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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft das Schleifen von Werkstücken und Verbesserungen, die
ein Herabsetzen der Schleifzeit, eine verhältnismäßig gleichförmige Scheibenabnutzung und
auf den Teilen, wie zum Beispiel Nocken, ein verbessertes Oberflächenfinish ermöglichen.
Ihre besondere Anwendung findet die Erfindung beim Schleifen von
nichtzylinderförmigen Werkstücken, wie
zum Beispiel Nocken, die in ihren Flanken im allgemeinen einspringende
Nocken genannte konkave Vertiefungen aufweisen.
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Vorgeschichte der Erfindung
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Die
Druckschrift US-A-4 343 114 beschreibt ein Verfahren zum Schleifen
eines zy linderförmigen oder
nichtzylinderförmigen
Teils unter Rechnersteuerung zum Ausführen einer ersten Stufe, in
der eine Schleifscheibe das Bauteil zum Entfernen einer verhältnismäßig großen Materialtiefe
schleift, während das
Teil durch einen von einem Motor angetriebenen Reitstock um seine
Achse gedreht wird, mit Rechnersteuerung der Drehgeschwindigkeit
des Reitstocks zu jedem Zeitpunkt während jeder Umdrehung zum Aufrechterhalten
einer im wesentlichen konstanten Materialentfernungsrate, und einer
zweiten Stufe, in der das Teil auf ein Fertigmaß geschliffen wird, wobei die
Schleifparameter und insbesondere der Scheibenvorschub und die Drehgeschwindigkeit
des Reitstocks durch einen Rechner gesteuert sind, während die
gleiche konstante Materialentfernungsrate an sämtlichen Punkten am Teil während der
zweiten Stufe beibehalten wird.
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Traditionell
wird das Schleifen eines Nockenvorsprungs in verschiedene getrennte
Abschnitte, im allgemeinen fünf
Abschnitte, aufgeteilt. Falls auf dem Radius Material in einer Tiefe
von insgesamt 2 mm entfernt werden mußte, betrug die entfernte Materialtiefe
im typischen Fall bei den ersten beiden Abschnitten 0,75 mm, beim
dritten Abschnitt 0,4 mm, beim vierten Abschnitt 0,08 mm und beim
letzten Abschnitt 0,02 mm.
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Im
allgemeinen würde
der Vorgang ohne Vorschub in einer „Spark-out"-Drehung seinen Höhepunkt finden, so daß jede in
der Scheibe gespeicherte Belastung und das Teil während des „Spark-out"-Vorgangs entfernt
wurde und auf dem Teil ein annehmbares Finish und eine annehmbare Form
erreicht wurden.
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Manchmal
wurden zusätzliche
Grob- und Finishabschnitte verwendet, und damit wurde die Anzahl
der Abschnitte erhöht.
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Während des
Schleifens wird das Bauteil um eine Achse gedreht, und falls das
Bauteil zylinderförmig
sein soll, wird die Schleifscheibe vorgeschoben und gegenüber der
Achse für
jeden der Abschnitte in einer gleichbleibenden Stellung gehalten,
so daß sich
ein zylinderförmiges
Bauteil ergibt. Das Werkstück
wird über
den Reitstock gedreht, und die Drehgeschwindigkeit des Werkstücks, die
oft Reitstockgeschwindigkeit genannt wird, kann bei einem zu schleifenden
zylinderförmigen
Teil in der Größenordnung
von 100 Umdrehungen pro Minute liegen. Bei Bearbeitung eines nichtzylinderförmigen Teils
und wenn die Scheibe während
jeder Drehung des Werkstücks
zum Schleifen des nichtkreisförmigen
Profils vorgeschoben und zurückgezogen
werden muß, muß die Reitstockgeschwindigkeit
weit niedriger als die beim Schleifen von zylinderförmigen Teilen
verwendete Geschwindigkeit sein. Beim Schleifen von nichtzylinderförmigen Abschnitten
der Nocken sind damit 20 bis 60 Umdrehungen pro Minute für die Reitstockgeschwindigkeit
typisch.
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Allgemein
wurde festgestellt, daß jede
Herabsetzug der Reitstockgeschwindigkeit die Schleifzeit erhöht, und
aus kaufmännischen Überlegungen ist
jeder solche Anstieg unattraktiv.
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Wenn
einspringende Nocken auf diese Weise zu schleifen sind, tritt dieses
Problem besonders zu Tage. In dem einspringenden Gebiet erhöht sich die
Kontaktlänge
zwischen der Scheibe und dem Werkstück möglicherweise zehnfach, insbesondere in
dem Fall einer Scheibe mit einem Halbmesser, der der gewünschten
Konkavität
gleich ist oder gerade unter dieser liegt, gegenüber der Kontaktlänge zwischen
der Scheibe und dem Werkstück
an der Nockennase und dem Grundkreis. Ein typisches Geschwindigkeitsprofil
beim Schleifen eines einspringenden Nockens mit einem flachen Einsprung
liegt dann bei 60 Umdrehungen pro Minute an der Nase des Nockens,
40 Umdrehungen pro Minute entlang den die einspringenden Gebiete
enthaltenden Flanken des Nockens, und 100 Umdrehungen pro Minute am
Grundkreis des Nockens. Zwischen diesen konstanten Geschwindigkeiten
innerhalb der dynamischen Fähigkeiten
der Maschine (C- & X-Achsen) wurde
der Reitstock beschleunigt oder verzögert, und im allgemeinen wurde
eine konstante Beschleunigung/Verzögerung verwendet.
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Bei
jedem beliebigen Motor wird die Spitzenleistung durch den Hersteller
vorgegeben, und dies begrenzt die Zykluszeit zum Schleifen insbesondere einspringender
Nocken, da es wichtig ist, keine größeren Anforderungen an den
Motor zu stellen, als der Hersteller an Leistungsfähigkeit
des Motors vorgegeben hat.
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Bis
heute wurde eine Verminderung der Zykluszeit durch Erhöhen der
für jede
Teilumdrehung verwendeten Arbeitsgeschwindigkeit erreicht. Dies führte zu
Ratter- und Brennmarken, Höckern
und Mulden in der fertig bearbeiteten Oberfläche des Nockens, die bei in
modernen Hochleistungsmaschinen, bei denen Präzision und Genauigkeit zum
Erreichen des vorgegebenen Verbrennungsverhaltens und Motorwirkungsgrades
wesentlich sind, zu verwendenden Nockenwellen nicht annehmbar sind.
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Die
hier beschriebenen Neuerungen haben eine Reihe von verschiedenen
Zielen.
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Das
erste Ziel liegt in einem Herabsetzen der zum zum Präzisionsschleifen
von Teilen, wie zum Beispiel Nocken, insbesondere von einspringenden Nocken.
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Ein
anderes Ziel liegt in einer Verbesserung des Oberflächenfinish
solcher geschliffenen Teile.
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Ein
anderes Ziel liegt im Erzeugen eines annehmbaren Oberflächenfinish
mit größeren Zeitabschnitten
zwischen den Nachbearbeitungen.
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Ein
anderes Ziel liegt in der Vergleichmäßigung der Scheibenabnutzung
auf dem Umfang der Schleifscheibe.
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Ein
anderes Ziel liegt in einer Verbesserung der Zuführbarkeit des Kühlmittels
zu dem Werkstückgebiet,
insbesondere beim Schleifen von einspringenden Nocken.
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Ein
anderes Ziel liegt im Ausbilden einer Konstruktion einer Schleifmaschine,
die sich für
das Grob- und Feinschleifen eines Präzisionsteils, wie einer Nockenwelle,
bei der die Nockenflanken konkave Gebiete aufweisen, eignet.
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Diese
und andere Ziele ergeben sich auf der folgenden Beschreibung.
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In
unserer gleichzeitig anhängigen
Patentanmeldung 00 969 713.7 wird ein Verfahren zum Schleifen eines
Teils, wie zum Beispiel eines Nockens, vorgeschlagen, bei dem sich
die Fertigschleifzeit durch Drehen des Teiles über nur eine einzige Umdrehung während einer
Fertigschleifstufe und Steuern der Tiefe des Schnitts und der Drehgeschwindigkeit
des Teils während
dieser einzigen Umdrehung erreichen läßt zum Aufrechterhalten einer
im wesentlichen konstanten spezifischen Metallabtragrate während der Fertigschleifstufe.
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Der
Vorschub des Reitstocks während
der Fertigschleifstufe läßt sich
zum Erzielen der gewünschten
Schnittiefe einstellen.
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Vorzugsweise
wird die Schnittiefe konstant gehalten, aber die Drehgeschwindigkeit
des Werkstücks
wird während
der Fertigschleifstufe zum Aufnehmen aller nichtzylinderförmigen Merkmale
eines Werkstücks
zum Aufrechterhalten einer konstanten spezifischen Metallabtragrate
geändert.
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Beim
Schleifen eines Nockens kann die Reitstockgeschwindigkeit während der
einzigen Umdrehung des Nockens während
der endgültigen
Schleifstufe zwischen 2 und 20 Umdrehungen pro Minute geändert werden,
wobei die geringere Geschwindigkeit beim Schleifen der Flanken und
die höhere
Geschwindigkeit beim Schleifen der Nase und des Fußes des
Nockens verwendet wird.
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Während der
Fertigschleifstufe bei Verwendung einer Schleifmaschine mit einer
zum Drehen der Scheibe verfügbaren
Leistung von 17,5 kW und bei Verwendung einer Schleifscheibe im
Durchmesserbereich von 80 bis 120 mm liegt die Schnittiefe im typischen
Fall im Bereich von 0,25 bis 0,5 mm.
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Der
Reitstockantrieb kann auf ein leichtes Übermaß programmiert werden, so daß die Scheibe etwas
mehr als 360° der
Drehung des Werkstücks mit
diesem in Berührung
bleibt, so daß nicht
eine unerwünschte
Stufe, ein Höcker
oder eine Mulde an der Stelle verbleibt, an der die Schleifscheibe
zu Beginn der einzigen Umdrehung der Fertigschleifstufe zuerst mit
dem Teil in Anlage gerät.
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Während der
einzigen Umdrehung des Werkstücks
kann die Reitstockgeschwindigkeit weiter gesteuert werden zum Aufrechterhalten
einer wesentlichen konstanten Leistungsanforderung an den Scheibenspindelantrieb
während
der Fertigschleifstufe zum Herabsetzen von Ratter- und Schleifmarken
auf der Oberfläche
des Teils.
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Beim
Schleifen von nichtzylinderförmigen Werkstücken kann
die Reitstockgeschwindigkeit zum Berücksichtigen jeder Veränderung
in der Berührungslänge zwischen
der Scheibe und dem Werkstück
während
der Drehung der letzteren geändert werden.
Dies stellt sicher, daß die
Materialentfernungsrate wirklich konstant gehalten wird, so daß sämtliche
Teile des Umfangs der Schleifscheibe die gleiche Arbeitsleistung
vollbringen mit dem Ergebnis, daß sich eine im wesentlichen
konstante Scheibenabnutzung einstellt.
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Die
Reitstockbeschleunigung und -verzögerung wie auch die Reitstockgeschwindigkeit
können während der
einzigen Umdrehung der Fertigschleifstufe zum Erreichen der im wesentlichen
konstanten Scheibenabnutzung gesteuert werden.
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Wenn
das Schleifen mindestens ein konkaves Gebiet am Profil des Teils
belassen soll, wird das Schleifen sowohl für das Grob- als auch für das Feinschleifen
des Teils vorzugsweise unter Verwendung einer Scheibe mit geringem
Durchmesser durchgeführt,
so daß das
Kühlmittel
zu dem Gebiet, in dem das Schleifen stattfindet, während sämtlicher
Stufen des Schleifvorganges guten Zugang hat zum Mini mieren des
Oberflächenschadens,
der sonst bei Abdecken des Kühlmittels
wie bei Verwendung einer größeren Scheibe
auftreten könnte.
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Eine
Schleifmaschine, auf der zwei kleine Scheiben angeordnet sind, von
denen jede mit dem zu schleifenden Teil in Anlage geraten kann,
kann eingesetzt werden. Eine der Scheiben kann zum Grob- und die
andere zum Fertigschleifen verwendet werden.
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Ein
bevorzugtes Schleifmaterial für
die oder für
jede Schleifscheibe ist CBN.
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Eine
zum Durchführen
des in unserer gleichzeitig anhängigen
Patentanmeldung beschriebenen Verfahrens geeignete Schleifmaschine
enthält
vorzugsweise ein programmierbares computerstütztes Steuersystem zum Generieren
von Steuersignalen zum Vorschieben und Zurückziehen der Schleifscheibe
und Steuern der Beschleunigung und Verzögerung des Reitstockantriebs
und damit der augenblicklichen Drehgeschwindigkeit des Werkstücks.
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Unsere
gleichzeitig anhängige
Patentanmeldung bezieht sich auch auf ein Computerprogramm zum Steuern
eines einen Teil einer Schleifmaschine, wie sie vorstehend beschrieben
wurde, bildenden Computers und einer durch ein computergestütztes Steuersystem
gesteuerten Schleifmaschine bei Programmierung zum Durchführen eines
Schleifverfahrens, wie es in unserer gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung
beschrieben wird.
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Zusammenfassende Beschreibung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen zum Schleifen eines zylinderförmigen oder
nichtzylinderförmigen
Teils unter Rechnersteuerung zum Ausführen einer ersten Stufe, in
der eine Schleifscheibe das Bauteil zum Entfernen einer verhältnismäßig großen Materialtiefe schleift,
während
das Teil durch einen von einem Motor angetriebenen Reitstock um
seine Achse gedreht wird, mit Rechnersteuerung der Drehgeschwindigkeit des
Reitstocks zu jedem Zeitpunkt während
jeder Umdrehung zum Aufrechterhalten einer im wesentlichen konstan ten
Materialentfernungsrate, so daß die Zeit
für die
erste Schleifstufe auf die mit der verfügbaren Leistung verbundene
kürzeste
Zeit herabgesetzt wird, und einer zweiten Stufe, in der die Drehgeschwindigkeit
des Reitstocks herabgesetzt wird und das Teil auf ein Fertigmaß mit den
Schleifparametern geschliffen wird und insbesondere der Scheibenvorschub
und die Drehgeschwindigkeit des Reitstocks durch einen Rechner gesteuert
sind, so daß die
an den Antriebsmotor gestellte Leistungsanforderung die maximale
Leistungseinstellung des Motors nicht übersteigt, während die
gleiche konstante Materialentfernungsrate an sämtlichen Punkten am Teil während der
zweiten Stufe beibehalten wird, wobei der Scheibenvorschub und die
Drehgeschwindigkeit des Reitstocks während der zweiten Stufe so
eingestellt werden, daß das
Teil während
einer einzigen Umdrehung auf Maß fertiggeschliffen
wird.
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Die
Erfindung beruht auf dem gegenwärtigen Stand
der Technik einer Schleifmaschine, bei der eine auf einer durch
einen Motor angetriebenen Spindel befestigte Schleifscheibe unter
einer programmierbaren Computersteuerung in Richtung auf ein Werkstück vorgeschoben
und von diesem zurückgezogen
werden kann. Die Drehgeschwindigkeit der Scheibe wird als hoch und
konstant angenommen, während
die Reitstockgeschwindigkeit, die die Drehgeschwindigkeit des Werkstücks um seine
Achse während
des Schleifvorgangs bestimmt, (wieder mit einem programmierbaren
Rechner) gesteuert werden kann zum Ermöglichen einer beträchtlichen
Verstellung während
jeder Umdrehung des Werkstücks. Die
Erfindung genießt
den Vorteil der heute in diesem Stand der Technik der Schleifmaschinen
verfügbaren hohen
Genauigkeitssteuerung zum Herabsetzen der Zykluszeit, Verbessern
der Nacharbeitsfrequenz und der Charakteristika einer Scheibenabnutzung,
insbesondere beim Schleifen von nichtzylinderförmigen Werkstücken, wie
zum Beispiel Nocken, insbesondere einspringenden Nocken.
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Eine
Herabsetzung der Fertigschleifzeit eines Nockens wird durch Drehen
des Nockens über nur
eine einzige Umdrehung während
der endgültigen
Schleifstufe und Steuern der Schnittiefe und der Drehgeschwindigkeit
des Teil während
dieser einzigen Umdrehung zum Aufrechterhalten einer in wesentliche
konstanten spezifischen Metallabtragrate während der Fertigschleifstufe
erreicht.
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Der
Vorschub des Reitstocks bestimmt die Schnittiefe, und die Drehgeshwindigkeit
des Nockens wird durch den Reitstockantrieb festgelegt.
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Das
Aufrechterhalten einer konstanten Schnittiefe ist im allgemeinen
erwünscht,
und zum Aufrechterhalten einer konstanten spezifischen Anforderung
an die Metallabtragungsrate an die Spindel sieht die Erfindung vor,
daß die
Drehgeschwindigkeit des Werkstücks
während
der Fertigschleifdrehung zum Aufnehmen nichtzylinderförmiger Merkmale
eines Werkstücks
geändert
werden sollte. In einem Beispiel mit Verwendung einer CBN-Scheibe
mit bekanntem Durchmesser zum Schleifen einer Nockenwelle läßt sich
eine Fertigschleifzeit von annähernd 75%
der bei Verwendung von herkömmlichen Schleiftechniken
errichten Zeit erzielen, falls die Reitstockgeschwindigkeit während der
einzigen Fertigschleifumdrehung des Nockens zwischen 2 und 20 Umdrehungen
pro Minute geändert
wird, wobei die niedrigere Geschwindigkeit zum Schleifen der Flanken
und die höhere
Geschwindigkeit während
des Schleifens der Nase und des Grundkreises des Nockens eingesetzt
wird.
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Insbesondere
und zusätzlich
wurde die Schnittiefe ausgehend von der normalerweise mit der Fertigschleifstufe
verbundenen beträchtlich
erhöht, und
Tiefen im Bereich von 0,25 bis 0,5 mm wurden während der einzigen Fertigschleifstufe
erreicht bei Verwendung von Schleifscheiben mit einem Durchmesser
im Bereich von 80 bis 120 mm mit einer verfügbaren Schleifleistung von
17,5 kW bei Schleifen der Nocken auf einer Nockenwelle.
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Das überraschende
Ergebnis war erstens ein sehr annehmbares Oberflächenfinish ohne eine Stufe,
eine Mulde, einen Höcker
oder eine Vertiefung, die im typischen Fall auf der geschliffenen
Fläche
eines solchen Teiles bei Verwendung von höheren Reitstockgeschwindigkeiten
und geringeren Metallabgraten gefunden werden trotz des verhältnismäßig großen Metallvolumens,
das während
dieser einzigen Umdrehung entfernt wurde. Herkömmliche Schleifverfahren neigten
beim Vornehmen von tiefen Schnitten zu einem Verbrennen der Obrefläche des Nockenvorsprunges.
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Eine
Fertigschleifstufe zum Erzeugen einer eine hohe Präzision aufweisenden
Oberfläche
in einem geschliffenen Teil, wie zum Beispiel einem Nocken, gemäß der vorliegenden
Erfindung schließt
die Anwendung einer größeren und
konstanten Kraft zwischen der Schleifscheibe und dem Teil während einer
einzigen Umdrehung ein, in dem das Fertigschleifen stattfindet,
als bisher als angemessen angesehen wird.
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Die
erhöhte
Schleifkraft wird zum Erreichen der größeren Schnittiefe benötigt, die
ihrerseits die Zykluszeit herabsetzt, da zum Erzielen eines fertigen Teils
ohne bemerkbare „Spark-out"-Zeit nur eine Umdrehung
zuzüglich
eines geringen Übermaßes benötigt wird,
aber es wurde gefunden, daß die
erhöhte Schleifkraft
zwischen der Scheibe und dem Werkstücks als Folge hiervon eine
glattere fertige Oberfläche
als bei Verwendung der bisherigen Schleifverfahren einschließlich einer
herkömmlichen „Spark-out"-Stufe bewirkt.
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Durch
Sicherstellung, daß die
spezifische Metallabtragrate konstant ist, wird die auf den Motor ausgeübte Belastung
während
der gesammen Drehung im wesentlichen konstant gehalten, und Verzögerungen
bewirkende Leistungssprünge
sollten nicht auftreten. Als Ergebnis hiervon sollte sich eine gleichmäßige Scheibenabnutzung
ergeben.
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Durch
Steuern einer Schleifmaschine im oben genannten Sinne kann während des
Schleifens von nichtzylinderförmigen
Werkstücken
eine im wesentlichen konstante Scheibenabnutzug erreicht werden.
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Insbesondere
durch Steuern der Reitstockbeschleunigung und -verzögerung und
der Reitstockgeschwindigkeit währen
der Drehung eines nichtzylinderförmigen
Werkstücks
und durch Berücksichtigen
der veränderlichen
Berührungslänge zwischen der
Scheibe und dem Werkstück
während
der Drehung des letzteren läßt sich
ein weiterer Faktor in die Maschinensteuerung einleiten, der sicherstellt,
daß die
Materialabtragerate im wesentlichen konstant gehalten wird, so daß sämtliche
Teile des Umfanges der Schleifscheibe die gleiche Arbeit leisten
mit dem Ergebnis, daß sich
eine im wesentlichen konstante Scheibenabnutzung einstellt. Da die
Scheibe sich mit einem Vielfachen der Drehgeschwindigkeit des Werkstückes dreht,
wurde bisher nicht beachtet, daß die
Steuerung des Schleifvorganges zum Aufrechterhalten eines konstanten
Materialbetragens während eines
Schleifvorganges die Scheibenabnutzung vorteilhaft beeinflussen
würde.
Es wurde jedoch festgestellt, daß durch Steuern der Parameter
der Schleifmaschine, die die Materialabtragrate festlegen, so daß eine im
wesentlichen konstante Materialabtragrate während des Schleifvorgangs von
nichtzylinderförmigen
Werkstücken
erreicht wird, unter Berücksichtigung
von unter anderem der Berührungslänge die
Scheibenabnutzung im allgemeinen als gleichmäßig ermittelt wurde, und es
besteht eine geringere Neigung zu einer ungleichförmigen Scheibenabnutzung,
wie sie in der Vergangenheit beobachtet wurde.
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Dies
verringert die zum Abrichten der Scheibe erforderliche Auszeit und
die Häufigkeit
der zum Aufrechterhalten einer gewünschten Schleifqualität erforderlichen
Scheibenabrichtungen, und dies verbessert den Wirkungsgrad des Verfahrens
insgesamt.
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Bis
heute vorliegende Ergebnisse zeigen an, daß die Schnittiefe mindestens
beim Zweifachen und im typischen Fall beim Vier- bis Fünffachen
dessen liegen sollte, was bisher als für das Fertigschleifen angemessen
angesehen wurde, und die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kraft zwischen
Scheibe und Teil wird deshalb entsprechend erhöht.
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Eine
Schleifmaschine zum Durchführen
dieser Verfahren verlangt ein programmierbares, computergeschütztes Steuersystem
zum Erzeugen von Steuersignalen zum Vorschieben und Zurückziehen der
Schleifscheibe und zum Steuern der Beschleunigung und Verzögerung des
Reitstockantriebes und damit seiner augenblicklichen Drehgeschwindigkeit und
damit der des Werstückes.
Ein Computerprogramm zum Steuern eines Computers, der einen Teil einer
solchen Schleifmaschine bildet, wird zum Durchführen jedes der hier beschriebenen
Schleifverfahren benötigt.
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Die
Erfindung wird nun an einem Beispiel unter Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben. Dabei ist:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Zwillingsscheibenschleifmaschine und
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2 eine
vergrößerte Darstellung
eines Teils der in 1 gezeigten Maschine.
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In
den Zeichnungen wird das Bett der Maschine mit dem Bezugszeichen 10,
die Spindelstockanordnung mit 12 und der Reitstock mit 14 bezeichnet.
Der Arbeitstisch 16 weist eine Führung 18 auf, entlang
der der Spindelstock 14 verschoben, positioniert und befestigt
werden kann. Der Maschine ist zum Schleifen der Nocken von Nockenwellen
für Verbrennungskraftmaschinen
bestimmt und eignet sich insbesondere zum Schleifen von Nocken mit
entlang ihren Flanken befindlichen konkaven Gebieten. Mit geringfügigen Abwandlungen
kann die Maschine auch zum Schleifen von zylindrischen Teilen wie
Kurbelwellen und insbesondere von Kurbelzapfen einer Kurbelwelle
eingesetzt werden.
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Im
Gehäuse
der Spindelstockanordnung 12 befindet sich ein nichtgezeigter
Drehantrieb, und eine den Antrieb übertragende und die Nockenwelle
haltende Vorrichtung 20 geht von der Spindelstockanordnung 12 zum
Halten wie auch zum Drehen der Nockenwelle aus. Eine weitere nichtgezeigte,
die Nockenwelle haltende Vorrichtung verläuft vom Reitstock 14 in
Richtung auf den Spindelstock.
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Zwei
Schleifscheiben 22 und 24 werden an den Außenenden
der beiden Spindeln gehalten. Keine von ihnen ist sichtbar, sondern
sie verlaufen in einem Gußstück 26 von
dessen linkem zu seinem rechten Ende, wobei die Spindeln zwecks
Drehung um ihre zentralen Achsen an zwei Elektromotoren bei 28 und 30 befestigt
sind. Hierdurch wird die Antrieb auf die an ihnen befestigten Scheiben 22 und 24 übertragen.
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Die
Breite des Gußteils 26 und
damit die Länge
der Spindeln ist so, daß die
Motoren 28 und 30 gut auf der rechten Seite des
das nichtgezeigte Werkstück
und den Reitstock 14 aufnehmenden Gebietes angeordnet sind,
so daß beim
Vorschieben der Scheiben 22 und 24 zum Erfassen
der Nocken entlang der Länge
der Nockenwelle die Motoren nicht mit dem Spindelstock ins Gehege
kommen.
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Das
Gußstück 26 ist
ein integraler Teil eines größeren Gußstückes 32,
oder es ist an dessen vorderem Ende befestigt. Das Gußstück 32 ist
an einer Hauptlageran ordnung, die gegenüber einer Betrachtung abgedeckt
ist, von der aber ein Ende bei 34 zu sehen ist, gelenkig
befestigt, so daß das
Gußstück 32 gegenüber der
Achse des Hauptlagers 34 und damit gegenüber der
Platte 36 nach oben und nach unten geschwenkt werden kann.
Die Platte 36 bildet die Basis der Scheibenkopfanordnung,
die gegenüber
der Werkstückachse
entlang einer Führung,
deren vorderes Ende bei 38 sichtbar ist, unter 90° verschiebbar ist.
Sie umfaßt
den ortsfesten Teil eines nichtgezeigten Linearmotors, der vorzugsweise
hydrostatische Lager aufweist, damit die allgemein mit 40 bezeichnete
massive Anordnung entlang der Führung 38 frei und
mit minimaler Reibung und maximaler Steifigkeit gleiten kann.
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Die
letztere ist an dem Hauptmaschinenrahmen 10 befestigt,
wie auch die Führung 42,
die unter rechten Winkeln zu dieser verläuft, entlang der der Arbeitstisch 16 gleiten
kann.
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Ein
Antriebsmittel ist zum Verschieben des Arbeitstisches gegenüber der
Gleitschiene 42 vorgesehen. In der Zeichnung ist dieser
Antrieb aber nicht sichtbar.
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Im
typischen Fall sind die Schleifscheiben CBN(cubic boron nitride)-Scheiben.
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Die
Maschine ist zur Verwendung mit einen kleinen Durchmesser aufweisenden
Schleifscheiben von 200 mm Durchmesser oder weniger bestimmt. Versuche
wurden mit Verwendung von 100-mm- und 80-mm-Scheiben durchgeführt. Kleinere
Scheiben, wie 50-mm-Scheiben, können
auch verwendet werden.
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Wie
sich besser aus 2 ergibt, kann Kühlmittel
auf das Schleifgebiet zwischen jeder Scheibe und einem Nocken mit
Hilfe von Leitungen 44 bzw. 46 gerichtet werden,
die von einer nichtgezeigten Sammelleitung ausgehen. Diese wird über ein
Rohr 48 aus einer (nichtgezeigten) Pumpe mit Kühlmittel
versorgt.
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In
der (nichtgezeigten) Sammelleitung ist ein Ventilmittel vorgesehen
zum Lenken des Kühlmittels entweder über die
Leitung 44 zum Kühlmittelauslaß 50 oder über die
Leitung 46 zum Kühlmittelauslaß 52. Der
Kühlmittelauslaß wird abhängig davon,
welche Scheibe zur jeweiligen Zeit eingesetzt wird, ausgewählt.
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Das
Ventilmittel oder die Kühlmittelversorgungspumpe
oder beide werden so gesteuert, daß während einer letzten mit dem
Schleifen jedes Nockens verbundenen Schleifstufe ein Rinnsal aus
entweder dem Auslaß 50 oder
dem Auslaß 52 austreten.
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Ein
(nichtgezeigter) Computer ist mit der in den 1 und 2 gezeigten
Maschine zusammengeschaltet, und die Signale von einem mit dem Spindelstockantrieb
zusammenwirkenden nichtgezeigten Tacho aus mit den Linearbewegungen
der Scheibenkopfanordnung und des Arbeitstiches zusammenwirkenden
Positionssensoren ermöglichen dem
Computer das Generieren der erforderlichen Steuersignale zum Steuern
der Vorschubgeschwindigkeit, der Drehgeschwindigkeit des Werkstücks und
der Stellung des Werktisches und, falls erwünscht, der Drehgeschwindigkeit
der Schleifscheiben für
die hier beschriebenen Zwecke.
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Gemäß den obigen
Angaben kann die in den 1 und 2 gezeigte
Maschine zum Schleifen der Nocken von Nockenwellen verwendet werden und
ist von besonderem Nutzen beim Schleifen von Nocken, die entlang
einer oder beiden ihrer Flanken eine leicht konkave Form aufweisen.
Der Krümmungsgradius
in solchen konkaven Gebieten liegt im typischen Fall in der Größenordnung
von 50 bis 100 mm, und, wie gut bekannt, ist das Ausschleifen dieser
konkaven Krümmung
bei Verwendung der Scheiben mit größerem Durchmesser (im allgemeinen
von mehr als 300 mm), die herkömmlich
zum Schleifen von Teilen wie Nockenwellen und Kurbelwellen werwendet
wurden, unmöglich.
Durch Verwendung von zwei ähnlichen,
einen kleinen Durchmesser aufweisenden Schleifscheiben und bei ihrer
Anbringung in der Maschine nach den 1 und 2 können nicht
nur konvexe Gebiete, sondern auch sämtliche konkaven Gebiete der
Flanken, falls erforderlich, ohne Abnehmen des Werkstücks geschliffen
werden. Weiter kann das Schleifen bei Verwendung von geeigneten
Schleifscheiben (so daß Grob-
und Feinschleifen mit der gleichen Scheibe durchgeführt werden
kann) selbst ohne Wechsel von einer Scheibe zur anderen durchgeführt werden.