EP1525073A1 - Verfahren und vorrichtung zum schleifen eines rotationssymmetrischen maschinenbauteils - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum schleifen eines rotationssymmetrischen maschinenbauteils

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EP1525073A1
EP1525073A1 EP03766346A EP03766346A EP1525073A1 EP 1525073 A1 EP1525073 A1 EP 1525073A1 EP 03766346 A EP03766346 A EP 03766346A EP 03766346 A EP03766346 A EP 03766346A EP 1525073 A1 EP1525073 A1 EP 1525073A1
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EP
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grinding
machine component
spindle
grinding wheel
active surface
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Erwin Junker
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Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
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    • B24B41/061—Work supports, e.g. adjustable steadies axially supporting turning workpieces, e.g. magnetically, pneumatically
    • B24B41/062—Work supports, e.g. adjustable steadies axially supporting turning workpieces, e.g. magnetically, pneumatically between centres; Dogs

Definitions

  • the invention relates to a method for grinding a rotationally symmetrical machine component with two axis parts and an intermediate, enlarged diameter middle part, on which an active surface is formed in the form of a particularly flat truncated cone jacket with a rectilinear or curved contour in cross section.
  • Mechanical components of this ax are available, for example, in transmissions with continuously variable ratios, as are required in motor vehicles.
  • Two machine components face each other with active surfaces facing each other.
  • the active surfaces thus form an annular space with an approximately wedge-shaped cross section, in which a tension member such as a chain or a belt moves back and forth between different radii, depending on the distance between the active surfaces. Since such a gearbox must work very precisely and transmit large torques, high demands are placed on the dimensional accuracy and the surface quality of the machine components. This also applies to the associated grinding processes, especially when grinding the active surface.
  • the method mentioned at the outset has so far been carried out in individual operations, that is to say in several setups.
  • the active surface is ground using corundum grinding wheels using the oblique plunge process.
  • the cylindrical outer surfaces of the associated axle parts, which are usually graduated in diameter, are also ground using the same method.
  • This method has several disadvantages. First of all, grinding wheels of conical shape or with strongly graduated diameters are required, which are difficult to manufacture and dress. In the case of grinding wheels of this type with peripheral regions of widely differing diameters, the peripheral speeds of the regions to be ground are also different. This means that the decisive cutting speed at the grinding point must be different and therefore cannot be optimal everywhere.
  • the invention is intended to shorten the processing time and still achieve an improved grinding result.
  • This is achieved in a method with the features of claim 1.
  • the machine component to be ground thus remains in a single clamping in which all grinding operations are carried out.
  • This is made possible by pivoting the grinding spindle around two swivel axes that are perpendicular to each other and moving it in addition to the machine component parallel to its longitudinal axis and perpendicular to it (X axis).
  • the grinding spindle can thus be brought into any desired position with respect to the machine component, so that it is possible to grind both the active surface and further cylindrical outer surfaces located on the machine component with grinding wheels of a basically cylindrical contour.
  • the first grinding wheel of cylindrical basic shape will likewise have an outer contour which is rectilinear in cross-section in the case of an active surface with a rectilinear cross-section. If the effective surface is curved, the grinding wheel with a cylindrical basic shape must also have a slightly curved, adapted contour in cross section. The curvatures that occur in practice are very slight.
  • the possibility of movement of the grinding spindle relative to the machine component parallel to its longitudinal axis opens up the possibility of grinding the active surface with the cylindrical peripheral surface of the grinding wheel in the vertical grinding process, the relative displacement mentioned causing the infeed.
  • the active surface in the machine components of the type in question has the shape of a flat truncated cone shell, it is sufficient to carry out the infeed movement when grinding the active surface, in that the grinding spindle and the machine component are parallel to its longitudinal axis " and perpendicular to it From this movement, the grinding point on the active surface has only one oblique component, which deviates only a small amount from the direction of the longitudinal axis, so that there is almost still vertical grinding in the usual sense.
  • the advantage is a constant cutting speed across the entire width of the grinding wheel. This ensures an increased surface quality and surface structure.
  • optimized dressing parameters are obtained when dressing the grinding wheel, because during dressing the same parameters, namely one identical dressing speed as for grinding as well as the same speed ratios and feed values can be achieved. Because the cutting speed of the grinding wheel remains the same over the active surface, the surface roughness that can be achieved is also constant. The same cutting speed of the grinding wheel over the entire "conical surface" means that optimum values for the machining volume per unit of time can also be achieved.
  • the cutting speed on the outer diameter of the conical surface is approximately 80% of the cutting speed of the grinding wheel on the small diameter of the conical surface. This is contrary to the machining volume, since this is highest at the large diameter on the conical surface. As a result, the cutting speed ratio to the machining volume, which has to be removed over the conical surface, is significantly improved by the vertically positioned grinding wheel on the conical surface.
  • the grinding method according to the invention can therefore be carried out very well with ceramic-bonded CBN grinding wheels. Overall, there is a significantly reduced number of cycles on modern processing machines with a significantly improved grinding result.
  • the active surface of the machine component is ground in that a first grinding wheel of cylindrical shape and a rectilinear or curved circumferential contour located on the grinding spindle is positioned vertically against the active surface, the axial extension of the grinding wheel covering the radial oblique extension of the active surface and the infeed takes place by moving the grinding wheel and the machine component in the direction of its longitudinal axis relative to one another.
  • the first grinding wheel has a larger axial extent, so that the entire active surface can be finished in one vertical grinding operation.
  • the active surface of the machine part is a truncated cone with eradliniger g in the cross-sectional contour
  • the first grinding wheel may have a cylindrical shape.
  • an adapted curved peripheral contour of the first grinding wheel is also required. This results in differences in the cutting speed over the axial extension of the first grinding wheel, which meanwhile remain small; because the effective surfaces of the machine components to be ground here are only concave or convex to a lesser extent.
  • the difference in the cutting speed, which is now still existing and in the axial direction of the first grinding wheel is in any case much less than in the case of 3-bevel plunge grinding according to the prior art.
  • a second grinding wheel is used to grind the ylindrical outer surfaces still present on the machine component said cylindrical outer surfaces are ground by longitudinal grinding;
  • the second grinding wheel is coaxial with the first grinding wheel on the grinding spindle and the second grinding wheel is preferably of a significantly smaller width than the first grinding wheel, so that longitudinal grinding of cylindrical outer contours can be easily carried out ,
  • the longitudinal grinding of the ylindrical outer surfaces located on the machine component is advantageously carried out by peeling grinding, in which grinding is carried out in one pass to the finished size in a known manner. Since all the prerequisites for a high-quality grinding process are met due to the constant ⁇ xf tension, the peeling process can be used here, which further reduces the cycle time with high grinding quality.
  • the cylindrical outer surfaces to be ground can generally. can also be processed by plunge grinding.
  • the machine component is advantageously clamped between tips and us at least one of the tips is driven to rotate.
  • the exact centering is least disturbed despite the rotary drive. This also results in a high quality of the grinding result.
  • the swiveling ability of the grinding spindle about two axes perpendicular to one another which is required in the method according to the invention, is realized in such a way that, when the machine component is held horizontally, the grinding spindle is pivoted about a perpendicularly running first pivot axis and about a second pivot axis which runs horizontally.
  • This configuration of the method allows recourse to known designs of sciping machines, which means that the practical implementation of the 3S method according to the invention remains possible in an economical manner.
  • the invention also relates to a device for grinding a rotationally symmetrical machine component of the known type already mentioned at the beginning in connection with the method.
  • the first grinding wheel intended for grinding the active surface located on the machine component has a width that corresponds at least to the radial oblique extension of the active surface
  • the device according to the invention comprises a flying arrangement of both grinding wheels on one and the same side of the grinding spindle. This results in a structurally simple design of the grinding spindle, the grading of the diameter of both grinding wheels making it easy to ensure that the two grinding wheels do not interfere with one another in the different machining processes.
  • the tensioning and drive elements for clamping the machine component are formed by inoles attached to a workpiece headstock and tailstock, which engage with the tips located on them centering in the front-side holes of the machine component, and if at least the tip located on the ' workpiece headstock is provided with a coupling which is operatively connected to the inside bore of the machine component by means of clamping members acting radially from the inside out for the purpose of its rotary drive.
  • the rotary drive of the machine component from the inside of a tip intruding this machine component means that the centering is not disturbed by the rotary drive.
  • the tendons which act radially from the inside out, exert no axial forces on the machine component and the tips. This prevents tension and bending of the machine component despite reliable turning driving.
  • a reliable rotary drive is thus connected with a centering of high constant accuracy.
  • Such a coupling can be realized structurally in that it is designed as a pre-cone coupling, the tendons of which are to be spread outward are designed as panribacken and are arranged in the region of the tip of a longitudinal bore of the shaft located on the / 'workpiece headstock, and that the actuation of the Tendons are made by a tie rod, which is passed through the longitudinal bore Md and is provided with an actuating cone in the area of the clamping jaws.
  • Us tendons are therefore primarily jaws that are adjusted under the influence of the actuating cone.
  • the actuating cone it is also possible for the actuating cone to influence balls which serve as a tensioning element.
  • a price cone coupling acting from the inside of a centering tip reference can be made to EP 0 714 338 B1 of the patentee.
  • the " further development " mentioned here can be supplemented by the fact that such an expansion cone coupling can also be arranged in the tip of the tailstock.
  • he achieved great mobility of the single grinding spindle in the device according to the invention entails that there must be sufficient space between the crosshead headstock and the tailstock.
  • machine components of the type to be ground here are often equipped with double-sided axle parts of a working length.
  • the tip on the workpiece headstock and / or the guide rod is supported on its shaft by one or more steadies. Deflection of the tips and thus also of the machine component is thus prevented in a riding manner, without iinettes located directly on the machine component being noticeable.
  • the required mutual longitudinal displacement of the machine component and the I-spindle spindle slide can advantageously be achieved in that the tensioning and drive elements for clamping and for rotating the machine component are located on a grinding table which can be moved in the longitudinal direction of the machine component relative to the grinding spindle slide.
  • a grinding headstock is arranged on the grinding spindle carriage via a first pivot axis running perpendicular to its displacement plane, on which the grinding spindle is pivotable about a second pivot axis, which is perpendicular to the first Swivel axis runs.
  • the grinding spindle can be brought into the various machining positions on the machine component in a particularly advantageous manner, the two grinding wheels not interfering with one another.
  • the device according to the invention is to be equipped with ceramic-bonded CBN grinding wheels because these have a particularly long service life and lead to a particularly good grinding result in the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a view from above of a device according to the invention in a first processing phase.
  • FIG. 2 shows a view corresponding to FIG. 1 in the subsequent processing phase.
  • Figure 3 has the third processing phase with otherwise identical representation as the subject.
  • Figure 4 is an enlarged view of details of Figure 1.
  • igur 5 also illustrates, in an enlarged representation, details of the action of the machine component and grinding wheel in accordance with the processing phase shown in FIG. 2.
  • FIG. 6 shows the enlarged illustration of details of FIG. 3.
  • igur 7 has a detail for clamping, centering and driving the machine component to be ground.
  • igvar 1 shows a grinding device according to the invention, with which the method according to the invention is to be carried out in particular.
  • the device according to FIG. 1 consists of a machine bed 1 on which a workpiece headstock 2 ⁇ and a tailstock 3 are attached.
  • Workpiece headstock 2 and tailstock 3 have the customary light-marked quills with the tips 6 and 7 located on shafts 4, 5, to which the machine component 17 to be ground is clamped.
  • the workpiece headstock 2 and the tailstock 3 are arranged if a grinding table 8 which can be moved in the longitudinal direction of the machine component 17. After clamping, the machine component 17, the / workpiece headstock 2 and the tailstock 3 have a common longitudinal axis 23, which can be regarded as an ezx ⁇ gsline for the arrangement of the other parts.
  • FIG. 1 also schematically shows a grinding spindle slide 9 which can be moved in a direction perpendicular to the longitudinal axis 23 by means of a motor 10.
  • a grinding headstock 11 On the grinding spindle slide 9, a grinding headstock 11 is attached, which can be erict about the first pivot axis 12.
  • the first pivot axis 12 is snk-right on the displacement plane of the grinding spindle slide 9 and is therefore generally perpendicular.
  • a grinding spindle 14 is attached to the grinding headstock 11; it is pivotally connected to the grinding headstock 11 via a wide pivot axis 13.
  • the position ar of the second pivot axis 13 can be imagined from FIG.
  • the common longitudinal axis 23 of workpiece headstock 2, machine component 17 and tailstock 3 is located in upcoming positions.
  • FIG. 1 The rotation possibility of the grinding headstock 11 resulting from the first pivot axis 12 is indicated in FIG. 1 by the double arrow B with a gel.
  • FIG. 2 The possibility of swiveling the grinding spindle 14 with respect to the grinding headstock 11 resulting from the second pivot axis 13 is indicated in FIG. 2 by the curved double arrow A, which is thought of as a spatial representation
  • two grinding wheels 15 and 16 are mounted so as to fly closely side by side.
  • FIGS. 4 to 6 show the nature of the machine component to be ground and the course of the individual machining phases particularly clearly.
  • the machine component 17 to be ground consists of a first axis part 18, a wide axis part 19 and a middle part 20 located between them, the outer diameter D of which is significantly larger than that of the front parts located on both sides thereof.
  • What is essential for the middle part 20 is an area in the round shape of a stump 21.
  • the conical frustum jacket can have a rectilinear cross section, but I can have a convex or concave curved contour.
  • Such machine components for example in automatic transmissions, have an active surface 22 on which a chain, which a belt can move along on changing radii. In this case, two sr-like active surfaces are placed against each other, and the chain or belt is located between them.
  • the machine component also has cylindrical outer surfaces 24 which also have to be ground; these areas are all designated in FIG. 5.
  • the Ein ⁇ virkungs- or touch lime between the first grinding wheel 15 and the active surface 22 is designated; in this line of contact 28 is the ⁇ hrntt speed of the grinding wheel, that is, its speed on the outer circumference, of great importance.
  • Figures 4 to 6 are also shown bezels 26 and 27, which sit 6 and. 7 can support the workpiece headstock and tailstock.
  • At m erfmdungsloom method to be performed namely an enlarged space required between the r erk Federationspindelstock 2 and the tailstock 3, see FIG created by temporarily ⁇ hrägstellen the grinding spindle 14 4.
  • the shafts 4 and 5 of scratch and 6. 7 must be trained relatively long; If the requirements for grinding accuracy are particularly high, they are supported by the steady rests 26 ld 27 so that they do not bend under the influence of the grinding wheels.
  • FIG. 7 shows a possibility of how the machine component to be ground can be reliably clamped and precisely centered on the cracks 6, 7 and still be effectively driven to rotate.
  • the tip 6 is extended in a cylindrical extension 29 of small diameter.
  • the tip 6 and its shaft 4 are penetrated along its entire length by a longitudinal bore 30 in which a pull rod 31 is guided.
  • This has a threaded portion 32 at its end, which serves to move the pull rod back and forth via suitable actuating mechanisms.
  • An actuating cone 33 is formed on the pull rod 31 at the end of the counterpart, which on the one hand interacts with tendons located on it.
  • the tendons are formed by jaws 36.
  • a first economy ring 34 and a second then ring 35 are present, which can consist, for example, of slotted metal rings or of an internal material.
  • the clamping rings 34 and 35 hold the then jaws 36 in their place in the tip 6 and prevent horizontal movement of the clamping jaws; the jaws can only be moved in a direction perpendicular to the pull rod.
  • the axially directed force component resulting from the first clamping ring 34 is slight and can be neglected.
  • the parts mentioned form within the cylindrical irtsatzes 29 an expansion cone coupling. For example, there may be three jaws 36 t apart, each 120 degrees apart. If the pull rod 31 is now pulled toward iks in FIG. 7, the actuating cone 33 presses the clamping jaws 36 outwards, D being axially compressed by the first clamping ring 34 and the second clamping ring 35 being pressed outwards.
  • the expansion icon coupling shown in FIG. 7 can still be structurally modified.
  • the masctrine component 17 must be drilled in the front ends, i.e. at the two miles I S and 19, holes 37, whereby the machine component 17 can be clamped and driven between the tips 6, 7 of the workpiece headstock 2 and iitstock 3. By actuating the expansion cone coupling shown in FIG. 7, the machine component 17 is then set in rotation with precise adjustment.
  • the grinding spindle 14 In the first machining phase, in which the active surface 22 is ground, the grinding spindle 14 is in the position shown in FIGS. 1 and 4 by pivoting about the first pivot axis 12. Corresponding to the cone angle of the active surface 22, the grinding spindle 14 is also slightly inclined so that the circumference of the first grinding wheel 15 t is essentially perpendicular to the active surface 22 to be ground. If the active surface 22 has a contour which is rectilinear in cross section, the contour of the first grinding wheel 15 will also be rectilinear. However, if the .rk surface 22 is concave or convex, the first grinding wheel 15 must have an oppositely adapted curvature. In practice, the seals on the active surfaces of such machine components are relatively ring.
  • the vertical grinding of the active surface here has the advantage that the cutting speed of the grinding wheel is essentially the same over the entire axial extent of the grinding wheel 15. This is a decisive advantage compared to the conventional helical plunge grinding. Since the ial extension of the first grinding wheel 15 completely covers the radial oblique extension of the working surface 22, the grinding finish 25 can be removed in a single operation of the right grinding and the desired high-quality grinding state of the active surface 22 can be calibrated.
  • the infeed movement takes place by moving the lifting table 8 in the direction of the longitudinal axis 23. A corresponding oblique component is omitted on the contact line 28 of the active surface 22.
  • the grinding table could also be stationary and the grinding spindle slide 9 moved.
  • the grinding spindle slide 9 is moved a small distance away from the machine component 17, and the auxiliary spindle head 11 is rotated about the first pivot axis 12, which is perpendicular to the plane of the grinding spindle slide.
  • the grinding spindle 14 is then moved into the position shown in FIGS. 2 and 5. In this position, all cylindrical outer surfaces 24 located on the central part 20 d of the second axis part 19 are longitudinally grinded by means of the second grinding wheel 16. In this second machining phase, peeling grinding is preferred, in which a lay is immediately ground down to the finished diameter.
  • the feed is also carried out here by moving the grinding table 8.
  • the grinding spindle 14 is pivoted about the second pivot axis 13, which runs in the correct position — to a certain extent “over head.”
  • the two grinding wheels 15 and 16 now move to the position vis-à-vis FIGS. 3 and 6 Accept grinding machine component 17.
  • the still loving outer surfaces 24 in the region of the first axis part can be longitudinally ground, ⁇ the second grinding wheel 16 is used again.

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen eines Maschinenbauteils 17 vorgeschlagen, das aus zwei Achsteilen 18, 19 und einem Mittelteil 20 von deutlich vergrössertem Durchmesser D besteht. An dem Mittelteil 20 befindet sich eine Wirkfläche 22, die an einem Teil in Form eines flachen Kegelstumpfes 21 ausgebildet ist. Zum Abschleifen des Schleifaufinasses 25 an der Wirkfläche 22 wird das Maschinenbauteil 17 zwischen Spitzen 6, 7 eingespannt, die Schäfte 4, 5 aufweisen; hierbei wird der an dem Reitstock 3 befindliche Schaft 5 durch eine Lünette 27 unterstützt. Das Maschinenbauteil 17 ist in Richtung seiner Längsachse 23 verfahrbar und kann mit seiner Wirkfläche 22 an der Berührungslinie 28 gegen die Schleifscheibe 15 zugestellt werden. Es erfolgt hierbei ein Senkrechtschleifen mit zylindrischer Aussenkontur der ersten Schleifscheibe 15, wodurch die Schnittgeschwindigkeit über die gesamte axiale Erstreckung der ersten Schleifscheibe 15 konstant ist und ein sehr gutes Schleifergebnis erzielt wird. Die erste Schleifscheibe 15 befindet sich zusammen mit einer zweiten, schmäleren Schleifscheibe 16 fliegend gelagert an einer Schleifspindel 14. Durch Verschwenken der Spindel 14 um zwei zueinander senkrecht stehende Schwenkachsen sowie durch ein Verfahren der Schleifspindel 14 senkrecht zur Längsachse 23 kann die zweite Schleifscheibe 16 in eine Arbeitsstellung gebracht werden, in der die zylindrischen Aussenbereiche des Maschinenbauteils durch Längsschleifen zu bearbeiten sind. Das Maschinenbauteil 17 bleibt dabei unverändert in derselben Rufspannung. Die vorgeschlagene Arbeitsweise führt zu verkürzten Taktzeiten bei gleichzeitig sehr gutem Schleifergebnis.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen eines rotationssymmetrisctien
Maschinenbauteils
Die Erfindung betrifft gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zum Schleifen eines rotationssymmetrischen Maschinenbauteils mit zwei Achsteilen und einem dazwischen befindlichen, im Durchmesser vergrößerten Mittelteil, an dem eine Wirkfläche in der Form eines insbesondere flachen Kegelstumpfrnantels mit im Querschnitt geradliniger oder gewölbter Kontur ausgebildet ist.
Maschinenbauteile dieser Axt liegen beispielsweise in Getrieben mit stufenlos veränderlicher Übersetzung vor, wie sie in Kraftfahrzeugen benötigt werden. Dabei stehen sich zwei Maschinenbauteile mit einander zugewandten Wirkflächen gegenüber. Die Wirkflächen bilden somit einen Ringraum mit annähernd keilförmigem Querschnitt, in dem ein Zugglied wie beispielsweise eine Kette oder ein Riemen je nach der Entfernung der Wirkflächen voneinander zwischen unterschiedlichen Radien hin- und herwandert. Da ein derartiges Getriebe sehr exakt arbeiten und große Drehmomente übertragen muß, werden an die Maßhaltigkeit und die Oberflächenqualität der Maschinenbauteile hohe Anforderungen gestellt. Das gilt auch für die zugehörigen SchleifVorgänge, insbesondere beim Schleifen der Wirkfläche.
Das eingangs genannte Verfahren wird in der betrieblichen Praxis bisher in Einzeloperationen, das heißt in mehreren Aufspannungen, durchgef hrt. Hierbei wird die Wirkfläche mittels Korundschleifscheiben im Schrägeinstechverfahren geschliffen. Nach demselben Verfahren werden auch die zylindrischen Außenflächen der zugehörigen Achsteile geschliffen, die in der Regel im Durchmesser abgestuft sind. Dieses Verfahren weist verschiedene Nachteile auf. Zunächst sind Schleifscheiben von Kegelform oder mit stark abgestuften Durchmessern erforderlich, die schwierig herzustellen und abzurichten sind. Bei derartigen Schleifscheiben mit Umfangsbereichen von stark unterschiedlichem Durchmesser sind auch die Umfangsgeschwindigkeiten der zu schleifenden Bereiche unterschiedlich.. Das bedeutet, dass die entscheidende Schnittgeschwindigkeit an der Schleifstelle unterschiedlich sein muß und daher nicht überall optimal sein kann. Das führt im Ergebnis zu Bereichen von unterschiedlicher Rauhigkeit, die sich besonders bei der am kegelförmig geformten Mittelteil vorliegenden Wirkfläche sehr nachteilig auswirkt. Schließlich ergeben sich auch Probleme bei der Kühlung mittels der üblichen Emulsionen und Schleifole. Beim Schrägeinstechschleifen entsteht nämlich an der Schleifstelle ein sich verengender Keil, dem der Kühlschmierstoff nicht optimal zugeführt werden kann. Das Ergebnis ist somit eine ungleichmäßige Kühlung der Schleifstelle. Auf alle diese Schwierigkeiten ist es zurückzuführen, dass man das eingangs genannte bekannte Verfahren bisher mit Korundschleifscheiben durchgeführt hat, die eine wesentlich geringere Standzeit haben und öfter abgerichtet werden müssen als die inzwischen weit verbreiteten CBN-Schleifscheiben.
Aus der DE 43 26 595 C2 ist ehe Universal-Schleifstation zum Werkzeugschleifen bekannt, die eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten bei der gegenseitigen Lagezuordnung von Schleifköpfen und Werkzeugträgern ermöglicht. Bekannt ist ferner ein Schleifkopf mit zwei verschiedenen Schleifscheiben (DE 37 24 698 AI), mit dem verschiedene Schleifoperationen in einer Werkstücksaufspannung vorgenommen werden können. Es gibt auch bereits einen Vorschlag (DE 199 21 785 AI), einschlägige Maschinenbauteile in einer Aufspannung zu schleifen, wobei zwei getrennte Schleifspindeln zum Einsatz kommen.
Gegenüber dem bekannten Stand der Technik soll mit der Erfindung die Bearbeitungszeit verkürzt und dennoch ein verbessertes Schleifergebnis erreicht werden. Dies gelingt in einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verbleibt somit das zu schleifende Maschinenbauteil in einer einzigen Aufspannung, in der sämtliche Schleifvorgänge vorgenommen werden. Das wird ermöglicht, indem die Schleifspindel um zwei senkrecht zueinander stehende Schwenkachsen verschwenkt wird und zusätzlich zu dem Maschinenbauteil parallel zu dessen Längsachse und senkrecht dazu (X-Achse) verschoben wird. Die Schleifspindel lässt sich somit in jede gewünschte Stellung gegenüber dem Maschinenbauteil bringen, so dass es möglich wird, sowohl die Wirkfläche als auch weitere, an dem Maschinenbauteil befindliche zylindrische Außenflächen mit Schleifscheiben von grundsätzlich zylindrischer Kontur zu schleifen.
Die erste Schleifscheibe von zylindrischer Grundform wird bei einer Wirkfläche mit im Querschnitt geradliniger Kontur ebenfalls eine im Querschnitt geradlinige Außenkontur haben. Wenn die Wirkfläche gewölbt ist, muss auch die Schleifscheibe bei zylindrischer Grundform im Querschnitt eine leicht gewölbte, angepasste Kontur haben. Die in der Praxis vorkommenden Wölbungen sind sehr gering.
Die Bewegungsmöglichkeit der Schleifspindel relativ zu dem Maschinenbauteil parallel zu dessen Längsachse eröffnet die Möglichkeit., die Wirkfläche mit der zylindrischen Umfangsfläche der Schleifscheibe im Senkrecht-Schleifverfahren zu schleifen, wobei die genannte Relativverschiebung die Zustellung bewirkt. Da bei den Maschinenbauteilen der hier in Rede stehenden Art die Wirkfläche die Form eines nur flachen Kegelstumpfmantels hat, reicht es nämlich aus, beim Schleifen der Wirkfläche die Zustellbewegung vorzunehmen, indem die Schleifspindel und das Maschinenbauteil parallel zu dessen Längsachse "und senkrecht dazu (X-Achse) verschoben wird. Von dieser Bewegung entfällt auf die Schleifstelle an der Wirkfläche nur eine schräg gerichtete Komponente, die aber nur um einen geringen Betrag von der Richtung der Längsachse abweicht, so dass fast noch ein Senkrechtschleifen im üblichen Sinne vorliegt.
Als Vorteil ergibt sich eine gleichbleibende Schnittgeschwindigkeit über die gesamte Breite der Schleifscheibe. Damit ist eine erhöhte Oberflächengüte und Oberflächenstruktur gewährleistet. Hinzu kommt, dass optimierte Abrichtparameter beim Abrichten der Schleifscheibe erhalten werden, weil beim Abrichten dieselben Parameter, nämlich eine identische Abrichtgeschwindigkeit wie beim Schleifen sowie gleiche Drehzahlverhältnisse und Vorschub werte erreicht werden. Weil die Schnittgeschwindigkeit der Schleifscheibe über der Wirkfläche gleich bleibt, ist auch die erzielbare Oberflächenrauigkeit gleichbleibend. Durch die gleiche Schnittgeschwindigkeit der Schleifscheibe über die komplette „Kegelfläche" können auch optimale Werte für das Zerspannvolumen pro Zeiteinheit erreicht werden.
Beim Schrägeinstechschleifen dagegen ist dies nicht der Fall. Geht man beim Außendurchmesser der Kegelscheibe von einem Durchmesser von beispielsweise 190 mm aus und einem an die Kegelfläche anschließenden Durchmesser von 40 mm, so ändert sich die Werkstückgeschwindigkeit durch die Rotation des Werkstückes während dem Schleifen um den Faktor 4,75. Die Höhe der Kegelfläche beträgt somit ca. 75 mm.
Bei einem angenommenen Durchmesser der Korundschleifscheibe von 750 mm beträgt dann die Schnittgeschwindigkeit am Außendurchmesser der Kegelfläche ca. 80 % der Schnittgeschwindigkeit der Schleifscheibe am kleinen Durchmesser der Kegelfläche. Dies ist gegenläufig zum Zerspannvolumen, da dieses am großen Durchmesser an der Kegelfläche am höchsten ist. Dadurch wird durch die senkrecht angestellte Schleifscheibe auf die Kegelfiäche das Schnittgeschwindigkeitsverhältnis zum Zerspannvolumen, das über die Kegelfiäche abgetragen werden muss, wesentlich verbessert.
Es ergeben sich weiterhin deutlich verbesserte Verhältnisse beim Kühlen der Schleifzone, weil auch beim Schleifen der Wirkfläche praktisch dieselben Verhältnisse wie beim Senkrechtschleifen vorliegen, so dass eine gleichbleibende schmale Kühlzone vorliegt, der der Kühlschmierstoff gut zugeführt werden kann und die er auch schnell wieder verlässt.
Wie schon erwähnt, wirkt beim Zustellen nur eine schräg gerichtete Komponente auf die Schleifstelle zwischen der Schleifscheibe und der Wirkfläche ein. Da die Wirkfläche aber nur gering gegenüber der Radialebene geneigt ist, wird eben doch der weitaus größte Anteil der Anstellkraft senkrecht auf die Wirkfläche aufgebracht. Es ergibt sich eine geringere Kraftkomponente in radialer Richtung der Wirkfläche, so dass mit optimierten Vorschüben beim Schleifen der Lauffläche gearbeitet werden kann. Auch dadurch wird die Schleifzeit verringert, und es ergeben sich dennoch verbesserte Genauigkeiten im Schleifzustand der Wirkfläche. Für die an dem Maschinenbauteil weiterbin befindlichen zylindrischen Außenflächen gelten vergleichbare Vorteile.
Das erfindungsgemäße Schleifverfahren kann daher bestens mit keramisch gebundenen CBN-Schleifscheiben durchgeführt werden. Insgesamt kommt eine deutlich verkürzte Taktzahl auf modernen Bearbeitungsmaschinen bei gleichzeitig erheblich verbessertem Schleifergebnis zustande.
Bei dem erfϊndungsgemäßen Verfahren wird die Wirkfläche des Maschinenbauteils geschliffen, indem eine an der Schleifspindel befindliche erste Schleifscheibe von zylindrischer Form und geradliniger oder angepasst gewölbter Umfangskontur senkrecht gegen die Wirkfläche angestellt wird, wobei die axiale Erstreckung der Schleifscheibe die radiale Schrägerstreckung der Wirkfläche überdeckt und die Zustellung erfolgt, indem die Schleifscheibe und das Maschinenbauteil in Richtung von dessen Längsachse relativ zueinander bewegt werden.
Hierbei hat die erste Schleifscheibe eine größere axiale Erstreckung, so dass die gesamte Wirkfläche in einem Vorgang des Senkrechtschleifens fertiggeschliffen werden kann. Wenn die Wirkfläche des Maschinenbauteils ein Kegelstumpfmantel mit im Querschnitt geradliniger Kontur ist, kann die erste Schleifscheibe eine zylindrische Form haben. Bei .iner im Querschnitt gewölbten Kontur der Wirkfläche ist auch eine angepasst gewölbte Umfangskontur der ersten Schleifscheibe erforderlich. Damit ergeben sich zwar über die xial erstreckung der ersten Schleifscheibe Unterschiede in der SchnittgeschwirAdigkeit, die ndessen gering bleiben; denn die Wirkflächen der hier zu schleifenden Maschinenbauteile sind nur in einem geringeren Umfang konkav oder konvex gewölbt. Der nunmehr noch /orhandene und in der A-xialrichtung der ersten Schleifscheibe vorliegende Unterschied in ler Schnittgeschwindigkeit ist jedenfalls sehr viel geringer als beim 3chrägeinstechschleifen nach dem Stand der Technik.
ζum Schleifen der weiterhin vorhandenen an dem Maschinenbauteil befindlichen ylindrischen Außenflächen wird eine zweite Schleifscheibe eingesetzt, mit der die jenannten zylindrischen Außenflächen durch Längsschleifen geschliffen werden; hierbei »leiben alle Vorteile der beweglichen Schleifspindel erhalten, indem sich die zweite Schleifscheibe gleichachsig mit der ersten Schleifscheibe an der Schleifspindel befindet ind die zweite Schleifscheibe vorzugsweise eine deutlich geringere Breite hat als die erste Schleifscheibe, sodaß ein Längsschleifen von zylindrischen Außenkonturen problemlos "orgenommen werden kann.
Vorteilhaft erfolgt das Längsschleifen der an dem Maschinenbauteil befindlichen ylindrischen Außenflächen durch ein Schälschleifen, bei dem in bekannter Weise in ine Durchgang bis auf das Fertigmaß geschliffen wird. Da infolge der gleichbleibenden αxfspannung alle Voraussetzungen für einen qualitativ hochwertigen Schleifvorgang orliegen, kann hier im Schälverfahren gearbeitet werden, wodurch sich bei hoher chleifqualität die Taktzeit weiter verringert.
>ie zu schleifenden zylindrischen Außenflächen können ggs. auch durch Einstechschleifen earbeitet werden.
•ei allen bisher genannten Nariationsmöglichkeiten des erfindungs gemäßen chleifverfahrens wird das Maschinenbauteil vorteilhaft zwischen Spitzen eingespannt und us mindestens einer der Spitzen zur Drehung angetrieben. Beim Innenantrieb aus einer er Spitzen wird nämlich die genaue Zentrierung trotz des Drehantriebs am wenigsten estört. Dadurch ergibt sich ebenfalls eine hohe Qualität des Schleifergebnisses.
»ie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erforderliche Schwenkbafkeit der chleifspindel um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen wird dadurch verwirklicht, ass bei waagerecht gehaltertem Maschinenbauteil die Schleifspindel um eine lotrecht erlaufende erste Schwenkachse und um eine zweite Schwenkachse verschwenkt wird, die aagerecht verläuft. Diese Ausgestaltung des Verfahrens erlaubt den Rückgriff auf ^kannte Ausbildungen von ScMeifmaschinen, womit auch die praktische Durchführung 3S erfindungsgernäßen Verfahrens auf ökonomische Weise möglich bleibt. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Schleifen eines rotationssymrnetrischen Maschinenbauteils der eingangs schon im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnten bekannten Art. Sie besteht in einer Vorrichtung zum Schleifen eines rotationssymmetrischen Maschinenbauteils mit zwei Achsteilen und einem dazwischen befindlichen, im Durchmesser vergrößerten Mittelteil, an dem eine Wirkfläche in der Form eines insbesondere flachen Kegelstumpfmantels mit im Querschnitt geradliniger oder gewölbter Kontur ausgebildet ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
- mit Spann- und Antriebsgliedern zum Einspannen des Maschinenbauteils an seinen stirnseitigen Enden und zu seinem Drehantrieb,
mit einem Schleifspindelschlitten, der in einer quer zur Längsachse des Maschinenbauteils verlaufenden Richtung verfahrbar ist,
mit einer Einrichtung zur gegenseitigen Längsverschiebung des Maschinenbauteils und des Schleifspindelschlittens in einer Richtung parallel zur Längsachse des Maschinenbauteils,
mit einer Schleifspindel, die über zwei zueinander senkrecht verlaufende Schwenkachsen an dem Schleifspindelschlitten angeordnet ist,
und mit zwei gleichachsig an der Schleifspindel gelagerten und durch diese zur Drehung angetriebenen Schleifscheiben,
von denen die zum Schleifen der an dem Maschinenbauteil befindlichen Wirkfläche bestimmte erste Schleifscheibe eine Breite aufweist, die mindestens der radialen Schräger Streckung der Wirkfläche entspricht,
während die zum Schleifen zylindrischer Umfangsflächen bestimmte zweite Schleifscheibe eine geringere Breite hat, - und bei der die Schleifscheiben (15,16) an ein und derselben Seite der Schleifspindel (14) fliegend angeordnet sind.
fach der schon erfolgten eingehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens Lnd besondere Erläuterungen der vorstehend zitierten erfindungsgemäßen Vorrichtung icht mehr erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine fliegende mordnung beider Schleifscheiben an ein und derselben Seite der Schleifspindel. Hiermit rgibt sich eine konstruktiv einfache Ausführung der Schleifspindel, wobei durch bstufung der Durchmesser beider Schleifscheiben ohne weiteres erreichbar ist, dass sich ie beiden Schleifscheiben bei den unterschiedlichen Bearbeitungsvorgängen gegenseitig icht stören.
eiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Spann- und Antriebsglieder zum Einspannen des laschinenbauteils durch an einem Werkstückspindelstock und Reitstock angebrachte inolen gebildet sind, die mit an ihnen befindlichen Spitzen zentrierend in stirnseitige ohrungen des Maschinenbauteils eingreifen, und wenn zumindest die an dem 'erkstückspindelstock befindliche Spitze mit einer Kupplung versehen ist, die mit der irnseitigen Bohrung des Maschinenbauteils über radial von innen nach außen wirkende pannglieder zum Zwecke von dessen Drehmitnahrne in Wirkverbindung steht.
'er Drehantrieb des Maschinenbauteils aus dem Inneren einer dieses Maschinenbauteil ϊntrierenden Spitze bedeutet, dass durch den Drehantrieb die Zentrierung nicht gestört ird. Die radial von innen nach außen wirkenden Spannglieder bringen keine Axialkräfte lf das Maschinenbauteil und die Spitzen auf. Damit bleiben Spannungen und 'urchbiegungen des Maschinenbauteils trotz einer zuverlässigen Drehmitnahme aus. Es ird somit ein zuverlässiger Drehantrieb mit einer Zentrierung von hoher gleichbleibender enauigkeit verbunden.
.onstruktiv kann eine derartige Kupplung dadurch verwirklicht werden, dass sie als preizkonuskupplung ausgebildet ist, deren nach außen zu spreizende Spannglieder als panribacken ausgebildet sind und im Bereich der Spitze einer Längsbohrung des an dem /'erkstückspindelstock befindlichen Schaftes angeordnet sind, und dass die Betätigung der spannglieder durch eine Zugstange erfolgt, die durch die Längsbohrung Mndurchgefuhrt md im Bereich der Spannbacken mit einem Betätigungskonus versehen ist.
Us Spannglieder kommen somit in erster Linie Spannbacken in Frage, die unter dem ϊinfluß des Betätigungskonus verstellt werden. Aber auch eine Beeinflussung von als ϊpannglied dienenden Kugeln durch den Betätigungskonus ist möglich. Zu noch weiteren ϊinzelheiten einer derartigen aus dem Innern einer Zentrierspitze wirkenden »preizkonuskupplung kann auf die EP 0 714 338 Bl der Patentinhaberin verwiesen verden. Die hier genannte "Weiterbildung kann noch dadurch ergänzt werden, dass auch in ler Spitze des Reitstocks eine derartige Spreizkonuskupplung angeordnet sein kann.
)ie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwirklichte große Beweglichkeit der iinzigen Schleifspindel bringt es mit sich, dass genügend Platz zwischen dem Verkstückspindelstock und dem Reitstock vorhanden sein muß. Hinzu kommt noch, dass aschineribauteile der hier zu schleifenden Art oft mit beidseitigen Achsteilen von rfieblicher Länge ausgestattet sind. Bei besonders hohen Anforderungen an das ichleifergebnis ist es daher vorteilhaft, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der rfindungsgemäßen Vorrichtung die an dem Werkstückspindelstock und/oder dem leitstock befindliche Spitze an ihrem Schaft durch eine oder mehrere Lünetten abgestützt 3t. Eine Durchbiegung der Spitzen und damit auch des Maschinenbauteils wird damit reitgehend verhindert, ohne dass sich direkt an dem Maschinenbauteil befindliche iinetten störend bemerkbar machen würden.
)ie erforderliche gegenseitige Längsverschiebung des Maschinenbauteils und des Ichleifspindelschlittens kann vorteilhaft dadurch verwirklicht werden, dass die Spann- und uitriebsglieder zum Einspannen und zum Drehantrieb des Maschinenbauteils sich auf inem Schleiftisch befinden, der gegenüber dem Schleifspindelschlitten in Längsrichtung es Maschinenbauteils verfahrbar ist.
Is ist aber ohne Weiteres auch möglich, die Spann- und Antriebsglieder unmittelbar an em Maschineribett fest anzubringen und dafür dem Schleifspindelschlitten eine usätzliche Beweglichkeit parallel zur Längsrichtung des Maschinenbauteils zu geben. Für die Ausbildung der ersten und der zweiten Schwenkachse der Schleifspindel wird vorgesehen, dass an dem Schleifspindel Schlitten über eine senkrecht zu dessen Verschiebungsebene verlaufende erste Schwenkachse ein Schleifspindelstock angeordnet ist, an dem sich die Schleifspindel über eine zweite Schwenkachse verschwenkbar befindet, die senkrecht zu der ersten Schwenkachse verläuft.
Durch eine derartige Anordnung kann die Schleifspindel besonders vorteilhaft in die verschiedenen Bearbeitungspositionen an dem Maschinenbauteil gebracht werden, wobei die beiden Schleifscheiben sich gegenseitig nicht stören.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtung soll mit keramisch gebundenen CBN-Schleifscheiben ausgestattet werden, weil diese eine besonders hohe Standzeit haben und in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu einem besonders guten Schleifergebnis führen. E>as gilt insbesondere für die erste Schleifscheibe zum Schleifen der Wirkfläche.
Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausfuhrungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, noch näher erläutert. Die Figuren zeigen das Folgende:
Figur 1 zeigt eine Ansicht von oben auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten B earbeitungsphase.
Figur 2 stellt eine der Figur 1 entsprechende Ansicht in der darauf folgenden Bearbeitungsphase dar.
Figur 3 hat die dritte Bearbeitungsphase bei sonst übereinstimmender Darstellung zum Gegenstand.
Figur 4 ist eine vergrößerte Darstellung von Einzelheiten der Figur 1. igur 5 veranschaulicht ebenfalls in vergrößerter Darstellung Einzelheiten des usarnmenwirkens von Maschinenbauteil und Schleifscheibe entsprechend der in Figur 2 argestellten Bearbeitungsphase.
igur 6 zeigt die vergrößerte Darstellung von Einzelheiten der Figur 3.
igur 7 hat eine Einzelheit zum Aufspannen, Zentrieren und Antreiben des zu schleifenden laschinenbauteils zum Inhalt.
igvar 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schleifen, mit der insbesondere das rfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden soll. Die Vorrichtung gemäß Figur 1 esteht aus einem Maschinenbett 1, auf dem ein Werkstückspindelstock 2 ~und ein eitstock 3 angebracht sind. Werkstückspindelstock 2 und Reitstock 3 weisen die üblichen licht bezeichneten) Pinolen mit den an Schäften 4, 5 befindlichen Spitzen 6 und 7 auf, tischen denen das zu schleifende Maschinenbauteil 17 eingespannt wird. In dem argestellten Ausfuhrungsbeispiel sind der Werkstückspindelstock 2 und der Reitstock 3 if einem Schleiftisch 8 angeordnet, der in der Längsrichtung des Maschinenbauteils 17 srfahrbar ist. Nach dem Einspannen haben das Maschinenbauteil 17, der /erkstückspindelstock 2 und der Reitstock 3 eine gemeinsame Längsachse 23, die als ezxαgslinie für die Anordnung der übrigen Teile angesehen werden kann.
Figur 1 ist weiter ein Schleifspindelschlitten 9 schematisch dargestellt, der mittels eines erstellmotors 10 in einer Richtung senkrecht zu der Längsachse 23 verfahren werden änr . Auf dem Schleifspindelschlitten 9 ist ein Schleifspindelstock 11 angebracht, der um ne erste Schwenkachse 12 versch erikt werden kann. Die erste Schwenkachse 12 steht snk-recht auf der Verschiebungsebene des Schleifspindelschlittens 9 und ist damit jlioherweise lotrecht ausgerichtet.
n dem Schleifspindelstock 11 ist eine Schleifspindel 14 angebracht; sie ist über eine veite Schwenkachse 13 schwenkbar mit dem Schleifspindelstock 11 verbunden. Die Lage ar zweiten Schwenkachse 13 wird aus Figur 2 vorstellbar. Die zweite Schwenkachse 13 ϊrlεiuft senkrecht zur ersten Schwenkachse 12 und schneidet bei den üblicherweise Drkommenden Stellungen die gemeinsame Längsachse 23 von Werkstiickspindelstock 2, Iaschinenbauteil 17 und Reitstock 3.
ie sich aus der ersten Schwenkachse 12 ergebende Drehrnöglichkeit des chleifspindelstocks 11 ist in Figur 1 mit dem gel rürnmten Doppelpfeil B bezeichnet. Die ch aus der zweiten Schwenkachse 13 ergebende Schwenkrnöglichkeit der chleifspindel 14 gegenüber dem Schleifspindelstock 11 ist in Figur 2 mit dem ekrümmten Doppelpfeil A angedeutet, den man sich als räumliche Darstellung denken
n der einen Seite der Schleifspindel 14 sind zwei Schleifscheiben 15 und 16 eng sbeneinander fliegend gelagert.
ie vergrößerten Darstellungen der Figuren 4 bis 6 lassen die Eigenart des zu schleifenden laschinenbauteils und den Ablauf der einzelnen Bearbeitungsphasen besonders deutlich rkennen.
!as zu schleifende Maschinenbauteil 17 besteht aus einem ersten Achsteil 18, einem weiten Achsteil 19 und einem dazwischen befindlichen Mittelteil 20, dessen .ußendurchmesser D deutlich größer ist als der der beidseitig davon befindlichen .chsteile. Wesentlich für das Mittelteil 20 ist ein Bereich in der CUrundform eines .egelstumpfes 21. Der Kegelsturnpfmantel kann im Querschnitt eine geradlinige, aber ich eine konvex oder konkav gekrümmte Kontur haben. Derartige Maschinenbauteile Llden beispielsweise in automatischen Getrieben eine Wirkfläche 22, an der eine Kette der ein Riemen auf sich ändernden Radien entlang wandern kann. Hierbei sind dann zwei srartige Wirkflächen gegeneinander gestellt, und die Kette oder der Riemen befindet sich äzwischen.
>as Maschinenbauteil weist aber auch zylindrische Außenflächen 24 auf, die gleichfalls sschliffen werden müssen; diese Flächen sind sämtlich in Figur 5 bezeichnet. Mit der inie 28 in Figur 4 ist die EinΛvirkungs- oder Beruhrungslime zwischen der ersten chleifscheibe 15 und der Wirkfläche 22 bezeichnet; in dieser Berührungslinie 28 ist die ϊhrnttgeschwindigkeit der Schleifscheibe, das heißt deren Geschwindigkeit am ußenumfang, von großer Bedeutung.
den Figuren 4 bis 6 sind außerdem Lünetten 26 und 27 eingezeichnet, welche die sitzen 6 und. 7 des Werkstückspindelstocks und des Reitstocks unterstützen können. Bei ;m erfmdungsgemäß durchzuführenden Verfahren entsteht nämlich durch das zeitweise ϊhrägstellen der Schleifspindel 14 ein vergrößerter Raumbedarf zwischen dem rerkstückspindelstock 2 und dem Reitstock 3, vergleiche Figur 4. Die Schäfte 4 und 5 der ritzen 6 und. 7 müssen damit verhältnismäßig lang ausgebildet werden; bei besonders >hen Anforderungen an die Schleifgenauigkeit werden sie daher durch die Lünetten 26 ld 27 unterstützt, damit sie sich unter der Einwirkung der Schleifscheiben nicht irehbiegen.
Figur 7 ist eine Möglichkeit dargestellt, wie das zu schleifende Maschinenbauteil an den ritzen 6, 7 zuverlässig eingespannt und genau zentriert werden kann und dabei dennoch irksam zur Drehung angetrieben wird.
x diesem Zweck ist die Spitze 6 in einem zylindrischen Fortsatz 29 von kleinem urchmesser verlängert. Die Spitze 6 und ihr Schaft 4 sind auf ihrer gesamten Länge von ner Längsbohrung 30 durchsetzt, in der eine Zugstange 31 geführt ist. Diese hat an ihrem nen Ende einen Gewindeabschnitt 32, der dazu dient, über geeignete etätigungsmechanismen die Zugstange hin und her zu bewegen. An dem itgegengese zten Ende ist an der Zugstange 31 ein Betätigungskonus 33 ausgebildet, der inerseits mit auf ihm befindlichen Spanngliedern zus-irrünenwirkt. Die Spannglieder erden durch Spannbacken 36 gebildet. Dazu sind ein erster Sparmring 34 und ein zweiter Dannring 35 vorhanden, die beispielsweise aus geschlitzten Metallringen oder aus einem inirniähnlichen Werkstoff bestehen können. Die Spannringe 34 und 35 halten die Dannbacken 36 an ihrer Stelle in der Spitze 6 und verhindern eine horizontale erschiebung der Spannbacken; die Spannbacken sind lediglich in einer Richtung nkrecht zur Zugstange verschiebbar. Die durch den ersten Spannring 34 zustande )mmende axial gerichtete Kraftkomponente ist geringfügig und kann vernachlässigt erden. Die genannten Teile bilden innerhalb des zylindrischen irtsatzes 29 eine Spreizkonuskupplung aus. Beispielsweise können drei Spannbacken 36 t Abstand von je 120 Grad vorhanden sein. Wird nun in Figur 7 die Zugstange 31 nach iks gezogen, so drückt der Betätigungskonus 33 die Spannbacken 36 nach außen, Ddurch der erste Spannring 34 axial zusammengedrückt und der zweite Spannring 35 iial nach außen gedrückt wird. Da der zylindrische Fortsatz 29 in die stirnseitige Λrung 37 des ersten Achsteils hineinragt, das sich an dem Maschinenbauteil 17 befindet, srden im Ergebnis die Spitze 6 und das Achsteil 18 fest miteinander verspannt, wodurch ie sichere D ehn mahme gewährleistet ist, ohne dass die Präzision der Zentrierung durch beeintriächtigt wird.
e aus Figur 7 ersichtliche Spreizikonuskupplung kann konstruktiv noch abgewandelt srden. Beispielsweise ist es möglich, anstelle der Spannbacken und des zweiten lannrings 35 auch eine oder mehrere Kugeln zu verwenden. Einzelheiten hierzu können rEP O 714 33 8 B1 der Anmelderin entnommen werden.
i Folgenden wird der Ablauf des Schleifverfahrens beschrieben, wie er auf einer wrichtung gemäß den Figuren 1 bis 7 erfolgt.
l dem Masctrinenbauteil 17 müssen in den stirnseitigen Enden, also an den beiden Meilen I S und 19, Bohrungen 37 angebracht werden, wodurch das aschineribauteil 17 zwischen den Spitzen 6, 7 von Werkstückspindelstock 2 und iitstock 3 eingespannt und angetrieben werden kann. Durch Betätigen der aus Figur 7 iichtlichen Spreizkonuskupplung wird das Maschinenbauteil 17 sodann bei präziser ntrierung in Drehung versetzt.
der ersten Bearbeitungsphase, in der die Wirkfläche 22 geschliffen wird, befindet sich i SchleifspindLel 14 durch Verschwenken um die erste Schwenkachse 12 in der aus den guren 1 und 4- ersichtlichen Stellung. Entsprechend dem Kegelwinkel der Wirkfläche 22 rd auch die Schleifspindel 14 leicht schräg gestellt, so dass die erste Schleifscheibe 15 t ihrem Umfang im Wesentlichen senkrecht gegen die zu schleifende Wirkfläche 22 gestellt ist. snn die Wirkfläche 22 eine im Querschnitt geradlinige Kontur hat, wird die ißenkontur der ersten Schleifscheibe 15 ebenfalls geradlinig sein. Falls die .rkfläche 22 jedoch konkav oder konvex gekrümmt ist, muß die erste Schleifscheibe 15 ie entgegengesetzt angepasste Krürrmiung aufweisen. Die in der Praxis vorkommenden ümmungen an den Wirkflächen derartiger Maschinenbauteile sind verhältnismäßig ring. Bei dem hier erfolgenden Senkrechtschleifen der Wirkfläche besteht somit in Lern Fall der Vorteil, dass die Schnittgeschwindigkeit der Schleifscheibe über die samte axiale Erstreckung der Schleifscheibe 15 im Wesentlichen gleich ist. Das ist ein scheidender Vorteil gegenüber dem bisher üblichen Schrägeinstechschleifen. Da die iale Erstreckung der ersten Schleifscheibe 15 die radiale Schrägerstreckung der irkfläche 22 vollständig überdeckt, kann in einem einzigen Vorgang des nkrechtschleifens das Schleifaufhiaß 25 abgetragen und der angestrebte hochwertige hleifzustand der Wirkfläche 22 eneicht werden. Die Zustellbewegung erfolgt, indem der hleiftisch 8 in Richtung der Längsachse 23 verfahren wird. Auf die Berührungslinie 28 der Wirkfläche 22 entfällt eine entsprechende schräge Komponente. Grundsätzlich nnte auch der Schleiftisch feststehen und der Schleifspindelschlitten 9 verfahren werden.
snn die Wirkfläche 22 vollständig bearbeitet ist, wird der Schleifspindelschlitten 9 ein ringes Stück von dem Maschinenbauteil 17 weg nach außen gefahren, und es wird der hleifspindelstock 11 um die erste Schwenkachse 12 gedreht, die senkrecht zur Tschiebungsebene des Schleifspindelschlittens verläuft. Die Schleifspindel 14 wird dann in die aus den Figuren 2 und 5 ersichtliche Stellung gefahren. In dieser Stellung nn ein Längsschleifen aller zylindrischer Außenflächen 24, die sich an dem Mittelteil 20 d dem zweiten Achsteil 19 befinden, mittels der zweiten Schleifscheibe 16 erfolgen. In ;ser zweiten Bearbeitungsphase wird das Schälschleifen bevorzugt, bei dem in einem Laien Durchgang sofort bis auf den Fertigdurchmesser geschliffen wird. Der ngsvorschüb erfolgt auch hier durch Verfahren des Schleiftisches 8.
enn die zweite Bearbeitungsphase beendet ist, wird die Schleifspindel 14 um die zweite, Lagerecht verlaufende Schwenkachse 13 — gewissermaßen „über Kopf — geschwenkt., so ss die beiden Schleifscheiben 15 und 16 nunmehr die aus den Figuren 3 und" 6 sichtliche Stellung gegenüber dem zu schleifenden Maschinenbauteil 17 annehmen. ditlich kiönnen in der nunmehr erfolgenden dritten Bearbeitungsphase die noch liebenen Außenflächen 24 im Bereich des ersten Achsteils längsgeschliffen werden, α wieder die zweite Schleifscheibe 16 herangezogen wird.
Schleifen in einer einzigen Aufspannung, bei dem die Schleifspindel mit den beiden eifscheiben gewissermaßen um das gesamte- zu schleifende Maschinenbauteil umfährt" verbindet ein hervorragendes Schleifergebnis mit stark verkürzten Zeiten.
Bezugsziffernliste
Maschineribett 30 Längsbohrung
Werkstückspindelstock 31 Zugstange
Reitstock 32 Gewindeabschnitt
Schaft 33 Betätigungskonus
Schaft 34 erster Spannring
Spitze 35 zweiter Spannring
Spitze 36 Spannbacken
Schleiftisch 37 stirnseitige Bohrung
Schleifspindelschlitten
Nerstellmotor
Schleifspindelstock erste Schwenkachse zweite Schwenkachse
Schleifspindel erste Schleifscheibe zweite Schleifscheibe
Maschinenbauteil erstes Achsteil zweites Achsteil
Mittelteil
Kegelstumpf
Kegelstumpfmantel, Wirkfläche
Längsachse zylindrische Außenfläche
S chleifaufrnass
Lünette
Lünette
B erührungslinie zylindrischer Fortsatz

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Schleifen eines rotationssyrnmetrischen Maschinenbauteils (17) mit zwei Achsteilen (18, 19) und einem dazwischen befindlichen, im Durchmesser vergrößerten Mittelteil (20), an dem eine Wirkfläche (22) in der Form eines Kegelstumpfmantels mit im Querschnitt geradliniger oder gewölbter Kontur ausgebildet ist, wobei das an seinen Enden gehalterte und zur Drehung angetriebene Maschinenbauteil (17) in einer einzigen Aufspannung geschliffen wird,
indem eine Schleifspindel (14) mit einer ersten Schleifscheibe (15) von zylindrischer Grundform und angepaßt geradliniger oder angepaßt gewölbter Umfangskontur senkrecht gegen die Wirkfläche (22) angestellt wird, wobei die axiale Erstreckung der ersten Schleifscheibe (15) die radiale Schrägerstreckung der Wirkfläche (22) überdeckt und die Zustellung erfolgt, indem die erste Schleifscheibe (15) und das Maschinenbauteil (17) in Richtung von dessen Längsachse (23) relativ zueinander bewegt werden,
und indem am Maschinenbauteil (17) befindliche zylindrische Außenflächen (24) durch Längsschleifen mit einer zweiten Schleifscheibe (16) geschliffen werden, die sich gleichachsig mit der ersten Schleifscheibe (15)' an der Schleifspindel (14) befindet,
wobei die Schleifspindel (14) nacheinander mit der ersten Schleifscheibe an der Wirkfläche (22) und mit der zweiten Schleifscheibe an den zylindrischen Außenflächen (24) zur Wirkung kommt, wobei sie um zwei senkrecht zueinander stehende Schwenkachsen (12, 13) verschwenkt und relativ zum Maschinenb auteil (17) in Richtung von dessen Längsachse (23) und senkrecht dazu, -X-Achse, verschoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der zweiten Schleifscheibe (16) geringer ist als die der ersten Schleifscheibe (15).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Maschinenbauteil (17) befindliche zylindrische Außenflächen (24) durch Schälschleifen geschliffen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Maschinenbauteil (17) befindliche zylindrische Außenflächen 24) durch Einsstechschleifen geschliffen werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenbauteil (17) zwischen Spitzen (6, 7) eingespannt und aus mindestens einer der Spitzen (6) zur Drehung angetrieben ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei waagerecht gehaltertem Maschinenbauteil (17) die Schleifspindel (14) um eine lotrecht verlaufende erste Schwenkachse (12) und um eine zweite Schwenkachse (13) verschwenkt wird, die waagerecht verläuft.
7. Vorrichtung zum Schleifen eines rotationssyrnrnetrischen Maschinenb auteils (17) mit zwei Achsteilen (18, 19) und einem dazwischen befindlichen, im Durchmesser vergrößerten Mittelteil (20), an dem eine Wirkfläche (22) in der Form eines Kegelstumpfmantels mit im Querschnitt geradliniger oder gewölbter Kontur ausgebildet ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit Spann- und Antriebsgliedern zum Einspannen des Maschinenbauteils (17) an seinen stirnseitigen Enden und zxi seinem Drehantrieb,
mit einem Schleifspindelschlitten (9), der in einer quer zur Längsachse (23) des Maschinenbauteils (17) verlaufenden Richtung verfahrbar ist,
mit einer Einrichtung zur gegenseitigen Längsverschiebxing des Maschinenbauteils (17) und des Schleifspindelschlittens (9) in einer Richtung parallel zur Längsachse (23) des Maschinenbauteils 17,
mit einer Schleifspindel (14), die über zwei zueinander senkrecht verlaufende Schwenkachsen (12, 13) an dem Schleifspindelschlitten (9) angeordnet ist,
und mit zwei gleichachsig an der Schleifspindel (14) gelagerten und durch diese zur Drehung angetriebenen Schleifscheiben (15, 16),
von denen die zum Schleifen der an dem Maschinenbavxteil (17) befindlichen Wirkfläche (22) bestimmte erste Schleifscheibe (15) eine
Breite aufweist, die mindestens der radialen Schrägerstreckung der Wirkfläche (22) entspricht,
während die zum Schleifen zylindrischer Umfangsflächen (24) bestimmte zweite Schleifscheibe (16) eine geringere Breite hat,
und bei der die Schleifscheiben (15, 16) an ein und derselben Seite der Schleifspindel (14) fliegend angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spann- und Antriebsglieder zum Einspannen des Maschinenbauteils (17) durch an einem Werkstückspindelstock (2) und einem Reitstock (3) angebrachte Pinolen (4, 5) gebildet sind, die mit an ihnen befindlichen Spitzen (6, 7) zentrierend in stirnseitigen Bohrungen (37) des Maschinenbauteils (17) eingreifen, und dass zumindest die an dem Werkstückspindelstock (2) befindlichen Spitze (6) mit einer Kupplung versehen ist, die mit der stirnseitigen Bohrung (37) des Maschinenbauteils (17) über radial von innen nach außen wirkende Spannglieder zum Zwecke von dessen Drehmimahme in Wirkverbindung steht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als Spreizkonuskupplung ausgebildet ist, deren nach außen zru spreizende Spannglieder als Spannbacken (36) ausgebildet sind und im Bereich der Spitze einer Längsbohrung (30) des an dem Werkstückspindelstock (2) befindlichen Schaftes (5) angeordnet sind, und dass die Betätigung der Spannbacken (36) durch eine Zugstange (31) erfolgt, die durch die Längsbohrung (3O) Mndurchgeführt und im Bereich der Spannbacken (36) mit einem Betätigungskonus (33) versehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Werkstückspindelstock (2) und/oder dem Reitstock (3) befindliche Spitze (6, 7) an ihrem Schaft (4, 5) durch eine oder mehrere Lünetten (26, 27) abgestützt ist.
1 1. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spann- und Antriebsglieder zum Einspannen und zum Drehantrieb des Maschinenb auteils (17) sich auf einem Schleiftisch (8) befinden, der gegenüber dem Schleifspindelschlitten (9) in Längsrichtung des Maschinenbauteils (17) verfahrbar ist.
2. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schleifspindelschlitten über eine senkrecht zu dessen 'Verschiebungsebene verlaufende erste Schwenkachse (12) ein Schleifspindelstock (11) angeordnet ist, an dem sich die Schleifspindel (14) über eine zweite Schwenkachse (13) verschwenkbar befindet, die senkrecht zu der ersten Schwenkachse (12) verläuft.
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