DD232863A5

DD232863A5 - Verfahren und vorrichtung vom hochgeschwindigkeits-profilschleifen von rotationssymmetrischen werkstuecken

Info

Publication number: DD232863A5
Application number: DD85274052A
Authority: DD
Inventors: Erwin Junker
Original assignee: Kk
Priority date: 1984-09-26
Filing date: 1985-03-12
Publication date: 1986-02-12
Also published as: ATE78204T1; EP0176654A2; ES8605705A1; ES541094A0; EP0176654A3; BR8501203A; CS175585A2; CS272205B2; SU1452466A3; EP0176654B1

Abstract

Es sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeits-Rund- bzw. Drehschleifen von rotationssymmetrischen Werkstuecken geschaffen werden, bei dem das Werkstueck in kuerzester Zeit schonend geschliffen werden kann. Bei dem erfindungsgemaessen Verfahren und der erfindungsgemaessen Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeits-Profilschleifen von sich drehenden eingespannten rotationssymmetrischen Werkstuecken wird eine Schleifscheibe mit einer im wesentlichen eben verlaufenden Mantellinie so gegen die zu bearbeitende Werkstueckflaeche gefuehrt, dass die Schleifscheibe beim Schleifvorgang den Werkstueckumfang im Bereich seines fertigen Durchmessers lediglich in einem auf der Senkrechten zur Werkstuecklaengsachse liegenden Punkt beruehrt, wobei die Mantellinie der Schleifscheibe mit der Umfangslinie der geschliffenen Werkstueckflaeche einen Freiwinkel einschliesst. Fig. 1

Description

Aufgrund der schiefen bzw. windschiefen Anordnung von Schleifscheibe zu dem zu bearbeitenden Werkstück ergibt sich zwischen Mantellinie und Umfangslinie des Werkstückes ein Freiwinkel, der bewirkt, daß die Schleifscheibe nur an der vorgesehenen Stelle auf das Werkstück einwirkt, ansonsten jedoch Platz gelassen wird, so daß die Schleifscheibe beim weiteren Schleifvorgang nicht noch einmal das fertige Profil beschleifen kann. Während also erfindungsgemäß entsprechend der gewünschten Zustelltiefe die Schleifscheibe mit einer schrägen Stirnfläche am Werkstück angreift, der abschließende Durchmesser des Werkstückes von der Schleifscheibe jedoch lediglich durch Punktberührung geschliffen wird, ist nach „Fertigungstechnik und Betrieb" Nr.23, Heft 3,1973, S. 166-171 die Schleifanordnung so getroffen, daß die Schleifscheibenachse und die Werkzeugachse parallel in einer Ebene liegen und die Schleifscheibe mit zwei Mantellinien an dem Werkstück angreift.

In der DDR-PS29342 ist eine Polierschleifeinrichtung für runde symmetrische und asymmetrische dünnwandige Werkstücke beschrieben, die sich dadurch auszeichnet, daß sie in ihren Bewegungskomponenten annähernd denen einer Handschleifpolierung entspricht, d.h. also das Werkstück führt laufend eine pendelnde Schwenkbewegung bei Änderung der Vorschubrichtung der Poliervorrichtung aus. In dieser Druckschrift ist zwar eine Schrägstellung von Polierschieifscheibe zu Werkstückachse angegeben, wobei diese Schrägsteilung offensichtlich nur die Bedeutung hat, daß das Werkstück genau so intensiv wie von Hand poliert werden kann. Zur Schaffung eines Freiwinkels zwischen einer stirnseitig arbeitenden Schleifscheibe und dem Werkstück und zur sukzessiven gleichmäßigen Abnutzung der Schleifscheibe, ohne dauernd abrichten zu müssen, gibt diese Druckschrift keinen Hinweis.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigeführten Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: schematisch eine Draufsicht auf die Anordnung eines Schleif körpers zum Werkstück, wobei die Schleif körperdrehachse

gegen die Werkstücklängsachse horizontal geschwenkt ist; Fig. 2: eine Vorderansicht der in Fig. 1 gezeigten Anordnung, wobei die Schleifscheibenachse vertikal gegen die Werkstücklängsachse geschwenkt ist;

Fig. 3: eine vergrößerte Teilansicht nach Fig. 1 mit zu 10% abgenutzter Schleifscheibe; Fig. 4: eine der Fig.3 ähnliche Ansicht, wobei der Abnutzungsgrad der Schleifscheibe höher ist; Fig. 5: schematisch eine an einem rotationssymmetrischen Werkstück angesetzte Schleifscheibe; Fig. 6 bis 8: verschiedene schematische Darstellungen in Draufsicht, in denen die Abnutzungsweise der Schleifscheibe gezeigt

ist; Fig. 9: eine Teilansicht von Werkstück und Schleifscheibe, wobei ein Freiwinkel α sich durch Schrägstellung der Schleifscheibe zum rotationssymmetrischen Werkstück ergibt;

Fig. 10: eine Frontansicht von Werkstück und Scheibe entsprechend Pfeil A in Fig. 9.

In Fig. 1 ist ein rotationssymmetrischer Drehkörper, nämlich ein Werkstück 1 gezeigt, an welchem ein Schleifkörper in der Form einer schmalen Schleifscheibe 2 angreift. Die Rotationsachse 2 a dieser Schleifscheibe 2 ist gegen die Werkstücklängsachse 4 um einen Winkel β horizontal geschwenkt. In Fig. 2 ist erkennbar, daß durch Vertikalschwenkung der Rotationsachse 2 a der Schleifscheibe gegen die Werkstücklängsachse 4 ein weiterer Verschränkungswinkel α gegeben ist. Die Schrägstellung von Schleifscheibe zu Werkstück während des Schleifens wird nachfolgend anhand Fig.3 und 4 deutlicher erläutert. Nach Fig. 3 und 4 greift die Schleifscheibe 2, welche eine im wesentlichen ebene Mantelfläche aufweist, in einem Winkel an dem Umfang des Werkstückes an, von welchem entsprechend der Schleifscheibe s ein bestimmter Teil des Umfanges abgeschliffen werden soll. Zu Beginn bildet sich eine schräge Stirnfläche F aus, mit welcher die Schleifscheibe 2 an dem abzutragenden Teil L des Werkstückes angreift, während aufgrund der besonderen Anordnung der Schleifscheibe 2 zum Werkstück 1 ein (nicht gezeigter erkennbarer) Freiwinkel zwischen der geraden Mantellinie M der Schleifscheibe und der fertig geschliffenen Umfangsfläche U des Werkstückes 1 vorhanden ist, so daß, wenn der Umfang U einmal fertig geschliffen ist, er nicht weiter mit der Schleifscheibe in Berührung kommt. Während hier ein beträchtlicher Teil des Druckes der Schleifscheibe über den Teil L nach Fig.3 in Achsrichtung abgeleitet wird, wirkt die radial gerichtete Schleifkraftkomponente lediglich in dem Punkt auf das Werkstück, ein, welcher in Fig.6bis8mit 1 a bezeichnet ist. Die Stirnfläche F wandert während des weiteren Schleifens entgegen der Vorschubrichtung der Schleifscheibe zum freien Rand an der Scheibe hin, wie dies in Fig.4 veranschaulicht ist, in welcher die Schleifscheibe bereits zu 80% in Form einer Schicht abgenutzt ist. In Fig.4 ist die schräge Stirnfläche der Schleifscheibe mit F1 bezeichnet.

In Fig. 6 bis 8 ist schematisch eine vereinfachte Darstellung der Abnutzung der Schleifscheibe wiedergegeben, in welcher der zwischen der geraden Mantellinie M der Schleifscheibe 2 und der Umfangsfläche U des Werkstückes 1 des bereits fertig geschliffenen Durchmessers des Werkstückes 1 abgebildete Freiwinkel nicht gezeigt ist. Nach Fig. 6 wirkt die Schleifscheibe 2 mit ihrer schrägen Stirnfläche F gegen die Bearbeitungsschicht B des Werkstückes 1 entsprechend der gewünschten Schleiftiefe S. Mit den Pfeilen ist die radiale Zustellung und die Axialbewegung der Schleifscheibe 2 gegenüber dem Werkstück 1 angedeutet. Bei dem Schleifvorgang nach Fig.6 bis 8 wird jedoch nicht nur der Durchmesser des Werkstückes 1 um die doppelte Schleiftiefe verriegert, sondern die Schleifscheibe 2 nutzt sich während des Jchleifvorganges sukzessiv in Form einer Schicht alj, die der Schleiftiefe S entspricht. Beim Schleifen selbst wirkt ein erheblicher Teil der Schleifdrücke in axialer Richtung, während die Radialkomponente dieser Kräfte von der Schleifscheibe 2 auf das Werkstück 1 lediglich in dem Punkt 1 a übertragen wird. Die Schleifscheibe 2 weist also an dem Punkt 1 a mit dem Werkstück eine Punktberührung auf, so daß das Werkstück selbst keinen wesentlichen radialen Druckkräften ausgesetzt ist. Dieser Punkt 1 a liegt auf einer Senkrechten zur Werkstücklängsachse an der Stelle, an welcher das Werkstück 1 von der Scheibe gerade fertiggeschliffen wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist dies die Umfangsfläche U in Fig. 7, während der Umfangsabschnitt U1 (Fig. 6) des Werkstückes 1 noch abzuschleifen ist. Die Abnutzung der Schleifscheibe erfolgt also gleichmäßig in Form einer der Schleiftiefe S entsprechenden Schicht, so daß so lange, wie diese Schicht noch nicht vollständig abgetragen ist, die Schleifscheibe auch nicht nachgerichtet oder neu zugestellt zu werden braucht. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 bedeutet die s also, daß so lange ein Abschnitt X1 bzw. X2 der Mantelfläche der Schleifscheibe zum Schleifvorgang zur Verfügung steht, im Gegensatz zu bisherigen Schleifverfahren nicht dauernd abgerichtet werden muß.

Mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag ist ein sehr schonendes Hochgeschwindigkeits-Profilschleifen von Werkstücken möglich, weil im Gegensatz zu bekannten Rundschleifverfahren, bei denen die Kräfte zu über 90% im rechten Winkel zur

Werkstückachse einwirken, die Radialkräfte aufgrund der Punktberührung von Schleifscheibe 2 und Werkstück 1 im Punkt 1 a lediglich über diesen Punkt zur Einwirkung gelangen, während der Hauptteil der Kraft aufgrund der schrägen Stirnfläche in Achsrichtung übertragen wird.

In Fig.9 und 10 ist die vereinfachte Anordnung von Schleifscheibe zu Werkstück gezeigt, wobei nach Fig.9 der Verschränkungswinkel α eingezeichnet ist, so daß der im Bereich des fertigen Durchmessers des Werkstückes 1 liegende Teil der Schleifscheibe nicht mehr mit der schon beschliffenen Fläche in Eingriff gelangen kann. Auch hier ist deutlich gezeigt, wie sich die Schleifscheibe 2 längs ihrer schrägen Stirnfläche F gleichzeitig in Form einer Schicht abnutzt, wenn sie in Richtung des in Fig. 9 gezeigten Pfeiles gegen das sich drehende Werkstück 1 bewegt wird.

Bei der Darstellung nach Fig. 10 ist deutlich erkennbar, daß die Schleifscheibe 2 den fertigen Durchmesser (Umfangsfläche U) fertig arbeitet, indem sie nur über den Punkt 1 a auf das Werkstück einwirkt, während die übrige Schleifkraft über die schräge Stirnfläche F der Schleifscheibe 2 gegen den noch abzutragenden Umfang des Werkstückes 1 wirkt.

Eine Möglichkeit eines Profilschieifens ist in Fig. 5 gezeigt, bei welcher die windschiefe Anordnung der Rotationsachse 2 a der Schleifscheibe 2 und Werkstücklängsachse 4 hervorgehoben ist. Hier wird eine über einen programmierbaren Computer numerisch gesteuerte Schleifmaschine verwendet, wobei der axiale Vorschub der Schleifscheibe und deren radiale Zustellung ebenfalls durch ein Computerprogramm gesteuert werden. Dadurch wird eine sehr präzise Führung der Schleifscheibe nach Maßgabe des gewünschten Profils ermöglicht, so daß auf technisch nicht aufwendige Weise das als Ausführungsbeispiel in Fig. 5 gezeigte Profil am Werkstückumfang gearbeitet werden kann.

Die erzielbaren Vorteile lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:

1) Kurze Schleifzeit (ca. 10 bis 25%);

2) geringe Wärmeentwicklung

3) hohe Drehzahl des Werkstückes möglich;

4) hohe Schleifscheibendrehgeschwindigkeit möglich;

5) relativ schmale Schleifscheibe.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zum Hochgeschwindigkeits-Profilschleifen von in einer Schleifmaschine um ihre Längsachse drehbar eingespannten rotationssymmetrischen Werkstücken, wobei eine Schleifscheibe längs der Drehachse des Werkstückes vorgeschoben und entsprechend dem zu schleifenden Umfangsprofil radial verstellt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die stirnseitig schleifende Schleifscheibe mit einer im wesentlichen eben verlaufenden Mantellinie so gegen die zu bearbeitende Werkstückfläche geführt wird, daß die Schleifscheibe beim Schleifvorgang den Werkstückumfang im Bereich seines fertigen Durchmessers lediglich in einem auf der Senkrechten zur Werkstücklängsachse liegenden Punkt berührt, und daß die Mantellinie der Schleifscheibe mit der Umfangslinie der geschliffenen Werkstückfläche einen Freiwinkel einschließt, so daß die angrenzende fertig geschliffene Fläche nicht weiter von der Schleifscheibe erfaßt wird.

2. Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 mit einem mit seinen beiden Enden drehbaren in einem Halter eingespannten rotationssymmetrischen Werkstück und einer von einer Schleifspindel getragenen und angetriebenen Schleifscheibe, welche längs der Drehachse des Werkstückes verschiebbar und entsprechend dem gewünschten zu schleifenden Profil des Schleifstückes radial verstellbar ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Schleifscheibe (2) eine im wesentlichen ebene Mantellinie (M) aufweist, und daß die Schleifscheibe (2) in bezug auf das Werkstück (1) schief angeordnet ist.

3. Schleifmaschine nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Mantellinie M der Schleifscheibe (2) zylindrisch ist und die Rotationsscheibe (2 a) der Schleifscheibe (2) mit der Werkstücklängsachse (4) einen Winkel größer als Null einschließt.

4. Schleifmaschine nach Punkt 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Achsen der eine konische Mantelfläche aufweisenden Schleifscheibe (2) und des Werkstückes (1) windschief zueinander angeordnet sind.

Hierzu

5 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeits-Profilschleifen von in einer Schleifmaschine um ihre Längsachse drehbar eingespannten rotationssymmetrischen Werkstücken, wobei eine Schleifscheibe längs der Drehachse des Werkstücks vorgeschoben und entsprechend dem zu schleifenden Umfangsprofil radial verstellt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Beim Profilschleifen von Drehkörpern werden bisher Schleifscheiben eingesetzt, deren Kontur dem zu schleifenden Profil entspricht. Schleifscheiben, die so breit wie das Profil sind, haben den Nachteil,.daß sie das Werkstück unter sogenannter „Linienberührung" und entsprechend hohen Radialkräften beschleifen, was zur Folge hat, daß das Kühlmittel nicht optimal zur Wirkung kommt. Um die Erwärmung des Werkstücks in Grenzen zu halten, wird im allgemeinen auch wegen der großen Masse einer solchen Schleifscheibe mit relativ niedrigen Schnittgeschwindigkeiten gearbeitet Dies hat eine relativ lange Bearbeitungsdauer zur Folge, welche die Werkstückkosten entsprechend erhöht.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die hohen Herstellungskosten und die Nachteile der Konturenschleifscheiben zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeits-, Rund- bzw. Drehschleifen von rotationssymmetrischen, um ihre Längsachse drehbar eingespannten Werkstücken anzugeben, wobei jedes Werkstück schonend in kürzester Zeit geschliffen werden kann und sich andererseits die Schleifscheibe schichtweise sukzessiv längs ihres Umfangs gleichmäßig abnutzen kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der oben umrissenen Art so gelöst, daß die stirnseitig schleifende Schleifscheibe mit einer im wesentlichen ebenen Mantellinie so gegen die zu bearbeitende Werkstückfläche geführt wird, daß die Schleifscheibe beim Schleifvorgang den Werkstückumfang im Bereich seines fertigen (geringsten) Durchmessers lediglich in einen auf der Senkrechten zur Werkstücklängsachse liegenden Punkt berührt, wobei die Mantellinie der Schleifscheibe mit der geschliffenen Werkstückfläche einen Freiwinkel einschließt, so daß die angrenzende fertig geschliffene Fläche nicht weiter von der Schleifscheibe erfaßt wird.

Die Schleifmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem mit seinen beiden Enden drehbaren in einen Halter eingespannten rotationssymmetrischen Werkstück und einer von einer Schleifspindel getragenen und angetriebenen Schleifscheibe, welche längs der Drehachse des Werkstückes verschiebbar und entsprechend dem gewünschten zu schleifenden Profil des Schleifstückes radial verstellbar ist, ist so ausgebildet, daß die Schleifscheibe eine im wesentlichen ebene Mantellinie aufweist und daß die Schleifscheibe in bezug auf das Werkstück schief angeordnet ist.

Zweckmäßig ist diese Anordnung dadurch geschaffen, daß die Mantellinie der Schleifscheibe zylindrisch ist und die Achse der Schleifscheibe mit der Werkstücklängsachse einen Winkel größer als 0 einschließt.

Vorteilhaft sind die Achsen сэг eine konische Mantelfläch j aufweisenden Schleifscheibe und des Werkstückes windschief zueinander angeordnet. Dabei kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß die Schleifspindelachse gegenüber der Werkstücklängsachse horizontal und vertikal geschwenkt und eingestellt ist. Unter dem Ausdruck „im wesentlichen ebene Mantelfläche" sollen auch die Flächen fallen, welche geradlinig verlaufen oder einen großen Radius aufweisen. Der wesentliche Vorteil dieses erfindungsgemäßen Vorschlages besteht darin, daß unter Senkung der Werkzeugkosten eine erhebliche Verkürzung der Schleifzeit bei sehr geringer Wärmeentwicklung erfolgt. Abgesehen davon, daß eine Wärmestauung im Werkstück vermieden wird, weil bei Verwendung einer flachen Schleifscheibe wesentlich konzentrierter als bislang möglich abgekühlt werden kann, wird das Werkstück keinen extremen radialen Schleifdrücken ausgesetzt, weil erstens die jeweils pro Zeiteinheit mit dem Werkstück in Eingriff stehende aktive Fläche der Schleifscheibe relativ gering ist und darüber hinaus ein wesentlicher Teil der Schleifdrücke in Achsrichtung übertragen wird. Deshalb kann mit relativ hohen Schnittgeschwindigkeiten gearbeitet werden, weil im Gegensatz zum herkömmlichen Schleifen die Kräfte, die rechtwinklig zur Achse wirken, nur einen Bruchteil ausmachen und diese Kräfte in einem Punkt des Werkstuckumfanges wirken, der auf der Senkrechten zur Werkstücklängsachse liegt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich die Schleifscheibe nach einer Seite hin in Form einer dünnen Schicht gleichmäßig abnutzt. Es läßt sich also mathematisch feststellen, wann vom Schleifscheibenumfang eine Schicht abgetragen worden ist, damit sie anschließend nachgerichtet werden kann. Für den Fall, daß der Schleifkörper mit einem Borazon-Belag versehen ist, ist die Standzeit wesentlich erhöht.