DE19944362C2 - Grinding machine - Google Patents

Grinding machine

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DE19944362C2 DE1999144362 DE19944362A DE19944362C2 DE 19944362 C2 DE19944362 C2 DE 19944362C2 DE 1999144362 DE1999144362 DE 1999144362 DE 19944362 A DE19944362 A DE 19944362A DE 19944362 C2 DE19944362 C2 DE 19944362C2
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    • B24B19/125Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section for grinding cams or camshafts electrically controlled, e.g. numerically controlled
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    • B24GRINDING; POLISHING
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Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine zum Schleifen der Nocken einer Nockenwelle, mit einer um eine Schwenkachse verschwenkbaren Lagereinrichtung zur Lagerung und zur federnden Anlage der Nockenwelle an einer Schleifscheibe.The invention relates to a grinding machine for grinding the cams Camshaft, with a bearing device pivotable about a pivot axis Storage and for resilient contact of the camshaft on a grinding wheel.

Zum Schleifen der Nocken einer Nockenwelle kommen beispielsweise Kopierschleifmaschinen zum Einsatz. Bei diesen Kopierschleifmaschinen bekannt. Bei diesen Kopierschleifmaschinen wird ein dem zu schleifenden Nocken entsprechender Meisternocken von einem Steuerscheibenelement abgetastet. Der Meisternocken schwenkt die Lagereinrichtung und somit die Nockenwelle dem jeweiligen Drehwinkel des Meisternockens entsprechend um die Schwenkachse der Lagereinrichtung aus. Hierbei handelt es sich also um eine rein mechanische Lösung einer Schleifmaschine. For example, grinding the cams of a camshaft Copy grinding machines for use. Known in these copy grinding machines. At this copy grinding machine becomes a cam corresponding to the grinding Master cam scanned by a control disc element. The master cam pivots the bearing device and thus the camshaft to the respective angle of rotation the master cam around the pivot axis of the bearing device. This is a purely mechanical solution for a grinding machine.  

Aus der DE 33 35 929 A1 ist eine Schleifmaschine für kurvenförmige Konturen, inbes. für Nockenwellen, bekannt. Diese bekannte Schleifmaschine weist einen auf einem Maschinenbett längs verschiebbaren Tisch, eine auf dem Tisch gelagerte, den Spindelstock mit der motorisch antreibbaren Spindel und den Reitstock tragenden Wippe mit einer in Tischlängsrichtung liegenden Wippachse, und einen quer zur Spindelachse motorisch verschiebbaren Schlitten auf, der die Schleifscheibe trägt. Bei dieser Schleifmaschine ist die Spindel mit einem ersten elektrischen Servomotor und die Wippe oder der auf ihr angeordnete Spindelstock oder der Reitstock mit einem die entsprechende Wippbewegung erzeugenden zweiten elektrischen Servomotor antriebsmäßig verbunden. Die beiden Servomotoren sind nach einem vorgebbaren Programm unter Berücksichtigung der jeweiligen Drehwinkelposition des Werkstücks und der Hubposition der Wippe steuerbar.DE 33 35 929 A1 describes a grinding machine for curved contours, in particular. For Camshafts, known. This known grinding machine has one on one Machine bed table that can be moved lengthways, one on the table Headstock with the motor-driven spindle and the tailstock Rocker with a rocking axis lying in the longitudinal direction of the table, and one transverse to Spindle axis motor-driven slide that carries the grinding wheel. At this grinding machine is the spindle with a first electric servo motor and the Seesaw or the headstock arranged on it or the tailstock with a die corresponding rocking movement generating second electric servo motor connected by drive. The two servo motors are predeterminable Program taking into account the respective angular position of the workpiece and the stroke position of the rocker can be controlled.

Die DE 27 12 029 C3 beschreibt eine Schleifmaschine zum Schleifen von Nocken mit einem als Schwinge ausgebildeten Werkstückhalter, der auf einer gemeinsam Welle eine die Schwenkbewegung des Werkstückhalters steuernde Kopierschablone und das Werkstück trägt. Diese bekannte Schleifmaschine weist einen Antrieb für die gemeinsame Welle und eine bezüglich der Umfangsform voreinstellbare Einrichtung zum Steuern der Drehzahl des Antriebes derart auf, daß am Umfang des Werkstückes eine konstante Umfangsgeschwindigkeit vorhanden ist. Zu diesem Zwecke weist die Einrichtung einen durch die Schwinge synchron angetriebenen Schwenkwinkelschrittgeber und eine bezüglich der Umfangsform der Kopieschablone voreinstellbare Rechenschaltung auf, welche die Drehzahl des Antriebes steuert, wobei der Schwenkwinkel für eine vorgegebene Nockenform eindeutig dem Drehwinkel zugeordnet ist. Bei dieser bekannten Schleifmaschine handelt es sich um eine Kopierschleifmaschine mit einer Kopierschablone. Bei einer solchen Kopierschleifmaschine ist für jede zu schleifende Nockenform eine eigene Kopierschablone erforderlich. Das stellt einen erheblichen Herstellungs- und Lageraufwand zur Lagerung der entsprechenden Anzahl Kopierschablonen bzw. Meisternocken dar.DE 27 12 029 C3 describes a grinding machine for grinding cams a workpiece holder designed as a rocker, which on a common shaft a copying template controlling the pivoting movement of the workpiece holder and the Workpiece carries. This known grinding machine has a drive for the common shaft and a device which can be preset with respect to the circumferential shape to control the speed of the drive so that on the circumference of the workpiece there is a constant peripheral speed. For this purpose, the Establish a synchronously driven by the rocker Swivel angle encoder and one with respect to the circumferential shape of the copy template Presettable arithmetic circuit which controls the speed of the drive, whereby the swivel angle for a given cam shape is clearly the angle of rotation assigned. This known grinding machine is a  Copy grinding machine with a copy template. With one Copy grinding machine is a separate one for each cam shape to be ground Copy template required. That represents a significant manufacturing and Storage costs for storing the corresponding number of copying templates or Master cams.

Eine Nockenschleifmaschine mit einer Kopiereinrichtung ist aus der DE 33 26 528 C2 bekannt. Die Kopiereinrichtung besteht aus einem synchron und phasengleich mit dem Werkstück drehangetriebenen Kopierschablonenblock und einem diesen abtastenden, um eine parallel zur Werkstückspindel verlaufende Achse drehbar gelagerten Tastelement. Der Kopieschablonenblock ist an einem freien Ende der ihn tragenden Welle befestigt. Diese bekannte Nockenschleifmaschine weist ein Magazin für mehrere Kopierschablonenblöcke und eine Greifeinrichtung mit zwei Greifern auf, welche die Kopierschablonenblöcke vom Magazin zur Welle und umgekehrt befördert. Die Herstellung der Kopierschablonenblöcke und die Lagerung der diversen Kopierschablonenblöcke für verschiedene Nockenformen stellt einen erheblichen Aufwand dar.A cam grinding machine with a copying device is from DE 33 26 528 C2 known. The copier consists of a synchronous and in phase with the Workpiece rotated copy template block and a scanning this, rotatably mounted about an axis running parallel to the workpiece spindle Probe element. The copy stencil block is at one free end of the one carrying it Shaft attached. This known cam grinding machine has one magazine for several Copy template blocks and a gripping device with two grippers, which the Copying template blocks conveyed from the magazine to the shaft and vice versa. The Production of the template blocks and storage of the various Copy template blocks for various cam shapes represents a significant one Effort.

Die DE 28 32 931 A1 beschreibt ein Steuersystem zum Kopierschleifen beispielsweise eines Nockens einer Brennkraftmaschine, der zusammen mit einer gleichachsigen Steuernockenscheibe, die gegenüber dem Nocken unverdrehbar ist und an einer kreisrunden, um eine feste Achse verdrehbaren Abtastrolle abrollt, in Umdrehung versetzt und dabei von einer um eine feste Achse verdrehbaren Schleifscheibe abgeschliffen wird. Die zusammen mit dem gleichachsigen Nocken am freien Ende von um eine feste Achse verschwenkbaren Schwingarmen gelagerte Steuernockenscheibe wird vorzugsweise durch eine Feder oder durch Schwerkraft gegen die Abtastrolle gedrückt.DE 28 32 931 A1 describes a control system for copy grinding, for example a cam of an internal combustion engine, together with a coaxial Control cam, which is non-rotatable relative to the cam and on one circular, rolls around a fixed axis, in rotation offset and thereby by a grinding wheel rotatable about a fixed axis is ground down. The together with the coaxial cam at the free end of Control cam disc mounted about a fixed axis and pivotable swing arms is preferably against the scanning roller by a spring or by gravity  pressed.

Nachdem beim Kopierschleifen auf Kopierschleifmaschinen der Nocken mit konstanter Wickelgeschwindigkeit im funktionell unbedeutenden Bereich des Nockens, nämlich im Grundkreis und an seiner Spitze, die niedrigste Schleifleistung aufweist und somit die höchste Qualität erzeugt wird, wird mit Hilfe dieses bekannten Steuersystems im kritischen Bereich, d. h. an der Ansteig- und Abstiegflanke des Nockens die Schleifleistung erniedrigt und damit die Schleifqualität erhöht. Das wird dort dadurch erreicht, daß der Nocken mit der Steuernockenscheibe bei jeder Umdrehung ungleichmäßig gedreht wird. Auch hierbei handelt es sich um ein Kopierschleifen mit einer Steuernockenscheibe, d. h. mit einem Meisternocken. Für verschiedene Nockenformen sind also jeweils die passenden Steuernockenscheiben erforderlich, was - wie bereits ausgeführt worden ist - einen erheblichen Herstellungs- und Manipulations- sowie Lageraufwand darstellt.After the cam with constant grinding during copy grinding on copy grinding machines Winding speed in the functionally insignificant area of the cam, namely in Base circle and at its tip, which has the lowest grinding performance and thus the The highest quality is produced with the help of this well-known control system critical area, d. H. on the rising and falling flank of the cam Reduced grinding performance and thus increased grinding quality. It will be there achieved that the cam with the control cam disc at every revolution is rotated unevenly. This is also a copy grinding with a control cam, d. H. with a master cam. For different ones Cam shapes, so the appropriate control cam discs are required, whatever - as has already been explained - a considerable manufacturing and manipulation and storage expenses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleifmaschine, d. h. eine Kopierschleifmaschine, mit einfachen Mitteln derart zu modifizieren, daß Meisternocken mit konstruktiv einfachen Mitteln eliminiert sind.The invention has for its object a grinding machine, d. H. a Copy grinding machine, to be modified with simple means in such a way that master cams are eliminated with structurally simple means.

Diese Aufgabe wird bei einer Schleifmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schleifmaschine ist im Anspruch 2 gekennzeichnet.This task is carried out in a grinding machine of the type mentioned solved according to the invention by the features of claim 1. A further education of the Grinding machine according to the invention is characterized in claim 2.

Erfindungsgemäß ergibt sich der Vorteil, daß an sich bekannte, bislang Meisternocken aufweisende Schleifmaschinen konstruktiv einfach derartige modifiziert werden, daß sie mit einer CNC-Steuerung kombinierbar sind. Durch diese die mechanische Lösung mit Meisternocken ersetzende CNC-Steuerung wird der Vorteil einer einfachen, zeitsparenden Programmierung, d. h. Einstellung der Schleifmaschine auf die jeweiligen Anforderungen ermöglicht. Ein weiterer, erheblicher Vorteil im Vergleich mit Schleifmaschinen mit Meisternocken besteht darin, daß mit konstruktiv einfach gestalteten Maschinenelementen die Produktivität der Schleifmaschine wesentlich verbessert ist.According to the invention, there is the advantage that master cams which are known per se and to date having grinding machines can be easily modified such that they can be combined with a CNC control. Through this the mechanical solution with  CNC control replacing master cams has the advantage of a simple, time-saving programming, d. H. Adjustment of the grinding machine to the respective Requirements. Another significant advantage compared to Grinding machines with master cams is that with a simple design designed machine elements significantly the productivity of the grinding machine is improved.

Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Schleifmaschine das Abtastscheibenelement einen kreisrunden Umfangsrand aufweist, ergibt sich der Vorteil einer einfachen Herstellbarkeit des Abtastscheibenelementes. Durch seine zur Nockenwellenlängsachse konzentrische Anordnung ergibt sich der weitere Vorteil, daß die CNC-Steuerung einfach programmierbar ist. Dieser zuletzt genannte Vorteil wird erfindungsgemäß dadurch noch weiter optimiert, daß das Steuerscheibenelement einen kreisrunden Umfangsrand aufweist und die Exzenterachse an der durch die Schleifscheibenzentralachse und die Nockenwellenlängsachse verlaufende Verbindungslinie, zur Schleifscheibenzentralachse und zur Nockenwellenlängsachse parallel, vorgesehen ist.Characterized in that the scanning disc element in the grinding machine according to the invention has a circular peripheral edge, there is the advantage of a simple Manufactureability of the scanning disc element. By its to the longitudinal axis of the camshaft Concentric arrangement gives the further advantage that the CNC control is easy to program. This last-mentioned advantage is according to the invention thereby further optimized that the control disc element has a circular shape Has peripheral edge and the eccentric axis on the by Grinding wheel central axis and the camshaft longitudinal axis Connection line, to the grinding wheel central axis and to the camshaft longitudinal axis parallel, is provided.

Ein Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Schleifmaschine zum Schleifen der Nocken einer Nockenwelle ist in der Zeichnung schematisch abstrahiert dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.An embodiment of the grinding machine according to the invention for grinding the Cam of a camshaft is shown schematically and abstracted in the drawing is described below.

Die Figur zeigt schematisch eine Schleifmaschine 10, die zum Schleifen der Nocken 12 einer Nockenwelle 14 vorgesehen ist. Die Nockenwellenlängsachse ist mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet. Die Nockenwellenlängsachse 16 ist zur Zeichnungsebene der Figur senkrecht orientiert.The figure schematically shows a grinding machine 10 which is provided for grinding the cams 12 of a camshaft 14 . The longitudinal axis of the camshaft is designated by the reference number 16 . The longitudinal axis 16 of the camshaft is oriented perpendicular to the drawing plane of the figure.

Die Nockenwelle 14 ist an einer Lagereinrichtung 18 gelagert, die eine Nockenwellen-Halteeinrichtung 20 aufweist. Die Nockenwellen-Halteeinrichtung 20 ist - wie bei einer Kopier- Schleifmaschine üblich - um eine Schwenkachse 22 hin und her verschwenkbar. Diese Verschwenkbarkeit ist durch den bogenförmigen Doppelpfeil 24 angedeutet.The camshaft 14 is mounted on a bearing device 18 which has a camshaft holding device 20 . The camshaft holding device 20 can be pivoted back and forth about a pivot axis 22 , as is customary in a copy grinding machine. This pivotability is indicated by the curved double arrow 24 .

Die Lagereinrichtung 18 weist eine Federeinrichtung 26 auf, die dazu vorgesehen ist, den jeweils zu schleifenden Nocken 12 der Nockenwelle 14 federnd gegen eine Schleifscheibe 28 der Schleifmaschine 10 zu drücken. Die Schleifscheibe 28 weist eine zentrale Achse 30 auf, die mit einer (nicht gezeichneten Antriebseinrichtung) drehmomentübertragend verbunden ist. Die Drehrichtung der Schleifscheibe 28 ist durch den bogenförmigen Pfeil 32 verdeutlicht.The bearing device 18 has a spring device 26 , which is provided for resiliently pressing the cam 12 of the camshaft 14 to be ground in each case against a grinding wheel 28 of the grinding machine 10 . The grinding wheel 28 has a central axis 30 which is connected to a torque transmission (not shown drive device). The direction of rotation of the grinding wheel 28 is illustrated by the curved arrow 32 .

Die Nockenwelle 14 ist mit einer zugehörigen, ebenfalls nicht dargestellten Antriebseinrichtung drehmomentübertragend verbunden. Die Drehrichtung der Nockenwelle 14 ist durch den bogenförmigen Pfeil 34 angedeutet.The camshaft 14 is connected to an associated drive device, also not shown, for torque transmission. The direction of rotation of the camshaft 14 is indicated by the curved arrow 34 .

Der Nockenwelle 14 ist ein Abtastscheibenelement 36 verdrehfest zugeordnet. Das Abtastscheibenelement 36 ist zur Nockenwellenlängsachse 16 konzentrisch vorgesehen und mit einem kreisrunden Umfangsrand 38 ausgebildet. Am kreisrunden Umfangsrand 38 des Abtastscheibenelementes 36 liegt ein Steuerscheibenelement 40 an, das einen kreisrunden Umfangsrand 42 aufweist. Das Abtastscheibenelement 36 und das Steuerscheibenelement 40 sind also einfach und kostengünstig präzise herstellbar. A cam disk element 36 is assigned to camshaft 14 in a rotationally fixed manner. The scanning disk element 36 is provided concentrically with the longitudinal axis 16 of the camshaft and is formed with a circular peripheral edge 38 . A control disk element 40 , which has a circular peripheral edge 42 , bears against the circular peripheral edge 38 of the scanning disk element 36 . The scanning disk element 36 and the control disk element 40 can therefore be produced precisely and simply and inexpensively.

Das Steuerscheibenelement 40 ist um eine Exzenterachse 44 hin- und hergehend antreibbar. Das ist durch den bogenförmigen Doppelpfeil 46 verdeutlicht. Die Verdrehung des Steuerscheibenelementes 40 um seine Exzenterachse 44 erfolgt - angepasst an die jeweilige Drehwinkelstellung der Nockenwelle 14 - zwangsgesteuert mit Hilfe einer CNC-Steuerung 48. Die Wirkverbindung der CNC-Steuerung 48 mit der Exzenterachse 44 ist durch den abgewinkelten Pfeil 50 angedeutet.The plate cam member 40 is back and forth about an eccentric 44 driven. This is illustrated by the curved double arrow 46 . The rotation of the control disk element 40 about its eccentric axis 44 takes place - adapted to the respective angular position of the camshaft 14 - in a positively controlled manner with the aid of a CNC controller 48 . The active connection of the CNC control 48 with the eccentric axis 44 is indicated by the angled arrow 50 .

Die Achse 30 der Schleifscheibe 28 und die Exzenterachse 44 des Steuerscheibenelementes 40 sind zur Nockenwellenlängsachse 16 parallel, d. h. zur Zeichnungsebene der Figur senkrecht orientiert.The axis 30 of the grinding wheel 28 and the eccentric axis 44 of the control disc element 40 are parallel to the longitudinal axis 16 of the camshaft, ie oriented perpendicular to the plane of the drawing in the figure.

Eine kompakte Ausbildung der Schleifmaschine 10 wird erzielt, wenn die Exzenterachse 44 des Steuerscheibenelementes 40 auf der die Nockenwellenlängsachse 16 mit der Achse 30 der Schleifscheibe 28 verbindenden Verbindungslinie 52 zwischen der Nockenwellenlängsachse 16 und der Schleifscheibenachse 30 vorgesehen ist. A compact construction of the grinding machine 10 is achieved when the eccentric axis of the control disc member on which the camshaft longitudinal axis 16 with the axis 30 of the grinding wheel 28 connecting the connecting line 52 between the camshaft longitudinal axis 16 and the grinding wheel axis 30 44 is provided 40th

BezugsziffernlisteReference number list

1010th

Schleifmaschine
Grinding machine

1212th

Nocken (von Cam (from

1414

)
)

1414

Nockenwelle
camshaft

1616

Nockenwellenlängsachse (von Camshaft longitudinal axis (from

1414

)
)

1818th

Lagereinrichtung (für Storage facility (for

1414

)
)

2020th

Nockenwellen-Halteeinrichtung (von Camshaft holding device (from

1818th

)
)

2222

Schwenkachse (von Swivel axis (from

1818th

)
)

2424th

bogenförmiger Doppelpfeil
curved double arrow

2626

Federeinrichtung (von Spring device (from

1818th

)
)

2828

Schleifscheibe (von Grinding wheel (from

1010th

)
)

3030th

Achse (von Axis (from

2828

)
)

3232

bogenförmiger Pfeil
arched arrow

3434

bogenförmiger Pfeil
arched arrow

3636

Abtastscheibenelement (an Sensing disc element (an

1414

)
)

3838

Umfangsrand (von Perimeter (from

3636

)
)

4040

Steuerscheibenelement (von Control disc element (from

1010th

)
)

4242

Umfangsrand (von Perimeter (from

4040

)
)

4444

Exzenterachse (von Eccentric axis (from

4040

)
)

4646

bogenförmiger Doppelpfeil
curved double arrow

4848

CNC-Steuerung (von CNC control (from

1010th

)
)

5050

abgewinkelter Pfeil
angled arrow

5252

Verbindungslinie (zwischen Connecting line (between

4848

und and

4444

Claims (2)

1. Schleifmaschine zum Schleifen der Nocken (12) einer Nockenwelle (14) mit einer um eine Schwenkachse (22) verschwenkbaren Lagereinrichtung (18) zur Lagerung und zur federnden Anlage der Nockenwelle (14) an einer Schleifscheibe (28), wobei der Nockenwelle (14) verdrehfest ein Abtastscheibenelement (36) zugeordnet ist, das einen kreisrunden Umfangsrand (38) aufweist und zur Nockenwellenlängsachse (16) konzentrisch vorgesehen ist, und wobei am Abtastscheibenelement (36) ein Steuerscheibenelement (40) anliegt, das einen kreisrunden Umfangsrand (42) aufweist und um eine Exzenterachse (44) drehbar ist, die zur Verstellung des Steuerscheibenelementes (40) um seine Exzenterachse (44) und somit zur definierten erzwungenen Verschwenkung der Nockenwelle (14) um die Schwenkachse (22) der Lagereinrichtung (18) mit einer CNC-Steuerung (48) verbunden ist. 1. Grinding machine for grinding the cams ( 12 ) of a camshaft ( 14 ) with a bearing device ( 18 ) which can be pivoted about a pivot axis ( 22 ) for mounting and for resilient contact of the camshaft ( 14 ) on a grinding wheel ( 28 ), the camshaft ( 14 ) is associated with a scanning disk element ( 36 ) which has a circular circumferential edge ( 38 ) and is provided concentrically with the camshaft longitudinal axis ( 16 ), and wherein a control disk element ( 40 ) is present on the scanning disk element ( 36 ) and has a circular circumferential edge ( 42 ) has and can be rotated about an eccentric axis ( 44 ) which is used to adjust the control disc element ( 40 ) about its eccentric axis ( 44 ) and thus for the defined forced pivoting of the camshaft ( 14 ) about the pivot axis ( 22 ) of the bearing device ( 18 ) with a CNC Control ( 48 ) is connected. 2. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterachse (44) an der durch die Achse (30) der Schleifscheibe (28) und die Nockenwellenlängsachse (16) verlaufenden Verbindungslinie (52) zur Schleifscheiben-Achse (30) und zur Nockenwellenlängsachse (16) parallel vorgesehen ist.2. Grinding machine according to claim 1, characterized in that the eccentric axis ( 44 ) on the through the axis ( 30 ) of the grinding wheel ( 28 ) and the camshaft longitudinal axis ( 16 ) extending connecting line ( 52 ) to the grinding wheel axis ( 30 ) and the camshaft longitudinal axis ( 16 ) is provided in parallel.
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