DE3416441C2

DE3416441C2 - Einstechschleifverfahren

Info

Publication number: DE3416441C2
Application number: DE19843416441
Authority: DE
Inventors: Hermann 7250 Leonberg Keefer
Original assignee: Georg Karstens Fabrik fur Messgeraete und Spezialmaschinen 7302 Ostfildern De GmbH
Current assignee: Georg Karstens Fabrik fur Messgeraete und Spezialmaschinen 7302 Ostfildern De GmbH
Priority date: 1984-05-04
Filing date: 1984-05-04
Publication date: 1986-04-10
Also published as: DE3416441A1

Abstract

Zur Schleifzeitoptimierung bei hoher und gleichbleibender Bearbeitungsgüte und Genauigkeit wird bei einem Einstechschleifverfahren, bei dem die Schleifscheibe bis kurz vor oder bis zum Kontakt der Schleifscheibe mit dem Werkstück an dieses in Eilgeschwindigkeit herangefahren und dann schruppgeschliffen wird bis zum Erreichen eines kleinen Übermaßes und dann in einem Teilrücklauf um eine Wegstrecke der Schleifdruck teilweise abgebaut und anschließend mit Feinschlichtzustellgeschwindigkeit bis zum Erreichen des Fertigmaßes fertiggeschliffen wird, vorgeschlagen, die Zustellgeschwindigkeit während des Schruppschleifens immer so zu wählen, daß eine konstante Abtraggeschwindigkeit erreicht und ferner der Teilrücklauf und die anschließende Zustellgeschwindigkeit für das Schlichten so gewählt wird, daß beim Schlichten ein vorgegebener Geschwindigkeitsverlauf des Werkstoffabtrags eingehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einstechschleifverfahren, bei dem die Schleifscheibe bis kurz vor oder bis zum Kontakt der Schleifscheibe mit dem Werkstück an dieses in Eilgeschwindigkeit herangefahren und dann mit vorgegebener Zustellgeschwindigkeit schruppgeschliffen wird bis zum Erreichen eines vorgegebenen kleinen Übermaßes, dann in einem Teilrücklauf um eine Wegstrecke der Schleifdruck teilweise abgebaut und anschließend mit Feinschlichtzustellgeschwindigkeit das Werkstück bis zum Erreichen des Fertigmaßes fertiggeschliffen wird.

Ein solches Einstechschleifverfahren ist aur. der Veröffentlichung, »Neues Verfahren spart Schleifzclt auf Rundschleifmaschinen«, Technische Zeitschrift für praktische Metallbearbeitung 1976, Seite 104, bekannt. Durch den empirisch festgelegten konstanten Teilrücklauf werden bei optimalen Bedingungen sehr gute Schleifergebnisse erreicht. Bei stumpfer Scheibe aber, di? innerhalb eines Abrichtzyklus mehr oder weniger immer vorkommt, kann aie Rückfederkraft, insbesondere bei großer Aufbäumung so groß sein, daß der empirisch festgestellte Rückstellweg nicht ausreicht, die Rückfederkraft auszugleichen. Dann wird in der Endbearbeitungsphase die Abtraggeschwindigkeit zu hoch, so daß die Rundheit und die Oberflächengüte des Werkstücks unbefriedigend wird. Weiter ist bei frisch abgerichteter sehr griffiger Schleifscheibe der Rückstellweg zu groß. Dies führt zwar zu guten Werkstücken, jedoch zu einer sehr langen Schlichtphase und damit zu langen Bearbeitungszeiten.

Aus der VeröffentK-jhung »Elektronische Meß- und Regeleinrichtungen für Produktionsschleifmaschinen«, Zeitschrift Werkstatt und Betrieb, 1977, Seiten 749 bis 753, ist es bekannt, die tatsächliche zeitliche Änderung des Werkstückdurchmessers (= Abtraggeschwindigkeit) zu ermitteln und zur Steuerung des Schleifzyklus zu verwenden und insbesondere bei Formungenauigkeiten des Werkstücks zwischen dem Umschalten von Schruppen auf Schlichten einen Zwischenausfeuerzyklus einzulegen, der von den elastischen Kräften abhängig ist, die sich während des Schruppvorgangs im Bearbeitungssystem aufgebaut haben. Eine Optimierung der Bearbeitungszeit ist damit aber nicht möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in Vermeidung der geschilderten Nachteile das eingangs beschriebene Einstechschleifverfahren optimal so zu gestalten, daß unter Anpassung an unterschiedliche Schleif- und Bearbeitungsbedingungen optimale Schleifzeiten bei hoher und gleichbleibender Bearbeitungsgüte und Genauigkeit erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die zeitliche Änderung des Werkstückdurchmessers gemessen wird, daß die Differenz aus der gemessenen

so zeitlichen Änderung des Werkstückdurchmessers und einer vorgegebenen zeitlichen Änderung des Werkstückdurchmessers als Stellgröße für die Zustellgeschwindigkeit verwendet wird, daß während des Schruppschleifens die vorgegebene zeitliche Änderung des Werkstückdurchmessers konstant ist, wodurch eine konstante zeitliche Änderung des gemessenen Werkstückdurchmessers erreicht wird, und daß bei dem sich anschließenden Schlichtschleifen die vorgegebene zeitliche Änderung des Werkstückdurchmessers einen bestimmten Verlauf hat.

Damit wird die Zustellgeschwindigkeit sowohl beim Schruppen als auch beim Schlichten abhängig vom gewünschten Werkstoffabtrag eingestellt. Dabei kann innerhalb eines Abrichtintervalls der Zustellverlauf unterschiedlich sein, da bei scharfer Schleifscheibe die gewünschte Werkstoffabtragung mit niedrigerem Schleifdruck erreicht wird als bei stumpfer Schleifscheibe. Je nach der Steifheit des Schleifsystems ergeben sich sehr

unterschiedliche Zustellwege. Bei einem weichen Schleifsystem kann sich der gesamte Schlichtschleifvorgang unter der Rückstellbewegung der Schleifscheibe erfolgen, da die relative Zustellbewegung für die Werkstoffabtragung voll aus der Rückfederung des Systems zustande kommt. Bei einem mittelsteifen Schleifsystem ist es denkbar, daß der Schlichtschleifvorgang ohne Zustellbewegung der Schleifscheibe erfolgen kann, wobei dann die relative Sewegung des Werkstücks gegenüber der Schleifscheibe voll aus der Rückfederung des Schleifsystems erfolgt. Als dritte Möglichkeit ergibt sich bei einem relativ steifen System, daß nach dem Schruppschleifen die Schleifscheibe zum Abbau der Aufbäumung stark zurückgefahren und dann zur Erzielung der Werkstoffabtragung beim Schlichten wieder zugestellt wird, ähnlich wie dies beim eingangs beschriebenen »Recon-Schleifverfahren« bekannt ist, bei dem die Schleifscheibe nach dem Schruppschleifen um einen vorbestimmten Betrag zurückgestellt und dann mit konstanter Zustellgeschwindigkeit wieder gegen das Werkstück bewegt wird.

Eine Optimierung der Schleifzeit für einen S<_iileifzyklus kann dadurch erreicht werden, daß sich die zeitliche Änderung des Werkstückdurchmessers mit der Annäherung an das Fertigmaß verringert. Damit kann bei optimalen Schleifbedingungen der größte Werkstoffabtrag in kürzester Zeit erreicht werden.

Zur Erzielung einer guten Oberflächenqualität bei guter Formgenauigkeit kann die zeitliche Änderung des Werkstückdurchmessers kurz vor Erreichen bis zum Erreichen des Fertigmaßes eine konstante vorgegebene Geschwindigkeit haben, wobei dann — gegebenenfalls mit Ausnahme einer Zwischenausfeuerung bei schlechter Formgenauigkeit der Schleifrohlinge — diese konstante Endschlichtabtraggeschwindigkeit die kleinste zeitliche Änderung des Werkstückdurchmessers des Schleifprozesses ist.

Durch die Zugrundelegung der zeitlichen Änderung des Werkstückdurchmessers zur Festlegung der Zustellgeschwindigkeit wird in optimaler Weise automatisch ein unterschiedliches Aufbäumen der Werkstücke bei unterschiedlichen Abmessungen und Steifigkciten und weiter das Abstumpfen der Schleifscheibe über dem ganzen Abrichtintervall berücksichtigt. Weiter werden auch Maßänderungen durch das Erwärmen des Werkstücks während des Schruppens und die Änderungen des Bezügspunkts des Meßsystems durch thermische Einflüsse berücksichtigt, so daß auch trotz stark wechselnder Bearbeitungsbedingungen optimale Schleifergebnisse mit optimal kurzen Schleifzeiten erreichbar sind.

In besonders vorteilhafter Weise kann bei festgestellter Formungenauigkeit während und insbesondere in der Endphase des Schruppschleifens der Teilrücklauf in Abhängigkeit von der Größe der Abweichung bei einem größeren Übermaß eingeleitet und vor dem Schlichtschleifen eine Ausfeuerphase vorgesehen sein bis zum Erreichen einer vorgegebenen Formgenauigkeit, um danach erst die Schlichtphase einzuleiten. Dadurch kann die Bearbeitungsqualität wesentlich angehoben werden, so daß bei der Bearbeitung der Ausschußanteil wesentlich verringert ist. Dabei kann auch noch bei der Ausfeuerphase zur Herabsetzung der Bearbeitungszeit eine Schleifscheibenzustellung erfolgen mit gegenüber dem Schiirhtschleifen herabgesetzter Geschwindigkeit. In Weiterentwicklung kann besonders vorteilhaft zur weiteren Virbesserung der Arbeitsgenauigkeit die Zustellgeschwindigkeit beim Schlichtschleifen in Abhängigkeit von der ermittelten Formungenauigkeit einstellbar sein, wobei die Zustellgeschwindigkeit um so kleiner ist, je größer die Formungenauigkeit ist. Dabei kann die Variationsbreite der Zusteligeschwindigkeit in der Ausfeuerphase zwischen Null und der Zustellgeschwindigkeit beim Schlichten liegen. Es ist also auch ein stetiger Übergang ins Schlichten bei Erreichen der gewünschten Formgenauigkeit möglich. Zur näheren Erläuterung des Stands der Technik und

ίο der vorliegenden Erfindung sind als Anlage Diagrammkurven beigefügt. Dabei zeigt

F i g. 1 die Werkstoffabtragung und die Zustellbewegung bei optimalen Bedingungen gemäß dem Stand der Technik nach der Veröffentlichung »Neues Verfahren spart Schleifzeit auf Rundschleifmaschinen«,

Fig. 2 die entsprechende Bearbeitung mit einer stumpfen Schleifscheibe,

F i g. 3 die gleiche Bearbeitung mit einer scharfen Schleifscheibe,

Fig.4 die Werkstoffabtragung und ^J:e Zustellbewegung nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bei geringer Aufbäumung, also relativ starrem Schleifsystem und

Fig. 5 die Werkstoffabtragung und die Zustellbe>vegung beim erfindungsgemäßen Schleifverfahren bei großer Aufbäumung, also relativ weichem Schleifsystem.

In den Diagrammen der F i g. 1 bis 3 ist das Einstechschleifen mit der »Recon-Steuerung« für ein Werkstück unter verschiedenen Schleifbedingungen dargestellt. Dabei erfolgt die Zustellbewegung während des Schruppschleifens mit konstanter Geschwindigkeit. Kurz vor Erreichen des Endmaßes erfolgt ein schneller Teilrücklauf um den Betrag a und anschließend die

j5 Schlichtzustellung ebenfalls mit konstanter wesentlich verminderter Zustellgeschwindigkeit bis zum Erreichen des Fertigmaßes. Die Zustellbewegung und die Werkstoffabtragung in Fi g. 1 sind für optimale Schleifbcdingungen dargestellt. In den Diagrammen der F i g. 2 ist der gleiche Schleifvorgang beim Schleifen mit einer stum[ Ten Scheibe dargestellt. Die Zustellung ist beim Erreichen des Maßes vor dem Schlichten etwas größer um die nötige Abtragung zu erreichen. Damit wird aber auch beim Schlichten mit einem relativ höheren Schleif-

J5 druck gearbeitet, da das Rückstellmaß α nicht ausreicht, die Rückfederkraft ausreichend auszugleichen. Damit wird die zeitliche Änderung des Werkstückdurchmessers in der Endphase des Schlichtens zu hoch, so daß die Rundheit und die Oberflächengüte des Werkstücks unbefriedigend ist.

Bei den Diagrammen der Fig. 3 ist der Schleifvorgang mit frisch abgerichteter scharfer Schleifscheibe dargest"-·!!». Die Rückstellung a ist hier, nachdem ein geringerer Schleifdruck erforderlich ist, zu groß, so daß eine sehr lange Schlhhtphase erforderlich ist. durch nie allerdings eine gute Schleifqualität erreicht wird.

In F i g. 4 ist der .Schleifvorgang nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt für ein relativ starres Schleifsystem mit kleiner Aufbäumung. Beim Schieifbe-

bo ginn ist die Zustellgeschwindigkeit relativ hoch, um das Werkstückausweichen bei der Aufbäumung ausz'igleichen und die erforderliche zeitliche Änderung des Werkstückdurchmessers zu erreichen. Danach vermindert sich die Zustellgeschwindigkeit und verläuft praktisch parallel mit der vVerkstC/ffabtragung. Nach Erreichen der Abmessung mit Schlichtübermaß wird die zeitliche Änderung des Werkzeugdurchmessers stark herabgesetzt auf Feinschlichtzustellung. Dazu erfolgt eine

Rückwärtsbewegung der Ziistcllbewcgung, die zum F.rreiehen der optimalen Abtraggeschwindigkeit wieder in eine positive Ziistcllbewcgung umgekehrt wird, wie aus Fig.4 unteres Diagramm ersichtlich ist. Der Umstell· purtkt zwischen Schruppen und Schlichten ist in allen Figuren gestrichelt eingetragen.

Beim Ausführungsbeispicl der F i g. 5 ist das erfindungsgemäße Schleifverfahren dargestellt bei einem Schleifsystem mit großer Aufbäumung, also relativ großer Durchfederung des Werkstücks beim Schleifen. Bei in diesem Ausführungsbeispiel wird die Geschwindigkeit der Werkstoffabtragung zwischen Schruppen und Schlichten praktisch kontinuierlich während des Schlichtvorgangs wie aus Fig. 5 unteres Diagramm ersichtlich ist. entgegengesetzt zur Abfragungsrichtung ιϊ vorgenommen, die Schleifscheibe also während des ganzen Schlichtvorgangs zurückgezogen, wobei die Rückstellgeschwindigkeit bis zum Erreichen des Fertigmaßes vermindert und dann im Eiigang zurückgestellt wird. Damit können optimal kurze Schleifzeiten bei hoher Formgenauigkeit und Oberflächengüte erreicht werden

Hier/u 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Einstechschleifverfahren, bei dem die Schleifscheibe bis kurz vor oder bis zum Kontakt der Schleifscheibe mit dem Werkstück an dieses in Eilgeschwindigkeit herangefahren und dann mit vorgegebener Zustellgeschwindigkeit schruppgeschliffen wird bis zürn Erreichen eines vorgegebenen kleinen Übermaßes, dann in einem Teilrücklauf um eine Wegstrecke der Schleifdruck teilweise abgebaut und anschließend mit Feinschlichtzustellgeschwindigkeit das Werkstück bis zum Erreichen des Fertigmaßes fertiggeschliffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Änderung des Werkstückdurchmessers gemessen wird, daß die Differenz aus der gemessenen zeitlichen Änderung des V/erksiückdurchmessers und einer vorgegebenen zeitlichen Änderung des Werkstückdurchmessers als Stellgröße für die Zustellgeschwindigkeit verwendet wird, daß während des Schruppschleiferss die vorgegebene zeitliche Änderung des Werkstückdurchmessers konstant ist, wodurch eine konstante zeitliche Änderung des gemessenen Werkstückdurchmessers erreicht wird, und daß beim anschließenden Schlichtschleifen die vorgegebene Änderung des Werkstückdurchmessers einen bestimmten Verlauf hat.

2. Einstechschleifverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zeitliche Änderung des We'kstückdurchmessers beim Schlichtschleifen mit der Annäherung an das Fertigmaß verringert.

3. Einstechschleifverfahrep nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bum Schlichtschleifen die zeitliche Änderung des Werkstückdurchmessers kurz vor Erreichen bis zum Erreichen des Fertigmaßes einen konstanten vorgegebenen Wert hat, der die kleinste zeitliche Änderung des Werkstückdurchmessers innerhalb des Schleifprozesscs darstellt.

4. Einstechschleifverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei festgestellter Formungenauigkeit während und insbesondere in der Endphase des Schruppschleifens der Teilrücklauf in Abhängigkeit von der Größe der Abweichung bei einem größeren Übermaß eingeleitet wird und gegebenenfalls vor dem Schlichtschleifen eine Ausfeuerphase vorgesehen wird bis die vorgegebene Formgenauigkeit erreicht ist.

5. Einstechschleifverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustellgeschwindigkeit beim Schlichtschleifen in Abhängigkeit von der festgestellten Formgenauigkeit eingeregelt wird.

6. Einstechschleifverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Änderung des Werkstückdurchmessers beim Schlichten anfangs größer und mit der Annäherung an das FertigmaB herabgesetzt wird (F i g. 4).