[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feinschleifen von Ringen auf der Ringaußenfläche
oder auf der Ringinnenfläche, insbesondere zum Feinschleifen von Wälzlagerlaufringen,
wobei ein zu bearbeitender Ring von einer Werkstückaufnahme mit Zentrierung über ein
hydraulisches Zentriermittel aufgenommen und von einem Treiber rotierend angetrieben
wird, wobei die zu bearbeitende Ringfläche bei einem Schleifvorgang einer Vermessung
unterworfen wird und wobei der Schleifvorgang nach Maßgabe der Meßwerte der Vermessung
gesteuert und/oder geregelt wird. Die Erfindung betrifft außerdem Vorrichtungen für
die Durchführung eines solchen Verfahrens. Es versteht sich, daß die Meßwerte der
Vermessung über geeignete Hilfsmittel elektrisch aufgenommen und ausgewertet werden,
wozu die modernen, insbesondere elektronischen Hilfsmittel der Meß- und Regeltechnik
eine Mehrzahl von Möglichkeiten bieten, und zwar auch rechnergestützt. Die Meßwerte
definieren gleichsam den Istwert. Die Steuerung oder Regelung erfolgt z. B. nach Maßgabe
eines vorgegebenen Werkstoffabtrages als Sollwert. Insbesondere bei Wälzlagerringen
für hochtourige Wälzlager werden an die Genauigkeit des Werkstoffabtrages hohe Anforderungen
gestellt. Außerdem muß sichergestellt werden, daß die Rundheit der Ringe bei der Bearbeitung
nicht leidet. Die Zentrierung über ein hydraulisches Zentriermittel wird auch als
Hydrozentrierung bezeichnet (vgl. DE 18 05 307).
[0002] Die Hydrozentrierung kann mit umfangsmäßig geschlossenen Werkstückaufnahmen, aber
auch mit schuhartigen Hydrozentrikelementen erfolgen. Sie erlaubt es, die zu bearbeitenden
Ringe so aufzunehmen, daß Einspannverformungen oder Aufspannverformungen, wie sie
z. B. bei mechanischer Einspannung oder Aufspannung mit einem Dreibackenfutter in
Kauf genommen werden müssen, nicht auftreten. Insoweit erlaubt die Hydrozentrierung
eine feinschleifende Bearbeitung mit hoher Genauigkeit. Es versteht sich, daß die
zu bearbeitenden Ringe mit geeigneten Hilfsmitteln, z. B. über Andrückrollen, gegen
den Treiber gedrückt werden.
[0003] Im Rahmen von bekannten Maßnahmen, deren Analyse die Erfindung berücksichtigt, erfolgt
die Vermessung mit Hilfe von mechanischen Fühlern, die mit geringem Andruck auf die
zu bearbeitende Ringfläche aufgesetzt werden und die z. B. mit einer feinen Diamantspitze
ausgerüstet sind. Dabei kann nicht ausgeschlossen werden, daß die Spitzen der Fühler
Spuren auf der bearbeiteten Ringfläche hinterlassen. Auch kann die unvermeidbare geringe
Unrundheit, die die zu bearbeitenden Ringe aus der Vorfertigung mitbringen, zu störenden
Schwingungen im Meßsystem führen. Im Rahmen von anderen bekannten Maßnahmen zum Feinschleifen
von Ringen, an die die Erfindung anschließt, ist die Vermessung eine berührungslose
Vermessung. Dazu wird ein Meßluftstrom, der im freien Strahl aus einer Düse austritt,
auf die zu bearbeitende Fläche gerichtet, so daß zwischen der Düse und der zu bearbeitenden
Fläche gleichsam ein Drosselspalt entsteht. Veränderungen der Spaltweite dieses Drosselspaltes,
die auf unterschiedlichem Abstand der zu bearbeitenden Fläche von der Düse beruhen,
bewirken in dem Luftstrom, der über eine Leitung der Düse zugeführt wird, Druckschwankungen,
die meßtechnisch erfaßt und in der beschriebenen Weise ausgewertet werden. Hier ist
bei hohen Anforderungen die Meßgenauigkeit nicht ausreichend und auch hier können
störende Schwingungen nicht ausgeschlossen werden. Endlich ist im Zusammenhang mit
der Bearbeitung von ebenen Flächen durch Feinschleifen vorgeschlagen worden, einen
Flüssigkeitsstrahl, nämlich einen Ölstrahl, gleichsam als Fühler einzusetzen. Nicht
zum Stande der Technik gehörende Versuche, mit einem solchen Flüssigkeitsstrahl bei
einem Verfahren zum Feinschleifen von Ringen auf der Ringaußenfläche oder Ringinnenfläche,
insbesondere beim Feinschleifen von Wälzlagerlaufringen, zu arbeiten, führten nicht
zum Erfolg, sondern eher zu Störungen der Zentrierung. Die Meßgenauigkeit erwies sich
als unzureichend.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Feinschleifen von Ringen
auf der Ringaußenfläche oder auf der Ringinnenfläche, insbesondere zum Feinschleifen
von Wälzlagerlaufringen, anzugeben, mit dem die Vermessung mit großer Genauigkeit
und ohne Störungen durch Schwingungen erfolgen kann.
[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß eine berührungslose Vermessung
mit zumindest zwei gleichen Meßköpfen durchgeführt wird, aus denen ein mit dem Zentriermittel
übereinstimmendes hydraulisches Meßmittel aus jeweils zumindest einer Düsenöffnung
austritt, daß die Meßköpfe meßkraftkompensierend äquldistant über den Umfang der zu
bearbeitenden Ringfläche verteilt angeordnet werden, und daß das hydraulische Meßmittel
freistrahlfrei in die Meß- und Zentriermittelschicht eingeführt wird, die die zu bearbeitende
Ringfläche mitnimmt und die sich zwischen dem Meßkopf und der Ringfläche ausbildet.-
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es nicht tunlich ist, beim Feinschleifen
von Ringen und insbesondere Wälzlagerlaufringen mit einem freien Strahl von Meßluft
oder mit einem freien Strahl einer Meßflüssigkeit zu arbeiten. Die vorstehend beschriebenen
Störungen lassen sich vermeiden, wenn mit Meßköpfen gearbeitet wird, aus denen das
Meßmittel freistrahlfrei in die Meßmittel- und Zentriermittelschicht eintritt, die
sich notwendigerweise bei der Bearbeitung von Ringen auf der Ringinnenfläche oder
Ringaußenfläche einstellt, wenn die Zentrierung über ein hydraulisches Zentriermittel
erfolgt. Ohne Störung der Zentrierung kann mit verhältnismäßig hohen Drücken des Meßmittels
und damit auch des Zentriermittels gearbeitet werden, wenn in der beschriebenen Weise
dafür gesorgt wird, daß die Meßköpfe meßkraftkompensierend äquidistant über den Umfang
der zu bearbeitenden Ringfläche verteilt angeordnet werden. Meßkraftkompensierend
bedeutet, daß die Kräfte sich aufheben, die dadurch entstehen, daß das Meßmittel mit
einem beachtlichen Druck an der zu bearbeitenden Ringfläche gleichsam abgestutzt ist.
Da das Meßmittel ein hydraulisches Meßmittel ist, läßt sich die Viskosität so einstellen,
daß die eingangs beschriebenen Schwingungen nicht mehr auftreten können. Es versteht
sich, daß die Strömungsquerschnitte für die Zuführung des Meßmittels zu den Meßköpfen
nicht zu groß und die Leitungen selbst ausreichend gering elastisch verformbar eingerichtet
sind. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird ein beim Feinschleifen übliches
hydraulisches Spülmittel als Meß- und Zentriermittel eingesetzt.
[0006] Von besonderem Vorteil ist es, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Zentriermittel
und das Meßmittel gleichzeitig als Kühlmittel eingesetzt werden können, so daß die
zu bearbeitenden Ringe störende Wärmedehnungen, die aus der Bearbeitungswärme resultieren,
nicht erfahren. Dazu lehrt die Erfindung insbesondere, daß mit einer zugleich kühlwirksamen
Meßmittelmenge gearbeitet wird. Die Meßmittelmenge und die Zentriermittelmenge können
dem gleichen Druckmittelsystem entnommen werden. Im Rahmen der Erfindung liegt es,
dabei eine Kühlung des Zentriermittels bzw. des Meßmittels durchzuführen, und zwar
über geeignete Wärmetauscher.
[0007] Um eine ausreichende Meßkraftkompensation durchzuführen, kann mit zwei diametral
gegenüberliegenden Meßköpfen gearbeitet werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mit drei über den Umfang der zu bearbeitenden
Ringfläche um 120° versetzt angeordneten Meßköpfen gearbeitet wird. Zweckmäßigerweise
wird mit identisch gleichen Meßköpfen gearbeitet.
[0008] Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung für die Durchführung des beschriebenen
Verfahrens. Diese Vorrichtung ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe
in radialer Richtung in bezug auf die zu bearbeitende Oberfläche, hin und zurück,
einstellbar sind. Die Meßköpfe können im einfachsten Fall ein in radialer Richtung
angeordnetes Düsenrohr aufweisen, insoweit also hauptsächlich aus diesem Düsenrohr
bestehen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Vorrichtung so auszulegen, daß
die Meßköpfe einen Meßschuh aufweisen, dessen Meßfläche krümmungsmäßig der zu bearbeitenden
Ringfläche angepaßt ist, und daß die Düsenöffnung in der Meßfläche mündet. Die Düsenöffnungen
aller Meßköpfe besitzen zweckmäßigerweise den gleichen Durchmesser, sie sollten zur
Abgabe gleicher Meßmittelmengenströme eingerichtet sein. - Die Meßwerte können von
den einzelnen Meßköpfen bzw. von den den einzelnen Meßköpfen zugeführten Meßmittelströmen
abgenommen und einzeln oder integriert ausgewertet werden.
[0009] Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden
Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen
- Fig. 1
- das Schema einer Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
als Ansicht in Richtung der Achse eines zu bearbeitenden Ringes,
- Fig. 2
- einen Schnitt in Richtung AA durch den Gegenstand nach Fig. 1 mit einigen konstruktiven
Details und
- Fig. 3
- entsprechend der Fig. 1 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
[0010] Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung ist zum Feinschleifen von Ringen 1 auf
der Ringinnenfläche (Fig. 1 und 2) oder auf der Ringaußenfläche (Fig. 3) bestimmt.
[0011] Man erkennt zunächst eine maschinenfeste, nicht rotierende Werkstückaufnahme 2 für
die zu bearbeitenden Ringe 1, wobei die Zentrierung über ein hydraulisches Zentriermittel
3 erfolgt, welches über besondere Bohrungen und Kanäle zugeführt wird, was nicht gezeichnet
wurde. Nimmt man die Fig. 2 hinzu, so erkennt man, daß ein von der Werkstückaufnahme
2 aufgenommener zu bearbeitender Ring 1 über einen Treiber 4, der aus einer Welle
und einer damit verbundenen Scheibe besteht, rotierend mitgenommen wird. Dazu ist
außerdem eine Andrückeinrichtung erforderlich, die den zu bearbeitenden Ring gegen
den Treiber drückt. Die Andrückeinrichtung wurde nicht gezeichnet.
[0012] Die zu bearbeitende Ringfläche erfährt bei einem Schleifvorgang eine berührungslose
Vermessung. In den Fig. 1 und 3 erkennt man, daß dazu Meßköpfe 5 vorgesehen sind,
die in radialer Richtung in bezug auf die zu bearbeitende Oberfläche einstellbar sind.
Diese Einstellung kann in radialer Richtung hin und wieder zurück erfolgen, was durch
Doppelpfeil angedeutet wurde. Dabei läßt sich ein sehr feiner Spalt zwischen der zu
bearbeitenden Ringfläche und dem Meßkopf 5 einstellen. In den Fig. 1 und 3 wurde dieser
Spalt mit erheblicher Übertreibung vergrößert dargestellt. Die Spaltweite liegt im
allgemeinen im µ-Bereich. Die Meßköpfe 5 sind meßkraftkompensierend äquidistant über
den Umfang der zu bearbeitenden Ringfläche verteilt. sie besitzen jeweils zumindest
eine Düsenöffnung 6, aus der ein mit dem Zentriermittel übereinstimmendes hydraulisches
Meßmittel austritt. Es tritt freistrahlfrei in die Meß- und Zentriermittelschicht
7 ein, die übertrieben dick gezeichnet worden ist. Sie bildet sich zwischen der zu
bearbeitenden Ringfläche und jedem der Meßköpfe 5 aus.
[0013] In der Fig. 1 wurde angedeutet, daß die Meßköpfe 5 als Meßschuhe ausgeführt sind,
deren Meßfläche krümmungsmäßig der zu bearbeitenden Ringfläche angepaßt ist. Die Düsenöffnungen
6 münden, wie die Fig. 2 zeigt, in der Meßfläche. Im Ausführungsbeispiel und nach
bevorzugter Ausführungsform der Erfindung haben die Düsenöffnungen 6 aller Meßköpfe
5 den gleichen Durchmesser. Sie sind auch zur Abgabe gleicher Meßmittelmengenströme
eingerichtet. In der Fig. 3 wurde angedeutet, daß die Meßköpfe auch ein in radialer
Richtung verlaufendes Düsenrohr 8 aufweisen können. - Die eingangs beschriebene Verfahrensweise
läßt sich mit solchen Vorrichtungen sehr einfach verwirklichen. Handelt es sich um
die Bearbeitung von Wälzlagerlaufringen, so können die Meßköpfe 5 durch eine radiale
Verstellung in die Laufrillen der Ringe eingeführt und in Arbeitsposition gebracht
werden.
1. Verfahren zum Feinschleifen von Ringen auf der Ringaußenfläche oder auf der Ringinnenfläche,
insbesondere zum Feinschleifen von Wälzlagerlaufringen,
wobei ein zu bearbeitender Ring von einer Werkstückaufnahme mit Zentrierung über
ein hydraulisches Zentriermittel aufgenommen und von einem Treiber rotierend angetrieben
wird,
wobei die zu bearbeitende Ringfläche bei einem Schleifvorgang einer Vermessung unterworfen
wird und wobei der Schleifvorgang nach Maßgabe der Meßwerte der Vermessung gesteuert
und/oder geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine berührungslose Vermessung mit zumindest zwei gleichen Meßköpfen durchgeführt
wird, aus denen ein mit dem Zentriermittel übereinstimmendes hydraulisches Meßmittel
aus jeweils zumindest einer Düsenöffnung austritt,
daß die Meßköpfe meßkraftkompensierend äquidistant über den Umfang der zu bearbeitenden
Ringfläche verteilt angeordnet werden,
und daß das hydraulische Meßmittel freistrahlfrei in die Meß- und Zentriermittelschicht
eingeführt wird, die die zu bearbeitende Ringfläche mitnimmt und die sich zwischen
dem Meßkopf und der Ringfläche ausbildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein beim Feinschleifen übliches
hydraulisches Spülmittel als Meß- und Zentriermittel eingesetzt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer
zugleich kühlwirksamen Meßmittelmenge gearbeitet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittelmenge
und die Zentriermittelmenge dem gleichen Druckmittelsystem entnommen werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit diametral
gegenüberliegenden Meßköpfen gearbeitet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit drei über
den Umfang der zu bearbeitenden Ringfläche um 120° versetzt angeordneten Meßköpfen
gearbeitet wird.
7. Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe in radialer Richtung einstellbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe ein in radialer
Richtung angeordnetes Düsenrohr aufweisen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe einen Meßschuh
aufweisen, dessen Meßfläche krümmungsmäßig der zu bearbeitenden Ringfläche angepaßt
ist, und daß die Düsenöffnung in der Meßfläche mündet.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen
aller Meßköpfe den gleichen Durchmesser aufweisen und zur Abgabe gleicher Meßmittelmengenströme
eingerichtet sind.