EP0247558A2 - Flachrundschleifen - Google Patents
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- B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
- B24B5/36—Single-purpose machines or devices
- B24B5/42—Single-purpose machines or devices for grinding crankshafts or crankpins
Definitions
- the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
- a device for precision grinding of shaft parts is known, the shaft to be machined being rotatably guided in a holding device and a tool holder with grinding tools attached thereon for grinding allowance being movable radially to the shaft.
- a disadvantage of such a grinding device is that in order to change the grinding quality, which is determined by the grit values of the grinding stones, the complete tool holder with the grinding stones must be replaced. Accordingly, the machine tool must be shut down several times during a complete grinding operation of a shaft in order to be able to process the shaft with grinding stones of different grinding qualities.
- the object of the invention is to provide a device with which it is possible to change the grinding tool during a continuous machining process.
- the flat grinding stone is composed of successive segments.
- the successive segments advantageously have different grain sizes.
- the machining quality of the rotary body part to be machined can be changed during a single machining operation without stopping the grinding machine for a tool change.
- the different grain values of the individual segments of a flat grinding stone follow one another in a sorted manner. This means that a segment with the coarsest grain value to be used is arranged as the first end segment on the tool holder, and then the grain values of the following segments are always refined to a finest grain value, this segment being used as the second end segment.
- the flat grinding stone composed of segments is wedge-shaped.
- the segment with the coarsest grain with its end facing away from the next finer segment has the pointed end of the wedge, while the segment opposite on the tool carrier with the finest grain values forms the blunt end of the wedge at the end.
- Claim 8 shows an advantageous method with regard to a grinding process for a device according to one of the preceding claims.
- the flat grinding stone composed of segments is guided tangentially past the rotary body part to be machined, starting from a first end position of the flat grinding stone, such that the machining process of the rotating body part is completed when the second end position of the flat grinding stone is reached. It does not matter whether the machining process has the aim of grinding the rotary body part to be machined to a predetermined size, to achieve a predetermined grinding quality of the rotary body part or whether both objectives are to be achieved. In the case of special grinding operations, however, it also makes sense to have several processing operations in succession.
- the speed of rotation of the rotary body part to be machined is increased, in particular when the grain values of the successive segments of the flat grinding stone become finer. This further improves the grinding quality of the rotating body part.
- coolant to the grinding point at least during a period of the grinding process. This is advantageously carried out via a feed device which is permanently installed on the grinding machine and is fed with cooling liquid either manually or under program control.
- the rotary body part 1 a to be machined is the base bearing of a crankshaft 1 in the exemplary embodiments.
- the crankshaft 1 is in base bearing shaft parts 1 b and 1 c adjacent to the shaft part 1 a in bearings 2 b and not shown in more detail 2 c rotatably mounted.
- the bearings 2 b, 2 c are in turn attached to the grinding machine.
- a gear 3 is attached on the free base shaft part 1 c of the crankshaft 1.
- the crankshaft 1 is controlled by a motor integrated in the grinding machine.
- the flat grindstone segments 5 to 8 have different grain sizes.
- the segment 5 has the coarsest grit, the flat grindstone segments 6 and 7 are gradually finer in their grit and the flat grindstone segment 8 has the finest grit.
- the individual segments 5 to 8 all have identical dimensions when new.
- End pieces 9 and 10 of the tool holder 4 at the front fix the segments 5 to 8 on the one hand, and on the other hand they are provided with devices which make it possible to adjust the angle of attack of the tool holder 4 to the tangential direction of movement a of the tool holder 4.
- the tool holder 4 in its transverse axis 11, which in the front end piece 10 is rotatably mounted.
- a thread 12 is incorporated, into which a spindle 13 is screwed.
- the spindle 13 can be rotated remotely from the control panel of the grinding machine by means not shown. With this device it is possible to set a setting angle of the tool holder 4 to the direction of movement a fixed or variable during the tangential movement process.
- the tool carrier 4 consists of a base plate 14, two side walls 15 and 16 and the front end pieces 9 and 10 shown in FIG. 1. With these fastening parts, the individual segments 5 to 8 are clamped onto the base plate 14. The side walls 15 and 16 and the end pieces 9 and 10 are detachably connected to the base plate 14, for example via screw connections.
- threaded bushings 17 and 18 are each embedded in the bottom side of the segments in the segments 5 to 8.
- the segments 5 to 8 are additionally screwed to the base plate 14 through corresponding openings in the base plate 14, which are aligned with the threaded bushings 17 and 18.
- the width of the segments 5 to 8 is dimensioned such that the base bearing shaft part 1 to be machined is machined without axial movement a when the flat grinding stone is passed over once. Cooling liquid is supplied in its entire width to the grinding point via a nozzle 19.
- Fig. 4 shows a holding device 20 which additionally carries the crankshaft 1 in the base bearing shaft part 1 a to be machined.
- the holding device 20 consists of a bracket 21 which can be divided for assembly and disassembly purposes and which comprises the shaft part 1 a to about 3/4.
- the bracket 21 is aligned with the tool holder 4 or with the flat grindstone segments arranged on the tool holder 4 in such a way that they can be guided past the grinding point unhindered.
- the bracket 21 has for storing the shaft part 1 a rollers 22, 23 and 24.
- the rollers 22 and 23 are not adjustably attached to the bracket 21, while the roller 24 can be lowered or raised to the outer diameter of the shaft to be machined via an adjusting device 25.
- the holding device 20 is used when there is a risk during the grinding of a shaft that the shaft part to be machined can be bent by centrifugal or other forces.
- the holding device 20 can also be used for sole guidance for the shaft to be machined.
- the roller 24 can be driven, for example, by means of suitable devices, so that the shaft 24 to be machined is rotated by this roller 24.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Aus der DE-PS 885 527 ist eine Vorrichtung zum Feinziehschleifen von Wellenteilen bekannt, wobei die zu bearbeitende Welle in einer Haltevorrichtung drehbar geführt ist und ein Werkzeughalter mit darauf befestigten Schleifwerkzeugen zur Schleifzugabe radial zu der Welle bewegbar ist. Nachteilig an einer derartigen Schleifvorrichtung ist es daß zum Ändern der Schleifgüte, die durch die Körnungswerte der Schleifsteine bestimmt ist, der komplette Werkzeughalter mit den Schleifsteinen gewechselt werden muß. Demzufolge muß während eines kompletten Schleifbearbeitungsvorgangs einer Welle die Werkzeugmaschine mehrfach stillgesetzt werden, um die Welle mit Schleifsteinen unterschiedlicher Schleifgüte bearbeiten zu können.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der es möglich ist, das Schleifwerkzeug während eines fortlaufenden Bearbeitungsvorgangs zu wechseln.
- Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß das Schleifwerkzeug als Flachschleifstein ausgebildet ist, wird ein Wechsel des Schleifwerkzeugs durch ein tangentiales Verschieben des Werkzeughalters mit dem Flachschleifstein zu dem zu bearbeitenden Rotationskörperteil erreicht.
- Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Flachschleifstein aus aufeinander folgenden Segmenten zusammengesetzt. Dabei weisen die aufeinander folgenden Segmente vorteilhaft unterschiedliche Körnungswerte auf. Somit kann während eines einzigen Bearbeitungsvorgangs, ohne die Schleifmaschine zu einem Werkzeugwechsel stillzusetzen, die Bearbeitungsgüte des zu bearbeitenden Rotationskörperteils geändert werden.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, die unterschiedlichen Körnungswerte der einzelnen Segmente eines Flachschleifsteins sortiert aufeinander folgen zu lassen. Das heißt also, daß als erstes Endsegment auf dem Werkzeughalter ein Segment mit dem gröbsten zu verwendenden Körnungswert angeordnet ist, und daran anschließend die Körnungswerte der folgenden Segmente bis zu einem feinsten Körnungswert immer verfeinert werden, wobei dieses Segment als zweites Endsegment verwendet wird.
- Nach einer Weiterbildung ist der aus Segmenten zusammengesetzte Flachschleifstein keilförmig ausgebildet. Dabei weist das Segment mit der gröbsten Körnung mit seinem von dem nächst feineren Segment abgewandten Ende das spitze Ende des Keils auf, während das auf dem Werkzeugträger gegenüberliegende Segment mit den feinsten Körnungswerten endseitig das stumpfe Ende des Keils bildet. Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß bei einer tangentialen Bewegung des Flachschleifsteins zu dem zu bearbeitenden Rotationskörperteil ausgehend von dem spitzen Keilende der sich durch den Schleifvorgang verringernde Durchmesser des Rotationskörperteils durch die sich keilförmig erweiternde Dicke des Flachschleifsteins ausgeglichen wird. Somit ist sichergestellt, daß, ohne das der Werkzeugträger radial zu dem zu bearbeitenden Rotationskörperteil nachgestellt werden muß, alle Segmente des Flachschleifsteins an dem zu bearbeitenden Rotationskörperteil Schleifarbeit verrichten. Der gleiche Vorteil wie mit der keilförmigen Ausbildung des Flachschleifsteins wird erreicht, wenn der mit Segmenten gleicher Dicke ausgestattete Werkzeugträger mit einem Anstellwinkel zu dem zu bearbeitenden Rotationskörperteil tangential bewegt wird. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, daß die Segmente alle mit der gleichen Dicke gefertigt werden können. Damit wird sowohl ein gleichmäßiger Verschleiß der einzelnen Segmente erreicht, als auch bei der Grundzusammenstellung der einzelnen Segmente unterschiedlicher Körnung zu einem Flachschleifstein die Auswahl des jeweils hinsichtlich der Anschlußhöhe zu dem vorangegangenen Segment passenden Folgesegments erleichtert. Weiterhin ist es durch einen einstellbaren tangentialen Anstellwinkel des Werkzeugträgers zu dem zu bearbeitenden Rotationskörperteil auch leicht möglich, unterschiedliche Werkstückfestigkeiten zu berücksichtigen, die sich in einer schnelleren oder langsamen Materialabnahme während des Schleifvorgangs äußern. Dadurch, daß die dem Rotationskörper zugewandte Seite des Flachschleifsteins eine sich über dessen tangentiale Erstreckung ändernde Oberflächenkontur aufweist, ist es in Weiterbildung der Erfindung möglich, das zu bearbeitende Rotationskörperteil mit einer speziellen Oberflächenkontur zu schleifen. So können beispielsweise Nuten oder Vertiefungen in einfacher Weise in einen Rotationskörperteil eingeschliffen werden.
- In dem Anspruch 8 wird ein vorteilhaftes Verfahren bezüglich eines Schleifablaufs für eine Vorrichtung nach einem der vorangengangenen Ansprüche aufgezeigt. Dabei wird der aus Segmenten zusammengesetzte Flachschleifstein mit einer derartigen Geschwindigkeit ausgehend von einer ersten Endstellung des Flachschleifsteins tangential an dem zu barbeitenden Rotationskörperteil vorbeigeführt, daß beim Erreichen der zweiten Endstellung des Flachschleifsteins der Bearbeitungsvorgang des Rotationskörperteils abgeschlossen ist. Dabei ist es gleichgültig, ob der Bearbeitungsvorgang das Ziel hat, das zu bearbeitende Rotationskörperteil auf ein vorgegebenenes Maß abzuschleifen, eine vorgegebene Schleifgüte des Rotationskörperteils zu erreichen oder beide Ziele erfüllt werden sollen. Bei speziellen Schleifvorgängen ist es aber auch sinnvoll, mehrere Bearbeitungsvorgänge aufeinander folgen zu lassen.
- In Weiterbildung des Verfahrens wird die Drehgeschwindigkeit des zu bearbeitenden Rotationskörperteils insbesondere bei feinerwerdenden Körnungswerten der aufeinander folgenden Segmente des Flachschleifsteins erhöht. Dadurch wird die Schleifgüte des Rotationskörperteils weiter verbessert.
- Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist es vorteilhaft, neben dem tangentialen Vorschub des Werkzeugträgers einen radialen Vorschub des Werkzeugträgers zu dem zu bearbeitendem Rotationskörperteil hin vorzunehmen, wo bei die beiden Bewegungen so aufeinander abgestimmt sind, daß eine fortlaufende Bearbeitung des Rotationskörperteils in der Form gewährleistet ist, daß:
- a) die beiden Vorschubgeschwindigkeiten so eingeregelt werden, daß eine unzuzlässig hohe Beanspruchung von Werkstück und Werkzeug vermieden wird,
- b) bei einem einmaligen Überfahren des Rotationskörperteils mit dem Flachschleifstein die vorgegebene Bearbeitungsgüte bzw. das vorgegebene Schleifmaß erreicht ist.
- Je nach den Erfordernissen bezüglich Schleifgüte und Temperaturentwicklung während des Schleifvorgangs ist es vorteilhaft, zumindest während eines zeitlichen Abschnitts des Schleifverfahrens der Schleifstelle Kühlmittel zuzuführen. Dies erfolgt vorteilhaft über eine an der Schleifmaschine fest installierte Zuführeinrichtung, die entweder manuell oder programmgesteuert mit Kühlflüssigkeit beschickt wird.
- In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
- Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des erfindungswesentlichen Teils einer Schleifvorrichtung
- Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Schleifvorrichtung gemäß Fig. 1
- Fig. 3 zeigt eine Ansicht nach Schnitt A-A gemäß Fig. 1 und
- Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lagerkörpers, der die Welle in dem zu bearbeitenden Wellenteil trägt.
- Das zu bearbeitende Rotationskörperteil 1 a ist in den Ausführungsbeispielen das Grundlager einer Kurbelwelle 1. Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist die Kurbelwelle 1 in zu dem Wellenteil 1 a benachbarten Grundlagerwellenteilen 1 b und 1 c in nicht näher dargestellten Lagern 2 b und 2 c drehbar gelagert. Die Lager 2 b, 2 c sind wiederum an der Schleifmaschine befestigt. Auf dem freien Grundlagerwellenteil 1 c der Kurbelwelle 1 ist ein Zahnrad 3 befestigt. Über dieses Zahnrad 3 wird die Kurbelwelle 1 von einem in die Schleifmaschine integrierten Motor regelbar angetrieben.
- Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, sind auf einem Werkzeughalter vier Segmente 5, 6, 7 und 8 eines Flachschleifsteins 26 befestigt. Die Flachschleifsteinsegmente 5 bis 8 weisen unterschiedliche Körnungswerte auf. Das Segment 5 hat die gröbste Körnung, die Flachschleifsteinsegmente 6 und 7 werden in ihrer Körnung jeweils stufenweise feiner und das Flachschleifsteinsegment 8 weist die feinste Körnung auf. Die einzelnen Segmente 5 bis 8 haben alle im Neuzustand identische Abmessungen.
- Stirnseitige Endstücke 9 und 10 des Werkzeughalters 4 fixieren einmal die Segmente 5 bis 8, zum anderen sind sie mit Einrichtungen versehen, die eine Verstellung des Anstellwinkels des Werkzeughalters 4 zu der tangentialen Bewegungsrichtung a des Werkzeughalters 4 ermöglichen. Dazu ist der Werkzeughalter 4 in seiner Querachse 11, die in dem stirnseitigen Endstück 10 liegt, drehbar gelagert. In dem gegenüberliegenden stirnseitigen Endstück 9 ist ein Gewinde 12 eingearbeitet, in das eine Spindel 13 eingeschraubt ist. Die Spindel 13 kann über nicht dargestellte Einrichtungen fernbedienbar von dem Steuerpult der Schleifmaschine verdreht werden. Mit dieser Einrichtung ist es möglich, einen Anstellwinkel des Werkzeughalters 4 zu der Bewegungsrichtung a fest oder variierbar während des tangentialen Bewegungsvorgangs einzustellen. Somit ist es jederzeit möglich, den Schleifdruck der Flachschleifsteinsegmente 5 bis 8 auf den Wellenteil 1 a den Erfordernissen anzupassen. Weiterhin ist eine zusätzliche Verstelleinrichtung vorgesehen, die den gesamten Werkzeughalter 4 radial zu dem Wellenteil 1 a in der Bewegungsrichtung b verstellt. Diese Einrichtung ist notwendig, um die Grundeinstellung der Schleifmaschine zu dem zu bearbeitenden Wellenteil vorzunehmen.
- In der Fig. 3 ist die Befestigung der Segmente 5 bis 8 auf dem Werkzeughalter 4 dargestellt. Der Werkzeugträger 4 besteht aus einer Grundplatte 14, zwei Seitenwänden 15 und 16 sowie den aus Fig. 1 ersichtlichen stirnseitigen Endstücken 9 und 10. Mit diesen Befestigungsteilen werden die einzelnen Segmente 5 bis 8 auf der Grundplatte 14 festgeklemmt. Dabei sind die Seitenwände 15 und 16 sowie die stirnseitigen Endstücke 9 und 10 lösbar mit der Grundplatte 14, beispielsweise über Schraubverbindungen verbunden. Zusätzlich sind in die Segmente 5 bis 8 jeweils Gewindebuchsen 17 und 18 jeweils in die Bodenseite der Segmente eingelassen. Durch entsprechende Öffnungen in der Grundplatte 14, die zu den Gewindebuchsen 17 und 18 fluchten, werden die Segmente 5 bis 8 zusätzlich an der Grundplatte 14 verschraubt. Die Breite der Segmente 5 bis 8 ist so bemessen, daß das zu bearbeitende Grundlager-Wellenteil 1 ohne Axialbewegung a bei einmaligem Überfahren mit dem Flachschleifstein bearbeitet ist. Über eine Düse 19 wird der Schleifstelle in ihrer gesamten Breite Kühlflüssigkeit zugeführt.
- Fig. 4 zeigt eine Haltevorrichtung 20, die die Kurbelwelle 1 zusätzlich in dem zu bearbeitenden Grundlager-Wellenteil 1 a trägt. Die Haltevorrichtung 20 besteht aus einem zu Montage- und Demontagezwecken teilbaren Bügel 21, der den Wellenteil 1 a zu etwa 3/4 umfaßt. Dabei ist der Bügel 21 so zu dem Werkzeughalter 4 bzw. zu den auf dem Werkzeughalter 4 angeordneten Flachschleifsteinsegmenten ausgerichtet, daß diese ungehindert an der Schleifstelle vorbeigeführt werden können. Der Bügel 21 weist zur Lagerung des Wellenteils 1 a Rollen 22, 23 und 24 auf. Die Rollen 22 und 23 sind nicht verstellbar an dem Bügel 21 befestigt, während die Rolle 24 über eine Nachstelleinrichtung 25 auf den Außendurchmesser der zu bearbeitenden Welle abgesenkt bzw. angehoben werden kann. Die Haltevorrichtung 20 wird dann eingesetzt, wenn bei der Schleifbearbeitung einer Welle die Gefahr besteht, daß der zu bearbeitende Wellenteil durch Flieh- oder sonstige Kräfte durchgebogen werden kann. Bei kleinen Wellenteilen kann die Haltevorrichtung 20 auch zur alleinigen Führung für die zu bearbeitende Welle genutzt werden. Bei einer derartigen Nutzung ist beispielsweise die Rolle 24 über geeignete Vorrichtungen antreibbar, so daß von dieser Rolle 24 die zu bearbeitende Welle in Drehbewegungen versetzt wird.
Claims (10)
dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug als Flachschleifstein (26) ausgebildet ist und daß der Werkzeughalter (4) mit dem eingespannten Flachschleifstein (26) tangential zu dem zu bearbeitenden Wellenteil (1 a) bewegbar ist.
dadurch gekennzeichnet, daß der Flachschleifstein (26) aus in der tangentialen Bewegungsrichtung (a) aufeinander folgenden Segmenten (5, 6, 7, 8) zusammengesetzt ist.
dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinander folgenden Segmente (5, 6, 7, 8) des Flachschleifsteins (26) unterschiedliche Körnungswerte aufweisen.
dadurch gekennzeichnet, daß die Körnungswerte aufeinander folgender Segmente (5, 6, 7, 8) des Flachschleifsteins (26) beginnend mit einem groben Körnungswert (5) über mindestens einem mittleren Körnungswert (6, 7) zu einem feinen Körnungswert (8) verändert werden.
dadurch gekennzeichnet, daß die dem Rotationskörper zugewandte Seite des Flachschleifsteins (26) eine sich über die tangentiale Erstreckung des Flachschleifsteins (26) ändernde Oberflächenkontur aufweist.
dadurch gekennzeichnet, daß der Flachschleifstein (26) keilförmig in bezug auf die tangentiale Bewegungsrichtung (a) ausgebildet ist, wobei das spitze Ende der keilförmigen Ausbildung dem stirnseitigen Ende des Segmentes (5) mit dem groben Körnungswert und das stumpfe Ende der keilförmigen Ausbildung dem stirnseitigen Ende des Segmentes (8) mit dem feinen Körnungswert zugeordnet ist.
dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifstelle während des Schleifvorgangs über eine Düse (19) Kühlmittel zuführbar ist.
dadurch gekennzeichnet, daß der Flachschleifstein (26) mit einer derartigen Geschwindigkeit, ausgehend von einer ersten Endstellung C des Flachschleifsteins (26) tangential an dem zu bearbeitenden Rotationskörperteil (1a) vorbeigeführt wird, das beim Erreichen einer zweiten Endstellung D des Flachschleifsteins (26) der Bearbeitungsvorgangs des Rotationskörperteils (1a) abgeschlossen ist.
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit des zu bearbeitenden Rotationskörperteils (1a) bei feinerwerdenden Körnungswerten des Flachschleifsteins (26) erhöht wird.
dadurch gekennzeichnet, daß der Flachschleifstein (26) während der tangentialen Bewegung (a) entlang des zu bearbeitenden Rotationskörperteils (1a) ausgehend von einer ersten Endstellung C des Flachschleifsteins (26) bis zum Erreichen einer zweiten Endstellung D an das zu bearbeitenden Rotationskörperteil (1a) radial (b, b1) herangeführt wird.
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Inventor name: HONRATH, KURT, DR.-ING. |