Verfahren und Anordnung zum Schleifen von Werkstücken mit Profilen

Abstract

 Bekannte Verfahren zum Schleifen mit Profilen im Einstechverfahren auf Rundschleifmaschinen unter Verwendung einer mit der Schleifscheibe mechanisch gekoppelten Abrichtrolle haben den Nachteil, daß die dafür vorgesehenen Schleifma­schinen in der Einstech- bzw. Zustellrichtung zwei verschiedenartig angetriebene Supporte aufweisen. Von ihnen ist ein Support kinematisch über ein entsprechendes Getriebe mit dem zu schleifenden Werkstück gekoppelt und der zweite Support führt die erforderliche Zustellbewegung beim Schleifen durch. Um ein Schleifsystem auf Rundschleifmaschinen zum Schleifen von Profilen zu schaffen, bei dem ein Support beispielsweise zur Erzeugung von Polygonprofilen entfallen kann, ist neuerdings vorgesehen, daß die Schleif­scheibe (1) und das Werkstück (5) durch ein Getriebe (12 - 17) kinematisch gekoppelt sind, mit dem die Drehzahlen von Werkstück (5) und Schleifscheibe (1) aufeinander abzustimmen ist.
Dabei können die Abrichtrolle (3) und das Werk­stück (5) über die Schleifscheibe (1) angetrie­ben werden und es ist möglich, durch Änderung des Drehzahlverhältnisses zwischen der Schleif­scheibe (1) und dem Werkstück (5) Profile unter­schiedlicher Steigungen mit einer eingängigen Schleifscheibe (1) zu erzeugen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordung zum Schleifen vonunrunden Werkstücken mit Profilen im Einstechverfahren auf Rundschleifmaschinen unter Ver­wendung einer mit der Schleifscheibe kinematisch ge­koppelten Abrichtrolle.

[0002] Bei bekannten Verfahren zum Erzeugen oder Fertigsch­leifen von Profilen an Werkstücken im Geradein­stechschleifverfahren haben die Profilform der Werk­stücke und der dazu notwendigen Schleifscheibenumflä­che ihren Verlauf in Achsrichtung der Schleifscheibe bzw. des Werkstückes. Die Profile von Schleifscheibe und Werkstück weisen in ihren jeweiligen Umfangsrich­tungen keine Abweichungen von einer kreisrunden Pro­ filform auf, wobei jedoch die Profilabmessungen in je­weiligen Abschnitten solcher Werkstücke bzw. Schleif­scheiben unterschiedliche Durchmesser haben können.

[0003] Nach der DE-PS 3029039 sind Schleifscheiben bekannt, die auf ihrer Umfangsfläche achsparallele Rillen mit einer Tiefe von 1 bis max. etwa 1.000 um tragen. Diese Rillen dienen dazu, unterschiedliche Rauhtiefen bei­spielsweise für ein Grobschleifen oder auch ein Feinschleifen ausnutzen zu können. Sie sind dafür in Winkelabständen von max. 1° angeordnet. Es handelt sich dabei um Mikrorillen, die unmittelbar nebeneinan­der liegendzwischensichschmale Stege bzw. Rillenränden bilden, die wirkungsmäßig mit Schneiden vergleichbar sind. Um diese Rillen zu erzeugen wird eine Abricht­rolle benutzt, mit der ein festes, mit der Anzahl der an der Schleifscheibe zu erzeugenden Rillen einerseits und der Anzahl der Schneiden der Abrichtrolle anderer­seits abhängiges Drehzahlverhältnis aufrecht erhalten wird. Dafür ist eine solche Abrichtrolle mit der Schleifscheibe durch ein mechanisches Getriebe formschlüssig gekoppelt.

[0004] Mit derartigen Schleifscheiben, deren Schleiffläche in der Praxis als zylindrische Umfangsfläche wirksam ist, lassen sich zwar auch Polygonprofile an Werkstück­ken schleifen. Ein Nachteil der dazu angewandten Schleifverfahren ist es jedoch, daß entsprechende Schleifmaschinen in der Einstech- bzw. Zustellrichtung zwei verschiedenartig angetriebene Supporte aufweisen müssen. Ein Support ist notwendig, um die entsprechen­den Bewegungen senkrecht zu der Achse des Werkstückes vorwärts und rückwärts zur Erzeugung des notwendigen Profiles herbeizuführen. Die Bewegung dieses Supports ist kinematisch über ein entsprechendes Getriebe mit dem zu schleifenden Werkstück gekoppelt. Der zweite Support dient dafür, die erforderliche Zustellbewegung beim Schleifen durchzuführen, die sich bekanntlich im Werkstückkontakt nur in Hundertsteln von Millimetern bewegt.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schleifsystem auf Rundschleifmaschinen zum Schleifen von Profilen zu schaffen, bei dessen Anwendung ein Support zur Erzeugung der entsprechenden Profile, bei­spielsweise Polygonprofile, entfallen kann. Notwendig soll allein ein Support bleiben, nämlich derjenige, der die Zustellbewegung im Werkstückschleifscheibe­nkontakt im Bereich von Hundertsteln oder Tausendsteln von Millimetern ausführt.

[0006] Erfindungsgemäß wird ein derart vereinfachtes und er­heblich schneller durchzuführendes Schleifverfahren dadurch geschaffen, daß Schleifscheibe und Werkstück über ein Getriebe kinematisch miteinander gekoppelt werden mit dem die erforderlichen Drehzahlen von Werk­stück und Schleifscheibe zueinander in das notwendige Verhältnis zu bringen sind, wobei das Abrichten der Schleifscheibe und das Schleifen des Werkstückes unter Schrägstellung der Schleifscheibe zu der Abrichtrolle und dem Werkstück erfolgt.Dabei kann es sich um ein mechanisches Getriebe wie auch um eine elektrische Kopplunghandeln.

[0007] Zweckmäßig ist es , wenn die Schleifscheibe durch eine entsprechende kinematisch gekoppelte Diamantabricht­rolle fortlaufend oder stufenweise mit einem entspre­chenden Profil versehen werden kann, das von der Schleifscheibe in kinematischer Kopplung auf das Werk­stück zu übertragen ist.

[0008] Handelt es sich beispielsweise um das Schleifen einer Evolventenverzahnung, so haben sowohl die Diamantab­richtrolle als auch die Schleifscheibe ein beispiels­weise evolventenförmiges Zahnprofil. Dieses Profil wird von der Schleifscheibe auf das Werkstück übertra­gen. Dabei kann die Verzahnung am Werkstück direkt in das Volle geschliffen werden, wenn es sich um sehr kleine Module handelt, oder es kann eine Verzahnung bei größeren Modulen lediglich nach dem Härten nachge­ schliffen werden, wie es in der Technik auch auf ande­ren Maschineneinrichtungen üblich ist.

[0009] Im Falle einer erfindungsgemäßen Verzahnung bilden Diamantabrichtrolle mit der Schleifscheibe und dem Werkstück zusammen eine Art von Getriebe, wobei die kinematische Kopplung bzw. der zwangsläufige Antrieb von Diamantabrichtrolle und Werkstück im verhältnis der vorgesehenen Zähnezahlen erfolgt.

[0010] Aber nicht nur solche Profile, unter die beispiels­weise auch Kerbverzahnungen fallen, können gemäß der Erfindung auf eine neue und höchst wirtschaftliche Weise geschliffen werden, sondern auch Polygonprofile, die bisher zu ihrer Erzeugung einen zusätzlichen ki­nematisch mit dem Werkstück gekoppelten Support benö­tigten. In derartigen Fällen wird der Schleifscheibe über eine entsprechend dem Werkstück geformte Diaman­tabrichtrolle die bisher völlig unübliche Form gege­ben, bei welcher die Umfangsfläche extrem große sicht­bare Durchmesserdifferenzen aufweist, die 0,5 bis 60 mm betragen können. Eine derartige Schleifscheibe er­scheint im Querschnitt annähernd sternförmig, und weist unter regelmäßig wiederkehrenden Winkellagen Profile unterschiedlicher Amplituden auf.

[0011] Ein wesentliches Merkmal bzw. eine Ausgestaltung der Erfindung ist in einer Schrägstellung der Schleif­scheibe aus einer gemeinsamen Ebene zwischen der Dia­mantabrichtrolle und dem Werkstück heraus zu sehen, und zwar beispielsweise um einen Winkel der Schräg­stellung von 25° in Achsrichtung der Schleifscheibe. Eine solche Schrägstellung ist erforderlich, um bei den gegebenen Schnittgeschwindigkeiten einen Schlei­feffekt zu erzeugen, wobei die Schleifrichtung eine Resultierende bildet aus der Umfangsgeschwindigkeits­richtung V_s der Schleifscheibe und der resultierenden Geschwindigkeit V_r in Achsrichtung des Werkstückes.

[0012] Das erfindungsgemäße Verfahren des kinematisch gekop­pelten Schleifens beschränkt sich im übrigen nicht nur auf die Bearbeitung von Profilen der vorbeschriebenen Art. Es können vielmehr durch Wahl des Drehzahlver­hältnisses zwischen Schleifscheibe und Werkstück mit einer eingängig profilierten Schleifscheibe wie auch einer eingängigen Abrichtrolle mehrgängige Gewinde un­terschiedlicher Steigung auf dem Werkstück hergestellt werden.

[0013] Haben Schleifscheibe und Werkstück bei einem eingängi­gen Gewinde der Schleifscheibe gleiche Drehzahlen, so entsteht auf dem Werkstück ein eingängiges Gewinde. Wird die Drehzahl des Werkstückes beispielsweise ver­ doppelt, so entsteht ein zweigängiges Gewinde und so fort. Es läßt sich also erkennen, daß es zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäß gekoppel­ten kinematischen Schleifens gibt.

[0014] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1: Eine Schleifscheibe mit mechanisch gekoppel­tem Werkstück und mechanisch gekoppelter Ab­richtrolle.

Figur 2: Eine Anordnung zum Profilschleifen auf einer bekannten Rundschleifmaschine.

Figur 3: Eine sternförmige Schleifscheibe mit einem Profilwerkstück.

Figur 4: Die Draufsicht auf eine zu einem Werkstück und einer Abrichtrolle schräg gestellten Schleifscheibe.

Figur 5: Die Darstellung von Geschwindigkeitvektoren.

Figur 6: Eine Profilschleifscheibe im Längsschnitt.

[0015] Die in der Zeichnung wiedergegebene Anordnung zum Schleifen eines Werkstückes 5 weist eine Schleif­scheibe 1 mit einem Profil 2 auf, mit der eine Ab­richtrolle 3 kinematisch gekoppelt ist, die ihrerseits ein Profil 4 trägt.

[0016] Schleifscheibe 1, Abrichtrolle 3 und Werkstück 5 wei­sen unterschiedliche Durchmesser D₁ bzw. D₃ und D₂ auf.

[0017] Zum Erzeugen eines Profiles 6 im Werkstück 5 durch Schleifen mittels der Schleifscheibe 1 mit ihrem Pro­fil 2 sind die Umfangsgeschwindigkeiten zwischen dem Werkstück 5 und der Schleifscheibe 1 unterschiedlich. Sie lassen sich auswählen und verändern durch eine in diesem Beispiel mechanische Kopplung zwischen der über ihre Welle 8 angetriebenen Schleifscheibe 1 einerseits mit dem Werkstück 5 und andererseits mit der Abricht­rolle 3. Die Antriebswelle 8 der Schleifscheibe 1 ist dafür mit einer Rolle 9 versehen auf der zwei endlose Riemen 14 und 16 für den Antrieb der Abrichtrolle 3 und der Werkstückrolle 5 liegen. Der Antrieb des Werk­stückes 5 erfolgt durch den Riemen 16 über die Umlenk­ rolle 13 und einen weiteren Riemen 17 über die Rolle 11 des Werkzeuges und der Antrieb der Abrichtrolle 3 über den Riemen 14 und die Umlenkrolle 12 sowie einen weiteren endlosen Riemen 15 und die Scheibe 10. Die Rollen 12 und 13 sind entsprechend dem Doppelpfeil 12 hin und her schwenkbar und so ausgebildet, daß die Drehrichtungen von der Eingangs- zur Ausgangsseite um­gekehrt werden, so daß die Abrichtrolle 3 und das Werkstück 5 entsprechend den Pfeilen beide gegen den Uhrzeigersinn rotieren.

[0018] Das Schleifen eines Profiles an einem polygonförmigen Werkstück 5 im Geradeinstechschleifverfahren erfolgt normalerweise entsprechend Figur 2 unter Anwendung ei­ner Schleifscheib mit kreisrunder Umfangsfläche auf einer Rundschleifmaschine mit zwei Supporten von denen der eine Support notwendig ist, um entsprechend dem Pfeil 21 die Schleifscheibe 1 senkrecht zu der Achse des Werkstückes 5 vorwärts und rückwärts zwecks Erzeu­gung des notwendigen Profiles zu bewegen. Die Bewegung dieses Supports entsprechend Doppelpfeil 21 ist ki­nematisch über ein entsprechendes Getriebe mit dem zu schleifenden Werkstück 5 gekoppelt. Der bei bekannten Rundschleifmaschinen vorhandene zweite Support dient dazu, die erforderliche Zustellbewegung beim Schleifen entsprechend dem Pfeil 20 herbeizuführen, die sich im Kontakt mit dem Werkstück nur um Hundertstel von Mil­ limetern bewegt.

[0019] Durch die mechanische bzw. kinematische Kopplung der Schleifscheibe 1 mit dem Werkstück 5 entsprechend der Figur 1 ist es möglich, entsprechend Figur 3 mit einer geeignet geformten Schleifscheibe 1 unter Fortlassung des Supportes mit der hin- und hergehenden Bewegung entsprechend Pfeil 21 der Figur 2 nur unter fortlau­fender Zustellung entsprechend Pfeil 20 ein polygon­förmiges Werkstück 5 zu schleifen. Die Schleifscheibe 1 ist dafür etwa sternförmig ausgebildet. D.h., die Schleifscheibe 1 ist mit drei gleichförmig über dem Umfang verteilt angeordneten bogenförmigen Vertiefun­gen versehen, wobei die Durchmesserdifferenz t₂ bil­det, d.h. die Differenz zwischen dem geringsten und dem größten Durchmesser der Schleifscheibe bezogen auf die Umfangsrichtung. Diese Differenz t₂, die vorste­hend auch als Amplitude bezeichnet ist, entspricht der Differenz t₁ des Werkstückes, die sich ergibt aus dem größten und seinem geringsten Durchmesser im Quer­schnitt. Dadurch liegt eine fortlaufende Anlage vor zwischen dem Werkstück 5 einerseits und der Schleif­scheibe 1 andererseits, wodurch das entsprechende Pro­fil erzeugt wird.

[0020] Bei der Anordnung nach Figur 4 ist die Schleifscheibe 1 zum Ausüben des Verfahrens schräg gestellt zu der Ebene zwischen der Diamantabrichtrolle 3 und dem Werk­stück 5, und zwar um einen Winkel in der Größe von 25°. Eine solche Schrägstellung ist erforderlich, um bei den gegebenen Schnittgeschwindigkeiten einen Schleifeffekt zu erzeugen, wobei V_s die Geschwindig­keit der Schleifscheibe bildet und V_r die Resultieren­de in Achsrichtung des Werkstückes, die den Schleifef­fekt hervorruft, wie Figur 5 erkennen läßt.

[0021] Das neue Verfahren des kinematisch gekoppelten Schlei­fens beschränkt sich nicht nur auf vorbeschriebene Profile wie beispielsweise solche nach Figur 3. Es können vielmehr durch geeignete Wahl der Drehzahlver­hältnisse zwischen Schleifscheibe und Werkstück mit einer eingängig profilierten Schleifscheibe und einer eingängigen Abrichtrolle mehrgängige Gewinde unter­schiedlicher Steigung hergesstellt werden. Weisen Schleifscheibe und Werkstück bei einem eingängigen Ge­winde der Schleifscheibe 1 gleiche Drehzahlen auf, so wird auf dem Werkstück 5 auch ein eingängiges Gewinde erzeugt. Wird hingegen die Drehzahl des Werkstückes 5 beispielsweise verdoppelt, so entsteht ein zweigän­giges Gewinde.

[0022] Durch Umkehrung der Drehrichtung des Werkstückes kann auch noch die Steigung des Gewindes von beispielsweise linksgängig in rechtsgängig geändert werden. Dabei können auch Schleifscheiben von unterschiedlichster Profilgestaltung entsprechend beispielsweise Figur 6 zum Einsatz kommen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Schleifen von unrunden Werkstücken im Einstechverfahren auf Rundschleifmaschinen unter Verwendung einer mit der Schleifscheibe mechanisch gekoppelten Abrichtrolle, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe (1) und das Werkstück (5) durch ein Getriebe (12-17) kinematisch gekoppelt werden, mit dem die Drehzahlen vom Werkstück (5) und Schleifscheibe (1) aufeinander abzustimmen sind, wobei dasAbrichten der Schleifscheibe (1) und das Schleifen des Werkstückes (5) unter Schrägstel­lung der Schleifscheibe (1) zu der Abrichtrolle (3) und dem Werkstück (5) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung einer Schleifscheibe (1), die durch grö­ßere Durchmesserdifferenzen unter regelmäßig wie­ derkehrenden Winkellagen Profile unterschiedlicher Amplituden aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesserdifferenzen in Umfangsrichtung der Schleifscheibe (1) 0,5-60 mm betragen und die sich dabei ergebenden Profile regelmäßig wiederkeh­rend über den Umfang der Schleifscheibe (1) ver­teilt angeordnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einer durch eine entsprechende Steigung auf der Abrichtrolle erzeugte Schhleifscheibenprofil­steigung durch Änderung des Drehzahlverhältnisses zwischen der Schleifscheibe (1) und dem Werkstück (5) Profile unterschiedlicher Steigungen wie mehr­gängige Gewindeprofile mit einer eingängigen Schleifscheibe (1) erzeugt werden.

5. Anordnung zum Schleifen von unrunden Werkstücken im Einstechverfahren auf Rundschleifmaschinen mit einer Schleifscheibe und einer mit dieser kinema­tisch gekoppelten Abrichtrolle, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Schleifscheibe (1) und das Werk­stück (5) durch ein Getriebe kinematisch gekoppelt sind, und die Schleifscheibe (1) schräggestellt ist zu der Abrichtrolle (3) und dem Werkstück (5).

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrichtrolle (3) und das mit der Schleif­scheibe mechanisch gekoppelte Werkstück (5) achspa­rallel angeordnet sind.

Zeichnung