WO2008104571A1 - Verfahren zur schleifbearbeitung eines maschinenbauteils und schleifmaschine zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur schleifbearbeitung eines maschinenbauteils und schleifmaschine zur durchführung des verfahrens Download PDF

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WO2008104571A1
WO2008104571A1 PCT/EP2008/052395 EP2008052395W WO2008104571A1 WO 2008104571 A1 WO2008104571 A1 WO 2008104571A1 EP 2008052395 W EP2008052395 W EP 2008052395W WO 2008104571 A1 WO2008104571 A1 WO 2008104571A1
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machine component
machine
tailstock
grinding wheel
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Erwin Junker
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Erwin Junker Maschinenfabrik Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/02—Machines 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
    • B24B5/12—Machines 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 both externally and internally with several grinding wheels

Definitions

  • the invention relates to a method for grinding a driven about its longitudinal axis for rotation machine component having at its one axial end a journal and an inner recess at its opposite end, with a first grinding wheel outer surfaces and a second grinding wheel, the peripheral surface of the inner recess are ground and for clamping the machine component during grinding a Maschinenstuckspindelstock, a tailstock and at least one Lunette are provided and a grinding machine make kind of a universal, Rundund u ⁇ d non-circular grinding machine for carrying out the process
  • the machine component to be ground according to the invention has at its one end a bearing journal, which in comparison to the other areas of the machine component has a reduced diameter. Also, this journal must be centered with high precision and then be ground around its outer circumference. In addition, there is the grinding of the outer areas and the inner recess. In this case, can no longer be ground with the known methods, because with the usual methods for clamping certain areas of the machine component are no longer accessible Especially when the machine component in question here is a gear shaft, there are very high demands on the accuracy in terms of dimensional accuracy and centering Even the smallest changes, such as those that could result from inaccuracies in the grinding, in some cases lead to extremely adverse effects
  • the peripheral areas, but also end faces and tapered transition surfaces on the outer contour of the machine component can be ground.
  • at least one steady seat can be sanded.
  • the sanding of the Lü nice nsitzes can be done together with the grinding of the outer contours or in a separate operation is particularly desirable a hiring of the bezel as a first sequence after the outer grinding and before grinding the inner recess. Even punctures can be incorporated easily in the clamping state a.
  • clamping state b the machine component is already centered by the center point of the workpiece headstock and the bezel.
  • the circumference of the inner recess can be ground with great accuracy.
  • both a cylindrical grinding and a non-circular grinding is possible, the X, Z and At least C-axes are driven interpolating Even prismatic contours of the inner recess are readily possible, as well as a conical longitudinal course of the inner recess.
  • the grinding allowance of the internal recess can be determined by determining the distance between a shoulder of the machine component and the quill of the tailstock with an electronic positioning head
  • the inner recess of the machine component may be conical or cylindrical or - as already mentioned - of any contour. However, it needs a centering hole of preferably 60 ° be required If a corresponding conically shaped mecanicaus fundamentalu ⁇ g is provided anyway, this can of course serve directly for centering
  • the machine component in question can be finished with particularly high quality in one and the same grinding machine.
  • considerably improved dimensional, geometrical and positional accuracies on the machine component can be achieved!
  • no intermediate storage of semi-finished parts is required because the workpiece undergoes the complete finishing in one and the same machine. This means that cost-intensive intermediate storage for semi-finished parts can be dispensed with
  • Figure 1 is a top view of a grinding machine for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 illustrates a first phase in the course of the method according to the invention
  • FIG. 3 shows a subsequent further phase of the process
  • FIG. 5 is the last phase during the course of the grinding process according to the invention.
  • FIG. 6 shows by way of example a first typical machine component which is to be ground by the method according to the invention
  • FIG. 7 shows a further example of such a machine component
  • FIG. 8 is a top perspective view of the grinding machine shown in FIG Figure 9 is a side view of the bezel associated with the described grinding machine
  • the grinding machine illustrated in FIGS. 1 and 8 basically starts from the typical structure of a universal round and non-circular grinding machine.
  • a machine bed 1 On a machine bed 1 are guides 2 on which the grinding table 3 can be longitudinally displaced in the direction of the so-called Z2 axis the workbench 4 is mounted with its drive motor 5 and a chuck 6.
  • the chuck 6 serves for clamping the machine component 31, for which purpose a centering tip 26 and releasable clamping jaws 27 are provided (cf. FIGS. 2 to 4).
  • the tailstock 7 Coaxially with the workpiece headstock 4, the tailstock 7 is arranged at an axial distance from it. This has the usual tailstock quill 8 which terminates in an adapted quill tip 9 (FIG. 3).
  • the tailstock 7 is longitudinally movable on the grinding table 3, with the machine component 31 as well is usually clamped between the workpiece headstock 4 and the tailstock 7 with a common axis of rotation 10 (see Figure 2 to 4)
  • a bezel which consists of a steady rest base 28 and a movable support member 29 (FIG. 3).
  • the steady rest 11 When the steady rest 11 is active, the movable support member 29 extends and partially engages around the circumference of the machine component 31, as is particularly well-known from the figures 3 and 9 can be seen
  • a dressing device 12 is used for dressing the existing grinding wheels on the grinding machine
  • the grinding machine is equipped with three grinding spindles 19, 22 and 25, all of which are located on a common wheelhead 17.
  • the wheelhead 17 is pivotally mounted about a vertical pivot axis 18 on a carriage 16, which in turn is perpendicular to the common axis of rotation 10, ie in the direction the usual X-axis, is displaceable.
  • the pivoting movement is indicated by the curved arrow B and the sliding movement of the carriage by the straight double arrow X.
  • Z or Z2 indicates the displacements in the longitudinal direction of the workpiece and paraliel, while C illustrates the rotation of the machine component 31 about the common axis of rotation 10
  • the first grinding spindle 19 carries the first grinding wheel 20, which rotates about the first rotation axis 21.
  • the first grinding wheel 20 serves to grind the outer contour of the machine component 31.
  • the first grinding wheel 20 carries two mutually perpendicular cutting surfaces 20a and 20b; Therefore, the first grinding wheel 20 can grind both rotationally symmetrical circumferential surfaces and end surfaces, which are at the top in the illustrated exemplary embodiment, cf. in particular FIG. 4
  • the second grinding spindle 22 carries the second grinding wheel 23 rotating about the second rotation axis 24, which has a small diameter and serves to grind the rotationally symmetrical inner recess 36 of the machine component 31, as shown particularly in FIG.
  • a third grinding spindle is referred to, which can be used for further processing operations, such as in further grinding peripheral and end faces or punctures
  • FIG. 6 illustrates an example of a rotationally symmetrical machine component 31 which is to be ground according to the method according to the invention.
  • the machine component 31 is of cylindrical basic shape and has a bearing journal 32 at its one end.
  • An elongate shaft portion 33 adjoins the bearing journal 32
  • the transition part may have a stepped or conical contour or both.
  • Recesses 38 are also possible.
  • the machine component 31 has a rotationally symmetrical internal recess 36 the illustrated exemplary embodiment of Figure 6 of some graded cylindrical, partly conical contour and passes in an undercut area 37 on
  • FIG. 7 Another example of a machine component which is to be ground by the method according to the invention is shown in FIG. 7.
  • the transition region 34 has a greater recess 38 than in the exemplary embodiment of FIG rotationally symmetrical inner recess 36 here exclusively of stepped cylindrical contour
  • FIG. 2 shows the workpiece, ie the machine component 31, in its first clamping state.
  • the chuck 6 of the workpiece stub spindle 4 engages with its centering point 26 in the bearing journal
  • the end face of the bearing journal 32 must have a corresponding recess for this purpose.
  • the releasable clamping jaws 27 surround the bearing journal 32 on its circumference. The clamping jaws 27 clamp the machine component 31 on the outer circumference of the bearing journal 32 and are relative to the centering tip 26 of FIG Chuck 6 mounted compensating in the radial direction
  • clamping jaws 27 are designed in their technical execution such that the machine component 31 is printed in the axial direction on the centric circumferential centering tip 26 of the chuck 6
  • the bezel 11 is in its retracted position; their movable support member 29 is retracted in this first clamping state, the first grinding wheel 20 is delivered against the transition region 34 of the machine component 31, and there is a Lunettensitz 39 sanded
  • the Schieifstelle is indicated by a double short line
  • the grinding is carried out in the peel-grinding process the grinding direction in Figure 2 from right to left, ie in the direction of Maschinenstuckspindelkopf 4 out
  • the tailstock 7 has been removed from the machine component 31 in the axial direction, so that the second grinding spindle 22 can be brought into operative position in front of the rotationally symmetrical inner recess 36 of the workpiece 31 by pivoting the grinding spindle stock 17 about the pivot axis 18.
  • the tailstock 7 must be one Length L are moved back, which is not available in conventional universal round and non-circular grinding machines and has such a size that the second grinding spindle 22 can be retracted for exporting the inner grinding in the space between tailstock 7 and engine component 31
  • the length L exceeds usual Pinolenhube by about three to five times
  • the second clamping state is made with the second grinding wheel 23 now the rotationally symmetric peripheral surface of the inner recess 36 is ground
  • the subsequent third phase of the grinding process is shown in FIG. 4.
  • the second grinding spindle 24 is moved back into its rest position, and the pinole tip 9 of the tailstock spindle 8 again lies chucking and centering on the inner recess 36 of the machine component 31.
  • the bezel 11 is now ineffective. after her moving baby!
  • the first clamping state is again as shown in FIG. 2.
  • the first grinding wheel 20 is again delivered against the outer contour of the machine component 31.
  • the areas to be ground are characterized by additional parallel lines the outer contour in Figure 4 is particularly marked; Here, too, it is achieved by slightly tilting the common axis of rotation 10 relative to the first axis of rotation 21 that essentially only one point contact exists between the abrasive layer and the machine component 31 during external cylindrical grinding in the form of peel grinding
  • the machine component can now be unloaded after finish grinding

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

Es wird ein Verfahren zum Schleifen eines Maschinenbauteils vorgeschlagen, das beispielsweise als Getriebewelle dient, beim Schleifen um seine Längsachse rotiert und an seinem einen axialen Ende einen Lagerzapfen, an seinem entgegengesetzten Ende jedoch eine Ausnehmung aufweist. Das Schleifen erfolgt in ein und derselben Schleifmaschine. Zum Ablauf des Schleifverfahrens durchläuft das Maschinenbauteil unterschiedliche Spannzustände, die durch ein Spannfutter eines Werkstückspindelstocks (4) mit lösbaren Spannbacken (6) und einer Zentrierspitze, durch eine Lünette (11) und/oder eine Reitstockpinole (8) herbeigeführt werden. Der Vorteil der wechselnden Spannzustände besteht darin, dass das Maschinenbauteil in all den unterschiedlichen Spannzuständen selbst an derselben Stelle einer einzigen Schleifmaschine, in der so genannten Spannlage, verbleibt. Dadurch lassen sich auf ökonomische Weise verbesserte Mass-, Form- und Lagegenauigkeiten erzielen, und es sind nacheinander alle zu schleifenden Bereiche des Maschinenbauteils für die Schleifscheiben zugänglich.

Description

VERFAHREN ZUR SCHLEIFBEARBEITUNG EINES MASCHINENBAUTEILS UND SCHLEIFMASCHINE ZUR DURCHFUHRUNG DES VERFAHRENS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schleifbearbeitung eines um seine Längsachse zur Rotation angetriebenen Maschinenbauteils, das an seinem einen axialen Ende einen Lagerzapfen und an seinem entgegengesetzten Ende eine Innenausnehmung aufweist, wobei mit einer ersten Schleifscheibe Außenflächen und mit einer zweiten Schleifscheibe die Umfangsfläche der Innenausnehmung geschliffen werden und zum Einspannen des Maschinenbauteils beim Schleifen ein Werkstuckspindelstock, ein Reitstock und mindestens eine Lunette vorgesehen sind sowie eine Schleifmaschine mach Art einer Universal-, Rund- uπd Unrundschleäfmaschine zur Durchfuhrung des Verfahrens
Beim Schleifen von derartigen verhältnismäßig kompliziert gestalteten Maschinenbauteilen ist es bekannt, das Maschinenbauteil an seinen Enden zwischen einem Werkstockspindelstock und einem Reitstock einzuspannen und mit unterschiedlichen Schleifscheiben unterschiedliche Bereiche in der Außenkontur des Maschinenbauteils zu bearbeiten Wenn sich an dem einen Ende des Maschinenbauteils eine Ausnehmung befindet, so wurde dazu schon vorgeschlagen, das Maschinenbauteil einseitig einzuspannen und an dem entgegengesetzten frei zugänglichen Ende des Maschinenbauteils sowohl Außenbereiche als auch die Kontur der Innenausnehmung mit Schleifscheiben von unterschiedlicher Größe zu bearbeiten Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE 23 33 041 entnehm bar Bei einseitig eingespannten Maschinenbauteilen ist es auch geläufig, das entgegengesetzte freie Ende durch eine Lunette abzustutzen Der Einsatz von Lunetten zum Abstutzen von rotierenden Werkstucken während der Schleifbearbeitung mit mehreren Schleifscheiben ist in der DE 101 44 644 A1 beschrieben
In allen diesen Fällen können die erforderlichen Bearbeitungsvorgänge in einer einzigen, unveränderten Einspannung an ein und derselben Maschine vorgenommen werden
Das gemäß der Erfindung zu schleifende Maschinenbauteil hat jedoch an seinem einen Ende einen Lagerzapfen, der im Vergleich zu den übrigen Bereichen des Maschinenbauteiis einen verringerten Durchmesser hat. Auch dieser Lagerzapfen muss hochgenau zentriert sein und dann an seinem Außenumfang rundgeschliffen werden. Hinzu kommt noch das Schleifen der Außenbereiche und der Innenausnehmung. Hierbei kann mit den bekannten Verfahren nicht mehr geschliffen werden, weil mit den üblichen Methoden zum Einspannen bestimmte Bereiche des Maschinenbauteils nicht mehr zugänglich sind Insbesondere wenn das hier in Rede stehende Maschinenbauteil eine Getriebewelle ist, bestehen höchste Anforderungen an die Genauigkeit hinsichtlich der Maßhaltigkeit und der Zentrierung Bereits kleinste Änderungen, wie sie durch Ungenauigkeiten beim Schleifen entstehen könnten, führen hier in bestimmten Fällen zu äußerst nachteiligen Auswirkungen
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Schleifverfahren und eine Schleifmaschine anzugeben, mit dem das Maschinenbauteil zumindest in einer einzigen Schleifmaschine und ohne zwischendurch erfolgende Lageveränderungen, d.h unter möglichst gleich bleibenden Spannzuständen, fertig geschliffen werden kann.
Dieses Ziel wird mit einem Verfahren gemäß der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 und einer Schleifmaschine mit der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 9 erreicht
Mit dem Verfahren und der Schleifmaschine gemäß der Erfindung sind unterschiedliche Spannzustände einstellbar, ohne dass die Lage des Maschinenbauteäls in der Schleifmaschine, die so genannte Spannlage, dazu verändert werden muss
Hervorzuheben sind die folgenden Spannlagen:
a) Einspannen an den axialen Enden des Maschinenbauteils zwischen Werkstückspindelstock und Reitstock; b) das Maschinenbauteil wird mit seinem Lagerzapfen von lösbaren Spannbacken umgriffen, welche den Lagerzapfen gegen die Zentrierspitze des Werkstückspändelstocks ziehen; das freie Ende des Maschinenbauteils wird mittels einer Lünette abgestutzt; c) das Maschinenbauteil wird bei eingefahrenen Spannbacken zwischen der Zentrierspitze des Werkstückspindelstocks und der Pinolenspitze eingespannt, die in die Innenausnehmung des Maschinenbauteils eingreift In dem Spannzustaπd a lassen sich alle Außenbereiche des Maschinenbauteils mit Ausnahme des Lagerzapfens bearbeiten. Dabei ist Rund- und Unrundschleifen möglich Es können nicht nur die Umfangsbereiche, sondern auch Stirnflächen und kegelige Übergangsflächen an der Außenkontur des Maschinenbauteils geschliffen werden. Im Spannzustand a kann auch zumindest ein Lünettensitz angeschliffen werden Das Anschleifen des Lü nette nsitzes kann zusammen mit dem Schleifen der Außenkonturen oder in einem gesonderten Arbeitsgang erfolgen Besonders anzustreben ist ein Anstellen der Lünette als erster Arbeitsfolge nach dem Außenschleifen und vor dem Schleifen der Innenausnehmung. Auch Einstiche können im Spannzustand a ohne weiteres eingearbeitet werden.
Im Spannzustand b ist das Maschinenbauteil bereits durch die Zentrierspitze des Werkstückspindelstocks und die angestellte Lünette zentriert In diesem Spannzustand kann der Umfang der Innenausnehmung mit großer Genauigkeit geschliffen werden Auch dabei ist sowohl ein Rundschleifen als auch ein Unrundschleifen möglich, wobei die X-, Z- und zumindest C-Achsen interpolierend gefahren werden Auch prismatische Konturen der Innenausnehmung sind ohne weiteres möglich, ebenso ein kegeliger Längsverlauf der Innenausnehmung.
In dem Spannzustand c wird es möglich, den Rundquerschnitt des Lagerzapfens bei genauer Zentrierung zu schleifen, ohne dass die Spannlage des Maschinenbauteils innerhalb der Schleifmaschine geändert werden muss Ein gewisser vom Reitstock ausgeübter Axialschub reicht aus, dass die Zentrierspitze des Werkstückspindelstocks die Drehmitnahme des Maschinenbauteils bewirkt; denn der Drehwiderstand beim Rundschleifen des verhältnismäßig kleinen Lagerzapfens ist wesentlich geringer als bei den anderen Schleifvorgängen.
Das Schleifen in allen Spannzuständen muss mit CBN-Schleifscheiben erfolgen
Das Schleifaufmaß der Innenausnehmung kann ermittelt werden, indem mit einem elektronischen Positionierkopf der Abstand zwischen einer Schulter des Maschinenbauteils und der Pinole des Reitstocks ermittelt wird
Die Innenausnehmung des Maschinenbauteils kann konisch oder zylindrisch oder - wie schon gesagt - von beliebiger Kontur sein. Es muss jedoch eine Zentrierungsbohrung von vorzugsweise 60° erforderlich sein Falls eine entsprechend konisch gestaltete Innenausnehmuπg ohnehin vorgesehen ist, kann diese naturgemäß direkt zum Zentrieren dienen
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der dazu dienenden Schleifmaschine kann das in Rede stehende Maschinenbauteil mit besonders hoher Qualität in ein und derselben Schleifmaschine feinbearbeitet werden Hierdurch können erheblich verbesserte Maß-, Form- und Lagegenauigkeiten am Maschinenbautei! hergestellt werden Des weiteren wird keine Zwischeniagerung von Halbfertigteilen erforderlich, weil das Werkstuck in ein und derselben Maschine die komplette Feinbearbeitung erfährt Das bedeutet, dass kostenintensive Zwischenlager für Halbfertigteile entfallen können
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der ruckbezogenen Ansprüche
Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausfuhrungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, noch näher erläutert Die Zeichnungen zeigen das Folgende:
Figur 1 ist eine Ansicht von oben auf eine Schleifmaschine zur Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens
Figur 2 veranschaulicht eine erste Phase im Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
Figur 3 zeigt eine anschließende weitere Phase des Verfahrensabiaufes
Figur 4 zeigt die daran anschließende nächste Phase
Figur 5 ist die letzte Phase beim Ablauf des erfindungsgemäßen Schleifverfahrens
Figur 6 stellt beispielhaft ein erstes typisches Maschinenbauteil dar, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geschliffen werden soll
Figur 7 zeigt ein weiteres Beispiel für ein derartiges Maschinenbauteil
Figur 8 ist eine räumliche Ansicht von oben auf die in Figur 1 dargestellte Schleifmaschine Figur 9 ist eine Seitenansicht der Lunette, die zu der beschriebenen Schleifmaschine gehört
Die in den Figuren 1 und 8 dargestellte Schleifmaschine geht grundsätzlich vom typischen Aufbau einer Universal-Rund- und Unrundschleifmaschine aus Auf einem Maschinenbett 1 befinden sich Führungen 2, auf denen der Schleiftisch 3 in Richtung der so genannten Z2- Achse längsverschiebbar ist Auf dem Schleiftisch 3 ist der Werkstockspindelstock 4 mit seinem Antriebsmotor 5 und einem Spannfutter 6 angebracht Das Spannfutter 6 dient zum Einspannen des Maschinenbauteils 31 , wozu eine Zentrierspitze 26 und lösbare Spannbacken 27 vorgesehen sind (vgl die Figuren 2 bis 4).
Gleichachsig mit dem Werkstückspindelstock 4 ist im axialen Abstand dazu der Reitstock 7 angeordnet Dieser hat die übliche Reitstock-Pinole 8, die in einer angepassten Pinolenspitze 9 endet (Figur 3) Der Reitstock 7 ist auf dem Schleiftisch 3 längs beweglich, wobei das Maschinenbauteil 31 wie üblich zwischen dem Werkstückspindelstock 4 und dem Reitstock 7 mit gemeinsamer Drehachse 10 eingespannt wird (vg! Figur 2 bis 4)
Mit 11 ist eine Lunette bezeichnet, die aus einem Lünetten-Sockel 28 und einem beweglichen Stützteil 29 besteht (Figur 3) Bei aktiver Lünette 11 fährt das bewegliche Stützteil 29 aus und umgreift teilweise den Umfang des Maschinenbauteils 31 , wie das besonders gut aus den Figuren 3 und 9 erkennbar ist
Insgesamt sind in den Figuren vier Messvorrichtungen 13, 14, 15 und 30 eingezeichnet, die den Schleifvorgang kontrollieren und steuern Eine Abrichtvorrichtung 12 dient zum Abrichten der an der Schleifmaschine vorhandenen Schleifscheiben
Die Schleifmaschine ist mit drei Schleifspindeln 19, 22 und 25 ausgestattet, die sich sämtlich an einem gemeinsamen Schleifspindelstock 17 befinden Der Schleifspindelstock 17 ist um eine senkrechte Schwenkachse 18 schwenkbar auf einem Schlitten 16 angeordnet, der seinerseits senkrecht zu der gemeinsamen Drehachse 10, also in Richtung der üblichen X- Achse, verschiebbar ist. Die Schwenkbewegung ist durch den gekrümmten Pfeil B und die Verschiebebewegung des Schlittens durch den geraden Doppelpfeil X angedeutet Mit Z bzw Z2 sind die Verschiebebewegungen in der Längsrichtung des Werkstuckes und paraliel dazu angedeutet, während C die Rotation des Maschinenbauteils 31 um die gemeinsame Drehachse 10 verdeutlicht Die erste Schleifspindel 19 trägt die erste Schleifscheibe 20, die um die erste Rotationsachse 21 rotiert Die erste Schleifscheibe 20 dient dazu, die Außenkontur des Maschinenbauteils 31 zu schleifen In dem hier gewählten Ausfuhrungsbeispiel trägt die erste Schleifscheibe 20 zwei senkrecht zueinander angeordnete Schteifbeläge 20a und 20b; die erste Schleifscheibe 20 kann daher sowohl rotationssymmetrische Umfangsflächen als auch Stirnflächen schleifen, die im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel oben sind, vgl hierzu besonders Figur 4
Die zweite Schleifspindel 22 trägt die um die zweite Rotationsachse 24 rotierende zweite Schleifscheibe 23, die einen kleinen Durchmesser hat und dazu dient, die rotationssymmetrische Innenausnehmung 36 des Maschinenbauteils 31 zu schleifen, wie das besonders in Figur 3 dargestellt ist
Zur Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden lediglich die erste Schleifspindel 19 und die zweite Schleifspindei 22 benötigt
Mit 25 ist eine dritte Schleifspindel bezeichnet, die zu weiteren Bearbeitungsvorgängen herangezogen werden kann, wie beispielsweise in weiter zu schleifenden Umfangs- und Stirnflächen oder Einstichen
Die Figur 6 veranschaulicht ein Beispiel eines rotationssymmetrischen Maschinenbauteils 31 , das nach dem erfiπduπgsgemäßen Verfahren geschliffen werden soll Das Maschinenbauteil 31 ist von zylindrischer Grundform und hat einen Lagerzapfen 32 an seinem einen Ende An den Lagerzapfen 32 schließt sich ein lang gestreckter Schaftteil 33 an, der über ein Ubergangsteil 34 in einem Flansch 35 übergeht Der Ubergangsteil kann eine abgestufte oder kegelige Kontur oder beides haben Auch Eindrehungen 38 sind möglich An seinem dem Lagerzapfen 32 gegenüber liegenden, mit dem Flansch 35 versehenen Ende weist das Maschinenbauteil 31 eine rotationssymmetrische Innenausnehmung 36 auf Diese ist in dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 6 von teils abgestuft zylindrischer, teils kegeliger Kontur und geht in einem Freistichbereich 37 über
Ein anderes Beispiel für ein Maschinenbauteil, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geschliffen werden soll, ist in Figur 7 dargestellt Der Ubergangsbereich 34 weist eine größere Eindrehung 38 auf als im Ausfuhrungsbeispiel der Figur 6 Ferner ist die rotationssymmetrische Innenausnehmung 36 hier ausschließlich von abgestuft zylindrischer Kontur
Anhand der Figuren 2 bis 5 wird nunmehr in Einzelnen erläutert, wie das Verfahren mit der beschriebenen Schleifmaschine abläuft Figur 2 zeigt das Werkstuck, also das Maschinenbauteil 31 , in seinem ersten Spannzustand Hierbei greift das Spannfutter 6 des Werkstuckspindelstocks 4 mit seiner Zentrierspitze 26 in den Lagerzapfen 32 des Maschinenbauteils 31 zentrierend ein Die Stirnseite des Lagerzapfens 32 muss hierzu eine entsprechende Ausnehmung aufweisen Ferner umgreifen die lösbaren Spannbacken 27 den Lagerzapfen 32 an seinem Umfang Die Spannbacken 27 spannen das Maschinenbauteil 31 am Außenumfang des Lagerzapfens 32 und sind in Bezug auf die Zentrierspitze 26 des Spannfutters 6 in radialer Richtung ausgleichend gelagert
Zusätzlich hierzu sind die Spannbacken 27 in deren technischer Ausfuhrung derart gestaltet, dass das Maschinenbauteil 31 in axialer Richtung auf die zentrisch umlaufende Zentrierspitze 26 des Spannfutters 6 gedruckt wird
Dadurch wird eine erhöhte Zentriergenauigkeit des Maschinenbauteils 31 erreicht
Auf der gegenüberliegenden Seite des Maschinenbauteiis 31 ist die Reitstock-Pinoie 8 mit einem konisch angepassten Eingreifzapfen 9 in die kegelförmig geformte Innenausnehmung 36 eingefahren
Die Lunette 11 ist dabei in ihrer zurückgezogenen Stellung; ihr bewegliches Stutzteil 29 ist zurückgefahren In diesem ersten Spannzustand wird die erste Schleifscheibe 20 gegen den Ubergangsbereich 34 des Maschinenbauteils 31 zugestellt, und es wird dort ein Lunettensitz 39 angeschliffen Die Schieifstelle ist durch eine doppelte kurze Linie angedeutet Das Schleifen erfolgt im Schälschleif-Verfahren, wobei die Schleifrichtung in Figur 2 von rechts nach links, also in Richtung zum Werkstuckspindelkopf 4 hin erfolgt
Dabei liegen die gemeinsame Drehachse 10 und die erste Rotationsachse 21 nicht in einer gemeinsamen Ebene, sondern sind auch in senkrechter Richtung etwas gegeneinander schräg gestellt, so dass an der Schleifstelle im Wesentlichen nur eine Punktberuhrung erfolgt Die nächste Bearbeitungsphase ist in Figur 3 dargestellt Die erste Schleifspinde! 19 ist in ihre Ruhestellung zurückgefahren, und das bewegliche Stutzteil 29 der Lünette 11 umgreift teilweise den angeschliffenen Lunettensitz 39, vgl auch Figur 9
Ferner hat sich der Reitstock 7 in axialer Richtung von dem Maschinenbauteil 31 entfernt, so dass die zweite Schleifspindel 22 durch Verschwenken des Schleifspindelstocks 17 um die Schwenkachse 18 in Wirkstellung vor die rotationssymmetrische Innenausnehmung 36 des Werkstucks 31 gebracht werden kann Der Reitstock 7 muss hierbei um eine Länge L zurückgefahren werden, die bei üblichen Universal-Rund- und Unrundschleifmaschinen nicht zur Verfugung steht und eine derartige Größe hat, dass die zweite Schleifspindel 22 zum Ausfuhren des Innenschleifens in den Raum zwischen Reitstock 7 und Maschinenbauteil 31 eingefahren werden kann Die Länge L überschreitet übliche Pinolenhube um ca das Drei- bis Fünffache Damit ist der zweite Spannzustand hergestellt Mit der zweiten Schleifscheibe 23 wird nunmehr die rotationssymmetrische Umfangsfläche der Innenausnehmung 36 geschliffen
Die anschließende dritte Phase des Schleifvorganges zeigt die Figur 4 Die zweite Schleifspindel 24 ist wieder in ihre Ruhestellung zurückgefahren, und die Pinolenspitze 9 der Reitstock-Pinole 8 liegt wieder einspannend und zentrierend an der Innenausnehmung 36 des Maschinenbauteils 31 an Die Lunette 11 ist jetzt wirkungslos, nachdem ihr bewegliches Stutztei! 29 wieder in den Lunetten-Sockel 28 zurückgefahren ist Somit liegt insgesamt wieder der erste Spannzustand wie in Figur 2 vor Nunmehr wird durch Verschwenken des Schleifspindelstocks 17 die erste Schleifscheibe 20 erneut gegen die Außenkontur des Maschinenbauteils 31 zugestellt Die zu schleifenden Bereiche sind durch zusätzliche parallele Striche der Außenkontur in Figur 4 besonders gekennzeichnet; sie befinden sich vor allem im Ubergangsbereich 34 Auch hierbei wird durch leichtes Schrägstellen der gemeinsamen Drehachse 10 gegenüber der ersten Rotationsachse 21 erreicht, dass beim Außenrundschleifen in Form eines Schälschleifens im Wesentlichen nur eine Punktberuhrung zwischen dem Schleifbelag und dem Maschinenbauteil 31 vorliegt
In dem erneut hergestellten ersten Spannzustand gemäß Figur 4 kann somit die gesamte Außenkontur des Maschinenbauteils 31 geschliffen werden, jedoch mit Ausnahme des Lagerzapfens 32, der hierbei zum Spannen mittels der lösbaren Spannbacken 27 dient Abschließend so!l aber auch der Lagerzapfen 32 geschliffen werden; diese Phase des Schieifvorganges ist in Figur 5 dargestellt Die Schleifmaschine und das Maschinenbauteil 31 werden hierzu in den dritten Spannzustand gebracht Hierbei sind die lösbaren Spannbacken 27 von dem Lagerzapfen 32 gelöst und axial in das Spannfutter 6 eingefahren Das Maschtnenbautei! 31 ist jetzt nur noch zwischen der Zentrierspitze 26 des Werkstückspindeistocks und der Pinolenspitze 9 der Reitstock-Pinole gespannt Während in den verschiedenen Phasen gemäß den Figuren 2 bis 4 der Drehantrieb für das Maschinenbauteil 31 im Wesentlichen durch die lösbaren Spannbacken 27 des Werkstückspindeistocks 4 herbeigeführt worden ist, erfolgt die Radialmitnahme des Maschinenbauteils 31 nunmehr durch Reibung auf der Zentrierspitze 26 des Werkstückspindeistocks 4 Das ist ausreichend, weil der Drehwiderstand beim Rundschleifen des kleinen Lagerzapfens 32 wesentlich geringer ist als bei den vorangegangenen Schleifvorgängen
Das Außenrundschleifen des Lagerzapfens 32 ist auch in Figur 5 wieder durch eine parallele Doppellinie zur Außenkontur hervorgehoben
Die verschiedenen Phasen des Schieifvorganges sind dabei durch die Messvorrichtungen 13, 14, 15 und 30 kontrolliert, überwacht und teilweise gesteuert worden Es muss hervorgehoben werden, dass alle Verfahrensschritte in derselben Schleifmaschine bei unveränderter Einspannlage des Maschinenbauteäls 31 vorgenommen worden sind
Das Maschinenbauteil kann nunmehr nach dem Fertigschleifen entladen werden
Weitere Bearbeitungsvorgänge wie beispielsweise das Erzeugen von Einstichen sind allerdings mit der dritten Schleifspindel 25 möglich, sofern diese nicht zu gänzlich anderen Bearbeitungszwecken dient. Liste der Bezugsziffern
Maschinenbett
Führungen
Schleiftisch
Werkstύckspindelstock
Antriebsmotor zu 4
Spannfutter zu 4
Reitstock
Reitstock-Pinoie
Pinolenspitze gemeinsame Drehachse
Lünette
Abrichtvorrichtung erste Messvorrichtung zweite Messvorrichtung dritte Messvorrichtung
Schlitten
Schleifspindelstock
Schwenkachse erste Schleifspindel erste Schleifscheibe a umfangsseitiger Schleifbelag b stirnseitiger Schleifbelag erste Rotationsachse zweite Schleifspindel zweite Schleifscheibe zweite Rotationsachse dritte Schleifspindel
Zentrierspitze
Spannbacken
Lunetten-Sockel bewegliches Stützteil vierte Messvorrichtung
Maschinenbauteil
Lagerzapfen langgestreckter Schaftteil
Ubergangsteil
Flansch rotationssymmetrische Innenausnehmung
Freistichbereich
Eindrehung
Lünettensitz

Claims

Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
J83066PCT F/LE/NS/sd
Patentansprüche
Verfahren zur Schleifbearbeitung eines um seine Längsachse zur Rotation angetriebenen Maschinenbauteils (31), das an seinem einen axialen Ende einen Lagerzapfen (32) und an seinem entgegengesetzten Ende eine Innenausnehmung (36) aufweist,
wobei mit einer ersten Schleifscheibe (20) Außenflächen und mit einer zweiten Schleifscheibe (23) die Umfangsfläche der Innenausnehmung geschliffen werden und zum Einspannen des Maschinenbauteils (31) beim Schleifen ein Werkstύckspindelstock (4), ein Reitstock (7) und mindestens eine Lunette (11) vorgesehen sind,
mit folgenden Verfahrensschritten:
a) es wird ein erster Spannzustand herbeigeführt, in dem das Spannfutter (6) des Werkstuckspindelstocks (4) mit lösbaren Spannbacken (27) den Lagerzapfen (32) des Maschinenbauteils (31) umgreift und zugleich mit einer Zentrierspitze (26) in die Stirnseite des Lagerzapfens (32) eingreift, während die Reitstockpinole (8) mit einem angepassten Eingreifzapfen (9) in die Innenausnehmung (36) des Maschinenbauteils (31) eingreift;
b) in dem ersten Spannzustand wird mit der ersten Schleifscheibe (20) ein Lunettensitz (38) an den Außenumfang des Maschinenbauteils (31 ) angeschliffen;
c) es wird ein zweiter Spannzustand herbeigeführt, in dem das Maschinenbauteil (31) an der Stelle des Lünettensitzes (38) von der Lünette (11) abgestützt und der Reitstock (7) in axialer Richtung so weit von dem Maschinenbauteil (31) weggefahren wird, dass die zweite Schleifscheibe (23) in die Innenausnehmung (36) des Maschinenbauteäls (31 ) einfahren kann; d) in dem zweiten Spannzustand wird die rotationssymmetrische Umfangsfläche der innenausnehmung (36) mit der zweiten Schleifscheibe (23) geschliffen;
e) die zweite Schleifscheibe (23) wird in ihre Ruhestellung zurückgefahren, die Lünette (11 ) wirkungslos gemacht und wieder der erste Spannzustand hergesteift;
f) in dem erneut hergestellten ersten Spannzustand werden mit der ersten Schleifscheibe (20) die erforderlichen Bereiche an der Außenkontur des Maschinenbauteils (31) mit Ausnahme des Lagerzapfens (32) geschliffen;
g) es wird ein dritter Spannzustand herbeigeführt, in dem die lösbaren Spannbacken (27) in dem Spannfutter (6) des Werkstockspindelstocks (4) von dem Lagerzapfen (32) gelöst und axial in das Spannfutter (6) eingefahren werden, so dass das Maschinenbauteil (31 ) nur noch zwischen der Zentrierspitze (26) des Werkstückspindelstocks (4) und der Reitstockpinole (8) eingespannt ist;
h) in dem dritten Spannzustand wird der Umfang des Lagerzapfens (32) mit der ersten Schleifscheibe (20) geschliffen
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Schleifscheibe (20, 23) durch Verschwenken eines gemeinsamen Schleifspindelstocks (17) in und außer Eingriff mit dem Maschinenbauteil (31 ) gebracht werden, wobei der Schleifspindelstock (17) durch schwenkbare Anordnung auf einem Schlitten (16) in einer Richtung senkrecht zur Längsachse (10) des Maschinenbauteils (31) linear verfahrbar ist
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Schleifscheibe (20, 23) durch stufenloses Verschwenken ihres gemeinsamen Schleifspindeistocks (17) unter verschiedenen Winkeln gegen die zu schleifenden Bereiche des Maschinenbauteils (31) zustellbar sind
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschleifen des Lύnettensitzes (39) durch Schälschleifen mit Längsvorschub in Richtung auf den Werkstuckspindelstock (4) hin erfolgt Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schleifen der Außenkonturen des Maschinenbauteils (31) die Rotationsachse (21) der ersten Schleifscheibe (20) und die gemeinsame Drehachse (10) von Werkstuckspindelstock (4), Maschinenbauteil (31) und Reitstock (7) derart schräg zueinander verlaufen, dass im wesentlichen nur eine punktförmige Berührung zwischen der ersten Schleifscheibe (20) und der Außenkontur des Maschinenbauteils (31) zustande kommt, wobei der Längsvorschub in Richtung auf den Werkstückspindelstock (4) hin erfolgt
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit der ersten Schleifscheibe (20) sowohl Umfangsbereiche als auch Stirnflächen des Maschinenbauteils (31) geschliffen werden
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb des Maschinenbauteils (31) beim Schleifen wahlweise einzeln oder gemeinsam durch die Zentrierspitze (26) und/oder die lösbaren Spannbacken (27) des Werkstückspindelstocks (4) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es CNC- gesteuert abläuft.
Schleifmaschine nach Art einer Universal- Rund- und Unrundschleifmaschine zur Durchfuhrung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8, bei der die folgenden Merkmale vorgesehen sind:
a) auf einem in seiner Längsrichtung verfahrbaren Schleiftisch (3) sind ein Werkstückspindelstock (4) und ein Reitstock (7) angeordnet, zwischen denen sich das zu schleifende Maschinenbauteil (31) befindet, wobei die gemeinsame Längsachse (10) von Werkstύckspindelstock (4), Maschinenbauteil (10) und Reitstock (7) in Längsrichtung des Schleiftisches (3) verläuft;
b) das Spannfutter (6) des Werkstuckspindeistocks (4) weist eine Zentrierspitze (26) sowie lösbare Spannbacken (27) auf, die beide zum Zusammenwirken mit einem an dem einen Ende des Maschinenbauteils (31) befindlichen Lagerzapfen (32) ausgebildet sind; c) der Reitstock (7) hat eine Reitstock-Pinole (8) mit daran befindlichem Eingreifzapfen (9), der zum zentrierenden Eingriff in eine rotationssymmetrische lnnenausnehmung (36) angepasst ist, die sich an dem anderen Ende des Maschinenbauteils (31) befindet;
d) es ist mindestens eine Lunette (11) mit einem Sockel (28) und einem beweglichen Stutzteil (29) vorgesehen;
e) an einem senkrecht zur Längsrichtung des Schleiftisches (3) gesteuert verfahrbaren Schlitten (16) ist ein um eine senkrechte Schwenkachse (16) schwenkbarer Schleifspindelstock (17) angeordnet, an dem zwei zur Rotation angetriebene Schleifscheiben (20, 23) mit waagerecht verlaufenden Rotationsachsen (21, 24) gelagert sind;
f) durch Verfahren und Verschwenken des Schleifspindelstocks (17) ergeben sich wahlweise zwei Grundstellungen der beiden Schleifscheiben (20, 23), wobei in der ersten Grundstellung die erste Schleifscheibe (20) an die Außenkontur des Maschinenbauteils (31) zugestellt ist und in der zweiten Grundsteilung die zweite Schleifscheibe (23) an die Umfangsfläche der lnnenausnehmung (36);
g) in der ersten Grundstellung ist das Maschinenbauteil (31) zwischen Werkstuckspindelstock (4) und Reitstock (7) eingespannt, während in der zweiten Grundstellung der Reitstock (7) vom Maschinenbauteil (31) weggefahren ist;
h) die Bewegungsbahn des Reitstocks (7) auf dem Schleiftisch (3) in dessen Längsrichtung ist über das bei Universalschleifmaschinen bekannte Maß hinaus derart verlängert, dass die zweite Schleifscheibe (23) beim Übergang von der ersten in die zweite Grundstellung die entstandene Lücke zwischen dem in seiner Spannstellung befindlichen Maschinenbauteil (31) und dem ausgefahrenen Reitstock (7) passieren kann
Schleifmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schleifscheibe (20) an einer ersten Schleifspindel (19) und die zweite Schleifscheibe (23) an einer zweiten Schleifspindel (22) gelagert ist, wobei sich beide Schleifspindeln (19, 22) auf dem Schleifspindelstock (17) befinden und die Rotationsachsen der beiden Schleifscheiben (20, 23) sich unter einem stumpfen Winkel von vorzugsweise 120 Grad kreuzen
Schleifmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schleifscheibe (20) sowohl an ihrem Umfang als auch an einer Stirnfläche mit je einem Schleifbelag (20a, 20b) versehen ist
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