DE3240332A1

DE3240332A1 - Verfahren und schleifmaschine zur schleifbearbeitung einer welle

Info

Publication number: DE3240332A1
Application number: DE19823240332
Authority: DE
Inventors: Ernst 5600 Wuppertal Thielenhaus
Original assignee: Ernst Thielenhaus GmbH and Co KG
Current assignee: Ernst Thielenhaus GmbH and Co KG
Priority date: 1982-10-30
Filing date: 1982-10-30
Publication date: 1984-05-03
Also published as: DE3240332C2; US4519170A; FR2538290B1; FR2538290A1

Description

3 2.4 0-3

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Bearbeitungsaufspannung und Schleifbearbeitung, insbes. Feinschleifbearbeitung, einer Welle,

wobei die Welle in eine Werkstückaufnahme eingesetzt und in dieser an zumindest zwei Lagerstellen gelagert sowie in der Werkstückaufnahme an einen Bearbeitungsantrieb angeschlossen wird,

wobei ferner auf die rotierende Welle außerhalb der Lagerstellen zumindest ein Schleifstein aufgesetzt wird. Die Erfindung bezieht sich fernerhin auf eine Schleifmaschine, die zur Durchführung eines solchen Verfahrens eingerichtet und mit einer Werkstückaufnahme, einem Bearbeitungsantrieb und einem Werkzeughalter ausgerüstet ist, wobei die Werkstückaufnahme Lagerelemente für die Aufspannung der zu bearbeitenden Welle bei der Schleifbearbeitung aufweist. Welle bezeichnet im Rahmen der Erfindung Werkstücke, auf die zumindest bei der Schleifbearbeitung bzw. Feinschleifbearbeitung ein Drehmoment einwirkt, gleichgültig ob die Werkstücke später als Getriebewellen/ Steuerwellen oder für andere Zwecke eingesetzt werden.

Im Rahmen der bekannten gattungsgemäßen Maßnahmen wird die zu bearbeitende Welle in der Werkstückaufnahme festmechanisch eingespannt. Darunter wird eine Einspannung zwischen Spitzen oder in einem mechanischen Spannfutter mit Spannbacken verstanden. Das ist nicht frei von Nachteilen, weil die zu bearbeitende Welle infolge von Toleranzen an den einzelnen festmechanischen Einspannstellen nie vollständig schlagfrei laufen kann. Das beruht auf der Tatsache, daß keine Einspannspindel o. dgl. vollkommen rund laufen kann und führt zu Bearbeitungsungenauigkeiten in Form von systembedingten Toleranzfehlern. Andererseits werden aus Gründen von Leistungssteigerung, Energieeinsparung, Verringerung von Geräuschemission und aus anderen Gründen die

Androjewski, Honlce & Partner, Patentanwälte in Essen

Anforderung an einen möglichst schlagfreien Lauf von Wellen ständig gesteigert. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen ist die festmechanische Einspannung der Werkstücke in der Werkstückaufnahme darüber hinaus ein zeitaufwendiger Vorgang, der mit großer Genauigkeit ausgeführt werden muß, und nichtsdestoweniger zu weiteren Toleranzfehlern führt, die auf ungenaue Aufspannung beruhen. Der beschriebene Zeitaufwand führt bei automatischen und halbautomatischen Schleifmaschinen zu störenden Totzeiten.

In anderen Bereichen der Schleifbearbeitung und insbes. Feinschleifbearbeitung von Werkstücken, nämlich bei der Bearbeitung von Kugellagerringen, ist es bekannt, Einspannverformungen durch ein den Kugellagerring an drei oder mehr definierten Stellen anfassendes festmechanisches Spannwerkzeug durch eine sogenannte hydrocentrische Aufspannung zu vermeiden (DE-PS 24 o7 261). Hier befindet sich in der Werkstückaufnahme zwischen dem Kugellagerring und der Aufnahme selbst ein Ringspalt, in den ein Schmiermittel eingeführt wird. Das hat die beschriebenen Probleme bei der Schleifbearbeitung und insbes. Feinschleifbearbeitung von Wellen bisher nicht beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bearbeitungsaufspannung und Schleifbearbeitung, insbes. Feinschleifbearbeitung, einer Welle anzugeben, welches gewährleistet, daß das Werkstück bei der Schleifbearbeitung bzw. Feinschleifbearbeitung praktisch schlagfrei, jedenfalls ohne erzwungenen Schlag aus einer festmechanischen Aufspannung, umläuft. Der Erfindung liegt fernerhin die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben, welche insbes. für eine automatische Bearbeitung der Werkstücke eingerichtet und mit einer Transferstraße integriert ist.

BAD ORIGINAL

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung in verfahrensmäßiger Hinsicht zunächst, daß die Welle an den Lagerstellen von jeweils zwei im Querschnitt halbkreisförmigen Lagerschalen umfaßt wird,

die sich zu einer Lagerbuchse ergänzen und deren Lagerflächen gegenüber den Lagersteilen einen Ausgleichspiel-Ringspalt bilden,

und daß bei der Schleifbearbeitung in den Ausgleichspiel-Ringspalt mit überdruck ein Schmiermittel eingedrückt wird. - Die Erfindung nutzt die überraschende Tatsache, daß die zur Vermeidung von Einspannverformungen bei Kugellagerringen bekannten Maßnahmen der hydrocentrischen Aufspannung auch eine schlagfreie Aufnahme von Wellen bei einer Schleifbearbeitung und einer Feinschleifbearbeitung zulassen, wenn ein Ausgleichspiel-Ringspalt ausreichender Dicke verwirklicht wird. Nach bevorzugter Aus-

■führungsform der Erfindung wird mit einem Ausgleichspiel-Ringspalt gearbeitet, dessen Spaltdicke groß ist zu der konstruktiv vorgegebenen Unrundheitstoleranz der Welle und der Lagerschalen. Im übrigen muß mit einem Schmiermittel gearbeitet werden, welches infolge des Ausgleichspiels und trotz des Ausgleichspiels die aufgenommene Welle schlagfrei, gleichsam auf einem Schmiermittelpolster lagert. Insoweit kann auf die Sommerfeldsche Schmiermitteltheorie und auf die Erfahrungen der Schmiermittelreibung zurückgegriffen werden. Im allgemeinen sind alle im Maschinenbau üblichen Schmiermittel geeignet. Bewährt hat es sich, als Schmiermittel ein Spül- oder Kühlmittel einzusetzen, wie es 'bei der spanabhebenden Bearbeitung von Metallen gebräuchlich ist, und zwar mit einem Druck von etwa 5 bar in den Ringspalt einzuführen.

BAD ORIGINAL"

ν/ ί- -T

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

Es versteht sich, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Vorsorge getroffen werden muß, daß durch den Bearbeitungsantrieb in die zu bearbeitende Welle ein Schlag nicht eingetragen wird. Insoweit muß das Drehmoment für die Bearbeitung hinreichend weich eingetragen werden. Die Praxis kennt dazu mehrere Möglichkeiten. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird die Welle an ihren beiden Stirnseiten an ebenen Abstützelementen mit Axialdruck abgestützt, von welchen Abstützelementen zumindest eines zur Aufbringung des Bearbeitungsdrehmomentes angetrieben wird. Es versteht sich, daß dabei die Antriebsachse dieses Abstützelementes einerseits, die Rotationsachse der rotierenden Welle andererseits so genau wie möglich koaxial zueinander angeordnet werden. Ohne weiteres kann die Welle gleichzeitig mit mehreren Schleifsteinen oder Feinschleifsteinen bearbeitet werden.

In maschinentechnischer Hinsicht lehrt die Erfindung zur Lösung der angegebenen Aufgabe, daß die Lagerelemente als Lagerbuchsen aus jeweils zwei Lagerschalen ausgebildet sind, welche Lagerschalen jede zu bearbeitende Welle halbkreisförmig mit Ausgleichspiel-Ringspalt umfassen,

wobei in den Ausgleichspiel-Ringspalt über Bohrungen, z. B. radiale Bohrungen, ein Schmiermittel einführbar ist,

und daß die Lagerschalen an Aufspannarmen gehalten sind, die um die zu bearbeitende Welle zangenförmig zu schließen und zu öffnen sind. Um unterschiedliche Wellen in einer solchen Schleifmaschine bearbeiten zu können, oder auch um die Teile einer Welle zu bearbeiten, die zunächst in den Lagerschalen gehalten

BAD ORIGINAL

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

sind, empfiehlt die Erfindung, daß die Aufspannarme längs der Werkstückaufnahme verstellbar sind. Im Rahmen der Erfindung liegt es, daß Aufspannarme mit unterschiedlichem Lagerschalendurchmesser vorgesehen oder austauschbar sind. Sollten die Mittelpunkte oder Achsen der Lagerschalen nicht genau fluchten, so ist das unschädlich, weil einerseits das Sehmiermittelpolster ausglei <hend wirkt und andererseits die Werkzeuge nach Maßgabe der Fluchtungsungenauigkeiten korrigierend eingerichtet werden können. Die Aufspannarme sind zweckmäßigerweise um zumindest eine Aufspannachse oder mit zumindest einer Aufspannwelle schwenkbar, die sich oberhalb der Werkstückaufnahme befindet. Gerade diese Ausführungsform erlaubt es, eine erfindungsgemäße Schleifmaschine vollautomatisch zu betreiben. In der Ausführungsform mit zugeordneter Transferstraße mit Paletten o. dgl. Transportelementen für die automatische Zuführung und Abführung der zu bearbeitenden bzw. bearbeiteten Welle lehrt die Erfindung, daß die Transferstraße durch die Werkstückaufnahme geführt ist, wobei die einzelnen Paletten bzw. Transportelemente in der Werkstückaufnahme anhaltbar sind, daß die in der Werkstückaufnahme auf einem Transportelement aufliegende Welle von den Aufspannarmen bzw. deren Lagerschalen an den Lagerstellen erfaßbar und dadurch von dem Transportelement abhebbar ist,- Das alles läßt sich mit den Hilfsmitteln der modernen Steuerungs- und Antriebstechnik von Werkzeugmaschinen u. dgl. ohne weiteres aufeinander abstimmen, so daß die Maschine vollautomatisch arbeiten kann.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß im Rahmen der erfindungsgemäßen Maßnahmen die Welle in der Werkstückaufnahme praktisch vollkommen schlagfrei laufen kann. Dazu wird eine hydromechanische Einspannung verwirklicht, die infolge des Ausgleichspiels den schlagfreien Lauf zuläßt^ Die bei festmechanischer Einspannung unvermeidbaren, eingangs angedeuteten Zwänge

BAD

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

-1ο-

entfallen. Eine Maschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich darüber hinaus durch besondere, aufspanntechnische Einfachheit aus. Die sonst notwendigen, zeitaufwendigen Maßnahmen für die Einführung der Wellen zwischen Spitzen oder in Spannfutter entfallen, darüber hinaus können festmechanische Einspannungenauigkexten nicht mehr auftreten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 die Seitenansicht einer für das erfindungsgemäße Verfahren eingerichteten Schleifmaschine,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 in anderer Funktionsstellung, ausschnittsweise,

Fig. 3 im gegenüber der Fig. 1 und 2 wesentlich vergrößerten Maßstab einen Vertikalschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 2 und

Fig. 4 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 3.

Die in den Figuren dargestellte Schleifmaschine ist eine Feinschleifmaschine, die zum Schleifen von Getriebewellen eingerichtet sein mag. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören neben dem Maschinengestell 1 eine Werkstückaufnahme, ein Bearbeitungsantrieb und ein Werkzeughalter. Aus Gründen der Deutlichkeit wurden der Bearbeitungsantrieb und der Werkzeughalter nicht

BAD¹ORiGINAL

J /. 4 U J J L

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

- 11 -

gezeichnet. Die Werkstückaufnahme besitzt Lagerelemente 2 für die Aufspannung der zu bearbeitenden Welle 3 bei der Schleifbearbeitung.

Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 entnimmt man zunächst, daß die Lagerelemente 2 als Lagerbuchsen aus jeweils zwei Lagerschalen 4, 5 ausgebildet sind, die jede die zu bearbeitende Welle 3 halbkreisförmig umfassen. Die Lagerschalen 4, 5 sind an Aufspannarmen 6 gehalten, die um die zu bearbeitende Welle 3 zangenartig zu öffnen und wieder zu schließen sind. Aus den Fig. 3 und 4 entnimmt man, daß die Lagerschalen 4,5 die zu bearbeitende Welle 3 mit einem Ausgleichspiel-Ringspalt 7 umfassen. Dieser Ausgleichspiel-Ringspalt 7 besitzt eine Spaltdicke, die groß ist zur Unrundheitstoleranz der Welle und der Lagerschalen, über radiale Bohrungen 8 ist in den Ausgleichspiel-Ringspalt 7 ein Schmiermittel mit Druck einführbar. Es versteht sich, daß die Aufspannarme 6 längs der Werkstückaufnahme, d. h. in Richtung des in Fig. 4 eingezeichneten Doppelpfeiles 9, verstellbar sein können. Auch können in die Maschine Aufspannarme 6 mit unterschiedlichem Lagerschalendurchmesser eingesetzt werden, wenn es sich um die Schleifbearbeitung von Wellen 3 unterschiedlichen Durchmessers handelt. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Aufspannarme 6 um zwei Aufspannachsen 1o schwenkbar, die sich oberhalb der Werkstückaufnahme befinden. Man erkennt in Fig. 1, daß der Schleifmaschine eine Transferstraße 11 mit Paletten 12 o. dgl. Transportelementen zugeordnet ist, welche Transferstraße 11 für die automatische Zuführung und Abführung zu bearbeitender und bearbeiteter Wellen 3 dient.

BAD ORIGINAL

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

Diese Transferstraße 11 ist durch die Werkstückaufnahme geführt. Die einzelnen Transportelemente 12 mit den zu bearbeitenden Wellen 3 sind in der Werkstückaufnahme anhaltbar. Die in der Werkstückaufnahme auf einem angehaltenen Transportelement 12 aufliegende, zu bearbeitende Welle 3 ist von den Aufspannarmen 6, bzw. deren Lagerschalen 4, 5 an den Lagersteilen erfaßbar. Insofern erfüllen die Lagerschalen 4, 5 mit den Aufspannarmen 6 eine Doppelfunktion, sie arbeiten nämlich zugleich als Manipulator, der eine zu bearbeitende Welle 3 von dem Transportelement 12 abnimmt. Dazu braucht lediglich die Achse der Welle 3 auf dem Transportelement 12 um ein oder einige Zehntelmillimeter tiefer zu liegen als die Achse der geschlossenen Lagerschalen 4, 5. Entsprechend wird eine bearbeitete Welle 3 wieder mit Hilfe der Aufspannarme .6 an ein Transportelement überaeben.

BAD ORIGINAL

Al·
Leerseite

Claims

Andrejewski, Honke & Partner Patentanwälte

Diplom-Physiker

Dr. Walter Andrejewski

Diplom-Ingenieur

Dr.-Ing. Manfred Honke

Diplom-Physiker

Dr. Karl Gerhard Masch

Anwaltsakte: 5 9 27 3/Vb- 4300 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 10 02

18. August 1982 Patent- und Hilfsgebrauchsmusteranmeldung Ernst Thielenhaus KG
Schwesterstraße 50
5600 Wuppertal 2

Verfahren und Schleifmaschine zur Schleifbearbeitung einer Welle

Patentansprüche:

Verfahren zur Bearbeitungsaufspannung und Schleifbearbeitung, insbes. Feinschleifbearbeitung, einer Welle, -

wobei die Welle in eine Werkstückaufnahme eingesetzt und in dieser an zumindest zwei Lagerstellen gelagert sowie in der Werkstückaufnahme an einen Bearbeitungsantrieb angeschlossen wird,

wobei ferner auf die rotierende Welle außerhalb der Lagerstellen zumindest ein Schleifstein aufgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle an den Lagerstellen von jeweils zwei im Querschnitt halbkreisförmigen Lagerschalen umfaßt wird.

Original

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

die sich zu einer Lagerbuchse ergänzen und deren Lagerflächen gegenüber den Lagerstellen einen Ausgleichspiel-Ringspalt bilden,

und daß bei der Schleifbearbeitung in den Ausgleichspiel-Ringspalt mit Überdruck ein Schmiermittel eingedrückt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Ausgleichspiel-Ringspalt gearbeitet wird, dessen Spaltdicke groß ist zur Unrundheitstoleranz der Welle und der Lagerschalen.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmiermittel ein Spül- oder Kühlmittel für die spanabhebende Bearbeitung von Metallen eingesetzt und dieses mit einem Druck von etwa 5 bar in den Ausgleichspiel-Ringspalt eingedrückt wird.
4. Verfahren nach einem.der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle an ihren beiden Stirnseiten an ebenen Abstützelementen mit Axialdruck abgestützt wird, von denen zumindest eine angetrieben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifbearbeitung gleichzeitig mit mehreren Schleifsteinen bzw. Feinschleifsteinen durchgeführt wird.
6. Schleifmaschine, insbes. Feinschleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, - mit

Werkstückaufnahme,
Bearbeitungsantrieb und

- BAD ORIGINAL

J /Λ U ό 3 2

Andrejewski, Honlce & Partner, Patentanwälte in Essen

Werkzeughalter,

wobei die Werkstückaufnähme zumindest zwei Lagerelemente für die Aufspannung der zu bearbeitenden Welle bei der Schleifbearbeitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerelemente (3) als Lagerbuchsen aus jeweils zwei Lagerschalen (4, 5) ausgebildet sind, welche Lagerschalen (4, 5) jede zu bearbeitende Welle halbkreisförmig mit Ausgleichspiel-Ringspalt (7) umfassen,

wobei in den Ausgleichspiel-Ringspalt (7) über Bohrungen (8) z. B. radiale Bohrungen, ein Schmiermittel einführbar ist,

und daß die Lagerschalen (4, 5) an Aufspannarmen (6) gehalten sind, die um die zu bearbeitende Welle (3) zangenförmig zu schließen und zu öffnen sind.
7. Schleifmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspannarme (6) längs der Werkstückaufnahme verstellbar und dadurch auf unterschiedliche Lagerstellen der Welle (3) einstellbar sind.
8. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Aufspannarme (6) mit Lagerschalen (4, 5) unterschiedlichen Lagerschalendurchmessers vorgesehen und austauschbar sind.
9. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspannarme (6) um zumindest eine Aufspannachse oder mit zumindest einer Aufspannwelle (10) schwenkbar sind, die sich oberhalb der Werkstückaufnahme befinden.

BAD ORIGINAL

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

1o. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, in der Ausführungsform mit zugeordneter Transferstraße mit Paletten o. dgl. Transportelementen für die automatische Zuführung und Abführung der zu bearbeitenden bzw. bearbeiteten Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Transferstraße (11) durch die Werkstückaufnahme geführt ist, wobei die einzelnen Paletten oder Transportelemente (12) in der Werkstückaufnahme anhaltbar sind, daß die in der Werkstückaufnahme auf einem Transportelement (12) aufliegende Welle (3) von den Aufspannarmen (6) bzw. deren Lagerschalen (4, 5) an den Lagerstellen erfaßbar und dadurch von dem Transportelement (12) abhebbar ist.

BAD ORIGINAL