CH658013A5

CH658013A5 - Schleifvorrichtung.

Info

Publication number: CH658013A5
Application number: CH921/83A
Authority: CH
Inventors: Hans Grimm
Original assignee: Gehring Gmbh Maschf
Priority date: 1982-03-10
Filing date: 1983-02-18
Publication date: 1986-10-15
Also published as: JPS58160052A; GB2116462A; IT8319890A1; GB8305575D0; IT1169402B; JPS626949B2; FR2523018B1; GB2116462B; IT8319890A0; DE3208536C2; DE3208536A1; FR2523018A1; US4545152A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Schleifvorrichtung dieser Art (DE-OS 2 912 814) ist das Halte- und Führungsteil eine zylindrische Pinole, die die Schleifspindel im Bereich einer Mittenbohrung des Werkstückes umgibt. Die Schleifspindel trägt an ihrem einen Ende den der Neigung einer Ventilsitzfläche angepassten Schleifkörper. Diese bekannte Schleifvorrichtung erfüllt jedoch bei Werkstücken mit relativ kleiner Mittenbohrung, deren Durchmesser beispielsweise etwa 6 mm oder weniger beträgt, nicht mehr die hohen Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit. Der Grund hierfür liegt in der mangelnden Stabilität dieser Anordnung.

Es besteht jedoch beispielsweise bei Einspritzpumpen-Düsenkörpern, immer häufiger das Bedürfnis, Werkstücke mit sehr kleiner Mittenbohrung herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleifvorrichtung der genannten Art so auszubilden, dass auch bei Werkstückbohrungen mit sehr kleinem Durchmesser eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit dem kenn-zeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Da die Schleifspindel erfindungsgemäss ausserhalb des Werkstückes angeordnet ist, kann ihr Durchmesser wesentlich grösser als die Werkstückbohrung sein, wodurch die Spindel äusserst wuchtig und stabil ausgeführt sein kann. Der schaftartige Stift ist dadurch in der Schleifspindel so fest gehalten, dass das Werkstück auch bei sehr kleinem Werkstückdurchmesser noch sicher geführt und gehalten ist. Infolge der erfindungsgemässen Ausbildung können auch herkömmliche, hochtourige und hochgenaue Schleifspindeln mit beispielsweise hydrostatisch oder aerostatisch ausgebildeter Lagerung und einer Drehzahl von 60 000 bis 100 000 U/min verwendet werden. Die starre, feste Ausbildung der Spindel gewährleistet eine sehr hohe Bearbeitungsgenauigkeit, die höchsten Ansprüchen genügt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teil einer erfindungsgemässen Vorrichtung im Axialschnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung in einer Darstellung gem. Fig. 1 und Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV—IV in Fig. 3. Fig. 1 zeigt eine Schleifvorrichtung mit einem darin angeordneten Werkstück 1, das eine gehonte Mittenbohrung 2

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und eine zu dieser konzentrische Ventilsitzfläche 3 hat, die mit der Vorrichtung geschliffen werden soll. Zur Bearbeitung der Ventilsitzfläche 3 weist die Vorrichtung einen schaftartigen Stift 5 auf, der an seinem vorderen Ende 38 einen der Neigung der Ventilsitzfläche 3 angepassten Schleifkörper 6 trägt. Der Schleifstift 5 ist mit einer Schleifspindel 4 der Vorrichtung fest verbunden. Er ist auf einfache Weise mit einem Ende 26 ausserhalb der Bohrung 2 in einer zugehörigen Bohrung 27 der Spindel 4 eingespannt. Der Schleifstift 5 ist zur Verbesserung seiner Festigkeit massiv ausgebildet und besteht vorzugsweise ganz aus Hartmetall und hat über seine ganze Länge gleichen kreisrunden Querschnitt.

Sein Durchmesser ist geringförmig kleiner als der Durchmesser der Mittenbohrung 2 und wesentlich kleiner als der Durchmesser der Spindel 4. Dieser beträgt ein Mehrfaches, im Ausführungsbeispiel etwa ein Drei- bis Vierfaches des Stiftdurchmessers. Infolge dieses grossen Durchmessers hat die Spindel 4 eine besonders hohe Festigkeit, so dass der Stift 5 selbst bei der Bearbeitung sehr kleiner Ventilsitzflächen sicher in der Spindel gehalten ist, so dass die Ventilsitzfläche äusserst genau bearbeitet werden kann.

Das Werkstück 1 wird zur Bearbeitung der Ventilsitzfläche 3 von Hand oder vorzugsweise durch eine an sich bekannte (nicht dargestellte) Einrichtung auf den Schleifstift 5 geschoben. Das Werkstück ist dann in der fertig gehonten Mittenbohrung an dem Stift 5 sicher geführt und gehalten.

Zur spielfreien Führung und Halterung des Werkstückes 1 ist ein als Rolle ausgebildeter Antriebsteil 9 vorgesehen, der an einer zur Mittenbohrung 2 konzentrisch verlaufenden äusseren Umfangsfläche 8 des Werkstückes 1 angreift. Dadurch wird das Werkstück 1 gegen die Mantelfläche 7 cles Stiftes 5 gedrückt und drehend angetrieben. Die Antriebsrolle 9 ist durch eine an sich bekannte (nicht dargestellte) Einrichtung, z.B. eine hydrostatische Kolben-Zylinderanordnung, in Richtung auf das Werkstück 1 (Pfeil 10) mit vorbestimmter, vorzugsweise stufenlos einstellbarer Kraft verschiebbar und mit einem (ebenfalls nicht dargestellten) Drehantrieb, z. B. einem Ölmotor, in Richtung des Pfeiles 11 angetrieben. Dadurch dreht sich das Werkstück 1 in entgegengesetzter Richtung (Pfeil 13) zur Schleifspindel 4 (Pfeil 12), jedoch mit kleinerer Drehzahl, z.B. mit 200 bis 3000 U/min.

Um dem Werkstück 1 eine axial gerichtete Vorschubbewegung (Pfeil 25) zu erteilen, ist die Antriebsrolle 9 mit einem an sich bekannten Vorschubantrieb 14 verbunden, wodurch der Schleifkörper 6 an die Ventilsitzfläche 3 des Werkstückes 1 feinfühlig angestellt und der Schleifdruck stufenlos geregelt werden kann.

Wie Fig. 2 zeigt, ist bei einer weiteren Ausführungsform die Achse 28 einer Antriebsrolle 9a unter einem vorgegebenen spitzen Winkel 15, der vorzugsweise etwa 2° bis 5° beträgt, schräg zur Werkstückachse 29 angestellt, wodurch der Drehbewegung der Antriebsrolle 9a eine axiale Bewegungskomponente in Richtung auf das Werkstück 1 (Pfeil 24) überlagert wird. Durch entsprechende Einstellung und Veränderung des Neigungswinkels 15 kann der Schleifdruck geregelt werden. Anstelle der Antriebsrollen 9 oder 9a kann auch ein entsprechend ausgebildeter Bandantrieb verwendet werden. Die Vorrichtungen nach den Fig. 1 und 2 weisen ferner eine Kühlmittelanlage auf, von der lediglich eine Düse 18 dargestellt ist (Fig. 1), über die unter hohem Druck Schmierund Kühlmittel in die Schleifzone 16 des Werkstückes 1 eingeleitet wird. Die Düse 18 liegt fluchtend und mit geringem Abstand von einer Werkstücköffnung 17, so dass der mit hohem Druck aus der Düse 18 austretende Kühlmittelstrahl direkt auf die Schleifzone 16 gerichtet ist.

Durch den hohen Druck wird das Kühl- und Schmiermittel weiter in den in Vorschubrichtung 25 auf die Schneidzone 16 folgenden sichelförmigen Spalt 19 gedrückt, der zwi-

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sehen der Mittenbohrung 2 und der Mantelfläche 7 verbleibt. In diesem Spalt 19 bildet das Kühl- und Schmiermittel einen Schmierkeil, der eine hydrostatisch wirkende Lagerung zwischen dem Stift 5 und dem Werkstück 1 ergibt. Diese Lagerung ist sehr genau, und gewährleistet eine sehr geringe Reibung zwischen dem Schaft bzw. Stift 5 und dem Werkstück. Das Schmier- und Kühlmittel tritt anschliessend an der der Schleifspindel zugewandten Stirnseite 30 des Werkstückes 1 aus und wird über einen Abdeckteil 20 und eine Sammeleinrichtung 21 einer Rücklaufleitung 22 zugeführt.

Die Sammeleinrichtung 21 ist als flacher, im Querschnitt etwa kreisrunder Kasten mit zwei koaxialen Durchtrittsöffnungen 31 und 32 in den einander gegenüberliegenden scheibenförmigen Seitenwänden ausgebildet. In die Durchtrittsöffnungen 31 und 32 ragen das Werkstück 1 bzw. die Spindel 4 mit ihren einander zugewandten Enden 33 und 34. Das Abdeckteil 20 ist ringförmig ausgebildet und flächig an der zugehörigen Stirnfläche 35 des Spindelendes 34 abgestützt. Das Abdeckteil hat einen von der Spindel 4 weggebogenen Rand 36 und nur geringfügig kleineren Durchmesser als die Sammeleinrichtung 21, so dass die Spindel 4 einwandfrei gegenüber dem Kühl- und Schmiermittel abgedichtet ist. Die Rücklaufleitung 22 schliesst an die zylindrische Aussenwand 37 der Sammeleinrichtung 21 an und ist vorzugsweise einstückig mit dieser ausgebildet.

Es kann ausserdem sein, das Kühl- und Schmiermittel in umgekehrter Richtung strömen zu lassen. Zu diesem Zweck kann mit einem (nicht dargestellten) Finger, der in einen zwischen der Stirnfläche 35 der Schleifspindel 4 und der gegenüberliegenden Stirnfläche 30 des Werkstückes 1 vorhandenen Zwischenraum 23 ragt, Kühlmittel unter hohem Druck direkt in den sichelförmigen Spalt 19 gespritzt werden. Das Schmiermittel passiert dann die Schleifzone 16 und tritt über die Werkstücköffnung 17 aus dem Werkstück 1 aus. Diese Schmiermittelführung hat den Vorteil, dass der Abrieb aus der Schleifzone 16 nicht in den Bereich der Lagerung und Führung des Werkstückes 1 gelangt, sondern unmittelbar durch die Werkstückbohrung 17 aus dem Werkstück 1 abtransportiert wird.

Bei der Vorrichtung nach den Fig. 3 und 4 wird die axial gerichtete Vorschubbewegung von der Schleifspindel 4a (Pfeil 39) ausgeführt. Hierbei wird das Werkstück 1 in axialer Richtung durch ein Axiallager 40 geführt und gehalten, das als hydrostatisch wirkendes Drucklager ausgebildet und an der von der Schleifspindel 4a abgewandten Stirnseite 41 des Werkstückes 1 angeordnet ist. In der Stirnseite 41 ist eine zur Kühl- und Schmiermitteldüse 18a konzentrische Ringnut 42 vorgesehen, die über einen Zuführkanal 43 mit Druckflüssigkeit versorgt wird.

Das Drucklager 40 und die Düse 18a sind in einfacher Weise einstückig ausgebildet; als Druckflüssigkeit dient das Kühl- und Schmiermittel. Das hydrostatische Drucklager kann auch anders ausgebildet sein, wenn beispielsweise nur eine Leitung für die Zuführung des Kühl- und Schmiermittels vorgesehen ist. Von dieser zweigt dann eine Zweigleitung ab, über die der Ringnut ein Teilstrom des Schmiermittels zugeführt wird.

Der Vorschub der Schleifspindel (Pfeil 39) bzw. die Regelung und Einstellung eines optimalen Schleifdruckes kann einfach über den bei der Bearbeitung auftretenden Lagerdruck gesteuert werden. Hierzu wird der Lagerdruck durch eine Messeinrichtung 44, beispielsweise ein Manometer, gemessen und einer Auswert- und Regeleinrichtung 45 zugeführt, die mit der Vorschubsteuereinrichtung 46 für die Schleifspindel 4a verbunden ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schleifspindel 4a gegen einen (nicht dargestellten) festen Anschlag gefahren

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wird. Hierbei wird nur der Schleifstift 5a im Eilgang in die Werkstückbohrung 2 eingefahren und danach beim Arbeitsvorschub das Drucklager 40 axial verschoben (Pfeil 47). In diesem Fall ist die Auswerteinheit 45 mit einer (ebenfalls nicht dargestellten) Vorschubeinrichtung für das Drucklager 40 wirkverbunden.

Wie Fig. 3 weiter zeigt, hat der als Schleifstift 5a ausgebildete Halte- und Führungsteil an beiden Enden jeweils eine Lagerfläche 7a bzw. 7b, die durch je einen Teilabschnitt 48 bzw. 49 gebildet sind, in dem der Aussendurchmesser des Stiftes durch Abdrehen verringert ist. Diese Lagerflächen liegen jeweils an den Endbereichen der Werkstückbohrung 2 an. Die Lagerflächen 7a und 7b haben in Umfangsrichtung mehrere jeweils gleichen Abstand voneinander aufweisende Nuten 50, die sich in Achsrichtung des Schleifstiftes 5a bzw. der Schleifspindel 4a erstrecken und schräg oder schrauben-linienförmig verlaufen, derart, dass jede Nut 50 einen Abschnitt einer gedachten Umfangswendel bildet. Infolge dieser Ausbildung haben die Lagerflächen 7a und 7b jeweils mehrere Gleitflächen, wodurch das Werkstück 1 besonders gut geführt ist. Die Richtung der Nuten 50 ist an die Drehrichtung des Schleifstiftes 5a angepasst, wodurch eine den Kühl- und Schmiermittelfluss (Pfeil 51) unterstützende Pumpwirkung entsteht. Die Nuten 50 schliessen, quer zur Spindelachse 56 gesehen, mit dieser jeweils einen spitzen Winkel von etwa 15" ein. Ausserdem fluchtet jeweils eine Nut der einen Lagerfläche 7a im wesentlichen mit einer Nut der anderen Lagerfläche 7b.

Zur spielfreien Führung und Halterung des Werksückes 1 auf dem Schleifstift 5a sind nach Fig. 4 zwei Antriebsrollen 9b und 9c vorgesehen, die an der Umfangsfläche 8 des Werkstückes 1 axial hintereinander anliegen, derart, dass sie sich, in Achsrichtung des Werkstückes 1 gesehen, teilweise überdecken. Die Andruckrollen 9b und 9c sind ferner so angeordnet, dass ihre Berührungslinien 52 und 53 mit der Umfangsfläche 8 symmetrisch zu einer die Berührungslinie 54 des Schleifstiftes 5a mit der Werkstückbohrung 2 enthaltenden Längsmittelebene 55 des Werkstückes 1 liegen und die gedachten Tangentialebenen der Berührungslinien 52 und 53 mit der Berührungslinie 54 einen spitzen Winkel von etwa 60° einschliessen.

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658 013 PATENTANSPRÜCHE

1. Schleifvorrichtung zur Feinbearbeitung eines Ventilsitzes oder einer Dichtfläche, insbesondere eines Dichtkegels einer Einspritzdüse, mit einer Spindel, die mit einem Schleifkörper verbunden ist, und mit einem Halte- und Führungsteil, das während der Bearbeitung des Werkstückes exzentrisch in einer fertig bearbeiteten Werkstückbohrung liegt und mit der Schleifspindel fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Halte- und Führungsteil (5) ein schaftförmiger, im Durchmesser kleiner als die Schleifspin-del ausgebildeter Stift ist, der an seinem freien Ende (38) den Schleifkörper (6) trägt und länger ist als die Werkstückbohrung (2), derart, dass sich die Spindel (4) in Arbeitsstellung ausserhalb der Werkstückbohrung (2) befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Schleifspindel (4) um mindestens das Zwei- bis Vierfache grösser ist als der Durchmesser des Halte- und Führungsteiles (5).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halte- und Führungsteil zylindrisch ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der mindestens eine Antriebsrolle für das Werkstück vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (28) der Antriebsrolle (9a) schräg, vorzugsweise im Winkel von 2° bis 5° zur Werkstückachse (29) verläuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (15) zwischen den Achsen (28,29) der Antriebsrolle (9a) und des Werkstückes (1) veränderbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Antriebsrollen (9b, 9c) axial hintereinander und derart angeordnet sind, dass sie in Achsrichtung des Werkstückes (1) gesehen, einander überlappen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungslinien (52, 53) zwischen den Antriebsrollen (9b, 9c) und der Umfangsfläche (8) des Werkstückes (1) symmetrisch zu einer die Berührungslinie (54) zwischen dem Halte- und Führungsteil (5a) und der Werkstückbohrung (2) enthaltenden Längsmittelebene (55) des Werkstückes liegen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Kühlmittelanlage, von der Kühl- und Schmiermittel unter Druck durch eine Werkstücköffnung in eine Schneidzone des Werkstückes einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelanlage eine Düse (18) aufweist, die mit Abstand vor der Werkstücköffnung (17) und vorzugsweise fluchtend zu ihr angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für das Kühl- und Schmiermittel eine Sammeleinrichtung (21) vorgesehen ist, die als kastenartiger Behälter mit Durchtrittsöffnungen (31,32) für die Schleifspindel (4) und das Werkstück (1) ausgebildet ist, dass das Werkstück (1) und das dem Werkstück zugewandte Spindelende (34) in die Sammelvorrichtung (21) ragen, und dass zwischen dem Werkstück (1) und dem benachbarten Spindelende (34) ein Abdeckteil (20) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Werkstück (1) ein Axiallager (40) zugeordnet ist, das vorzugsweise als hydrostatisch wirkendes Drucklager ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (40) einen Zuführkanal (43) für das beim Schleifen verwendete Kühl- und Schmiermittel aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuführkanal (43) etwa parallel zur Düse (18a) liegt und unmittelbar in die Lagerausnehmung (42) mündet.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Halte- und Führungsteil (5a) mindestens zwei Lagerflächen (7a, 7b) aufweist, die axialen Abstand voneinander haben.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerflächen (7a, 7b) an den Enden des Halte- und Führungsteiles (5a) liegen, und dass der Aussen-durchmesser eines zwischen den Lagerflächen (7a, 7b) liegenden Teilabschnittes (48,49) kleiner ist als im übrigen Bereich.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerflächen (7a, 7b) jeweils mehrere in Umfangsrichtung mit jeweils gleichem Abstand voneinander liegende Längsnuten (50) aufweisen.