EP0497008A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen von Nocken oder dgl. - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen von Nocken oder dgl. Download PDF

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/18—Wheels of special form
    • 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
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/08—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section
    • B24B19/12—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section for grinding cams or camshafts

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for grinding cams or the like. With the features specified in the preamble of claim 1 and claim 3, respectively.
  • the pre-grinding wheel is designed as an interchangeable grinding wheel that can be removed from the grinding spindle.
  • This interchangeable grinding wheel is profiled to break the edges of the cams during pre-grinding.
  • the pre-grinding wheel is not moved laterally, but the cam contour is pre-ground by a single insert grinding and then the interchangeable grinding wheel decreased.
  • a different pre-grinding wheel is required for each cam width or chamfer shape.
  • the invention is therefore based on the object of avoiding these disadvantages and of specifying a grinding method or a grinding device, in particular a targeted cooling of the grinding zone being possible during pre-grinding.
  • the formation of the pre-grinding wheel with at least one radially circumferential groove on the outer circumference ensures that the entire circumferential surface of the cam is not machined at once. This entails a reduction in heating, which also contributes to the fact that a coolant can be introduced to the webs remaining in the grooves during grinding. High cutting speeds and an increased machining volume per unit of time are therefore possible, i.e. The feed rate and depth of cut can be increased so that changes in structure or grinding cracks in the workpiece can be ruled out even with high-speed machining. This enables faster and therefore more economical grinding.
  • a further advantageous embodiment of the method according to claim 1 is the subject of claim 2. Further embodiments of the device according to claim 3 are the subject of claims 4 to 7.
  • the pre-grinding disc 1 is wider than the cam 3 and has two radial annular grooves 4 on the outer circumference. These grooves 4 become wider towards the inside, so that between the flanks of the grooves 4 and the webs 7 which remain during grinding, clearance angles are created, into which coolant is supplied.
  • the actual grinding surface does not go over the entire cam width. This can be seen in particular from FIG. 4, where it is shown that a galvanically applied grinding layer 9 is interrupted by the grooves 4.
  • This grinding wheel can also be designed with a metal-bonded CBN grinding surface.
  • FIG. 7 Another possibility of executing the pre-grinding wheel is shown in FIG. 7.
  • the abrasive coating protrudes somewhat beyond the groove side surface, so that the grooves 4 that run radially on the outer circumference can be executed in the same width down to the groove base.
  • the chamfer 8 on the left of the cam 3 in the image is simultaneously ground.
  • the pre-grinding wheel 1 has projecting edges 5 and 6, which are freely triangular in cross-section according to FIG. 2 or 3 and approximately triangular in cross-section and whose inclination corresponds to the desired profiling of the chamfers 8.
  • the pre-grinding can be completed after a single axial displacement of the pre-grinding wheel 1. However, other grinding cycles can also be connected if required. In any case, repositioning the pre-grinding wheel is repeated until the finished pre-grinding dimension is reached. Each grinding process takes place with one full or several workpiece revolutions.
  • the cam 3 is finished by the finish grinding wheel 2. This is shown in Fig. 1.
  • the outer circumference of the finished grinding wheel 2 has the finished profile shape of the cam 3.
  • the finish grinding wheel 2 has a cylindrical outer circumference. But it is easily possible that the finish grinding wheel 2 is also used for grinding oblique or spherical cams; it then only has to have an appropriate profile shape.
  • the finish grinding wheel can have a different grain and bond than the pre-grinding wheel in order to obtain the desired surface and to influence the grinding parameters in a targeted manner.
  • the finishing grinding wheel can have a very simple profile shape. Furthermore, no transverse forces on the finish grinding wheel or the workpiece occur during finish grinding, which can negatively influence the working accuracy, ie the grinding wheel or the camshaft are only loaded radially.
  • Fig. 5 it is shown that a cam 3 is finished, while the adjacent cam still has the raw cast surface.
  • the pre-grinding wheel 1 is about to be used for the first time. The result of this use corresponds to the situation shown in FIG. 2.
  • both grinding wheels 1 and 2 are mounted on a common spindle. This enables the cam 3 to be roughed and finished in one setting.
  • the cams are arranged very close to one another, it is not possible to work with grinding wheels 1 and 2 mounted on a spindle. In such a case, the grinding wheels 1 and 2 are arranged opposite one another on the camshaft; see Fig. 6. Two grinding spindles must be provided here.

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Schleifen der Außenkontur von Nocken (3) oder dgl. vorgeschlagen, bei welchen der Nocken mit einer Vorschleifscheibe (1), die am Außenumfang mit radial umlaufenden Nuten (4) versehen ist, so vorgeschliffen wird, daß die Vorschleifscheibe nach einem Schleifeingriff in Achsrichtung versetzt wird und dann das Vorschleifen nach radialer Zustellung fortgesetzt wird, bis das Fertigvorschleifmaß erreicht ist, und wobei dann der Nocken mit einer Fertigschleifscheibe (2) fertiggeschliffen wird.
Bei einer sich zur Durchführung dieses Verfahrens eignenden Vorrichtung ist (a) auf einer Vorschleifscheibe (1) am Außenumfang wenigstens eine radial umlaufende Nut (4) angeordnet, ist (b) die Breite der Vorschleifscheibe größer als die axiale Abmessung des Nockens (3); ist (c) zum Fertigschleifen eine eigene Fertigschleifscheibe (2) angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen von Nocken oder dgl. mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3 angegebenen Merkmalen.
  • Bei einem bekannten Verfahren bzw. einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE 37 24 698 A1) ist die Vorschleifscheibe als von der Schleifspindel abnehmbare Wechselschleifscheibe ausgebildet. Diese Wechselschleifscheibe ist mit Profilierungen versehen, um beim Vorschleifen die Kanten der Nocken zu brechen. Beim Schleifablauf wird die Vorschleifscheibe nicht seitlich versetzt, sondern es wird durch einmaliges Einsteckschleifen die Nockenkontur vorgeschliffen und dann die Wechselschleifscheibe abgenommen. Für jede Nockenbreite bzw. für jede Fasenform ist eine andere Vorschleifscheibe notwendig. Beim Vorschleifen ist zwischen Schleifscheibe und Werkstück eine große Berührungsfläche vorhanden, zu der kein Kühlmittel gelangen kann. Dies führt dazu, daß die Vorschubgeschwindigkeit relativ niedrig gehalten werden muß, weil beim Erhöhen der Vorschubgeschwindigkeit oder beim Erhöhen des Zerspanvolumens pro Zeiteinheit (Spantiefe) sich das Werkstück zu stark erwärmen würde. Dies führt zu Schleifrissen in der Oberfläche oder sogar zu Gefügeänderungen im Werkstück, was natürlich unerwünscht ist. Auch für die immer öfter eingesetzten neuen Materialien, insbesondere z.B. Hartschalenguß oder Werkstoffe, die ganz andere Eigenschaften beim Zerspanen aufweisen als die bisher üblichen Materialien, ist das bekannte Schleifen nur bedingt erfolgreich einzusetzen.
  • Auch gemäß der US 3 019 562 und der JP Abstract 54-83195 wird mit zwei Schleifscheiben gearbeitet. Dabei erfolgt das Vorschleifen mit einer Vorschleifscheibe mit zylindrischer Schleiffläche, und wenn nach einer oder mehreren Werkstückumdrehungen das Fertigvorschleifmaß erreicht ist, wird die Außenfläche des Nockens mittels einer eigenen Fertigschleifscheibe fertiggeschliffen. Die im Zusammenhang mit der DE 37 24 698 A1 vorstehend erwähnten, mit einer zu starken Erwärmung verbundenen Nachteile treten auch hier auf.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile zu vermeiden und ein Schleifverfahren bzw. eine Schleifvorrichtung anzugeben, wobei insbesondere eine gezielte Kühlung der Schleifzone während des Vorschleifens möglich ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale, vorrichtungsmäßig durch die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale erreicht.
  • Durch die Ausbildung der Vorschleifscheibe mit mindestens einer radial umlaufenden Nut am Außenumfang wird erreicht, daß nicht die gesamte Umfangsfläche des Nockens auf einmal bearbeitet wird. Das bringt eine Verringerung der Erwärmung mit sich, wozu auch noch beiträgt, daß beim Schleifen an die in den Nuten stehenbleibenden Stege ein Kühlmittel herangeführt werden kann. Es sind deshalb hohe Schnittgeschwindigkeiten und ein erhöhtes Zerspanvolumen pro Zeiteinheit möglich, d.h. Vorschubgeschwindigkeit und Schnittiefe lassen sich erhöhen, so daß auch bei einer Hochgeschwindigkeitsbearbeitung Gefügeänderungen oder Schleifrisse im Werkstück auszuschließen sind. Dadurch ist ein schnelleres und damit auch kostengünstigeres Schleifen möglich.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch 1 ist Gegenstand des Anspruchs 2. Weitere Ausbildungen der Vorrichtung nach Anspruch 3 sind Gegenstand der Ansprüche 4 bis 7.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung beim Feinschleifen eines Nockens;
    Fig. 2
    die Vorschleifscheibe beim Einstechschleifen;
    Fig. 3
    das Fertigvorschleifen eines Nockens nach dem axialen Versetzen der Vorschleifscheibe;
    Fig. 4
    einen Querschnitt durch die Schleiffläche der Vorschleifscheibe;
    Fig. 5
    die Vorrichtung vor dem Beginn des Vorschleifens, nachdem ein benachbarter Nocken feingeschliffen wurde;
    Fig. 6
    eine abgeänderte Ausführungsform mit einander gegenüberliegenden Schleifscheiben;
    Fig. 7
    eine abgeänderte Ausführungsform der radial am Außenumfang der Schleifscheibe umlaufenden Nuten.
  • In Fig. 2 ist dargestellt, wie ein Nocken 3 im Einstechverfahren vorgeschliffen wird. Die Vorschleifscheibe 1 ist breiter als der Nocken 3 und weist zwei radiale ringförmige Nuten 4 am Außenumfang auf. Diese Nuten 4 werden nach innen breiter, so daß zwischen den Flanken der Nuten 4 und den beim Schleifen stehenbleibenden Stegen 7 Freiwinkel entstehen, in welche Kühlmittel zugeführt wird. Die eigentliche Schleiffläche geht nicht über die ganze Nockenbreite. Dies ist insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich, wo dargestellt ist, daß eine galvanisch aufgebrachte Schleifschicht 9 durch die Nuten 4 unterbrochen ist. Diese Schleifscheibe kann auch mit metallgebundenem CBN-Schleifbelag ausgeführt sein.
  • Eine weitere Möglichkeit der Ausführung der Vorschleifscheibe ist in Fig. 7 gezeigt. Hier ist der Schleifbelag etwas über die Nutseitenfläche hineinragend ausgeführt, dadurch können die radial am Außenumfang umlaufenden Nuten 4 in gleicher Breite bis auf den Nutgrund ausgeführt werden. Durch diese Ausführung können dieselben Vorteile wie bei der Ausführung nach Fig. 4 erzielt werden.
  • Beim Schleifen gemäß Fig. 2 wird gleichzeitig die im Bild linke Fase 8 des Nockens 3 geschliffen. Zu diesem Zweck hat die Vorschleifscheibe 1 vorspringende Ränder 5 und 6, die im Querschnitt frei wählbar nach Fig. 2 oder 3 im Querschnitt etwa dreieckig sind und deren Neigung der erwünschten Profilierung der Fasen 8 entspricht.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind wegen der gegenüber dem Nocken 3 größeren Breite der Vorschleifscheibe 1 der rechte Rand 6 und ein benachbarter Bereich der Schleiffläche nicht im Eingriff mit dem Nocken 3. Ist das Vorschleifen soweit fortgeschritten, daß die Stege 7 in die Nuten 4 um ein gewisses Maß eindringen, dann wird die Vorschleifscheibe 1 axial versetzt eingesetzt. Es werden jetzt die Stege 7, die nunmehr in ihrer Lage gegenüber den Nuten 4 versetzt sind, abgeschliffen, wobei gleichzeitig das Schleifen der rechten Fase 8 durch den Rand 6 erfolgt. Der Zustand, der nach diesem Vorgehen nach radialer Zustellung der Schleifscheibe erreicht ist, ist in Fig. 3 dargestellt.
  • Das Vorschleifen kann schon nach einem einmaligen axialen Versetzen der Vorschleifscheibe 1 beendet sein. Es können aber bei Bedarf auch noch weitere Schleifzyklen angeschlossen werden. Jedenfalls wird das Versetzen der Vorschleifscheibe so oft wiederholt, bis das Fertigvorschleifmaß erreicht ist. Jeder Schleifvorgang erfolgt dabei bei einer vollen oder mehreren Werkstückumdrehungen.
  • Wenn das Fertigvorschleifmaß erreicht ist, wird der Nocken 3 von der Fertigschleifscheibe 2 fertig bearbeitet. Dies ist in Fig. 1 dargestellt. Der Außenumfang der Fertigschleifscheibe 2 weist dabei die Fertigprofilform des Nockens 3 auf. In Fig. 3 hat die Fertigschleifscheibe 2 einen zylindrischen Außenumfang. Es ist aber ohne weiteres möglich, daß die Fertigschleifscheibe 2 auch zum Schleifen von schrägen oder balligen Nocken herangezogen wird; sie muß dann nur eine entsprechende Profilform haben.
  • Die Fertigschleifscheibe kann eine andere Körnung und Bindung aufweisen als die Vorschleifscheibe, um die gewünschte Oberfläche zu erhalten und die Schleifparameter gezielt zu beeinflussen. Durch das Fertigschleifen der beiden Fasen 8 während des Vorschleifens mit der Vorschleifscheibe kann die Fertigschleifscheibe eine sehr einfache Profilform aufweisen. Des weiteren treten während des Fertigschleifens keinerlei Querkräfte auf die Fertigschleifscheibe bzw. das Werkstück auf, die die Arbeitsgenauigkeit negativ beeinflussen können, d.h. die Schleifscheibe bzw. die Nockenwelle werden nur noch radial belastet.
  • In Fig. 5 ist dargestellt, daß ein Nocken 3 fertiggeschliffen ist, während der benachbarte Nocken noch die rohe Gußmantelfläche hat. Die Vorschleifscheibe 1 steht kurz vor dem ersten Einsatz. Das Ergebnis dieses Einsatzes entspricht der in Fig. 2 dargestellten Situation.
  • In den Fig. 1 bis 3 und 5 sind beide Schleifscheiben 1 und 2 auf einer gemeinsamen Spindel montiert. Dies ermöglicht das Vor- und Fertigschleifen des Nockens 3 in einer Aufspannung.
  • Wenn die Nocken sehr eng nebeneinander angeordnet sind, ist es nicht möglich, mit den auf einer Spindel montierten Schleifscheiben 1 und 2 zu arbeiten. In einem solchen Fall sind die Schleifscheiben 1 und 2 einander gegenüberliegend an der Nockenwelle angeordnet; vergl. Fig. 6. Es müssen hier zwei Schleifspindeln vorgesehen werden.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Schleifen der Außenkontur von Nocken o.dgl., wobei der Nocken mittels einer Vorschleifscheibe im Einstechverfahren bis auf ein vorgegebenes Vorschleifmaß vorgeschliffen und dann mit einer Fertigschleifscheibe fertiggeschliffen wird,
       dadurch gekennzeichnet, daß
       das Abschleifen des Nockens (3) auf das Vorschleifmaß mit einer Vorschleifscheibe (1) erfolgt, die am Außenumfang mit mindestens einer radial umlaufenden Nut (4) versehen ist, wobei mit dieser Vorschleifscheibe (1) nach einem ersten Einstich mindestens ein weiterer Einstich erfolgt, bei dem die Vorschleifscheibe (1) mindestens um das Maß der Nutbreite in Achsrichtung der Schleifscheibe versetzt ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fertigvorschleifmaß mit mindestens einer Werkstückumdrehung erreicht wird.
  3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Vorschleifscheibe und einer Fertigschleifscheibe,
       gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    a) auf der Vorschleifscheibe (1) ist am Außenumfang wenigstens eine radial umlaufende Nut (4) angeordnet;
    b) die Breite der Vorschleifscheibe (1) ist größer als die axiale Abmessung des Nockens (3).
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleiffläche der Vorschleifscheibe (1) galvanisch oder metallgebunden CBN-beschichtet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radial umlaufende(n) Nut(en) (4) im Querschnitt der Vorschleifscheibe (1) symmetrisch ist bzw. sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut(en) einen rechteckigen Querschnitt aufweist bzw. aufweisen und daß der an der aktiven Fläche der Vorschleifscheibe (1) vorgesehene Schleifbelag (S) über den Nutrand hinaus vorspringt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut(en) (4) einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt aufweist bzw. aufweisen.
EP91122370A 1991-02-01 1992-01-01 Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen von Nocken oder dgl. Expired - Lifetime EP0497008B1 (de)

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