EP0270769B1 - Verfahren zum Schleifen planparalleler Kreisringflächen an scheibenförmigen Werkstücken - Google Patents

Verfahren zum Schleifen planparalleler Kreisringflächen an scheibenförmigen Werkstücken Download PDF

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EP0270769B1
EP0270769B1 EP87114773A EP87114773A EP0270769B1 EP 0270769 B1 EP0270769 B1 EP 0270769B1 EP 87114773 A EP87114773 A EP 87114773A EP 87114773 A EP87114773 A EP 87114773A EP 0270769 B1 EP0270769 B1 EP 0270769B1
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Heinz Günter Schmitz
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Supfina Maschinenfabrik Hentzen GmbH and Co KG
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Supfina Maschinenfabrik Hentzen GmbH and Co KG
Van Nelle - Lassie BV
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/10—Single-purpose machines or devices
    • B24B7/16—Single-purpose machines or devices for grinding end-faces, e.g. of gauges, rollers, nuts, piston rings
    • B24B7/17—Single-purpose machines or devices for grinding end-faces, e.g. of gauges, rollers, nuts, piston rings for simultaneously grinding opposite and parallel end faces, e.g. double disc grinders
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S451/00—Abrading
    • Y10S451/902—Brake abrading

Definitions

  • the invention relates to a 'method for grinding plane-parallel annular surfaces on disc-shaped workpieces, in particular on brake disks of motor vehicle disc brakes, in which the workpieces are machined from both sides with side grinding disks on their surfaces to be machined, based on their desired position, and the machining takes place in several phases with different feed rates.
  • Such a method is known from DE-B 2 122 798.
  • the grinding wheels are blocked in their positions when the feed is switched off and the workpiece is fired. By repeating these steps with the same or reduced feed, the workpiece is ground down to the finished size.
  • This pre-grinding (loc. Column 3, line 26) takes place at the same feed speeds, but with different grinding allowances, that is, with a different duration if necessary. So it is possible that one wheel is still grinding while the other is already stopping because the grinding allowance on its side has already been processed. An elastic deformation cannot be ruled out.
  • the object of the present invention is, in contrast, to improve the method of the type mentioned in such a way that the accuracy of the plane parallelism is further increased by the fact that when working with grinding thicknesses of different thicknesses, elastic deformations of the workpieces are avoided on both sides, in particular in the final phase.
  • the procedure should also be simpler and faster in the process.
  • This object is achieved in that when the entire machining process has progressed so far that both grinding wheels are in contact with the workpiece, the machining in the following phase to a selected intermediate point at which the workpiece - in relation to the target -Location of the working surface - has the same grinding grinding allowance on both sides, with different feed speeds, which are coordinated in such a way that the intermediate point is reached on both sides at the same time and then the removal is carried out on both sides with the same and increased feed speed.
  • FIG. 1 shows a brake disc 1 as a workpiece. Its two side surfaces 2 and 3, which run at a distance h, are to be machined so that they are to a large extent flat, exactly parallel to one another and exactly perpendicular to the axis of rotation A.
  • the contour of the brake disc 1 before grinding is shown extremely exaggerated and designated 2 'or 3'. This protruding contour 2 ', 3' must be machined to the desired position of the side surfaces 2, 3 shown in a thick line.
  • no elastic deformation should occur due to different pressing of the grinding tools, which would result in springing back into the starting position after removal of the contact pressure and then permanent unevenness or inaccuracy in the plane parallelism.
  • the brake disc 1 is received between the jaws 4 and 5 and rotated about the axis of rotation A.
  • the side surfaces 2, 3 are processed with side grinding wheels 6, 7, which rotate and are advanced in the direction of the arrows drawn onto the side surfaces 2, 3 or their contours 2 ', 3'.
  • the ordinate denotes the path s of both grinding wheels 6, 7 in the feed direction and the speed v of both grinding wheels 6, 7 in the feed direction as a function of the time which is shown on the abscissa.
  • the feed speeds of the two grinding wheels 6, 7 are designated v1, v2, v3 and v3 ', v4, v5, v6.
  • the feed speeds are the same for both grinding wheels 6,7 up to time t2; they are also the same from t3 to the end of processing at t6; however, they differ between t2 and t3, namely v3 and v3 '.
  • the line starting from the origin of the diagram in FIG. 2 shows the path s as a function of the time t.
  • the path from P1 to P6 corresponds to the distance 1, which is also shown in FIG. 1.
  • the grinding wheels 6, 7 first move from an initial position (not shown in FIG. 1) at the same speed vi to the initial position P 1 , which they reach at time t 1 . In P 1 there must not yet be any contact with the contours 2 ', 3'. This path can be driven in rapid traverse.
  • the abrasive discs 6, 7 strike the contours 2 ', 3' at points P 2 and P2 ', respectively.
  • the distance from P 1 to P 2 is a; the distance from Pi on the left side of Fig. 1 to P 2 'is a'. a and a 'are different.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein 'Verfahren zum Schleifen planparalleler Kreisringflächen an scheibenförmigen Werkstücken, insbesondere an Bremsscheiben von Kraftfahrzeugscheibenbremsen, bei dem die Werkstücke auf ihren zu bearbeitenden Flächen, bezogen auf deren Soll-Lage unterschiedliche Schleifzugaben aufweisen, von beiden Seiten mit Seitenschleifscheiben bearbeitet werden und die Bearbeitung in mehreren Phasen mit unterschiedlicher Vorschubgeschwindigkeit erfolgt.
  • Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-B 2 122 798 bekannt. Dabei werden die Schleifscheiben beim Abschalten des Vorschubes in ihren Stellungen blockiert und das Werkstück ausgefeuert. Durch Wiederholung dierser Arbeitsschritte mit gleichem oder reduziertem Vorschub wird das Werkstück bis zum Fertigmaß abgeschliffen. Dabei ist es bekannt, das Werkstück derart vorzuschleifen, daß sich auf beiden Seiten gleiche Aufmaße, bezogen auf die Soll-Lage der Flächen, ergeben. Dieses Vorschleifen (aaO Spalte 3, Z. 26) erfolgt bei gleichen Vorschubgeschwindigkeiten, jedoch unterschiedlichen Schleifzugaben also ggf. mit unterschiedlicher Dauer. Es ist also möglich, daß die eine Scheibe noch schleift, während die andere schon anhält, weil die Schleifzugabe auf deren Seite bereits abgearbeitet ist. Eine elastische Verformung kann also nicht ausgeschlossen werden. Die weitere Bearbeitung erfolgt schrittweise nach dem Stop-and-Go-Verfahren, jeweils unter Zwischenschalten des Ausfeuerns. Dies schließt jedoch ein Rückfedern der im ersten Bearbeitungsschritt elastisch verformten Oberflächen und damit gewisse Ungenauigkeiten nicht aus Außerdem ist das mehrfache Anhalten und Ausfeuern zeitraubend und schließt nicht aus, daß bei Wiederbeginn des Vorschubs kurzfristig beidseitig unterschiedliche Anpressdrücke auftreten. Sie können zu elastischer Verformung des Werkstücks führen, die nach Wegnahme des Anpressdruckes zu einer Rückfederung in den Ausgangszustand und damit zu Ungenauigkeiten führen kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, demgegenüber, das Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß die Genauigkeit der Planparallelität dadurch weiter erhöht wird, daß beim Abarbeiten unterschiedlich dicker Schleifzugaben zu deren beiden Seiten elastische Verformungen der Werkstücke vermieden werden, und zwar insbesondere in der Endphase. Das Verfahren soll ferner im Ablauf einfacher und schneller sein.
  • Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß dann, wenn der gesamte Bearbeitungsvorgang so weit fortgeschritten ist, daß sich beide Schleifscheiben mit dem Werkstück im Kontakt befinden, in der folgenden Phase die Bearbeitung bis zu einem gewählten Zwischenpunkt, in dem das Werkstück - bezogen auf die Soll-Lage der bearbeitenden Fläche - beidseitig eine gleich große Restschleifzugabe aufweist, mit unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten erfolgt, die derart abgestimmt sind, daß der Zwischenpunkt auf beiden Seiten im selben Zeitpunkt erreicht wird und danach der Abtrag beidseitig mit gleicher und erhöhter Vorschubgeschwindigkeit erfolgt.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
  • Es wird also bis zu einer beidseitig des Werkstücks gleichen Schleifzugabe (so) mit unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten gearbeitet, die so aufeinander abgestimmt sind, daß man im selben Zeitpunkt von beiden Seiten einen Zwischenpunkt erreicht, der beidseitig des Werkstücks eine gleich große Restschleifzugabe aufweist. Von dort an wird beidseitig mit gleichen Geschwindigkeiten kontinuierlich bis zum gewünschten Fertigmaß geschliffen. Das "Schruppen", d.h. das Abarbeiten des . größten Teils der Schleifzugabe, die insgesamt abzuarbeiten ist, erfolgt erst, wenn die unterschiedlichen Aufmaße auf beiden Seiten und die Formfehler unter Aufwendung nicht zu großer Schleifkräfte besitigt sind. Damit ist absolut sichergestellt, daß keine elastischen Verformungen des Werkstücks durch unterschiedliche Anpressdrücke der Schleifscheiben auftreten können.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und es stellen dar:
    • Figur 1 eine schematische Darstellung der Bearbeitung einer Bremsscheibe;
    • Figur 2 ein Weg- bzw. Geschwindigkeits-Zeitdiagramm bei der Bearbeitung nach Fig. 1
  • Figur 1 zeigt als Werkstück eine Bremsscheibe 1. Ihre beiden im Abstand h verlaufenden Seitenflächen 2 und 3 sollen so bearbeitet werden, daß sie in hohem Maße eben, zueinander exakt parallel und exakt rechwinklig zur Drehachse A sind. Die Kontur der Bremsscheibe 1 vor dem Schleifen ist extrem übertrieben dargestellt und mit 2' bzw. 3' bezeichnet. Diese überstehende Kontur 2', 3' muß bis zur in dicker Linie eingezeichneten Soll-Lage der Seitenflächen 2, 3 abgearbeitet werden. Während des Schleifens soll keine elastische Verformung durch unterschiedliches Andrücken der Schleifwerkzeuge auftreten, die nach Wegnahme des Anpreßdruckes, ein Rückfedern in die Ausgangslage und dann eine bleibende Unebenheit oder Ungenauigkeit in der Planparallelität ergeben würde.
  • Zur Bearbeitung wird die Bremsscheibe 1 zwischen Spannbacken 4 und 5 aufgenommen und um die Drehachse A gedreht. Die Seitenflächen 2, 3 werden mit Seitenschleifscheiben 6, 7 bearbeitet, die sich drehen und in Richtung der eingezeichneten Pfeile auf die Seitenflächen 2, 3 bzw. deren Konturen 2', 3' vorgeschoben werden.
  • In der in Fig. 1 dargestellten Position befinden sich die Schleifscheiben 6, 7 in Vorschubrichtung an den Punkten Pi. Ausgehend von diesen Punkten Pi soll von beiden Schleifscheiben 6, 7 eine Länge 1 bis zum Fertigmaß (= Soll-Lage der Seitenflächen 2, 3 wie eingezeichnet) abgearbeitet werden.
  • In Figur 2 bezeichnet die Ordinate der Weg s beider Schleifscheiben 6, 7 in Vorschubrichtung und die Geschwindigkeit v beider Schleifscheiben 6, 7 in Vorschubrichtung in Abhängigkeit von der Zeit die auf der Abszisse eingezeichnet ist. Die Vorschubgeschwindigkeiten der beiden Schleifscheiben 6, 7 sind mit v1, v2, v3 bzw. v3', v4, v5, v6 bezeichnet. Die Vorschubgeschwindigkeiten sind für beide Schleifscheiben 6,7 bis zum Zeitpunkt t2 gleich; sie sind ferner von t3 bis zum Schluß der Bearbeitung bei t6 jeweils gleich; sie sind jedoch zwischen t2 und t3 unterschiedlich, nämlich v3 bzw. v3'.
  • Die vom Ursprung des Diagramms nach Fig. 2 ausgehende Linie zeigt den Weg s in Abhängigkeit von der Zeit t. Der Weg von P1 bis P6 entspricht dem Abstand 1, der auch in Fig. 1 eingezeichnet ist.
  • Die Schleifscheiben 6, 7 fahren zunächst aus einer in Fig. 1 nicht dargestellten Ausgangslage mit gleicher Geschwindigkeit vi in die Ausgangslage P1, die sie im Zeitpunkt t1 erreichen. In P1 darf sich noch kein Kontakt mit den Konturen 2', 3' ergeben. Dieser Weg kann im Eilgang gefahren werden.
  • Von P1 an erfolgt der Vorschub mit der geringeren Geschwindigkeit v2, und zwar von beiden Seiten gleich solange bis bei P2 im Zeitpunkt t2 der erste punktuelle Kontakt der Schleifscheibe 6 mit der Kontur 2' stattfindet. Ein solcher punktueller Kontakt kann dadurch bedingt sein, daß die bearbeitete Fläche schräg liegt, d.h. einen sog. Planschlag hat. Sie kann aber auch daher herrühren, daß die Oberfläche praktisch kleine Wellen in Umfangsrichtung, also "Hügel" und "Täler" aufweist. Ein solcher punktueller Kontakt wird einfach dadurch festgestellt, daß man den Cosinus phi, d.h. den Winkel zwischen Spannung und Strom im Antriebsmotor der Schleifscheiben 6, 7 mißt. Der Cosinus phi ist lastabhängig und gibt ein hervorragend sensibles Maß für das Auftreffen der Schleifscheiben 6, 7 auf das Werkstück 1.
  • Das Auftreffen der Schleifscheiben 6, 7 auf die Konturen 2', 3' erfolgt an den Punkten P2 bzw. P2'. Der Abstand von P1 zu P2 beträgt a; der Abstand von Pi auf der linken Seite von Fig. 1 zu P2' beträgt a' . a und a' sind verschieden.
  • Jeweils im Augenblick des Kontaktes der Schleifscheiben 6, 7 mit den Konturen 2' bzw. 3', also in den Punkten P2 bzw. P2' ändert sich die Vorschubgeschwindigkeit wiederum. Sie wird vermindert, sobald Kontakt gegeben ist, also zu den Zeitpunkten t2 bzw. t2'. Es erfolgt eine Umstellung der Vorschubgeschwindigkeit auf v3 bzw. v3'. Sie ist für beide Schleifscheiben 6, 7 unterschiedlich. Sie ist für die Schleifscheibe 6, die zuerst im Zeitpunkt t2 im Punkt P2 auf die Kontur 2' trifft, vs. Sie ist für die Schleifscheibe 7, die als zweite im Zeitpunkt t2' im Punkt P2' auf die Kontur 3' trifft, v3'. Die Bearbeitung erfolgt jetzt auf beiden Seiten über unterschiedliche Strecken, nämlich auf der rechten Seite in Fig. 1 von P2 bis P3 über die Strecke b und auf der linken Seite in Fig. 1 von P2' bis Ps über die Strecke b'. Die Länge dieser Strecken b, b' ist so bestimmt, daß dann, wenn beidseitig die Punkte P3 ereicht sind, die beidseitig verbleibende Restschleifzugabe so, die bis zum Fertigmaß noch abgearbeitet werden muß, gleich groß ist. Das ist der Fall, wenn in dieser Phase die Schleifzugaben b und b' so bestimmt werden, daß a'+b' = a+b ist.
  • Liegen b und b' fest, so muß v3 : v3' = b : b' gelten, damit die Restschleifzugabe so (Punkt Pa) von beiden Seiten zum selben Zeitpuntk t3 erreicht wird.
  • Sind nun die Punkte P3 von beiden Seiten her erreicht, so daß die noch bis zum Fertigmaß (Soll-Lage) der Seitenflächen 2, 3 abzuarbeitende Restschleifzugabe so beidseitig gleich ist, so ist von dieser Stelle an nunmehr bei exakt gleichen Vorschubgeschwindigkeiten und daher auch gleichen Anpressdrücken von beiden Seiten her sichergestellt, daß auch das Fertigmaß schließlich von beiden Seiten her exakt im selben Zeitpunkt, nämlich zum Zeitpunkt te erreicht wird und jegliche elastische Verformungen der Bremsscheibe 1 während der Bearbeitung ausgeschlossen werden können.
  • Von P3 an wird zunächst mit voller Leistung und höchstmöglicher, im Vergleich mit v3 bzw. v3' wieder erhöhter Vorschubgeschwindigkeit v4 geschruppt und nach Erreichen des Punktes P4 nach Abarbeitung des Schleifaufmaßanteils c und im Zeitpunkt t4 erneut umgeschaltet, und zwar auf die verringerte Schlichtgeschwindigkeit vs, die auch wieder für beide Schleifscheiben 6, 7 gleich ist. Mit ihr erfolgt eine Abarbeitung des Schleifaufmaßanteils d bis zum Punkt P5 im Zeitpunkt t5. Schließlich erfolgt vom Punkt P5 bis zum Punkt P6 das sog. Ausfeuern über eine Strecke e bis zum Zeitpunkt t6.

Claims (3)

1. Verfahren zum Schleifen planparalleler Kreisringflächen an scheibenförmigen Werkstücken, insbesondere an Bremsscheiben von Kraftfahrzeugscheibenbremsen, bei dem die Werkstücke auf ihren zu bearbeitenden Flächen, bezogen auf deren Soll-Lage, unterschiedliche Schleifzugaben aufweisen, von beiden Seiten mit Seitenschleifscheiben bearbeitet werden und die Bearbeitung in mehreren Phasen mit unterschiedlicher Vorschubgeschwindigkeit erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der gesamte Bearbeitungsvorgang so weit fortgeschritten ist, daß sich beide Schleifscheiben (6;7) mit dem Werkstück (1) in Kontakt befinden, in der folgenden. Phase die Bearbeitung bis zu einem , gewählten Zwischenpunkt (P3), in dem das Werkstück (1) - bezogen auf die Soll-Lage der zu bearbeitenden Flächen (2; 3) - beidseitig eine gleich große Restschleifzugabe (so) aufweist, mit unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten (Va; v3') erfolgt, die derart abgestimmt sind, daß der Zwischenpunkt (Pa) auf beiden Seiten im selben Zeitpunkt (Ta) erreicht wird und danach der Abtrag beidseitig mit gleicher und erhöhter Vorschubgeschwindigkeit (v4) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Vs:V3' der genannten unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten (V3; v3') gleich ist dem Verhältnis b:b' der Abstände (b;b') der Schleifscheiben (6;7) vom Punkt (P2;P2') deren ersten Kontaktes mit der unbearbeitenden Kontur (2';3') der zu bearbeitenden Flächen (2;3) zum Zwischenpunkt (P3).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt des Kontaktes einer Schleifscheibe (6;7) mit der unbearbeitenden Kontur (2';3') der zu bearbeitenden Flächen (2;3) durch Messung der Veränderung einer dem Phasenwinkel (phi) zwischen Strom und Spannung der Antriebsmotoren entsprechenden Größe (cos phi) erfolgt.
EP87114773A 1986-12-11 1987-10-09 Verfahren zum Schleifen planparalleler Kreisringflächen an scheibenförmigen Werkstücken Expired - Lifetime EP0270769B1 (de)

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