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Patent Searching and Data


Title:
GRINDING-SUPPORTING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/142670
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a device for multiple-bearing grinding of workpieces (10), such as crankshafts (22), wherein a support element seat (28) occurs at a bearing point at the same time as the grinding of the main bearing (21). A grinding-supporting unit (30) is used that contains a grinding spindle head having at least one grinding disk (32) and support elements (34) in the form of support jaws or support bodies that can be swiveled in. After the support point seat (28) is ground, the support elements (34) are brought into contact therewith and support the workpiece (10) during the further machining. The simultaneous grinding of the support point seat (28) and several bearing points (27) results in a reduction in the machining time in the grinding of the workpiece (10) compared to the prior art.

Inventors:
HIMMELSBACH GEORG (DE)
Application Number:
EP2010/057993
Publication Date:
December 16, 2010
Filing Date:
June 08, 2010
Export Citation:
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Assignee:
JUNKER ERWIN MASCHF GMBH (DE)
HIMMELSBACH GEORG (DE)
International Classes:
B24B5/42; B24B41/06
Foreign References:
DE10144644A12003-04-10
Attorney, Agent or Firm:
LESKE, Thomas (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 Verfahren zum Mehrlagerschleifen von Werkstucken (10, 20), bei welchem mehrere Lagerstellen (27) gleichzeitig mittels eines Schleifscheibensatzes (5) geschliffen werden, wobei zumindest eine Lagerstelle (27) wahrend des Schleifens zumindest zeitweise eine Unterstützung zur Kompensation von Deformationen des Werkstucks (10, 22) durch Schleifkrafte erfahrt, dadurch gekennzeichnet,

- dass auf die zumindest eine Lagerstelle (27) eine Schleifscheibe (32) zum Schleifen eines Stutzelementsitzes (28) in der Art eines Lunettensitzes zugestellt wird und zumindest in einem axialen Teilbereich dieser Lagerstelle (27) den Stutzelementsitz (28) schleift,

- dass die Schleifscheiben (4) des Schleifscheibensatzes (5) wahrend des Schleifens mit der Schleifscheibe (32) zum Schleifen eines Stutzelementsitzes (28) die Planseiten (25) und/oder die Lagerflachen der Lagerstellen (27) zumindest teilweise schleifen,

- dass nach dem Fertigschleifen des Stutzelementsitzes (28) die Schleifscheibe (32) zum Schleifen eines Stutzelementsitzes (28) um einen geringen Abhebebetrag zurückgefahren oder freilaufend gestellt wird,

- dass anschließend ein oder mehrere Stutzelemente (34, 35, 40) als kraftaufnehmende Elemente in Anlage an den jeweilig fertig geschliffenen Stutzelementsitz (28) gebracht werden und

- dass anschließend die Lagerstellen (27) mit dem Schleifscheibensatz fertig geschliffen werden

2 Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an mehreren Lagerstellen (27) Stutzelementsitze (28) mittels zugeordneter Schleifscheiben (32) zum Schleifen eines Stutzelementsitzes (28) geschliffen werden

3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stutzelemente (34, 35, 40) durch Verschwenken um eine Schwenkachse (36) oder durch lineares Verfahren in und außer Eingriff mit dem Stutzelementsitz (28) gebracht werden 4 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellungen aller Schleifscheiben (4, 32) und der Stutzelemente (34, 35, 40) über einen elektronischen Rechner koordiniert werden

5 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stutzelemente (34, 35, 40) nur bis auf ein endmaßnahes Vormaß des Stutzelementsitzes (28) oder der Lagerstelle (27) angestellt werden und auf dieser Position stehen bleiben

6 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stutzelemente (34, 35, 40) in Abhängigkeit von der Verstellung des Schleifscheibensatzes (5) in der X1 -Richtung durch Verstellung in der X2-Rιchtung dem Ist-Maß der zugeordneten Lagerstelle (27) nachfahren

7 Vorrichtung zum Mehrlagerschleifen von Werkstucken (10, 22), bei welchem mehrere Lagerstellen (27) gleichzeitig mittels eines Schleifscheibensatzes (5) geschliffen werden, welcher auf einer gemeinsamen Schleifspindel (3) in einem Mehhager-Schleifspindelstock (8) zumindest in radialer X1 -Richtung in Bezug auf das Werkstuck (10, 22) zustellbar ist, wobei zumindest eine Lagerstelle (27) wahrend des Schleifens zumindest zeitweise eine Unterstützung an einem Stutzelementsitz (28) in der Art eines Lunettensitzes zur Kompensation von Deformationen des Werkstucks (10) durch Schleifkrafte erfahrt und wobei das Werkstuck (10, 22) mittels eines Werkstuckspindelstocks (11 ) um eine Rotationsachse (22) in Drehung versetzbar ist, insbesondere zur Anwendung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

- dass beabstandet vom Mehrlager-Schleifspindelstock 8 zumindest ein weiterer Schleifspindel- stock (24) als Teil einer Schleifstutzeinheit (30) mit einer Schleifscheibe (32) zum Schleifen eines Stutzelementsitzes (28) in der Art eines Lunettensitzes vorhanden ist,

- dass die Schleifstutzeinheit (30) in radialer X2-Rιchtung auf das Werkstuck (10, 22) zustellbar und von diesem entfernbar ist und

- dass die Schleifstutzeinheit (30) mit zumindest einem bewegbaren Stutzelement (34, 35, 40) im Bereich der Schleifscheibe (32) zum Schleifen eines Stutzelementsitzes (28) versehen ist, welches Stutzelement (34, 35, 40) in Anlage an den Stutzelementsitz (28) bringbar ist

8 Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellung des Mehrla- ger-Spindelstocks (8) in X1 -Richtung und die Zustellung der Schleifstutzeinheit (30) mit dem weiteren Spindelstock (24) in X2-Rιchtung abhangig voneinander steuerbar sind 9 Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stutzelement (34, 35, 40) der Schleifstutzemheit (30) an dem weiteren Schleifspindelstock (24) angeordnet ist und zusammen mit diesem verfahrbar ist

10 Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifstutzemheit (30) zumindest einen um eine Schwenkachse (36) verschwenkbaren oder linear verfahrbaren Stutzbacken (35) oder Stutzkorper (40) aufweist

11 Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stutzelemente (34, 35, 40) an der Kontaktflache mit dem Werkstuck (10, 22) einen Belag (38) in Form einer reibungs- und verschleißmindernde Beschichtung aufweisen, die bevorzugt aus polykπstallinem Diamant (PKD) oder aus kubischem Bomitπd (CBN) besteht

Description:
SCHLEIFSTUTZVORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mehrlagerschleifen von Werkstücken, bei welchem mehrere Lagerstellen gleichzeitig mittels eines Schleifscheibensatzes geschliffen werden, wobei zumindest eine Lagerstelle wahrend des Schleifens zumindest zeitweise eine Unterstützung zur Kompensation von Deformationen des Werkstucks durch Schleifkrafte erfahrt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Mehrlagerschleifen von Werkstucken, bei welchem mehrere Lagerstellen gleichzeitig mittels eines Schleifscheibensatzes geschliffen werden, welcher auf einer gemeinsamen Schleifspindel in einem Mehrlager- Schleifspindelstock zumindest in radialer X1 -Richtung in Bezug auf das Werkstuck zustellbar ist, wobei zumindest eine Lagerstelle während des Schleifens zumindest zeitweise eine Unterstützung an einem Stützelementsitz in der Art eines Lünettensitzes zur Kompensation von Verformungen des Werkstücks durch Schleifkrafte erfahrt und wobei das Werkstuck mittels eines Werkstückspindelstocks um eine Rotationsachse in Drehung versetzbar ist, zur Anwendung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

Ein derartiges Verfahren sowie eine zugehörige Vorrichtung ist aus der DE 101 44 644 B4 bekannt Nach dieser Druckschrift wird der Stutzelementsitz mit einer Zusatzschleifeinrichtung angeschliffen, anschließend die Lünette angestellt und dann die Lagersitze an der Kurbelwelle geschliffen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass wahrend des Schleifens des Stützelementsitzes keine andere Bearbeitung stattfinden kann Somit erhöht sich die Bearbeitungszeit am Werkstück beträchtlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Bearbeitungszeit für das Werkstück gegenüber dem Stand der Technik weiter verkürzt wird.

Die Losung dieser Aufgabe erfolgt hinsichtlich des Verfahrens gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch, dass auf die zumindest eine Lagerstelle eine Schleifscheibe zum Schleifen eines Stutzelementsitzes in der Art eines Lünettensitzes zugestellt wird und zumindest in einem axialen Teilbereich dieser Lagerstelle den Stutzelementsitz schleift, dass die Schleif- scheiben des Schleifscheibensatzes wahrend des Schleifens mit der Schleifscheibe zum Schleifen eines Stutzelementsitzes die Seitenflächen und/oder die Lagerflächen der Lagerstellen zumindest teilweise schleifen, dass nach dem Fertigschleifen des Stützelementsitzes die Schleifscheibe zum Schleifen eines Stützelementsitzes um einen geringen Abhebebetrag zurückgefahren oder freilaufend gestellt wird, dass anschließend ein oder mehrere kraftaufnehmende Elemente in Anlage an den jeweilig fertig geschliffenen Stützelementsitz gebracht werden und dass anschließend die Lagerstellen mit dem Schleifscheibensatz fertig geschliffen werden.

Bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu bearbeitenden Werkstücken handelt es sich bevorzugt um Kurbelwellen, die in großen Stückzahlen hergestellt werden und bei denen jegliche Reduzierung der Bearbeitungszeit von wirtschaftlichem Vorteil ist. Das Verfahren kann aber auch bei andere Werkstücken eingesetzt werden, wenn diese durch Schleifen bearbeitbar sind und die nach dem Stand der Technik den Einsatz von Stutzelementen, wie Lunetten erlauben

Durch die erfindungsgemaße Vorgehensweise kann während des Schleifens des Stützelementsitzes bereits eine Zerspanung an den Lagerstellen und/oder den Planseiten der Lagerstellen der Kurbelwelle stattfinden. Die Lagerstellen müssen auch nicht mehr mittels separaten Arbeitsschritten oder Arbeitsgangen auf deren Endmaß in der Breite hergestellt werden, da dies in diesem Arbeitsgang integriert werden kann ohne die Schleifzelten nennenswert zu erhöhen Dadurch kann auch in vorangehenden Arbeitsgangen die Bearbeitungszeit minimiert werden. Dies spiegelt sich in den Herstellkosten des Werkstückes wieder, da kostengünstiger produziert werden kann.

In den vorangehenden Arbeitsgangen können so zumindest Teile von bisher erforderlichen Bearbeitungen entfallen, oder es kann in den vorangehenden Bearbeitungsfolgen mit vergrößerten Toleranzen gearbeitet werden, was sich wieder in geringeren Bearbeitungskosten in den vorangehenden Bearbeitungsfolgen auswirkt.

In der Zeit während welcher der Stützelementsitz geschliffen wird, kann durch die Schleifscheiben des Schleifspindelstockes an den Lagerstellen an den Planseiten der Lagerstellen bereits geschliffen werden Dadurch befindet sich wahrend des Schleifens des Stützelementsitzes die Maschine bereits voll im Schleifeinsatz, so dass sehr hohe Zerspanleistungen und damit verringerte Bearbeitungszeiten erreicht werden können

Das Schleifen der Planseiten mit den Lagersitzen hat in Bezug auf die Maß-, Form- und Lagegenauigkeit noch Vorteile, da die Planschultern an den Lagerstellen in der gleichen Aufspan- nung geschliffen werden, wie die Lagerstellen selbst Hier können nach diesem Verfahren erhebliche Vorteile in Bezug auf die Fertigungsqualltat der Werkstucke erreicht werden

Wenn wahrend des Schleifens des Stutzelementsitzes bereits die Planschultern an den Lagerstellen zumindest teilweise auf Fertigmaß geschliffen werden können, kann ein erheblicher Anteil der Schleifzeit in dem Vorgang des Anschleifens des Stutzelementsitzes erfolgen Diese Verringerung der Hauptzeit beim Schleifen durch zeitparalleles Schleifen der Planseiten zum Schleifen des Stutzelementsitzes wirkt sich besonders vorteilhaft beim Schleifen der Kurbelwellen in der Großserie aus, da hier der Kostendruck sehr hoch ist

Bei diesem Bearbeitungsverfahren wird vorzugsweise mit Schleifscheiben mit Schleifbelag aus keramisch gebundenem CBN geschliffen Es sind aber auch alle anderen bekannten Schleifwerkstoffe für die Schleifwerkzeuge denkbar

Die Erfindung lasst sich auf Schleifmaschinenkonzepte mit einem oder mehreren Schleifspin- delstocken oder Schleifstationen anwenden Bevorzugte Anwendungsgebiete sind das Schleifen von Kurbelwellen oder Nockenwellen oder generell von Werkstucken mit mehreren voneinander beabstandeten Bereichen, die mit einem Schleifscheibensatz zeitgleich geschliffen werden können

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens kann nach Anspruch 2 dann bestehen, dass an mehreren Lagerstellen Stutzelementsitze mittels zugeordneter Schleifscheiben geschliffen werden Diese Schleifscheiben sind hierfür bevorzugt auf einer gemeinsamen Schleifspindel angeordnet und jeder von ihnen ist in vorteilhafter Weise ein oder mehrere Stutzelemente als kraftaufnehmende Elemente zugeordnet Beim Schleifen von Stutzelementsitzen können aber auch mehrere Schleifstutzanordnungen auf der Maschine aufgebaut sein, so dass die Stutzelement- sitze unabhängig voneinander geschliffen werden können

Die Stutzelemente werden nach Anspruch 3 bevorzugt durch Verschwenken um eine Schwenkachse oder durch eine lineare Bewegung in und außer Eingriff mit dem zugeordneten Stutzelementsitz gebracht Als Rechnersteuerung für die Ansteuerung der Stutzelemente wird bevorzugt die CNC-Steuerung der Schleifmaschine eingesetzt, welche die Zustellung aller Schleifscheiben und der Stutzelemente steuert und alle Bewegungsabläufe und Schleifbearbeitungen koordiniert

In der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 5 wird der Stutzelementsitz nur bis auf ein endmaßnahes Vormaß des Lagersitzes geschliffen und das Stutzelement wird nur bis auf die- - A - ses Vormaß angestellt Dieses endmaßnahe Vormaß ist hierbei nur geringfügig großer als das Soll-Maß des fertig geschliffenen Lagersitzes Anschließend wird der Lagersitz fertig geschliffen

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 6 folgt das Stutzelement in Abhängigkeit vom Fortschritt des Fertigschleifens mit dem Schleifscheibensatz dessen Verstellung in X1 -Richtung, durch eine hiermit koordinierte Verstellung in X2-Rιchtung, also entgegengesetzt Hierdurch folgt die Position des Stutzelements dem abnehmenden Durchmesser des geschliffenen Lagersitzes und kann deshalb stets eine optimale Stutzwirkung ausüben Hierdurch wird die Präzision der Schleifbearbeitung gegenüber der Variante nach Anspruch 5 deutlich erhöht

Zur Losung der eingangs schon genannten Aufgabe wird im Hinblick auf die Vorrichtung insbesondere zur Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgesehen, dass beabstandet vom Mehrlager- Schleifspmdelstock zumindest ein weiterer Schleifspindelstock als Teil einer Schleifstutzeinheit mit einer Schleifscheibe zum Schleifen eines Stutzelementsitzes vorhanden ist, dass die Schleifstutzeinheit in radialer X2-Rιchtung auf das Werkstuck zustellbar und von diesem entfernbar ist und dass die Schleifstutzeinheit mit zumindest einem bewegbaren Stutzelement im Bereich der Schleifscheibe zum Schleifen eines Stutzelementsitzes angeordnet ist, welches Stutzelemente in Anlage an den Stutzelementsitz bringt

Mit der Vorrichtung nach Anspruch 8 ist insbesondere das Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7 durchfuhrbar Hierzu ist die Schleifstutzeinheit, die als wesentliche Baugruppen einen Schleifspindelstock und bewegbare Stutzelemente umfasst, auf dem selben Maschinenbett angeordnet wie der Mehrlager-Schleifspindelstock Sie liegt aber vorzugsweise auf der gegenüberliegenden Seite des Werkstucks und kann von dort aus auf das Werkstuck zugestellt oder von ihm entfernt werden Hierdurch ist es möglich die Schleifscheibe und/oder die Stutzelemente der Schleifstutzeinheit in Eingriff mit einer zu schleifenden Lagerstelle des Werkstucks zu bringen, wahrend zeitgleich die Schleifscheiben des Mehrlager-Schleifspmdelstocks auf der gegenüberliegenden Seite des Werkstucks bereits im Schleifeingriff sind

Mit der erfmdungsgemaßen Vorrichtung kann ein Stutzelementsitz, d h eine geschliffene Lagerbahn für ein oder mehrere Stutzelemente, geschliffen werden, wahrend zugleich schon auf der Gegenseite des Werkstucks mit dem Schleifen der Lagerstellen mit dem Schleifscheibensatz begonnen werden kann Der Zeitverlust, der beim Stand der Technik dadurch entsteht, dass zuerst ein Lunettensitz geschliffen werden muss bevor eine Lunette angestellt werden und mit dem eigentlichen Schleifen der Lagerstellen begonnen werden kann, entfallt hierdurch _ Q — _

Eine Koordinierung der Zustellungen von Mehriagerspindelstock und Schleifstutzeinheit in X1- bzw X2-Rιchtung, also auf das Werkstuck zu und von diesem weg, nach Anspruch 9 erlaubt eine besonders feinfühlige und flexible Abstimmung der einzelnen Verfahrenschπtte Insbesondere eröffnet diese Maßnahme die Möglichkeit die Schleifstutzeinheit nach Art einer „nachfahrenden Lunette" einzusetzen, derart, dass sie einem im Laufe des Schleifens abnehmenden Durchmesser des Werkstucks an der Eingriff stelle folgt

Eine Anordnung der bewegbaren Stutzelemente am Schleifspindelstock der Schleifstutzemheit nach Anspruch 10 vereinfacht die Steuerung und den konstruktiven Aufwand, da beide Baugruppen auf einem gemeinsamen Kreuzschlitten montiert und zusammen zugestellt werden können Außerdem lasst sich so eine stabile und kompakte Anordnung der Funktionsbaugruppen erreichen

Als Stutzelemente werden nach Anspruch 11 bevorzugt um eine Schwenkachse verschwenkbare Stutzbacken eingesetzt oder solche, die über einen Antrieb auf einer geraden Bahn verschiebbar sind Die Bewegung zu in oder außer Eingriff bringen der Stutzelemente wird in vorteilhafter Weise von der CNC-Steuerung der Schleifmaschine gesteuert

Jedes der Stutzelemente hat im vorgesehenen Kontaktbereich mit dem Werkstuck, der Stutzstelle, eine Verschleiß und Reibung mindernde Beschichtung, die bevorzugt aus polykπstallinem Diamant (PKD) oder aus Kubischem Bornitrid (CBN) besteht Das oder die Stutzelemente sollten zur gunstigen Aufnahme der Schleifkrafte zumindest zwei Stutzstellen aufweisen, die beispielsweise durch zwei Stutzbacken mit je einer Stutzstelle oder durch einen kompakten Stutz- korper mit zwei beabstandet voneinander angeordneten Stutzstellen realisiert sein können

Die Erfindung wird anschließend an Hand von Ausfuhrungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, noch naher erläutert. Es zeigen

Die Fig 1 eine teilweise Aufsicht auf eine Schleifmaschine nach der Erfindung zum Schleifen der Lagerstellen einer Kurbelwelle, die Fig 2 eine Detailansicht des Schleifens eines Stutzelementsitzes; die Fig 3 eine Detailansicht einer Schleifstutzeinheit nach der Erfindung im Eingriff mit dem

Werkstuck die Fig 4 eine weitere Ausfuhrungsform einer Schleifstutzeinheit mit einem schwenkbaren

Stutzkorper, die Fig 4A eine Schleistutzeinheit gemäß Fig 4 jedoch mit einer linearen Verschiebung des

Stutzkorpers die Fig 5A und 5B weitere konstruktive Varianten der Schleifstutzeinheit, die Fig 5C eine Detailansicht eines verstellbaren Stutzelements bei einer Bauform nach Fig 5B, die Fig 6 eine weitere Bauform der Schleifstutzeinheit nach der Erfindung im Einsatz, die Fig 7 eine Teilansicht der erfmdungsgemaßen Schleifstutzeinheit von der Seite

Die Figur 1 zeigt eine teilweise Draufsicht auf eine Schleifmaschine 1 nach der Erfindung Im hinteren Bereich befindet sich auf einem Zustellschlitten 2 eine rotatorisch angetriebene Schleif- spindel 3, die mehrere Schleifscheiben 4 zum Schleifen von zentrisch eingespannten Lagerstellen 21 des Werkstucks 10 aufnimmt Die Schleifscheiben 4 bilden den Schleifscheibensatz 5 und tragen an ihrem Umfang einen Schleifbelag 6 Sie werden über die Schleifspindel 3 und deren Rotationsantrieb 7 in Drehung versetzt, was durch den gebogenen Pfeil angedeutet ist Der Mehrlager-Schleifspindelstock 8 ist hier mit vier Schleifscheiben 4 zum gleichzeitigen Schleifen der vier Hauptlager 21 einer Kurbelwelle 20 bestuckt und kann in Richtung des Doppelpfeils X1 , d h rechtwinklig zur Mittelachse des Werkstucks 10, zugestellt und entfernt werden

Das Werkstuck 10 ist hier eine Kurbelwelle 20, deren zentrische Hauptlager 21 die Mittelachse des Werkstucks 10 und damit dessen Rotationsachse 22 für das Schleifen festlegen Die Rotationsachse 22 ist zugleich die Rotationsachse 22 des Werkstuckspindelstocks 11 und des Reitstocks 16, was durch den gekrümmten Pfeil C1 angedeutet ist Der Werkstuckspmdelstock 11 weist ein Spannfutter 12 mit Spannbacken 13 zur rotatorischen Mitnahme des Werkstucks auf sowie eine Spitze 14 zur Zentrierung des Werkstucks 10 Am anderen Ende der Kurbelwelle 20 ist der Reitstock 16 mit einer Spitze 17 angeordnet Er ist zur Anpassung an die Lange des Werkstucks 10 in Z-Rιchtung verschiebbar, also parallel zur Rotationsachse 22 In dieser Z- Richtung kann auch das Werkstuck 10 verfahrbar sein, wobei die Bewegung durch einen hier nicht gezeigten Kreuzschlitten unter dem Mehrlager-Schleifspindelstock 8 erfolgen kann, wie durch den Pfeil Z1 angedeutet ist Dieser ist dann in Z1 -Richtung verschiebbar, also parallel zur Mittelachse des Werkstucks 10 Diese Zustellbewegungen erfolgen bevorzugt CNC-gesteuert

Im vorderen Bereich der Schleifmaschine 1 , d h auf der anderen Seite des Werkstucks 10 in Bezug auf den Mehrlager-Schleifspindelstock 8, befindet sich in sehr vereinfacht dargestellter Form die erfindungsgemaße Schleifstutzeinheit 30 Die Schleifstutzeinheit 30 tragt in einem Schleifspindelstock 24 eine rotatorisch antreibbare Schleifspindel 31 mit einer Schleifscheibe 32 und die hier nicht gezeigten Stutzbacken 35 oder Stutzkorper 40, die jedoch in den Fig 3 und 4 dargestellt sind Die Schleifscheibe 32 ist bevorzugt als keramisch gebundene CBN (Kubisches Bornιtrιd)-Schleιfscheιbe ausgebildet Sie dient primär dazu einen Stutzelementsitz 28 auf einer hierfür bestimmte Lagerstelle 27 des Werkstucks 10 zu schleifen Ihre Zustellung in der X2- Achse ist vorzugsweise ebenfalls CNC-gesteuert Die Schleifstutzeinheit 30, ist hierfür auf dem hier nicht gezeigten Schleiftisch (bei Version mit Z- Achse) oder dem ebenfalls nicht gezeigten Maschinenbett (bei Version mit Z1- Achse) montiert

Die Schleifstutzeinheit 30 ist in Bezug auf das Werkstuck 10 und den Mehrlager- Schleifspindelstock 8 mit dem Schleifscheibensatz 5 so angeordnet, dass deren Schleifscheibe 32 im Einsatz an der selben Lagerstelle 27 des Werkstucks zum Eingriff kommt, wie eine der Schleifscheiben 4 des Schleifscheibensatzes 5 Bevorzugt ist dies eine der mittleren Schleifscheiben 4, da eine zu kompensierende Durchbiegung des Werkstucks 10 im mittleren Bereich am größten ist Bei gleichzeitigem Eingriff sowohl der Schleifscheibe 32 und des Schleifscheibensatzes 5 am Werkstuck 10 wirken die gegenüberliegenden Schleifscheiben 4 und 32 jeweils als Stutze für das Werkstuck 10 nach Art einer Lunette, wie anhand der Fig 2 naher erläutert ist Die anderen Lagerstellen 27 werden hierbei ebenfalls von den anderen Schleifscheiben 4 des Schleifscheibensatzes 5 geschliffen, erfahren aber keine Stutzung Dies ist jedoch nicht gravierend, da es in der Praxis ausreicht, dass nur eine und im Wesentlichen mittig gelegene Lagerstelle 27 gegen Verbiegung des Werkstucks 10 durch Schleifkrafte unterstutzt wird Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch möglich, die Schleifstutzeinheit mit mehreren Schleifscheiben 32 und zugehörigen Stutzelementen 34 zu bestucken und somit mehrere Stutzelementsitze zu schleifen Hierdurch können mehrere zu schleifende Lagerstellen 27 eine Unterstützung erfahren, wie schon in Bezug auf eine Lagerstelle 27 erläutert ist Die einzelnen Schritte des erfin- dungsgemaßen Verfahrens andern sich hierdurch nicht Es ist auch möglich, dass bei langen Werkstucken mehrere Schleifstutzeinheiten zum Einsatz kommen

Nach der Erfindung dient nicht nur die Schleifscheibe 32 der Schleifstutzeinheit 30 in bestimmten Phasen der Schleifbearbeitung als Stutze für das Werkstuck 10 sondern es kommen auch weitere Stutzelemente 34 zum Einsatz, wie einschwenkbare Stutzbacken 35 oder Stutzkorper 41 , die in den Fig 3, 4 und 6 dargestellt sind

Mit der beschriebenen Vorrichtung sind selbstverständlich auch mehrere Hublager in vorteilhafter Weise gemeinsam zu schleifen, wofür die Kurbelwelle 20 derart exzentrisch eingespannt werden muss, dass die Rotationsachse 22 in die Mittelachse der Hublager 23 zu liegen kommt Beim üblichen Schleifen von jeweils einem Paar von Hublagern 23 kommt die Schleifstutzeinheit 30 bei einem der beiden Hublager 23 zu Einsatz, wahrend das andere Hublager 23 zeitgleich aber ohne Unterstützung geschliffen wird Naturlich ist auch hier eine Unterstützung an mehre- ren Lagerstellen 27 möglich, wie bereits in Bezug auf die Fertigung von Kurbelwellen erläutert ist

In der Figur 2 ist das Anschleifen des Stutzelementsitzes 28 mit der Schleifscheibe 32 der Schleifstutzeinheit 30 in einer Detailansicht dargestellt Die Lagerstelle 27 ist hier ein zentrisches Hauptlager 21 einer Kurbelwelle 20, welche um die Rotationsachse 22 wahrend der Schleifbearbeitung in Drehung versetzt ist Von einer Seite der Lagerstelle 27 wird die Schleifscheibe 4 in X1 -Richtung zugestellt und schleift mit dem Schleifbelag 6 die Planseiten 25 oder Planschultern 26 der Lagerstellen der Kurbelwelle 20 Zeitgleich wird die Schleifscheibe 32 von der Gegenseite der Kurbelwelle 20 an die bisher noch unbearbeitete Lagerstelle 27 zugestellt und schleift dort einen Stutzelementsitz 28, wozu sie über die Schleifspindel 31 in Rotation versetzt wird Dieser Stutzelementsitz 28 ist im dargestellten Beispiel in vorteilhafter Weise meist weniger breit als ein fertig geschliffenes Hauptlager 21 , so dass zu beiden Seiten des Stutzelementsitzes 28 noch unbearbeitete Bereiche 29 zu sehen sind Das Vorhandensein solcher Bereiche 29 ist jedoch nicht zwingend erforderlich Im Prinzip kann der Stutzelementsitz 28 die volle Breite der Hauptlagerstelle einnehmen

Bei dieser Vorgehensweise, bei welcher zeitgleich Schleifscheiben 4 und 32 von gegenüberliegenden Seiten auf die selbe Lagerstelle 27 des Werkstucks 10 zugestellt werden, wirkt jede der Schleifscheiben 4, 32 als Stutzeinrichtung für das Werkstuck 10 gegen Verbiegen quer zu seiner Langsachse, der Rotationsachse 22 Es ergibt sich somit eine Wirkung, wie die durch eine Lunette Diese Wirkung teilt sich auch den anderen Lagerstellen 27 mit, die zeitgleich von den übrigen Schleifscheiben 4 des Schleifscheibensatzes 5 geschliffen werden

Es versteht sich, dass zu einem weiter fortgeschrittenen Zeitpunkt der Bearbeitung, als dem in Fig 2 gezeigten, die Schleifscheibe 4 auch die eigentliche Lagerstelle 27, also ein Hauptlager 21 der Kurbelwelle 20 schleift, wenn sie wie in Fig 2 gezeigt einen hierfür geeigneten Schleifbelag 6 aufweist und entsprechend zugestellt wird Die Schleifscheibe 32 der Schleifstutzeinheit 30 kann nach einer Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens zumindest für die letzen Phasen des Fertigschleifens frei drehend gestellt und wirkt deshalb nur noch als Mittel zum Stutzen des Werkstucks, wobei sie durch die hier nicht gezeigten Stutzbacken 35 oder Stutz- korper 40 (s Fig 3 und 4) unterstutzt wird Nach einer andern Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens kann die Schleifscheibe 32 der Schleifstutzemheit 30 für das Fertigschlei- fen auch in Bezug auf das Werkstuck 10 um eine geringe Strecke zurückgefahren werden, worauf nur noch die in Anlage an zuvor geschliffenen Stutzelementsitz 28 des Werkstucks 10 gebrachten Stutzbacken 35 oder Stutzkorper 40 Kontakt mit diesem haben Die Figur 3 zeigt die bereits erwähnten Stutzelemente 34 der Schleifstutzeinheit 30 in Form von Stutzbacken 35 im eingeschwenkten Zustand Hierzu ist die Schleifscheibe 32 nach dem Schleifen des Stutzelementsitzes 28 um einen Abhebebetrag zurückgezogen, so dass das Werkstuck 10 allein durch die Stutzbacken 35 abgestutzt ist, wahrend die Schleifscheibe 4 zum Schleifen der Lagerstellen 27, wie etwa eines Hauptlagers 21 einer Kurbelwelle 20, an der gegenüberliegenden Seite der Lagerstelle 27 in Eingriff mit dem Werkstuck 10 ist

Die Formgebung der Stutzelemente 34 und deren Einschwenken oder sonstiges in Eingriff bringen mit dem Werkstuck muss selbstverständlich derart sein, dass einerseits die Stutzstellen 39 des jeweiligen Stutzelements 34, 35, 40 das Werkstuck auf dem zuvor mit der Schleifscheibe 32 erzeugten Stutzelementsitz 28 kontaktieren und andererseits nicht mit der Schleifscheibe 32 oder Teilen des Werkstucks 10 kollidieren Die Stutzbacken 35 nach Fig 3, die mit der Schwenkachse 36 seitlich der Schleifscheibe 32 gelagert sind, sind deshalb im vorderen Bereich mit der Stutzstelle 39 gekröpft ausgebildet

Die Stutzbacken 35 sind vorzugsweise hydraulisch auf einen hier nicht gezeigten Festanschlag einschwenkbar Es sind aber auch andere Antriebsvarianten realisierbar, wie etwa eine lineare Zustellung Die Stutzbacken 35 sind wahrend des Schleifens des Stutzelementsitzes 28 ausgeschwenkt (gestrichelt dargestellt) Wenn der Stutzelementsitz 28 fertig geschliffen ist, werden die Stutzbacken 35 eingeschwenkt und die Lagerstellen 27 am Werkstuck 10 können auf Fertigmaß geschliffen werden

Um eine hohe Steifigkeit und kurze Schwenkwege der Stutzbacken 35 zum Abstutzen realisieren zu können sind diese vorzugsweise am Schleifscheibenschutz 43 angeordnet (vgl Fig 7), an dem meist auch die Kuhlschmierstoffdusen für den Schleifprozess befestigt sind Mittels der Achse X1 wird / werden die Schleifscheibe 4 / n zum Schleifen der Lagersitze zugestellt Die Achse X2 wird auf einen bestimmten Zustellwert zugestellt, so dass das Werkstuck 10 zum Schleifen der Lagerstellen 27 abgestutzt ist Durch den Zustellbetrag kann die Position der Stutzbacken 35 exakt gesteuert werden, so dass das Werkstuck 10 entweder nur gestutzt wird oder sogar um einen geringen Betrag „uberdruckt wird um Maßkorrekturen beim Schleifen erzeugen zu können Die Stutzbacken 35 können auch in Abhängigkeit der Position der X1- Achse nachgefuhrt werden, so dass sich eine Art nachlaufende Lunette wahrend des Schleifens der Lagestellen 27 darstellt

Es ist auch möglich den Stutzelementsitz bis nahezu auf Fertigmaß zu schleifen, so dass die Schleifstutzeinheit 30 auf einen vorgegeben Wert der X2- Achse zugestellt werden muss und dann nicht in Abhängigkeit zur X1 - Achse nachgefuhrt werden muss Die Stutzbacken 35 tragen im vorderen Bereich einen Reibung und Verschleiß mindernden Belag 38, der vorzugsweise aus PKD (polykristalliner Diamant) oder CBN (Kohlenstoff-Bor-Nitπd) besteht

In Figur 4 ist eine weitere Ausfuhrungsform der Stutzelemente 34 dargestellt, bei der zwei Stutzstellen 39 in einem gemeinsamen Stutzkorper 40 vereint sind Die Stutzstellen 39 sind wie zuvor mit dem Verschleiß und Reibung mindernden Belag 38 versehen Die Außenkontur des Belags 38, die in Anlage an den Stutzelementsitz 28 auf dem Werkstuck 10 kommt, ist so ausgebildet, dass kein Kantentrager entsteht

Zwischen den beiden beabstandeten Stutzstellen 39 ist der Stutzkorper 40 durch seine Formgebung weiter vom Werkstuck 10 entfernt als die Stutzstellen 39, die hier symmetrisch am Stutzkorper 40 ausgebildet sind, wie auch in Fig 5A zu sehen ist Der Stutzkorper 40 ist bei dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel um eine Achse schwenkbar, die hier mit der Rotationsachse 31a der Schleifspindel 31 übereinstimmt Selbstverständlich sind auch andere Formgebungen für den Stutzkorper 40, die Anordnung der Stutzstθllen 39 und die Art der Zustellung auf das Werkstuck 10 denkbar So kann der Stutzkorper 40 auch um andere Achsen als die Rotationsachse 31a der Schleifspindel 31 schwenkbar ausgebildet sein, oder auf einem Schlitten linear verfahrbar sein, wie in Fig 4A gezeigt ist In allen Fallen ist es zweckmäßig, die Zustellung oder Entfernung der Stutzbacken 35 oder der Stutzkorper 40, sei es hydraulisch oder elektro- mechanisch, mittels einer CNC-Steuerung mit den verschiedenen Verfahrenschritten beim Schleifen zu koordinieren und zu steuern

Zum Einschwenken der Stutzkorper 40 nach Fig 4 kann es erforderlich sein, die Schleifstutz- einheit 30 in X2 Richtung um einen bestimmten Betrag zu entfernen und sodann mit eingeschwenktem Stutzkorper 40 wieder an das Werkstuck 10 anzustellen Es versteht sich, dass bei einer Lagerung des Stutzkorpers 40 seitlich neben der Schleifscheibe 32, wie es in Fig 4 angedeutet ist, das vordere Ende des Stutzkorpers 40 mit den Stutzstellen 39 gekröpft ist, damit die Stutzstellen 39 auf dem von der Schleifscheibe 32 zuvor geschliffenen Stutzelementsitz 28 in Anlage gebracht werden können Alternativ ist es naturlich möglich einen seitlichen Versatz zwischen der Schleifscheibe 32 und den Stutzstellen 39 von Stutzelementen 34, 35, 40 durch ein Verfahren der Schleifstutzeinheit 30 in Z-Rιchtung auszugleichen, welche hierzu beispielsweise auf einem Kreuzschlitten mit zugehörigen steuerbaren Antrieben angeordnet sein kann In Figur 5A ist eine Anordnung mit einem Stutzkorper 40 dargestellt, wobei die Stutzstellen 39 mit dem Belag 38 gegenüber der Schleifscheibe 32 und der Mittelachse bzw Rotationsachse 22 des Werkstucks 10 in gleichem Winkel angestellt sind

Die Figur 5B zeigt eine je nach Werkstuck 10 vorteilhafte Ausfuhrung, wobei die Winkel α und ß der Stutzstellen 39 in Bezug auf die Verbindungslinie zwischen der Rotationsachse 31a der Schleifspindel 31 und der Rotationsachse 22 des Werkstucks 10 unterschiedlich sind Diese Ausfuhrung kann sich aufgrund der resultierenden Kräfte aus dem Schleifprozess als vorteilhaft erweisen

In Figur 5C ist eine weitere Ausfuhrung eines Stutzkorpers 41 als Einzelheit der Figur 5B gezeigt, wobei die Stutzstellen 39 verstellbar an einem Grundkorper 41 angeordnet sind und nach dem Einstellen auf einer festen Position wieder geklemmt werden Diese Einstellung kann je nach Werkstuck 10 verstellt werden, etwa beim Einsatz der Schleifstutzeinheit 30 bei unterschiedlichen Werkstucken 10 Die Einstellung bleibt beim Schleifen von gleichartigen Werkstucke 10 dann konstant Diese Verstellung kann an einer oder an beiden Stutzstellen 39 (oben / unten) am Grundkorper 41 vorgenommen werden

Die Figur 6 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausfuhrung Die Schleifscheibe 32 der Schleifstutzeinheit 30 wird hier nach dem Schleifen des Stutzelementsitzes 28 nicht zurückgezogen, sondern bleibt auf der Fertigmaßposition des Stutzelementsitzes 28 stehen und die Stutzbacken 35 der Schleifstutzeinheit 30 werden geschlossen Somit ist das Werkstuck 10 jetzt an 3 Punkten gestutzt Der Antrieb der Schleifscheibe 32 wird vor dem Einschwenken der Stutzbacken 35 abgestellt und die Schleifscheibe 32 kann frei mitlaufen Dadurch ergibt sich eine Art Regel- scheibe (vgl Centerless-Schleifen), die das Werkstuck 10 abstutzt Nach dem Schließen der Stutzbacken 35 ist das Werkstuck 10 in seiner Mittellage zentrisch eingespannt und es entsteht eine Art nachlaufende Lunette Die X2- Achse wird wieder CNC- gesteuert der X1- Achse nach- gefuhrt, so dass die Mittelachse des Werkstuckes 10 auch beim Verringern des Nennmaßes beim Lagerschleifen exakt mittig gehalten wird Die Stutzbacken 35 werden ebenfalls den Veränderungen des Durchmessers der Lagerstelle 27 nachgefuhrt Durch diese Vorgehensweise kann eine selbstzentrierende / nachlaufende Lunette dargestellt werden

In Figur 7 ist eine Teilansicht der Figur 1 dargestellt, welche eine Ausfuhrungsform der Schleifstutzeinheit 30 verdeutlicht Die Schleifstutzeinheit 30 ist auf dem Maschinenbett 45 oder dem Schleiftisch befestigt und besitzt eine vorzugsweise CNC- gesteuerte Zustellachse in X2- Richtung Diese Zustellachse ist hier durch einen Zustellschlitten 47 realisiert, der auf dem Gehäuse 46 verfahrbar ist Das Gehäuse 46 dient zur Aufnahme der Fuhrungssaulen und des An- tnebs der X2-Achse und ist auf dem Schleiftisch 45 montiert. Auf dem Zustellschlitten 47 ist eine Schleifspindel 31 aufgesetzt, die rechtwinklig zur Werkstücklangsachse, die der Rotationsachse 31a entspricht, zugestellt werden kann. Auf dem Rotor der Schleifspindel 31 ist eine Schleifscheibe 32 aufgenommen Am Schleifspindelgrundkorper oder am Schleifspindelstockgehause ist der Schleifscheibenschutz 48 montiert, der am äußeren Bereich die Kühlrohre 43 für die Kuhlschmierstoffzufuhr und im Außenbereich neben der Schleifscheibe 32 die Antriebe und Lagerung 44 zum Einschwenken der Stützbacken 35 aufnimmt

Bezugszeichenliste

Schleifmaschine

Zustellschlitten

Schleifspindel

Schleifscheibe

Schleifscheibensatz

Schleifbelag

Rotationsantrieb

Mehrlager-Schleifspindelstock

Werkstück

Werkstückspindelstock

Spannfutter

Spannbacken

Spitze

Rotationsantrieb

Reitstock

Spitze

Kurbelwelle zentrische Hauptlager

Rotationsachse

Hublager

Schleifspindelstock

Planseiten

Planschulter

Lagerstelle

Stützelementsitz unbearbeiteter Bereich

Schleifstützeinheit

Schleifspindel

Rotationsachse

Schleifscheibe

Schleifbelag

Stützelement

Stützbacken

Schwenkachse

Anschlag Belag

Stutzstelle

Stutzkorper

Grundkorper verstellbarer Ansatz

Kuhlrohre

Lagerung mit Antrieb für Stutzbacken

Maschinenbett

Gehäuse

Zustellschlitten

Schleifscheibenschutz