EP1419030B1 - Verfahren und vorrichtung zum spitzenlosen rundschleifen - Google Patents

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EP1419030B1
EP1419030B1 EP02767332A EP02767332A EP1419030B1 EP 1419030 B1 EP1419030 B1 EP 1419030B1 EP 02767332 A EP02767332 A EP 02767332A EP 02767332 A EP02767332 A EP 02767332A EP 1419030 B1 EP1419030 B1 EP 1419030B1
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EP
European Patent Office
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workpiece
grinding
support
support guide
grinding process
Prior art date
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EP02767332A
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English (en)
French (fr)
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EP1419030A1 (de
Inventor
Erwin Junker
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Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
Original Assignee
Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
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Publication date
Application filed by Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH filed Critical Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
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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, according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of Claim 5.
  • a procedure of this kind which is often referred to as "centerless procedure” in company practice. is designated, is known for example from DE 32 02 341 A1.
  • the regulating wheel also To cause the feed of the workpiece, it has a slight from the horizontal tilted location.
  • the workpiece is in a not exactly defined Way between the regulating wheel and the support ruler; it will be in this position pressed in through the grinding wheel. It is advantageous, if that too Support ruler is slightly tilted out of the horizontal.
  • the relevant settings When preparing the machine for the grinding process are the center distance between the grinding wheel and the regulating wheel as well as the height adjustment of the support ruler. The best for any workpiece diameter appropriate center distance of grinding wheel and regulating wheel, and this must again the most suitable height adjustment of the support ruler found out become. The tuning of these settings requires a lot of experience.
  • each center distance between the grinding wheel and the Regulating disc assign a certain height adjustment of the support ruler.
  • the regulating wheel is in the usual way in a headstock slide stored, which can be made in the direction of the grinding wheel.
  • a mechanical one Forced coupling of the headstock carriage with the support ruler causes that when adjusting the grinding wheel and regulating wheel to a certain Center distance corresponding to a specific diameter of the workpiece at the same time a very definite value for the height adjustment of the Support ruler comes about.
  • the said adjustment can be made according to the proposal DE 32 02 341 A1 are even made during the grinding process, when the pressure force of the grinding wheel has to be corrected. In the result is at each further approach of the regulating wheel to the grinding wheel at the same time raised the support ruler by a certain amount.
  • the invention is therefore based on the object, a method for centerless To provide cylindrical grinding of the type mentioned, in which even with stronger Material removal during the entire grinding process one for an optimal Grinding result required position of the workpiece between the grinding wheel, the regulating wheel and the support ruler is guaranteed.
  • Influence size used to determine the position of the support ruler during the grinding process adapt the changing contour of the workpiece.
  • the correct processing position of the workpiece during the grinding process then leads to the largest possible Accuracy of the grinding result.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention can therein exist that during the grinding process, the contour of the workpiece metrologically detected and adjusted the support ruler in accordance with the measurement result becomes.
  • the diameter of the Workpiece be measured continuously or at intervals. It is also possible, during the grinding process continuously deviations of the workpiece contour to measure from the circular shape and when exceeding a certain Value of the deviation, the height adjustment and / or the inclination of the support ruler to correct this deviation.
  • Possibility can with the ongoing measurement of the workpiece diameter be combined. Be used to adjust the support ruler just mentioned Factors used, this leads to a high accuracy and dimensional accuracy the finished workpieces. However, this working method is very expensive.
  • the invention also relates to a device for centerless cylindrical grinding, according to claim 5.
  • the device can advantageously be designed in such a way be that two actuators are provided which engage the support ruler, connected to the control device and by these independently are actuated, such that during the grinding process in addition also the inclination of the support bar relative to the horizontal is specifically adjustable.
  • each adjusting spindle is controllable for itself.
  • the Device according to the invention can be configured particularly advantageously by that it has a support with a tip, in the longitudinal direction of the support ruler arranged in front of this and on the center of rotation of the to be ground Workpiece is aligned.
  • a device configured during the grinding process ensures a precise axial fixation of the workpiece, so that despite different outside diameter and also in the presence radial face or ring surfaces that are to be ground, an accurate result comes about.
  • the support ruler In many cases, it will be sufficient for the support ruler to be a single continuous one Body is.
  • Carrier body provided on which attack the actuators and on the two or more support bodies are arranged articulated transversely to the longitudinal direction the support body extending pivot axes in the manner of rockers with are connected to the carrier body and have different support heights.
  • the Support ruler is so multi-part.
  • each support body on both sides of its pivot axis via compression springs is supported on the support body, can easily a self-adjusting Zero position of the carrier body can be achieved.
  • This embodiment can be further optimized by that between a support body and the support body located pivot axis the side of the support body and / or the support body in a vertically is mounted to the carrier body extending biased bearing.
  • the multipart Support ruler becomes so adaptable that even workpieces with graded, different diameters can be ground. Thereby It becomes possible, entire parts families without retooling the support ruler on to grind the same grinder.
  • control device of the invention is according to a further proposal characterized particularly advantageous that the support ruler a measuring device is assigned by which during the grinding process the diameter and / or deviations of the workpiece contour from the circular shape be measured, and that the measuring device with an evaluation is connected, in turn, for forwarding control signals of the control device connected is.
  • the device according to the invention can also consist in that the Control device is connected to a program unit, the control unit in accordance with a time-dependent operating program for grinding a supplies required control signals for each type of workpiece and for each individual Repeated workpiece of this type.
  • Fig. 1 is the process of centreless cylindrical grinding, centerless loops called, shown schematically.
  • a grinding wheel 1 and a regulating wheel 2 arranged substantially parallel to the axis side by side.
  • the Workpiece 3 is located on a support ruler 4, which with a wear-resistant Covering 5 is provided.
  • the support ruler 4 is opposite to the machine stand 10 in the height adjustable, as indicated by the double arrow 6.
  • 7, 8 and 9 are the central axes and thus also rotational axes of the workpiece 3, the Grinding wheel 1 and the regulating wheel 2 indicated.
  • the regulating wheel 2 rotationally driven, that is, it rotates about its central axis 9.
  • the grinding wheel 1 also offset in rotation about its central axis 8.
  • the directions of rotation of Grinding wheel 1 and the regulating wheel 2 are by the curved directional arrows 11 and 12 illustrates.
  • the grinding wheel 1 in a main spindle and the regulating wheel 2 is received 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 you know - The transverse to the longitudinal axis of the workpiece direction. Execution such headstocks and the drive of the discs are customary and therefore not shown further.
  • the position of the workpiece 3 on the support ruler 4 is not as clearly defined as that they could suggest schematic representation of FIG. 1.
  • the regulating wheel 2 with slightly from the horizontal tilted axis may be arranged. This also raises the workpiece slightly sloping down, which again by an inclination of the support ruler can be compensated.
  • the workpiece must have a very specific location between the grinding wheel 1, the regulating wheel 2 and the support bar 4 occupy.
  • a situation set at the beginning of the grinding process is so exact quickly changed again when the diameter and contour of the workpiece as Change sequence of the grinding process. This is especially the case with today's conventional CBN grinding wheels the case with which a strong removal is achieved in a short time.
  • the remedy is that during the grinding process, the support ruler on raised and also its inclination is corrected until the optimal conditions are restored and the workpiece is ground round.
  • FIG. 2 therefore explains with reference to a sectional view of FIG. 1, as the Adjusting the support ruler during the grinding process is going on.
  • the support ruler 4 with the workpiece 3 rests on two actuators 15 and 16, the in turn are supported on the machine stand 10.
  • the actuators are in Longitudinal direction of the support bar 4 spaced from each other.
  • the actuators by adjusting spindles with CNC-controlled Axes formed, each control spindle is controllable for itself.
  • a Parallel displacement of the support ruler upwards can be generated by the fact that the two adjusting spindles are controlled synchronously. If in addition a tilt of the support ruler 4 by the angle ⁇ relative to the horizontal required is, the actuator 16 must be adjusted more than the actuator 15. Die Adjustment directions of the actuators are shown in Fig. 2 by the double arrows 13 and 14 marked.
  • Fig. 3 includes a representation corresponding to the section A-A of Fig. 1.
  • the workpiece is here a valve body 17, in the known manner consists of a shaft 18 with the valve plate 19.
  • the valve body 17 rests although here on a support ruler 4.
  • On the machine frame 10 is here but In addition, a support 21 secured by screws 22, and on the support 21st a tip 20 is formed.
  • the valve body 17 is supported with its front, located on the valve plate 19 end face. It can thus not occur here that the valve body 17 under the influence of the axial Grinding forces resulting from the grinding of the bevel on the valve seat, in axial direction emigrates from the grinding zone.
  • the central axis of the tip 20 is located at substantially the same elevation like 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 horizontally.
  • Fig. 5 illustrates a support ruler 24 in a multi-part design. It exists first from a carrier body 25, which in the manner of the support ruler shown in Fig. 2 supported by two actuators 15 and 16 on the machine frame 10 is. By different adjustment of the actuators 15 and 16 can also be achieve an inclination of the carrier body 25 here. Different, however, is that on the carrier body 25 two support body 26, 27 articulated are. These are transverse to the longitudinal axis of the support body extending pivot axes 28, 29 provided.
  • the support body 26, 27 are characterized in the manner of Rockers connected to the carrier body 25; their pivoting mobility is illustrated by the round arrows 35 and 36.
  • the support bodies can be different Pad heights have.
  • the support body 26, 27 to a certain extent Adjust the dimension of workpieces where deviations of the workpiece diameter of the nominal size.
  • the Oscillating motion compensated by the process forces acting on the support body, which superimpose the spring forces.
  • Another advantage of the multi-part support ruler according to FIG. 5 is that that on this ruler by the pendulum movement of the support body 26, 27 Workpieces with different diameters can be ground. Thereby It is possible, entire parts families without retooling the support ruler on the same Machine to grind. Even stronger diameter differences can be be compensated by that between a support body 26, 27 and the support body 25 located pivot axis 28, 29 by adjusting by the two actuators 15,16 is brought into different height position.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum spitzenlosen Rundschleifen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus EP 498 763 A bekannt.
Ein Verfahren dieser Art, das in der betrieblichen Praxis oft auch als "Centerless-Verfahren" bezeichnet wird, ist beispielsweise aus der DE 32 02 341 A1 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 Einstellgrößen 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 A1 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 bestimmten 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 A1 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 Anspruch 1.
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 Schleifvorgangs 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 vorteilhaften 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 Ergebnissen 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, gemäß dem Anspruch 5.
Im Gegensatz zum Stand der Technik entfällt damit das schwer abschätzbare Eingreifen 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 gewährleistet, 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 mehrteilige 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 Kreisform 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 Ausgestaltung 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 Rundschleifens, 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 mittels 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 Richtungspfeile 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 gemeinsamen 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 weiter 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 Stützlineal 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 α 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 Höhenlage 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 entsprechend 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 Stützlineals 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 ausgeglichen, 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. Dadurch 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 (11)

  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 und/oder die Schräglage des Stützlineals (4) während des Schleifvorganges nach Maßgabe des fortschreitenden Schleifvorganges selbsttätig gezielt veränderbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Höheneinstellung 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) wiederholt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedliche Schrägstellung des Stützlineals (4) in einer Neigung in seiner Längsrichtung gegenüber der Waagerechten erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, 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.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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.
  5. 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, wobei 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, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit einer Programmeinheit verbunden ist, die der Steuereinrichtung nach Maßgabe eines zeitabhängigen Betriebsprogramms die zum Schleifen eines bestimmten Werkstück-Typs erforderlichen Steuersignale liefert und für jedes einzelne Werkstück (3) dieses Typs wiederholt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, 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 einstellbar ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zwei in lotrechter Richtung wirkende Stellantriebe (15,16), die in Längsrichtung des Stützlineals (4) beabstandet an diesem angreifen.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellantriebe (15,16) Verstellspindeln mit CNC-gesteuerten Achsen vorgesehen sind und dass jede Verstellspindel für sich steuerbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Auflage (21) mit einer Spitze (20) aufweist, die in Längsrichtung des Stützlineals (4) vor diesem angeordnet und auf das Rotationszentrum des zu schleifenden Werkstücks ausgerichtet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein etwa über die gesamte Länge des Stützlineals (24) reichender Trägerkörper (25) vorgesehen ist, an dem die Stellantriebe (15,16) angreifen, 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.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Auflagekörper (26,27) beiderseits seiner Schwenkachse (28,29) über Druckfedern (30,31; 32,33) auf dem Trägerkörper (25)abgestützt ist.
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