EP1419030A1 - Verfahren und vorrichtung zum spitzenlosen rundschleifen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum spitzenlosen rundschleifen

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Publication number
EP1419030A1
EP1419030A1 EP02767332A EP02767332A EP1419030A1 EP 1419030 A1 EP1419030 A1 EP 1419030A1 EP 02767332 A EP02767332 A EP 02767332A EP 02767332 A EP02767332 A EP 02767332A EP 1419030 A1 EP1419030 A1 EP 1419030A1
Authority
EP
European Patent Office
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workpiece
grinding
support
ruler
grinding process
Prior art date
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EP02767332A
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English (en)
French (fr)
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EP1419030B1 (de
Inventor
Erwin Junker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
Original Assignee
Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH filed Critical Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
Publication of EP1419030A1 publication Critical patent/EP1419030A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1419030B1 publication Critical patent/EP1419030B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/18—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor involving centreless means for supporting, guiding, floating or rotating work
    • B24B5/307—Means for supporting work
    • 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
    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/18—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor involving centreless means for supporting, guiding, floating or rotating work
    • B24B5/22—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor involving centreless means for supporting, guiding, floating or rotating work for grinding cylindrical surfaces, e.g. on bolts
    • 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
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent

Definitions

  • the invention relates to a method for centerless cylindrical grinding, in which the rotationally symmetrical workpiece during the grinding process between the grinding wheel, the regulating wheel and the support ruler and in which the distance between the grinding wheel and the regulating wheel and the100nein- position of the support ruler during the grinding process selectively changeable are.
  • each axial distance between the grinding wheel and the regulating wheel a assign certain height adjustment of the support ruler.
  • the regulating wheel is mounted in the usual manner in a headstock slide, which can be made in the direction of the grinding wheel.
  • a mechanical forced coupling of the headstock slide with the support ruler causes when setting the grinding wheel and regulating wheel to a certain axial distance corresponding to a certain diameter of the workpiece at the same time a very specific value for the height adjustment of the support ruler comes about.
  • the said adjustment can be made according to the proposal of DE 32 02 341 AI even during the grinding process, when the pressure force of the grinding wheel must be corrected.
  • the support ruler is raised by a certain amount.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for centerless cylindrical grinding of the type mentioned in which even with heavy material removal during the entire grinding process required for optimum grinding result position of the workpiece between the grinding wheel, the regulating wheel and the support ruler is guaranteed ,
  • the progression of the grinding process which can be measured or measured by experience in many ways known to the person skilled in the art, is thus used as an influencing variable to adapt the position of the support ruler to the contour of the workpiece which changes during the grinding process.
  • the correct machining position of the workpiece during the grinding process then leads to the greatest possible accuracy of the grinding result.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention may be that during the grinding process, the contour of the workpiece detected by measurement and the support ruler is adjusted in accordance with the measurement result.
  • the diameter of the workpiece can be measured continuously or at intervals.
  • the last possibility mentioned can be combined with the ongoing measurement of the workpiece diameter. If the influencing variables just mentioned are used to adjust the supporting ruler, this leads to a high degree of accuracy and dimensional accuracy of the finished ground workpieces. However, this working method is very expensive.
  • the center axis of the regulating wheel is inclined relative to the horizontal and that the inclination angle of the central axis is also adjusted automatically in accordance with the progressive grinding process.
  • the invention also relates to a device for centerless cylindrical grinding.
  • a device for centreless cylindrical grinding with a driven grinding wheel and a driven regulating wheel, of which at least one is mounted in a headstock slide which is adjustable transversely to the axial direction of the workpiece, and with a workpiece supporting the support ruler, which is located between the grinding wheel and the regulating wheel and whose height adjustment is adjustable by at least one actuator.
  • a control device which during the grinding process automatically actuates the actuator of the support ruler in the sense of an optimal setting for the grinding process.
  • the device can be advantageously designed in such a way that two actuators are provided, which engage the support ruler, connected to the control device and actuated independently by them, such that during the grinding process in addition to the inclination of the support ruler opposite the horizontal is specifically adjustable.
  • each adjusting spindle is controllable for itself.
  • the device according to the invention can be particularly advantageous in that it comprises a support with a tip which is arranged in the longitudinal direction of the support ruler in front of this and aligned with the center of rotation of the workpiece to be ground.
  • a device designed in this way an accurate axial fixation of the workpiece is ensured during the grinding process. makes, so that despite different outer diameter and also in the presence of radial end or annular surfaces that are to be grinded, an accurate result is achieved.
  • the support ruler is a single continuous body.
  • an approximately over the entire length of the support ruler reaching support body is provided on which attack the actuators and are arranged articulated on the two or more support body, which transversely to the longitudinal direction
  • the support body extending pivot axes are connected in the manner of rockers with the carrier body and have different support heights.
  • the support ruler is so multi-part.
  • each support body is supported on both sides of its pivot axis via compression springs on the carrier body, a self-adjusting zero position of the carrier body can be achieved in a simple manner.
  • This refinement can be further optimized in that the pivot axis located between a support body and the support body is mounted on the side of the support body and / or the support body in a prestressed bearing extending perpendicularly to the support body.
  • the multipart support ruler thus becomes so adaptable that even workpieces with graded, different diameters can be ground. This makes it possible to grind entire families of parts without retooling the support ruler on the same grinder.
  • the device according to the invention is configured particularly advantageously according to a further proposal in that a measuring device is assigned to the support ruler, by means of which the diameter and / or deviations of the workpiece contour from the circular shape are measured during the grinding process, and in that the Measuring device is connected to an evaluation unit, which in turn is connected to the forwarding of control signals of the control device.
  • a simpler and particularly suitable for mass production embodiment of the device according to the invention may, however, also consist in that the control device is connected to a program unit which supplies the control unit in accordance with a time-dependent operating program the control signals required for grinding a specific workpiece type and for each single workpiece of this type repeated.
  • FIG. 1 basically illustrates the process of centerless cylindrical grinding, with the machine stand, the support ruler and the grinding and grinding machine
  • Regulating wheel are shown only schematically together with the workpiece.
  • FIG. 2 contains a schematic representation for adjusting the support ruler by means of two actuators corresponding to the section AA in FIG. 1.
  • FIG. 3 relates to the grinding of a rotationally symmetrical workpiece with different diameter ranges, likewise corresponding to the section AA in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a view corresponding to the arrow B in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a view corresponding to the arrow B in FIG. 3.
  • Fig. 5 illustrates the principle of a multi-part support ruler corresponding to the section A-A in Fig. 1st
  • Fig. 1 the process of centreless cylindrical grinding, also called centerless loops, is shown schematically.
  • a grinding wheel 1 and a regulating wheel 2 are arranged substantially parallel to the axis next to each other.
  • the workpiece 3 is located on a support ruler 4, which is provided with a wear-resistant coating 5.
  • the support ruler 4 is adjustable relative to the machine frame 10 in height, as indicated by the double arrow 6. 7, 8 and 9, the central axes and thus also axes of rotation of the workpiece 3, the grinding wheel 1 and the regulating wheel 2 are indicated.
  • the regulating wheel 2 must be rotationally driven, that is, it rotates about its central axis 9. By contact with the workpiece 3 at its outer diameter whose rotation comes about.
  • the grinding wheel 1 is also set in rotation about its central axis 8.
  • the directions of rotation of the grinding wheel 1 and the regulating wheel 2 are illustrated by the curved directional arrows 11 and 12.
  • the grinding wheel 1 are housed in a main spindle and the regulating wheel 2 in a regulating wheel spindle headstock.
  • One or both headstocks can be displaced in the x-direction on a common machine stand 10 to be mounted.
  • the x-direction is - as known - the direction transverse to the longitudinal axis of the workpiece direction. The execution of such headstocks and the drive of the discs are common and therefore not further illustrated.
  • the position of the workpiece 3 on the support bar 4 is not defined as clearly as the schematic representation of FIG. 1 could suggest.
  • the regulating wheel 2 To achieve a feed, namely the regulating wheel 2 must be arranged with slightly tilted from the horizontal axis.
  • the workpiece is also slightly obliquely down, which can be compensated again by an inclination of the support ruler.
  • the workpiece In order to achieve dimensionally accurate and contour-precise ground surfaces, the workpiece must occupy a very specific position between the grinding wheel 1, the regulating wheel 2 and the support ruler 4.
  • a position set so precisely at the beginning of the grinding process is quickly changed again when the diameter and contour of the workpiece change as a result of the grinding process. This is particularly the case with the CBN grinding wheels customary today, with which a high removal rate is achieved in a short time.
  • the remedy is that during the grinding process, the support ruler is further raised and also its inclination is corrected until the optimal conditions are restored and the workpiece is ground round.
  • FIG. 2 therefore explains, on the basis of a sectional view of FIG. 1, how the adjustment of the support ruler during the grinding process is going on.
  • the support ruler 4 with the workpiece 3 rests for this purpose on two actuators 15 and 16, which in turn are supported on the machine stand 10.
  • the actuators are spaced apart in the longitudinal direction of the support bar 4.
  • the actuators are formed by adjusting spindles with CNC-controlled axes, each control spindle is controllable by itself.
  • a Parallel displacement of the support ruler upwards can be generated by the fact that the two adjusting spindles are controlled synchronously.
  • the actuator 16 must be adjusted more than the actuator 15.
  • the adjustment of the actuators are characterized in Fig. 2 by the double arrows 13 and 14.
  • Fig. 3 includes a representation corresponding to the section A-A of Fig. 1.
  • the workpiece is here a valve body 17 which consists of a shaft 18 with the valve plate 19 in the known manner.
  • the valve body 17 rests here on a supporting ruler 4.
  • a support 21 is fixed by means of screws 22, and on the support 21, a tip 20 is formed.
  • the valve body 17 is supported with its front, located on the valve plate 19 end face.
  • the central axis of the tip 20 is located substantially at the same height as the center axis of the grinding wheel.
  • the axis of rotation of the valve body 17 corresponds approximately to the central axis 23 of the tip 20, as long as the support body is horizontal.
  • FIG. 4 contains a view corresponding to the arrow B in FIG. 3.
  • Fig. 5 illustrates a support ruler 24 in a multi-part design. It initially consists of a carrier body 25, which in the manner of the support line shown in FIG. neals is supported on the machine stand 10 via two actuators 15 and 16. By different adjustment of the actuators 15 and 16, an inclination of the carrier body 25 can also be achieved here. It is different, however, that 25 two support body 26, 27 are arranged articulated on the support body. For this purpose, transverse to the longitudinal axis of the carrier body extending pivot axes 28, 29 are provided. The support body 26, 27 are thereby connected in the manner of rockers with the carrier body 25; its pivoting mobility is illustrated by the round arrows 35 and 36. The support body can have different support heights.
  • the support bodies 26, 27 are supported by compression springs 30, 31 and 32, 33 on the support body 25.
  • the carrier body 25, 26 can easily assume a zero position for possible pendulum movement.
  • the support body 26, 27 can adapt to a certain extent to workpieces in which deviations of the workpiece diameter of the nominal size are present.
  • the pendulum motion is compensated by the process forces acting on the support bodies, which superimpose the spring forces.
  • FIG. 5 Another advantage of the multi-part support ruler according to FIG. 5 is that 27 workpieces with different diameters can be ground on this ruler by the pendulum movement of the support body 26, 27. This makes it possible to grind entire part families on the same machine without retooling the support bar. Even larger differences in diameter can be compensated by the fact that the pivot axis 28, 29 located between a support body 26, 27 and the support body 25 is brought into different height position by adjustment by the two actuators 15, 16.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum spitzenlosen Rundschleifen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum spitzenlosen Rundschleifen, bei dem sich das rotationssymmetrische Werkstück beim Schleifvorgang zwischen der Schleifscheibe, der Regelscheibe und dem Stützlineal befindet und bei dem der Abstand zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe sowie die Höhenein- Stellung des Stützlineals während des Schleifvorgangs gezielt veränderbar sind.
Ein Verfahren dieser Art, das in der betrieblichen Praxis oft auch als „Centerless- Verfahren" bezeichnet wird, ist beispielsweise aus der DE 32 02 341 AI bekannt. In dieser Druckschrift wird ausgeführt, dass die für ein optimales Schleifergebnis erforderliche Lage des Werkstückes zwischen der Schleifscheibe, der Regelscheibe und dem Stützlineal nicht einfach einzustellen ist. Da die Regelscheibe auch den Vorschub des Werkstücks bewirken muss, hat sie eine leicht aus der Horizontalen gekippte Lage. Das Werkstück liegt in einer nicht genau zu definierenden Weise zwischen der Regelscheibe und dem Stützlineal; in diese Lage wird es durch die Schleifscheibe hineingepresst. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn auch das Stützlineal leicht aus der Horizontalen herausgekippt ist. Die maßgeblichen Ein- stellgrößen beim Vorbereiten der Maschine für den Schleifvorgang sind der Achsabstand zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe sowie die Höheneinstellung des Stützlineals. Für jeden Werkstück-Durchmesser gibt es den am besten geeigneten Achsabstand von Schleifscheibe und Regelscheibe, und hierzu muss wieder die am besten geeignete Höheneinstellung des Stützlineals herausgefunden werden. Die Abstimmung dieser Einstellgrößen erfordert eine große Erfahrung. Damit beim Umrüsten der Maschine auf einen neuen Typ des Werkstücks nicht jedes Mal umständlich eine Einstellung von Hand, gegebenenfalls durch Probieren und Probeläufe, vorgenommen werden muss, wird in der DE 32 02 341 AI bereits vorgeschlagen, jedem Achsabstand zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe eine bestimmte Höheneinstellung des Stützlineals zuzuordnen. Hierzu ist die Regelscheibe in der üblichen Weise in einem Spindelstockschlitten gelagert, der in Richtung auf die Schleifscheibe angestellt werden kann. Eine mechanische Zwangskopplung des Spindelstockschlittens mit dem Stützlineal bewirkt, dass beim Einstellen von Schleifscheibe und Regelscheibe auf einen be- stimmten Achsabstand entsprechend einem bestimmten Durchmesser des Werkstücks zugleich auch ein ganz bestimmter Wert für die Höheneinstellung des Stützlineals zustande kommt. Die genannte Verstellung kann nach dem Vorschlag der DE 32 02 341 AI sogar während des Schleifvorgangs vorgenommen werden, wenn die Andruckkraft der Schleifscheibe korrigiert werden muss. Im Ergebnis wird bei jeder weiteren Annäherung der Regelscheibe an die Schleifscheibe zugleich das Stützlineal um einen bestimmten Betrag angehoben.
Die einmal eingestellte, recht diffizile Bearbeitungslage des Werkstücks ändert sich aber sehr schnell, wen der Außendurchmesser des Werkstücks beim Schleifen abnimmt. Das ist besonders bei starken Änderungen des Durchmessers der Fall, wie sie mit den heute üblichen CBN-Schleifscheiben sehr schnell zustande kommen. Wenn aber die optimale Betriebslage des Werkstücks zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe gestört ist, wird auch das Schleifergebnis schlechter; es kann sogar eine labile Lage des Werkstücks zustande kommen. In jedem Fall besteht die Gefahr, dass das Werkstück unrund geschliffen wird. Mit der bekannten Vorrichtung zum Schleifen kann dieser Mangel nicht beseitigt werden. Sie erlaubt zwar durch gezielte Verstellung von Hand eine gewisse Änderung des Abstandes von Schleif- und Regelscheibe in einer Zwangskopplung mit der Höheneinstellung des Stützlineals. Aber bei den heute üblichen Anforderungen an die Genauigkeit des Schleifens in der Massenproduktion reichen die Möglichkeiten der bekannten Vorrichtung nicht mehr aus. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum spitzenlosen Rundschleifen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem selbst bei stärkerem Materialabtrag während des gesamten Schleifvorgangs eine für ein optimales Schleifergebnis erforderliche Lage des Werkstücks zwischen der Schleifscheibe, der Regelscheibe und dem Stützlineal gewährleistet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch, dass die Höheneinstellung und/oder die Schräglage des Stütz- lineals nach Maßgabe des fortschreitenden Schleifvorgangs und während desselben selbsttätig im Sinne einer betrieblich optimalen Einstellung verändert werden.
Das Fortschreiten des Schleifvorgangs, der auf vielerlei, dem Fachmann geläufige Weise messtechnisch oder durch Erfahrungswerte zu erfassen ist, wird somit als Einflussgröße benutzt, um die Lage des Stützlineals der sich während des Schleif- vorgangs ändernden Kontur des Werkstücks anzupassen. Die korrekte Bearbeitungslage des Werkstücks während des Schleifvorgangs führt dann zu der größtmöglichen Genauigkeit des Schleifergebnisses.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin bestehen, dass während des Schleifvorganges die Kontur des Werkstückes messtechnisch erfasst und das Stützlineal nach Maßgabe des Messergebnisses verstellt wird.
Hierbei kann gemäß weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Durchmesser des Werkstückes kontinuierlich oder in Intervallen gemessen werden. Es ist aber auch möglich, während des Schleifvorganges laufend Abweichungen der Werkstück- Kontur von der Kreisform zu messen und beim Überschreiten eines bestimmten Wertes der Abweichung die Höheneinstellung und/oder die Schräglage des Stützlineals im Sinne einer Beseitigung dieser Abweichung zu ändern. Die zuletzt genante Möglichkeit kann mit der laufenden Messung des Werkstück-Durchmessers kombiniert werden. Werden zum Verstellen des Stützlineals die soeben genannten Einflussgrößen herangezogen, so führt das zu einer großen Genauigkeit und Maßhaltigkeit der fertig geschliffenen Werkstücke. Jedoch ist diese Arbeitsmethode sehr aufwendig.
In der Massenproduktion wird vielfach wirtschaftlicher in der Weise gearbeitet werden können, dass die Höheneinstellung und/oder die Schräglage des Stützlineals durch ein festgelegtes Betriebsprogramm gesteuert wird, das die für einen bestimmten Werkstücktyp erforderlichen Änderungen berücksichtigt, in Abhängigkeit vom Schleifzyklus abläuft und für jedes einzelne Werkstück wiederholt wird. Diese Ausgestaltung des Arbeitsverfahrens, die Gegenstand einer weiteren vor- teilhaften Ausgestaltung ist, nimmt somit den Schleifvorgang an jedem einzelnen Werkstück eines gleichbleibenden Typs nach Art einer Programmautomatik vor. Bei genügend großen Stückzahlen sind ohne weiteres zuverlässige Anhaltswerte über das optimale Verstellen des Stützlineals während des Schleifvorganges zu erhalten, so dass eine derartige Programmautomatik ebenfalls zu sehr guten Er- gebnissen führt.
Je nach der Form des zu schleifenden Werkstücks kann nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung auch so vorgegangen werden, dass während des Schleifvorgangs das Werkstück mit seiner einen Stirnfläche in seinem Rotationszentrum durch eine ortsfeste Spitze in axialer Richtung abgestützt und um diese als Schwenkmittelpunkt nach oben verschwenkt wird. Diese Arbeitsweise kommt z.B. für Ventilkörper in Frage, die in der bekannten Weise aus einem Ventilteller und einem Ventilschaft bestehen. Dann können in einem einzigen SchleifVorgang der Ventilteller und der -schaft geschliffen werden. Bei besonders großen Anforderungen an die Genauigkeit der fertiggeschliffenen Werkstücke kann vorgesehen werden, dass zusätzlich zu der Höheneinstellung und/oder Schräglage des Stützlineals auch der Abstand zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe selbsttätig im Sinne einer betrieblich optimalen Einstellung geändert wird. Da die Regelscheibe und/oder die Schleifscheibe meistens ohnehin schon in einem verstellbaren Spindelstockschlitten gelagert ist, lässt sich diese verfahrenstechnische Maßnahme an vorhandenen Schleifmaschinen ohne übermäßige Schwierigkeiten einführen.
Schließlich kann nach einer letzten vorteilhaften Ausgestaltung auch vorgesehen sein, dass die Mittelachse der Regelscheibe gegenüber der Waagerechten geneigt ist und dass der Neigungswinkel der Mittelachse nach Maßgabe des fortschreitenden Schleifvorgangs gleichfalls selbsttätig verstellt wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum spitzenlosen Rundschleifen. Entsprechend der eingangs genannten Vorrichtung gemäß der DE 32 02 341 AI wird dabei von einer Vorrichtung zum spitzenlosen Rundschleifen ausgegangen mit einer angetriebenen Schleifscheibe und einer angetriebenen Regelscheibe, von denen mindestens eine in einem Spindelstockschlitten gelagert ist, der quer zu der Axialrichtung des Werkstücks verstellbar ist, und mit einem das Werkstück abstützenden Stützlineal, das sich zwischen der Schleifscheibe und der Regelscheibe befindet und dessen Höheneinstellung durch mindestens einen Stellantrieb verstellbar ist.
Zur Lösung der eingangs schon genannten Aufgabe wird im Hinblick auf die Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, eine Steuereinrichtung vorgesehen, die während des Schleifvorgangs selbsttätig den Stellantrieb des Stützlineals im Sinne einer für den Schleifvorgang optimalen Einstellung betätigt.
Im Gegensatz zum Stand der Technik entfallt damit das schwer abschätzbare Ein- greifen von Hand, weil es bei den heute bekannten Möglichkeiten zum genauen Steuern des Schleifvorgangs möglich ist, auf der Grundlage von gespeicherten Erfahrungswerten oder berechneten Werten genaue Einflussgrößen für das selbsttätige Steuern des Verstellvorgangs einzugeben.
In mechanischer Hinsicht kann die Vorrichtung vorteilhaft in der Weise ausgestaltet werden, dass zwei Stellantriebe vorgesehen sind, die an dem Stützlineal angreifen, mit der Steuereinrichtung verbunden und durch diese unabhängig voneinander betätigbar sind, derart, dass während des Schleifvorgangs zusätzlich auch die Neigung des Stützlineals gegenüber der Waagerechten gezielt einstellbar ist.
Im Einzelnen kann dabei vorteilhaft in der Weise vorgegangen werden, dass zwei in lotrechter Richtung wirkende Stellantriebe in Längsrichtung des Stützlineals beabstandet an diesem angreifen.
Vorteilhaft kommen als Stellantriebe Verstellspindeln mit CNC-gesteuerten Achsen in Frage, wobei jede Verstellspindel für sich steuerbar ist.
Für Werkstücke von geeigneter Form, wie beispielsweise Ventilkörper, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, dass sie eine Auflage mit einer Spitze aufweist, die in Längsrichtung des Stützlineals vor diesem angeordnet und auf das Rotationszentrum des zu schleifenden Werkstücks ausgerichtet ist. Bei einer derart ausgestalteten Vorrichtung ist während des SchleifVorgangs eine genaue axiale Fixierung des Werkstückes gewähr- leistet, so dass trotz unterschiedlicher Außendurchmesser und auch beim Vorhandensein radialer Stirn- oder Ringflächen, die zu schleifen sind, ein genaues Ergebnis zustande kommt.
Für viele Fälle wird es ausreichen, dass das Stützlineal ein einziger durchgehender Körper ist. Bei rotationssymmetrischen Körpern mit unterschiedlichen Durchmesserbereichen wird jedoch nach einem besonders vorteilhaften Vorschlag der vorstehenden Erfindung ein etwa über die gesamte Länge des Stützlineals reichender Trägerkörper vorgesehen, an dem die Stellantriebe angreifen und auf dem zwei oder mehr Auflagekörper gelenkig angeordnet sind, die über quer zu der Längsrichtung des Trägerkörpers verlaufende Schwenkachsen nach Art von Wippen mit dem Trägerkörper verbunden sind und unterschiedliche Auflagehöhen haben. Das Stützlineal ist also mehrteilig. Mittels der gelenkig gelagerten Auflagekörper kann sich ein Werkstück mit unterschiedlichen Aufmaßen an den Außendurchmessern gut auf dem Stützlineal abstützen und ist daher optimal zu schleifen.
Wenn dabei jeder Auflagekörper beidseits seiner Schwenkachse über Druckfedern auf dem Trägerkörper abgestützt ist, kann auf einfache Weise eine sich selbst einstellende Null-Lage der Trägerkörper erzielt werden.
Diese Ausgestaltung kann dadurch noch weiter optimiert werden, dass die zwischen einem Auflagekörper und dem Trägerkörper befindliche Schwenkachse auf der Seite des Auflagekörpers und/oder des Trägerkörpers in einem sich senkrecht zum Trägerkörper erstreckenden vorgespannten Lager gelagert ist. Das mehrteili- ge Stützlineal wird damit dermaßen anpassungsfähig, dass sogar Werkstücke mit abgestuften, unterschiedlichen Durchmessern geschliffen werden können. Dadurch wird es möglich, ganze Teilefamilien ohne Umrüsten des Stützlineals auf der derselben Schleifmaschine zu schleifen. Hinsichtlich der Steuerung wird die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem weiteren Vorschlag dadurch besonders vorteilhaft ausgestaltet, dass dem Stützlineal eine Messvorrichtung zugeordnet ist, durch die während des SchleifVorgangs der Durchmesser und/oder Abweichungen der Werkstück-Kontur von der Kreis- form gemessen werden, und dass die Messvorrichtung mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die ihrerseits zur Weiterleitung von Steuersignalen der Steuereinrichtung verbunden ist.
Eine einfachere und für die Massenproduktion besonders gut geeignete Ausgestal- tung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann aber auch darin bestehen, dass die Steuereinrichtung mit einer Programmeinheit verbunden ist, die der Steuereinheit nach Maßgabe eines zeitabhängigen Betriebsprogramms die zum Schleifen eines bestimmten Werkstückstyps erforderlichen Steuersignale liefert und für jedes einzelne Werkstück dieses Typs wiederholt.
Die Erfindung wird anschließend an Hand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, noch näher erläutert.
Fig. 1 veranschaulicht grundsätzlich den Vorgang des spitzenlosen Rundschlei- fens, wobei der Maschinenständer, das Stützlineal sowie die Schleif- und
Regelscheibe zusammen mit dem Werkstück nur schematisch dargestellt sind.
Fig. 2 enthält eine schematische Darstellung zum Verstellen des Stützlineals rnit- tels zweier Stellantriebe entsprechend dem Schnitt A-A in Fig. 1. Fig. 3 hat das Schleifen eines rotationssymmetrischen Werkstücks mit unterschiedlichen Durchmesserbereichen zum Gegenstand, ebenfalls entsprechend dem Schnitt A-A in Fig. 1.
Fig. 4 ist eine Ansicht entsprechend dem Pfeil B in der Fig. 3.
Fig. 5 erläutert das Prinzip eines mehrteiligen Stützlineals entsprechend dem Schnitt A-A in der Fig. 1.
In Fig. 1 ist der Vorgang des spitzenlosen Rundschleifens, auch Centerless- Schleifen genannt, schematisch dargestellt. Dabei sind eine Schleifscheibe 1 und eine Regelscheibe 2 im Wesentlichen achsparallel nebeneinander angeordnet. Das Werkstück 3 befindet sich auf einem Stützlineal 4, das mit einem verschleißfesten Belag 5 versehen ist. Das Stützlineal 4 ist gegenüber dem Maschinenständer 10 in der Höhe verstellbar, wie das durch den Doppelpfeil 6 angedeutet ist. Mit 7, 8 und 9 sind die Mittelachsen und damit auch Rotationsachsen des Werkstücks 3, der Schleifscheibe 1 und der Regelscheibe 2 angedeutet.
Damit das Werkstück 3 in Rotation versetzt werden kann, muss die Regelscheibe 2 rotatorisch angetrieben werden, d.h., sie rotiert um ihre Mittelachse 9. Durch Kontakt mit dem Werkstück 3 an seinem Außendurchmesser kommt dessen Rotation zustande. Zum Schleifen der Werkstückoberfläche wird die Schleifscheibe 1 ebenfalls in Rotation um ihre Mittelachse 8 versetzt. Die Drehrichtungen der Schleifscheibe 1 und der Regelscheibe 2 sind durch die gekrümmten Richtungs- pfeile 11 und 12 verdeutlicht. Bei den üblichen und bekannten Maschinen zum spitzenlosen Rundschleifen sind die Schleifscheibe 1 in einem Hauptspindelstock und die Regelscheibe 2 in einem Regelscheiben-Spindelstock aufgenommen. Einer oder beide Spindelstöcke können in x-Richtung verschiebbar auf einem ge- meinsamen Maschinenständer 10 montiert sein. Die x-Richtung ist - wie bekannt - die quer zur Längsachse des Werkstücks verlaufende Richtung. Die Ausführung derartiger Spindelstöcke und der Antrieb der Scheiben sind fachüblich und daher nicht weiter dargestellt.
Die Lage des Werkstücks 3 auf dem Stützlineal 4 ist nicht so klar definiert, wie das sie schematische Darstellung gemäß Fig. 1 vermuten lassen könnte. Um einen Vorschub zu erzielen, muss nämlich die Regelscheibe 2 mit leicht aus der Horizontalen gekippter Achse angeordnet sein. Damit stellt sich auch das Werkstück etwas schräg nach unten ein, was wieder durch eine Schrägstellung des Stützlineals ausgeglichen werden kann. Damit maßhaltige und konturgenaue geschliffene Flächen zustande kommen, muss das Werkstück eine ganz bestimmte Lage zwischen der Schleifscheibe 1, der Regelscheibe 2 und dem Stützlineal 4 einnehmen. Ein zu Anfang des Schleifvorgangs noch so genau eingestellte Lage ist jedoch schnell wieder verändert, wenn sich Durchmesser und Kontur des Werkstücks als Folge des Schleifvorgangs ändern. Das ist besonders bei den heute üblichen CBN- Schleifscheiben der Fall, mit denen in kurzer Zeit ein starker Abtrag erzielt wird.
Die Abhilfe besteht darin, dass während des Schleifvorgangs das Stützlineal wei- ter angehoben und auch seine Schräglage korrigiert wird, bis die optimalen Verhältnisse wieder hergestellt sind und das Werkstück rundgeschliffen wird.
Die Fig. 2 erläutert daher an Hand einer Schnittdarstellung der Fig. 1, wie das Verstellen des Stützlineals während des Schleifvorgangs vor sich geht. Das Stütz- lineal 4 mit dem Werkstück 3 ruht hierzu auf zwei Stellantrieben 15 und 16, die ihrerseits an dem Maschinenständer 10 abgestützt sind. Die Stellantriebe sind in Längsrichtung des Stützlineals 4 voneinander beabstandet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Stellantriebe durch Verstellspindeln mit CNC- gesteuerten Achsen gebildet, wobei jede Stellspindel für sich steuerbar ist. Eine Parallelverschiebung des Stützlineals nach oben lässt sich dadurch erzeugen, dass die beiden Verstellspindeln synchron gesteuert werden. Wenn zusätzlich ein Neigen des Stützlineals 4 um den Winkel O gegenüber der Horizontalen erforderlich wird, muss der Stellantrieb 16 stärker verstellt werden als der Stellantrieb 15. Die Verstellrichtungen der Stellantriebe sind in Fig. 2 durch die Doppelpfeile 13 und 14 gekennzeichnet.
Auch die Fig. 3 beinhaltet eine Darstellung entsprechend dem Schnitt A-A der Fig. 1. Das Werkstück ist hier ein Ventilkörper 17, der in der bekannten Weise aus einem Schaft 18 mit dem Ventilteller 19 besteht. Der Ventilkörper 17 ruht zwar auch hier auf einem Stützlineal 4. An dem Maschinenständer 10 ist hier aber zusätzlich eine Auflage 21 mittels Schrauben 22 befestigt, und an der Auflage 21 ist eine Spitze 20 ausgebildet. An dieser Spitze 20 stützt sich der Ventilkörper 17 mit seiner vorderen, an dem Ventilteller 19 befindlichen Stirnfläche ab. Es kann somit hier nicht vorkommen, dass der Ventilkörper 17 unter dem Einfluss der axialen Schleifkräfte, die aus dem Schleifen der Schräge am Ventilsitz resultieren, in axialer Richtung aus der Schleifzone auswandert.
Die Mittelachse der Spitze 20 befindet sich im Wesentlichen in derselben Höhen- läge wie die Mittelachse der Schleifscheibe. Die Rotationsachse des Ventilkörpers 17 entspricht in etwa der Mittelachse 23 der Spitze 20, solange der Auflagekörper waagerecht liegt.
Diese Verhältnisse sind noch besser in Fig. 4 dargestellt, die eine Ansicht entspre- chend dem Pfeil B in Fig. 3 enthält.
Die Fig. 5 erläutert ein Stützlineal 24 in mehrteiliger Ausführung. Es besteht zunächst aus einem Trägerkörper 25, der nach Art des in Fig. 2 dargestellten Stützli- neals über zwei Stellantriebe 15 und 16 an dem Maschinenständer 10 abgestützt ist. Durch unterschiedliches Verstellen der Stellantriebe 15 und 16 lässt sich auch hier eine Schrägstellung des Trägerkörpers 25 erzielen. Unterschiedlich ist jedoch, dass auf dem Trägerkörper 25 zwei Auflagekörper 26, 27 gelenkig angeordnet sind. Dazu sind quer zu der Längsachse des Trägerkörpers verlaufende Schwenkachsen 28, 29 vorgesehen. Die Auflagekörper 26, 27 sind dadurch nach Art von Wippen mit dem Trägerkörper 25 verbunden; ihre Schwenkbeweglichkeit ist durch die runden Pfeile 35 und 36 verdeutlicht. Die Auflagekörper können unterschiedliche Auflagehöhen haben.
Beidseits ihrer Schwenkachsen sind die Auflagekörper 26, 27 über Druckfedern 30, 31 bzw. 32, 33 auf dem Trägerkörper 25 angestützt. Dadurch stellt sich für mögliche Pendelbewegung der Trägerkörper 25, 26 auf einfache Weise eine Null- Lage ein.
Bei dieser Ausbildung können sich die Auflagekörper 26, 27 bis zu einem gewissen Maß an Werkstücke anpassen, bei denen Abweichungen des Werkstückdurchmessers vom Sollmaß vorliegen. Während des Schleifvorgangs wird die Pendelbewegung durch die auf die Auflagekörper wirkenden Prozesskräfte ausge- glichen, die die Federkräfte überlagern.
Ein weiterer Vorteil des mehrteiligen Stützlineals gemäß der Fig. 5 besteht darin, dass auf diesem Lineal durch die Pendelbewegung der Auflagekörper 26, 27 Werkstücke mit unterschiedlichen Durchmessern geschliffen werden können. Da- durch ist es möglich, ganze Teilefamilien ohne Umrüsten des Stützlineals auf derselben Maschine zu schleifen. Auch stärkere Durchmesser-Unterschiede können dadurch ausgeglichen werden, dass die zwischen einem Auflagekörper 26, 27 und dem Trägerkörper 25 befindliche Schwenkachse 28, 29 durch Verstellen durch die beiden Stellantriebe 15,16 in unterschiedliche Höhenposition gebracht wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum spitzenlosen Rundschleifen, bei dem sich das rotationssymmetrische Werkstück (3) beim Schleifvorgang zwischen der Schleifscheibe (1), der Regelscheibe (2) und dem Stützlineal (4) befindet und bei dem der Abstand zwischen der Schleifscheibe (1) und der Regelscheibe
(2) sowie die Höheneinstellung des Stützlineals (4) während des Schleifvor- ganges gezielt veränderbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Höheneinstellung und/oder die Schräglage des Stützlineals (4) nach Maßgabe des fortschreitenden Schleifvorganges und während desselben selbsttätig im Sinne einer betrieblich optimalen Einstellung verändert wer- den.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schleifvorganges die Kontur des Werkstücks (3) messtechnisch erfasst und das Stützlineal (4) nach Maßgabe des Messergebnisses verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Werkstücks
(3) kontinuierlich oder in Intervallen gemessen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schleifvorgangs laufend Abweichungen der Werkstück-Kontur von der Kreisform gemessen werden und dass beim Überschreiten eines be- stimmten Wertes der Abweichung die Höheneinstellung und/oder die Schräglage des Stützlineals (4) im Sinne einer Beseitigung dieser Abweichung geändert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhen- einstellung und/oder die Schräglage des Stützlineals (4) durch ein festgelegtes Betriebsprogramm gesteuert wird, das die für einen bestimmten Werkstücktyp erforderlichen Änderungen berücksichtigt, in Abhängigkeit von der Schleifzeit abläuft und für jedes einzelne Werkstück (3) wieder- holt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schleifvorganges das Werkstück (3) mit seiner einen
Stirnfläche in seinem Rotationszentrum durch eine ortsfeste Spitze (20) in axialer Richtung abgestützt und um diese als Schwenkmittelpunkt nach oben verschwenkt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Höheneinstellung und/oder Schräglage des Stützli- neals (4) auch der Abstand zwischen der Schleifscheibe (1) und der Regelscheibe (2) selbsttätig im Sinne einer betrieblich optimalen Einstellung geändert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse (9) der Regelscheibe (2) gegenüber der Waagerechten geneigt ist und dass der Neigungswinkel der Mittelachse
(9) nach Maßgabe des fortschreitenden Schleifvorganges gleichfalls selbsttätig verstellt wird.
. Vorrichtung zum spitzenlosen Rundschleifen, mit einer angetriebenen Schleifscheibe (1) und einer angetriebenen Regelscheibe (2), von denen mindestens eine in einem Spindelstockschlitten gelagert ist , der quer zu der Axialrichtung des Werkstücks (3) verstellbar ist, und mit einem das
Werkstück (3) abstützenden Stützlineal (4), das sich zwischen der Schleifscheibe (1) und der Regelscheibe (2) befindet und dessen Höheneinstellung durch mindestens einen Stellantrieb (15,16) verstellbar ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die während des Schleifvorganges selbsttätig den Stellantrieb (15,16) des Stützlineals (4) im Sinne einer für den Schleifvorgang optimalen Einstellung betätigt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Stellantriebe (15,16) vorgesehen sind, die an dem Stützlineal (4) angreifen, mit der Steuereinrichtung verbunden und durch diese unabhängig voneinander betätigbar sind, derart, dass während des Schleifvorganges zusätzlich auch die Neigung des Stützlineals (4) gegenüber der Waagerechten gezielt ein- stellbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch zwei in lotrechter Richtung wirkende Stellantriebe (15,16), die in Längsrichtung des Stützlineals (4) beabstandet an diesem angreifen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellantriebe (15,16) Verstellspindeln mit CNC-gesteuerten Achsen vorgesehen sind und dass jede Verstellspindel für sich steuerbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Auflage (21) mit einer Spitze (20) aufweist, die in Längsrichtung des Stützlineals (4) vor diesem angeordnet und auf das Rotations- Zentrum des zu schleifenden Werkstücks ausgerichtet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein etwa über die gesamte Länge des Stützlineals (24) reichender Trägerkörper (25) vorgesehen ist, an dem die Stellantriebe (15,16) angrei- fen, und dass auf dem Trägerkörper (25) zwei oder mehr Auflagekörper
(26,27) gelenkig angeordnet sind, die über quer zu der Längsrichtung des Trägerkörpers (25) verlaufende Schwenkachsen (28,29) nach Art von Wippen mit dem Trägerkörper (25) verbunden sind und unterschiedliche Auflagehöhen haben.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Auflagekörper (26,27) beiderseits seiner Schwenkachse (28,29) über Druckfedern (30,31; 32,33) auf dem Trägerkörper (25)abgestützt ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stützlineal eine Messvorrichtung zugeordnet ist, durch die während des Schleifvorgangs der Durchmesser und/oder Abweichungen der Werkstück-Kontur von der Kreisform gemessen werden, und dass die Messvorrichtung mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die ihrerseits zur Weiterleitung von Steuersignalen mit der Steuereinrichtung verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit einer Programmeinheit verbunden ist, die der Steuereinheit nach Maßgabe eines zeitabhängigen Betriebsprogramms die zum Schleifen eines bestimmten Werkstück-Typs erforderlichen Steuersignale liefert und für jedes einzelne Werkstück dieses Typs wiederholt.
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