DE602005002993T2

DE602005002993T2 - Schleifmaschine und Verfahren für den Betrieb einer Schleifmaschine

Info

Publication number: DE602005002993T2
Application number: DE602005002993T
Authority: DE
Inventors: Michael Keighley BANKS; Edward Richard Skipton RANDELL; David William Skipton HALL; Christopher David Keighley BARTLETT; Stuart Keighley Clewes
Original assignee: Cinetic Landis Grinding Ltd
Current assignee: Cinetic Landis Ltd
Priority date: 2004-05-15
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2025-05-07
Also published as: DE602005002993D1; ES2293575T5; ATE376474T1; EP1635989B1; EP1635989A1; DE602005002993T3; ES2293575T3; EP1635989B2; WO2005110676A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Schleifverfahren und Schleifmaschinen speziell zum Schleifen der zylindrischen Hauptauflageflächen einer Kurbelwelle und ihrer angrenzenden Seitenwände sowie der achsenentfernten zylindrischen Kurbelwellenzapfen und ihrer angrenzenden Seitenwände.
Hintergrund
EP-A-990483 beschreibt eine Schleifmaschine zum Schleifen einer Kurbelwelle, die zwei Schleifscheiben einsetzt. Zapfenabschnitte der Kurbelwelle werden geschliffen, indem die Schleifscheiben entlang Achsen bewegt werden, die zur Drehachse der Kurbelwelle senkrecht stehen.
Ein Einstech-Schleifverfahren ist im US-Patent 4,603,514 (Toyoda) beschrieben. Dieses Verfahren umfasst eine Abfolge von Einstechschliffen, bei der zumindest während einiger der Einstechschliffe die relative Bewegung zwischen Schleifscheibe und Werkstück so abläuft, dass, wenn das Werkstück als stationär angesehen wird, die Schleifscheibe so gesehen wird, als laufe sie entlang einer Bahn, die im spitzen Winkel zur Achse der zu schleifenden zylindrischen Fläche verläuft, und während des Schleifens entfernt die Schleifscheibe Metall sowohl von der zylindrischen Fläche als auch von einer angrenzenden Seitenwand.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für den Betrieb einer Schleifmaschine einschließlich einer Schleifscheibe zum Schleifen einer zylindrischen Fläche an einem Werkstück, wobei die zylindrische Fläche an einem oder beiden Seiten durch einen radialen Flansch oder eine Seitenwand begrenzt ist, die ebenfalls in die ge wünschte Abmessung geschliffen werden muss. Gemäß der Erfindung umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:

(1) Ausführen eines schräg geführten Einstechschliffs unter einem Winkel des Schleifscheibenvorschubs, der so gewählt ist, dass das Schleifen der Seitenwand vor dem zylindrischen Schleifen vollendet ist,
(2) Nach Vollenden des Seitenwand-Schleifens, Freistellen der Schleifscheibe von der Seitenwand, so dass nur die zylindrische Umfangsfläche (die Stirnseite) der Schleifscheibe in Schleifkontakt mit dem Werkstück kommt, zumindest bei Beginn des letzten Teils des Schleifvorgangs, und
(3) Einstechschleifen der zylindrischen Fläche, um den Enddurchmesser zu erreichen, den die zylindrische Fläche haben soll.

Das Freistellen kann erreicht werden durch geringfügiges axiales Verschieben der Schleifscheibe, bezogen auf das Werkstück, oder des Werkstücks, bezogen auf die Schleifscheibe.
Während des letzten Teils des Einstechschliffs kann die relative axiale Verschiebung gestoppt und die Bewegung für eine kleine Strecke umgekehrt werden, um das Freistellen zu bewirken, so dass danach die Bahn der Schleifscheibe senkrecht zu der zu schleifenden zylindrischen Fläche verläuft. Alternativ kann unter Umständen, nachdem das Freistellen erreicht ist, die Schleifscheibe entlang einer schräg geführten Bahn vorwärts bewegt werden, ähnlich derjenigen, die während des vorhergehenden Teils des Schleifvorgangs verfolgt wurde, wobei während der letzten schrägen Annäherung der Schleifscheibe zur Vollendung des Schliffs das Freistellen den Kontakt mit der Seitenwand, und das Entfernen von Metall von dieser, verhindert.
Vorzugsweise wird während des letzten Teils des Einstechschleifens die Arbeitsgeschwindigkeit von der Geschwindigkeit heruntergefahren, mit der sie während des vorhergehenden Teils des Schleifvorgangs lief, um zum Erreichen einer gewünschten Schliffqualität des zylindrischen Bereichs beizutragen.
Vorzugsweise wird während des letzten Teils des Einstechschleifens die Durchflussmenge des Kühlmittels reduziert, bezogen auf diejenige, die während des vorhergehenden Teils des Schleifens eingesetzt wurde, um zum Erreichen einer gewünschten Schliffqualität des zylindrischen Bereichs beizutragen.
Das Verfahren ist anwendbar zum Schleifen der zylindrischen Kurbelwellenzapfen oder der Auflageflächen für ein Hauptlager der Kurbelwelle, aber es kann auch für das Schleifen jeder zylindrischen Fläche eingesetzt werden, die an einer oder beiden Seiten durch einen radialen Flansch begrenzt ist, der ebenfalls auf das gewünschte Maß geschliffen werden muss.
Bei einem die Erfindung enthaltenden Verfahren werden in zwei aufeinander folgenden schräg geführten Einstechschliffen ein Durchmesser und zwei Seitenwände geschliffen, wobei die Seitenfläche der Schleifscheibe von der Seitenwand des Werkstücks während des letzten Teils jedes Einstechschleifens freigestellt ist. Während jedes schräg geführten Einstechschleifens werden die Vorschubgeschwindigkeit, Verweildauer, Arbeitsgeschwindigkeit, Druck und Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels in Bezug auf Endpunkte des Schleifens gesteuert, so dass die Seitenwand an einem Ende der zylindrischen Fläche und der benachbarte Teil der letzteren in der zuvor beschriebenen Weise in die gewünschte Abmessung geschliffen werden.
Nachdem die Seitenwand und der Durchmesser durch den ersten Einstechschliff an einem Ende geschliffen wurden, wird die Schleifscheibe zurückgezogen und, falls erforderlich, seitlich verstellt, bevor ein zweiter schräg geführter Einstechschliff ausgeführt wird, wobei dieses Mal die Schleifscheibe entlang einer Bahn zur Seitenwand am anderen Ende der zylindrischen Fläche bewegt wird, um dadurch die Seitenwand und den Durchmesser am anderen Ende der zylindrischen Fläche zu schleifen.
Vorzugsweise beträgt die seitliche Verstellung nicht mehr als 2/3 der Schleifscheibenbreite, um so die Überlappung auf dem Durchmesser zwischen den Einstechschliffen zu gewährleisten.
Wenn die Breite der Schleifscheibe nicht für die gesamte Länge der zylindrischen Fläche, die durch die zwei schräg geführten Einstechschliffe auf den gewünschten Durchmesser geschliffen werden soll, ausreichend ist, können ein oder mehrere senkrechte Einstechschliffe zwischen dem ersten und dem zweiten schräg geführten Einstechschliff oder nach dem zweiten schräg geführten Einstechschliff ausgeführt werden.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren eine abgerichtete Profilschleifscheibe verwendet.
Daten bezüglich des Abrichtens der Schleifscheibe und der Position der Schleifscheiben-Arbeitsflächen ermöglichen ein genaues Schleifen der Seitenwände und der Durchmesser.
Da jede ihrer Seitenflächen abwechselnd benutzt wird, kann die Schleifscheibe die gleiche Stärke des CBN-Schleifmaterials auf jeder der beiden Seitenflächen haben, und durch Auswahl einer geeigneten Stärke des CBN-Schleifmaterials auf der zylindrischen Fläche der Schleifscheibe sollte sich die Schleifscheibe bei Gebrauch gleichmäßig abnutzen, so dass das gesamte CBN-Schleifmaterial um die Schleifscheibe verbraucht ist, bevor die Schleifscheibe ausgetauscht werden muss.
Wenn die auf dem Durchmesser zu entfernende Metallmenge etwa 50% derjenigen Menge beträgt, die von den Seitenwänden zu entfernen ist, dann können bei Verwendung einer 35,00 mm breiten CBN-Schleifscheibe die CBN-Schichten folgende Stärke haben:

– CBN-Schicht auf der (zylindrischen) Fläche der Schleifscheibe = 5,0 mm
– CBN-Schicht auf der linken Seitenfläche der Schleifscheibe = 5,0 mm
– CBN-Schicht auf der rechten Seitenfläche der Schleifscheibe = 5,0 mm.

Das ergibt eine abrichtfähige Stärke auf der Schleifscheibe von 10,0 mm.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Schleifmaschine und ein rechnergestütztes programmierbares Steuersystem hierfür, das programmiert ist, um eine zylindrische Fläche eines Werkstücks, die durch mindestens eine radiale Seitenwand begrenzt ist, durch eine Reihe von Einstechschliffen zu schleifen. Gemäß der Erfindung ist das Steuersystem so programmiert, dass es eine Schleifscheibe der Maschine so steuert, dass die oder jede Seitenwand in die gewünschte Abmessung geschliffen wird, bevor die angrenzende zylindrische Fläche auf den korrekten Durchmesser geschliffen wird, und so programmiert, dass die Schleifscheibe von der in die gewünschte Abmessung geschliffenen Seitenwand freigestellt wird, zumindest bei Beginn des abschließenden Einstechschleifens des Durchmessers.
Eine Schleifmaschine mit zwei Schleifscheiben kann eingesetzt werden, wobei jede Schleifscheibe gesteuert wird, um einen schräg geführten Schliff mit anschließendem Freistellen auszuführen, und zwar vor dem letzten Teil jedes Schleifvorgangs, vorausgesetzt, dass die zwei Schleifscheiben entlang der X- und Z-Achsen der Maschine unabhängig voneinander steuerbar sind.
Ein die Erfindung enthaltendes Verfahren und ein Teil der Maschine für die Durchführung des Verfahrens sind in den beigefügten 1 bis 14 gezeigt.
Eine typische computergesteuerte Schleifmaschine ist in 15 gezeigt, eine grafische Darstellung der Außenteile der Schleifmaschine ist in 16 gezeigt und die Computerprogrammschritte, die beim Betrieb der Maschine beteiligt sind, um den Seitenwandschliff im Übereinstimmung mit dem von der Erfindung vorgeschlagenen diagonalen Schleifen auszuführen, ist in 17 gezeigt.
Zuerst wird das Verfahren mit Bezug auf die 1 bis 14 beschrieben.
In 1 wird der Schleifscheibenkopf, bezogen auf die Kurbelwelle 4, in die mit „A" bezeichnete Richtung axial bewegt, um so benachbart zu dem zu schleifenden Bereich für den ersten Einstechschliff positioniert zu werden. Das wird als die seitliche Startposition der Schleifscheibe 2 bezeichnet.
In 2 ist die Schleifscheibe 2 nach einer raschen Einstechbewegung in die mit „B" bezeichnete Richtung bis zu einem Endpunkt gezeigt, an dem sich die Schleifscheibe in gleichem Abstand zur Seitenwand 6 und dem zu schleifenden zylindrischen Bereich 8 befindet.
In 3 ist die Schleifscheibe während eines schräg geführten Einstechschliffs nach rechts in die mit „C" bezeichnete Richtung gezeigt, wobei programmierbare Vorschü be in die Richtungen der rechtsseitigen Seitenwand 6 sowie zur zylindrischen Fläche 8 zu programmierbaren Endpunkten benutzt werden. Der ideale Vorschubwinkel ist 45°, wobei der Seitenwand-Endpunkt 6' vor demjenigen des Durchmessers 8' des zentralen Bereichs mit einem Abstand „x" von etwa 0,010 mm erreicht wird. Weitere Funktionen, die während des Einstechschleifens mittels gestaffelter Steuerungs-Endpunkte gesteuert werden, sind Verweildauer, mehrstufige Vorschubgeschwindigkeiten, Kühlmitteldruck-Regelung und Arbeitsgeschwindigkeiten, um die gewünschte Schliffqualität zu erreichen. Die Teile-Rotationsgeschwindigkeit beträgt typischerweise 80 UPM (Achse) oder 40 UPM (Zapfen).
In 4 ist die Schleifscheibe in freistehender Position (nach Bewegung in die mit „D" bezeichnete Richtung) gezeigt, die erforderlich ist, bevor der restliche rechtsseitige Einstechschliff ausgeführt wird. In den freistehenden Positionen hat die Schleifscheibe einen Abstand „y" von 0,050 mm zur Seitenwand. Die Arbeitsgeschwindigkeit und die Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels werden vermindert und die Schleifscheibe bewegt sich weiterhin vorwärts und senkrecht zur Achse des zylindrischen Bereichs. Typischerweise dreht sich das Werkstück mit 20 UPM. Durch Anhalten der axialen Verschiebung des Werkstücks (angewendet während des vorhergehenden Teils des Schliffs, um den effektiven Vorschubwinkel von 45° zu erreichen) wird die Freistellung während des letzten Teils des Einstechschliffs beibehalten.
In 5 ist die Schleifscheibe am Endpunkt des letzten Teils des Einstechschliffs nach Bewegung in die mit „E" bezeichnete Richtung gezeigt, während der die Sequenz weiterhin die gestaffelten Steuerungs-Endpunkte benutzt, um die Verweildauer, mehrstufige Vorschubgeschwindigkeiten, Kühlmitteldruck-Regelung und Arbeitsgeschwindigkeiten zu steuern, um die gewünschte Schliffqualität für die zylindrische Fläche zu gewährleisten.
In 6 ist die Schleifscheibe gezeigt, wie sie in Richtung „F" mit Abstand zum Werkstück in eine programmierbare sichere Position bezüglich des Schleifscheibenkopfes zurückgezogen ist, um die seitliche Einstellung des Schleifscheibenkopfes zum linksseitigen Ende des zu schleifenden Bereichs hin zu ermöglichen.
In 7 ist die Schleifscheibe nach seitlicher Einstellung in Richtung „G" in eine Anfangsstellung für den zweiten schräg geführten Einstechschliff gezeigt.
In 8 ist die Schleifscheibe nach einer raschen Einstich-Bewegung in Richtung „H" zu dem Endpunkt gezeigt, von dem aus der linksseitige schräg geführte Einstechschliff beginnen soll. Dies entspricht der Startposition der 2 für den rechtsseitigen schräg geführten Einstechschliff.
In 9 ist die Schleifscheibe während des schräg geführten linksseitigen Einstechschliffs gezeigt, wobei programmierbare Vorschübe in die Richtungen der linken Seitenwand sowie des Durchmessers des zentralen Bereichs eingesetzt werden, um die Schleifscheibe in Richtung „I" zu programmierbaren Endpunkten zu bewegen. Wiederum ist der ideale Vorschubwinkel 45°, wobei der Endpunkt der linken Seitenwand um etwa 0,010 mm vor demjenigen des Durchmessers des Zentralbereichs erreicht wird. Wie bei dem rechtsseitigen Einstechschliff sind andere Funktionen, die während des Einstechschleifens mit Hilfe von gestaffelten Steuerungs-Endpunkten gesteuert werden, Verweildauer, mehrstufige Vorschubgeschwindigkeiten, Kühlmitteldruck-Regelung und Arbeitsgeschwindigkeiten, um die gewünschte Schliffqualität zu erreichen. Typischerweise beträgt die Teile-Rotationsgeschwindigkeit 80 UPM (Achse) oder 40 UPM (Zapfen).
10 zeigt die Schleifscheibe in ihrer zweiten freistehenden Stellung, bei der die Schleifscheibe wiederum in Richtung „J" um 0,050 mm (Abstand „z") freigestellt ist, diesmal von der linken Seitenwand, und die Arbeitsgeschwindigkeit und die Kühlmittel-Fließgeschwindigkeit sind herabgesetzt. Die Rotationsgeschwindigkeit kann typischerweise auf 20 UPM gesenkt werden. Wenn die axiale Bewegung des Werkstücks während des letzten Teils des Schleifens angehalten wird, hat die Schleifbahn keinen 45°-Winkel, sondern ist senkrecht zur Achse des zylindrischen Bereichs.
In 11 ist die Schleifscheibe am Endpunkt des letzten Teils des Einstechschliffs in Richtung „K" gezeigt, in dessen Verlauf die Sequenz weiterhin unter Verwendung der gestaffelten Steuerungs-Endpunkte verläuft, die Verweildauer, mehrstufige Vorschubgeschwindigkeiten, Kühlmitteldruck-Regelung und Arbeitsgeschwindigkeiten steuern, um die gewünschte Schliff-Qualität für die zylindrische Fläche zu gewährleisten.
In 12 ist die Schleifscheibe gezeigt, wie sie vom Werkstück in Richtung „L" zu einer programmierbaren sicheren Position zurückgezogen ist, bereit für die anschließende seitliche Einstellung des Schleifscheibenkopfes bezogen auf diesen Bereich des Werkstücks, wenn ein weiteres Einstechschleifen erforderlich ist (typischerweise ohne gleichzeitige axiale Bewegung des Werkstücks), falls die Breite der Schleifscheibe nicht für die gesamte axiale Länge des zylindrischen Bereichs ausreichen sollte, der auf den endgültigen Durchmesser geschliffen werden muss.
In 13 ist die Schleifscheibe 2 weiter zurückgezogen gezeigt, so dass der Schleifscheibenkopf auf den nächsten Bereich der zu schleifenden Kurbelwelle 4 eingestellt werden kann, und die mehrstufige Abfolge des Einstechschleifens wird so ab 1 oben wiederholt.
14 zeigt ein Kurbelwellen-Werkstück 4 eingespannt zwischen Spindelstock 10 und Reitstock 12, wobei der Schleifscheibenkopf 14 zur Vorwärtsbewegung in die erste Schleifposition bereit ist, aber in einer Stellung mit Abstand zum Werkstück geparkt ist, damit letzteres abgenommen oder eingesetzt werden kann.
15 zeigt eine Schleifmaschine 68. Die dargestellte Maschine umfasst zwei Schleifscheiben 70, 72, die von Motoren 74, 76 angetrieben werden und auf Schleifscheibenköpfe 78, 80 montiert sind, so dass sie sich getrennt und gleichzeitig auf geraden Bahnen 84, 86 zu einem Werkstück 82 hin und von diesem weg bewegen können, wobei sie von den Antriebsmotoren 88, 90 für den Schleifscheibenvorschub gesteuert werden. Das Werkstück ist zwischen Spitzen in einen Reitstock 92 und einen Spindelstock 94 eingespannt, in dem auch ein Motor (nicht gezeigt) sitzt, um das Werkstück 82 mittels einer Einspannvorrichtung 96 zu drehen. Das gezeigte Werkstück ist eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und umfasst desaxierte Kurbelwellenzapfen, wie bei 98, die in die gewünschte Abmessung geschliffen werden müssen und von denen jeder für das Schleifen ein zylindrisches Werkstück bildet.
Obwohl an der Maschine der 15 zwei Schleifscheiben gezeigt sind, ist es selbstverständlich, dass eine der Schleifscheiben, einer der Schleifscheibenköpfe und der Antriebsmotoren weggelassen werden können, so dass die Maschine nur eine Schleifscheibe (zum Beispiel 70) hat, wie in den 1 bis 14 gezeigt ist.
Ein Computer 100 steuert mittels eines geeigneten Programmes den Betrieb der Maschine und bewegt unter anderem den Schleifscheibenkopf 78 (oder beide Schleifscheibenköpfe 78, 80) hin zu dem Werkstück 82 und von diesem weg, während das Werkstück sich dreht, um so den Kontakt zwischen der Schleifscheibe und dem zu schleifenden Kurbelwellenzapfen aufrecht zu erhalten, während letzterer kreisförmig um die Achse der Werkstückzentren rotiert.
Eine Meßvorrichtung, nicht gezeigt, kann an dem Schleifscheibenkopf-Ensemble eingebaut sein, um während des Verfahrens den Durchmesser des gerade zu schleifenden Kurbelwellenzapfens zu messen.
Bei 102 ist eine hydraulisch oder pneumatisch betriebene Stabilisierungsvorrichtung montiert, die eine Basis 104 und einen beweglichen Kragarm 106 hat, der, wie gezeigt, am rechtsseitigen Ende so ausgelegt ist, dass er einen zylindrischen Achslager-Bereich des Kurbelwellen-Werkstücks 82 erfasst. Steuersignale zur Vorwärts- und Rückwärts-Bewegung von 106 werden vom Computer 100 abgegeben.
Messvorrichtungen zum Abtasten des Schleifscheibendurchmessers können vorgesehen werden, deren Signale an den Computer 100 zurückgegeben werden.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist der Schleifscheibenkopf 78 durch einen weiteren Antrieb entlang einer Achse beweglich, die parallel zur Achse des Werkstücks (der Z-Achse) verläuft.
In 16 sind die wesentlichen Teile der Maschine gezeigt, nämlich ein Schleifscheibenkopf 200 mit Schleifscheiben-Antriebsmotor 202, ein Antriebsmotor 204 für den Z-Achsen-Vorschub und ein Antriebsmotor 206 für den X-Achsen-Vorschub. Die X- und die Z-Achse sind mit beschrifteten Pfeilen gekennzeichnet. Eine Schleifscheibe 208 ist an einer Seite des Schleifscheibenkopfes 200 montiert, und die Bewegung des Schleifscheibenkopfes wird durch Signale von einem rechnergestützten Steuersystem 210 gesteuert.
Ein Werkstück 212 ist gezeigt, das zwischen Spindelstock 214 und Reitstock 216 eingespannt ist. Ersterer umfasst einen Antriebsmotor für die C-Achse (nicht gezeigt), um das Werkstück um seine Längsachse zu drehen. Das Werkstück hat radiale Flansche bei 218, 220 zwischen einem zylindrischen Bereich 222, und der Zweck des Schleifens ist der Fertigschliff der einander gegenüberliegenden, mit 224 und 226 bezeichneten Seitenwände sowie des Durchmessers des zylindrischen Bereichs 222.
Entsprechend der Erfindung wird der Schleifscheibenkopf bezüglich des Werkstücks bewegt, so dass eine Seitenfläche der Schleifscheibe in Schleifkontakt mit einer der zwei Seitenwände (zum Beispiel 224) des Werkstücks gebracht wird, wobei die Vorschubbewegung des Schleifscheibenkopfes sowohl entlang der X- als auch der Z-Achse gesteuert wird, so dass die Schleifscheibe und der Schleifscheibenkopf eine Bahn beschreiben, die einen spitzen Winkel mit der Werkstück-Achse bildet – typischerweise 45°, bis der Seitenwandschliff vollendet ist; danach wird die Schleifscheibe von der Seitenwand 224 freigestellt und der Schleifscheibenkopf vorwärts bewegt, um den Endschliff des Durchmessers des Bereichs 222 auszuführen, während die Freistellung zwischen der Seitenfläche der Schleifscheibe und der Seitenwand des Werkstücks 224 erhalten bleibt.
Die andere Seitenwand 226 des Werkstücks wird anschließend durch die andere Seitenfläche der Schleifscheibe geschliffen, und der Rest des zylindrischen Bereichs 222 wird geschliffen, während die Schleifscheibe von der zweiten Seitenwand 226 des Werkstücks freigestellt ist.
17 zeigt die Schritte, die vom Computer 210 als Reaktion auf die Rückmeldungen von Messvorrichtungen und/oder Signalen bezüglich der Position der X- und der Z-Achse ausgeführt werden müssen.
Der Schleifvorgang wird durch Schritt 228 ausgelöst, der den Schleifscheibenantrieb 206 veranlasst, den Schleifscheibenkopf 200 parallel zur X-Achse zu bewegen. Der X-Vorschubsantrieb 206 wird so gesteuert, dass ein spezifischer Durchmesser des Bereichs 222 geschliffen wird.
Der X-Vorschub wird überwacht, und wenn die Schleifscheibe die Startposition zum Schleifen der Seitenwand erreicht hat (und zwar deutlich bevor die Schleifscheibe den Bereich 222 erreicht hat), erzeugt Schritt 230 ein JA-Signal, um das Schleifen der Seitenwand auszulösen.
Hier wird angenommen, dass die erste zu schleifende Seitenwand die Seitenwand 226 der 16 ist.
Schritt 282 des Programms veranlasst die Z-Achsen-Bewegung zu der gewählten Seitenwand (226 in dem hier betrachteten Beispiel), die gleichzeitig mit der X-Achsen-Bewegung erfolgt, die durch Schritt 228 ausgelöst wurde.
Schritt 232 bringt zwei Ausgangssignale, eines zu einem Schritt 234 zur Steuerung des Z-Achsenantriebs und eines zu einem Überwachungslogikschritt 236, der bestimmt, ob der X-Achsen-Vorschub den gewünschten Durchmesser des Bereichs 222 erreicht hat.
Die Z-Achsen-Bewegung wird durch Schritt 238 überwacht, der ein JA-Signal erzeugt, wenn die kombinierte Bewegung der X- und der Z-Achse zu dem Ergebnis geführt hat, dass die Seitenwand 226 in die gewünschte Abmessung (gemessen in Z-Richtung) geschliffen wurde.
Ein JA-Signal von Schritt 238 startet Schritt 240, um eine umgekehrte Z-Achsen-Bewegung zu erzeugen, um die Seitenfläche der Schleifscheibe 208 vom Kontakt mit der Seitenwand 216 freizustellen, die nunmehr in die gewünschte Abmessung geschliffen ist. Ein Ausgangssignal von 240 zeigt an, dass die Freistellung abgeschlossen ist.
Eine Logik-Stufe 242 erzeugt ein JA-Signal, wenn das Ausgangssignal von 240 die abgeschlossene Freistellung anzeigt und die Bewegung der X-Achse die gewünschte Position im Bereich 222 erreicht hat.
Eine ähnliche Logik-Stufe 244 erzeugt ein JA-Signal, wenn der Seitenwand-Zyklus einschließlich Freistellung abgeschlossen ist, sobald der Überwachungsschritt 235 bestätigt, dass der Bereich 222 in die gewünschte Abmessung geschliffen wurde.
Wenn sowohl 242 als auch 244 ein JA-Signal abgeben, kehrt Schritt 246 den X-Vorschubantrieb 206 um, um die Schleifscheibe zurückzuziehen.
Das Schleifen der anderen Seitenwand 224 wird erreicht, indem die Z-Achsen-Befehle an den Z-Achsen-Antrieb umgekehrt werden, während ähnliche X-Achsen-Bewegungen als Reaktion auf Signale des Computers 210 ausgeführt werden.

Claims

Verfahren für den Betrieb einer Schleifmaschine (68) einschließlich einer Schleifscheibe (2) zum Schleifen einer zylindrischen Fläche (8) an einem Werkstück (4), wobei die zylindrische Fläche an einer oder beiden Seiten durch einen radialen Flansch oder eine Seitenwand begrenzt ist, die ebenfalls in die gewünschte Abmessung geschliffen werden muss, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: (1) Ausführen eines schräg geführten Einstechschliffs (C, I) mit einem Winkel des Schleifscheibenvorschubs, der so gewählt ist, dass das Schleifen der Seitenwand vor dem zylindrischen Schleifen vollendet ist, (2) nach Vollenden des Seitenwand-Schleifens, Freistellen (D, J) der Schleifscheibe von der Seitenwand, so dass nur die zylindrische umlaufende Fläche der Schleifscheibe in Schleifkontakt mit dem Werkstück kommt, zumindest bei Beginn des letzten Teils des Schleifens, und (3) Einstechschleifen (E, K) der zylindrischen Fläche des Werkstücks, um den Enddurchmesser zu erreichen, den die zylindrische Fläche haben soll.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Freistehen erreicht wird, indem die Scheibe (2) bezogen auf das Werkstück (4) axial in einer Richtung verschoben wird, die zur Längsachse der zylindrischen Fläche parallel ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Freistehen erreicht wird, indem das Werkstück (4) bezogen auf die Schleifscheibe (2) axial in einer Richtung verschoben wird, die zur Langsachse der zylindrischen Fläche parallel ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die relative axiale Verschiebung gestoppt wird und die Bewegung für eine kleine Strecke umgekehrt wird, um das Freistehen zu bewirken, und danach verläuft die Bahn der Schleifscheibe senkrecht zu der zu schleifenden zylindrischen Fläche.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Schleifscheibe (2), während ihrer Endbewegung zur Vollendung des Schliffs nach Herstellen des Freistehens, entlang einer schrägen Bahn vorwärts bewegt wird, ähnlich derjenigen, die während des vorhergehenden Teils des Schleifvorgangs verfolgt wurde, wobei das Freistehen derart ist, dass ein Kontakt mit der Seitenwand während der Bewegung der Schleifscheibe nach dem Freistellen verhindert wird und dadurch ein weiteres Entfernen von Metall von der Seitenwand während der letzten schräg geführten Annäherung der Schleifscheibe verhindert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem während des letzten Teils des Einstechschleifens die Arbeitsgeschwindigkeit verringert wird, bezogen auf die Rotations-Geschwindigkeit während des vorhergehenden Teils des Einstechschleifens vor dem Freistellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem während des letzten Teils des Einstechschleifens die Durchflussmenge des Kühlmittels reduziert wird, bezogen auf diejenige, die vor dem Freistellen während des vorhergehenden Teils des Einstechschleifens eingesetzt wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Werkstück (4) eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die zylindrischen Bereiche und die Seitenwand-Bereiche die Auflageflächen für ein Hauptlager der Kurbelwelle umfassen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die zylindrischen Bereiche und die Seitenwand-Bereiche diejenigen Bereiche umfassen, die mit einem Kurbelwellenzapfen der Kurbelwelle verbunden sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zylindrische Fläche (8) an beiden Seiten von einem radialen Flansch oder einer Seitenwand begrenzt ist, und die zylindrische Fläche und zwei Seitenwände werden in zwei aufeinanderfolgenden schräg geführten Einstechschliffen (C, I) geschliffen, wobei die Seitenfläche der Schleifscheibe während eines abschließenden Teils jedes Einstechschleifens von einer Seitenwand des Werkstücks freigestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem während eines ersten schräg geführten Einstechschleifens (C) die Vorschubgeschwindigkeit, Verweildauer, Arbeitsgeschwindigkeit, Druck und Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels gesteuert werden in Bezug auf Endpunkte des Schleifens, so dass die Seitenwand an einer Seite der zylindrischen Fläche und der benachbarte Teil der letzteren in die gewünschte Abmessung geschliffen werden.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem nach dem Schleifen der Seitenwand und des Durchmessers durch den ersten Einstechschliff an einer Seite der zylindrischen Fläche die Schleifscheibe zurückgezogen wird, und dann ein zweiter schräg geführter Einstechschliff (I) ausgeführt wird, wobei dieses Mal die Schleifscheibe entlang einer Bahn zur Seitenwand an der anderen Seite der zylindrischen Fläche bewegt wird, um dadurch die Seitenwand und den Durchmesser an der anderen Seite der zylindrischen Fläche zu schleifen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Schleifscheibe in Querrichtung verstellt wird, bevor der zweite schräge Einstechschliff (I) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Verstellung in Querrichtung nicht mehr als 2/3 der Schleifscheibenbreite beträgt, um so die Überlappung auf dem Durchmesser zwischen den Einstechschliffen zu gewährleisten.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Schleifscheibenbreite nicht ausreichend ist für die gesamte Breite der zylindrischen Fläche, die durch die zwei schräg geführten Einstechschliffe (C, I) auf den gewünschten Durchmesser geschliffen werden soll, und wobei mindestens ein senkrechter Einstechschliff (E) ausgeführt wird, um den zentralen Bereich der zylindrischen Fläche (8) zu schleifen.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem mindestens ein senkrechter Einstechschliff (E) zwischen dem ersten und dem zweiten schräg geführten Einstechschliff (C, I) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem mindestens ein senkrechter Einstechschliff (K) nach dem zweiten schräg geführten Einstechschliff (I) ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem eine abgerichtete Profilschleifscheibe verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 19, das außerdem den Schritt umfasst, Daten bezüglich des Abrichtens der Schleifscheibe und der Position der Schleifscheiben-Arbeitsflächen an ein Steuersystem (100) der Schleifmaschine (68) zu liefern, wobei das Steuersystem das Schleifen der Seitenwände und deren Durchmesser steuert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Schleifscheibe die gleiche Schleifmaterial-Stärke auf jeder der zwei Seitenflächen hat, und eine geeignete Schleifmaterial-Stärke für die zylindrische Fläche der Schleifscheibe gewählt wird, so dass, wenn sich die Schleifscheibe bei Gebrauch gleichmäßig abnutzt, im wesentlichen das gesamte Schleifmaterial auf den Seitenflächen und der zylindrischen Fläche verbraucht ist, bevor die Schleifscheibe ausgetauscht werden muss.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem das Schleifmaterial CBN ist.
Schleifmaschine (68) und rechnergestütztes programmierbares Steuersystem (100, 210) hierfür, das programmiert ist, um eine zylindrische Fläche (222), die durch mindestens eine radiale Seitenwand (224, 226) begrenzt ist, eines Werkstücks (212) durch eine Reihe von Einstechschliffen zu schleifen, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem so programmiert ist, dass es eine Schleifscheibe (208) der Maschine so steuert, dass die oder jede Seitenwand in die gewünschte Abmessung geschliffen wird, bevor die angrenzende zylindrische Fläche auf den korrekten Durchmesser schliffen wird, und so programmiert ist, um zu erreichen, dass die Schleifscheibe von der in die gewünschte Abmessung geschliffenen Seitenwand zumindest bei Beginn des abschließenden Einstechschleifens des Durchmessers freigestellt wird.
Schleifmaschine und Steuersystem nach Anspruch 23, wobei die Schleifmaschine zwei Schleifscheiben umfasst, die unabhängig voneinander entlang der X- und der Z-Achse der Maschine gesteuert werden können, wobei jede Schleifscheibe so gesteuert wird, dass sie vor dem abschließenden Teil jedes Schliffs einen schräg geführten Schliff mit anschließendem Freistellen in Querrichtung ausführt.