rotationssymmetrischen Flächen mit von der Zylinderform abweichender Kontur, wobei die rotationssymmetrischen Flächen ein Schleifaufmaß (16) aufweisen, mit zwei Schleifscheiben (12, 12'), die in zueinander entgegengesetzten Richtungen orthogonal zur Mittelachse (17) des Werkstücks (4) zugestellt werden und gleichzeitig auf dieses einwirken, wobei die Außenkontur (20, 20') zumindest einer Schleifscheibe (12, 12') ganz oder teilweise an die Kontur der rotationssymmetrischen Flächen angepasst ist, wobei in einem ersten Verfahrensschritt beide Schleifscheiben (12, 12') gemeinsam an der rotationssymmetrischen Fläche in Eingriff sind und wobei die Kontur der zuvor von beiden Schleifscheiben (12, 12') bearbeiteten Fläche in einem zweiten Verfahrensschritt mit der angepassten Außenkontur (20, 20') der Schleifscheiben (12, 12') fertig gestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schleifmaschine zum Schleifen rotationssymmetrischer Flächen mit von der Zylinderform abweichender Kontur, z. B. leicht ballige Haupt- und Hublager von Kurbelwellen.
Aus der DE 10 2009 038 817 A1 sind ein Verfahren und eine Schleifmaschine mit zwei Schleifscheiben zum Schleifen von Werkstücken mit zylindrischen Flächen und unterschiedlichen Radien bekannt. Die Außenkonturen der beiden Schleifscheiben sind an die Werkstückkontur angepasst. Bei der Bearbeitung der zylindrischen Abschnitte sind beide Schleifscheiben gleichzeitig in Eingriff. Das Verfahren und die Schleifmaschinen sind auf die Bearbeitung zylindrischer Flächen mit unterschiedlichen Radien an den Rändern beschränkt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Schleifmaschine anzugeben, um Werkstücke mit rotationssymmetrischen Flächen mit von der Zylinderform abweichender Kontur zeitsparend zu bearbeiten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und eine Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 5.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung wird darin gesehen, Werkstücke mit rotationssymmetrischen Flächen mit von der Zylinderform abweichender Kontur nach dem Synchronschleifverfahren zu bearbeiten. Bei Haupt- und Hublagern von Kurbelwellen beispielsweise beträgt das Schleifaufmaß mehrere Zehntelmillimeter. Die Fertigkontur kann dabei, mit bloßem Auge nicht erkennbar, von der Zylinderform abweichen und im Bereich weniger Tausendstelmillimeter ballig oder hohl sein. Beim Synchronschleifverfahren wird der überwiegende Teil des Schleifaufmaßes von zwei Schleifscheiben abgetragen. Diese werden in entgegengesetzten Richtungen orthogonal zum Werkstück zugestellt, so dass ihre Normalkraftkomponenten sich gegenseitig aufheben. Um die von der Zylinderform abweichenden balligen oder hohlen Konturen zu erstellen, ist das Profil der Schleifscheiben an die Geometrie des Werkstücks angepasst. Da die Fertigkontur nur wenige Tausendstelmillimeter von der Zylinderform abweicht, kann diese ohne Zeitverlust mit nur einer Schleifscheibe oder auch von beiden Schleifscheiben etwa je zur Hälfte bearbeitet werden. Auf diese Weise können mit unterschiedlich profilierten Schleifscheiben in einer Schleifmaschine sogar zweierlei Fertigkonturen ohne umzurüsten hergestellt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Es zeigen
1 eine Schleifmaschine zum Schleifen von Kurbelwellen
2 einen Ausschnitt des Werkstückes 4
3a bis 3c die Bearbeitung des Hauptlagers 15
4a bis 4c eine Anordnung mit der zweierlei Lagerflächen bearbeitbar sind
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 einen Ausschnitt des Werkstückes 4. Dargestellt sind Hauptlager 15 und Hublager 14 einer Kurbelwelle. In der Praxis beträgt das Schleifaufmaß 16 nur wenige Zehntelmillimeter. Die Fertigkontur weicht im Bereich weniger Tausendstelmillimeter von der Zylinderform ab. Zum besseren Verständnis sind die Abweichungen und das Schleifaufmaß 16 stark vergrößert dargestellt. Die Kontur des Hauptlagers 15 ist ballig, die des Hublagers 14 hohl.
In den 3a bis 3c ist die Bearbeitung des balligen Hauptlagers 15 dargestellt. Gemäß 3a ist die Außenkontur 20' der Schleifscheibe 12' zylinderförmig, die Außenkontur 20 der Schleifscheibe 12 ist dagegen an die ballige Fertigkontur 22 des Hublagers 15 angepasst. Beide Schleifscheiben 12, 12 sind gleichzeitig in Eingriff und tragen den überwiegenden Teil des Schleifaufmaßes 16 bis in die Nähe der Fertigkontur 22 ab. Beim Erstellen der Fertigkontur 22 durch die Schleifscheibe 12 wird die Schleifscheibe 12' nicht mehr zugestellt und bleibt außer Eingriff. In 3b sind beide Schleifscheiben 12, 12' mit ihren Außenkonturen 20, 20' der balligen Kontur des Hauptlagers 15 entsprechend geformt und punktsymmetrisch zueinander angeordnet. Sie bearbeiten jeweils eine Teilfläche 21, 21' der zusammenhängenden Lagerfläche. Die beiden Teilflächen 21, 21' reichen jeweils vom seitlichen Rand der Lagerfläche bis zur Mitte, der Stelle mit dem größten Durchmesser 23. Die Schleifscheiben 12, 12' werden gleichzeitig zugestellt, bis die Fertigkontur 22 komplett erstellt ist. Durch axialen Versatz der Schleifscheiben 12, 12' gemäß 3c können vorteilhaft Lager unterschiedlicher Breite bearbeitet werden, soweit diese die gleiche Balligkeitscharakteristik aufweisen.
Die 4a bis 4c betreffen eine Anordnung mit der mit einem Paar Schleifscheiben 12, 12' sowohl ballige als auch hohle Lagerflächen bearbeitbar sind. Dazu ist die Außenkontur 20 der Schleifscheibe 12 an die ballige Kontur des Hauptlagers 15 angepasst und die Außenkontur 20 der Schleifscheibe 12' an die hohle Kontur des Hublagers 14. 4a zeigt den Schruppvorgang. Dabei sind beide Schleifscheiben 12, 12' an der Lagerfläche des Hauptlagers 15 gleichzeitig in Eingriff und werden in zueinander entgegengesetzten Richtungen orthogonal zur Mittelachse 17 zugestellt bis die Schleifscheibe 12' mit ihrem maximalen Durchmesser nahezu die Fertigkontur erreicht. Sodann wird die Schleifscheibe 12' nicht mehr weiter zugestellt. Die Schleifscheibe 12 wird jedoch noch weiter zugestellt, bis die ballige Fertigkontur in der Schlichtbearbeitung vollständig hergestellt ist (4b). Die Schruppbearbeitung des Hublagers 14 erfolgt analog. Beide Schleifscheiben 12, 12' sind gleichzeitig in Eingriff und werden in entgegengesetzten Richtungen orthogonal zur Mittelachse 17 des Werkstücks 4 zugestellt bis die Schleifscheibe 12 mit ihrem maximalen Durchmesser nahezu die Fertigkontur erreicht. Die Schleifscheibe 12 wird dann nicht mehr weiter zugestellt. Schließlich wird nach 4c die hohle Kontur des Hublagers 14 durch Schlichten mit der Schleifscheibe 12' fertig gestellt.
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: Schleifaufmaß
17: Mittelachse
18: Werkstückhaltevorrichtung
19, 19': Rotationsachsen
20, 20': Außenkontur
21, 21': Teilfläche
22: Fertigkontur
23: Durchmesser

Claims

Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks (4) mit rotationssymmetrischen Flächen mit von der Zylinderform abweichender Kontur, wobei die rotationssymmetrischen Flächen ein Schleifaufmaß (16) aufweisen, mit zwei Schleifscheiben (12, 12'), die in zueinander entgegengesetzten Richtungen orthogonal zur Mittelachse (17) des Werkstücks (4) zugestellt werden und gleichzeitig auf dieses einwirken, wobei die Außenkontur (20, 20') zumindest einer Schleifscheibe (12, 12') ganz oder teilweise an die Kontur der rotationssymmetrischen Flächen angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt beide Schleifscheiben (12, 12') gemeinsam an der zusammenhängenden rotationssymmetrischen Fläche in Eingriff sind und dass die Fertigkontur (22) der zuvor von beiden Schleifscheiben (12, 12') bearbeiteten zusammenhängenden rotationssymmetrischen Fläche in einem zweiten Verfahrensschritt mit der angepassten Außenkontur (20, 20') der Schleifscheiben (12, 12') fertig gestellt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die rotationssymmetrische Fläche von zwei Teilflächen (21, 21') gebildet wird, wobei die Außenkontur (20) der ersten Schleifscheibe (12) an die Kontur der ersten Teilfläche (21) angepasst ist und die Außenkontur (20') der zweiten Schleifscheibe (12') an die Kontur der zweiten Teilfläche (21'), dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Verfahrensschritt die Kontur der ersten Teilfläche (21) von der ersten Schleifscheibe (12) und die Kontur der zweiten Teilfläche (21') von der zweiten Schleifscheibe (12') fertig gestellt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die rotationssymmetrische Fläche breiter ist als die Wirkflächen der Schleifscheiben (12, 12') dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheiben (12, 12') seitlich soweit gegeneinander versetzt werden, dass die gesamte rotationssymmetrische Fläche bearbeitet wird.
Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheiben (12, 12') zunächst seitlich versetzt und dann zum Werkstück (4) zugestellt werden.
Schleifmaschine (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 oder 2 zur Bearbeitung von Werkstücken (4), mit einer rotatorisch antreibbaren Werkstückhaltevorrichtung (18), mit zwei Schleifscheiben (12, 12'), die in zueinander entgegengesetzten Richtungen orthogonal zur Mittelachse (17) des Werkstücks (4) zustellbar sind, wobei die Außenkontur (20, 20') zumindest einer Schleifscheibe (12, 12') ganz oder teilweise an die Kontur der rotationssymmetrischen Flächen angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass die angepasste Außenkontur (20, 20') die gleiche Breite aufweist wie die zu bearbeitende rotationssymmetrische Fläche.
Schleifmaschine nach Patentanspruch 5 zur Bearbeitung ballig nach außen gewölbter rotationssymmetrischer Flächen, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkonturen (20, 20') beider Schleifscheiben (12, 12') an die Fertigkontur (22) der rotationssymmetrischen Flächen angepasst sind und jeweils vom Rand bis zur Stelle mit dem größten Durchmesser (23) reichen.
Schleifmaschine nach Patentanspruch 5 zur Bearbeitung hohl nach innen gewölbter rotationssymmetrischer Flächen, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkonturen (20, 20') beider Schleifscheiben (12, 12') an die Fertigkontur (22) der rotationssymmetrischen Flächen angepasst sind und jeweils vom Rand bis zur Stelle mit dem kleinsten Durchmesser reichen.
Schleifmaschine (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 2 bis 4 zur Bearbeitung von Werkstücken (4), mit einer rotatorisch antreibbaren Werkstückhaltevorrichtung (18), mit zwei Schleifscheiben (12, 12'), die in zueinander entgegengesetzten Richtungen orthogonal zur Mittelachse (17) des Werkstücks (4) zustellbar sind, wobei die rotationssymmetrische Fläche breiter ist als die Wirkflächen der Schleifscheiben (12, 12'), dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur (20) der ersten Schleifscheibe (12) an die Kontur der ersten Teilfläche (21) und die Außenkontur (20') der zweiten Schleifscheibe (12') an die Kontur der zweiten Teilfläche (21') angepasst ist.
Schleifmaschine nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheiben (12, 12') in Bezug auf ihre Außenkontur (20, 20') punktsymmetrisch zueinander angeordnet sind.
Schleifmaschine (1) zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 zur Bearbeitung von Werkstücken (4) zweierlei rotationssymmetrischen Flächen mit von der Zylinderform abweichender Kontur, mit einer rotatorisch antreibbaren Werkstückhaltevorrichtung (18), mit zwei Schleifscheiben (12, 12'), die in zueinander entgegen gesetzten Richtungen orthogonal zur Mittelachse (17) des Werkstücks (4) zustellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgangsfläche (20) der Schleifscheibe (12) an die Kontur der ersten rotationssymmetrischen Fläche und die Umfangsfläche (20') der zweiten Schleifscheibe (12') an die Kontur der zweiten rotationssymmetrischen Fläche angepasst ist.