DE102013214226B4

DE102013214226B4 - Verfahren zum centerless-schleifen von wellenteilen, insbesondere von rohren für gebaute nockenwellen, sowie dafür vorgesehenes schleifscheiben- und regelscheibenpaar

Info

Publication number: DE102013214226B4
Application number: DE102013214226.9A
Authority: DE
Inventors: Erwin Junker
Original assignee: Erwin Junker Grinding Technology AS
Current assignee: Erwin Junker Grinding Technology AS
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2033-07-20
Also published as: US9878417B2; CN105392596B; ES2765207T3; CN105392596A; EP3022014B1; WO2015007444A1; RU2660943C2; RU2016102744A3; EP3022014A1; US20160151875A1; DE102013214226A1; RU2016102744A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Centerless-Schleifen von Wellenteilen, insbesondere von Rohren für gebaute Nockenwellen, bereitgestellt, bei welchem das zu schleifende, an seinen Stirnseiten axiale Zentrierungen aufweisende Wellenteil 9 in beim Centerless-Schleifen üblicher Weise in einem Abstand zwischen Schleifscheibe 1 und Regelscheibe 2 drehend angetrieben geschliffen wird. Die Schleifscheibe 1 und die Regelscheibe 2 weisen eine Breite auf, welche zumindest der Länge des Wellenteils entspricht. Das Wellenteil wird in seinen Endbereichen zuerst konzentrisch zu den Zentrierungen angeschliffen, so dass konzentrisch zu den Zentrierungen ausgebildete Anschliffe erzeugt werden. Daran schließt sich das Anschleifen des zwischen den Endbereichen liegenden Zwischenbereiches an, gefolgt von einem maß- und formhaltigen Schleifen des kompletten Wellenteils auf Endmaß auf Basis der konzentrisch zu den Zentrierungen ausgeführten, auf einem Auflagelineal aufliegenden Anschliffe an den Endbereichen des Wellentals. Zur Durchführung des Verfahrens wird ein entsprechend dimensioniertes Schleifscheiben- und Regelscheibenpaar in einer Centerless-Schleifmaschine bereitgestellt, bei welchem in deren Seitenbereichen zum Anschleifen der Endbereiche des Wellenteils jeweils Bereiche vergrößerten Durchmessers, d. h. eine jeweilige Profilierung vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Centerless-Schleifen von Wellenteilen, und zwar insbesondere von Rohren für gebaute Nockenwellen sowie ein zur Durchführung des Verfahrens vorgesehenes Schleifscheiben- und Regelscheibenpaar in einer Centerless-Schleifmaschine, wobei die Wellenteile zur Werkstücklängsachse konzentrisch verlaufende endseitige Zentrierbohrungen aufweisen.
Üblicherweise wird beim Centerless-Schleifen das Werkstück zwischen Schleifscheibe und Regelscheibe auf einem Auflagelineal aufliegend und drehend geschliffen. Regelscheibe und Schleifscheibe bilden dabei einen Schleifspalt, der unten durch das Auflagelineal soweit verschlossen ist, dass das wellenförmige Werkstück durch eine linienförmige Berührung mit der Regelscheibe, der Schleifscheibe und der Stützfläche des Auflagelineals eingeschlossen ist und damit hinsichtlich seiner Längsachse lagefixiert ist und rotiert. Das Ziel dieser Anordnung ist eine möglichst ruhige Lage trotz Rotation und Unrundheit des ungeschliffenen Rohteils.
Das zu schleifende Rohteil unterliegt in aller Regel einer Vorbearbeitung, bevor es fertigbearbeitet wird. Nach der Vorbearbeitung weist das Rohteil Formfehler auf, insbesondere Geradheitsfehler bzw. Rundschlagfehler. Wird nun ein derartiges Werkstück mit Geradheitsfehlern einem Centerless-Schleifprozess unterzogen, so wird das Werkstück an der Stelle des höchsten Rundlaufschlages zuerst angeschliffen. Wegen derartiger Formfehler liegt das Werkstück beim Anschleifen nicht exakt auf dem Auflagelineal auf. Erst nach dem vollständigen Anschleifen des Werkstückes wird dieses im Schleifspalt im Wesentlichen in voller Länge auf dem Auflagelineal aufliegen und kann - wenn überhaupt - nun definiert und maß- und formgenau geschliffen werden.
Häufig wird im Zuge der Vorbearbeitung an jeder Stirnseite des zu schleifenden Werkstückes eine Zentrierung eingebracht, welche auch als Zentrum bezeichnet wird. Diese Zentrierung soll die Längsachse des fertigen Werkstückes definieren, auf welche die sich der Vorbearbeitung anschließende Zwischen- und Fertigbearbeitung beziehen soll. Wenn nun die Werkstücke mit Maß- und Formfehlern aus der Verarbeitung mit herkömmlichen Centerless-Schleifverfahren geschliffen werden, so werden stets diese Fehler in der Auflage bzw. einer nicht in Längsrichtung kompletten Auflage des Werkstückes beim Anschleifen desselben auf das Fertigteil generell übertragen. Ziel beim Centerless-Schleifen muss jedoch sein, dass die vorhandenen Zentren am Werkstück nach dem Schleifen konzentrisch angeordnet sein sollen bzw. nur in sehr engen Toleranzen von dieser Konzentrizität abweichen. Beim bekannten Centerless-Schleifen ist es nicht möglich, beim Anschleifen eine gute Konzentrizität der Zentren nach dem Schleifen zu garantieren. Dies resultiert wegen der vorstehend genannten Probleme zum einen von der fehlerhaften Auflage des Werkstückes auf der Auflageschiene und zum anderen von den Fertigungsungenauigkeiten des Werkstückes aus der Vorbearbeitung.
Bei einem dem Centerless-Schleifen entlehnten, in DD 570 beschriebenen Verfahren liegt das Werkstück in einer prismenförmigen Nut durch einen auf jedem Schenkel des Auflageprismas vorhandenen linearen Kontakt an und wird mittels einer Andruckrolle im mittleren Bereich gehalten und in das Prisma gedrückt. Das bekannte Schleifverfahren beschreibt das Schleifen von zwei zapfenartigen Endbereichen des Werkstückes. Die Zapfen können nur dann eine ausreichende Konzentrizität aufweisen, wenn das Werkstück vorher genau konzentrisch geschliffen worden ist, d. h. gerade nicht in seiner Rohkontur belassen werden kann. Die im Endbereich vorhandenen Zapfen werden mittels einer Schleifscheibe geschliffen, ohne dass sich auf der der Schleifscheibe gegenüberliegenden Seite ein Widerlager befindet. Die heutzutage geforderte Konzentrizitätsgenauigkeit ist mit einem derartigen Verfahren nicht zu erreichen.
In DD 119 009 ist eine Werkstückhalterung für ein Centerless-Schleifen von zylindrischen Teilen beschrieben, bei welchem in bekannter Weise ein Schleifspalt durch eine Schleifscheibe, Regelscheibe und ein Auflagelineal definiert wird. Im Schleifspalt wird im Wege des Durchgangsschleifens ein sehr langer zylindrischer Stangenkörper geschliffen. Damit eine hohe Konzentrizität bzw. Zylinderförmigkeit des zu schleifenden stangenartigen Rundstabs erreicht wird, wird die Auflage auf dem Auflagelineal durch dort angeordnete Taschen oder Düsen, welche mit einem Druckmedium beaufschlagt werden, hydrodynamisch gelagert Dabei wird die Druckbeaufschlagung in Abhängigkeit von der Belastung während der jeweiligen Schleifphase gesteuert vorgenommen. Damit kann eine möglicherweise aus der Vorbearbeitung resultierende Unrundheit bzw. ein Rundschlag hinsichtlich seiner bzw. seines Einflusses auf den Schleifprozess minimiert werden, bei Geradheitsfehlern, welche aus der Vorbearbeitung resultieren, dürfte dieses Verfahren die gewünschte Genauigkeit nicht erzielen.
In DE 103 08 292 B4 sind ein Verfahren zum Rundschleifen bei der Herstellung von Werkzeugen aus Hartmetall und eine Rundschleifmaschine zum Schleifen von zylindrischen Ausgangskörpern bei der Herstellung von Werkzeugen aus Hartmetall beschrieben. Das Werkzeug wird dabei aus endlosen, durch ein Spannfutter des Werkstückspindelstockes geführtes Hartmetall im Reitstock in der Spitze geführt. Es handelt sich bei diesem Verfahren zwar nicht um ein Centerless-Schleifen, gleichwohl wird bei diesem bekannten Verfahren versucht, auch bei stangenartigem Material eine möglichst hohe Geradheit und einen möglichst geringen Rundschlag nach dem Schleifen zu erzielen. Dies wird allerdings dadurch erreicht, dass nach dem Einspannen ein Lünettensitz geschliffen und dass nur nach erfolgter Abstützung an dem geschliffenen Lünettensitz ein Rundschleifen eines, des vorlaufenden, Endbereiches des stangenartigen Materials geschliffen wird. Das Verfahren arbeitet also „von der laufenden Stange“.
In DE 10 2010 010 758 A1 sind ein Verfahren zum spitzenlosen Rundschleifen von stangenförmigen Werkstücken und eine spitzenlose Rundschleifmaschine zum Schleifen von derartigen Werkstücken beschrieben. Bei diesem bekannten Verfahren sind mehrere einzelne Regelscheiben und Schleifscheiben mit axialem Abstand alternierend hintereinander, d. h. gestaffelt, angeordnet, und zwar mit einem derartigen axialen Abstand, dass alternierend die jeweiligen Schleifscheiben in den Abstand zwischen gegenüberliegenden Regelscheiben bzw. eine jeweilige Regelscheibe in den axialen Abstand gegenüberliegender Schleifscheiben eingreifen. Durch eine derartige alternierende Anordnung soll eine Durchbiegung des zu schleifenden Wellenteils minimiert werden. Darüber hinaus sind die einzelnen Schleifscheiben so angeordnet, dass in Richtung auf den Austritt aus der Schleifvorrichtung der Schleifspalt stufenweise enger wird. Die zylindrische Außenkontur wird somit über ein Schälschleifen durch die jeweiligen einzelnen Schleifscheiben geschliffen. Die Breite der Regelscheiben und der Schleifscheiben ist bei dieser bekannten Rundschleifmaschine deutlich geringer als die Länge des zu schleifenden Werkstückes. Durch die beschriebene alternierende Anordnung wird die gesamte Werkstücklänge gleichzeitig geschliffen. Ein gezieltes Anschleifen erfolgt mittels einer Vorzentriereinrichtung, welche in Durchlaufrichtung des zu schleifenden Werkstückes am Eingang angeordnet ist. Ein konzentrisches Anschleifen von Endbereichen zum Zwecke des Zentrierens des Rohteils bzgl. der Zentren ist bei diesem bekannten Verfahren nicht beschrieben. Vielmehr ist am Eingang und am Ausgang der Vorrichtung jeweils eine Stützscheibe vorgesehen, welche dem Kräfteausgleich wegen der versetzt angeordneten und damit ungleichmäßig einwirkenden Schleifscheiben dienen. Damit dieser Kräfteausgleich auch realisiert werden kann, ist es erforderlich, dass zum einen die Breite der Regelscheibe größer ist als die Breite der Schleifscheibe und dass zum anderen die jeweilige Spindel für die Regelscheiben und für die Schleifscheiben kräftig dimensioniert werden und ein geringer axialer Spalt zwischen den Überdeckungsbereichen von Regelscheibe und Schleifscheibe realisiert werden muss.
Die Firma Mikrosa ist als Hersteller von Centerless-Schleifscheiben bekannt. Sie wendet ein Verfahren an, bei welchem zwischen sog. Hilfsspitzen das Werkstück angeschliffen wird und anschließend nach dem Lösen der Spitzen das Werkstück in der gleichen Schleifstation centerless auf einer Auflageschiene aufliegend zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe fertiggeschliffen wird. Sowohl der technische Aufbau als auch die Ausrichtung der Spitzen erfordern einen relativ großen Aufwand, und das Komplettsystem ist bzgl. der Genauigkeit nur schwer beherrschbar.
Demgegenüber liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Centerless-Schleifen von Wellenteilen, insbesondere von Rohren für gebaute Nockenwellen, sowie ein Paar von Schleifscheibe und Regelscheibe unter Beachtung der Geometrie der zu schleifenden Wellenteile zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, mit welchem Formfehler eines Wellenrohteils aus dessen Vorbearbeitung sich in deutlich geringerem Maße auf die Genauigkeit des fertigen Wellenteils auswirken, als das bei bekannten Verfahren der Fall ist, mithin sich also eine höhere Genauigkeit des fertiggeschliffenen Wellenteils erzielen lässt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Schleifscheiben- und Regelscheibenpaar gemäß Anspruch 13 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sollen insbesondere Nockenwellenrohre so geschliffen werden, dass nur noch ein minimaler Konzentrizitätsfehler auftritt, und zwar soll eine solch hohe Konzentrizität erreicht werden, welche mit bekannten Centerless-Schleifverfahren nicht erreicht werden kann.
Der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Grundgedanke besteht darin, dass das zu schleifende Wellenteil an seinen Enden zuerst im Centerless-Schleifverfahren angeschliffen wird, ohne dass die Schleif- und die Regelscheibe an den Stellen des höchsten Rundlaufschlages des wellenförmigen Teils diese bereits anschleifen. Dadurch ist es möglich, dass das Wellenteil genau in dem Bereich zuerst angeschliffen wird, in welchem sich Zentrierungen finden. Dadurch wird erreicht, dass die Anschleifzonen des Wellenteils sich genau über dem Zentrum, d. h. der jeweiligen Zentrierung an den Enden des Wellenteils befinden, so dass bzgl. des jeweiligen Zentrums ein zentrisches Anschleifen des Wellenteils erreicht werden kann, so dass an den Enden des Wellenteils eine hohe Konzentrizität des Wellenteils erreicht wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Centerless-Schleifen von Wellenteilen, welche insbesondere Rohre für gebaute Nockenwellen sind, werden, wie das üblicherweise beim Centerless-Schleifen erfolgt, zu schleifende Wellenteile, welche an ihren Stirnseiten axiale Zentrierungen aufweisen, zwischen einer Schleifscheibe und einer Regelscheibe drehend angetrieben geschliffen. Die Schleifscheibe und die Regelscheibe weisen eine Breite auf, welche zumindest der Länge des Wellenteils entspricht. Dies bedeutet, dass die Schleifscheibe und die Regelscheibe eine solche Breite aufweisen, welche zumindest gerade der Länge des Wellenteils entspricht. Es ist jedoch sogar üblich, dass die Breite der Schleifscheibe in der Regelscheibe etwas größer als die Länge des Wellenteils ist. Bei üblicher Anordnung beim Centerless-Schleifen von Wellenteilen weisen die Schleifscheibe und die Regelscheibe in radialer Richtung einen radialen Abstand zueinander im Bereich der Enden des Wellenteils auf, welcher geringer ist als im Bereich zwischen den Endbereichen des Wellenteils, d. h. im sog. Zwischenbereich. Der zum Schleifen des Wellenteils erforderliche Schleifspalt wird also - in axialer Richtung der Schleifscheibe und der Regelscheibe gesehen - zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe definiert und ist nach unten durch ein Auflagelineal begrenzt. Der Abstand zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe in radialer Richtung ist im Bereich der Enden des Wellenteils geringer als der Abstand im Zwischenbereich zwischen den Endbereichen des Wellenteils. Dadurch werden die Endbereiche des Wellenteils zuerst angeschliffen. Daran schließt sich das Anschleifen des zwischen den Endbereichen liegenden Zwischenbereiches an, gefolgt von einem maß- und formhaltigen Schleifen des kompletten Wellenteils auf Endmaß, und zwar auf Basis der konzentrisch zu den Zentrierungen ausgeführten, auf einem Auflagelineal aufliegenden Anschliffe an den Endbereichen des Wellenteils. Nachdem die Endbereiche geschliffen worden sind, schließt sich das maß- und formhaltige Schleifen des kompletten Wellenteils an, welches auf Basis der konzentrisch zu den Zentrierungen ausgeführten Anschliffe an den Endbereichen des Wellenteils selbst bei normalerweise stets vorhandenem Rundschlag bei länglichen wellenförmigen Bauteilen dadurch zu einer höheren Konzentrizität zu den Zentrierungen an den Endbereichen führt, als das beim herkömmlichen Centerless-Schleifen der Fall ist.
Unter radialem Abstand zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe wird nicht zwingend der geringste Abstand in radialer Richtung zwischen der Regelscheibe und der Schleifscheibe verstanden, sondern ein Abstand ober- und unterhalb einer beide Längsachsen der Schleifscheibe und der Regelscheibe aufweisenden Ebene, in welchem das wellenförmige Werkstück angeordnet und nach unten durch das Auflagelineal im Schleifspalt gehalten wird. Die geometrischen Verhältnisse für ein derartiges Centerless-Schleifen sind in prinzipieller Anordnung in 7 dargestellt. Die Lage der Ebene ober- oder unterhalb wird dadurch definiert, ob über oder unter Mitte geschliffen wird.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel sind die Schleifscheibe und die Regelscheibe so ausgebildet, dass sie an ihren Seiten, weiche beim Schleifen des Wellenteils dessen Endbereichen entsprechen, profiliert sind und einen größeren Durchmesser aufweisen als im zwischen den Endbereichen liegenden Zwischenbereich. Durch den jeweils größeren Durchmesser in den Bereichen, welche den Endbereichen des Wellenteils entsprechen, ist ein kleinerer Abstand zwischen Schleifscheibe und Regelscheibe vorhanden als im Zwischenbereich, so dass beim Schleifen zuerst die Endbereiche des Wellenteils geschliffen werden. Die Bereiche größeren Durchmessers der Schleifscheibe und der Regelscheibe weisen dabei einen derartigen Durchmesser auf, dass in der Tat zuerst die Endbereiche am Wellenteil geschliffen werden, bevor die Schleifscheibe und die Regelscheibe im Bereich des größten Rundschlags des Wellenteils mit diesem in Eingriff gelangt. Durch dieses Herstellen der Anschliffe an den Endbereichen des Wellenteils durch die Bereiche größeren Durchmessers der Schleifscheibe und der Regelscheibe werden die Anschliffe konzentrisch zu den axialen Zentrierungen des Wellenteils hergestellt und dienen für das nachfolgende maß- und formhaltige Schleifen sozusagen als Basis. Dadurch wird ein verbessertes Schleifergebnis am Werkstück erzielt.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist es jedoch auch möglich, dass das im erfindungsgemäßen Centerless-Schleifen verwendete Wellenteil in seinen Endbereichen jeweils einen Bereich vergrößerten Durchmessers, vorzugsweise in Form eines Kragens, aufweist, wodurch ebenfalls zunächst die Anschliffe an den Endbereichen des Wellenteils mit verbesserter Konzentrizität zu den axialen Zentrierungen hergestellt werden. Dies wird jedoch nur erreicht, wenn der Bereich vergrößerten Durchmessers jeweils einen solchen Durchmesser aufweist, dass zunächst der Eingriff der Schleifscheibe und der Regelscheibe nur an den Anschliffen an den Endbereichen des Wellenteils erfolgt, ohne dass bereits im Bereich des größten Rundschlagfehlers des Wellenteils geschliffen wird. Das bedeutet, dass die Schleifscheibe und die Regelscheibe in ihren, den Zwischenbereichen des Wellenteils entsprechenden Bereichen solche Durchmesser aufweisen, dass die Endbereiche des Wellenteils zuerst angeschliffen werden.
Um die Genauigkeit bzw. Konzentrizität des Wellenteils nach dem Schleifen noch weiter zu verbessern, ist bei Wellenteilen mit einer gewissen größeren Länge gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Schleifscheibe und die Regelscheibe im zwischen den Endbereichen des Wellenteils liegenden Zwischenbereich, insbesondere in der Mitte, einen Bereich größeren Durchmessers aufweisen, mittels welchem neben den Anschliffen an den Endbereichen ein ebenfalls zu den Zentrierungen konzentrischer Stützsitz an dem Wellenteil angeschliffen wird. Vorzugsweise ist dieser zu schleifende Stützsitz im Bereich des maximalen Rundschlagfehlers des Wellenteils angeordnet. Dieser Stützsitz wird vorzugsweise dadurch geschliffen, dass die Schleifscheibe und die Regelscheibe jeweils in diesem Bereich einen Bereich vergrößerten Durchmessers aufweisen. Analog zu dem Schleifen der Endbereiche des Wellenteils und den dementsprechend ausgebildeten profilierten Seitenbereichen der Schleifscheibe und der Regelscheibe oder dem vergrößerten Durchmesser in den Endbereichen des Wellenteils kann gemäß einer Weiterbildung auch das Wellenteil selbst vorzugsweise in seinem Mittelbereich bzw. Zwischenbereich einen Bereich vergrößerten Durchmessers aufweisen, welcher zunächst entweder zeitgleich mit dem Schleifen der Endbereiche oder nach diesem mit der Schleifscheibe in der Regelscheibe in Kontakt gelangt.
Vorzugsweise ist es auch möglich, dass je nach Länge des zu schleifenden Wellenteils noch ein weiterer konzentrischer Stützsitz oder noch weitere konzentrische Stützsitze angeschliffen werden.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bei Vorhandensein eines Stützsitzes am Wellenteil zunächst die Endbereiche des Wellenteils und anschließend entweder der Stützsitz oder die Stützsitze angeschliffen und danach das Wellenteil in seiner gesamten Länge geschliffen, oder die Endbereiche und der Stützsitz bzw. die Stützsitze werden gleichzeitig angeschliffen.
Die Dimensionierung des Abstandes, d. h. die Profilierung von Schleif- und Regelscheibe bzw. die Abmessungen des Wellenteils, entweder an den Endbereichen des Wellenteils oder in dessen Mittelbereich ist dabei so ausgelegt, dass dieser Abstand so gering ist, dass zunächst ein Schleifen an den Endbereichen und erst danach ein Schleifen im Bereich des größten Rundlaufschlages des Wellenteils erfolgt, was bevorzugt selbst bei Vorhandensein eines zwischen den Endbereichen angeordneten Stützsitzes möglich ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Schleifscheibe und die Regelscheibe in dem Zwischenbereich, welcher beim zu schleifenden Wellenteil zwischen dessen Endbereichen liegt, in einem geringen Maße profiliert. Diese geringe Profilierung beinhaltet eine solche Anzahl von jeweiligen Nuten sowohl in der Schleifscheibe als auch in der Regelscheibe, wie am fertigen Wellenteil Sitze für Bauteile, insbesondere Nocken, benötigt werden. Derartige Nockensitze stellen keine Stützsitze im Sinne der vorliegenden Erfindung dar und weisen lediglich eine geringe Durchmesservergrößerung von bspw. ca. 0,02 - 0,05 mm gegenüber dem restlichen Bereich des Nockenwellenteils auf. Ein derartiges, Nockensitze zur Befestigung von jeweiligen Nocken aufweisendes Wellenteil wird aber ansonsten ebenso nach dem erfindungsgemäßen Verfahren centerless geschliffen, so dass sich ein gegenüber den mit bekannten Centerless-Schleifen geschliffenes Wellenteil eine erhöhte, d. h. verbesserte Konzentrizität zu den axialen Zentrierungen aufweist. Diese höhere Genauigkeit der Konzentrizität des Nockenwellengrundkörpers führt zu verbesserten Lauf- und Einsatzbedingungen der fertigen gebauten Nockenwelle in den jeweiligen Motoren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Schleifscheiben- und Regelscheibenpaar bereitgestellt, welches in einer Centerless-Schleifmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird und welches eine derartige Profilierung aufweist, dass an jeweiligen Seitenbereichen der Schleifscheibe und der Regelscheibe, welche aufeinander zuweisen, ein Bereich jeweils größeren Durchmessers vorhanden ist, so dass dort jeweils ein radialer Abstand zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe vorhanden ist, welcher geringer ist als in einem Bereich zwischen diesen derart profilierten Bereichen der Schleifscheibe und der Regelscheibe, d. h. in einem Zwischenbereich. Mit einem derartigen Schleifscheiben- und Regelscheibenpaar ist es damit möglich, ein Wellenteil, insbesondere ein Rohr für gebaute Nockenwellen, so zu schleifen, dass zunächst an den Endbereichen des Wellenteils ein Anschliff erzeugt wird, welcher konzentrisch zu den axialen Zentrierungen ausgebildet ist, bevor der zwischen den Endbereichen liegende Zwischenbereich des Wellenteils maß- und formhaltig schleifbar ist. Mit einem derartigen erfindungsgemäßen Schleifscheiben- und Regelscheibenpaar wird somit eine höhere Konzentrizität des fertiggeschliffenen Wellenteils erreicht.
Weitere Vorteile und spezielle Details von konkreten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Schleifscheiben- und Regelscheibenpaares werden nun anhand der nachfolgenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine prinzipielle Anordnung von Schleifscheibe und Regelscheibe mit einem einen Rundschlagfehler aufweisenden Wellenteil, welches in seinen Endbereichen durch entsprechend an den Seiten profilierte Schleifscheiben und Regelscheiben zuerst angeschliffen wird;
2 eine Anordnung wie in 1, jedoch mit einer zusätzlichen Profilierung im Zwischenbereich zwischen den Endbereichen zur Erzeugung eines für einen Stützsitz dienenden weiteren Anschliffes, welcher im Bereich des größten Rundschlages noch nicht in Kontakt mit dem Wellenteil gelangt ist;
3 eine Anordnung gemäß 2, bei welcher im Bereich des größten Rundschlagfehlers des Wellenteils der Kontakt zur Schleifscheibe gerade eingetreten ist;
4 ein Ausführungsbeispiel, bei welchem Schleifscheibe und Regelscheibe einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser aufweisen, das Wellenteil jedoch an seinen Endbereichen jeweils einen Bereich vergrößerten Durchmesser aufweist, welcher für einen erfindungsgemäßen Anschliff vorgesehen ist;
5 ein Ausführungsbeispiel gemäß 4, bei welchem mittels Schleifscheibe und Regelscheibe im jeweiligen Endbereich des Wellenteils bei dort vorhandenem, größerem Durchmesser des Wellenteils der Anschliff erfolgt, wobei zusätzlich im Bereich des größten Rundschlagfehlers ein Bereich vergrößerten Durchmessers am Werkstück vorhanden ist, welcher für die Erzeugung eines Anschliffes für einen Stützsitz vorgesehen ist;
6 die Ausgestaltung gemäß 5, wobei jedoch der für den Stützsitz vorgesehene Bereich vergrößerten Durchmessers am Werkstück gerade ebenfalls angeschliffen wird; und
7 in axialer Richtung der Schleifscheibe und der Regelscheibe die prinzipielle Anordnung des Schleifspaltes mit der Darstellung des Abstandes zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe im Schleifspalt beim untermittigen Schleifen und Abstützung durch ein Auflagelineal.

Die 1 bis 6 zeigen eine prinzipielle Anordnung in Draufsicht bei einer Anordnung des Werkstückes zwischen der Schleifscheibe 1 und der Regelscheibe 2 bei einem Schnittverlauf durch die Schnittebenen 27 gemäß 7.
In 1 ist zwischen der Schleifscheibe 1 und der Regelscheibe 2 ein Wellenteil 9 angeordnet, welches in übertriebener Darstellung eine Krümmung aufweist, so dass in dessen mittlerem Bereich ein maximaler Rundschlagfehler vorhanden ist. Sowohl die Schleifscheibe 1 als auch die Regelscheibe 2 weisen an ihren seitlichen Endbereichen Profilierungen 3 und 4 auf, welche Bereiche größeren Durchmessers 5 der Schleifscheibe 1 und größeren Durchmessers 6 der Regelscheibe 2 aufweisen. Die Durchmesser der Bereiche vergrößerten Durchmessers 5, 6 sind dabei so dimensioniert, dass mit ihnen an den Endbereichen des Wellenteils 9, an welchen an den jeweiligen Stirnseiten Zentrierungen 11 eingebracht sind, ein Anschliff erfolgt, bevor die Schleifscheibe 1 und die Regelscheibe 2 im Bereich des größten Rundschlags des Wellenteils 9 in Kontakt mit diesem gelangen. Durch die Profilierungen 3, 4 der Schleifscheibe 1 und der Regelscheibe 2 ist der Abstand zwischen der Schleifscheibe 1 und der Regelscheibe 2 in dem Bereich, in welchem die jeweiligen Endbereiche des Wellenteils 9 angeschliffen werden, geringer als der zwischen den Endbereichen 28 liegende Abstand 8 des Zwischenbereiches 29. Bei diesen Profilierungen 3, 4 der Schleifscheibe 1 und der Regelscheibe 2 im - bezogen auf den Zustand des Schleifens - Endbereich 28 des Wellenteils 9 erfolgt ein erstes definiertes Anschleifen an beiden Endbereichen 28 des Wellenteils, wodurch ein hohes Maß an Konzentrizität der Endbereiche 28 des Wellenteils 9 bzgl. der an den Endbereichen 28 eingebrachten Zentrierungen 11 erreicht wird.
Sowohl in 1 als auch in den 2 bis 6 ist ein zu schleifendes Wellenteil 9 dargestellt, welches zusätzlich einen Bund aufweist, welcher ebenfalls bei diesem Centerless-Schleifverfahren vom Außendurchmesser mitgeschliffen wird. Dafür ist in der Schleifscheibe 1 und auch in der Regelscheibe 2 eine entsprechende Nut vorgesehen. Die profilierten Bereiche 3, 4 der Schleifscheibe 1 und der Regelscheibe 2 gemäß den 2 bis 6 sind in ihrer Dimensionierung identisch zu der Ausgestaltung gemäß 1. Zusätzlich zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist nach 2 die Schleifscheibe 1 und die Regelscheibe 2 etwa im Bereich des maximalen Rundschlagfehlers des zu schleifenden Wellenteils eine zusätzliche Profilierung 30 auf, welche einen Abstand 13 für einen anzuschleifenden Stützsitz 15 (s. 3) ausbildet. In der Darstellung gemäß 2 ist der Abstand 13 für den Stützsitz so bemessen, dass dennoch zuerst die Endbereiche 28 des Wellenteils 9 durch die Profilierungen 3, 4 der Schleifscheibe 1 und der Regelscheibe 2 angeschliffen werden, bevor mittels der im Bereich des größten Rundschlagfehlers vorhandenen Profilierungen der Stützsitz 15 angeschliffen wird.
In 3 ist das Ausführungsbeispiel gemäß 2 gezeigt, wobei jedoch die Profilierung 30 im Bereich des größten Rundschlagfehlers des Wellenteils an der Schleifscheibe 1 und der Regelscheibe 2 gerade in Eingriff gelangt sind und die Endbereiche 28 am Wellenteil 9 zumindest teilweise bereits angeschliffen sind.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, bei welchem die Schleifscheibe 1 und die Regelscheibe 2 bzgl. der Maß- und Formhaltigkeit des Wellenteils 9 wesentliche Bereiche konstanten Durchmessers aufweisen. Sowohl die Schleifscheibe 1 als auch die Regelscheibe 2 weisen somit außer für den Bund 12 am Wellenteil 9 keine Profilierung in ihren Randbereichen auf. Vielmehr ist das Wellenteil 9 so ausgebildet, dass es an seinen Endbereichen jeweils einen Kragen, d. h. Bereiche größeren Durchmessers aufweist. Gemäß 4 ist das Werkstück 9 ebenfalls in übertriebener Weise mit einer Krümmung gezeigt, welche einen etwa in seiner Mitte vorhandenen maximalen Rundschlagfehler aufweist. Die Schleifscheibe 1 und die Regelscheibe 2 sind bei der in 4 dargestellten Situation noch nicht im Eingriff mit dem Wellenteil 9. Es ist jedoch ersichtlich, dass der Eingriff kurz bevor steht. Dabei erfolgt der Eingriff erfindungsgemäß zunächst an dem Bereich der Kragen, d. h. an den Endbereichen des Wellenteils 9, weil dort der Abstand zwischen der Schleifscheibe 1 und der Regelscheibe 2 geringer ist als im Zwischenbereich, und zwar selbst im Bereich des größten Rundschlagfehlers des Wellenteils 9.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem durch den Bereich vergrößerten Durchmessers, d. h. den Kragen 14 im Endbereich des Werkstückes 9 ein Anschliff erfolgt, wobei als Situation gerade der Eingriff von Schleifscheibe 1 und Regelscheibe 2 dargestellt ist. Im Bereich des größten Rundschlagfehlers des Wellenteils 9 ist ein Bereich vergrößerten Durchmessers 31 am Wellenteil,, d. h. ein weiterer Kragen vorgesehen, welcher für das Anschleifen eines zusätzlichen Stützsitzes vorgesehen ist. Ein derartiger zusätzlicher Stützsitz ist vor allen Dingen dann sinnvoll, wenn gewisse größere Längen des Werkstückes, d. h. des Wellenteils vorhanden sind. In der Situation gemäß 5 wird jedoch der für den Stützsitz vorgesehene Bereich noch nicht geschliffen. Erst wenn ein genügend starker Anschliff in den Endbereichen des Wellenteils 9 erfolgt ist, werden die Schleifscheibe 1 und die Regelscheibe 2 in Eingriff mit dem mittleren Kragen am Werkstück zum Schleifen eines Stützsitzes gelangen.
Diese Situation ist in 6 dargestellt, welche in ihren Details ansonsten jedoch der Darstellung gemäß 5 entspricht.
In vereinfachter Darstellung ist in 7 in Seitenansicht, d. h. in einer Ansicht in Richtung der Längsachsen der Schleifscheibe 1 und der Regelscheibe 2 die Anordnung des Abstandes zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe einschließlich der Anordnung des Wellenteils 9 in diesem Abstand, d. h. im Schleifspalt in Verbindung mit dem Auflagelineal 16 dargestellt. Das wellenförmige Teil bzw. das Wellenteil 9 wird durch Eingriff der Schleifscheibe 1, welche in der Drehrichtung 21 angetrieben wird, um dessen Längsachse 19 bei Auflage auf der Auflagefläche 24 des Auflagelineals 6 in der Drehrichtung 23 bewegt. Gegenüberliegend ist die Regelscheibe 2 in ihrer Drehrichtung 22 ebenfalls im Eingriff mit dem Wellenteil 9 und unterstützt dadurch dessen Rotation und bildet zusammen mit der Auflagefläche 24 des Auflagelineals ein Widerlager zum Einleiten der Schleifkräfte von der Schleifscheibe 1. Die Schleifscheibe 1 dreht um ihre Drehachse 17 und die Regelscheibe 2 um ihre Drehachse 18. Je nach aktuellem Durchmesser des Werkstückes wird die Schleifscheibe 1 in der Zustellrichtung 25 zugestellt, wobei die Zustellrichtung der Regelscheibe durch den Doppelpfeil 26 gekennzeichnet ist. Unter Zustellrichtung wird hierbei jeweils eine positive oder negative Zustellrichtung gekennzeichnet, was jeweils durch die jeweiligen Doppelpfeile 25 bzw. 26 dargestellt ist. Mit der Bezugsziffer 27 ist die Schnittebene durch die Schleifscheibe 1 und die Regelscheibe 2 dargestellt, so dass der in den 1 bis 6 dargestellte Abstand sich auf den auf die Schnittebenen 27 bezogenen Abstand bezieht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem zur Realisierung des Verfahrens vorhandenen Schleifscheiben- und Regelscheibenpaar ist es möglich, eine höhere Konzentrizität eines wellenförmigen Teils bezogen auf die an den Endbereichen vorhandenen axialen Zentrierungen zu erzeugen. Sowohl das Verfahren als auch das Schleifscheiben- und Regelscheibenpaar verhindern erfindungsgemäß, dass sich der bei Wellenteilen in der Regel stets vorhandene Rundschlagfehler negativ auf die Rundlaufgenauigkeit bzw. Konzentrizität des fertigen Bauteils auswirkt.
Bezugszeichenliste

1: Schleifscheibe
2: Regelscheibe
3: Profilierung der Schleifscheibe
4: Profilierung der Regelscheibe
5: Bereich größeren Durchmessers der Schleifscheibe
6: Bereich größeren Durchmessers der Regelscheibe
7: Abstand zwischen Schleifscheibe und Regelscheibe im Endbereich des Wellenteils
8: Abstand zwischen Schleifscheibe und Regelscheibe im Zwischenbereich des Wellenteils
9: Wellenteil/Werkstück
10: LängsachseWerkstück
11: Zentrierung im Endbereich des Wellenteils
12: Bund am Wellenteil
13: Abstand zwischen Schleifscheibe und Regelscheibe für Stützsitz
14: Kragen im Endbereich des Wellenteils
15: Stützsitz am Wellenteil
16: Auflagelineal
17: Drehachse Schleifscheibe
18: Drehachse Regelscheibe
19: Drehachse Wellenteil
21: Drehrichtung Schleifscheibe
22: Drehrichtung Regelscheibe
23: Drehrichtung Wellenteil
24: Auflagefläche auf Auflagelineal
25: Zustellrichtung Schleifscheibe
26: Zustellrichtung Regelscheibe
27: Schnittebene
28: Endbereich
29: Zwischenbereich
30: zusätzliche Profilierung an Schleif- und an Regelscheibe für Stützsitz
31: Bereich größeren Durchmessers am Wellenteil für Stützsitz

Claims

Verfahren zum Centerless-Schleifen von Wellenteilen (9), bei welchem das zu schleifende, an seinen Stirnseiten axiale Zentrierungen (11) aufweisende Wellenteil (9) in einem Abstand (7, 8) zwischen Schleifscheibe (1) und Regelscheibe (2) drehend angetrieben geschliffen wird, wobei die Schleifscheibe (1) und die Regelscheibe (2) jeweils eine Breite aufweisen, welche zumindest der Länge des Wellenteils (9) entspricht, und das Wellenteil (9) in seinen Endbereichen (28) zuerst konzentrisch zu den Zentrierungen ausgebildete Anschliffe anschleifen, woran sich das Anschleifen des zwischen den Endbereichen (28) liegenden Zwischenbereiches (29) anschließt, gefolgt von einem maß- und formhaltigen Schleifen des kompletten Wellenteils (9) auf Endmaß auf Basis der konzentrisch zu den Zentrierungen (11) ausgeführten, auf einem Auflagelineal (16) aufliegenden Anschliffe an den Endbereichen (28) des Wellenteils (9).
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Wellenteil (9) in seinen Endbereichen (28) durch die dort jeweils einen größeren Durchmesser aufweisenden Schleifscheibe (1) und Regelscheibe (2), bei dadurch in den den Endbereichen des Wellenteils entsprechenden Bereichen gebildetem kleineren Abstand (7) zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe, angeschliffen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Wellenteil (9) in seinen Endbereichen (28) jeweils einen als Kragen (14) ausgebildeten Bereich vergrößerten Durchmessers aufweist und die Schleifscheibe (1) und die Regelscheibe (2) in ihren den Zwischenbereichen (29) des Wellenteils (9) entsprechenden Bereichen derartige Durchmesser aufweisen, dass die Kragen (14) des Wellenteils (9) zuerst angeschliffen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Schleifscheibe (1) und die Regelscheibe (2) in dem zwischen den Endbereichen (28) liegenden Zwischenbereich (29) jeweils einen Bereich größeren Durchmessers aufweisen, mittels welchen zumindest ein zu den Zentrierungen (11) konzentrischer Stützsitz an dem Wellenteil (9) angeschliffen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem mittels zumindest eines zwischen den Endbereichen (28) des Wellenteils (9) liegenden Zwischenbereichs (29) vergrößerten Durchmessers am Wellenteil (9) zur Verringerung des Abstandes (8) zwischen der Schleifscheibe (1) und der Regelscheibe (2) in diesem Zwischenbereich (29) zumindest ein zu den Zentrierungen (11) konzentrischer Stützsitz (15) angeschliffenen wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem zuerst die Endbereiche (28) des Wellenteils (9), anschließend der zumindest eine Stützsitz (15) angeschliffen und danach das Wellenteil (9) in seiner gesamten Länge angeschliffen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welchem die Endbereiche (28) und der zumindest eine Stützsitz (15) gleichzeitig angeschliffen werden.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der an den Endbereichen (28) des Wellenteils (9) vorgesehene geringere Abstand (7) einen solchen Wert hat, dass an einem im Bereich zwischen den Endbereichen (28) vorhandenen größten Rundlaufschlag des Wellenteils (9) frühestens nach erfolgtem Anschliff der Endbereiche (28) des Wellenteils (9) mit dem Anschleifen begonnen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei welchem der an den Endbereichen (28) des Wellenteils (9) vorgesehene Kragen (14) einen solchen Durchmesser hat, dass an dem im Zwischenbereich (29) zwischen den Endbereichen (28) vorhandenen größten Rundlaufschlag des Wellenteils (9) frühestens nach erfolgtem Anschliff der Endbereiche 828) des Wellenteils (9) mit dem Anschleifen begonnen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem die Wellenteile Rohre für gebaute Nockenwellen sind.
Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem die Schleifscheibe (1) und die Regelscheibe (2) in dem in der Mitte zwischen den Endbereichen (28) liegenden Zwischenbereich (29) jeweils einen Bereich größeren Durchmessers zum Anschleifen eines zu den Zentrierungen (11) konzentrischen Stützsitzes an dem Wellenteil (9) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem mittels eines zwischen den Endbereichen (28) des Wellenteils (9) in der Mitte liegenden Zwischenbereichs (29) vergrößerten Durchmessers am Wellenteil (1) zur Verringerung des Abstandes (8) zwischen der Schleifscheibe (1) und der Regelscheibe (2) in diesem Zwischenbereich (29) zumindest ein zu den Zentrierungen (11) konzentrischer Stützsitz (15) angeschliffen wird.
Schleifscheiben- und Regelscheibenpaar (1, 2) in einer Centerless-Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welchem eine derartige Profilierung vorgesehen ist, dass durch einen an den jeweiligen Seitenbereichen der Schleifscheibe (1) und der Regelscheibe (2) vorhandenen Bereich (5, 6) größeren Durchmessers ein beim Centerless-Schleifen eines Wellenteils (9) zwischen der Schleifscheibe (1) und der Regelscheibe (2) vorhandener Abstand (7) geringer ist als in einem Zwischenbereich (29) zwischen den Seitenbereichen.
Schleifscheiben- und Regelscheibenpaar (1, 2) nach Anspruch 13, bei welchem im Zwischenbereich (29) der Schleifscheibe (1) und der Regelscheibe (2) eine Zwischenbereich-Profilierung (30) angeordnet ist, mittels welcher Sitze für auf dem Wellenteil (9) montierbare Teile schleifbar sind.
Schleifscheiben- und Regelscheibenpaar nach Anspruch 14, bei welchem die auf dem Wellenteil (9) montierbaren Teile Nocken sind.