WO2003022521A1 - Verfahren und vorrichtung zum schleifen von zentrischen lagerstellen von kurbelwellen - Google Patents

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WO2003022521A1
WO2003022521A1 PCT/EP2002/010135 EP0210135W WO03022521A1 WO 2003022521 A1 WO2003022521 A1 WO 2003022521A1 EP 0210135 W EP0210135 W EP 0210135W WO 03022521 A1 WO03022521 A1 WO 03022521A1
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bearing
crankshaft
grinding wheel
ground
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PCT/EP2002/010135
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Erwin Junker
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Erwin Junker Maschinenfabrik Gmbh
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    • B24B5/00Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/02Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor involving centres or chucks for holding work
    • B24B5/04Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor involving centres or chucks for holding work for grinding cylindrical surfaces externally
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    • B24B5/36Single-purpose machines or devices
    • B24B5/42Single-purpose machines or devices for grinding crankshafts or crankpins
    • B24B5/421Supports therefor

Definitions

  • the present invention relates to a device for grinding central bearings, called crankshafts.
  • the invention also relates to a device for performing such a method.
  • the central bearing points can be finished by means of individual grinding wheels, but this is associated with a considerably longer grinding time, since each main bearing is processed individually.
  • a relatively complex mask construction is required to provide the flexibility for such a grinding process.
  • the most widely used method for large-scale production relates to so-called multi-bearing grinding, in which several grinding wheels of a grinding spindle come into engagement with the crankshaft at the said locations of the respective main bearings at the same time.
  • the machines used for this are well known and have such a structure that an infeed unit on a machine bed by means of a grinding spindle and a dressing device direction is established.
  • the dressing device is preferably advanced linearly in the direction of an axis which runs transversely to the main axis or central axis of the rotation of the crankshaft.
  • a grinding table is arranged in the front area of such a grinding machine, which is either fixed on the machine bed or can be moved by means of a CNC axis in the direction of an axis which runs transversely to the infeed axis and parallel to the axis of rotation.
  • a workpiece headstock and a tailstock are built on this grinding table, the workpiece headstock containing the workpiece spindle.
  • the workpiece spindle is known to hold a chuck or a driver for the crankshaft.
  • the tailstock is also built on the grinding table and can be moved manually to set different lengths of the crankshaft.
  • a tailstock quill can be automatically advanced and retracted for loading and unloading the crankshaft, as is generally known from conventional circular grinding machines.
  • crankshaft For the clamping of the crankshaft, which takes place on the headstock side, there are the possibilities either of a floating drive system or of centrally clamping chucks.
  • the workpiece headstock and thus the crankshaft are set in rotation by means of a motor.
  • the tailstock quill is provided with a corresponding counter tip, which is generally designed as a so-called standing tip.
  • the crankshaft is then held in its center between the respective tips between the workpiece headstock and the tailstock quill, which ensures that the center axes of the workpiece spindle on the one hand and the tailstock quill on the other hand are exactly aligned with the central axis or axis of rotation of the crankshaft.
  • the workpiece is automatically measured in real time during grinding using two measuring devices and the machine is corrected accordingly.
  • corundum grinding wheels are generally very widespread, especially in crankshaft production. These machines are characterized by the fact that they have a wear amount of approximately 1,100 to 600 mm in the grinding wheel diameter. It can be assumed that all 20 to 30 ground crankshafts must be dressed and the dressing amount is on the order of approximately 0.03 mm.
  • CBN grinding wheels preferably those which are bonded to ceramics and have a coating height of approximately 5 mm, have on the one hand the advantage that an increased cutting volume can be driven with them, on the other hand there is the disadvantage that the cutting forces are higher due to the specification of the grinding wheels, which makes the entire grinding process technically considerably more difficult.
  • a major advantage of grinding with CBN grinding wheels is that increased cutting volume can be used and that the dressing cycles increase by approximately ten times, which means that the main and non-productive times themselves are lower overall in relation to the production of a crankshaft. This enables an increased output of crankshafts in relation to the time unit.
  • the device is characterized in that an additional processing unit is provided for preprocessing at least one central bearing point of the crankshaft, which is provided for the final process of multi-bearing grinding as a bearing seat for placing a steady rest.
  • the processing unit is preferably an additional grinding unit with at least one grinding wheel for grinding processing of the central bearing point of the crankshaft provided for the steady rest bearing seat.
  • the at least one grinding wheel of the processing unit has a narrower width than the width of the central bearing point, so that a so-ground ground track for the steady rest is created on the main bearing that the steady rest jaws can be attached without problems.
  • the ground track created by the narrow grinding wheel must be at least approx. 2 mm wider than the steady rest jaws themselves. This procedure is mainly used where main bearings with corner radii have to be ground.
  • the additional processing unit of the crankshaft can either be fed in or swiveled in when the grinding spindle for final multi-bearing grinding of the crankshaft is in the disengaged position with the crankshaft.
  • multi-bearing grinding is carried out in such a way that at least the bearing point is pre-grinded to the final dimension is ground, which is to serve as a bearing seat for a bezel. This means that all machining steps are carried out when the workpiece is clamped.
  • Another possibility is, as described above in connection with the device, to grind the steady rest seat by means of a grinding wheel, an additional grinding device being used within the grinding machine.
  • the steady rest is always tracked to a perfect counter bearing during multi-bearing grinding to the final dimension of the bearing point, with measuring devices automating the crankshaft during the process. Measure the table so that the grinding process can be carried out practically identically to grinding with corundum grinding wheels.
  • Figure 1 is a schematic plan view of a grinding cell of the device according to the invention when grinding the steady rest;
  • Figure 2 is a simplified schematic side view to illustrate the
  • FIG. 3 shows a schematic top view during multi-bearing grinding of the curve shaft
  • Figure 4 is a simplified schematic side view with the pivoted out
  • Figure 5 shows an engagement of the grinding wheel when grinding bearing points with lateral radii
  • Figure 6 grinding a steady rest at a bearing with a pre-machined raised track.
  • FIG. 1 shows a simplified representation in the form of a top view, a crankshaft 1 with the clamping situation and the grinding wheel set 12, 13 being shown.
  • the crankshaft 1 is received in a floating chuck 6 with a tip 8 in the center of the crankshaft 1 and is positioned in its length by a longitudinal stop 7.
  • the floating jaws of the chuck 6 span the crankshaft 1 on its flange, so that the radial entrainment is guaranteed for grinding.
  • crankshaft 1 On the tailstock side, the crankshaft 1 is also received by a centering tip 9, so that the crankshaft 1 is received and tensioned at both ends in its already machined centerings, as a result of which it is precisely positioned for grinding in terms of its position and tension.
  • measuring devices 4 and 5 installed on the grinding table are shown, but they do not attack the crankshaft when grinding the steady rest.
  • the bezel 3 is also set up on the grinding table, but is not necessarily placed on the workpiece with its jaws when grinding the steady rest.
  • the crankshaft 1 has a plurality of main bearings 15, namely in the present example I, II, III and IN.
  • the steady rest is ground on the centrically rotating main bearing II.
  • a processing unit 11 in the form of an additional grinding device is used, which is preferably designed with a spindle unit in the form of a motor spindle.
  • This motor spindle receives a grinding wheel 10 on its spindle nose in the front region.
  • this additional grinding device 11 can be pivoted in to the crankshaft, it must be parallel to the Z-axis, which represents the C ⁇ C-ner driving axis of the grinding table, and the grinding wheels 13 must be cleared by means of the X-axis, which is used for the infeed movement of the grinding headstock 12 , So that the crankshaft 1 does not have to be moved in the direction of the X axis, this additional grinding device 11 is pivoted in when grinding the steady rest in such a way that the narrow grinding wheel 10 for grinding the steady rest is arranged essentially centrally in front of a grinding wheel 13 of the grinding wheel set of the grinding spindle 12 is.
  • the X axis which is used to move the grinding headstock on which the additional grinding device 11 is also built, is used to enable the grinding wheel 10 to be fed to the crankshaft.
  • FIG. 1 also shows the grinding spindle 12, which has a central axis 14 which runs exactly parallel to the crankshaft and about which the grinding wheels 13 can be rotated for machining the main bearings I to IV.
  • crankshaft 1 The main bearings to be ground on crankshaft 1 are identified by reference number 15.
  • the grinding wheel 10 has a width of approx. 10 to 12 mm, the steady rest being, for example, approx. 8 mm wide.
  • a grinding wheel made of corundum or a CBN grinding wheel can, for example, be used as the grinding means for grinding the steady rest.
  • the additional grinding device 11 is described as a pivotable unit. However, it is also possible to either retract or swivel in this additional grinding device 11 at any position within the grinding machine.
  • FIG. 2 shows a greatly simplified side view in the area of the main bearing II in FIG. 1.
  • the grinding wheel 10 for grinding the steady rest is arranged in front of a grinding wheel 13 of the grinding spindle 12.
  • the average is Crankshaft 1 shown.
  • the central axes of all grinding wheels 10 and 13 and the central axis of the crankshaft 1 are aligned in parallel, these central axes preferably lying in a horizontal plane.
  • the corrections are then made via the CNC control of the machine, with the measuring devices continuously recording the actual values on the diameter of the main bearings I and IN. As soon as the target dimension for grinding is reached on one of the main bearings of crankshaft 1, the grinding cycle is then ended and the grinding spindle 12 is cleared.
  • FIG. 4 shows a simplified side view of that shown in FIG. 3
  • FIG. 5 shows in detail the process of grinding with the grinding wheel 13 on the main bearing of the crankshaft 1, the base body of the grinding wheel 13 A and the CBN coating being designated by 14.
  • the covering height is generally approx. 5 mm.
  • the lateral radii 15 on the main bearing of the crankshaft 1 are also ground here.
  • a flat shoulder height of approx. 4 to 5 mm is also ground.
  • FIG. 6 shows a simplified illustration of how grinding is carried out on the main bearing with the grinding wheel 13.
  • the main bearing has an elevation 16, which was applied by pre-processing, for example whirl milling or turning on a separate device. It can be clearly seen that the grinding wheel 13 is in sliding engagement only on the elevation 16 on this main bearing, but the lateral zones 17 and the other main bearings of the crankshaft 1 are not also ground when grinding the steady rest seat. After the steady rest is ground on the circumference of the elevation 16, the steady rest is turned on.
  • the grinding wheel set is then further advanced so that the crankshaft 1 can be ground to the finished gauge block.

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)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schleifen von zentrischen Lagerstellen von Kurbelwellen mit mehreren Schleifscheiben gleichzeitig, wobei eine zusätzliche Bearbeitungseinheit (11) zum Vorarbeiten zumindest einer zentrischen Lagerstelle (2) der Kurbelwelle (1) zur Ausbildung eines Lagersitzes für die Lünette (3) vorgesehen ist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schleifen von zentrischen Lagerstellen (2) von Kurbelwellen (1), wobei ein Lagersitz für eine Lünette (3) vor dem Vorgang des Endmassschleifens vorgearbeitet wird.

Description

Nerfahren und Vorrichtung zum Schleifen von zentrischen Lagerstellen von
Kurbelwellen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schleifen von zentrischen Lagerstellen genannt, von Kurbelwellen. Insbesondere betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens.
Zum Durchführen des Schleifens von zentrischen Lagerstellen bzw. Hauptlager von Kurbelwellen in Großserie stehen unter anderem verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung.
So können die zentrischen Lagerstellen beispielsweise mittels Einzelschleifschei- ben fertig geschliffen werden, was jedoch mit einer erheblich höheren Schleifzeit einher geht, da jedes Hauptlager einzeln bearbeitet wird. Darüber hinaus ist eine relativ komplizierte Masclimenkonstruktion vonnöten, um die Flexibilität für ein solches Schleifverfahren bereitzustellen.
Darüber hinaus ist es bekannt, jedoch in Großserie nicht sehr weit verbreitet, diese Lagerstellen an den Kurbelwellen mittels des sog. "Centerless"-Schleifens durchzuführen.
Das am Weitesten großserientechnisch zum Einsatz kommende Verfahren betrifft das sog. Mehrlagerschleifen, bei dem mehrere Schleifscheiben einer Schleifspindel gleichzeitig in Eingriff mit der Kurbelwelle an den besagten Stellen der jeweiligen Hauptlager kommen. Die hierfür zum Einsatz kommenden Maschinen sind hinlänglich bekannt und weisen einen solchen Aufbau auf, dass auf einem Maschinenbett eine Zustelleinheit mittels einer Schleifspindel und einer Abrichtvor- richtung aufgebaut ist. Die Abrichtvorrichtung wird vorzugsweise linear in Richtung einer Achse zugestellt, die quer zu der Hauptachse bzw. Mittenachse der Rotation der Kurbelwelle verläuft. Im vorderen Bereich einer solchen Schleifmaschine ist ein Schleiftisch angeordnet, der entweder fest auf dem Maschinenbett aufgebaut ist oder mittels einer CNC-Achse in Richtung einer Achse, die quer zur Zustellachse und parallel zur Rotationsachse verläuft, verfahren werden kann. Auf diesem Schleiftisch sind ein Werkstückspindelstock und ein Reitstock aufgebaut, wobei der Werkstückspindelstock die Werkstückspindel beinhaltet. Die Werkstückspindel dient bekanntermaßen der Aufnahme eines Spannfutters oder eines Mitnehmers für die Kurbelwelle. Der Reitstock ist ebenfalls auf dem Schleiftisch aufgebaut und zur Einstellung unterschiedlicher Längen der Kurbelwelle manuell verschiebbar. Eine Reitstockpinole kann zum Be- und Entladen der Kurbelwelle automatisch vorgefahren und zurückgezogen werden, wie dies von herkömmlichen RundscWeifmaschinen allgemein bekannt ist.
Für die Einspannung der Kurbelwelle, die spindelstockseitig erfolgt, bieten sich die Möglichkeiten entweder eines schwimmenden Mitnahmesystems oder von zentrisch spannenden Spannfuttern an. Mittels eines Motors wird der Werkstückspindelstock und damit die Kurbelwelle in Rotation versetzt. Die Reitstockpinole ist mit einer entsprechenden Gegenspitze versehen, die im Allgemeinen als sog. stehende Spitze ausgeführt ist. Zwischen dem Werkstückspindelstock und der Reitstockpinole wird dann zwischen den jeweiligen Spitzen die Kurbelwelle in ihren Zentren aufgenommen, wodurch gewährleistet wird, dass die Mittelachsen der Werkstückspindel einerseits und der Reitstockpinole andererseits mit der zent- ralen Achse bzw. Rotationsachse der Kurbelwelle exakt fluchtet.
Für eine exakte Überwachung des Schleifprozesses wird das Werkstück während dem Schleifen mittels zwei Messgeräten automatisch in Echtzeit vermessen und die Maschine entsprechend korrigiert. Bei dem beschriebenen Mehrlagerschleifverfahren sind in der Regel Korundschleifscheiben, vor allem in der Kurbelwellenfertigung, stark verbreitet. Diese Maschinen zeichnen sich dadurch aus, dass sie im Schleifscheibendurchmesser einen Abnutzungsbetrag von ca. 1.100 bis 600 mm aufweisen. Es ist davon aus- zugehen, dass alle 20 bis 30 geschliffene Kurbelwellen abgerichtet werden muss und der Abrichtbetrag in der Größenordnung von ca. 0,03 mm liegt.
Bei dem Verfahren des Mehrlagerschleifens ist es vorteilhafter Weise möglich, zentrischen Lagerstellen bzw. Hauptlager zu schleifen, die seitliche Freistiche aufweisen, d.h. es werden hierbei keine Planseiten geschliffen. Darüber hinaus ist es auch möglich, Hauptlager mit seitlichen Radiusübergängen zu dieser Planseite sowie die Planseite zu diesem Hauptlager mit einer Höhe von ca. 4 bis 5 mm mit- zuschleifen.
Das Schleifen von derartigen Hauptlagern mit seitlichen Radiusübergängen und eventuellen Planseiten erweist sich als erheblich schwieriger, da sich hier das Verfahren hinsichtlich der zum Einsatz kommenden Schleiftechnologie wesentlich kritischer verhält.
Darüber hinaus ist es mit dem Verfahren des Mehrlagerschleifens an Kurbelwellen auch möglich, das Schleifen von deren zentrischen Lagerstellen bzw. Hauptlagern mit und ohne seitliche Radiusübergänge und eventuellen Planseiten durchzuführen, ebenso wie das Schleifen von zentrischen Partien am Flansch oder Zapfen, wobei allerdings an diesen zentrischen Partien des Flansches und des Zapfens keine Planflächen mitgeschliffen werden.
Je nach Größe und Ausgestaltung einer zu schleifenden Kurbelwelle kommen bereits beim Schleifen mit Korundschleifscheiben aufgrund des durch die Schleifscheiben erzeugten Schleifdrucks auf die Kurbelwelle zur Abstützung derselben beim Schleifen Lünetten zum Einsatz. Dieses Problem eines erhöhten Schleifdrucks mit einhergehend erhöhten Zerspankräften tritt auch bei den sog. CBN-Schleifscheiben in Erscheinung, da mit ihnen erhöhte Zerspanungsleistungen gefahren werden müssen, um im Allgemeinen den Schleifprozess wirtschaftlich zu gestalten. Dies liegt allerdings nicht nur in der geforderten Taktzeit, die wünschenswerter Weise erreicht werden soll, sondern auch in den Eigenschaften der CBN-Schleifscheibe selbst. CBN- Schleifscheiben, vorzugsweise solche, die keramisch gebunden sind und eine Belaghöhe von ca. 5 mm aufweisen, weisen einerseits den Vorteil auf, dass mit ihnen ein erhöhtes Zerspanvolumen gefahren werden kann, sind andererseits allerdings mit dem Nachteil verbunden, dass die Zerspankräfte aufgrund der Spezifikation der Schleifscheiben höher sind, wodurch sich der gesamte Schleifprozess technisch erheblich schwieriger gestaltet.
Jedoch besteht ein gravierender Vorteil des Schleifens mit CBN-Schleifscheiben darin, dass erhöhte Zerspanvolumen gefahren werden können und dass die Abrichtzyklen um circa das Zehnfache ansteigen, was bedeutet, dass die Haupt- und Nebenzeiten selbst insgesamt auf die Fertigung einer Kurbelwelle bezogen geringer sind. Dadurch ist eine erhöhte Ausbringleistung von Kurbelwellen in Bezug auf die Zeiteinheit möglich.
Zwar ist der Einsatz derartiger CBN-Schleifscheiben wünschenswert, durch den erhöhten Schleifdruck jedoch beim Schleifen erweist sich gerade das Anschleifen der Kurbelwelle im Bereich eines Hauptlagers zumindest bis zum Anstellen der Abstützlünette als schleiftechnisch besonders problematisch.
Ausgehend von diesen Überlegungen ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der eine erhebliche Verbesserung in Bezug auf das Schleifen des Lünettensitzes einher geht.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8. Grundsätzlich ist es beim Schleifen des Lünettensitzes von erheblicher Bedeutung, dass dieser erstens einen sehr guten Rundlauf in Bezug auf die zu schleifenden Hauptlager und zweitens eine sehr gute Rundheit diesbezüglich aufweist.
Gemäß der Erfindung zeichnet sich die Vorrichtung demnach dadurch aus, dass eine zusätzliche Bearbeitungseinheit zum Vorarbeiten zumindest einer zentrischen Lagerstelle der Kurbelwelle vorgesehen ist, die für den abschließenden Vorgang des Mehrlagerschleifens als Lagersitz zum Anstellen einer Lunette vorgesehen ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Bearbeitungseinheit um eine zusätzliche Schleif einheit mit zumindest einer Schleifscheibe zur schleifenden Bearbeitung der für den Lünettenlagersitz vorgesehenen zentrischen Lagerstelle der Kurbelwelle.
Hierbei ist es von Vorteil, wenn die zumindest eine Schleifscheibe der Bearbeitungseinheit eine schmälere Breite als die Breite der zentrischen Lagerstelle aufweist, damit eine so breite geschliffene Laufspur für die Lunette auf dem Hauptlager erzeugt wird, dass die Lünettenbacken problemlos angesetzt werden können. Hierbei muss die geschliffene Laufspur, die durch die schmale Schleifscheibe erzeugt wird, mindestens ca. 2 mm breiter als die Lünettenbacken selbst sein. Diese Vorgehensweise findet vorwiegend dort Verwendung, wo Hauptlager mit Eckradien geschliffen werden müssen.
Gemäß der Erfindung ist die zusätzliche Bearbeitungseinheit der Kurbelwelle entweder zuführbar oder zu dieser einschwenkbar, wenn die Schleifspindel zum abschließenden Mehrlagerschleifen der Kurbelwelle sich in Nichteingriffsposition mit der Kurbelwelle befindet.
Gemäß der Erfindung wird das Mehrlagerschleifen so durchgeführt, dass vor dem Schleifen der zentrischen Lagerstellen auf Endmaß zumindest die Lagerstelle vor- geschliffen wird, die als Lagersitz für eine Lunette dienen soll. D.h., sämtliche Bearbeitungsschritte werden bei einer Aufspannung des Werkstücks durchgeführt.
Hierzu bestehen gemäß der Erfindung zwei grundsätzlich unterschiedliche Mög- lichkeiten. Beim Schleifen von Hauptlagern mit seitlichen Freistichen, bei dem die Planseite des Hauptlagers nicht mitgeschliffen wird, ist diese Vorgehensweise ohne Einsatz einer sog. Zusatzschleifeinrichtung möglich, wie vorhergehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Hier ist es erforderlich, dass auf einem Hauptlager der Kurbelwelle bei der Vorbearbeitung mittels Wirbelfräsen oder Drehen eine erhöhte Kontur stehen bleibt, so dass dann beim anschließenden Mehrlagerschleifen in einer ScWeifmaschine zum Mehrlagerschleifen diese Erhöhung zuerst abgeschliffen wird. Die Erhöhung muss dabei mindestens die Breite des herzustellenden Lünettensitzes darstellen, wobei diese Erhöhung bereits sauber geschliffen sein muss, bevor ein danebenliegendes Hauptlager mit dem Schleifscheibensatz bearbeitet wird. Mit anderen Worten, es können auch hier in Bezug auf die geforderte Genauigkeit hinsichtlich Rundlauf und Rundheit des Lünettensitzes optimale Werte erreicht werden. Anschließend wird auf dieser geschliffenen Laufspur die Lunette angesetzt und im Anschluss daran wird der Schleifscheibensatz der Schleifspindel in Zustellrichtung weiter zugeführt und das oder die jeweiligen Hauptlager bis auf das endgültige Fertigmaß fertig geschliffen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, wie vorhergehend im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben, den Lünettensitz mittels einer Schleifscheibe anzu- schleifen, wobei eine zusätzliche Schleifeinrichtung innerhalb der Schleifmaschine zum Einsatz kommt.
In beiden Fällen wird gemäß der Erfindung die Lunette für eine einwandfreie Gegenlagerung während des Mehrlagerschleifens auf Endmaß der Lagerstelle stets nachgeführt, wobei Messgeräte die Kurbelwelle während dem Prozess automa- tisch messen, so dass der Schleifprozess praktisch identisch zum Schleifen mit Korundschleifscheiben gefahren werden kann.
Im Folgenden wird das Verfahren bzw. die Vorrichtung gemäß der Erfindung im Zuge der Beschreibung der anhand den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine schematische Draufsicht auf eine Schleifzelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Schleifen des Lünettensitzes;
Figur 2 eine vereinfachte schematische Seitenansicht zur Darstellung der
Anordnung der einzelnen Schleifscheiben;
Figur 3 eine schematische Draufsicht beim Mehrlagerschleifen der Kur- beiwelle;
Figur 4 eine vereinfachte schematische Seitenansicht mit ausgeschwenkter
Zusatzschleifeinrichtung;
Figur 5 einen Eingriff der Schleifscheibe beim Schleifen von Lagerstellen mit seitlichen Radien; und
Figur 6 ein Schleifen eines Lünettensitzes an einer Lagerstelle mit vorbearbeiteter erhöhter Laufspur.
In der Figur 1 ist eine vereinfachte Darstellung in Form einer Draufsicht dargestellt, wobei eine Kurbelwelle 1 mit der Spannsituation und dem Schleifscheibensatz 12, 13 dargestellt ist. Die Kurbelwelle 1 ist in einem schwimmenden Spannfutter 6 mit einer Spitze 8 im Zentrum der Kurbelwelle 1 aufgenommen und wird durch einen Längsanschlag 7 in ihrer Länge positioniert. Die schwimmend gelagerten Spannbacken des Sparrnfutters 6 umspannen die Kurbelwelle 1 an ihrem Flansch, so dass die Radialmitnahme zum Schleifen gewährleistet ist.
Auf der Seite des Reitstocks wird die Kurbelwelle 1 ebenfalls durch eine Zentrierspitze 9 aufgenommen, so dass die Kurbelwelle 1 an beiden Enden in ihren bereits bearbeiteten Zentrierungen aufgenommen ist und gespannt wird, wodurch sie in ihrer Lage und Spannung exakt für das Schleifen positioniert ist.
Des Weiteren sind die auf dem Schleiftisch aufgebauten Messgeräte 4 und 5 dargestellt, die jedoch beim Schleifen des Lünettensitzes nicht an der Kurbelwelle angreifen.
Die Lunette 3 ist ebenfalls auf dem Schleiftisch aufgebaut, befindet sich jedoch beim Schleifen des Lünettensitzes zwangsläufig nicht mit ihren Backen am Werkstück angelegt.
Die Kurbelwelle 1 weist mehrere Hauptlager 15 auf, nämlich im vorliegenden Beispiel I, II, III und IN. Das Schleifen des Lünettensitzes erfolgt in der in Figur 1 gezeigten Darstellung an dem zentrisch umlaufenden Hauptlager II.
Hierbei kommt eine Bearbeitungseinheit 11 in der Form einer Zusatzschleifeinrichtung zum Einsatz, die vorzugsweise mit einer Spindeleinheit in der Form einer Motorspindel ausgebildet ist. Diese Motorspindel nimmt im vorderen Bereich an ihrer Spindelnase eine Schleifscheibe 10 auf.
Damit diese ZusatzscMeifeinrichtung 11 zu der Kurbelwelle eingeschwenkt werden kann, muss sie parallel zur Z-Achse stehen, welches die CΝC-Nerfahrachse des Schleiftisches darstellt, und die Schleifscheiben 13 müssen mittels der X- Achse, die zur Zustellbewegung des Schleifspindelstocks 12 dient, freigefahren werden. Damit die Kurbelwelle 1 in Richtung der X-Achse nicht verfahren werden muss, wird beim Schleifen des Lünettensitzes diese Zusatzschleifeinrichtung 11 in der Art eingeschwenkt, dass die schmale Schleifscheibe 10 zum Schleifen des Lünettensitzes im Wesentlichen mittig vor einer Schleifscheibe 13 des Schleifscheibensatzes der Schleifspindel 12 angeordnet ist. Die X-Achse, die zum Verfahren des Schleifspindelstockes dient, auf dem auch die Zusatzschleifeinrichtung 11 aufgebaut ist, wird dazu benutzt, dass die Schleifscheibe 10 der Kurbelwelle zugestellt werden kann.
In der Figur 1 ist des Weiteren die Schleifspindel 12 gezeigt, die eine exakt parallel zur Kurbelwelle verlaufende Mittelachse 14 aufweist, um die die Schleifenscheiben 13, zur Bearbeitung der Hauptlager I bis IV, rotierbar sind.
Die zu schleifenden Hauptlager an der Kurbelwelle 1 sind durch das Bezugszeichen 15 gekennzeichnet.
Um den Schnittdruck beim Schleifen des Lünettensitzes möglichst gering zu halten, weist die Schleifscheibe 10 eine Breite von ca. 10 bis 12 mm auf, wobei der Lünettenbacken beispielsweise ca. 8 mm breit ist. Als Schleifmittel zum Schleifen des Lünettensitzes kann beispielsweise eine Schleifscheibe aus Korund oder eine CBN-Schleifscheibe zum Einsatz kommen.
Im vorliegenden Beispiel ist die Zusatzschleifeinrichtung 11 als einschwenkbare Einheit beschrieben. Jedoch ist es auch möglich, diese Zusatzschleifeinrichtung 11 auf jeder Position innerhalb der Schleifmaschine entweder einfahren oder einzuschwenken.
In der Figur 2 ist eine stark vereinfachte Seitenansicht im Bereich des Hauptlagers II der Figur 1 dargestellt. Die Schleifscheibe 10 zum Schleifen des Lünettensitzes ist vor einer Schleifscheibe 13 der Schleifspindel 12 angeordnet. Im Schnitt ist die Kurbelwelle 1 dargestellt. Wie ersichtlich ist, sind die Mittelachsen sämtlicher Schleifscheiben 10 und 13 und die Mittelachse der Kurbelwelle 1 parallel ausgerichtet, wobei diese Mittelachsen vorzugsweise in einer horizontalen Ebene liegen.
In Figur 3 ist nun der abschließende Vorgang des Mehrlagerschleifens der Lager I bis IN dargestellt, wobei diese nun zeitparallel geschliffen werden. Dies ist zwingend, da alle Schleifscheiben 13 auf der Schleifspindel 12, welche beidseitig gelagert ist, aufgenommen sind. Der Schleifscheibensatz wird mittels der X-Achse CNC-gesteuert zugestellt. Während dem Mehrlagerschleifen ist nun am Hauptlager II die Lunette 3 mit ihren Backen angestellt, so dass das »Werkstück während dem Schleifprozess sehr gut abgestützt ist. Um an der Kurbelwelle 1 exakte Durchmesser der Hauptlager zu erreichen, sind vorzugsweise an den Hauptlagern I und IV jeweils ein Durchmesser-Messkopf 4 und 5 angestellt. Während des Schleifens wird die Kurbelwelle 1 kontinuierlich in Bezug auf das Soll- und Ist- Maß verglichen. Die Korrekturen erfolgen sodann über die CNC-Steuerung der Maschine, wobei die Messgeräte fortlaufend die Ist-Werte am Durchmesser der Hauptlager I und IN aufnehmen. Sobald an einem der Hauptlager der Kurbelwelle 1 das Soll-Maß beim Schleifen erreicht ist, wird der Schleifzyklus dann beendet und die Schleifspindel 12 freigefahren.
In der Figur 3 ist zwar das Schleifen der Hauptlager an der Kurbelwelle 1 dargestellt, es ist jedoch aber auch möglich, dass weitere zentrische Partien der Kurbelwelle 1 in der gleichen Aufspannung mit einem entsprechend modifizierten Schleifscheibensatz geschliffen werden können.
Die Figur 4 weist eine vereinfachte Seitenansicht der in der Figur 3 dargestellten
Draufsicht im Bereich des Arbeitsraumes des Hauptlagers II auf. Es ist ersichtlich, dass dann die ZusatescMeifeinrichtung 11 mit der Schleifscheibe 10 nach oben ausgeschwenkt ist, es ist jedoch auch denkbar, dass sie nach Konstruktion der ScMeifmaschine und den zur Verfügung stehenden Raum in jede andere beliebige Position ein- bzw. ausgeschwenkt oder verfahren werden kann.
Figur 5 zeigt im Detail den Vorgang des Schleifens mit der Schleifscheibe 13 am Hauptlager der Kurbelwelle 1, wobei der Grundkörper der Schleifscheibe 13 A und der CBN-Belag mit 14 bezeichnet ist. Die Belaghöhe beträgt im Allgemeinen ca. 5 mm. Am dargestellten Hauptlager der Kurbelwelle 1 werden hier auch die seitlichen Radien 15, wie ersichtlich, mitgeschliffen. Am Radiusübergang in Bezug auf die Planflächen wird dabei beispielsweise eine Planschulterhöhe von ca. 4 bis 5 mm mitgeschliffen.
In der Figur 6 ist als vereinfachte Darstellung gezeigt, wie mit der Schleifscheibe 13 an dem Hauptlager geschliffen wird. Das Hauptlager weist eine Erhöhung 16 auf, die durch Vorbearbeitung, beispielsweise Wirbelfräsen oder Drehen auf einer separaten Vorrichtung, aufgebracht wurde. Es ist deutlich ersichtlich, dass die Schleifscheibe 13 nur an der Erhöhung 16 an diesem Hauptlager in schleifendem Eingriff steht, wobei jedoch die seitlichen Zonen 17 und die anderen Hauptlager der Kurbelwelle 1 beim Schleifen des Lünettensitzes nicht mitgeschliffen werden. Nachdem der Lünettensitz am Umfang der Erhöhung 16 angeschliffen ist, wird die Lunette angestellt.
Anschließend wird der Schleifscheibensatz weiter zugestellt, so dass die Kurbelwelle 1 auf das fertige Endmaß geschliffen werden kann.
Bezugszeichenliste :
1 Kurbelwelle
2 Hauptlager I, II, III, IV
3 Lunette
4, 5 Messgeräte
6 Spannfutter
7 Längsanschlag
8, 9 Zentrierspitzen
10 Schleifscheibe
11 Bearbeitungseinheit, Zusatzschleifeinrichtung
12 Schleifspindel
13 Schleifscheiben
14 Mittelachse
15 Seitliche Radien
16 Erhöhung
17 Seitliche Zonen

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Schleifen von zentrischen Lagerstellen von Kurbelwellen, aufweisend eine Einspanneinheit zum Einspannen und zum Antreiben der Kurbelwelle - in ihrer Rotationsachse, eine Schleifspindeleinheit, mit einer Schleifspindel, deren Rotationsachse parallel zu der Rotationsachse der Kurbelwelle verläuft und dir senkrecht zu dieser Kurbelwelle zustellbar ist, wobei die Schleifspindel eine der Anzahl der zu schleifenden zentrischen Lagerstellen entsprechende Anzahl an Schleifscheiben trägt, und zumindest eine der Schleifspindel gegenüberliegende Lünetten zur Lagerung der Kurbelwelle im Bereich zumindest einer zentrischen Lagerstelle angestellt ist, wobei eine zusätzliche Bearbeitungseinheit (11) zum Vorarbeiten zumindest einer zentrischen
Lagerstelle (2) der Kurbelwelle (1) zur Ausbildung eines gegenüber der Lagerstelle erhöhten Lagersitzes für die Lünetten (3) vorgesehen ist und wobei die Lunette (3) so ausgebildet ist, dass sie während des Schleifens der Lagerstellen zur Gegenlagerung bis auf deren Fertigmaß stets nachführbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Bearbeitungseinheit (11) eine Schleifeinheit mit zumindest einer Schleifscheibe (10) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Schleifscheibe (10) eine Breite aufweist, welche geringer ist als die Breite der zentrischen Lagerstelle (2).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Bearbeitungseinheit (11) zu deren Eingriff mit der Kurbelwelle (1) zwischen der Kurbelwelle (1) und der Schleifspindel (12) bei Nichteingriffsposition der Schleifspindel (12) zufuhrbar oder zu dieser einschwenkbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher der Antrieb der Bearbeitungseinheit (11) separat ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die Lunette (3) automatisch an die entsprechende zentrische Lagerstelle der Kurbelwelle (1) anstellbar ist.
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, bei welcher die Schleifscheiben (10, 13) CBN-Schleifscheiben sind.
8. Verfahren zum Schleifen von zentrischen Lagerwellen von Kurbelwellen, bei welchem die zentrischen Lagerstellen gleichzeitig mittels eines Schleifscheibensatzes (Mehrlagerschleifen) geschliffen werden, bei welchem vor dem Fertigschleifen der zentrischen Lagerstellen (2) auf Endmaß zumindest an einer Lagerstelle ein Lagersatz mit einem vom Endmaß verschiedenen Maß für eine
Lunette (3) geschliffen wird und während des Schleifens der Lagersitze auf Endmaß die Lunette (3) bis auf das Endmaß des Lagersitzes nachgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem der Lagersitz mit einer ersten Schleifscheibe (10) angeschliffen wird und anschließend nach dem Anstellen der
Lunette (3) die zentrischen Lagerstellen (2) der Kurbelwelle (1) mit dem Schleifscheibensatz fertiggeschliffen werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem der Lagersitz mit einer Schleifscheibe (13) des Schleifscheibensatzes auf eine erhöhte Kontur (16) des Hauptlagers angeschliffen wird und anschließend nach dem Anstellen der Lunette (3) die zentrischen Lagerstellen der Kurbelwelle (1) mit dem Schleifscheibensatz fertiggeschliffen werden.
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