DE3731292A1 - Vorrichtung zum innenrundschleifen - Google Patents
Vorrichtung zum innenrundschleifenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Innenrund
schleifen von in einer Schleifmaschine um ihre Längsachse
drehbar eingespannten rotationssymmetrischen Werkstücken,
mit einer längs der Drehachse des Werkstückes verschieb
baren und entsprechend dem zu schleifenden Innenprofil ra
dial zustellbaren Schleifscheibe.
Beim Innenschleifen von Drehkörpern werden in der Regel
Schleifscheiben mit einem Verhältnis von Durchmesser/Länge
< 0,3 eingesetzt. Schleifscheiben, die so breit sind,
haben den Nachteil, daß sie das Werkstück unter sogenannter
"Linienberührung" und entsprechend hohen Radialkräften be
schleifen, was zur Folge hat, daß das Kühlmittel nicht opti
mal zur Wirkung kommt. Um die Erwärmung vom Werkstück in
Grenzen zu halten, wird im allgemeinen mit relativ nie
drigen Schnittgeschwindigkeiten gearbeitet. Dies hat eine
relativ lange Bearbeitungsdauer zur Folge, welche die
Werkstückkosten entsprechend erhöht.
In der DD-PS 29 342 ist eine Polierschleifeinrichtung für
runde symmetrische und asymmetrische dünnwandige Werkstücke
beschrieben, die sich dadurch auszeichnet, daß sie in ihren
Bewegungskomponenten annähernd denen einer Handschleifpolie
rung entspricht, d.h. also das Werkstück führt laufend eine
pendelnde Schwenkbewegung bei Änderung der Vorschubrichtung
der Poliervorrichtung aus.
In dieser Druckschrift ist zwar eine Schrägstellung von
Polierscheibe zu Werkstückachse angegeben, wobei diese
Schrägstellung offensichtlich nur die Bedeutung hat, daß
das Werkstück genauso intensiv wie von Hand poliert werden
kann. Zur Schaffung eines Freiwinkels im erfindungsgemäßen
Sinne einer stirnseitig arbeitenden Schleifscheibe und
dem Werkstück und zur sukzessiven gleichmäßigen Abnutzung
der Schleifscheibe, ohne dauernd abrichten zu müssen, gibt
diese Druckschrift keinen Hinweis.
Des weiteren ist es aus der DE-PS 34 35 313 bekannt, ein
Außenrundschleifen von rotationssymmetrischen Werkstücken
mit einer windschief montierten Spindel auszuführen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin,
eine Vorrichtung zum Innenrundschleifen der eingangs umris
senen Art anzugeben, mit welcher jedes Werkstück schonend
in kürzester Zeit geschliffen werden kann.
Diese Aufgabe wird beim Innenrundschleifen erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die Schleifscheibe eine im wesentlichen
eben verlaufende Mantellinie aufweist, die unter Einschluß
eines geringen Freiwinkels gegen die zu beararbeitende Werk
stückfläche geführt ist, wobei die nur stirnseitig am Werk
stück anliegende Schleifscheibe die fertig geschliffene Werk
stückfläche punktförmig berührt.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der wesentliche Vorteil dieses erfindungsgemäßen Vorschlages
besteht darin, daß unter Senkung der Werkzeugkosten eine er
hebliche Verkürzung der Schleifzeit bei sehr geringer Wärme
entwicklung erfolgt. Abgesehen davon, daß eine Wärmestauung
im Werkstück vermieden wird, weil bei Verwendung einer fla
chen Schleifscheibe wesentlich konzentrierter als bislang mög
lich abgekühlt werden kann, wird das Werkstück keinen ex
tremen radialen Schleifdrücken ausgesetzt, weil erstens die
jeweils pro Zeiteinheit mit dem Werkstück in Eingriff ste
hende aktive Fläche der Schleifscheibe relativ gering ist
und darüber hinaus ein wesentlicher Teil der Schleifdrücke
in Achsrichtung übertragen wird.
Um ein Optimum an Schleifleistung und Schleifgüte zu erreichen,
wird das zweckmäßige Verhältnis des Schleifscheibendurch
messers und des Innendurchmessers des zu bearbeitenden
zylindrischen Hohlkörpers ermittelt, da dieses Verhältnis
die Eingriffsfläche der Schleifscheibe am Werkstück be
stimmt. Weitere mitbestimmende Parameter sind dabei
die erreichbare Drehzahl von Werkstück und Schleif scheibe,
die Eintauchtiefe (Zustelltiefe),
der Werkstoff,
die Schleifscheibenspezifikation,
die Vorschubgeschwindigkeit und
der Schwenkwinkel.
die erreichbare Drehzahl von Werkstück und Schleif scheibe,
die Eintauchtiefe (Zustelltiefe),
der Werkstoff,
die Schleifscheibenspezifikation,
die Vorschubgeschwindigkeit und
der Schwenkwinkel.
Unter Optimierung der obengenannten Parameter kann mit rela
tiv hohen Schnittgeschwindigkeiten gearbeitet werden, weil
im Gegensatz zum herkömmlichen Schleifen die Kräfte, die
rechtwinklig zur Achse wirken, nur einen Bruchteil ausma
chen und diese Kräfte in einem Punkt des Werkstückumfanges
wirken, der auf der Senkrechten zur Werkstücklängsachse
liegt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich die Schleif
scheibe nach einer Seite hin in Form einer dünnen Schicht,
nämlich schichtweise sukzessiv längs ihres Umfanges, gleich
mäßig abnutzt. Es läßt sich also vorher feststellen, wann
vom Schleifscheibenumfang eine Schicht abgetragen worden
ist, damit sie anschließend nachgerichtet werden kann. Für
den Fall, daß der Schleifkörper mit einem sogenannten CBN-
Belag versehen ist, ist die Standzeit wesentlich erhöht.
Aufgrund der schiefen bzw. windschiefen Anordnung von
Schleifscheibe zu dem zu bearbeitenden Werkstück ergibt
sich zwischen Mantellinie und Innenumfangslinie des Werk
stückes ein Freiwinkel, der im Bereich von 0,06° bis 0,2°
bewirkt, daß die Schleifscheibe nur an der vorgesehenen
Stelle auf das Werkstück einwirkt, ansonsten jedoch Platz
gelassen wird, so daß die Schleifscheibe beim weiteren
Schleifvorgang nicht noch einmal das fertige Innenprofil
beschleifen kann.
Der Fehler, der durch den Freiwinkel bei seitlicher Abnutzung
der Schleifscheibe entsteht, liegt im µ-Bereich und ist
vernachlässigbar gering.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt auf die An
ordnung der Schleifscheibe zum Werkstück,
wobei die Schleifscheibendrehachse gegen die
Werkstücklängsachse horizontal geschwenkt ist,
Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht nach Fig. 1,
Fig. 3 und 4 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, wobei der
Abnutzungsgrad der Schleifscheibe 10% bzw. 80%
beträgt,
Fig. 5 eine Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Anordnung,
wobei die Schleifscheibendrehachse vertikal
gegen die Werkstücklängsachse geschwenkt ist,
gemäß der Linie B-B in Fig. 6,
Fig. 6 und 7 schematisch eine an den Innenumfang des rota
tionssymmetrischen Werkstückes angesetzte
Schleifscheibe,
Fig. 8 eine Teilansicht von Werkstück und Schleif
scheibe, wobei ein Freiwinkel γ sich durch
Schrägstellung der Schleifscheibe zum rota
tionssymmetrischen Werkstück ergibt,
Fig. 9 eine Ansicht von Werkstück und Scheibe
entsprechend Pfeil C in Fig. 6.
In Fig. 1 und 2 ist ein rotationssymmetrischer hohler Dreh
körper, nämlich ein Werkstück 1 gezeigt, an welchem eine
schmale Schleifscheibe 2 angreift. Die Rotationsachse 2 a
dieser Schleifscheibe 2 ist gegen die Werkstücklängsachse 4
um einen Winkel β horizontal geschwenkt. In Fig. 5 ist er
kennbar, daß durch Vertikalschwenkung der Schleifscheiben
drehachse 2 a gegen die Werkstückachse 4 ein weiterer Ver
schränkungswinkel α gegeben ist. Die Schrägstellung von
Schleifscheibe zu Werkstück während des Schleifens wird
nachfolgend anhand Fig. 3 und 4 deutlicher erläutert.
Nach Fig. 3 und 4 greift die Schleifscheibe 2, welche eine
im wesentlichen ebene Mantelfläche aufweist, in einem
Winkel an dem Innenumfang U 1 des Werkstückes an, von welchem
entsprechend der Schleifscheibe s ein bestimmter Teil der
Manteldicke abgeschliffen werden soll. Dabei liegt die
Drehachse der Schleifscheibe 2 a um das Maß D zur Werkstück
drehachse versetzt (Fig. 5).
Dies ist erforderlich, um ein Freiwerden der Schleifscheibe
im fertig geschliffenen Bereich bei windschiefer Anordnung
der Drehachsen 2 a und 4 zu erreichen. Zu Beginn bildet sich
eine Schrägfläche F aus, mit welcher die Schleifscheibe
an dem abzutragenden Teil L des Werkstückes angreift, wäh
rend aufgrund der besonderen Anordnung der Schleifscheibe
zum Werkstück ein Freiwinkel γ zwischen der geraden Mantel
linie M der Schleifscheibe und der fertig geschliffenen Flä
che U des Werkstückes 1 vorhanden ist, so daß, wenn die
Fläche U einmal fertig geschliffen ist, sie nicht weiter mit
der Schleifscheibe in Berührung kommt. Während hier ein be
trächtlicher Teil des Druckes der Schleifscheibe über die
Linie L nach Fig. 3 in Achsrichtung abgeleitet wird, wirkt
die radial gerichtete Schleifkraftkomponente lediglich in dem
Punkt auf das Werkstück ein, welcher in Fig. 2, 3, 4 und 8
mit 1 a bezeichnet ist. Die Stirnfläche F wandert während des
weiteren Schleifens entgegen der Vorschubrichtung der Schleif
scheibe zum freien Rand der Scheibe hin, wie dies in Fig. 4
veranschaulicht ist, in welcher die Schleifscheibe bereits
zu 80% in Form einer Schicht abgenutzt ist. In Fig. 4 ist
die schräge Stirnfläche der Schleifscheibe mit F 1 bezeichnet.
In Fig. 3 und 4 ist schematisch eine vereinfachte Darstel
lung der Abnutzung der Schleifscheibe wiedergegeben, in wel
cher zwischen der geraden Mantellinie M der Schleifscheibe
2 und der Umfangslinie U des Werkstückes 1 des bereits fer
tig geschliffenen Durchmessers des Werkstückes 1 ein Frei
winkel γ vorhanden ist. Nach Fig. 3 und 8 wirkt die Schleif
scheibe 2 mit ihrer schrägen Stirnfläche F gegen die Be
arbeitungsschicht B des Werkstückes 1 entsprechend der ge
wünschten Schleiftiefe S. Mit den Pfeilen ist die radiale Zu
stellung und die Axialbewegung der Schleifscheibe 2 gegenüber
dem Werkstück 1 angedeutet. Bei dem Schleifvorgang nach
Fig. 3 und 4 wird jedoch nicht nur der Bohrungsdurchmesser
des Werkstückes 1 um die doppelte Schleiftiefe vergrößert,
sondern die Schleifscheibe 2 nutzt sich während des Schleif
vorganges sukzessiv in Form einer Schicht L ab, die der
Schleiftiefe S entspricht. Beim Schleifen selbst wirkt ein
erheblicher Teil der Schleifdrücke in axialer Richtung, wäh
rend die Radialkomponente dieser Kräfte von der Schleif
scheibe 2 auf das Werkstück 1 lediglich in dem Punkt 1 a über
tragen wird. Die Schleifscheibe 2 weist also an der Seite 1 a
mit dem Werkstück eine Punktberührung auf, so daß das Werk
stück selbst keinen wesentlichen radialen Druckkräften aus
gesetzt ist. Dieser Punkt 1 a liegt auf einer Senkrechten zur
Werkstücklängsachse an der Stelle, an welcher das Werkstück 1
von der Scheibe gerade fertiggeschliffen wird. In dem ge
zeigten Ausführungsbeispiel ist dies die Innenumfangslinie
U, während der Innenumfangsabschnitt U 1 des Werkstückes 1
noch abzuschleifen ist. Die Abnutzung der Schleifscheibe
erfolgt also gleichmäßig in Form einer der Schleiftiefe ent
sprechenden Schicht S, so daß so lange, wie diese Schicht
noch nicht vollständig abgetragen ist, die Schleifscheibe
auch nicht nachgerichtet oder neu zugestellt zu werden
braucht. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 bedeutet dies al
so, daß so lange ein Abschnitt X 1 bzw. X 2 der Mantelfläche
der Schleifscheibe zum Schleifvorgang zur Verfügung steht,
im Gegensatz zu bisherigen Schleifverfahren nicht dauernd ab
gerichtet werden muß.
Mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag ist ein sehr schonendes
Hochgeschwindigkeits-Innenschleifen von Werkstücken möglich,
weil im Gegensatz zu bekannten Innenrundschleifverfahren,
bei denen die Kräfte zu über 90% im rechten Winkel zur Werk
stückachse einwirken, die Radialkräfte aufgrund der Punkt
berührung von Schleifscheibe 2 und Werkstück 1 im Punkt 1 a
lediglich über diesen Punkt zur Einwirkung gelangen, während
der Hauptteil der Kraft aufgrund der schrägen Stirnfläche
in Achsrichtung übertragen wird.
In Fig. 9 ist ein Schnitt nach Pfeilrichtung C in Fig. 6
gezeigt. Hier ist schraffiert die Angriffsfläche A der
Schleifscheibe dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die
Flächengröße von den drei Parametern Schleifscheiben
durchmesser, Werkstückinnendurchmesser und Schleifzustel
lung S abhängig ist. Diese Parameter lassen sich für die
jeweilige Schleifaufgabe optimieren. E ist hier die Ring
fläche die sich infolge der Zustellung ergibt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel hinsichtlich eines
optimalen Verhältnisses von Schleifscheibendurchmesser zu
Innendurchmesser des zu bearbeitenden hohlen Werkstückes
und der mitbestimmenden Parameter wiedergegeben:
Durchmesser der Schleifscheibe:|30 mm | |
Bohrungsdurchmesser des Werkstückes: | 50 mm |
Erreichbare Drehzahl des Werkstückes: | 6 000¹/min |
Erreichbare Drehzahl der Schleifscheibe: | 80 000¹/min |
Maximale Eintauchtiefe (Zustelltiefe): | 0,2 mm |
Verwendete Schleifscheibe: | CBN |
Vorschubgeschwindigkeit von Werkstück gegen Schleifscheibe: | 3 mm/s |
Schwenkwinkel: | 0,2° |
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Innenrundschleifen von in einer
Schleifmaschine um ihre Längsachse drehbar eingespannten
rotationssymmetrischen Werkstücken, mit einer längs der
Drehachse des Werkstückes verschiebbaren und entsprechend
dem zu schleifenden Innenprofil radial zustellbaren Schleif
scheibe, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schleifscheibe (2) eine im wesentlichen eben ver
laufende Mantellinie aufweist, die unter Einschluß eines
geringen Freiwinkels gegen die zu bearbeitende Werkstück
fläche geführt ist, wobei die nur stirnseitig am Werkstück
(4) anliegende Schleifscheibe (2) die fertig geschliffene
Werkstückfläche punktförmig berührt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Freiwinkel durch eine zylindrisch abgerichtete
Schleifscheibe (2) gebildet ist, deren Achse (2 a) mit der
Werkstücklängsachse (4) einen Winkel größer als Null ein
schließt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Freiwinkel durch windschiefe Anordnung der Achsen
der Schleifscheibe (2) und des Werkstücks (1) zueinander
gebildet ist, wobei der Kontaktpunkt der Schleifscheibe am
Werkstück um das Maß D zur Werkstück-Mittelachse versetzt
ist (Fig. 5).
4. Verwendung einer Schleifvorrichtung mit einer längs
der Drehachse eines drehbar eingespannten rotationssymme
trischen Werkstückes verschiebbaren und entsprechend dem
zu schleifenden Profils axial und radial zustellbaren
Schleifscheibe, wobei die Schleifscheibe eine im wesentli
chen eben verlaufende Mantellinie aufweist, die unter Ein
schluß eines geringen Freiwinkels je von maximal 0,2° gegen
die zu bearbeitende Werkstückfläche geführt ist, wobei die
nur stirnseitig am Werkstück anliegende Schleifscheibe die
fertig geschliffene Werkstückfläche punktförmig berührt,
zum Innenrundschleifen von länglichen Hohlkörpern.
Priority Applications (5)
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ID=6336261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (3)
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FR (1) | FR2641224B1 (de) |
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