Vorrichtung und Verfahren zum Schleifen von Nockenwellen

Abstract

 Vorrichtung zum Schleifen von Längsabschnitten von Wellen, insbesondere zum Unrundschleifen der Nockenkurven von Nockenwellen, mit zwei Werkstückhaltern 2₁, 2₂ für Wellen 5₁, 5₂, die auf zwei parallel zueinander verlaufenden Werkstückvorschubführungen 7₁, 7₂ längs deren Längsachsen Z₁, Z₂ verschiebbar sind und Aufspannund Drehantriebsmittel 6₁, 6₂ für die Wellen 5₁, 5₂ um deren Achsen umfassen, und mit zwei Werkzeugeinheiten 1_V, 1_F für Schleifwerkzeuge, die zwischen den beiden Werkstückvorschubführungen 7₁, 7₂ verfahrbar sind und Drehantriebsmittel 8₁, 8₂ für Werkzeugspindeln sowie auf den Spindeln angeordnete Schleifscheiben 3₁, 3₂ umfassen, und die jeweils zwischen einer ersten Arbeitsposition zum Bearbeiten einer in einem der Werkstückhalter 2₁, 2₂ eingespannten Welle 5₁, 5₂ und einer zweiten Bearbeitungsposition zum Bearbeiten einer in dem anderen Werkstückhalter 2₂, 2₁ eingespannten Welle 5₁, 5₂ verfahrbar sind, wobei die eine Werkzeugeinheit 1_V mit einer Schleifscheibe 3₁ zum Vorschleifen bestückt ist und die andere Werkzeugeinheit 1_F mit einer Schleifscheibe 3₂ zum Fertigschleifen bestückt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schleifen von Längsabschnitten von Wellen, insbesondere zum Unrundschleifen der Nockenkurven und Nockenwellen, mit zwei Werkstückhaltern für Wellen, die auf zwei parallel zueinander verlaufenden Werkstückvorschubführungen längs deren Längsachse Z₁, Z₂ verschiebbar sind und Aufspann- und Drehantriebsmittel für die Wellen um Werkstückachsen umfassen, und mit zwei Werkzeugeinheiten für Schleifwerkzeuge, die zwischen den beiden Werkstückvorschubführungen verfahrbar sind und Drehantriebsmittel für Spindeln sowie auf den Spindeln angeordnete Werkzeuge umfassen, die jeweils zwischen einer ersten Arbeitsposition zum Bearbeiten einer in einem der Werkstückhalter eingespannten Welle und einer zweiten Arbeitsposition zum Bearbeiten einer in dem anderen Werkstückhalter eingespannten Welle verfahrbar sind.

[0002] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrund, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die für Wellen mit im wesentlichen untereinander gleichartigen zu bearbeitenden Längsabschnitten geeignet ist, insbesondere für das Unrundschleifen von Nockenkurven einer Nockenwelle, sowie geeignete Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung vorzuschlagen. Die Lösung hierfür besteht in einer Vorrichtung der genannten Art, bei der eine Werkzeugeinheit mit einer Schleifscheibe zum Vorschleifen bestückt ist und die andere Werkzeugeinheit mit einer Schleifscheibe zum Fertigschleifen bestückt ist. Hiermit werden Vorschleif- und Fertigschleifoperationen in günstiger Weise ohne ein Umspannen der Nockenwellen zwischen den beiden Operationen möglich. Aufgrund der notwendig einzuhaltenden Reihenfolge zwischen Vorund Fertigschleifen an den einzelnen Nocken kommt es hierbei zu einer Staffelung der Bearbeitungszyklen der in den beiden Werkstückhaltern eingespannten Nocken-Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Werkzeugeinheiten auf zwei parallel zueinander verlaufenden Werkzeugzustellführungen längs deren Zustellachsen X₁, X₂ verschiebbar sind. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Achsen der Werkzeugzustellführungen rechtwinklig zu den Achen der Werkstückvorschubführungen verlaufen. Führungsmittel anderer Art, z. B. für Schwenkbewegungen, sind möglich.

[0003] In einer bevorzugten Verfahrensführung ist vorgesehen, daß an jeder der Nockenwellen in einer Aufspannung zunächst alle Nocken sequentiell mittels einer der Werkzeugeinheiten vorgeschliffen werden und dann alle Nocken sequentiell mittels der anderen Werkzeugeinheit fertiggeschliffen werden. Hierbei ist es je nach dem Verhältnis der Hauptzeiten für Vorschleifen und Fertigschleifen möglich, daß ein Werkstückwechsel in einem der Werkstückhalter erfolgt, während am Werkstück im anderen Werkstückhalter Fertigschleifoperationen erfolgen (Figur 2) oder daß ein Werkstückwechsel und ein Vorschleifen des aufgespannten Werkstückes in einem der Werkstückhalter erfolgt, während am Werkstück im anderen Werkstückhalter Fertigschleifoperationen erfolgen (Figur 3). Nach einer anderen vorteilhaften Verfahrensführung ist vorgesehen, daß an jeder der Nockenwellen in einer Aufspannung die einzelnen Nocken sequentiell längs der Nockenwelle jeweils nacheinander vorgeschliffen und fertiggeschliffen werden, insbesondere daß während des Fertigschleifens des ersten Nockens der in einem der Werkstückhalter gehaltenen Welle das Vorschleifen des ersten Nockens an der in dem anderen der Werkstückhalter eingespannten Welle erfolgt (Figur 4).

[0004] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit seinem Prinzipbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und mehrere Diagramme von Arbeitsverfahren sind in den Zeichnungen dargestellt.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Draufsicht;

Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren als Zeit-Funktions-Diagramm in einer ersten Variante;

Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren als Zeit-Funktions-Diagramm in einer zweiten Variante;

Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren als Zeit-Funktions-Diagramm in einer dritten Variante;

[0005] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt zwei Werkstückhalter 2₁, 2₂, die auf zueinander parallelen Werkstückvorschubführungen 7₁, 7₂ in Richtung ihrer Achsen Z₁, Z₂ unabhängig voneinander verschiebbar sind. Die beiden Werkstückhalter 2₁, 2₂ umfassen jeweils prinzipiell angedeutete Aufspann- und Drehantriebsmittel 6, die im einzelnen an beiden Enden Spitzen und/oder Setzstöcke umfassen können und die jeweils eine Nockenwelle 5₁, 5₂ aufnehmen und drehend antreiben können. Zwischen den Werkstückvorschubführungen 7₁, 7₂ sind zwei Werkzeugeinheiten 1_V, 1_F angeordnet, die Drehantriebsmittel 8₁, 8₂ für Werkzeugspindeln umfassen und auf denen eine Vorschleifscheibe 3₁ größeren Durchmessers und eine Fertigschleifscheibe 3₂ kleineren Durchmessers befestig sind. Die Werkzeugeinheiten 1_V, 1_F sind auf jeweiligen parallel zueinander verlaufenden Werkzeugzustellführungen 4₁, 4₂ angeordnet, auf denen die Werkzeugeinheiten 1_V, 1_F längs zweier zueinander paralleler Zustellachsen X₁, X₂ verfahrbar sind. Hierbei ist der Verfahrbereich so gemessen, daß die Schleifscheiben mit jeder der eingespannten Wellen 5₁, 5₂ in Wirkung treten können. Es soll angenommen werden, daß es sich hierbei um Nockenwelle mit je vier Nocken handelt. Für dieses Ausführungsbeispiel gelten die nachstehenden Verfahrensdiagramme.

[0006] In Figur 2 ist ein Funktions-Zeit-Diagramm für die beiden Nockenwellen 5₁, 5₂ gezeigt, in denen wesentliche Nebenzeiten, Hauptzeiten für das Vorschleifen und Hauptzeiten für das Fertigschleifen unterschiedlich markiert sind. An jeder der beiden Nockenwellen wird sequentiell an den vier Nocken zunächst das Vorschleifen und dann das Fertigschleifen durchgeführt. An der ersten Werkstückhalterposition findet ein Werkstückwechsel während des Vorschleifens an der zweiten Werkstückhalterposition statt. An der zweiten Werkstückhalterposition findet ein Werkstückwechsel während des Fertigschleifens an der ersten Werkstückhalterposition statt.

[0007] In Figur 3 ist ein Funktions-Zeit-Diagramm ähnlicher Art wie Figur 2 für zwei Nokkenwellen in zwei Werkstückhalterpositionen dargestellt, wobei wiederum die Nebenzeiten die Hauptzeiten für das Vorschleifen und die Hauptzeiten für das Fertigschleifen unterschiedlich markiert sind. Im Unterschied zur vorherigen Figur 2 sind hier die Hauptzeiten für das Vorschleifen gering im Vergleich mit den Hauptzeiten für das Fertigschleifen. Auch hier werden an einzelnen Nocken jeder Welle zunächst sequentiell Vorschleifoperation und dann sequentiell Fertigschleifoperation durchgeführt. Das Umspannen und das Vorschleifen an der zweiten Werkstückhalterposition kann hierbei gleichzeitig mit den Fertigschleifoperationen an der ersten Werkzeughalterposition stattfinden. Das Umspannen und Vorschleifen an der ersten Werkstückhalterposition findet entsprechend während des Fertigschleifens in der zweiten Werkstückhalterposition statt.

[0008] In Figur 4 ist ein Funktions-Zeit-Diagramm für zwei Nockenwellen mit je vier Nocken in zwei Werkzeughalterpositionen nach der Figur 1 dargestellt. Abweichend von den Abläufen nach den Figuren 2 und 3 werden hier in beiden Werkstückhalterpositionen die einzelnen Nocken sequentiell abwechselnd jeweils vor- und fertiggeschliffen. Hierbei findet ein Zeitversatz zwischen dem Vor- bzw. Fertigschleifen des ersten Nockens an der zweiten Position gegenüber dem ersten Nocken an der ersten Position und alle weiteren Nocken um jeweils eine Hauptzeitphase statt. Die gesamte Zeit für das Vor- und Fertigschleifen zweier Nockenwellen ergibt sich in der gleichen Größenordnung wie nach den beiden anderen vorher beschriebenen Bearbeitungsabläufen.

[0009] In den Figuren 2 bis 4 sind die einzelnen Arbeitsphasen Laden, Abrichten, Spannen/Positionieren, Vorschleifen, Fertigschleifen und Entladen am linken Rand für zwei zeitgleich eingespannte Werkstücke angezeigt. Die Bearbeitungsschritte von vier Nockenpaaren N1/2, N3/4, N5/6, N7/8 sind dabei mit diesen Benennungen spezifiziert. Am unteren Rand ist die zeitliche Auslastung der beiden Spindeln der Werkzeughaltereinheiten dargestellt.

Bezugszeichenliste

[0010] 

1

Werkzeugeinheit

2

Werkstückträger

3

Schleifscheibe

4

Werkzeugzustellführung

5

Werkstück

6

Aufspann- und Drehantriebsmittelwerkstück

7

Werkstückvorschubführung

8

Drehantriebsmittelwerkzeug

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Schleifen von Längsabschnitten von Wellen, insbesondere zum Unrundschleifen der Nockenkurven von Nockenwellen, mit zwei Werkstückhaltern (2₁, 2₂) für Wellen (5₁, 5₂), die auf zwei parallel zueinander verlaufenden Werkstückvorschubführungen (7₁, 7₂) längs deren Längsachsen (Z₁, Z₂) verschiebbar sind und Aufspann- und Drehantriebsmittel (6₁, 6₂) für die Wellen (5₁, 5₂) um deren Achsen umfassen, und mit zwei Werkzeugeinheiten (1_V, 1_F) für Schleifwerkzeuge, die zwischen den beiden Werkstückvorschubführungen (7₁, 7₂) verfahrbar sind und Drehantriebsmittel (8₁, 8₂) für Werkzeugspindeln sowie auf den Spindeln angeordnete Schleifscheiben (3₁, 3₂) umfassen, und die jeweils zwischen einer ersten Arbeitsposition zum Bearbeiten einer in einem der Werkstückhalter (2₁, 2₂) eingespannten Welle (5₁, 5₂) und einer zweiten Bearbeitungsposition zum Bearbeiten einer in dem anderen Werkstückhalter (2₂, 2₁) eingespannten Welle (5₁, 5₂) verfahrbar sind, wobei die eine Werkzeugeinheit (1_V) mit einer Schleifscheibe (3₁) zum Vorschleifen bestückt ist und die andere Werkzeugeinheit (1_F) mit einer Schleifscheibe (3₂) zum Fertigschleifen bestückt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Werkzeugeinheiten (1_V, 1_F) auf zwei parallel zueinander verlaufenden Werkzeugzustellführungen (41, 42) längs deren Zustellachsen (X₁, X₂) verschiebbar sind, wobei insbesondere die Achsen (X₁, X₂) der Werkzeugzustellführungen (4₁, 4₂) rechtwinklig zu den Achsen (Z₁, Z₂) der Werkstückvorschubführungen (7₁, 7₂) verlaufen.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Werkzeugeinheiten (1_V, 1_F) zum Unrundschleifen von Wellen (5₁, 5₂) periodisch in den Werkzeugzustellführungen (4₁, 4₂) verschiebbar sind.

4. Verfahren zum Vor- und Fertigschleifen zweier Nockenwellen (5₁, 5₂) mit jeweils mehreren Nocken in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß an jeder der Nockenwellen (5₁, 5₂) in einer Aufspannung zunächst alle Nocken sequentiell mittels einer der Werkzeugeinheiten (1_V) vorgeschliffen werden und dann alle Nocken sequentiell mittels der anderen Werkzeugeinheit (1_F) fertiggeschliffen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Werkstückwechsel in einem der Werkstückhalter (2₁, 2₂) erfolgt, während an der Welle im anderen Werkstückhalter (2₂) Fertigschleifoperationen erfolgen (Figur 2).

6. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Werkstückwechsel und ein Vorschleifen der eingespannten Welle in einem der Werkstückhalter (2₁) erfolgt, während an der Welle im anderen Werkstückhalter (2₂) Fertigschleifoperationen erfolgen (Figur 3).

7. Verfahren zum Vor- und Fertigschleifen zweier Nockenwellen mit jeweils mehreren Nocken in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnett,
daß an jeder der Nockenwellen (5₁, 5₂) in einer Aufspannung die einzelnen Nocken sequentiell längs der Nockenwelle jeweils nacheinander vorgeschliffen und fertiggeschliffen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß während des Fertigschleifens des ersten Nockens der in einem der Werkstückhalter (2₁) gehaltenen Welle das Vorschleifen des ersten Nockens an der in dem anderen der Werkstückhalter (2₂) eingespannten Welle erfolgt.

Zeichnung