DE2810562C2 - Schleifmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine nach dem Oberbegriff der Patentansprüche I oder Z

Gebräuchliche Schleifmaschinen z. B. für Nockenwellen, Exzenterwellen oder ähnliche Formen arbeiten mit einer runden Schleifscheibe und mechanischer Kurven-Steuerung, wobei über einen Steuerkurvennocken der Achsabstand zwischen Werkstück und Schleifspindel im Takt der Werkstückdrehung verändert und so die gewünschte Kurvenform geschliffen wird. Die über Kurvensteuerung zu bewegenden relativ großen Massen von Werkstück oder Schleifspindel setzen der Arbeitsgeschwindigkeit und damit der Maschinenleistung enge Grenzen. Ein grundlegender Nachteil solcher bekannten Schleifmaschinen mit Kurvensteuerung ist es, daß die Form des entstehenden unrunden Werkstückabschnitts vom Durchmesser der Schleifscheibe abhängt und damit die Abnutzbarkeit der Schleifscheibe durch die zulässigen Formtoleranzen des Werkstückes begrenzt ist Da wegen der relativen Zusteilbewegung zwischen Werkstück und Schleifspindel die Form der Steuerkurven nicht mit der endgültigen Form des unrunden Werkstückabschnittes übereinstimmt, ist es ferner schwierig, höhere Genauigkeiten zu erzielen, die heute z. B. in der Automobilindustrie gefordert werden. Wenn z. B. mehrere Nocken an einer Nockenwelle zu schleifen sind, muß man wegen des Nockenvsrsatzes oder der unterschiedlichen Nockenform eine Nocke nach der anderen schleifen, was die Schleifzeit für ein komplettes Werkstück sehr verlängert Exzentrisch runde Sitze auf einem Werkstück schleift man heute durch exzentrische Verlagerung der Werkstückmitte, wobei die gleichen Probleme auftreten. Falls mehrere in ihrer Winkellage gegeneinander versetzte exzentrische Sitze auf einer Welle angeordnet sind, muß auch hier ein Sitz nach dem anderen geschliffen werden. Aus der DE-OS 22 50 739 ist es bei einem Ve /fahren zur spanabhebenden Fertigung einer, insbesondere von der Kreiszylindermantelform abweichenden, in Umfangsrichtung verlaufenden Fläche an einem Werkstück bekannt, das Werkstück und eimnit einer Vielzahl von über den Umfang radial und/oder axial gegeneinander versetzt angeordneten Zähnen versehenes Werkzeug, im speziellen Fall eine Schleifscheibe, deren äußere Sehneidobsrfläche entsprechend der Form der zu fertigenden Fläche radial und/oder axial veränderlich ausgebildet ist gleichzeitig um jeweils feste Drehachsen um- laufen zu lassen. Die Drehzahl des Werkzeuges ist gleich oder ein ganzzahliges Vielfaches oder ein ganzzahliger TeB der Drehzahl des Werkstückes. Für die Herstellung von Nockenwellen, Exzenterwellen od. dgl. Formen mit hoher Genauigkeit kommt das Fräsen we gen der versetzten Zähne ohnehin nicht In Betracht Wie die unrunde Form des Fräs- oder Schleifwerkzeuges geschaffen oder wie die beim Einsatz des umrunden Fräs- oder Schleifwerkzeuges aufgrund der Unrundheit zwangsläufig über den Umfang ungleichmäßige Abnut zung zur Einhahung der erforderlichen Meßtoleranzen des Werkstückes wieder ausgeglichen werden soll, ergibt sich hieraus nicht

Die US-PS 21 95 054 offenbart eine Maschine zum Läppen oder Polieren von bereits an einer Nockenwelle gemeinsam ausgebildeter Nockenscheiben. Bei dieser Maschine legt sich jeweils eines von mehreren runden und untereinander gleichen Läpp- oder Polierrädern aufgrund einer Gelenkwellenanordnung andrückbar an die Oberflächen der Nockenscheiben an. Eine derartige Maschine dient lediglich der nachträglichen Oberflächenbehandlung, sie ist für die Erzeugung der Unrundheit einer Nockenform nicht geeignet weil die Läppoder Polierräder beim Umlauf der Nockenwelle an den jeweiligen Nocken anliegend elastisch ausweichen. Das gleiche trifft für die Schleifbänder der Nockenwellenpoliermaschine nach der FR-PS 10 76 581 zu.

Die DE-PS 11 91 251 zeigt und beschreibt eine Abrichtvorrichtung für automatisch gesteuerte Schleifmaschinen mit mehreren auf gemeinsamer Schleifspindel befestigten runden Schleifscheiben und mit je einem jeder Schleifscheibe zugehörigen und zu dieser während des Schleifens nach Maßgabe der von einem Schleifstellenabtastgerät abgegebenen Impulse zustellbaren, spitzen Abrichtdiamanten. Die Erzeugung einer Unrundheit von Werkstückschleifstellen ist hiermit nicht möglich.

Aus der Zeitschrift »Metalworking Production«, June 16, 1965, Seiten 78 bis 81 ist es bekannt, mehrere auf einer Schleifspindel angeordnete runde Schleifscheiben mittels eines Abrichtwerkzeuges, welches mehrere Abrichtrollen trägt, gleichzeitig abzurichten und mit den so erzeugten runden Schleifscheiben anschließend ein rundes Werkstück zu schleifen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung

einer Schleifmaschine der gattungsgemäßen Art, mit welcher bei geringen konstruktivem und zeitlichem Aufwand sowie großer Genauigkeit und Betriebssicherheit die für ein unrundes oder exzentrisch rundes Werk·

stück jeweils erforderliche Unrundheit der Schleifscheibe erzeugbar ist

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 oder 2 gelöst. Die Schleifscheibe kann so auf der Schleifmaschine selbst mit hoher Genauigkeit vor dem' Schleifen oder während des Schleifens des unrunden oder exzentrisch runden Werkstückes abgerichtet werden, so daß während des gesamten Schleifprozesses den gewünschten Kurvenform am Werkstück geringe Maßtoleranzen eingehalten werden können. Da die Form des Abrichtwerkzeuges bzw. des Steuernockens derjenigen der zu erzeugenden Werkstückform entspricht, ist sie auf einfache Weise genau vorher festlegbar im Gegensatz zur Bestimmung der Steuerkurve bei bisher üblichen Nockenschleiimasdiinen. Eine mechanische Kurvensteuerung und die damit verbundenen Nachteile sind entfallen. Die Werkstückform ändert sich nicht mit der Abnutzung der Schleifscheibe. Die Schleifqualität kann — wie beim herkömmlichen Rundschleifen — durch eine axiale Osziüationsbewegung der Schleifscheibe oder des Werkstückes noch we'ter verbessert werden. Ist das ganzzahlige Übersetzungsverhältnis Werkstückdrehung zu Schleifscheibendrehung größer als eins, also z. B. zwei oder mehr, ist die Unrundheit der Schleifscheibe radialsymmetrisch, so daß Unwuchten der Schleifscheibe ausgeschlossen sind.

Gemäß dem Merkmal des Patentanspruchs 3 können gleichzeitig mehrere Nocken oder Exzenter am Werkstück geschliffen werden, auch wenn diese unterschiedlich ausgestaltet oder gegeneinander winkelversetzt auf einer Welle angeordnet sein sollen. Dieses bringt aufgrund der Abbildung eines einstückigen Abrichtwerkzeuges bzw. einer einstückigen Steuernockenwelle über die Schleifscheibe auf das Werkstück eine erhebliche Verkürzung der Schleifzeit gegenüber den bisherigen Schleifmaschinen. Man kann darüber hinaus gleichzeitig ein oder mehrere zentrische Sitze des Werkstückes mit zusätzlichen runden Schleifscheiben schleifen.

Ausführung jbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Draufsicht einer die Erfindung aufweisenden Schleifmaschine mit einer Schleifscheibenabrichtvorrichtung für Nockenwellen,

Fig.2 einen Längsschnitt der Schleifmaschine von Fig. 1.

F i g. 3 eine andere Ausführungsform einer Schleifscheibenabrichtvorrichtung für Nockenwellen, und

F i g. 4 eine noch weitere Ausführungsform einer Schleifscheibenabrichtvorr'chtung für Exzenterwellen.

Bei der Schleifmaschine nach der Erfindung ist ein Satz von Einielschleifscheibe la bis 1Λ auf einer Schleifspindel 2 unter Bildung einer Satzschleifscheibe 1 montiert. Die Einzelschleifscheiben la bis 1Λ sind nach der gewünschten unruniSen oder exzentrisch runden Gestalt von Abschnitten 5a bis 5Λ eines zu schleifenden Werkstückes 5 und dem Verhältnis der Umdrehung zwischen Satzschleifscheibe 1 und Werkstück 5 unrund. Die Schleifspindel 2 ist an ihren Enden in Lagern 3 und 4 eines Schleifspindelstockes 13 auf einem Maschinenbett 14 rotierbar gehalten. Die Einzelschleifscheiben la bis \h sind gemäß F i g. 2 z. B. zur Ausbildung von Nocken 38 des Werkstückes 5 an einander gegenüberliegenden Seiten gegenüber einer runden Umfangsgestalt entsprechend abgeflacht, d* das Übersetzungsverhältnis von Werkstückdrehung zu Schleifscheibendrehung zwei beträgt. Wenn z. B. als Weil· f.ück 5 eine Nockenwelle mit winkclversetzten Nocken 38 geschliffen v/erden soli.

sind die Einzelschleifscheiben ta bis 1Λ bezüglich der Anordnung ihrer Abflachungen entsprechend winkelversetzt Der Antrieb der Schleifspindel 2 erfolgt von einem Motor 31 aus über einen Riementrieb 33. Parallel zur Achse der Schleifspindel 2 ist das im dargestellten Fall als Nockenwelle ausgebildete Werkstück 5 zwischen mitlaufenden Körnerspitzen 6 und 7 rotierbar eingespannt Zusätzlich ist das Werkstück 5 an zentrischen Lagersitzen 35,36 und 37 durch Setzstöcke 8,9 und 10 unterstützt Das Werkstück 5 wird synchron —_ in dem dargestellten Fall mit einem ganzzahligen Übersstzungsverhältnis von Werkstückdrehung zu Schleifscheibendrehung gieich zwei — von einem Zahnriementrieb 11, der von deF Schleifspindel 2 ausgeht über einen Mitnehmer 42, der an einem Sitz 34 des Werkstückes 5 angreift, angetrieben. Entsprechend dem Übersetzungsverhältnis weicht der Umfang der erforderlichen Einzelschleifscheiben la bis \h von der runden Gestalt ab. Anstelle des Zahnriementriebes 11 kann der Synchronlauf auch beispielsweise mit Hilfe eine« ί nicht dargestellten) elektrischen Servoantriebes erfo%en. Für die Zustellung des Satzes an Einzelschleifscheibeii la bis In an das Werkstück 5 ist der Schleifspindelstock 13 auf dem Maschinenbett 14 in (nicht dargestellten) Führungen mittels einer Gewindespindel 15 (in Pfeilrichtung) verschiebbar· gelagert Die dabei auftretende Abstandsveränderung zwischen Schleifscheibenachse und Werkstückachse wird am Zahnriementrieb 11 durch zwangsweise gleich nach außen bewegte Spannrollen 16 und 17 ausgeglichen, ohne daß eine Winkelverschiebung zwischen Werkstück 5 und Satzschleifscheibe 1 auf trifft. Die Gleichförmigkeit der Werkstückdrehung wird durch ein mit dem Werkstück 5 umlaufendes Schwungrad 18 verbessert. Für das Einlegen und Herausnehmen des Werkstückes 5 in die Körnerspitzen 6 und 7, ist der Werkstückantrieb über eine Indexkupplung 19 abkuppelbar. Ein Indexstift 20 der Indexkupplung 19 sorgt bei erneutem Anlauf des Werkstückes 5 für dessen richtige Winkellage. Die Beschleunigung der Werkstückdrehung beim Wiedereinschalten auf Synchrondrehzahl und das Abbremsen auf Stillstand bei Werkstückwechsel wird mit Hilfe eines Gleichstromservomotors 21 über einen Riementrieb 22 vorgenommen. Nach dem Einrasten des Indexstiltes 20 beim Wiederanruf wird der Gleichstromservomotor 21 abgeschaltet und läuft leer mit.

Die zur Ausbildung der unrunden oder exzentrisch runden Abschnitten 5a bis 5Λ des Werkstückes 5 notwendigen unrunden Einzelschleifscheiben 1 a bis IΛ werden mit einer auf der gegenüberliegenden Seite des Werkstückes 5 auf dem Schleifscheibenspindelstock 13 angeordneten Abrichtvorrichtung 32 geformt Bei der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der Schleifmaschine hat die Abrichtvorrichtung 32 ein zur Schleifspindel 2 achsparallel rotierbares Abrichtwerkzeug 23, dort in Form einer Kopiernockenwelle, welches in seiner Nockenform dem Endzustand des zu schleifenden Werkstückes 5, im gezeigten Fall einer Nockenwelle, entspricht Die Nocken des Abrichtwerkzeuges 23 sind mit Abrinhtdiamanten besetzt Der Antrieb des Abrichtwerkzeüges 23 erfolgt in gleicher Art wie der des Werkstückes 5 über einen dem Zahnriemenrrieb i 1 entsprechenden Zahnriementrieb 11'. Die Abrichtvorrichtung 32 kann zu der Satzschleifscheibe 1 hin mit einer Gewindespindel 24 (entsprechend der Pfeildarstellung in Fig. 2) auf (nicht dargestellten) Führungen zwischen Schleifspindelstock 13 und Abrichtvorrichtung 32 zugestellt werden. Durch eine axiale Oszillationsbewegung

der Salzschleifscheibe 1 (entsprechend der Pfeildarstcl-Iting in Fi g. I) oder des Abricht werkzeuges 23 wahrend des Abrichtens kann die Abricht- und Schieifqualität verbessert werden.

Eine andere Ausführungsform der Abrichtvorrich- ■> tung 32 ist in Fig. 3 veranschaulicht. Hier besteht das Abrichtwerkzeug nicht in einem einzigen Kopicrwcrkstück (Kopiernockenwelle), sondern in einer oder mehreren schnell umlaufenden zylindrischen Abrichtrollen 25, die mit Diamanten besetzt, von einem Antriebsmotor 26 angetrieben und je in einem Schieber 27 gelagert sind, welcher jeweils über eine Steuernockenwellc 28 verschoben und mit einer Feder 29 gegen den oder die Nocken der Steuernockenwelle 28 gedruckt wird. Die Steuernockenwelle 28 wird über einen den Zahnriementrieben 11 und W entsprechenden Zahnriementrieb II" synchron von der Schleifspindel 2, wie das Werkstück 5, angetrieben. Jeder Einzelschleifscheibe la bis 1Λ ist eine Resonderte Abrichtrolle 25 und ein gesonderter Abrichtschieber 27 zugeordnet. Wegen der hin- und herbewegten Massen der Abrichtschieber 27 soll hier beim Abrichten die Schleifscheibendrehzahl herabgesetzt werden. Eine derartig in F i g. 3 dargestellte Abrichtvorrichtung 32 kann auch anstelle der diamantbesetzten Abrichtrolle 25-ein (nicht dargestelltes) lose umlaufendes rundes Abrichtrad aus Stahl oder Hartmetall haben, welches die Satzschleifscheibe 1 im Einroll (crush)-Verfahren abrichtet.

Fig.4 veranschaulicht eine Ausführungsform der Abrichtvorrichtung 32 für Exzenterwellen. Hier wird als Abrichtwerkzeug eine diamantbesetzte Exzenterwelle 30 verwendet. Die Arbeitsweise dieser Abrichtvorrichtung gleicht der in Fig. 1 und 2 für eine Nockenwelle veranschaulichten.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Maschine zum Schleifen unrunder oder exzentrisch runder Werkstücke, bei welcher eine unrunde Umfangsschleifschcibe mit zum Werkstück komplementärer Form-auf einer zur Werkstückachse-parallelen Achse angeordnet und das Verhältnis der Werkstückdrehzahl zur Schleifscheibendrehzahl ganzzahlig eins oder größer als eins ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifscheibe {1) ein achsparallel rotierbares Abrichtwerkzeug (23, 30) zugeordnet ist, dessen Außenform-der Form des Werkstückes-entspricht und daß das Abrichtwerkzeug (23, 30) synchron mit dem Werkstück (5) umläuft

2. Maschine zum Schleifen unrunder oder exzentrisch runder Werkstücke, bei welcher eine unrunde Umfangsschleifscheibe mit zum Werkstück komplementärer Fern auf einer zur Werkstückachse parallelen Achse angeordnet und das Verhältnis der Werkstückdrehzahl zur Schleifscheibendrehzahl ganzzahlig eins oder größer als eins ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifscheibe (i) eine achsparallel rotierbare zylindrische AbrichtroUe (25) zugeordnet ist, die mittels eines der Form des Werkstükkes (5) entsprechend geformten, synchron mit dem Werkstück (S) angetriebenen Steuernockens (28) radial zur Schleifscheibenachse zustellbar ist

3. Maschine zum Schleifen unrunder oder exzentrisch runder Werkstücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß mehrere unterschiedliche oder gleichartige, aber zueinander winkelversetzte Schleifscheiben (la bis h) auf einer Schleifspindel (2) angeordnet sind und diesen jeweils das Abrichtwerkzeug (23,30) bzw. die Abrichtrollen (25) zugeordnet ist bzw. sind.