DE4400791C2

DE4400791C2 - Schleifmaschine für die Bearbeitung von Werkstückoberflächen von rotationssymmetrischen Werkstücken mittels Schleifbändern

Info

Publication number: DE4400791C2
Application number: DE19944400791
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Dr Koch Investment und Beteiligung Holding Sa
Priority date: 1994-01-13
Filing date: 1994-01-13
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2014-01-14
Also published as: DE4400791A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine für die Bearbeitung von rotationssymmetrischen Werkstückoberflächen mittels Schleifbändern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Maschinen sind beispielsweise aus der US 4682 444 und der EP 0219 301 A2 bekannt.

Bei diesen bekannten Maschinen ergab sich jedoch in der Praxis der Be arbeitung, daß bei Andruck der Schleifbandträger 1, das Schleifband 2 auf den Erhöhungen der wellenförmigen Unebenheiten des Werkstücks 3 zu liegen kamen, vgl. hierzu Fig. 5.

Bei Werkstückdrehungen wurde das Schleifband 2 wegen der Reibungs- und Schnittkräfte gestrafft und lag somit nicht mehr am formgebenden Schleif bandträger 1 an.

Die wellenförmigen Unebenheiten 4 des Werkstücks 3 konnten somit nicht formgetreu bearbeitet werden. Damit war die Bearbeitungsaufgabe nicht vollständig erfüllt.

Trotz dieses Nachteiles wird diese Methode wegen Ihrer Vorteile, die sich aus der Anwendung von Schleifband ergeben, angewandt:

1. Einfache Handhabung des Schleifbandes bei dessen Magazinierung von ca. 100 Metern Länge erlaubt lange, störfreie automatische Maschinen laufzeiten.
2. Schleifbänder können leicht umgerüstet werden.
3. Schleifbänder haben an jeder Stelle die gleiche Schnittfähigkeit (zum Vergleich - Schleifsteine können sich zusetzen - können an verschiedenen Stellen in der Zusammensetzung variieren, woraus unter schiedliche Schnittkräfte und in diesem Zusammenhang unterschiedlicher Materialabtrag bzw. Bruch des Schleifsteines resultiert.)

Sehr gute Ergebnisse ergaben sich bisher durch die Anwendung der-Methode der Feinstbearbeitung mittels keramisch gebundenen Schleifkörpern, siehe dazu Fig. 6. Dabei paßt sich der Schleifstein und die Werkstück oberfläche fortlaufend beim Bearbeitungsprozeß gegenseitig an, wodurch bekannterweise bisher beste Ergebnisse hinsichtlich Rundheit/ Form erzielt werden konnten.

Der Anwender keramisch gebundener Steine muß aber viele Nachteile in Kauf nehmen, die sich aus der physikalischen Natur des keramischen Werk stoffes ergeben; wie z. B. der geringeren Duktilität des keramischen Schleifkörpers und der sich daraus ergebenden aufwendigen Handhabung. Weiterhin ergeben sich Probleme aus der ungleichmäßigen Zusammensetzung und Dichte der keramischen Schleifsteine, die wie oben beschrieben, zu ungleichmäßigen Materialabtrag und daraus sich ergebender schlechter Oberflächenqualität bzw. zum Bruch des Schleifsteins führte.

Auf Grund der beschriebenen Ergebnisse haben die bisher angewendeten Schleifmaschinen mit Schleifbandträger und Schleifband sowie Schleif maschinen mit keramisch gebundenen Schleifsteinen Nachteile, aus denen sich Handlungsbedarf zu deren Beseitigung ergibt.

Die Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Schleifmaschine so zu gestalten, daß bei optimaler Formübertragung auf das Werkstück bei guter Abtragleistung, hoher Oberflächenqualität und Formtreue das Werkzeug einfach zu handhaben und zu magazinieren ist sowie automatisch gewechselt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Schleifmaschine gemäß des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Schleifmaschine werden ferromagnetische Schleif bänder mittels magnetischer Zugkräfte in magnetischen Schleifbandträgern in werkstückgerechter Form fixiert und gegen die zu bearbeitende Werkstück oberfläche angedrückt, wobei sich die Werkstücke drehen und in Richtung ihrer Drehachse oszillieren.

Bei Bedarf kann der Magnetische Schleifbandträger zusätzlich in Richtung der Drehachse des Werkstücks oszillieren.

Durch die sich dadurch ergebende Überlagerung der beiden Oszillations bewegungen ergibt sich ein größerer bzw. besserer Materialabtrag und bei schmalen Schleifband (Breite ca. 1/10 Länge der Werkstückoberfläche) ergibt sich die Möglichkeit, das ferromagnetische Schleifband in gesteu ertem Zeitablauf bei konstantem Anpressdruck und Werkstückdrehzahl über die Werkstückoberfläche zu führen. Damit kann verschieden großer Werkstoffabtrag erreicht werden, wodurch jede gewünschte Querform (ballig, hohl oder anderweitig verlaufend hergestellt werden kann. Der magnetische Schleifbandträger ist beweglich im Maschinengestell gelagert, so daß die Bewegung bei der Bearbeitung eines Hubzapfens oder Nockens nachgeführt werden kann.

Die weiteren Vorteile der erfindungsgemäßen Schleifmaschine bestehen in der guten Handhabung und Magazinierung und dem sich daraus ergebenden automatisierten Werkzeugwechsel (ferromagnetisches Schleifband=Werkzeug).

Weiterhin ergibt sich aus der physikalischen Natur des Schleifbandes, daß dort an jeder Stelle bei gleicher Zusammensetzung eine gleiche Schnittkraft gewährleistet ist. Bei jedem Bearbeitungsvorgang kommt ein neuer Abschnitt des ferromagnetischen Schleifbandes in Einsatz, und so ergeben sich gleiche Abtragsleistungen, Formtreue und Oberflächen qualität.

Mit der erfindungsgemäßen Schleifmaschine ergeben sich gegenüber den bisher üblichen Schleifmaschinen folgende Vorteile:

1. Formgetreue Feinstbearbeitung bei sehr guter Abtragsleistung und bester Oberflächenqualität (Rauhigkeit).
2. Einfache Handhabung und Magazinierung des Schleifbandes.
3. Durch Überlagerung von Oszillation des Werkstückes mit der Oszillation des magnetischen Schleifbandträgers kann bei entsprechender Steuer ung der Bewegungen an verschiedenen Stellen der Werkstückoberfläche ein verschieden großer Materialabtrag erfolgen. Dadurch kann das Profil der Werkstückoberfläche beliebig gestaltet werden.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schleifmaschine werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben:

Fig. 1 veranschaulicht das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Schleif maschine mittels einer schematischen Vorder- und Seitenansicht; dabei bedeuten die Bezugszeichen:

Bezugszeichenliste

1 Maschinengestell
2 Magnetischer Schleifbandträger
3 Magnetische Schleifbandzuführung
4/5 Umlenkrollen
6 Rechte Führung/Schleifträger
7 Linke Führung/Schleifbandträger
8 Werkstück
P-Andruckkraft

Ablauf - Bearbeitung

Das Werkstück (8), z. B. der Zapfen einer Kurbelwelle, wird von unten zwischen Spitzen und Mitnehmer in der Vorrichtung eingelegt und damit zwischen den abgelegten magnetischen Schleifbandträgern (2) positioniert. Durch gesteuerte Maschinenbewegung werden die Führungen (6,7) mit den darauf befindlichen magnetischen Schleifbandträgern (2) an das Werk stück (8) angelegt und damit das ferromagnetische Schleifband (SF) gegen über der Werkstückoberfläche positioniert.

Durch Umpolung der Magnetspulen (MS), die sich im magnetischen Schleif bandträger (2) befinden, wird das ferromagnetische Schleifband (SF) durch magnetische Zugkräfte (F) an der formgebenden Wandung der magne tischen Schleifbandträger (2) fixiert. Dabei wirkt die auf dem ferromag netischen Schleifband (SF) befindliche Schleifschicht wie ein Luftspalt. Das Werkstück (8) beginnt sich zu drehen (links/rechts) und in Richtung seiner Drehachse zu oszillieren. Nach Beendigung der Bearbeitungsaufgabe werden die Magnetspulen (MS) umgepolt und somit das ferromagnetische Schleifband (SF) und der Werkstoffabtrag von den magnetischen Schleif bandträgern (2) abgestoßen.

Gleichzeitig wird über eine Maschinensteuerung die rechte und linke Führung (6, 7) mit Schleifbandträger (2) vom Werkstück (8) abgelegt. Das Werkstück (8) wird nach unten weggeführt.

Fig. 2 ist die Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Bearbeitung von Nocken; dabei bedeuten:

Bezugszeichenliste

1 Maschinengestell
2 Magnetischer Schleifbandträger
3 Magnetische Schleifbandzuführung
4 bis 7 Umlenkrollen
8 Rechte Führung/Schleifbandträger
9 linke Führung/Schleifbandträger
10 Werkstück/Nocke
11 Nachfolgesteuerung/Anlage
12 Kalibrierteil/Positionierung des ferromagnetischen Schleifbandes (SF)
SF Ferromagnetisches Schleifband
M Magazin

Ablauf - Bearbeitung

Das Kalibrierteil (12) wird von unten zwischen Spitzen und Mitnehmer in die Vorrichtung eingelegt und damit zwischen den abgelegten magnet ischen Schleifbandträgern (2) positioniert.

Durch gesteuerte Maschinenbewegung der Führungen der Schleifbandträger (8, 9) werden die magnetischen Schleifbandträger (2) mit magnetischem Schleifband (SF) gegen das Kalibrierteil (12) gelegt. Nach Umpolen bzw. Einschalten dem Magnetspulen (MS) wird das ferromagnetische Schleifband (SF) durch magnetische Zugkräfte (F) auf den magnetischen Schleifband träger (8) fixiert. Durch eine Maschinensteuerung werden danach die Schleifbandträger (2) bei eingeschalteten Magnetspulen vom Kalibrier teil (12) abgelegt. Das Kalibrierteil (12) wird aus der Vorrichtung ent fernt und an Stelle das Werkstück/Nocke (10) in Bearbeitungs position gebracht. Beim Bearbeitsvorgang werden die magnetischen Schleif bandträger (2) durch die Führungen der Schleifbandträger (8, 9) federnd gegen die Nockenoberfläche geführt. Das Werkstück/Nocke (10) wird in Drehung und in Richtung seiner Drehachse in Oszillation versetzt und somit bearbeitet. Nach Bearbeitung werden die Magnetspulen (MS) um gepolt und die magnetischen Schleifbandträger (2) über die sich ablegen den Führungen (8, 9) außer Eingriff gebracht.

Fig. 3 ist eine Darstellung eines erfindungsgemäßen ferromagnetischen Schleifbandes (SF) im Querschnitt mit metallischem Träger (Metall folie), wobei:

Bezugszeichenliste

1 die ferromagnetische Trägerschicht/Metallfolie und
2 das in Bindemittel gebundene Schleifkorn ist.

Fig. 4 ist eine Darstellung eines erfindungsgemäßen ferromagnetischen Schleif bands (SF) mit Trägerfolie und einem Gemisch von ferromagnetischem Metallpulver in Kunststoff gebunden, dabei ist:

Bezugszeichenliste

1 die Trägerschicht/Kunststoffolie mit eingebetteten ferromagnetischen Pulver und
2 das in Bindemittel gebundene Schleifkorn.

Fig. 5 Darstellung einer Anordnung eines Schleifbandträgers und eines Schleifbands gemäß dem Stand der Technik, dabei ist:

Bezugszeichenliste

1 der Schleifbandträger
2 das Schleifband
3 die wellige Werkstückoberfläche und
4 die überproportional vergrößerte Welligkeit der Werkstückoberfläche.

Fig. 6 ist eine Darstellung einer vorbekannten Vorrichtung mit keramisch gebun denen Schleifsteinen, wobei:

Bezugszeichenliste

1 ein keramisch gebundener Schleifstein,
2 das Werkstück,
3 die Welligkeit der Oberfläche des Werkstücks überproportional vergrößert und
4 die Andruckkraft ist.

Fig. 7 ist die schematische Darstellung der im Schleifbereich wirkenden Kräfte bei einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine, wobei:

Bezugszeichenliste

1 der magnetische Schleifbandhalter,
2 das ferromagnetische Schleifband,
3 das Werkstück
4 die Welligkeit der Werkstückoberfläche überproportional vergrößert,
F die magnetischen Zugkräfte
P die Andruckkraft ist.

Claims

1. Schleifmaschine für die Bearbeitung von Werkstückoberflächen von rotationssymmetrischen Werkstücken, insbesondere von Lagerflächen an Kurbel-, Nocken- und Getriebewellen und die Bearbeitung von sonst igen gekrümmten Werkstücksoberflächen mittels Schleifbändern, mit der Werkstückform entsprechenden nicht umlaufenden Schleifbandträ gern, die an die Werkstückoberfläche angedrückt werden, wodurch das Schleifband die Werkstückoberfläche bearbeitet, wenn sich das Werk stück dreht und in Richtung seiner Drehachse oszilliert, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifband (SF) in seinem Trägermaterial eine ferromagnetische Trägerschicht beinhaltet, durch die das Schleif band (SF) mittels magnetischer Zugkräfte (F) von im Schleifband träger (2) angeordneten Permanent- oder Elektromagneten (MS) am Schleifbandträger (2) fixiert wird, wobei das Schleifband (SF) über ein Magazin (M) mittels einer Zuführung (3) zu- und abgeführt werden kann.

2. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ferro magnetische Schleifband (SF) als Trägerschicht eine ferromagnetische Metallfolie enthält.

3. Schleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht eine pulvrige Mischung aus einem Kunststoff und einem ferromagnetischen Material enthält.