DE3625565C2

DE3625565C2 -

Info

Publication number: DE3625565C2
Application number: DE3625565A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr.-Ing. 2051 Neu-Boernsen De Mushardt
Original assignee: Koerber AG
Current assignee: Koerber AG
Priority date: 1986-07-29
Filing date: 1986-07-29
Publication date: 1993-04-22
Also published as: GB2193455A; CH672902A5; JPS6347054A; DE3625565A1; GB8717178D0; GB2193455B; JP2672304B2; US4813187A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen von gekrümmten Flächen an Werkstücken, bei dem auf einer Profil- oder Flach schleifmaschine eine rotierende Schleifscheibe mit einem Werkstück in Wirkkontakt gebracht wird und die rotierende Schleifscheibe und das Werkstück entsprechend der zu schleifenden Krümmung längs zweier Achsen geradlinig zueinander verfahren werden.

Bei herkömmlichen Maschinen ist es bekannt, zum Schleifen eines Radius die Drehachse des Werkstücks in den Mittelpunkt des zu schleifenden Radius zu legen. Diese Art des Schleifens von Krümmungen erfordert nur eine rotatorische Bewegung, aber keine translatorischen (geradlinigen) Bewegungen des Werkstücks zur Schleifscheibe. Bei großen zu schleifenden Radien ist jeweils auch ein entsprechend großer Drehtischdurchmesser oder eine komplizierte Kulissenführung erforderlich.

Es ist auch bekannt, Radien durch Überlagerung zweier translatorischer Achsen zu schleifen. So kann, während das Werkstück in der Tischebene tangential zur Schleifscheibe bewegt wird, die Schleifscheibe senkrecht dazu geführt werden, wodurch am Werkstück ein Bogen geschliffen wird. Ein Nachteil dieser Art des Schleifens von Krümmungen ist, daß der Wirkpunkt und die Wirkrichtung der Schleifkraft am Werkstück nicht konstant bleiben. Dadurch ergeben sich Veränderungen der Werkstückbelastung während des Schleifens, die die Oberflächenqualitiät des geschliffenen Werkstücks beeinträchtigen können. Diese Vorgehens weise beim Schleifen von Werkstückkrümmungen sind in einer Mitteilung der Fa. Elb-Schliff, Babenhausen, im Jahrbuch "Schleifen, Honen, Läppen und Polieren", Vulkan-Verlag Essen, 52. Ausgabe, Seiten 335 bis 356, insbesondere Seiten 344/345 und Seiten 346/347, erwähnt.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs beschriebenen Art so weiter zu bilden, daß auch im Raum verlaufende Werkstückkrümmungen bis hin zu großen Krümmungsradien auf einer kompakt gebauten Maschine geschliffen werden können, wobei die Werkstückbelastung während des Schleifens möglichst vergleichmäßigt und die Oberflächenqualität des Schleifergebnisses verbessert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch, daß das Werkstück gleichzeitig zusätzlich um eine schräg zur Ebene der Achsen (X, Y) verlaufende Achse (A), die nicht mit der Krümmungsachse (M) der am Werkstück zu schleifenden Fläche zusammenfällt, gedreht wird, wobei das Werkstück längs der Achsen (X, Y) derart verfahren wird, daß der Wirkkonktakt (WP) zwischen der Schleif scheibe und dem Werkstück mindestens angenähert in der von der Achse (S) der Schleifscheibe und der Krümmungsachse (M) der zu schleifenden Fläche aufgespannten Ebene gehalten wird, und daß die Schleifscheibe und das Werkstück zusätzlich längs einer weiteren quer zu den Achsen (X, Y) verlaufenden Achse (Z) geradlinig relativ zueinander verfahren werden.

Dieses Vorgehen erlaubt es, Werkstückkrümmungen zu schleifen, die nicht in einer zu einer geradlinigen Maschinenachse parallelen Ebene verlaufen. Mit dem Verfahren können also im Raum verlaufende Werkstückkrümmungen erzeugt bzw. bearbeitet werden. Dabei kann die Achse, um die das Werkstück gedreht wird, wenigstens zum Teil im Werkstück verlaufen. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß besonders kurze Schwenkvorrichtungen für die Drehung des Werkstücks auch zum Schleifen sehr großer Radien ausreichen.

Der Vorteil des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens besteht insbesondere darin, daß räumlich verlaufende Krümmungen auch großer Radien geschliffen werden können, ohne Schwenkbewegungen des Werkstücks mit eben diesem großen Radius durchführen zu müssen, was die Baugröße der Schwenkeinrichtung für das Werkstück erheblich verringert. Neben diesem maschinenbaulichen Vorteil ergibt sich aus dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren der weitere Vorteil, daß der Wirkpunkt zur Schleif scheibenachse auch beim Schleifen räumlicher Werkstückkrümmungen immer dieselbe Winkellage beibehält. Dadurch bleibt auch die Wirkrichtung der Schleifkraft konstant, so daß das Werkstück beim Schleifen nicht unterschiedlichen Beanspruchungen ausgesetzt ist.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Schleifmaschine zum Ausführen des Verfahrens nach der Erfindung in schematischer Darstellung und

Fig. 3 die Vorderansicht der Maschine nach Fig. 2.

Anhand von Fig. 1 wird zunächst das erfindungsgemäß vorge schlagene Verfahren näher erläutert. Mit 1 ist eine Schleifscheibe bezeichnet, die entlang einer ersten trans latorischen Achse, der Y-Achse, linear beweglich ist. Die Achse der Schleifscheibe 1 ist mit S bezeichnet und ihr Radius mit r_s. Zu bearbeiten ist ein Werkstück, das in drei verschiedenen Positionen 2, 2a und 2b darge stellt ist. Die zu schleifende Kontur 3 des Werkstücks ist ein Radius, dessen Mittelpunkt bei M liegt. Der Radius dieser Krümmung ist mit R_w bezeichnet. Das Werkstück ist auf einem in Fig. 1 nicht dargestellten Schlitten in einer zweiten translatorischen Achse, der X-Achse, linear verfahrbar und auf einem in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellten Drehtisch um eine zur Schleifscheibenachse parallele Achse A drehbar. Die in der Draufsicht zu erkennenden Eckpunkte des Werkstücks sind mit P₁, P₂, P₃ und P₄ bezeichnet.

Das Verfahren nach der Erfindung sieht vor, Krümmungen, insbesondere kreisförmige Krümmungen eines vorgegebenen Radius R_w durch eine überlagerte Bewegung in den Achsen X, Y und A zu schleifen. Bei einer herkömmlichen Maschine liegt die Achse A im Mittelpunkt M der Krümmung 3 des Werkstücks, so daß zum Schleifen der Krümmung 3 lediglich eine Drehung des Werkstücks um den Mittelpunkt M erforder lich ist. Das setzt aber einen relativ großen Drehtisch voraus. Gemäß der Erfindung wird die Drehung des Werkstücks um den Mittelpunkt M der Krümmung steuerungsmäßig zusammen gesetzt aus einer Drehung um eine feste, beliebig ange ordnete andere Achse A und translatorische Verschiebungen in den beiden Achsen X und Y. Die Ausgangslage des Werk stücks, dessen Krümmung 3 geschliffen werden soll, ist mit 2 bezeichnet und mit einer vollen Linie dargestellt. Die Eckpunkte des Werkstücks, im dargestellten Fall eines Kreisringsegments, sind mit P₁, P₂, P₃ und P₄ bezeichnet. Die Punkte P₁ und P₂ liegen auf einer Geraden G, welche die Achse S der Schleifscheibe 1 mit dem Mittelpunkt bzw. der Krümmungsachse M der zu schleifenden Krümmung verbin det. Die Tangente T₁ des Werkstücks im Wirkkontaktpunkt WP ist gleichzeitig auch eine Tangente an die Schleifscheibe 1 im Wirkkontaktpunkt WP. Der Wirkkontakt WP liegt in diesem Moment im Eckpunkt P₁ des Werkstücks.

Eine Drehung des Werkstücks um die Achse A, beispiels weise die Drehachse eines nicht gezeigten Drehtisches, um das Winkelinkrement α_M in Richtung eines Pfeiles 4 überführt die Eckpunkte P ₁ in P₁ _a, P₂ in P₂ _a, P₃ in P₃ _a P₄ in P₄ _a. Die Tangente T₄ _a liegt nun parallel im Abstand Δ_y zu der früheren Tangente T₁ an den früheren Schleif scheibenwirkkontaktpunkt WP. Um diesen Betrag Δ_y muß das Werk stück nun radial zur Schleifscheibe verschoben werden. Anstelle des Werkstücks kann auch die Schleifscheibe um Δ_y verschoben werden, wobei ihre Achse von S nach S_b wandert. Gleichzeitig wird das Werkstück um den Betrag Δ_x tangential zur Schleifscheibe 1 verschoben. Die Eck punkte P₁ _a, P₂ _a, P₃ _a und P₄ _a der gestrichelt dargestellten Zwischenposition 2a des Werkstücks fallen dadurch auf die Eckpunkte P₁ _b, P₂ _b, P₃ _b und P₄ _b der strichpunktiert dargestellten Position 2b. Der Mittelpunkt bzw. die Krümmungsachse M der Krümmung, der in der Zwischenposition 2a des Werkstücks bei M_a lag, bewegt sich dabei nach M_b. Die Punkte P₃ _b und P₄ _b liegen nach diesem Steuerungsvorgang wieder auf der Geraden G, welche die Achse S der Schleifscheibe 1 mit dem Mittel punkt der Krümmung des Werkstücks verbindet. Der Punkt P₄ _b ist jetzt der Wirkkontaktpunkt der Schleifscheibe 1 auf das Werkstück, der ersichtlich wieder in derselben Winkel position zur Schleifscheibenachse S liegt. Die Drehachse des Werkstücks ist um Δ_x von A nach A₂ gewandert.

Die Bewegungsvorgänge wurden der Deutlichkeit halber in Fig. 1 stark vergrößert dargestellt. In der Realität setzt sich der Schleifvorgang beim Schleifen der Krümmung 3 aus vielen infinitesimalen Schritten zusammen, die zusammen diesen Kreisbogen ergeben. Jeder dieser infinitesimalen Schritte besteht aus den beschriebenen zwei translatorischen und der einen rotatorischen Bewegung, die jeweils auch in einer anderen Reihenfolge ablaufen und auch zusammen fallen können, um einen kontinuierlichen Bewegungsablauf zu erreichen.

Bei der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Anordnung werden die X-Achse werkstückseitig und die Y-Achse schleif scheibenseitig verfahren. Hier sind beliebige andere Achskombinationen denkbar.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung lassen sich beliebige Innen- und Außenkrümmungen mit einer gemeinsamen Achse gleichzeitig schleifen. Die zu schleifenden Krümmungen sind unabhängig vom Schleifscheibenradius r_s. Zum Schleifen einer zweiten gekrümmten Kontur 6 an demselben Werkstück ist es nur erforderlich, auch an dieser Seite eine in Y-Richtung verfahrbare Schleifscheibe vorzusehen, die ebenso gesteuert wird wie die Schleifscheibe 1.

Anhand der Fig. 2 und 3 wird eine Variante des erfin dungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens zum Schleifen von Krümmungen erläutert. Diese Figuren zeigen in einer Seiten ansicht und einer Vorderansicht die wesentlichen Bestand teile einer zur Ausführung der erfindungsgemäß vorgeschla genen Verfahrens geeigneten Schleifmaschine in schemati scher Darstellung. In Fig. 2 ist ein in Richtung der Z-Achse verfahrbarer Werkstücktisch mit 7 bezeichnet. Dieser trägt einen in Richtung der X-Achse verfahrbaren Werkstückschlitten 8. Auf dem Werkstückschlitten 8 ist ein Träger 9 montiert, der an einer schrägen Fläche einen um eine Achse A₁drehbaren Drehtisch 11 trägt. Auf dem Drehtisch ist ein Werkstückhalter 12 mit einem Werkstück 13 angebracht. An dem Werkstück 13 ist eine Krümmung 14 zu schleifen, welche eine Grundfläche 14a und eine Flanke 14b aufweist. Der Radius der Krümmung ist R_w. Die Achse der Krümmung ist mit M bezeichnet.

Zum Schleifen der Krümmung 14 ist eine Schleifscheibe 16 vorgesehen, die in Richtung der Y-Achse verfahrbar ist. Die Schleifscheibe 16 wird mit einer Abrichtrolle 17 abge richtet, die in Richtung der V-Achse zustellbar ist.

Das Werkstück 13 mit der Krümmung 14 ist auf dem schrägen Drehtisch 11 angeordnet, so daß die Krümmung zur Schleif scheibe 16 räumlich verläuft. Zum Schleifen dieser Krümmung ist gemäß der Erfindung außer den translatorischen Bewe gungen in der X - und der Y-Achse und der rotatorischen Bewegung um die A-Achse eine zusätzliche translatorische Bewegung in Richtung der Z-Achse vorgesehen. Diese über lagert die beiden zuvor genannten translatorischen und die rotatorische Bewegungen und gewährleistet das präzise Schleifen sowohl der Grundfläche 14a als auch der Flanke 14b der Krümmung 14. Soll während des Schleifens die Schleifscheibe 16 kontinuierlich abgerichtet werden, so ist in der Schleifscheibenbewegung in Richtung der Y-Achse zusätzlich ein Kompensationsbetrag für den von der Abrichtrolle 17 verursachten Abrichtbetrag vorzusehen.

Fig. 3 läßt deutlich erkennen, daß die Drehachse A₁ des Werkstücks 13 außerhalb des Werkstücks 13 verläuft. Übertragen auf die Fig. 1 würde das bedeuten, daß die Achse A außer halb des Werkstücks in der Gegend des Eckpunktes P₂ läge. Dies ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, mit der erreicht wird, daß Richtungsänderungen der Vorschübe in den Achsen X und Y bei der Drehung des Werkstücks um A vermieden werden können.

Wie in Fig. 2 angedeutet, ist es auch möglich, die Z-Achse oder die Y-Achse durch eine parallel zur schrägen Tisch fläche verlaufende Z′-Achse zu ersetzen.

Claims

1. Verfahren zum Schleifen von gekrümmten Flächen an Werk stücken, bei dem auf einer Profil- oder Flachschleifmaschine eine rotierende Schleifscheibe mit einem Werkstück in Wirkkontakt gebracht wird und die rotierende Schleifscheibe und das Werkstück entsprechend der zu schleifenden Krümmung längs zweier Achsen (X, Y) geradlinig zueinander verfahren werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (13) gleichzeitig zusätzlich um eine schräg zur Ebene der Achsen (X, Y) verlaufende Achse (A), die nicht mit der Krümmungsachse (M) der am Werkstück (13) zu schleifenden Fläche (14a, 14b) zusammenfällt, gedreht wird, wobei das Werkstück (13) längs der Achsen (X, Y) derart verfahren wird, daß der Wirkkontakt (WP) zwischen der Schleifscheibe (16) und dem Werkstück (13) mindestens angenähert in der von der Achse (S) der Schleifscheibe (16) und der Krüm mungsachse (M) der zu schleifenden Fläche (14a, 14b) aufgespannten Ebene gehalten wird, und daß die Schleifscheibe (16) und das Werkstück (13) zusätzlich längs einer weiteren, quer zu den Achsen (X, Y) verlaufenden Achse (Z) geradlinig relativ zueinander verfahren werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (A), um die das Werkstück gedreht wird, wenigstens zum Teil im Werkstück verläuft.