DE4224943C2 - Verfahren zum Außenrundschleifen und Schleifmaschine zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Außenrundschleifen eines Werkstückes mittels einer Schleifscheibe, wobei die axiale Länge der zu schleifenden Werkstückoberfläche um ein mehrfaches größer als die Breite der Schleifscheibe ist und wobei die in Längsrichtung des Werkstückes mittels eines Längsvorschubes vor- und zurückverfahrbare Schleifscheibe nach jedem Längsvor­ schub um einen Quervorschubschritt vorgeschoben wird, bis das Fertigmaß erreicht ist, und eine Schleifmaschine zum Durchführen des Verfahrens.

Das bekannte Verfahren der eingangs genannten Art wird ange­ wandt, um eine Werkstückoberfläche zylindrisch zu schleifen.

Dabei wird die Schleifscheibe mittels des Längsvorschubs über die gesamte Länge des Werkstücks geführt, unabhängig davon, ob die Schleifscheibe tatsächlich in Eingriff mit dem Werkstück steht. Dies bedeutet unnötigen Zeitaufwand.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem die Schleifzeit verkürzt wird. Weiterhin soll eine Schleifmaschine zum Durchführen des Verfahrens geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß vor dem Schleifen die Werkstückoberfläche auf Abweichungen von einer Zylinderform vermessen wird und die Werkstückdaten in eine Auswerteeinrichtung eingegeben werden, die bei Abweichungen vorgegebener Größe ein Steuerprogramm aufruft, das beim Schleifen einer von einer Zylinderform abweichenden Werkstückoberfläche den Längsvorschub unterbricht, sobald die Schleifscheibe nicht mehr mit dem Werkstück in Eingriff ist, die Schleifscheibe um den nächsten Quervorschubschritt verstellt und anschließend den Längsvorschub mit umgekehrter Richtung wieder einschaltet.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die meisten Werkstückoberflächen, die durch eine Vorbearbeitung, insbesondere durch Drehen, erhalten werden, nicht exakt zylindrisch sind, sondern meist kegelstumpfförmig oder konvex oder konkav gewölbt. Wenn die Schleifscheibe eine derartige Werkstückoberfläche jeweils mit dem vollen Längsvorschub abfährt, so arbeitet die Schleifscheibe über einen größeren Wegbereich des Längsvorschubes in der Luft ohne zu schleifen. Dieses Schleifen in der Luft während des Längsvorschubes wird gemäß der Erfindung vermieden, indem der Längsvorschub jeweils dann unterbrochen wird, wenn die Schleifscheibe nicht mehr mit der Werkstückoberfläche in Eingriff steht. Nach dem nächsten Quervorschubschritt wird dann der Längsvorschub mit umgekehrter Richtung fortgesetzt, so daß tatsächlich nur noch die notwendigen Längsvorschübe durchge­ führt werden, um die Werkstückoberfläche zu bearbeiten. Dadurch läßt sich in erheblichem Maße Schleifzeit einsparen. Das Vermessen der Werkstückoberfläche erlaubt einerseits die Entscheidung darüber, ob in Anbetracht der vorgegebenen Quervorschubschritte ein Schleifen mit verkürzten Längsvorschüben sinnvoll ist, und auch darüber, wo das Schleifen beginnt, das zweckmäßigerweise an dem jeweils größten Durchmesser der Werkstückoberfläche beginnt.

Bei einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgesehen, daß während jedes Längsvorschubs ein Signal erzeugt wird, wenn die Schleifscheibe nicht mehr mit der Werkstückoberfläche in Eingriff ist und daß dieses Signal zum Unterbrechen des Längsvorschubs, zum Auslösen des nächsten Quervorschubschrittes und zum Starten des Längsvorschubs in umgekehrter Richtung ausgewertet wird. Ein Signal für das Außereingriffkommen der Schleifscheibe mit der Werkstückoberfläche kann beispielsweise durch Erfassen des Schleifgeräusches oder durch Erfassen der Stromaufnahme des Antriebsmotors der Schleifscheibe gebildet werden.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß vor dem Schleifen entsprechend der aufgenommenen Form der Werkstückoberfläche die Längen der Längsvorschübe berechnet und in das Steuerprogramm eingegeben werden.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Schleifmaschine zum Durchführen des Verfahrens mit einer angetriebenen Schleifscheibe und mit einer Steuerung für einen Längsvorschub und für einen schrittweise die Schleifscheibe zustellenden Quervorschub, wobei eine Einrichtung zum Erfassen der Werkstückform und/oder Werkstückabmessungen und zum Eingeben in einer Auswerteeinrichtung der Steuerung vorgesehen sind, die ein von der Auswerteeinrichtung aufrufbares Steuerprogramm enthält, das bei Außereingriffkommen der Schleifscheibe mit der Werkstückoberfläche den Längsvorschub stoppt, den nächsten Quervorschubschritt auslöst und den Längsvorschub mit umgekehrter Richtung wieder startet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch den Verfahrensablauf beim Außenrundschleifen einer kegelstumpfförmigen Werkstückoberfläche,

Fig. 2 schematisch den Verfahrensablauf beim Außenrundschleifen einer tonnenförmig gewölbten Werkstückoberfläche, und

Fig. 3 schematisch das Außenrundschleifen einer Werkstückoberfläche mit einer konkaven Außenkontur.

In Fig. 1 ist ein Werkstück 10 dargestellt, daß zwischen zwei nicht zu schleifenden Abschnitten eine Werkstückoberfläche 13 hat, die auf eine zylindrische Fläche 13′ geschliffen werden soll. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist angenommen, daß die durch einen vorausgehenden Arbeitsschritt erhaltene Werkstückoberfläche 13 eine kegelstumpfförmige Form erhalten hat, die in Fig. 1 übertrieben groß dargestellt ist. In der Praxis liegen derartige Fehler in der Größenordnung von 0,03 mm.

Um eine Werkstückoberfläche zylindrisch zu schleifen, werden mehrere Quervorschubschnitte der Schleifscheiben 14 ausge­ führt, bis das Fertigmaß erreicht ist. Bei den bisher bekannten Schleifverfahren wird so vorgegangen, daß eine Schleifscheibe 14 nach jedem Quervorschubschritt mit dem gesamten Längsvor­ schub bis zu der Endstellung 14′ abfährt. Danach wird sie um den nächsten Quervorschubschritt vorgeschoben, wonach sie in umgekehrter Richtung wieder den gesamten Längsvorschub abfährt. In diesem Fall ist die Schleifscheibe während des Beginns des Schleifvorgangs nur über einen relativ geringen Teil ihres Längsvorschubes mit der Werkstückoberfläche 13 in Eingriff, während sie über den restlichen Längsvorschubweg in der Luft schleift. Da in der Regel vor dem Schleifen nicht bekannt ist, wie die Abweichungen relativ zu den Sollabmessungen der Werk­ stückoberfläche 13 liegen, wird mit den Längsvorschubbewegungen und den Querschubschritten bereits begonnen, bevor die Schleif­ scheibe die Werkstückoberfläche 13 berührt. Um dieses an sich unnötige Schleifen in der Luft zu vermeiden, das zu einer un­ nötigen Verlängerung der Schleifzeit führt, wird gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Schleifscheibe 14 nur so lange einen Längsvorschub ausführt, wie sie mit der Werkstückoberfläche 13 in Eingriff ist. Sobald sie mit der Werkstückoberfläche 13 außer Eingriff ist, d. h. in der Position 14′′ der Fig. 1, wird der Längsvorschub unterbrochen, der nächste Quervorschub­ schritt ausgeführt und der Längsvorschub mit umgekehrter Rich­ tung wieder gestartet. Dieser Vorgang wiederholt sich so oft, wie die Schleifscheibe während eines Längsvorschubes außer Ein­ griff mit der Werkstückoberfläche 13 kommt.

Vor dem Schleifen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Werkstückoberfläche 13 ausgemessen. Dies kann dadurch geschehen, daß die Schleifscheibe das Werkstück im Bereich der beiden En­ den und im Bereich der Mitte anfährt, wobei über das Schleif­ geräusch oder die Stromaufnahme des Antriebsmotors der Schleif­ scheibe erfaßt wird, wann die Schleifscheibe 14 mit der Werkstückoberfläche 13 in Eingriff kommt. Diese Signale werden in eine Auswerteinrichtung der Steuerung eingegeben, die danach ein Steuerprogramm mit den verkürzten Längsvorschüben aufruft, sofern die festgestellten Formabweichungen in einer Größenord­ nung liegen, daß sich dieses Schleifen mit verkürzten Längsvor­ schüben lohnt. Dies ist beispielsweise dann nicht mehr der Fall, wenn die Durchmesserabweichungen deutlich geringer als 0,01 mm sind, da in diesem Fall ohne weiteres mit den vollen Längsvorschüben geschliffen werden kann.

Nachdem das Werkstück ausgemessen wurde und die Auswerteein­ richtung aufgrund der Werkstücksdaten das Steuerprogramm mit den verkürzten Längsvorschüben aufgerufen hat, wird die Schleifscheibe 14 dem Bereich der Werkstückoberfläche 13 mit dem größten Durchmesser zugestellt, so daß danach das Schleifen mit den bereits geschilderten verkürzten Längsvorschüben durch­ geführt wird.

Bei einer ersten Ausführungsform wird während des Schleifens immer dann ein Signal erzeugt, wenn die Schleifscheibe 14, beispielsweise in der Position 14′′, außer Eingriff mit der Werkstückoberfläche 13 kommt. Dies kann beispielsweise durch Erfassung des Schleifgeräusches oder durch Erfassen der Strom­ aufnahme des Antriebsmotors der Schleifscheibe geschehen. Die­ ses Signal wird dann derart ausgewertet, daß dann der Längsvor­ schub unterbrochen wird, der nächste Quervorschubschritt ausge­ führt und der Längsvorschub mit umgekehrter Richtung wieder aufgenommen wird.

Es ist jedoch auch möglich, das Ausmessen der Werkstückoberfläche 13 durch Abfahren seiner Kontur mittels eines Meßfühlers durchzuführen, der die Werkstückabmessungen in die Auswerteein­ richtung der Steuerung eingibt. Die Auswerteeinrichtung kann dann die von der Form der Werkstückoberfläche 13 abhängigen Längen der einzelnen Längsvorschübe berechnen, nach denen die Schleifscheibe 14 außer Eingriff mit der Werkstückoberfläche 13 kommt. Entsprechend diesen berechneten Werten kann dann die der jeweilige Längsvorschub unterbrochen, der nächste Quervorschubschritt ausgelöst und der Längsvorschub mit umgekehrter Richtung wieder gestartet werden.

Das prinzipiell gleiche Verfahren und die prinzipiell gleiche Schleifmaschine können auch dann eingesetzt werden, wenn ent­ sprechend Fig. 2 ein Werkstück 15 mit einer zunächst balligen Werkstückoberfläche 16 geschliffen werden soll. Auch in diesem Fall wird zunächst die Werkstückoberfläche 16 vermessen, wonach die Schleifscheibe 14 an der Stelle des größten Durchmessers zugestellt wird und einen ersten Quervorschubschritt ausführt. Nach diesem ersten Quervorschubschritt führt die Schleifscheibe einen Längsvorschub aus, beispielsweise in Fig. 2 nach rechts, bis die Schleifscheibe in der Position 14′′ außer Eingriff mit der Werkstückoberfläche 16 kommt. Danach wird der Längs­ vorschub unterbrochen. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise die Richtung des Längsvorschubes umgekehrt, ohne daß zunächst ein weiterer Quervorschubschritt ausgeführt wird. Sobald die Schleifscheibe 14 in der Position 14′′′ wieder außer Ein­ griff mit der Werkstückoberfläche 16 kommt, wird der Längsvor­ schub wieder unterbrochen. In diesem Fall wird dann ein nächs­ ter Quervorschubschritt ausgelöst, wonach der Längsvorschub mit umgekehrter Richtung wieder ausgeführt wird. Diese Schritte werden so lange wiederholt, bis die Schleifscheibe 14 jeweils ihre Endpositionen entsprechend der axialen Länge der Werk­ stückoberfläche 16 erreicht, wonach keine Zwischenunterbrechungen der Längvorschübe mehr stattfinden und mit den vollen Längsvor­ schüben bis zum Erreichen des Fertigmaßes geschliffen wird.

In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel zum Schleifen eines Werkstückes 17 mit einer Werkstückoberfläche 18 dargestellt, die eine konkave Kontur hat. In der Regel wird ein Außenrund­ schleifen eines derartigen Werkstückes zweckmäßigerweise nicht mit den verkürzten Längsvorschüben durchgeführt. Dies ist je­ doch dann möglich und sinnvoll, wenn es sich um eine Werkstück­ oberfläche 18 mit sehr großer axialer Länge handelt. Diese Werk­ stückoberfläche 18 wird dann mittels eines Meßfühlers ausge­ messen, so daß ihre Daten exakt erfaßt sind. Das Schleifen beginnt dann an dem größten Außendurchmesser der Werkstück­ oberfläche 18, bei dem Ausführungsbeispiel rechts. Jetzt wird das bereits geschilderte Schleifen mit den verkürzten Längsvorschü­ ben so lange durchgeführt, bis der Bereich des kleinsten Durch­ messers der ungeschliffenen Werkstückoberfläche 18 erreicht ist, der bei dem Ausführungsbeispiel in etwa in der Mitte angedeutet ist. Dann erhält die Steuerung nur von einem entsprechenden Signalgeber ein Signal, der die Steuerung veranlaßt, das Schleifen zu unterbrechen und auf den größeren Durchmesser des anderen Endes überzugehen, bei dem Ausführungsbeispiel des linken Endes der Werkstückoberfläche 18. Ausgehend von diesem Ende wird dann wieder das Schleifen mit den verkürzten Längs­ vorschüben durchgeführt, bis auch hier der Bereich des kleins­ ten Durchmessers der Werkstückoberfläche 18 erreicht ist. Anschlie­ ßend wird das Arbeitsprogramm mit den vollen Längshüben fortge­ setzt, bis das Fertigmaß erreicht ist.

Claims (6)

1. Verfahren zum Außenrundschleifen eines Werkstückes mittels einer Schleifscheibe, wobei die axiale Länge der zu schleifenden Werkstückoberfläche um ein mehrfaches größer als die Breite der Schleifscheibe ist und wobei die in Längsrichtung des Werkstückes mittels eines Längsvorschubes vor- und zurückverfahrbare Schleifscheibe nach jedem Längsvorschub um einen Quervorschubschritt vorgeschoben wird, bis das Fertigmaß erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schleifen die Werkstückoberfläche auf Abweichungen von einer Zylinderform vermessen wird und die Werkstückdaten in eine Auswerteeinrichtung eingegeben werden, die bei Abweichungen vorgegebener Größe ein Steuerprogramm aufruft, das beim Schleifen einer von einer Zylinderform abweichenden Werkstückoberfläche den Längsvorschub unterbricht, sobald die Schleifscheibe nicht mehr mit dem Werkstück in Eingriff ist, die Schleifscheibe um den nächsten Quervorschubschritt verstellt und anschließend den Längsvorschub mit umgekehrter Richtung wieder einschaltet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während jedes Längsvorschubs ein Signal erzeugt wird, wenn die Schleifscheibe nicht mehr mit der Werkstückoberfläche in Eingriff ist, und daß dieses Signal zum Unterbrechen des Längsvorschubes, zum Auslösen des nächsten Quervorschubschrittes und zum Starten des Längsvorschubs in umgekehrter Richtung ausgewertet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schleifen entsprechend der ausgemessenen Form der Werkstückoberfläche die Längen der Längsvorschübe berechnet und in das Steuerprogramm eingegeben werden.

4. Schleifmaschine zum Durchführen des Verfahrens nach Patentanspruch 1 mit einer angetriebenen Schleifscheibe und mit einer Steuerung für einen Längsvorschub und für einen schrittweise die Schleifscheibe zustellenden Quervorschub, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Erfassen der Werkstückform und/oder Werkstückabmessungen und zum Eingeben in eine Auswerteeinrichtung der Steuerung vorgesehen sind, die ein von der Auswerteeinrichtung aufrufbares Steuerprogramm enthält, das bei Außereingriffkommen der Schleifscheibe (14) mit der Werkstückoberfläche (13, 16, 18) den Längsvorschub stoppt, den nächsten Quervorschubschritt auslöst und den Längsvorschub mit umgekehrter Richtung wieder startet.

5. Schleifmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Auswerteeinrichtung eine Einrichtung zum Erfassen des jeweiligen Zeitpunktes angeschlossen sind, zu welchem die Schleifscheibe (14) während eines Längsvorschubes mit der Werkstückoberfläche (13, 16, 18) außer Eingriff kommt.

6. Schleifmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung mit einer Einrichtung zum Berechnen der Längen der Längsvorschübe in Abhängigkeit von den erfaßten Werkstückdaten versehen ist.