DE4120338C1 - Machine for external cylindrical grinding - has rotating electro-magnetic chuck with grinding wheel and support unit which allows unit to pivot about point - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Außenrundschleifmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Auf solchen Außen­ rundschleifmaschinen werden ring- oder buchsenartige Werkstücke aus ferritischen oder perlitischen Stählen oder Wälzlagerstählen mit sehr hohen Rundheitsanforde­ rungen behandelt, insbesondere dann, wenn wegen Härte­ verzug und/oder Dünnwandigkeit am Werkstück eine Ein­ spannung in Spannfuttern, Spanndornen oder dergleichen nicht möglich ist. Besonders kritische Anforderungen ergeben sich beispielsweise bei Wälzlagerinnenringen, bei denen das Rundschleifen an mehreren äußeren Ab­ schnitten mit zwei Behandlungsstufen, dem sogenannten Grob- und dem Feinschleifen erfolgt.

Bekannt ist aus der US-PS 24 78 607 eine Außenrundschleifmaschine mit einem über eine Antriebswelle rotierend angetriebenen Elektromagnetspannfutter, an dem das entsprechende zu bearbeitende Werkstück plan gehalten ist. Eine solche Außenrundschleifmaschine besitzt eine auf die Achse der Antriebswelle bzw. auf das am Elektromagnetspannfutter gehaltene Werkstück zufahrbare Schleifscheibe. Der Schleifscheibe gegenüberliegende zwei Stützen sind in einem Winkelabstand zueinander und in radialer Richtung einrichtbar als abnehmbare Einheit am Maschinengestell angeordnet. Ihre Abstützwirklinien, auf denen sie ein­ richtbar sind, schneiden sich bei entsprechender Einrich­ tung in einem Punkt, der in der Nähe der Achse der Antriebswelle des Elektromagnetspannfutters liegt. Hohe Handlingszeiten erfordert dabei die Einrichtung der Stützschuhabstände zur Antriebsachse des Elektromagnet­ spannfutters und die entsprechende Einrichtung des Schleifscheiben-Zustellbereiches für das Werkstück, weil hier für das unrunde und aufmaßbehaftete und für das fertig geschliffene Werkstück eine funktionsgerechte Einstellung gesucht werden muß. Es ist dem Fachmann bekannt, die Einrichtung unter Zuhilfenahme eines fertigen Werkstückes entweder direkt an der Maschine oder mit Hilfe einer Einrichtlehre vorzubereiten. Nach beiden Verfahrensweisen erhält man zunächst nur vorein­ gerichtete Stützen. Ist eine Abstandskorrektur der Stützen in der Weise erfolgt, daß das fertig geschliffene Werkstück bei Rotation in den Stützen verbleibt, wird das zu behandelnde Werkstück am Elektromagnetspannfutter aufgesetzt.

Nach dem Einschalten der Werkstückrotation zeigt es sich in der Regel, daß das Werkstück zunächst aus der Antriebsachse bzw. aus dem Schnittpunkt der beiden Unterstützungslinien der Stützen "herausläuft". Durch mehrfaches Verändern des Abstandes an der unteren Stütze, dessen Abstützwirklinie der Vertikalen am nächsten liegt, wird die Position herausgefunden, die so liegt, daß sowohl das fertig geschliffene als auch das un­ behandelte Werkstück bei Rotation in den Stützen ver­ bleibt und die durch die zugestellte Schleifscheibe auf das Werkstück radial wirkende Schleifkraft aufge­ nommen wird.

Bei der Behandlung von dünnwandigen Wälzlagerinnenringen oder ähnlichen Werkstücken ist es nach diesem Verfahren notwendig, entweder die Werkstücke nach der ersten Behandlungsstufe auf eine andere Außenrundschleif­ maschine umzusetzen oder an der gleichen Außenrund­ schleifmaschine die Schleifscheibe auszuwechseln. Für diese Arbeiten sind erhebliche Rüstzeiten erforderlich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Außen­ rundschleifmaschine der eingangs genannten Art vorzu­ schlagen, auf der sich rotationssymmetrische Werkstücke aus magnetisierbarem Stahl mit höchsten Rundheits- und Genauigkeitsanforderungen auch im sogenannten Grob- und anschließenden Feinschleifen behandeln lassen unter Verringerung der Handlings- und Rüstzeiten.

Gelöst wird die Erfindungsaufgabe durch eine Außen­ rundschleifmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die an sich bekannte abnehmbare Einheit aus zwei in einem Winkelabstand starr miteinander verbundenen Stützen, die in Längs- und Radialrichtung einrichtbar sind, ermöglicht die endgültige Einstellung dieser Einheit auf ein Fertigteil außerhalb der Maschine. Diese Einstellung ist in der Praxis auch für das unbehandelte Teil (Rohteil) brauchbar und wird beibehalten. Da an der Maschine zwei Schleifscheiben für aufeinanderfoIgende Behandlungsstufen vorgesehen und die Einheit der Stützen verschwenkbar angeordnet ist zur jeweiligen Abstützung gegen die arbeitende Schleifscheibe, kann auf das jeweilige bisherige Umrüsten bis auf das Umschwenken und das erneute Festsetzen verzichtet werden.

Eine bevorzugte Ausführungsart einer erfindungsgemäßen Außenrundschleifmaschine wird jeweils mit den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.

Ist die Einheit an die Maschine angebaut, ein fertiges Werkstück plan gehalten und radial abgestützt und die Werkstückrotation eingeschaItet, so kann durch die erfindungsgemäß weiterhin mögliche stufenlose Verlagerung des Spannfutters in einer zu seiner Antriebswelle senk­ rechten Ebene in sämtlichen Quadranten schnell die Achslage gefunden werden, die benötigt wird, um eine Radialkraft zu erzeugen, die fertig geschliffene und auch unbehandelte Werkstücke exakt in die Stützen drückt. Nach entsprechender Einrichtung kann die Schleifbe­ handlung über die entsprechend zugefahrene jeweilige Schleifscheibe mit der erforderlichen Präzision erfolgen.

Aus der DD-PS 1 39 700 ist eine Rundschleifmaschine bekannt, bei der ringförmige Werkstücke in speziellen Stützschuhen aufgenommen werden, die pendelnd an einer Stütze vorgesehen sind.

Aus der DD-PS 1 42 949 ist ein Werkstückspindelstock bekannt, der insbesondere zur Schleifbearbeitung von ringförmigen Werkstücken dient. Dabei ist eine Antriebs­ welle mit magnetischem Spannfutter vorgesehen, die in einer zur Wellenachse senkrechten Ebene einrichtbar ist. Die Abstützung des zu behandelnden Werkstückes gegen­ über den Kräften der einzigen Schleifscheibe erfolgt über Stützen in der Art von Gleitschuhen. Angestrebt wird die Optimierung der Kräfteverteilung auf die beiden Stützen und die Erreichung kleinster Auflage- und Verformungskräfte am Werkstück während der Schleif­ behandlung.

Anhand schematischer Darstellungen wird eine erfindungsge­ mäße Außenrundschleifmaschine im Hinblick auf die Einrich­ tung des zu bearbeitenden Werkstückes näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Vorderansicht einer Außenrundschleif­ maschine im Bereich der Werkstückaufnahme und zweier zufahrbarer Schleifscheiben,

Fig. 2 die Ansicht der zugehörigen Stützschuhein­ heit,

Fig. 3 die Ansicht dieser Stützschuheinheit mit einem fertigen Werkstück an einer Einstell­ vorrichtung außerhalb der Maschine,

Fig. 4 die Ansicht der an der Maschine montierten Stützschuheinheit mit einem zu bearbeitenden Werkstück vor der Einrichtung der Antriebs­ welle des zugehörigen Elektromagnetspann­ futters,

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht wäh­ rend der Einrichtung der Antriebswelle,

Fig. 6 eine Ansicht des endgültig eingerichteten Werkstückes bei einer von links zugefahrenen Schleifscheibe,

Fig. 7 eine entsprechende Ansicht des zu bearbeiten­ den Werkstückes während der Einrichtung der Antriebswelle für eine von rechts zuzufahren­ de Schleifscheibe und

Fig. 8 die endgültige Einrichtung des Werkstückes bei der Zufahrung der Schleifscheibe von rechts.

Die dargestellte Außenrundschleifmaschine mit dem mit der Ziffer 1 bezeichneten Maschinengestell besitzt zwei unabhän­ gig voneinander zustellbare, angetriebene Schleifscheiben 4 und 5. Zur Aufnahme zu bearbeitender ring- oder buchsenförmi­ ger Werkstücke 3 aus magnetisierbarem Stahl ist ein Elektro­ magnetspannfutter 2 vorgesehen am Ende einer Antriebswelle 7, deren Achse die Ziffer 71 trägt. Diese Antriebswelle 7 ist in einer zu ihrer Achse senkrechten Ebene einrichtbar. Die Anbindung an den entsprechenden Elektroantrieb kann über sogenannte Schmidt-Kupplungen erfolgen, über die der Ausgleich des entstehenden parallelen Fluchtfehlers zwischen Antriebswelle des Elektroantriebes und der Antriebswelle möglich ist. Etwa konzentrisch verschiebbar und danach fest­ setzbar ist um die Achse 71 der Antriebswelle 7 bzw. um das Elektromagnetspannfutter 2 herum eine montierbare Einheit 6 aus zwei im Winkelabstand von ca. 90° zueinander angeordne­ ten Stützen 61 und 62 vorgesehen. Die pendelnden Stützschuhe 61a bzw. 62a sind auf den Abstützwirklinien, die auf einen ortsfesten Punkt M ausgerichtet sind, der in der Nähe der Achse 71 der Antriebswelle 7 liegt, einrichtbar. Diese Stüt­ zen 61 und 62 dienen mit ihren pendelnden Stützschuhen 61a und 62a der Abstützung des zu bearbeitenden rotationssymme­ trischen Werkstückes 3′ bzw. 3 bei entsprechender Einrich­ tung gegenüber einer der beiden Schleifscheiben 4 und 5. Bei der Darstellung in Fig. 1 ist die rechte Schleifscheibe 4 in der mit Pfeilen angedeuteten Drehrichtung im Einsatz.

Die Antriebswelle mit dem Elektromagnetspannfutter 2 und dem daran plangehaltenen Werkstück 3 dreht sich in der eben­ falls mit Pfeilen angegebenen Richtung. Die Stützschuheinheit 6 ist dabei so eingerichtet, daß das zu bearbeitende Werk­ stück aufgrund der resultierenden Radialkraft in den beiden pendelnden Stützschuhen 61a und 62a exakt abgestützt ist.

Die insbesondere in Fig. 2 dargestellte Stützschuheinheit 6 besteht aus den beiden im Winkelabstand von etwa 90° zueinander angeordneten Stützen 61 und 62, die durch einen Träger 63 starr miteinander verbunden sind. An diesem Träger 63 sind Befestigungsmittel angeordnet, mit denen die Stütz­ schuheinheit an einer ortsfesten Vorrichtung 9 mit einer ringsegmentförmigen Aufnahmenut 91 festsetzbar ist. Die Stützen 61 und 62 sind mit ihren pendelnden Stützschuhen 61a und 62a auf ihren Unterstützungswirklinien auf einen ortsfesten Punkt M einrichtbar, der an der Maschine der Kreismittelpunkt der ringsegmentförmigen Aufnahmenut 91 ist.

Eine in Fig. 3 dargestellte Einstellvorrichtung außerhalb der Maschine ermöglicht die endgültige Einstellung der Stützschuheinheit 6 an einem fertigen Werkstück 3, dessen Außenkontur konzentrisch zu einem ortsfesten Punkt M′ liegt. Diese Einstellvorrichtung 9′ weist ebenfalls eine kreisbogen­ förmige Nut 91′ auf, die der Nutausbildung 91 an der Maschine entspricht, so daß auch hier der ortsfeste Punkt M′ dem an der Maschine entspricht.

Eine auf einer Einstellvorrichtung gemäß Fig. 3 eingestellte Stützschuheinheit 6 wird entsprechend Fig. 4 an der nicht dargestellten Außenrundschleifmaschine in der geschilderten Weise entsprechend der Zuordnung zur in Eingriff zubringenden Schleifscheibe befestigt und danach das zu bearbeitende Werkstück 3′ am Elektromagnetspannfutter 2 aufgesetzt und an den eingerichteten Stützschuhen 61a und 62a zur Anlage gebracht. Wird nach dem Einschalten der Spannfutterrotation (Fig. 5, Ziffer 21) das "Herauslaufen" des Werkstückes 3′ aus der Stützschuheinheit 6 festgestellt, so ist die An­ triebswelle mit ihrer mit der Ziffer 71 angedeuteten Achse in einer Ebene quer zu dieser Achse so einzurichten, bis das "Herauslaufen" beseitigt ist.

Nach der endgültigen Einrichtung der Achslage für das noch unrunde und aufmaßbehaftete Werkstück 3′ liegen, wie aus Fig. 6 ersichtlich, die Achse 31′ des Werkstückes, der ortsfeste Punkt M und die Achse 71 der nicht dargestellten Antriebswelle 7 nicht übereinander. Da die Einrichtung jedoch in Abstimmung auf die abstützende Kraftresultierende abgestimmt ist, wird das Werkstück 3′ in Bezug auf die Achse 71 der Antriebswelle 7 exakt rund geschliffen. Dabei ist es erforderlich, daß die wirkende Schleifscheibe, in Fig. 6 die Schleifscheibe 5, auf das Werkstück 3′ zur Material­ abtragung zugefahren wird.

Nach der Schleifbehandlung des Werkstückes 3′ durch die lin­ ke Schleifscheibe 5 erfolgt die Feinschleifbehandlung über die rechte Schleifscheibe 4. Dazu wird ohne notwendige Umspannung des Werkstückes die Stützschuheinheit 6 in der Nut 91 verschoben um den Punkt M und entsprechend der sich ergebenden Kraftresultierenden, die mit einem Pfeil angedeu­ tet ist, in der Nut 91 festgesetzt. Es erfolgt wiederum da­ bei die Einrichtung über die Verschiebung der Antriebswelle 7, die in dieser Figur der Achse 71 angedeutet ist. Bei ent­ sprechender Einrichtung und eingeschalteter, entgegengesetz­ ter Werkstückrotation wird das zu bearbeitende Werkstück 3′ wiederum exakt in die beiden pendelnden Stützschuhe 61a und 62a der beiden Stützen 61 und 62 hineingedrückt. Die exakte Einrichtung unter Einwirkung der rechten Schleifscheibe 4 ist aus Fig. 8 ersichtlich. In dieser Darstellung sind wie­ derum die Bewegungsrichtungen der Schleifscheibe 4 und des zu bearbeitenden Werkstückes 3′ erkennbar. Am Ende der Schleifbehandlung besitzt das Werkstück 3′ eine zum Punkt M exakte runde (konzentrische) Außenfläche.

Zusammenstellung der Bezugszeichen

 1 Maschinengestell
 2 Elektromagnetspannfutter
21 Richtung des Herauslaufens des Werkstückes 3′
 3, 3′ Werkstück
31, 31′ Werkstückachse
 4 Schleifscheibe
 5 Schleifscheibe
 6 Stützschuheinheit
61 Stütze
61a pendelnder Stützschuh
62 Stütze
62a pendelnder Stützschuh
63 Verbindungsträger
 7 Antriebswelle
71 Achse
 9, 9′ Vorrichtung zur Errichtung der Stützschuheinheit
91, 91′ Nut
M, M′ ortsfester Punkt Kreismittelpunkt der Nut 91, 91′

Claims (4)

1. Außenrundschleifmaschine mit einem rotierend angetrie­ benen Elektromagnetspannfutter, einer senkrecht auf die Antriebswelle des Elektromagnetspannfutters zufahr­ baren Schleifscheibe und mit zwei der Schleifscheibe gegenüberliegenden, in einem festen Winkelabstand starr miteinander verbundenen, in Längs- und Radial­ richtung als abnehmbare Einheit am Maschinengestell angeordneten Stützen zur Abstützung eines am Spannfut­ ter aufgenommenen rotationssymmetrischen Werkstückes aus magnetisierbarem Stahl, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einheit (6) der Stützen (61, 62) um eine nahe der Antriebsachse (71) der Antriebs­ welle (7) liegenden ortsfesten Punkt (M) schwenkbar angeordnet und eine weitere zufahrbare Schleifscheibe (4) in der Ebene der ersten Schleifscheibe (5) mit einem Winkelabstand von der ersten Schleifscheibe (5) von vorzugsweise 180° vorgesehen ist.

2. Außenrundschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Träger (63) und den daran festgesetzten Stützschuhen (61, 62) beste­ hende Einheit (6) in einer ringsegmentförmigen Nut (61) einer ortsfesten Vorrichtung (9) verschieb- und festsetzbar ist.

3. Außenrundschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Stützen (61, 62) pendelnde Stützschuhe (61a, 62a) vorgesehen sind.

4. Außenrundschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (7) mit dem Elektromagnetspannfutter (2) in einer zu ihrer Achse (71) senkrechten Ebene einrichtbar ist.