Flachrundschleifen

Abstract

 Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Flachrund­schleifen von Rotationskörperteilen (1), insbesondere Kurbelwellen- und Nockenwellengrundlagern vorgestellt, wo­bei die zu bearbeitende Welle in Drehbewegungen versetzt wird und das Schleifwerkzeug, daß als aus einzelnen Seg­menten zusammengesetzter Flachschleifstein ausgebildet ist, an dem zu bearbeitenden Wellenteil (1 a) vorbeige­führt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Aus der DE-PS 885 527 ist eine Vorrichtung zum Feinzieh­schleifen von Wellenteilen bekannt, wobei die zu bear­beitende Welle in einer Haltevorrichtung drehbar geführt ist und ein Werkzeughalter mit darauf befestigten Schleif­werkzeugen zur Schleifzugabe radial zu der Welle bewegbar ist. Nachteilig an einer derartigen Schleifvorrichtung ist es daß zum Ändern der Schleifgüte, die durch die Kör­nungswerte der Schleifsteine bestimmt ist, der komplette Werkzeughalter mit den Schleifsteinen gewechselt werden muß. Demzufolge muß während eines kompletten Schleifbear­beitungsvorgangs einer Welle die Werkzeugmaschine mehrfach stillgesetzt werden, um die Welle mit Schleifsteinen unterschiedlicher Schleifgüte bearbeiten zu können.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzu­stellen, mit der es möglich ist, das Schleifwerkzeug während eines fortlaufenden Bearbeitungsvorgangs zu wechseln.

[0004] Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß das Schleifwerkzeug als Flachschleifstein ausgebildet ist, wird ein Wechsel des Schleifwerkzeugs durch ein tangentiales Verschieben des Werkzeughalters mit dem Flachschleifstein zu dem zu bear­beitenden Rotationskörperteil erreicht.

[0005] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Flach­schleifstein aus aufeinander folgenden Segmenten zusammen­gesetzt. Dabei weisen die aufeinander folgenden Segmente vorteilhaft unterschiedliche Körnungswerte auf. Somit kann während eines einzigen Bearbeitungsvorgangs, ohne die Schleifmaschine zu einem Werkzeugwechsel stillzusetzen, die Bearbeitungsgüte des zu bearbeitenden Rotationskörper­teils geändert werden.

[0006] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, die unterschiedlichen Körnungswerte der einzelnen Segmente eines Flachschleifsteins sortiert aufeinander folgen zu lassen. Das heißt also, daß als erstes Endsegment auf dem Werkzeughalter ein Segment mit dem gröbsten zu verwenden­den Körnungswert angeordnet ist, und daran anschließend die Körnungswerte der folgenden Segmente bis zu einem feinsten Körnungswert immer verfeinert werden, wobei die­ses Segment als zweites Endsegment verwendet wird.

[0007] Nach einer Weiterbildung ist der aus Segmenten zusammenge­setzte Flachschleifstein keilförmig ausgebildet. Dabei weist das Segment mit der gröbsten Körnung mit seinem von dem nächst feineren Segment abgewandten Ende das spitze Ende des Keils auf, während das auf dem Werkzeugträger gegenüberliegende Segment mit den feinsten Körnungswerten endseitig das stumpfe Ende des Keils bildet. Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß bei einer tangentialen Be­wegung des Flachschleifsteins zu dem zu bearbeitenden Ro­tationskörperteil ausgehend von dem spitzen Keilende der sich durch den Schleifvorgang verringernde Durchmesser des Rotationskörperteils durch die sich keilförmig erweiternde Dicke des Flachschleifsteins ausgeglichen wird. Somit ist sichergestellt, daß, ohne das der Werkzeugträger radial zu dem zu bearbeitenden Rotationskörperteil nachgestellt wer­den muß, alle Segmente des Flachschleifsteins an dem zu bearbeitenden Rotationskörperteil Schleifarbeit ver­richten. Der gleiche Vorteil wie mit der keilförmigen Aus­bildung des Flachschleifsteins wird erreicht, wenn der mit Segmenten gleicher Dicke ausgestattete Werkzeugträger mit einem Anstellwinkel zu dem zu bearbeitenden Rotations­körperteil tangential bewegt wird. Eine derartige Aus­bildung hat den Vorteil, daß die Segmente alle mit der gleichen Dicke gefertigt werden können. Damit wird sowohl ein gleichmäßiger Verschleiß der einzelnen Segmente er­reicht, als auch bei der Grundzusammenstellung der ein­zelnen Segmente unterschiedlicher Körnung zu einem Flach­schleifstein die Auswahl des jeweils hinsichtlich der An­schlußhöhe zu dem vorangegangenen Segment passenden Folge­segments erleichtert. Weiterhin ist es durch einen ein­stellbaren tangentialen Anstellwinkel des Werkzeugträgers zu dem zu bearbeitenden Rotationskörperteil auch leicht möglich, unterschiedliche Werkstückfestigkeiten zu berück­sichtigen, die sich in einer schnelleren oder langsamen Materialabnahme während des Schleifvorgangs äußern. Dadurch, daß die dem Rotationskörper zugewandte Seite des Flachschleifsteins eine sich über dessen tangentiale Er­streckung ändernde Oberflächenkontur aufweist, ist es in Weiterbildung der Erfindung möglich, das zu bearbeitende Rotationskörperteil mit einer speziellen Oberflächenkontur zu schleifen. So können beispielsweise Nuten oder Ver­tiefungen in einfacher Weise in einen Rotationskörperteil eingeschliffen werden.

[0008] In dem Anspruch 8 wird ein vorteilhaftes Verfahren be­züglich eines Schleifablaufs für eine Vorrichtung nach einem der vorangengangenen Ansprüche aufgezeigt. Dabei wird der aus Segmenten zusammengesetzte Flachschleifstein mit einer derartigen Geschwindigkeit ausgehend von einer ersten Endstellung des Flachschleifsteins tangential an dem zu barbeitenden Rotationskörperteil vorbeigeführt, daß beim Erreichen der zweiten Endstellung des Flach­schleifsteins der Bearbeitungsvorgang des Rotationskörper­teils abgeschlossen ist. Dabei ist es gleichgültig, ob der Bearbeitungsvorgang das Ziel hat, das zu bearbeitende Ro­tationskörperteil auf ein vorgegebenenes Maß abzuschlei­fen, eine vorgegebene Schleifgüte des Rotationskörperteils zu erreichen oder beide Ziele erfüllt werden sollen. Bei speziellen Schleifvorgängen ist es aber auch sinnvoll, mehrere Bearbeitungsvorgänge aufeinander folgen zu lassen.

[0009] In Weiterbildung des Verfahrens wird die Drehgeschwindig­keit des zu bearbeitenden Rotationskörperteils insbe­sondere bei feinerwerdenden Körnungswerten der aufeinander folgenden Segmente des Flachschleifsteins erhöht. Dadurch wird die Schleifgüte des Rotationskörperteils weiter ver­bessert.

[0010] Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist es vorteilhaft, neben dem tangentialen Vorschub des Werkzeug­trägers einen radialen Vorschub des Werkzeugträgers zu dem zu bearbeitendem Rotationskörperteil hin vorzunehmen, wo­ bei die beiden Bewegungen so aufeinander abgestimmt sind, daß eine fortlaufende Bearbeitung des Rotationskörperteils in der Form gewährleistet ist, daß:

a) die beiden Vorschubgeschwindigkeiten so eingeregelt werden, daß eine unzuzlässig hohe Beanspruchung von Werkstück und Werkzeug vermieden wird,

b) bei einem einmaligen Überfahren des Rotations­körperteils mit dem Flachschleifstein die vor­gegebene Bearbeitungsgüte bzw. das vorgegebene Schleifmaß erreicht ist.

[0011] Je nach den Erfordernissen bezüglich Schleifgüte und Tem­peraturentwicklung während des Schleifvorgangs ist es vor­teilhaft, zumindest während eines zeitlichen Abschnitts des Schleifverfahrens der Schleifstelle Kühlmittel zuzu­führen. Dies erfolgt vorteilhaft über eine an der Schleif­maschine fest installierte Zuführeinrichtung, die entweder manuell oder programmgesteuert mit Kühlflüssigkeit be­schickt wird.

[0012] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des erfindungswesentlichen Teils einer Schleifvorrichtung

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Schleifvorrichtung gemäß Fig. 1

Fig. 3 zeigt eine Ansicht nach Schnitt A-A gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lagerkörpers, der die Welle in dem zu bearbeitenden Wellenteil trägt.

[0013] Das zu bearbeitende Rotationskörperteil 1 a ist in den Ausführungsbeispielen das Grundlager einer Kurbelwelle 1. Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist die Kurbelwelle 1 in zu dem Wellenteil 1 a benachbarten Grundlagerwellenteilen 1 b und 1 c in nicht näher dargestellten Lagern 2 b und 2 c drehbar gelagert. Die Lager 2 b, 2 c sind wiederum an der Schleifmaschine befestigt. Auf dem freien Grundlager­wellenteil 1 c der Kurbelwelle 1 ist ein Zahnrad 3 be­festigt. Über dieses Zahnrad 3 wird die Kurbelwelle 1 von einem in die Schleifmaschine integrierten Motor regelbar angetrieben.

[0014] Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, sind auf einem Werk­zeughalter vier Segmente 5, 6, 7 und 8 eines Flachschleif­steins 26 befestigt. Die Flachschleifsteinsegmente 5 bis 8 weisen unterschiedliche Körnungswerte auf. Das Segment 5 hat die gröbste Körnung, die Flachschleifsteinsegmente 6 und 7 werden in ihrer Körnung jeweils stufenweise feiner und das Flachschleifsteinsegment 8 weist die feinste Kör­nung auf. Die einzelnen Segmente 5 bis 8 haben alle im Neuzustand identische Abmessungen.

[0015] Stirnseitige Endstücke 9 und 10 des Werkzeughalters 4 fixieren einmal die Segmente 5 bis 8, zum anderen sind sie mit Einrichtungen versehen, die eine Verstellung des An­stellwinkels des Werkzeughalters 4 zu der tangentialen Be­wegungsrichtung a des Werkzeughalters 4 ermöglichen. Dazu ist der Werkzeughalter 4 in seiner Querachse 11, die in dem stirnseitigen Endstück 10 liegt, drehbar gelagert. In dem gegenüberliegenden stirnseitigen Endstück 9 ist ein Gewinde 12 eingearbeitet, in das eine Spindel 13 einge­schraubt ist. Die Spindel 13 kann über nicht dargestellte Einrichtungen fernbedienbar von dem Steuerpult der Schleifmaschine verdreht werden. Mit dieser Einrichtung ist es möglich, einen Anstellwinkel des Werkzeughalters 4 zu der Bewegungsrichtung a fest oder variierbar während des tangentialen Bewegungsvorgangs einzustellen. Somit ist es jederzeit möglich, den Schleifdruck der Flachschleif­steinsegmente 5 bis 8 auf den Wellenteil 1 a den Erforder­nissen anzupassen. Weiterhin ist eine zusätzliche Ver­stelleinrichtung vorgesehen, die den gesamten Werkzeug­halter 4 radial zu dem Wellenteil 1 a in der Bewegungs­richtung b verstellt. Diese Einrichtung ist notwendig, um die Grundeinstellung der Schleifmaschine zu dem zu bear­beitenden Wellenteil vorzunehmen.

[0016] In der Fig. 3 ist die Befestigung der Segmente 5 bis 8 auf dem Werkzeughalter 4 dargestellt. Der Werkzeugträger 4 be­steht aus einer Grundplatte 14, zwei Seitenwänden 15 und 16 sowie den aus Fig. 1 ersichtlichen stirnseitigen End­stücken 9 und 10. Mit diesen Befestigungsteilen werden die einzelnen Segmente 5 bis 8 auf der Grundplatte 14 festge­klemmt. Dabei sind die Seitenwände 15 und 16 sowie die stirnseitigen Endstücke 9 und 10 lösbar mit der Grund­platte 14, beispielsweise über Schraubverbindungen ver­bunden. Zusätzlich sind in die Segmente 5 bis 8 jeweils Gewindebuchsen 17 und 18 jeweils in die Bodenseite der Segmente eingelassen. Durch entsprechende Öffnungen in der Grundplatte 14, die zu den Gewindebuchsen 17 und 18 fluchten, werden die Segmente 5 bis 8 zusätzlich an der Grundplatte 14 verschraubt. Die Breite der Segmente 5 bis 8 ist so bemessen, daß das zu bearbeitende Grundlager-­Wellenteil 1 ohne Axialbewegung a bei einmaligem Über­fahren mit dem Flachschleifstein bearbeitet ist. Über eine Düse 19 wird der Schleifstelle in ihrer gesamten Breite Kühlflüssigkeit zugeführt.

[0017] Fig. 4 zeigt eine Haltevorrichtung 20, die die Kurbelwelle 1 zusätzlich in dem zu bearbeitenden Grundlager-Wellenteil 1 a trägt. Die Haltevorrichtung 20 besteht aus einem zu Montage- und Demontagezwecken teilbaren Bügel 21, der den Wellenteil 1 a zu etwa 3/4 umfaßt. Dabei ist der Bügel 21 so zu dem Werkzeughalter 4 bzw. zu den auf dem Werkzeug­halter 4 angeordneten Flachschleifsteinsegmenten ausge­richtet, daß diese ungehindert an der Schleifstelle vor­beigeführt werden können. Der Bügel 21 weist zur Lagerung des Wellenteils 1 a Rollen 22, 23 und 24 auf. Die Rollen 22 und 23 sind nicht verstellbar an dem Bügel 21 be­festigt, während die Rolle 24 über eine Nachstellein­richtung 25 auf den Außendurchmesser der zu bearbeitenden Welle abgesenkt bzw. angehoben werden kann. Die Haltevor­richtung 20 wird dann eingesetzt, wenn bei der Schleifbe­arbeitung einer Welle die Gefahr besteht, daß der zu bear­beitende Wellenteil durch Flieh- oder sonstige Kräfte durchgebogen werden kann. Bei kleinen Wellenteilen kann die Haltevorrichtung 20 auch zur alleinigen Führung für die zu bearbeitende Welle genutzt werden. Bei einer der­artigen Nutzung ist beispielsweise die Rolle 24 über ge­eignete Vorrichtungen antreibbar, so daß von dieser Rolle 24 die zu bearbeitende Welle in Drehbewegungen versetzt wird.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Schleifbearbeitung von Rotations­körpern (1), insbesondere Wellen (1) mit Wellenzapfen (1 a, 1 b, 1 c,) wobei der Rotationskörper (1) in einer Haltevorrichtung (2 b, 2 c, 20) geführt um die Mittel­längsachse des zu bearbeitenden Rotationskörperteils (1 a) drehbar ist und wobei das Schleifwerkzeug in einem Werk­zeughalter (4) eingespannt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug als Flach­schleifstein (26) ausgebildet ist und daß der Werkzeug­halter (4) mit dem eingespannten Flachschleifstein (26) tangential zu dem zu bearbeitenden Wellenteil (1 a) beweg­bar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Flachschleifstein (26) aus in der tangentialen Bewegungsrichtung (a) aufeinander fol­genden Segmenten (5, 6, 7, 8) zusammengesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinander folgenden Seg­mente (5, 6, 7, 8) des Flachschleifsteins (26) unter­schiedliche Körnungswerte aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Körnungswerte aufeinander folgender Segmente (5, 6, 7, 8) des Flachschleifsteins (26) beginnend mit einem groben Körnungswert (5) über min­destens einem mittleren Körnungswert (6, 7) zu einem feinen Körnungswert (8) verändert werden.

5. Vorrichtung nach einem der Anspürche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die dem Rotationskörper zuge­wandte Seite des Flachschleifsteins (26) eine sich über die tangentiale Erstreckung des Flachschleifsteins (26) ändernde Oberflächenkontur aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Flachschleifstein (26) keilförmig in bezug auf die tangentiale Bewegungsrichtung (a) ausgebildet ist, wobei das spitze Ende der keil­förmigen Ausbildung dem stirnseitigen Ende des Segmentes (5) mit dem groben Körnungswert und das stumpfe Ende der keilförmigen Ausbildung dem stirnseitigen Ende des Seg­mentes (8) mit dem feinen Körnungswert zugeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifstelle während des Schleifvorgangs über eine Düse (19) Kühlmittel zuführbar ist.

8. Verfahren für eine Vorrichtung nach einem der An­sprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Flachschleifstein (26) mit einer derartigen Geschwindigkeit, ausgehend von einer er­sten Endstellung C des Flachschleifsteins (26) tangential an dem zu bearbeitenden Rotationskörperteil (1a) vorbeige­führt wird, das beim Erreichen einer zweiten Endstellung D des Flachschleifsteins (26) der Bearbeitungsvorgangs des Rotationskörperteils (1a) abgeschlossen ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit des zu bearbeitenden Rotationskörperteils (1a) bei feinerwerden­den Körnungswerten des Flachschleifsteins (26) erhöht wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Flachschleifstein (26) während der tangentialen Bewegung (a) entlang des zu bear­beitenden Rotationskörperteils (1a) ausgehend von einer ersten Endstellung C des Flachschleifsteins (26) bis zum Erreichen einer zweiten Endstellung D an das zu bear­beitenden Rotationskörperteil (1a) radial (b, b1) heran­geführt wird.

Zeichnung