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Title:
METHOD AND DEVICE FOR GRINDING A ROTATIONALLY SYMMETRIC MACHINE PART
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/012903
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed are a method and a device for grinding a machine part (17) that comprises two shaft elements (18, 19) and a central element (20) having a significantly increased diameter (D). The central element (20) is provided with an effective surface (22), a portion of which is embodied in the form of a flat truncated cone (21). In order to grind the excess material (25) off the effective surface (22), the machine part (17) is clamped between pins (6, 7) that are provided with shafts (4, 5), the shaft (5) located at the tailstock (3) being supported by a steady rest (27). The machine part (17) is movable in the direction of the longitudinal axis (23) thereof. The effective surface (22) of the machine part (17) can be placed against the grinding disk (15) at the line of contact (28), vertical grinding being done by means of the cylindrical outer contour of the first grinding disk (15) such that the cutting speed is constant across the entire axial dimension of the first grinding disk (15) and a very good grinding result is obtained. The first grinding disk (15) is mounted in a floating manner on a grinding spindle (14) along with a second, narrower grinding disk (16). The second grinding disk (16) can be brought into an operating position, in which the cylindrical peripheral areas of the machine part are to be machined by means of longitudinal grinding, by swiveling the spindle (14) about two swiveling axes that are located perpendicular to each other and by displacing the grinding spindle (14) perpendicular to the longitudinal axis (23), the machine part remaining in the same clamped position. The inventive working method results in shortened cycle times while providing for a very good grinding result.

Inventors:
JUNKER ERWIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/008374
Publication Date:
February 12, 2004
Filing Date:
July 29, 2003
Export Citation:
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Assignee:
JUNKER ERWIN MASCHF GMBH (DE)
JUNKER ERWIN (DE)
International Classes:
B24B41/04; B24B5/02; B24B5/14; B24B27/00; B24B41/02; B24B41/06; (IPC1-7): B24B5/14; B24B41/02; B24B41/06; B24B27/00
Domestic Patent References:
WO2000009290A12000-02-24
Foreign References:
DE4326595A11995-02-09
DE19921785A12000-11-23
DE19800034A11999-07-15
Attorney, Agent or Firm:
Leske, Thomas (Possartstrasse 20, München, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Verfahren zum Schleifen eines rotationssymmetrischen Maschinenbauteils (17) mit zwei Achsteilen (18,19) und einem dazwischen befindlichen, im Durchmesser vergrößerten Mittelteil (20), an dem eine Wirkfläche (22) in der Form eines Kegelstumpfinantels mit im Querschnitt geradliniger oder gewölbter Kontur ausgebildet ist, wobei das an seinen Enden gehalterte und zur Drehung angetriebene Maschinenbauteil (17) in einer einzigen Aufspannung geschliffen wird, indem eine Schleifspindel (14) mit einer ersten Schleifscheibe (15) von zylindrischer Grundform und angepaßt geradliniger oder angepaßt gewölbter Umfangskontur senkrecht gegen die Wirkfläche (22) angestellt wird, wobei die axiale Erstreckung der ersten Schleifscheibe (15) die radiale Schrägerstreckung der Wirkfläche (22) überdeckt und die Zustellung erfolgt, indem die erste Schleifscheibe (15) und das Maschinenbauteil (17) in Richtung von dessen Längsachse (23) relativ zueinander bewegt werden, und indem am Maschinenbauteil (17) befindliche zylindrische Außenflächen (24) durch Längsschleifen mit einer zweiten Schleifscheibe (16) geschliffen werden, die sich gleichachsig mit der ersten Schleifscheibe (15) an der Schleifspindel (14) befindet, wobei die Schleifspindel (14) nacheinander mit der ersten Schleifscheibe an der Wirkfläche (22) und mit der zweiten Schleifscheibe an den zylindrischen Außenflächen (24) zur Wirkung kommt, wobei sie um zwei senkrecht zueinander stehende Schwenkachsen (12, 13) verschwenkt und relativ zum Maschinenbauteil (17) in Richtung von dessen Längsachse (23) und senkrecht dazu, LAchse, verschoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der zweiten Schleifscheibe (16) geringer ist als die der ersten Schleifscheibe (15).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Maschinenbauteil (17) befindliche zylindrische Außenflächen (24) durch Schälschleifen geschliffen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Maschinenbauteil (17) befindliche zylindrische Außenflächen (24) durch Einsstechschleifen geschliffen werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenbauteil (17) zwischen Spitzen (6, 7) eingespannt und aus mindestens einer der Spitzen (6) zur Drehung angetrieben ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei waagerecht gehaltertem Maschinenbauteil (17) die Schleifspindel (14) um eine lotrecht verlaufende erste Schwenkachse (12) und um eine zweite Schwenkachse (13) verschwenkt wird, die waagerecht verläuft.
7. Vorrichtung zum Schleifen eines rotationssymmetrischen Maschinenbauteils (17) mit zwei Achsteilen (18,19) und einem dazwischen befindlichen, im Durchmesser vergrößerten Mittelteil (20), an dem eine Wirkfläche (22) in der Form eines Kegelstumpfmantels mit im Querschnitt geradliniger oder gewölbter Kontur ausgebildet ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit Spannund Antriebsgliedern zum Einspannen des Maschinenbauteils (17) an seinen stirnseitigen Enden und zu seinem Drehantrieb, mit einem Schleifspindelschlitten (9), der in einer quer zur Längsachse (23) des Maschinenbauteils (17) verlaufenden Richtung verfahrbar ist, mit einer Einrichtung zur gegenseitigen LängsverschiebBng des Maschinenbauteils (17) und des Schleifspindelschlittens (9) in einer Richtung parallel zur Längsachse (23) des Maschinenbauteils 17, mit einer Schleifspindel (14), die über zwei zueinander senkrecht verlaufende Schwenkachsen (12,13) an dem. Schleifspindelschlitten (9) angeordnet ist, und mit zwei gleichachsig an der Schleifspindel (14) gelagerten und durch diese zur Drehung angetriebenen Schleifscheiben (15,16), von denen die zum Schleifen der an dem Maschinenbauteil (17) befindlichen Wirkfläche (22) bestimmte erste Schleifscheibe (15) eine Breite aufweist, die mindestens der radialen Schrägerstreckung der Wirkfläche (22) entspricht, während die zum Schleifen zylindrischer Umfangsflächen (24) bestimmte zweite Schleifscheibe (16) eine geringere Breite hat, und bei der die Schleifscheiben (15, 16) an ein und derselben Seite der Schleifspindel (14) fliegend angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannund Antriebsglieder zum Einspannen des Maschinenbauteils (17) durch an einem Werkstückspindelstock (2) und einem Reitstock (3) angebrachte Pinolen (4,5) gebildet sind, die mit an ihnen befindlichen Spitzen (6,7) zentrierend in stirnseitigen Bohrungen (37) des Maschinenbauteils (17) eingreifen, und dass zumindest die an dem Werkstückspindelstock (2) befindlichen Spitze (6) mit einer Kupplung versehen ist, die mit der stirnseitigen Bohrung (37) des Maschinenbauteils (17) über radial von innen nach außen wirkende Spannglieder zum Zwecke von dessen Drehmitnahme in Wirkverbindung steht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als Spreizkonuskupplung ausgebildet ist, deren nach außen zu spreizende Sparmglieder als Spannbacken (36) ausgebildet sind und im Bereich der Spitze einer Längsbohrung (30) des an dem Werkstückspindelstock (2) befindlichen Schaftes (5) angeordnet sind, und dass die Betätigung der Spannbacken (36) durch eine Zugstange (31) erfolgt, die durch die Längsbohrung (30) hindurchgeführt und im Bereich der Spannbacken (36) mit einem Betätigungskonus (33) versehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Werkstückspindelstock (2) und/oder dem Reitstock (3) befindliche Spitze (6,7) an ihrem Schaft (4,5) durch eine oder mehrere Lünetten (26,27) abgestützt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannund Antriebsglieder zum Einspannen und zum Drehantrieb des Maschinenbauteils (17) sich auf einem Schleiftisch (8) befinden, der gegenüber dem Schleifspindelschlitten (9) in Längsrichtung des Maschinenbauteils (17) verfahrbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 1 l, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schleifspindelschlitten über eine senkrecht zu dessen Verschiebungsebene verlaufende erste Schwenkachse (12) ein Schleifspindelstock (11) angeordnet ist, an dem sich die Schleifspindel (14) über eine zweite Schwenkachse (13) verschwenkbar befindet, die senkrecht zu der ersten Schwenkachse (12) verläuft.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen eines rotationssymmetrischen Maschinenbauteils Die Erfindung betrifft gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zum Schleifen eines rotationssymmetrischen Maschinenbauteils mit zwei Achsteilen und einem dazwischen befindlichen, im Durchmesser vergrößerten Mittelteil, an dem eine Wirkfläche in der Form eines insbesondere flachen Kegelstumpfrnantels mit im Querschnitt geradliniger oder gewölbter Kontur ausgebildet ist.

Maschinenbauteile dieser Art liegen beispielsweise in Getrieben mit stufenlos veränderlicher Übersetzung vor, wie sie in Kraftfahrzeugen benötigt werden. Dabei stehen sich zwei Maschinenbauteile mit einander zugewandten Wirkflächen gegenüber. Die Wirkflächen bilden somit einen Ringraum mit annähernd keilförmigem Querschnitt, in dem ein Zugglied wie beispielsweise eine Kette oder ein Riemen je nach der Entfernung der Wirkflächen voneinander zwischen unterschiedlichen Radien hin-und herwandert. Da ein derartiges Getriebe sehr exakt arbeiten und große Drehmomente übertragen muß, werden an die Maßhaltigkeit und die Oberflächenqualität der Maschinenbauteile hohe Anforderungen gestellt. Das gilt auch für die zugehörigen Schleifvorgänge, insbesondere beim Schleifen der Wirkfläche.

Das eingangs genannte Verfahren wird in der betrieblichen Praxis bisher in Einzeloperationen, das heißt in mehreren Aufspannungen, durchgeführt. Hierbei wird die Wirkfläche mittels Korundschleifscheiben im Schrägeinstechverfahren geschliffen. Nach demselben Verfahren werden auch die zylindrischen Außenflächen der zugehörigen Achsteile geschliffen, die in der Regel im Durchmesser abgestuft sind.

Dieses Verfahren weist verschiedene Nachteile auf. Zunächst sind Schleifscheiben von Kegelform oder mit stark abgestuften Durchmessern erforderlich, die schwierig herzustellen und abzurichten sind. Bei derartigen Schleifscheiben mit Umfangsbereichen von stark unterschiedlichem Durchmesser sind auch die Umfangsgeschwindigkeiten der zu schleifenden Bereiche unterschiedlich. Das bedeutet, dass die entscheidende Schnittgeschwindigkeit an der Schleifstelle unterschiedlich sein muß und daher nicht überall optimal sein kann. Das führt im Ergebnis zu Bereichen von unterschiedlicher Rauhigkeit, die sich besonders bei der am kegelförmig geformten Mittelteil vorliegenden Wirkfläche sehr nachteilig auswirkt. Schließlich ergeben sich auch Probleme bei der Kühlung mittels der üblichen Emulsionen und Schleiföle. Beim Schrägeinstechschleifen entsteht nämlich an der Schleifstelle ein sich verengender Keil, dem der Kühlschmierstoff nicht optimal zugeführt werden kann. Das Ergebnis ist somit eine ungleichmäßige Kühlung der Schleifstelle. Auf alle diese Schwierigkeiten ist es zurückzuführen, dass man das eingangs genannte bekannte Verfahren bisher mit Korundschleifscheiben durchgeführt hat, die eine wesentlich geringere Standzeit haben und öfter abgerichtet werden müssen als die inzwischen weit verbreiteten CBN-Schleifscheiben.

Aus der DE 43 26 595 C2 ist eine Universal-Schleifstation zum Werkzeugschleifen bekannt, die eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten bei der gegenseitigen Lagezuordnung von Schleifköpfen und Werkzeugträgern ermöglicht. Bekannt ist ferner ein Schleifkopf mit zwei verschiedenen Schleifscheiben (DE 37 24 698 Al), mit dem verschiedene Schleifoperationen in einer Werkstücksaufspannung vorgenommen werden können. Es gibt auch bereits einen Vorschlag (DE 199 21 785 A1), einschlägige Maschinenbauteile in einer Aufspannung zu schleifen, wobei zwei getrennte Schleifspindeln zum Einsatz kommen.

Gegenüber dem bekannten Stand der Technik soll mit der Erfindung die Bearbeitungszeit verkürzt und dennoch ein verbessertes Schleifergebnis erreicht werden. Dies gelingt in einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verbleibt somit das zu schleifende Maschinenbauteil in einer einzigen Aufspannung, in der sämtliche Schleifvorgänge vorgenommen werden. Das wird ermöglicht, indem die Schleifspindel um zwei senkrecht zueinander stehende Schwenkachsen verschwenkt wird und zusätzlich zu dem Maschinenbauteil parallel zu dessen Längsachse und senkrecht dazu (X-Achse) verschoben wird. Die Schleifspindel lässt sich somit in jede gewünschte Stellung gegenüber dem Maschinenbauteil bringen, so dass es möglich wird, sowohl die Wirkfläche als auch weitere, an dem Maschinenbauteil befindliche zylindrische Außenflächen mit Schleifscheiben von grundsätzlich zylindrischer Kontur zu schleifen.

Die erste Schleifscheibe von zylindrischer Grundform wird bei einer Wirkfläche mit im Querschnitt geradliniger Kontur ebenfalls eine im Querschnitt geradlinige Außenkontur haben. Wenn die Wirkfläche gewölbt ist, muss auch die Schleifscheibe bei zylindrischer Grundform im Querschnitt eine leicht gewölbte, angepasste Kontur haben. Die in der Praxis vorkommenden Wölbungen sind sehr gering.

Die Bewegungsmöglichkeit der Schleifspindel relativ zu dem Maschinenbauteil parallel zu dessen Längsachse eröffnet die Möglichkeit, die Wirkfläche mit der zylindrischen Umfangsfläche der Schleifscheibe im Senkrecht-Schleifverfahren zu schleifen, wobei die genannte Relatiwerschiebung die Zustellung bewirkt. Da bei den Maschinenbauteilen der hier in Rede stehenden Art die Wirkfläche die Form eines nur flachen Kegelstumpfmantels hat, reicht es nämlich aus, beim Schleifen der Wirkfläche die Zustellbewegung vorzunehmen, indem die Schleifspindel und das Maschinenbauteil parallel zu dessen Längsachse und senkrecht dazu (X-Achse) verschoben wird. Von dieser Bewegung entfällt auf die Schleifstelle an der Wirkfläche nur eine schräg gerichtete Komponente, die aber nur um einen geringen Betrag von der Richtung der Längsachse abweicht, so dass fast noch ein Senkrechtschleifen im üblichen Sinne vorliegt.

Als Vorteil ergibt sich eine gleichbleibende Schnittgeschwindigkeit über die gesamte Breite der Schleifscheibe. Damit ist eine erhöhte Oberflächengüte und Oberflächenstruktur gewährleistet. Hinzu kommt, dass optimierte Abrichtparameter beim Abrichten der Schleifscheibe erhalten werden, weil beim Abrichten dieselben Parameter, nämlich eine identische Abrichtgeschwindigkeit wie beim Schleifen sowie gleiche Drehzahlverhältnisse und Vorschubwerte erreicht werden. Weil die Schnittgeschwindigkeit der Schleifscheibe über der Wirkfläche gleich bleibt, ist auch die erzielbare Oberflächenrauigkeit gleichbleibend. Durch die gleiche Schnittgeschwindigkeit der Schleifscheibe über die komplette"Kegelfläche"können auch optimale Werte für das Zerspannvolumen pro Zeiteinheit erreicht werden.

Beim Schrägeinstechschleifen dagegen ist dies nicht der Fall. Geht man beim Außendurchmesser der Kegelscheibe von einem Durchmesser von beispielsweise 190 mm aus und einem an die Kegelfläche anschließenden Durchmesser von 40 mm, so ändert sich die Werkstückgeschwindigkeit durch die Rotation des Werkstückes während dem Schleifen um den Faktor 4,75. Die Höhe der Kegelfläche beträgt somit ca. 75 mm.

Bei einem angenommenen Durchmesser der Korundschleifscheibe von 750 mm beträgt dann die Schnittgeschwindigkeit am Außendurchmesser der Kegelfläche ca. 80 % der Schnittgeschwindigkeit der Schleifscheibe am kleinen Durchmesser der Kegelfläche. Dies ist gegenläufig zum Zerspannvolumen, da dieses am großen Durchmesser an der Kegelfläche am höchsten ist. Dadurch wird durch die senkrecht angestellte Schleifscheibe auf die Kegelfläche das Schnittgeschwindigkeitsverhältnis zum Zerspannvolumen, das über die Kegelfläche abgetragen werden muss, wesentlich verbessert.

Es ergeben sich weiterhin deutlich verbesserte Verhältnisse beim Kühlen der Schleifzone, weil auch beim Schleifen der Wirkfläche praktisch dieselben Verhältnisse wie beim Senkrechtschleifen vorliegen, so dass eine gleichbleibende schmale Kühlzone vorliegt, der der Kühlschmierstoff gut zugeführt werden kann und die er auch schnell wieder verlässt.

Wie schon erwähnt, wirkt beim Zustellen nur eine schräg gerichtete Komponente auf die Schleifstelle zwischen der Schleifscheibe und der Wirkfläche ein. Da die Wirkfläche aber nur gering gegenüber der Radialebene geneigt ist, wird eben doch der weitaus größte Anteil der Anstellkraft senkrecht auf die Wirkfläche aufgebracht. Es ergibt sich eine geringere Kraftkomponente in radialer Richtung der Wirkfläche, so dass mit optimierten Vorschüben beim Schleifen der Lauffläche gearbeitet werden kann. Auch dadurch wird die Schleifzeit verringert, und es ergeben sich dennoch verbesserte Genauigkeiten im Schleifzustand der Wirkfläche. Für die an dem Maschinenbauteil weiterhin befindlichen zylindrischen Außenflächen gelten vergleichbare Vorteile.

Das erfindungsgemäße Schleifverfahren kann daher bestens mit keramisch gebundenen CBN-Schleifscheiben durchgeführt werden Insgesamt kommt eine deutlich verkürzte Taktzahl auf modernen Bearbeitungsmaschinen bei gleichzeitig erheblich verbessertem Schleifergebnis zustande.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Wirkfläche des Maschinenbauteils geschliffen, indem eine an der Schleifspindel befindliche erste Schleifscheibe von zylindrischer Form und geradliniger oder angepasst gewölbter Umfangskontur senkrecht gegen die Wirkfläche angestellt wird, wobei die axiale Erstreckung der Schleifscheibe die radiale Schrägerstreckung der Wirkfläche überdeckt und die Zustellung erfolgt, indem die Schleifscheibe und das Maschinenbauteil in Richtung von dessen Längsachse relativ zueinander bewegt werden.

Hierbei hat die erste Schleifscheibe eine größere axiale Erstreckung, so dass die gesamte Wirkfläche in einem Vorgang des Senkrechtschleifens fertiggeschliffen werden kann.

Wenn die Wirkfläche des Maschinenbauteils ein Kegelstumpfmantel mit im Querschnitt geradliniger Kontur ist, kann die erste Schleifscheibe eine zylindrische Form haben. Bei zoner im Querschnitt gewölbten Kontur der Wirkfläche ist auch eine angepasst gewölbte Umfangskontur der ersten Schleifscheibe erforderlich. Damit ergeben sich zwar über die Kxialerstreckung der ersten Schleifscheibe Unterschiede in der Schnittgeschwindigkeit, die ndessen gering bleiben ; denn die Wirkflächen der hier zu schleifenden Maschinenbauteile , ind nur in einem geringeren Umfang konkav oder konvex gewölbt. Der nunmehr noch vorhandene und in der Axialrichtung der ersten Schleifscheibe vorliegende Unterschied in ier Schnittgeschwindigkeit ist jedenfalls sehr viel geringer als beim chrägeinstechschleifen nach dem Stand der Technik. um Schleifen der weiterhin vorhandenen an dem Maschinenbauteil befindlichen ylindrischen Außenflächen wird eine zweite Schleifscheibe eingesetzt, mit der die genannten zylindrischen Außenflächen durch Längsschleifen geschliffen werden ; hierbei bleiben alle Vorteile der beweglichen Schleifspindel erhalten, indem sich die zweite Schleifscheibe gleichachsig mit der ersten Schleifscheibe an der Schleifspindel befindet Lud die zweite Schleifscheibe vorzugsweise eine deutlich geringere Breite hat als die erste chleifscheibe, sodaß ein Längsschleifen von zylindrischen Außenkonturen problemlos 'orgenommen werden kann.

Vorteilhaft erfolgt das Längsschleifen der an dem Maschinenbauteil befindlichen ylindrischen Außenflächen durch ein Schälschleifen, bei dem in bekannter Weise in inem Durchgang bis auf das Fertigmaß geschliffen wird. Da infolge der gleichbleibenden Aufspannung alle Voraussetzungen für einen qualitativ hochwertigen Schleifvorgang orliegen, kann hier im Schälverfahren gearbeitet werden, wodurch sich bei hoher chleifqualität die Taktzeit weiter verringert.

) ie zu schleifenden zylindrischen Außenflächen können ggs. auch durch Einstechschleifen earbeitet werden.

, ei allen bisher genannten Variationsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen chleifverfahrens wird das Maschinenbauteil vorteilhaft zwischen Spitzen eingespannt und as mindestens einer der Spitzen zur Drehung angetrieben. Beim Innenantrieb aus einer er Spitzen wird nämlich die genaue Zentrierung trotz des Drehantriebs am wenigsten estört Dadurch ergibt sich ebenfalls eine hohe Qualität des Schleifergebnisses. lie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erforderliche Schwenkbarkeit der chleifspindel um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen wird dadurch verwirklicht, a. ss bei waagerecht gehaltertem Maschinenbauteil die Schleifspindel um eine lotrecht Drlaufende erste Schwenkachse und um eine zweite Schwenkachse verschwenkt wird, die waagerecht verläuft. Diese Ausgestaltung des Verfahrens erlaubt den Rückgriff auf rannte Ausbildungen von Schleifmaschinen, womit auch die praktische Durchführung dus erfindungsgemäßen Verfahrens auf ökonomische Weise möglich bleibt.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Schleifen eines rotationssymmetrischen Maschinenbauteils der eingangs schon im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnten bekannten Art. Sie besteht in einer Vorrichtung zum Schleifen eines rotationssymmetrischen Maschinenbauteils mit zwei Achsteilen und einem dazwischen befindlichen, im Durchmesser vergrößerten Mittelteil, an dem eine Wirkfläche in der Form eines insbesondere flachen Kegelstumpfmantels mit im Querschnitt geradliniger oder gewölbter Kontur ausgebildet ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, - mit Spann-und Antriebsgliedern zum Einspannen des Maschinenbauteils an seinen stimseitigen Enden und zu seinem Drehantrieb, - mit einem Schleifspindelschlitten, der in einer quer zur Längsachse des Maschinenbauteils verlaufenden Richtung verfahrbar ist, - mit einer Einrichtung zur gegenseitigen Längsverschiebung des Maschinenbauteils und des Schleifspindelschlittens in einer Richtung parallel zur Längsachse des Maschinenbauteils, - mit einer Schleifspindel, die über zwei zueinander senkrecht verlaufende Schwenkachsen an dem Schleifspindelschlitten angeordnet ist, - und mit zwei gleichachsig an der Schleifspindel gelagerten und durch diese zur Drehung angetriebenen Schleifscheiben, - von denen die zum Schleifen der an dem Maschinenbauteil befindlichen Wirkfläche bestimmte erste Schleifscheibe eine Breite aufweist, die mindestens der radialen Schrägerstreckung der Wirkfläche entspricht, - während die zum Schleifen zylindrischer Umfangsflächen bestimmte zweite Schleifscheibe eine geringere Breite hat, - und bei der die Schleifscheiben (15,16) an ein und derselben Seite der Schleifspindel (14) fliegend angeordnet sind. fach der schon erfolgten eingehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens Lnd besondere Erläuterungen der vorstehend zitierten erfindungsgemäßen Vorrichtung icht mehr erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine fliegende unordnung beider Schleifscheiben an ein und derselben Seite der Schleifspindel. Hiermit rgibt sich eine konstruktiv einfache Ausführung der Schleifspindel, wobei durch , bstufung der Durchmesser beider Schleifscheiben ohne weiteres erreichbar ist, dass sich ie beiden Schleifscheiben bei den unterschiedlichen Bearbeitungsvorgängen gegenseitig icht stören. ieiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Spann-und Antriebsglieder zum Einspannen des laschinenbauteils durch an einem Werkstückspindelstock und Reitstock angebrachte inolen gebildet sind, die mit an ihnen befindlichen Spitzen zentrierend in stirnseitige ohrungen des Maschinenbauteils eingreifen, und wenn zumindest die an dem lerkstückspindelstock befindliche Spitze mit einer Kupplung versehen ist, die mit der irnseitigen Bohrung des Maschinenbauteils über radial von innen nach außen wirkende pannglieder zum Zwecke von dessen Drehmitnahme in Wirkverbindung steht. er Drehantrieb des Maschinenbauteils aus dem Inneren einer dieses Maschinenbauteil ntrierenden Spitze bedeutet, dass durch den Drehantrieb die Zentrierung nicht gestört , ird. Die radial von innen nach außen wirkenden Spannglieder bringen keine AxiaLkräfte f das Maschinenbauteil und die Spitzen auf. Damit bleiben Spannungen und Durchbiegungen des Maschinenbauteils trotz einer zuverlässigen Drehmitnahme aus. Es , ird somit ein zuverlässiger Drehantrieb mit einer Zentrierung von hoher gleichbleibender enauigkeit verbunden. onstruktiv kann eine derartige Kupplung dadurch verwirklicht werden, dass sie als preizkonuskupplung ausgebildet ist, deren nach außen zu spreizende Spannglieder als pannbacken ausgebildet sind und im Bereich der Spitze einer Längsbohrung des an dem terkstückspindelstock befindlichen Schaftes angeordnet sind, und dass die Betätigung der pannglieder durch eine Zugstange erfolgt, die durch die Längsbohrung hindurchgeführt md im Bereich der Spannbacken mit einem Betätigungskonus versehen ist.

Us Spannglieder kommen somit in erster Linie Spannbacken in Frage, die unter dem einfluß des Betätigungskonus verstellt werden. Aber auch eine Beeinflussung von als ipannglied dienenden Kugeln durch den Betätigungskonus ist möglich. Zu noch weiteren iinzelh. ej. ten einer derartigen aus dem Innern einer Zentrierspitze wirkenden ipreizkonuskupplung kann auf die EP 0 714 338 B1 der Patentinhaberin verwiesen verden. Die hier genannte Weiterbildung kann noch dadurch ergänzt werden, dass auch in [er Spitze des Reitstocks eine derartige Spreizkonuskupplung angeordnet sein kann.

) ie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwirklichte große Beweglichkeit der ; inzigen Schleifspindel bringt es mit sich, dass genügend Platz zwischen dem Verkstückspindelstock und dem Reitstock vorhanden sein rnuß. Hinzu kommt noch, dass daschinenbauteile der hier zu schleifenden Art oft mit beidseitigen Achsteilen von rheblicher Länge ausgestattet sind. Bei besonders hohen Anforderungen an das Schleifergebnis ist es daher vorteilhaft, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der rfindungsgemäßen Vorrichtung die an dem Werkstückspindelstock und/oder dem Leitstock befindliche Spitze an ihrem Schaft durch eine oder mehrere Lünetten abgestützt st. Eine Durchbiegung der Spitzen und damit auch des Maschinenbauteils wird damit veitgehend verhindert, ohne dass sich direkt an dem Maschinenbauteil befindliche , ünetten störend bemerkbar machen würden.

) ie erforderliche gegenseitige Längsverschiebung des Maschinenbauteils und des ichleifspindelschlittens kann vorteilhaft dadurch verwirklicht werden, dass die Spann-und ntriebsglieder zum Einspannen und zum Drehantrieb des Maschinenbauteils sich auf inem Schleiftisch befinden, der gegenüber dem Schleifspindelschlitten in Längsrichtung . es Maschinenbauteils verfahrbar ist. is ist aber ohne Weiteres auch möglich, die Spann-und Antriebsglieder unmittelbar an . em Maschinenbett fest anzubringen und dafür dem Schleifspindelschlitten eine usätzliche Beweglichkeit parallel zur Längsrichtung des Maschinenbauteils zu geben.

Für die Ausbildung der ersten und der zweiten Schwenkachse der Schleifspindel wird vorgesehen, dass an dem Schleifspindelschlitten über eine senkrecht zu dessen Verschiebungsebene verlaufende erste Schwenkachse ein Schleifspindelstock angeordnet ist, an dem sich die Schleifspindel über eine zweite Schwenkachse verschwenkbar befindet, die senkrecht zu der ersten Schwenkachse verläuft.

Durch eine derartige Anordnung kann die Schleifspindel besonders vorteilhaft in die verschiedenen Bearbeitungspositionen an dem Maschinenbauteil gebracht werden, wobei die beiden Schleifscheiben sich gegenseitig nicht stören.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtung soll mit keramisch gebundenen CBN-Schleifscheiben ausgestattet werden, weil diese eine besonders hohe Standzeit haben und in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu einem besonders guten Schleifergebnis führen. Das gilt insbesondere für die erste Schleifscheibe zum Schleifen der Wirkfläche.

Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, noch näher erläutert. Die Figuren zeigen das Folgende : Figur 1 zeigt eine Ansicht von oben auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Bearbeitungsphase.

Figur 2 stellt eine der Figur 1 entsprechende Ansicht in der darauf folgenden Bearbeitungsphase dar.

Figur 3 hat die dritte Bearbeitungsphase bei sonst übereinstimmender Darstellung zum Gegenstand.

Figur 4 ist eine vergrößerte Darstellung von Einzelheiten der Figur 1. igur 5 veranschaulicht ebenfalls in vergrößerter Darstellung Einzelheiten des usammenwirkens von Maschinenbauteil und Schleifscheibe entsprechend der in Figur 2 argestellten Bearbeitungsphase. igur 6 zeigt die vergrößerte Darstellung von Einzelheiten der Figur 3. igur 7 hat eine Einzelheit zum Aufspannen, Zentrieren und Antreiben des zu schleifenden lasebinenbauteils zum Inhalt. igur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schleifen, mit der insbesondere das fiodungsgemäße Verfahren durchgeführt werden soll. Die Vorrichtung gemäß Figur 1 esteht aus einem Maschinenbett 1, auf dem ein Werkstückspindelstock 2 und ein . eitstock 3 angebracht sind. Werkstückspindelstock 2 und Reitstock 3 weisen die üblichen icht bezeichneten) Pinolen mit den an Schäften 4,5 befindlichen Spitzen 6 und 7 auf, wischen denen das zu schleifende Maschinenbauteil 17 eingespannt wird. In dem argestellten Ausführungsbeispiel sind der Werkstückspindelstock 2 und der Reitstock 3 . if einem Schleiftisch 8 angeordnet, der in der Längsrichtung des Maschinenbauteils 17 herfahrbar ist. Nach dem Einspannen haben das Maschinenbauteil 17, der erkstückspindelstock 2 und der Reitstock 3 eine gemeinsame Längsachse 23, die als ezugslinie für die Anordnung der übrigen Teile angesehen werden kann.

L Figur 1 ist weiter ein Schleifspindelschlitten 9 schematisch dargestellt, der mittels eines erstellmotors 10 in einer Richtung senkrecht zu der Längsachse 23 verfahren werden nits. Auf dem Schleifspindelschlitten 9 ist ein Schleifspindelstock 11 angebracht, der um ne erste Schwenkachse 12 verschwenkt werden kann. Die erste Schwenkachse 12 steht senkrecht auf der Verschiebungsebene des Schleifspindelschlittens 9 und ist damit tlicherweise lotrecht ausgerichtet. n dem Schleifspindelstock 11 ist eine Schleifspindel 14 angebracht ; sie ist über eine vei-te Schwenkachse 13 schwenkbar mit dem Schleifspindelstock 11 verbunden. Die Lage ,-zweiten Schwenkachse 13 wird aus Figur 2 vorstellbar. Die zweite Schwenkachse 13 herläuft senkrecht zur ersten Schwenkachse 12 und schneidet bei den üblicherweise Drkommenden Stellungen die gemeinsame Längsachse 23 von Werkstückspindelstock 2, [aschinenbauteil 17 und Reitstock 3.

Iie sich aus der ersten Schwenkachse 12 ergebende Drehmöglichkeit des chleifspindelstocks 11 ist in Figur 1 mit dem gekrümmten Doppelpfeil B bezeichnet. Die ch aus der zweiten Schwenkachse 13 ergebende Schwenkmöglichkeit der chleifspindel 14 gegenüber dem Schleifspindelstock 11 ist in Figur 2 mit dem Dkrümmten Doppelpfeil A angedeutet, den man sich als räumliche Darstellung denken Lllß. n der einen Seite der Schleifspindel 14 sind zwei Schleifscheiben 15 und 16 eng Dbeneinander fliegend gelagert.

Iie vergrößerten Darstellungen der Figuren 4 bis 6 lassen die Eigenart des zu schleifenden laschinenbauteils und den Ablauf der einzelnen Bearbeitungsphasen besonders deutlich -kennen.

Ias zu schleifende Maschinenbauteil 17 besteht aus einem ersten Achsteil 18, einem weiten Achsteil 19 und einem dazwischen befindlichen Mittelteil 20, dessen . ußendurchmesser D deutlich größer ist als der der beidseitig davon befindlichen . chsteile. Wesentlich für das Mittelteil 20 ist ein Bereich in der Grundform eines egelstumpfes 21. Der Kegelstuxnpfmantel kann im Querschnitt eine geradlinige, aber lch eine konvex oder konkav gekrümmte Kontur haben. Derartige Maschinenbauteile imiden beispielsweise in automatischen Getrieben eine Wirkfläche 22, an der eine Kette der ein Riemen auf sich ändernden Radien entlang wandern kann. Hierbei sind dann zwei derartige Wirkflächen gegeneinander gestellt, und die Kette oder der Riemen befindet sich 3zwischen. as Maschinenbauteil weist aber auch zylindrische Außenflächen 24 auf, die gleichfalls geschliffen werden müssen ; diese Flächen sind sämtlich in Figur 5 bezeichnet. Mit der inie 28 in Figur 4 ist die Einyvirkungs-oder Berührungslinie zwischen der ersten chleifscheibe 15 und der Wirkfläche 22 bezeichnet ; in dieser Berührungslinie 28 ist die , hnittgeschwindigkeit der Schleifscheibe, das heißt deren Geschwindigkeit am ußenumfang, von großer Bedeutung. den Figuren 4 bis 6 sind außerdem Lünetten 26 und 27 eingezeichnet, welche die sitzen 6'und-7 des Werkstückspindelstocks und des Reitstocks unterstützen können. Bei m erfindungsgemäß durchzuführenden Verfahren entsteht nämlich durch das zeitweise , hrägstellen der Schleifspindel 14 ein vergrößerter Raumbedarf zwischen dem 'erkstückspindelstock 2 und dem Reitstock 3, vergleiche Figur 4. Die Schäfte 4 und 5 der sitzen 6 und 7 müssen damit verhältnismäßig lang ausgebildet werden ; bei besonders ) hen Anforderungen an die Schleifgenauigkeit werden sie daher durch die Lünetten 26 id 27 unterstützt, damit sie sich unter der Einwirkung der Schleifscheiben nicht irchbiegen.

. Figur 7 ist eine Möglichkeit dargestellt, wie das zu schleifende Maschinenbauteil an den sitzen 6, 7 zuverlässig eingespannt und genau zentriert werden kann und dabei dennoch irksam zur Drehung angetrieben wird. diesem Zweck ist die Spitze 6 in einem. zylindrischen Fortsatz 29 von kleinem urchmesser verlängert. Die Spitze 6 und ihr Schaft 4 sind auf ihrer gesamten Länge von ner Längsbohrung 30 durchsetzt, in der eine Zugstange 31 geführt ist. Diese hat an ihrem nen Ende einen Gewindeabschnitt 32, der dazu dient, über geeignete etätigungsmechanismen die Zugstange hin und her zu bewegen. An dem itgegengesetzten Ende ist an der Zugstange 31 ein Betätigungskonus 33 ausgebildet, der einerseits mit auf ihm befindlichen Spanngliedern zusammenwirkt. Die Spannglieder erden durch Spannbacken 36 gebildet. Dazu sind ein erster Spannring 34 und ein zweiter annring 35 vorhanden, die beispielsweise aus geschlitzten Metallringen oder aus einem mu-niälmlichen Werkstoff bestehen können. Die Spannringe 34 und 35 halten die pannbacken 36 an ihrer Stelle in der Spitze 6 und verhindern eine horizontale erschiebung der Spannbacken ; die Spannbacken sind lediglich in einer Richtung nkrecht zur Zugstange verschiebbar. Die durch den ersten Spannring 34 zustande xmmende axial gerichtete Kraftkomponente ist geringfügig und kann vernachlässigt erden. Die genannten Teile bilden innerhalb des zylindrischen satzes 29 eine Spreizkonuskupplung aus. Beispielsweise können drei Spannbacken 36 i Abstand von je 120 Grad vorhanden sein. Wird nun in Figur 7 die Zugstange 31 nach is gezogen, so drückt der Betätigungskonus 33 die Spannbacken 36 nach außen, ) durch der erste Spannring 34 axial zusammengedrückt und der zweite Spannring 35 : hal nach außen gedrückt wird. Da der zylindrische Fortsatz 29 in die stirnseitige ) hrung 37 des ersten Achsteils hineinragt, das sich an dem Maschinenbauteil 17 befindet, rden im Ergebnis die Spitze 6 und das Achsteil 18 fest miteinander verspannt, wodurch le sichere Drehmitnahme gewährleistet ist, ohne dass die Präzision der Zentrierung durch beeinträchtigt wird. e aus Figur 7 ersichtliche Spreizkonuskupplung kann konstruktiv noch abgewandelt a-den. Beispielsweise ist es möglich, anstelle der Spannbacken und des zweiten annrings 35 auch eine oder mehrere Kugeln zu verwenden. Einzelheiten hierzu können r EP 0 714 3 3 8 B 1 der Anmelderin entnommen werden. t Folgenden wird der Ablauf des Schleifverfahrens beschrieben, wie er auf einer nrichtung gernäß den Figuren 1 bis 7 erfolgt. i dem Mascbinenbauteil 17 müssen in den stirnseitigen Enden, also an den beiden , hsteilen IS und 19, Bohrungen 37 angebracht werden, wodurch das aschinenbauteil 17 zwischen den Spitzen 6,7 von Werkstückspindelstock 2 und Reitstock 3 eingespannt und angetrieben werden kann. Durch Betätigen der aus Figur 7 , ichtlichen Spreizkonuskupplung wird das Maschinenbauteil 17 sodann bei präziser ntrierung in Drehung versetzt. der ersten Bearbeitungsphase, in der die Wirkfläche 22 geschliffen wird, befindet sich Schleifspindel 14 durch Verschwenken um die erste Schwenkachse 12 in der aus den ; uren 1 und 4 ersichtlichen Stellung. Entsprechend dem Kegelwinkel der Wirkfläche 22 rd auch die Schleifspindel 14 leicht schräg gestellt, so dass die erste Schleifscheibe 15 t ihrem Umfang im Wesentlichen senkrecht gegen die zu schleifende Wirkfläche 22 gestellt ist. znn die Wirkfläche 22 eine im Querschnitt geradlinige Kontur hat, wird die 23enkontur der ersten Schleifscheibe 15 ebenfalls geradlinig sein. Falls die Wirkfläche 22 jedoch konkav oder konvex gekrümmt ist, muß die erste Schleifscheibe 15 Le entgegengesetzt angepasste Krümmung aufweisen. Die in der Praxis vorkommenden ümmungen an den Wirkflächen derartiger Maschinenbauteile sind verhältnismäßig - ing. Bei dem hier erfolgenden Senkrechtschleifen der Wirkfläche besteht somit in lem Fall der Vorteil, dass die Schnittgeschwindigkeit der Schleifscheibe über die warnte axiale Erstreckung der Schleifscheibe 15 im Wesentlichen gleich ist. Das ist ein scheidender Vorteil gegenüber dem bisher üblichen Schrägeinstechschleifen. Da die iale Erstreckung der ersten Schleifscheibe 15 die radiale Schrägerstreckung der irkfläche 22 vollständig überdeckt, kann in einem einzigen Vorgang des nkrechtschleifens das Schleifaufmaß 25 abgetragen und der angestrebte hochwertige bleifzustand der Wirkfläche 22 erreicht werden. Die Zustellbewegung erfolgt, indem der hleiftisch 8 in Richtung der Längsachse 23 verfahren wird. Auf die Berührungslinie 28 der Wirkfläche 22 entfällt eine entsprechende schräge Komponente. Grundsätzlich nnte auch der Schleiftisch feststehen und der Schleifspindelschlitten 9 verfahren werden. vrm die Wirkfläche 22 vollständig bearbeitet ist, wird der Schleifspindelschlitten 9 ein ringes Stück von dem Maschinenbauteil 17 weg nach außen gefahren, und es wird der hleifspindelstock 11 um die erste Schwenkachse 12 gedreht, die senkrecht zur : rschiebungsebene des Schleifspindelschlittens verläuft. Die Schleifspindel 14 wird 3ann in die aus den Figuren 2 und 5 ersichtliche Stellung gefahren. In dieser Stellung nn ein Längsschleifen aller zylindrischer Außenflächen 24, die sich an dem Mittelteil 20 d dem zweiten Achsteil 19 befinden, mittels der zweiten Schleifscheibe 16 erfolgen-In : ser zweiten Bearbeitungsphase wird das Schälschleifen bevorzugt, bei dem in einem ialen Durchgang sofort bis auf den Fertigdurchmesser geschliffen wird. Der ngsvorschub erfolgt auch hier durch Verfahren des Schleiftisches 8. erm die zweite Bearbeitungsphase beendet ist, wird die Schleifspindel 14 um die zweite, Lagerecht verlaufende Schwenkachse 13-gewissermaßen"über Kopf'-geschwenkt, so ss die beiden Schleifscheiben 15 und 16 nunmehr die aus den Figuren 3 und 6 deutliche Stellung gegenüber dem zu schleifenden Maschinenbauteil 17 annehmen. htlich Icönnen in der nunmehr erfolgenden dritten Bearbeitungsphase die noch liebenen Außenflächen 24 im Bereich des ersten Achsteils längsgeschliffen werden, n wieder die zweite Schleifscheibe 16 herangezogen wird.

Schleifen in einer einzigen Aufspannung, bei dem die Schleifspindel mit den beiden eifscheiben gewissermaßen urn das gesamte-zu schleifende Maschinenbauteil umfährt"verbindet ein hervorragendes Schleifcrgebnis mit stark verkürzten zeiten.

Bezugsziffernliste Maschinenbett Werkstückspindelstock Reitstock Schaft Schaft Spitze Spitze Schleiftisch S chleifspindels chlitten Verstellmotor Schleifspindelstock erste Schwenkachse zweite Schwenkachse Schleifspindel erste Schleifscheibe zweite Schleifscheibe Maschinenbauteil erstes Achsteil zweites Achsteil Mittelteil Kegelstumpf Kegelstumpfmantel, Wirkfläche Längsachse zylindrische Außenfläche Schleifaufmass Linette Lünette Berührungslinie zylindrischer Fortsatz 30 Längsbohrung 31 Zugstange 32 Gewindeabschnitt 33 Betätigungskonus 34 erster Spannring 35 zweiter Spannring 36 Spannbacken 37 stirnseitige Bohrung




 
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