Verfahren und Vorrichtung zum Feinschleifen von Ringen, insbesondere von Wälzlagerlaufringen

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, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. 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 storenden Schwingungen im Meßsystem führen. Im Rahmen von anderen bekannten Maßnahmen zum Feinschleifen von Ringen (Firmenprospekt "ETAMIC", Die pneumatische Messung, 1988), an die aie 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 mit einer rotierenden Werkstückaufnahme für den zu bearbeitenden Wälzlagerlaufring und zumindest einem Meßkopf mit Düsenoffnung ausgerüstet. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Meßköpfe mit jeweils zumindest einer Düsenöffnung vorgesehen sind,daß die Meßköpfe meßkraftkompensierend äquidistant über den Umfang der zu bearbeitenden Ringfläche verteilt sind und daß die Meßköpfe in radialer Richtung 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 (1),
   wobei ein zu bearbeitender Ring (1) von einer Werkstückaufnahme (2) mit Zentrierung über ein hydraulisches Zentriermittel (3) aufgenommen und von einem Treiber (4) 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 (5) durchgeführt wird, aus denen ein mit dem Zentriermittel übereinstimmendes hydraulisches Meßmittel aus jeweils zumindest einer Düsenöffnung (6) austritt,
   daß die Meßköpfe (5) meßkraftkompensierend äquidistant über den Umfang der zu bearbeitenden Ringfläche verteilt angeordnet werden,
und daß das hydraulische Meßmittel freistrahlfrei in die Meß- und Zentriermittelschicht (7) 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 (5) 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 (5) gearbeitet wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer rotierenden Werkstückaufnahme (2) mit Zentrierung über ein hydraulisches Zentriermittel (3) für den zu bearbeitenden Wälzlagerlaufring (1) und zumindest einen Meßkopf (5) mit Düsenöffnung (6), dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei gleiche Meßköpfe (5) mit jeweils zumindest einer Düsenöffnung (6) vorgesehen sind, daß die Meßköpfe (5) meßkraftkompensierend äquidistant über den Umfang der zu bearbeitenden Ringfläche verteilt sind und daß die Meßköpfe (5) in radialer Richtung einstellbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe (5) ein in radialer Richtung angeordnetes Düsenrohr aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe (5) einen Meßschuh aufweisen, dessen Meßfläche krümmungsmäßig der zu bearbeitenden Ringflache angepaßt ist, und daß die Düsenöffnung (6) in der Meßfläche mündet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (6) aller Meßköpfe (5) den gleichen Durchmesser aufweisen und zur Abgabe gleicher Meßmittelmengenströme eingerichtet sind.

Claims

1. A process for the precision-grinding of rings on the outer ring surface or on the inner ring surface, particularly for the precision-grinding of bearing races (1) of anti-friction bearings,
   wherein a ring (1) to be processed is held by a workpiece holder (2) with centring via a hydraulic centring medium (3) and is rotationally driven by a driver (4),
wherein the ring surface to be processed is subjected to measurement during a grinding operation and wherein the grinding operation is controlled and/or regulated according to the measured values, characterised in that a contactless measurement is made with at least two identical measuring heads (5), from each of which a hydraulic measuring medium, which corresponds to the centring medium, emerges from at least one nozzle opening (6),
   that the measuring heads (5) are arranged distributed equidistantly over the circumference of the ring surface to be processed to compensate for measuring pressure,
and that the hydraulic measuring medium is fed without a free jet into the layer of measuring and centring medium (7) which the ring surface to be processed carries with it and which is formed between the measuring head and the ring surface.

2. A process according to claim 1, characterised in that a hydraulic flushing medium which is customary for precision-grinding is used as measuring and centring medium.

3. A process according to either one of claims 1 or 2, characterised in that an amount of measuring medium is employed which at the same time has a cooling effect.

4. A process according to any one of claims 1 to 3, characterised in that the amount of measuring medium and the amount of centring medium are taken from the same pressure medium system.

5. A process according to any one of claims 1 to 4, characterised in that diametrically opposite measuring heads (5) are employed.

6. A process according to any one of claims 1 to 4, characterised in that three measuring heads (5) are employed, which are arranged displaced by 120° over the circumference of the ring surface to be processed.

7. A device for carrying out the process according to any one of claims 1 to 6, with a rotating workpiece holder (2) with centring via a hydraulic centring medium (3) for the bearing race (1) of the anti-friction bearing to be processed and at least one measuring head (5) with a nozzle opening (6), characterised in that at least two identical measuring heads (5) are provided, each having at least one nozzle opening (6), that the measuring heads (5) are distributed equidistantly over the circumference of the ring surface to be processed to compensate for measuring pressure, and that the measuring heads (5) are adjustable in the radial direction.

8. A device according to claim 7, characterised in that the measuring heads (5) have a nozzle tube disposed in the radial direction.

9. A device according to claim 7, characterised in that the measuring heads (5) have a measuring shoe, the measuring surface of which is adapted in terms of its curvature to the ring surface to be processed, and that the nozzle opening (6) runs into the measuring surface.

10. A device according to any one of claims 7 to 9, characterised in that the nozzle openings (6) of all the measuring heads (5) have the same diameter and are arranged to deliver the same mass flows of measuring medium.

Revendications

1. procédé pour rectifier des bagues au niveau de leur surface extérieure ou de leur surface intérieure, notamment pour la rectification de bague de roulement (1),
   selon lequel une bague à usiner (1) est reçue par un logement (2) de pièce à usiner en étant centrée par l'intermédiaire d'un fluide hydraulique de centrage (3) et est entraînée en rotation par un dispositif d'entraînement (4), et
   selon lequel on soumet à une mesure la surface de la bague à usiner lors d'une opération de rectification et selon lequel on commande et/ou on règle l'opération de rectification en fonction des valeurs de mesure, caractérisé en ce qu'on exécute une mesure sans contact à l'aide d'au moins deux têtes de mesure identiques (5), d'où un fluide hydraulique de mesure, qui est identique au fluide de centrage, sort respectivement au moins d'une ouverture de buse (6),
   que les têtes de mesure (5) sont disposées en étant réparties de façon équidistante, d'une manière qui compense la force de mesure, sur le pourtour de la surface de la bague à usiner, et
   que le fluide de mesure hydraulique est introduit, sans jet libre, dans la couche du fluide de mesure et de centrage (7), qui entraîne la surface de la bague à usiner et s'établit entre la tête de mesure et la surface de la bague.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un fluide hydraulique de rinçage, usuel lors de la rectification, en tant que fluide de mesure et de centrage.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on travaille avec une quantité du fluide de mesure, qui produit simultanément un effet de refroidissement.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la quantité du fluide de mesure et la quantité du fluide de centrage sont tirées du même système de fluide sous pression.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on travaille avec des têtes de mesure (5) diamétralement opposées.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on travaille avec trois têtes de mesure (5) disposées en étant décalées de 120° sur le pourtour de la surface de la bague à usiner.

7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 6, comportant un logement (2) pour pièce à usiner, avec un centrage réalisé au moyen d'un fluide hydraulique de centrage (3) pour la bague de roulement (1) devant être usinée, et au moins une tête de mesure (5) comportant une ouverture de buse (6), caractérisé en ce qu'au moins deux têtes de mesure (5) identiques sont équipées chacune d'au moins une ouverture de buse (6), que les têtes de mesure (5) sont réparties d'une manière équidistante, qui compense la force de mesure, sur la périphérie de la surface annulaire à usiner et que les têtes de mesure (5) sont réglables dans une direction radiale.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les têtes de mesure (5) possèdent un tube de buse disposé dans une direction radiale.

9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les têtes de mesure (5) comportent un sabot de mesure, dont la surface de mesure possède une courbure adaptée à celle de la surface de la bague à usiner et que l'ouverture de buse (6) débouche dans la surface de mesure.

10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les ouvertures de buses (6) de toutes les têtes de mesure (5) possèdent le même diamètre et sont agencées de manière à délivrer des écoulements quantitatifs identiques du fluide de mesure.

Zeichnung