DE3608778A1

DE3608778A1 - Method and grinding tool for the precision cylindrical grinding of shafts

Info

Publication number: DE3608778A1
Application number: DE19863608778
Authority: DE
Inventors: Hermann Plettke; Theo Plettke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-03-15
Filing date: 1986-03-15
Publication date: 1987-09-17

Abstract

The invention relates to a method for the precision cylindrical grinding of shafts made of hard materials, in particular steel. Known methods require a very long grinding time, the peak-to-valley height finally obtained no longer being within a preset limit value. The invention shortens the grinding time while at the same time improving the peak-to-valley height by a method in which a shaft surface is exposed, along a grinding line, to the action of a plane end of a grinding tool driven in rotation at high speed, the axis of rotation of which is set perpendicularly to the axis of the shaft. Advantageously, an interruption of the grinding line is achieved by a grinding tool which is centrally recessed in the manner of a cup-grinding wheel and is also composed of a fine-porous carrier material which receives a polish-grinding paste. The grinding speed of approximately 15 m/s is realised by a high-speed drive at 27000 rpm.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Schleifwerk zeug zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method according to the Preamble of claim 1 designated Art. Furthermore, the invention relates to a grinder witness to the implementation of this procedure.

Beim Rundschleifen von Wellen steht in bekannter Weise das rotierende Werkstück im Eingriff mit dem gleichfalls rotierenden Schleifwerkzeug, welchletzteres als Träger für eine Vielzahl von Schleifkörnern ausgeführt ist. Insbesondere bei langgestreckten Wellen, bei denen die Breite des Schleifwerkzeuges nur einen Bruchteil der ge samten Werkstückbreite ausmacht, besteht noch ein Vor schub derart, daß sich eine in der Überdeckung ergibt. Durch Zunahme der Überdeckung, die als Verhältnis der Schleifwerkzeugbreite zum Längsvorschub angegeben wird, läßt sich die Rauhtiefe R _t herabsetzen, jedoch führt dies im Ergebnis zu zunehmend länger werdenden Schleifzeiten, während sich die Rauhtiefe asymptotisch auf einen Endwert einstellt, der für viele Zwecke noch unbefriedigend ist.When grinding shafts in a known manner, the rotating workpiece is in engagement with the likewise rotating grinding tool, the latter being designed as a carrier for a large number of abrasive grains. Especially with elongated shafts, in which the width of the grinding tool only makes up a fraction of the total workpiece width, there is still a feed before such that there is an overlap. By increasing the coverage, which is given as the ratio of the grinding tool width to the longitudinal feed, the roughness depth R _{t can be} reduced, but this results in increasingly longer grinding times, while the roughness depth adjusts asymptotically to a final value which is still unsatisfactory for many purposes is.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schleif leistung beim Feinst-Rundschleifen zu verbessern bzw. die Rauhtiefe bei hoher Leistung erheblich herabzusetzen. Da bei soll von einer herkömmlichen Werkzeugmaschine ausge gangen werden, die den Antrieb des Werkstückes, die Auf nahme einer Schleifmaschine sowie einen Vorschub zwischen ersterer und dem Werkstück ermöglicht.The invention has for its object the grinding to improve the performance of fine cylindrical grinding or Significantly reduce surface roughness with high performance. There at should out of a conventional machine tool be driven, the drive of the workpiece, the on a grinding machine and a feed between the former and the workpiece.

Diese Aufgabenstellung löst die Erfindung durch das in den Patentansprüchen 1 bis 3 vorgeschlagene Verfahren. Zur Durchführung dieses Verfahrens wird erfindungsgemäß ein Schleifwerkzeug nach den Patentansprüchen 4 bis 7 vorgeschlagen. The invention solves this problem by the in the patent claims 1 to 3 proposed method. According to the invention, this method is carried out a grinding tool according to claims 4 to 7 suggested.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zur Oberflächenbe arbeitung entlang einer Schleiflinie, in deren Verlauf die Schleifgeschwindigkeit erheblichen Abweichungen aus gesetzt ist. Im gedachten Zentrum bzw. im verwirklichten, ausgesparten zentralen Bereich der Stirnseite des Schleifwerkzeuges ist die Schleifgeschwindigkeit Null, während sie entlang der Außenkante des Schleifwerkzeuges ihren Höchstwert besitzt. Während des Bearbeitungsvor ganges wird die Werkstückfläche demgemäß zunächst mit der Höchstgeschwindigkeit geschliffen, die beim weiteren Vor lauf zurückgeht und schließlich wieder auf den Höchstwert ansteigt. Die hierfür vorgesehenen Schleifwerkzeuge be sitzen eine ebene Schleiffläche. Durch die Ausrichtung der Drehachse des Schleifwerkzeuges auf die Achse der Welle ist gewährleistet, daß die größtmögliche Breite des Schleifwerkzeuges für die Bearbeitung ausgenutzt wird.The method according to the invention leads to surface treatment work along a grinding line, in the course the grinding speed made significant deviations is set. In the intended center or in the realized recessed central area of the front of the Grinding tool, the grinding speed is zero, while running along the outside edge of the grinding tool has its maximum value. During editing Accordingly, the workpiece surface is initially covered with the Top speed ground, the next Vor run goes back and finally back to the maximum increases. The grinding tools provided for this purpose sit on a flat grinding surface. By alignment the axis of rotation of the grinding tool on the axis of Wave ensures that the greatest possible width of the Grinding tool is used for machining.

Die bei einem Durchgang bestehenden Unterschiede der Schleifgeschwindigkeit entlang der Schleiflinie werden dann besonders ausgeprägt, wenn die Schleiflinie unter brochen wird. Diese Unterbrechung entspricht der Ausspa rung im zentralen Bereich der Stirnseite des Schleifwerk zeuges.The differences in one pass of the Grinding speed along the grinding line particularly pronounced when the grinding line is below will break. This interruption corresponds to the Ausspa tion in the central area of the front of the grinder stuff.

Die vom Schleifwerkzeug aufgebrachte Schleifgeschwindig keit überschreitet zweckmäßig nicht die üblichen Höchst werte, die bis zu 40 m/s betragen kann. Der hochtourige Antrieb des Schleifwerkzeuges gestattet es, letzteres mit einem verhältnismäßig geringen Außendurchmesser auszu führen, der besonders zweckmäßig so gewählt wird, daß bei hochtourigem Antrieb, also beispielsweise bei 27.000 U/min, eine Schleifgeschwindigkeit von nur etwa 15 m/s erreicht wird. The grinding speed applied by the grinding tool expediently does not exceed the usual maximum values that can be up to 40 m / s. The high-revving Drive of the grinding tool allows the latter with a relatively small outside diameter lead, which is particularly appropriately chosen so that at high-speed drive, for example at 27,000 rpm, a grinding speed of only about 15 m / s is reached.

Dieser Wert gilt für die Umfangslinie des Schleifwerk zeuges, so daß es sich zugleich um die Höchstgeschwindig keit handelt, die beim Durchgang der Schleiflinie zu nächst geringer und dann wieder größer wird. Dabei unter liegt das Werkstück zweckmäßig einem Vorschub von etwa 0,3 mm je Umdrehung. Die Begrenzung der größtmöglichen Schleifgeschwindigkeit und die Wahl eines hochtourigen Antriebes führt im Ergebnis zu verhältnismäßig dünnen Schleifkörpern. Damit weicht die Erfindung von der bis herigen Lehre ab, im Interesse eines möglichst großem Überschliffs möglichst breite Schleifwerkzeuge zu wählen.This value applies to the circumference of the grinder stuff, so that it is also the highest speed speed that occurs when the grinding line passes next lower and then larger again. Doing so under the workpiece is expediently at a feed rate of approximately 0.3 mm per revolution. Limiting the greatest possible Grinding speed and the choice of a high-speed The result of the drive is relatively thin Grinding wheels. The invention thus deviates from to teaching in the interest of the greatest possible To select the broadest possible grinding tools.

Das für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens vorgesehene Schleifwerkzeug ist erfindungsgemäß nach Art einer Topfscheibe mit einer zentralen Aussparung in der für die Schleifbearbeitung bestimmten Stirnfläche ver sehen. Für das Schleifwerkzeug ergibt sich damit eine ringförmige Schleifebene, bei welcher die im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Verfahren dargestellte Schleif linie etwa durch den Mittelpunkt führt. Dies erlaubt die insbesondere vorgeschlagene Unterbrechung der Schleif linie beim Schleifvorgang. Als Material wird ein fein poröser Trägerwerkstoff verwendet, so daß dessen zur Stirnfläche offene Poren eine Polier- bzw. Schleifpaste aufnehmen können. Derartige Pasten sind für die Politur von Metallteilen, beispielsweise von Chrombeschlägen von Kraftfahrzeugen bekannt.That for the implementation of the proposed procedure The proposed grinding tool is according to the invention according to Art a cup wheel with a central recess in the end face intended for grinding see. This results in a for the grinding tool annular grinding plane at which the related grinding represented with the proposed method line through the center. This allows the in particular proposed interruption of grinding line during the grinding process. The material becomes fine porous carrier material used, so that its for Face open pores a polishing or grinding paste be able to record. Such pastes are for polishing of metal parts, for example chrome fittings from Motor vehicles known.

Die Aufnahmefähigkeit für eine Schleifpaste läßt sich da durch gewährleisten, daß als Trägerwerkstoff für das Schleifwerkzeug ein Holzstift benutzt wird, bei dem die Längsfaserrichtung in der Werkzeugachse liegt. Die Stirn seite ist dann aufgrund der angeschnittenen Gefäße von hinreichender Porösität. Diesem Anspruch genügt zweck mäßig als in weitgehend gleichbleibender Qualität verfüg bares Buchenholz. The absorption capacity for a grinding paste can be there by ensuring that as a carrier material for the A wooden pencil is used, in which the Longitudinal fiber direction lies in the tool axis. The forehead side is then due to the cut vessels from sufficient porosity. Purpose meets this requirement moderately than in largely constant quality hard beech wood.

Die Aussparung führt nicht nur zur Unterbrechung der Schleiflinie, sondern gleichfalls zur Schaffung eines Re servoirs für die Schleifpaste. Mit Vorteil ist deshalb der Durchmesser der Aussparung etwa ein Drittel des Ge samtdurchmessers des Schleifkörpers. Aufgrund des hoch tourigen Antriebes ist ein Gesamtdurchmesser des Schleif körpers von etwa 10 mm ausreichend, um auf diese Weise die vorgesehene Schleifgeschwindigkeit zu ermöglichen.The recess not only leads to the interruption of the Grinding line, but also to create a re servoirs for the grinding paste. It is therefore an advantage the diameter of the recess is about a third of the Ge total diameter of the grinding wheel. Because of the high speed drive is a total diameter of the grinding body of about 10 mm is sufficient to this way to allow the intended grinding speed.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen Be zug genommen. Darin zeigen, jeweils in schematischer Dar stellung:To further illustrate the invention reference is made to the Drawings referring to exemplary embodiments pulled. Therein show, in each case in schematic Dar position:

Fig. 1 eine Gesamtanordnung für das Feinst-Rundschlei fen, während Fig. 1 fen overall arrangement for the finest grinding, while

Fig. 2 das Schleifwerkzeug im Längsschnitt darstellt. Fig. 2 shows the grinding tool in longitudinal section.

Gemäß Fig. 1 ist die zu schleifende Welle 5 in Richtung des Pfeiles 6 umlaufend angetrieben. Sie ist zu diesem Zweck in einer Drehbank eingespannt. Der Werkzeughalter 7 der Drehbank trägt die Schleifmaschine 8, so daß letztere mit dem Werkzeughalter 7 einem Längsvorschub in Richtung des Pfeiles 9 ausgesetzt ist.According to Fig. 1 is driven to rotate the shaft 5 to be ground in the direction of the arrow 6. For this purpose, it is clamped in a lathe. The tool holder 7 of the lathe carries the grinding machine 8 , so that the latter is exposed to a longitudinal feed in the direction of arrow 9 with the tool holder 7 .

Die Schleifmaschine 8 treibt das Schleifwerkzeug 10 um die Drehachse 2 in Richtung des Pfeiles 11 an. Somit er gibt sich für die Stirnfläche 3 des Schleifwerkzeuges 10 bei der zu schleifenden Welle 5 eine Schleiflinie. Die Drehachse 2 des Schleifwerkzeuges 10 ist auf die Achse 12 der Welle 5 ausgerichtet, so daß sie letztere schneidet.The grinding machine 8 drives the grinding tool 10 about the axis of rotation 2 in the direction of the arrow 11 . Thus, there is a grinding line for the end face 3 of the grinding tool 10 in the shaft 5 to be ground. The axis of rotation 2 of the grinding tool 10 is aligned with the axis 12 of the shaft 5 so that it cuts the latter.

Das Schleifwerkzeug 10 ist im Längsschnitt in Fig. 2 dargestellt. Man erkennt die von der Stirnfläche 3 aus gehende Aussparung 1 konzentrisch zur Drehachse 2. The grinding tool 10 is shown in longitudinal section in FIG. 2. The recess 1 extending from the end face 3 can be seen concentrically with the axis of rotation 2 .

Der Gesamtdurchmesser 4 bestimmt bei Ausrichtung der Drehachse 2 auf die Achse der Welle 5 zugleich die Breite der jeweils wirksamen Schleiflinie, entlang welcher bei der Berührung zwischen der Stirnfläche 3 bzw. der Ring fläche mit der Oberfläche der Welle 5 besteht.The total diameter 4 determines the alignment of the axis of rotation 2 on the axis of the shaft 5 at the same time the width of the effective grinding line along which the surface of the shaft 5 is in contact with the end face 3 or the ring surface.

Nachstehendes Beispiel veranschaulicht die Erfindung weiterhin:The following example illustrates the invention Farther:

Für eine hartverchromte Stahlwelle mit einer Oberflächen härte von 70 Rc erwiesen sich herkömmliche Feinst- Schleifverfahren als ungeeignet, um zu einer Rauhtiefe von weniger als 0,5 µm in vertretbarer Zeit zu kommen. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt mit einem Schleifwerkzeug von 10 mm Durchmesser aus Buchenholz unter Benutzung von Autosol als Schleifpaste. Die Antriebsgeschwindigkeit des Schleifwerkzeuges betrug 27 000 Upm, während die Welle mit 500 Up umlief. Zum Zwecke der Bearbeitung betrug für den jeweils hin- und zurück zweimaligen Vorschub die Geschwindigkeit 0,3 mm je Umdrehung. Im Ergebnis führte dies zu nur einem Bruchteil der sonst aufgewendeten Zeit bei einer Rauhtiefe R _t von nur 0,222 µm.For a hard chrome-plated steel shaft with a surface hardness of 70 Rc, conventional ultra-fine grinding processes proved unsuitable for achieving a roughness depth of less than 0.5 µm in a reasonable amount of time. The method according to the invention is applied with a grinding tool of 10 mm diameter made of beech wood using Autosol as grinding paste. The drive speed of the grinding tool was 27,000 rpm, while the shaft ran at 500 rpm. For processing purposes, the speed was 0.3 mm per revolution for the two-way feed back and forth. As a result, this led to only a fraction of the time otherwise required with a roughness depth R _t of only 0.222 μm.

Claims

1. A method for fine cylindrical grinding of shafts made of hard materials, in particular steel, the shaft to be machined and a rotationally symmetrical grinding tool being subjected to a rotary drive and a relative feed, characterized in that the shaft surfaces along a grinding line under the action of the flat end face a grinding tool is exposed, which is driven at high speed, and whose axis of rotation is set approximately perpendicular to the axis of the shaft.

2. The method according to claim 1, characterized, that the wave surface along a below broken grinding line under the influence of the Grinding tool stands.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized, that the shaft with a feed of about 0.3 mm per revolution and at about 1/50 the speed of the Grinding tool is driven while the Grinding speed of the latter about 15 m / s wearing.

4. Grinding tool for performing the method according to claims 1 to 3, characterized in that it is provided in the manner of a cup wheel with a central recess ( 1 ), and that it consists of a fine-porous carrier material, the pores of which face the end face ( 3 ) open as are suitable for holding polishing abrasive paste.

5. Grinding tool according to claim 4, characterized in that it is made of beech wood, whose longitudinal fiber direction lies in the axis of rotation ( 2 ) of the grinding tool.

6. Grinding tool according to claims 1 to 4, characterized in that the diameter of the central recess ( 1 ) of the grinding tool carries about a third of the total diameter ( 4 ) of the grinding tool.

7. Grinding tool according to claims 4 to 6, characterized in that the total diameter ( 4 ) of the grinding tool is approximately 10 mm.