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Verfahren und Vorrichtung zum spitzenlosen Schleifen
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rotationss.rnmetrescher Werkstücke.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum spitzenlosen Schleifen der
Enden rotationssymmetrischer Werkstücke sowie eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens. Derartige rotationssymmetrische Werkstücke können z. B. lagernadeln,
Stifte, Rollen usw. sein.
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Es ist eine Spitzenlosschleifmaschine zum Vrofilieren der Enden rotationssymmetrischer
Werkstücke bekannt, bei welcher mittels einer Werkstückführungstrommel diese Werkstücke
relativ zu mindestens einem Schleifkörper bewegt werden Die Werkstückführungstrommel
wird durch eine Regelscheibe, einen Käfig und ein Stahlband gebildet und bewirkt
einerseits eine kreisförmige Vorschubbewegung der Werkstücke, andererseits eine
rasche Rotationsbewegung der Werkstücke um ihre eig#ene Achse. Durch die gegenläufigen
Umfangsgeschwindigkeiten von Regelscheibe und Stahlband ergibt sich die spitzenlose
Drehung aller zwischen Regelscheibe und Stahlband liegenden Werkstücke.
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Hierbei sind diese in Schlitzen des Käfigs geführt, welcher vollkommen
unabhängig vom Antrieb der spitzenlosen Drehung der Werkstücke in Drehbewegung versetzt
wird und die Vorschubbewegung der Werkstücke bewirkt (DE-PS 1 191 250).
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Eine derartige Vorrichtung ist in mehrerer Hinsicht nachteilig. Insbesondere
die Gestaltung der Werkstückführungstrommel bringt Probleme mit sich. Um den Werkstücken
bei der Bearbeitung exakte seitliche Führung geben zu können, müssen die Schlitze
des Käfigs in ihrer Breite genau dem Durchmesser der Werkstücke entsprechen. Damit
ist die Gestaltung des Käfigs von den zu bearbeitenden Werkstücken abhängig und
bei Änderung der Werkstückgröße die Montage eines anderen Käfigs erforderlich. Dies
ist Jedoch mit großem Aufwand verbunden.
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Ixtachteilig ist Jedoch vor allem, daß die Vorrichtung nur zur Bearbeitung
von Werkstücken relativ großen Durchmessers geeignet ist. Um den Werkstücken den
Kontakt sowohl mit der Regelscheibe als auch mit dem Stahlband und damit die Erzeugung
einer Rotationsbewegung zu ermöglichen, muß die Höhe der Stege des Käfigs geringer
sein als d er der Werkstückdurchmesser.
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Werkstücke mit geringem Durchmesser ( ' 1 mm) und möglicherweise im
Verhältnis dazu sehr großer Längsausdehnung (bspw.
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1 : 50 bis 1 : 100) sind mit einer derartigen Vorrichtung nicht mehr
bearbeitbar, da der Käfig dann nicht mehr mit der erforderlichen Stabilität herstellbar
und damit eine exakt definierte Bewegung der Werkstücke relativ zum Schleifkörper
nicht mehr gewährleistet ist. Dies hat jedoch entscheidende Auswirkung auf die Qualität
der geschliffenen Flächen.
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Weiterhin wird durch die im Abstand auf den Schleifkörper treffenden
Werkstücke eine periodisch wechselnde Belastung des Schleifkörpers einschließlich
der Schleifspindel und der Werkstückführungstrommel hervorgerufen, was infolge der
swangsläufig vorhandenen Lagerspiele und der Durchbiegung der Wellen zu periodischen
lageveränderungen dieser Teile führt. Derartige lageveränderungen fuhren Jedoch
bei der Bearbeitung von Präzisionsteilen, deren Toleranzen im Mikrometerbereich
liegen können, zu nicht akzeptierbaren Maßabweichungen.
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Es ist deshalb Zweck der Erfindung, eine Präzisionsbearbeitung der
Enden rotationssymmetrischer Werkstücke durch Schleifen zu ermöglichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum spitzenlosen
Schleifen der Enden rotationssymmetrischer Werkstücke sowie eine Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, durch welches insbesondere die Bearbeitung
von Werkstücken mit geringem Durchmesser mit hoher Genauigkeit möglich ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren, durch welches die Aufgabe gelöst wird,
ist dem 1. Patentanspruch zu entnehmen. Weitere Ansprüche kennzeichnen eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens sowie vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der
Vorrichtung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung zu dessen Durchführung
haben den entscheidenden Vorteil, daß in besonders einfacher und unkomplizierter
Weise die Präzisionsbearbeitung der Enden rotationssymmetrischer Werkstücke auch
mit gegenüber ihrer Länge sehr kleinem Durchmesser möglich ist. Die gezielte Ausschaltung
von symmetrischen Fehlern wie z. B. lagerspielen oder Durchbiegungen von Antriebswellen
von Schleifkörper und Transportmittel durch die Erfindung macht die Einhaltung von
Toleranzen im Mikrometerbereich ohne übertriebenen Aufwand möglich.
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Ein weiterer, nicht zu unterschätzender Vorteil der Erfindung ist
die durch sie ermöglichte Produktivität. Es ist ohne weiteres möglich, zwischen
zwei Korrekturvorgängen zum Ausgleich der Sohleifkörperabnutzung Werkstücke in Mengen
von mehreren Zehntausend in einwandfreier Qualität herzustellen.
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Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1: eine schematische Seitenansicht
einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2: eine
Einzelheit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, Fig. 3: einen Schnitt
III - III gemäß Fig. 1, Fig. 4 und Fig. 5: Seitenansichten weiterer alternativer
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 1 dargestellt. Einem Schleifkörper 1, welcher
durch die Schleifspindel 2 angetrieben wird, ist ein Transportmittel für die Werkstücke
3 in Form eines Transportrades 4 zugeordnet. Die Form des Schleifkörpers 1 ist entsprechend
der Bewegungsbahn angepaßt, auf welcher die Werkstücke 3 durch das Transportrad
4 bewegt werden.
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Zumindest im Bereich des Schleifkörpers 1 steht dem Transportrad 4
ein vorzugsweise feststehendes Gegenhaltemittel 5 mit einer Distanz gegenüber, die
dem Durchmesser der zu bearbeitenden Werkstücke 3 entspricht. Das Gegenhaltemittel
5 ist konzentrisch zum Transportrad 4 angeordnet und besitzt die Form eines Kreisbogens.
Auf diese Weise wird zwischen dem Transportrad 4 und dem Gegenhaltemittel 5 ein
kreisbogenförmiger Kanal 6 zur Führung der Werkstücke 3 gebildet, welcher einseitig
durch einen Anschlag 7 begrenzt wird (Fig. 2). Sowohl Transport rad 4 als auch Gegenhaltemittel
5 sind zur Erhöhung der Rollreibungszahl gegenüber den Werkstücken 3 mit einem dünnen
Gummimantel überzogen.
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Am Eingang des Kanals 6 ist eine Fördervorrichtung 8 für die Werkstücke
3 angeordnet. Diese besteht aus einem Zuführmagazin 9, in welchem eine Vielzahl
von zu bearbeitenden Werkstücken 3 gespeichert ist, einer Walze 10, welche mit sich
in axialer Richtung erstreckenden Nuten 11 versehen ist und einem Werkstücksammelkanal
12, der einseitig durch ein bewegliches Abstreifelement (Einstreichelement) 13 begrenzt
wird.
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Der Werkstücksammelkanal 12 führt zum Kanal 6 zwischen Transportrad
4 und Gegenhaltemittel 5.
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Der Auslauf des Kanals 6 mündet in ein Sammelmagazin 14, von welchem
die bearbeiteten Werkstücke 3 aufgenommen werden.
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Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Werkstücke
3, wie das auch in Fig. 1 erkennbar ist, durch die Fördervorrichtung 8 dem Transportrad
4 in lückenlos er Aneinanderreihung, d. h. also unter ständiger gegenseitiger BerUhrung
der aufeinanderfolgenden Werkstücke 3, übergeben. Die Werkstücke 3 bilden deshalb
im Kanal 6, in welchem sie zwischen Transportrad 4 und Gegenhaltemittel 5 geklemmt
werden, infolge der Relativbewegung zwischen diesen am Gegenhaltemittel 5 abrollen
und mit ihren Enden über den Schleifkörper 1 geführt werden, ein quasi zusammenhängendes
Band.
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Zu diesem Zweck ist die Fördervorrichtung 8 mit dem Transportrad 4
bewegungsverbunden, beispielsweise über ein Zahnradgetriebe, und ihre Fördergeschwindigkeit
steht mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Transportrades 4 in einem genau definierten
Verhältnis. Die Werkstücke 3 werden von der Walze 10 mittels der Nuten 11 einzeln
aus dem Zuführmagazin 9 entnommen.
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Durch das Abstreifelement 13, welches fingerartig in mindestens eine
nicht dargestellte, tiefer als die Nuten 11 ausgebildete Umfangsrille der Walze
10 eingreift, werden die Werkstücke 3 aus den Nuten 11 ausgehoben und dem Werkstücksammelkanal
12 zugeführt. Das Abstreifelement 13 gewährleistet weiterhin, daß die Werkstücke
3 aus dem Werkstücksammelkanal 12 einschichtig nacheinander in den Kanal 6 einlaufen.
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Um eine entsprechende Anpassung der Vorrichtung an die Seweils zu
erarbeitende Werkstückgeometrie sowie entsprechende Maßkorrekturen durchführen zu
können, sind sowohl die Schleifspindel 2 als auch das Transportrad 4 in mehreren
Koordinatenrichtungen verschiebbar bzw. drehbar. Weiterhin steht die Schleifspindel
2 in einem bestimmten Winkel zur Bewegungsrichtung der Werkstücke 3, wodurch während
des Abrollens der Werkstücke 3 am Gegenhaltemittel 5 gleichzeitig eine Zustellbewegung
der Werkstücke 3 in Richtung der Schleifspindel 2
entsteht. Diese
läßt sich Jedoch auch durch eine entsprechende Schrägstellung des Anschlages 7 bezüglich
der Bewegungsrichtung der Werkstücke 3 realisieren.
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Der durch die ständig gleiche Anzahl von Werkstücken 3 auf den Schleifkörper
1 auch ständig nahezu konstante Druck auf die lagerung von Schleifspindel 2 und
Transportrad 4 gewährleistet, daß vorhandene lagerspiele und entstehende Wellendurchbiegungen
nach dem Einrichten der Vorrichtung auf das zu erreichende Fertigungsmaß keinen
Einfluß mehr haben Hierdurch wird eine Genauigkeit erreicht, welche auch durch immer
weitere Verringerung der funktionsnotwendigen lagerspiele nicht zu erhalten wäre.
Die im statischen Zustand zu messenden Lagerspiele der genannten Teile liegen wesentlich
über der erreichten Genauigkeit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geschliffenen
Werkstücke 3 bzw. deren Toleranzen.
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Die während des Einrichtevorganges der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bearbeiteten Werkstücke 3 können, sofern durch entsprechende Gestaltung des Einrichtevorganges
gewährleistet wird, daß diese Werkstücke 3 stets Übermaß besitzen, der Bearbeitung
durch Einlegen in das Zuführmagazin 9 erneut untersogen werden, so daß die durch
das Einrichten entstehenden, ohnehin kaum nennenswerten Verluste an Werkstücken
3 kompensiert werden. Die Zahl der nach dem Einrichten der Vorrichtung bis zum nächsten
Korrekturvorgang zum Ausgleich der Schleifkörperabnutzung kann Je nach Art der Werkstücke
3 bis zu mehreren Zehntausend reichen.
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Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeigt Fig. 3. Ihre Wirkungsweise ist mit der der bisher beschriebenen Vorrichtung
ohne weiteres vergleichbar.
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Das Transportmittel für die Werkstücke 3 wird durch ein
Transportband
15 verk#rpert, welches auf zwei Rollen 16 läuft.
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Einem der beiden Drums des Transportbandes 15 ist mit entsprechender
Distanz ein ebenes Gegenhaltemittel 5 zugeordnet, wodurch ein ähnlicher, Jedoch
gerader Kanal 6 gebildet wird.
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In diesem Bereich ist wiederum auch der Schleifkörper 1 angeordnet,
welcher in diesem Falle zylindrische oder kegelige Form haben kann.
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Die Werkstücke 3 werden dem Transportband 15 durch eine analoge Fördervorrichtung
8 in lückenlos er Aneinanderreihung übergeben, rollen infolge der Bewegung des Transportbandes
15 am vorzugsweise feststehenden Gegenhaltemittel 5 ab und werden somit unter Eigendrehung
mit ihren zu bearbeitenden Enden über den Schleifkörper 1 geführt. Zumindest in
dessen Arbeitsbereich kann die Andruckwirkung des gransportbandes 15 erforderlichenfalls
durch ein ortsfestes, auf dem Transportband 15 gleitendes zusätzliches Druckelement
17 verstärkt werden.
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Dieses Druckelement 17 sollte quer zur Bewegungsrichtung des Transportbandes
15 beweglich sein und kann die Drwokwirkung z. B. durch Eigengewicht oder Federbelastung
ausüben.
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Wenn von Werkstücken 3 durch die Schleifbearbeitung ein relativ großes
Materialvolumen abgetragen werden soll, so macht es sich im Interesse der erwarteten
Genauigkeit und Oberflächenrauhigkeit sowie zur Vermeidung von Materialsohäden (z.
Bo Gef ügeveränd e rung e n) infolge zu großer WArmeentwtoklung erforderlich, die
Bearbeitung in mehreren Etappen durchzuführen.
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Fig. 4 zeigt eine dazu geeignete Vorrichtung. Bei dieser sind im Bereich
eines Trums des Transportbandes 15 nacheinander mehrere voneinander unabhängig arbeitende
Schleifkörper 1 angeordnet, über welche die Werkstücke 3 in bereits beschriebener
Weise kontinuierlich hinweggeführt werden. Dementsprechend kennen auch mehrere zusätzliche
Druckelemente 17 vorgesehen sein. Im übrigen gleicht die Arbeitsweise dieser Vorrichtung
der der Ausführungsform gemäß Fig 3.
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Aufstellung der verwendeten Bezugszeicben: 1 = Schleifkörper 2 = Schleifspindel
3 = Werkstück 4 = Transport rad 5 = Gegenhaltemittel 6 = Kanal 7 = Anschlag 8 =
Fördervorrichtung 9 = Zuführmaga#in 10 = Walze 11 = Nut 12 = Werkstücksammelkanal
13 = Abstreifelement oder Einstrejohelement 14 = Sammelmagazin 15 = Transportband
16 = Rolle 17 = Druckelement
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