DE19511881B4

DE19511881B4 - Verfahren zum Schleifen der Außenkontur eines Werkstückes

Info

Publication number: DE19511881B4
Application number: DE1995111881
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Heck; Klaus Broetzmann; Keath Austrey Atherstone Evans
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2015-04-01
Also published as: DE19511881A1

Abstract

Verfahren zum Schleifen der Außenkontur eines Werkstückes nach dem Einstechschleifen mittels einer mit Nuten versehenen Vorschleifscheibe sowie mit einer vollflächigen Fertigschleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einstechschleifen durch die Vorschleifscheibe (1; 22) die verbliebenen Stege (10) mittels der Fertigschleifscheibe (15; 24) abgearbeitet werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schleifen der Außenkontur eines Werkstückes nach dem Einstechschleifen mittels einer mit Nuten versehenen Vorschleifscheibe sowie mit einer vollflächigen Fertigschleifscheibe.
Ein solches Verfahren sowie auch eine geeignete Vorrichtung zu dessen Durchführung ist zum Schleifen von Nocken oder dergleichen durch die europäische Patentschrift EP 0 497 008 B1 bekannt geworden. Eine Vorschleifscheibe schleift dabei die Nockenform in zwei oder mehreren axial versetzten Einstichen vor. Das Vorschleifen kann schon nach einem einmaligen seitlichen Versetzen der Vorschleifscheibe beendet sein. Es können aber bei Bedarf auch noch weitere Schleifzyklen angeschlossen werden. Jedenfalls wird das Versetzen der Vorschleifscheibe so oft wiederholt, bis das Fertigvorschleifmaß erreicht ist. Entsprechend geformte Außenkanten (vorspringende Ränder 5, 6) der Vorschleifscheibe erzeugen dabei nacheinander beide seitlichen Fasen am Nocken. Dies ist allerdings nur möglich, weil der Nocken allseitig freiliegt. Eine zylindrische (ggf. auch konische, konvexe oder konkave) Fertigschleifscheibe, welche eine anderen Körnung und/oder Bindung haben kann, schleift die Nockenbahn fertig und eliminiert dabei eventuell vorhandene Kammstöße. Insgesamt erfolgen also mindestens drei Schleifoperationen. Die Belastung und damit auch der Verschleiß der Vorschleifscheibe ist relativ hoch.
Auch nach dem Gebrauchsmuster DE 18 33 542 U wird so vorgegangen, dass beim Schleifen längerer Werkstücke zunächst Einstich neben Einstich gesetzt wird, um dadurch ein einheitliches Vormaß zu erhalten, worauf hin die gesamte Werkstücklänge nochmals im Längsschleifverfahren überschliffen wird. In der DE 41 03 090 C1 wird in gleicher Weise vorgegangen. Nach einem ersten Einstechschleifen wird eine Vorschleifscheibe axial versetzt eingesetzt. Dabei werden die Stege, die in ihrer Lage gegenüber den zuvor entstandenen Nuten versetzt sind, abgeschliffen. Das Versetzten der Vorschleifscheibe wird so oft wiederholt, bis das Fertigvorschleifmaß erreicht ist.
Ausgehend von diesen bekannten Verfahren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein insoweit optimiertes Bearbeitungsverfahren aufzuzeigen, welches ohne Qualitätseinbußen im Arbeitsergebnis eine kürzere Taktzeit erlaubt und die Beanspruchung der Vorschleifscheibe reduziert.
Die erfindungsgemäße Lösung ist in den Merkmalen des Patentanspruches 1 zu sehen.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüche dargelegt. Die Erfindung ist beispielhaft bezüglich der Bearbeitung von Lagerstellen einer Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle anhand der Zeichnung nachstehend näher erläutert. Es zeigen
1 das Vorschleifen einer Lagerstelle unter Einsatz einer Vorschleifscheibe,
2 den darauffolgenden Einsatz eine Fertigschleifscheibe,
3 besonders geformte, die Herstellung von Einstichen (Hohlkehlen) erlaubende äußere Stege der Vorschleifscheibe und
4 eine daran angepaßte Fertigschleifscheibe mit entsprechender Randkontur.
1 zeigt den hier interessierenden Teil einer Vorschleifscheibe 1 zur Bearbeitung einer Lagerstelle einer ebenfalls nur teilweise dargestellten Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle 2 mit einem im fertig bearbeiteten Zustand zylindrischen Abschnitt 3 und zwei Schulterabschnitten 4, die an den gegenüberliegenden Enden des zylindrischen Abschnittes 3 über zwei gerundete Übergänge 5 ausgebildet sind.
Die Vorschleifscheibe 1 weist auf ihrem Umfang eine Anzahl ringförmiger Nuten 6 auf, so daß sich eine entsprechende Anzahl (um eins höher) von Zinken 7, 8 ergibt, die letztlich der Werkstückbeareitung dienen und deren radial außenliegende Bearbeitungsflächen eine CBN- oder Diamant-Besetzung aufweisen können, wie dies beim Hochleistungs-Einstechschleifen bereits bekannter Stand der Technik ist. Die jeweiligen Übergänge der außenliegenden Zinken 8 in Stirnflächen 9 der Vorschleifscheibe 1 sind den Übergängen 5 der Kurbelwelle 2 entsprechend gerundet ausgebildet.
Die ringförmigen Nuten 6 werden nach innen breiter, so daß zwischen den Flanken der Nuten 6 und beim Schleifvorgang stehendbleibenden Stegen 10 Freiwinkel entstehen, wodurch beispielsweise ein Verklemmen zwischen Zinken 7, 8 und Stegen 10 bei der radialen Rückstellbewegung (Pfeil 13) der Vorschleifscheibe 1 sicher verhindert werden kann.
Die Vorschleifscheibe 1 weist in ihrem radial außenliegenden Bearbeitungsbereich eine Breite B_V auf, die der Breite B_L des zylindrischen Abschnittes 3, also letztlich der Breite der Kurbelwellen-Lagerstelle, entspricht. Wie aus 1 weiter ersichtlich dringt die Vorschleifscheibe 1 bei ihrer radialen Zustellbewegung (Pfeil 14) nicht bis zum eigentlichen Fertigmaß, also dem Fertigdurchmesser des zylindrischen Abschnittes 3, in den Kurbelwellen-Werkstoff ein, sondern lediglich bis zu einem durch -a- gekennzeichneten Mindermaß, welches in der Größenordnung von vorzugsweise 0,02 bis 0,1 mm liegt.
Die Fertigbearbeitung der Kurbelwellen-Lagerstelle erfolgt mittels einer Fertigschleifscheibe 15, wie dies in 2 gezeigt ist. Diese Fertigschleifscheibe 15 ist an ihrem Umfang vollflächig und besitzt vorzugsweise gleiche Körnung und Bindung wie die Vorschleifscheibe 1. Die Breite B_F der Fertigschleifscheibe 15 ergibt sich aus der Beziehung B_F ≥ B_L – k, wobei B_L bereits vorstehend definiert wurde und k die Stegbreite der vorzugsweise gleich breiten Stege 10 ist. Die Übergänge 16 der Fertigschleifscheiben-Umfangsfläche 17 in die Stirnflächen 18 sind wiederum den Übergängen 5 der Kurbelwelle 2 entsprechend gerundet ausgebildet.
Durch die gewählte Breite B_F ist sichergestellt, daß, unabhängig von ihrer jeweiligen axialen Position im Bereich der zu bearbeitenden Lagerstelle, die Fertigschleifscheibe 15 bei der radialen Zustellbewegung (Pfeil 14) sämtliche Stege 10 erfaßt. Während des Einstechens der Fertigschleifscheibe 15 führt diese dennoch gleichzeitig eine Oszillationsbewegung (Doppelpfeil 19) durch, damit ein möglichst gleichmäßiger Verschleiß des Schleifbelages eintritt.
Beim Schleifen auf Fertigmaß wird Kühlschmiermittel durch die beim vorherigen Einstechschleifen erzeugten ringförmigen Nuten 6 zugeführt. Nach dem Bearbeiten mittels Fertigschleifscheibe 15 sollte die Kurbelwelle 2 noch eine oder mehrere Umdrehungen ohne radialen Schleifscheibenvorschub ausführen. Dadurch wird die geometrische Form des Kurbelwellenlagers verbessert. Durch die Übergänge 16 der Fertigschleifscheibe 15 ist es im Rahmen deren Oszillationsbewegung (Doppelpfeil 19) möglich, die beim Einstich mittels Vorschleifscheibe 1 erzeugten Radienformen, d. h. die Über gänge vom zylindrischen Abschnitt 3 in die Schultern 4, zu optimieren. Dies kann aus folgenden Gründen wichtig sein: Hauptkriterium für den Verschleiß der Vorschleifscheibe 1 ist die hohe Belastung der gerundeten Übergänge 5 beim ersten Einstich, mit der Folge, daß die Lagerbreite reduziert wird und die Radienform sich ändert. Tritt dies auf, so kann die Vorschleifscheibe 1 dennoch weiterbenutzt werden, weil die endgültige Lagerbreite und Radienform, d. h. letztlich das vorgegebene Sollmaß, durch die Oszillation der Fertigschleifscheibe 15 erreicht wird.
Im Ergebnis kommt das erfindungsgemäße Schleifverfahren dadurch, daß der zweite Einstechschritt bereits mit der Fertigschleifscheibe 15 ausgeführt wird, insgesamt mit zwei Schleifoperationen aus. Eine weitere Reduzierung der Taktzeit ist möglich, wenn das Fertigschleifen einer ersten Kurbelwellen-Lagerstelle zeitgleich mit dem Vorschleifen einer zweiten Kurbelwellen-Lagerstelle erfolgt. Eine wiederum weitere Reduzierung der Taktzeit ist möglich, wenn jeder einzelnen Kurbelwellen-Lagerstelle gleichzeitig sowohl eine Vorschleifscheibe 1 als auch eine Fertigschleifscheibe 15 zugeordnet und diese auch zeitgleich im Einsatz sind. Vorrichtungsgemäß läßt sich dies dergestalt bewerkstelligen, daß Vorschleifscheibe 1 und Fertigschleifscheibe 15 einander diametral gegenüberliegend (180°) angeordnet sind und in dieser Anordnung mit gleicher Drehrichtung wirkend dem zylindrischen Abschnitt 3 der Kurbelwelle 2 zugeordnet sind, wobei bezüglich der radialen Zustellbewegung (Pfeil 14) die Vorschleifscheibe 1 der Fertigschleifscheibe 15 etwas vorauseilt.
Mittels entsprechender Formgebung der (nicht oszillierenden) Vorschleifscheibe 1 ist es möglich, Freistiche, d. h. Hohlkehlen 20, in den Radienübergängen des Kurbelwellenlagers, d. h. im jeweiligen Übergang vom zylindrischen Abschnitt 3 zur Schulter 4 zu erzeugen. Dies ist in den 3 und 4 dargestellt.
Zu diesem Zweck weist ein außenliegender Zinken 21 der Vorschleifscheibe 22 eine der Kontur der Hohlkehle 20 entsprechende radiale Ausformung 23 auf. Wie 4 zeigt, hat die Ausbildung einer Hohlkehle 20 auch zur Folge, daß die Fertigschleifscheibe 24 an der entsprechenden Stelle keinen gerundeten Übergang aufweisen muß, sondern vielmehr scharfkantig (Kante 25) sein kann. Für die Fertigbearbeitung sollte die Osziallationsbewegung (Doppelpfeil 19) der Fertigschleifscheibe 24 dann etwa bis Mitte jeder Hohlkehle 20 gehen (Oszillationsweg ca. 0,5·k).

Claims

Verfahren zum Schleifen der Außenkontur eines Werkstückes nach dem Einstechschleifen mittels einer mit Nuten versehenen Vorschleifscheibe sowie mit einer vollflächigen Fertigschleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einstechschleifen durch die Vorschleifscheibe (1; 22) die verbliebenen Stege (10) mittels der Fertigschleifscheibe (15; 24) abgearbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschleifscheibe (1; 22) eine reine Zustellbewegung (Pfeil 14) ausführt, während der Zustellbewegung (Pfeil 14) der Fertigschleifscheibe (15; 24) eine Oszillationsbewegung (Doppelpfeil 19) überlagert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fertigschleifen einer ersten Werkstück-Außenkontur zeitgleich mit dem Vorschleifen einer zweiten Werkstück-Außenkontur erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer bestimmten Werkstück-Außenkontur gleichzeitig sowohl eine Vorschleifscheibe (1; 22) als auch eine Fertigschleifscheibe (15; 24) zugeordnet und diese auch zeitgleich im Einsatz sind.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich der Zustellbewegung (Pfeil 14) die Vorschleifscheibe (1; 22) der Fertigschleifscheibe (15; 24) etwas vorauseilt.