(19)
(11) EP 0 482 343 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
29.04.1992  Patentblatt  1992/18

(21) Anmeldenummer: 91115615.6

(22) Anmeldetag:  14.09.1991
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)5B24B 19/06, B24B 33/06, B24B 49/08
(84) Benannte Vertragsstaaten:
CH FR GB IT LI SE

(30) Priorität: 24.10.1990 DE 4033727

(71) Anmelder: ERNST THIELENHAUS KG
D-42285 Wuppertal (DE)

(72) Erfinder:
  • Thielenhaus, Ernst, Dipl.-Ing.
    W-5600 Wuppertal 1 (DE)

(74) Vertreter: Andrejewski, Walter, Dr. et al
Patentanwälte Andrejewski, Honke & Partner Postfach 10 02 54
45002 Essen
45002 Essen (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Verfahren und Vorrichtung zum Feinschleifen von Ringen, insbesondere von Wälzlagerlaufringen


    (57) Verfahren zum Feinschleifen von Ringen (1) auf der Ringaußenfläche oder auf der Ringinnenfläche, insbesondere zum Feinschleifen von Wälzlagerlaufringen. Ein zu bearbeitender Ring wird von einer Werkstückaufnahme (2) mit Zentrierung über ein hydraulisches Zentriermittel (3) aufgenommen und von einem Treiber (4) rotierend angetrieben. Die zu bearbeitende Ringfläche wird bei einem Schleifvorgang einer Vermessung unterworfen. Der Schleifvorgang wird nach Maßgabe der Meßwerte der Vermessung gesteuert und/oder geregelt. Eine berührungslose Vermessung wird mit zumindest zwei gleichen Meßköpfen (5) durchgeführt, aus denen ein mit dem Zentriermittel übereinstimmendes hydraulisches Meßmittel aus jeweils zumindest einer Düsenöffnung (6) austritt. Die Meßköpfe werden meßkraftkompensierend äquidistant über den Umfang der zu bearbeitenden Ringfläche verteilt angeordnet. Das hydraulische Meßmittel wird freistrahlfrei in die Meß- und Zentriermittelschicht eingeführt, die die zu bearbeitende Ringfläche mitnimmt und die sich zwischen dem Meßkopf und der Ringfläche ausbildet. - Auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird angegeben.




    Beschreibung


    [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.


    Ansprüche

    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.
     




    Zeichnung