DE3435313C2

DE3435313C2 - Vorrichtung zum Außenrundschleifen

Info

Publication number: DE3435313C2
Application number: DE3435313A
Authority: DE
Inventors: Erwin 7611 Nordrach Junker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-03-15
Filing date: 1984-09-26
Publication date: 1986-10-02
Also published as: CA1255105A; US4709508A; DE3435313A1

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeits-Profilschleifen von sich drehenden eingespannten rotationssymmetrischen Werkstücken wird eine Schleifscheibe mit einer im wesentlichen eben verlaufenden Mantellinie so gegen die zu bearbeitende Werkstückfläche geführt, daß die Schleifscheibe beim Schleifvorgang den Werkstückumfang im Bereich seines fertigen Durchmessers lediglich in einem auf der Senkrechten zur Werkstücklängsachse liegenden Punkt berührt, wobei die Mantellinie der Schleifscheibe mit der Umfangslinie der geschliffenen Werkstückfläche einen Freiwinkel einschließt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Außenrundschleifen von in einer Schleifmaschine um ihre Längsachse drehbar eingespannten rotationssymmetrischen Werkstücken, mit einer längs der Drehachse des Werkstückes verschiebbaren und entsprechend dem zu schleifenden Umfangsprofil radial zustellbaren Schleifscheibe.

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 vom Werkstück 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.

Bei einem Vorschlag nach »Fertigungstechnik und Betrieb« Nr. 23, Heft 3,1973, S. 166-171 ist 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 DD-PS 29 342 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 Polierschleifscheibe zu Werkstückachse angegeben, wobei diese Schrägstellung offensichtlich nur die Bedeutung hat daß das Werkstück genauso 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.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zum Außenrundschleifen der eingangs umrissenen Art, wie sie durch die vorstehend genannte Zeitschriftenstelle aus Fertigungstechnik und Betrieb belegt ist anzugeben, mit welcher jedes Werkstück schonend in kürzester Zeit geschliffen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schleifscheibe eine im wesentlichen eben verlaufende Mantellinie aufweist, die unter Einschluß eines geringen Freiwinkels gegen die zu bearbeitende Werkstückfläche geführt ist wobei die nur stirnseitig am Werkstück anliegende Schleifscheibe die fertig geschliffene Werkstückfläche punktförmig berührt.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der wesentliche Vorteil dieses erfindungsgemäßen Vorschlages besteht darin, daß unter Senkung der Werkzfcugkosten 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 Gegensats zum herkömmlichen Schleifen die Kräfte, die rechtwinklig zur Achse wirken, nur einen Bruchteil ausmachen und diese Kräfte in einem Punkt des Werkstückumfanges 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, nämlich schichtweise sukzessiv längs ihres Umfanges, gleichmäßig abnutzt. Es läßt sich also vorher feststellen, wann vom Schleifscheibenumfang eine Schicht abgetragen worden ist, damit sie anschließend nachgerichtet werden kann. Für den Fall, daß der Schleifkörper mit einem sog. Borazon-Belag versehen ist, ist die Standzeit wesentlich erhöht.

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 Schieifvorgang nicht noch einmal das fertige Profil beschleifen kann.

Der Fehler, der durch den Freiwinkel bei seitlicher Abnutzung der Schleifscheibe entsteht, liegt im μ-Bereich und ist vernachlässigbar gering.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausfüh-

rungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Draufsicht auf die Anordnung einer Schleifscheibe zum Werkstück, wobei die Schleifscheibendrehachse gegen die Werkstücklängsachse horizontal geschwenkt ist,

F i g. 2 eine Vorderansicht der in F i g. 1 gezeigten Anordnung, wobei die Schleifscheibenachse vertikal gegen die Werkstücklängsachse geschwenkt ist,

F i g. 3 eine vergrößerte Teilansicht nach F i g. 1 mit zu 10% abgenutzter Schleifscheibe,

F i g. 4 eine der F i g. 3 ähnliche Ansicht, wobei der Abnutzungsgrad der Schleifscheibe höher ist,

F i g. 5 schematisch eine an einem rotationssymmetrischen Werkstück angesetzte Schleifscheibe,

F i g. 6 bis 8 verschiedene schematische Darstellungen in Draufsicht, in denen die Abnutzungsweise der Schleifscheibe gezeigt ist,

F i g. 9 eine Teilansicht von Werkstück und Schleifscheibe, wobei ein Freiwinkel λ sich durch Schrägstellung der Schleifscheibe zum rotationssymmetrischen Werkstück ergibt,

Fig. 10 eine Frontansicht von Werkstück und Scheibe entsprechend Pfeil A in F i g. 9.

In F i g. 1 ist ein rotationssymmetrischer Drehkörper, nämlich ein Werkstück 1 gezeigt, an welchem eine schmale Schleifscheibe 2 angreift Die Rotationsachse 2a dieser Schleifscheibe 2 ist gegen die Werkstücklängsachse 4 um einen Winkel β horizontal geschwenkt In F i g. 2 ist erkennbar, daß durch Vertikalschwenkung der Schleifscheibendrehachse 2a gegen die Werkstückachse 4 ein weiterer Verschränkungswinkel α gegeben ist. Die Schrägstellung von Schleifscheibe zu Werkstück während des Schleifens wird nachfolgend anhand F i g. 3 und 4 deutlicher erläutert.

Nach F i g. 3 und 4 greift die Schleifscheibe 1, 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 Schrägfläche F aus, mit welcher die Schleifscheibe an dem abzutragenden Teil L des Werkstückes angreift, während aufgrund der besonderen Anordnung der Schleifscheibe zum Werkstück ein (nicht gezeigter erkennbarer) Freiwinkel zwischen der geraden Mantellinie 11 der Schleifscheibe und der fertig geschliffenen Umfangsfläche 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 die Linie L nach F i g. 3 in Achsrichtung abgeleitet wird, wirkt die radial gerichtete Schleifkraftkomponente lediglich in dem Punkt auf das Werkstück ein, welcher in F i g. 6 bis 8 mit la bezeichnet ist. Die Stirnfläche F wandert während des weiteren Schleifens entgegen der Vorschubrichtung der Schleifscheibe zum freien Rand der Scheibe hin, wie dies in F i g. 4 veranschaulicht ist, in welcher die Schleifscheibe bereits zu 80% in Form einer Schicht abgenutzt ist. In F i g. 4 ist die schräge Stirnfläche der Schleifscheibe mit Fl bezeichnet.

In F i g. 6 bis 8 ist schematisch eine vereinfachte Darstellung der Abnutzung der Schleifscheibe wiedergegeben, in welcher zwischen der geraden Mantellinie Mder Schleifscheibe 2 und der Umfangslinie i/des Werkstükkes 1 des bereits fertig geschliffenen Durchmessers des Werkstückes 1 ein Freiwiwkel / vorhanden ist. Nach Fig.6 wirkt die Schleifscheibe 2 mit ihrer schrägen Stirnfläche F gegen die Bearbeitungsschicht B des Werkstückes 1 entsprechend der gewünschten Schleiftiefe 5. Mit den Pfeilen ist die radiale Zustellung und die Axialbewegung der Schleifscheibe 2 gegenüber dem Werkstück 1 angedeutet. Bei dem Schleifvorgang nach F i g. 6 bis 8 wird jedoch nicht nur der Durchmesser des Werkstückes 1 um die doppelte Schleiftiefe verringert sondern die Schleifscheibe 2 nutzt sirh während des Schleifvorganges sukzessiv in Form einer Schicht ab, die der Schleiftiefe 5 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 la übertragen wird. Die Schleifscheibe 2 weist also an der Stelle la mit dem Werkstück eine Punktberührung auf, so daß das Werkstück selbst keinen wesentlichen radialen Druckkräften ausgesetzt ist Dieser Punkt la liegt auf einer Senkrechten zur Werkstücklängsachse an der Stelle, an welcher das Werlcstück 1 von der Scheibe gerade fertiggeschliffen wird In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist dies die Umfangslinie U in F i g. 7, während der Umfangsabschnitt Ui (F i g. 6) des Werkstückes 1 noch abzuschleifen ist Die Abnutzung der Schleifscheibe erfolgt also gleichmäßig in Form einer der Schleiftiefe entsprechenden Schicht S, 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 F i g. 3 und 4 bedeutet dies also, daß so lange ein Abschnitt X1 bzw. X 2 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 Schleif-Scheibe 2 und Werkstück 1 im Punkt la lediglich über diesen Punkt zur Einwirkung gelangen, während der Hauptteil der Kraft aufgrund der schrägen Stirnfläche in Achsrichtung übertragen wird.

In F i g. 9 und 10 ist die vereinfachte Anordnung von Schleifscheibe zu Werkstück gezeigt, wobei nach F i g. 9 der Freiwinkel λ 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 gleichmäßig in Form einer Schicht abnutzt, wenn sie in Richtung des in F i g. 9 gezeigten Pfeiles gegen das sich drehende Werkstück bewegt wird.

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

Eine Möglichkeit eines Profilschleifens ist in F i g. 5 gezeigt, bei welcher die windschiefe Anordnung von Schleifkörperdrehachse 2a 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

ί. ■

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. 10-25%);

2. geringe Wärmeentwicklung;

3. hohe Drehzahl des Werkstückes möglich;

4. hohe Schleifscheibendrehgeschwindigkeit möglich;

5. relativ schmale Schleifscheibe.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

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20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Außenrundschleifen von in einer Schleifmaschine um ihre Längsachse drehbar eingespannten rotationssymmetrischen Werkstükken, mit einer längs der Drehachse des Werkstückes verschiebbaren und entsprechend dem zu schleifenden Umfangsprofil radial zustellbaren Schleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe (2) eine im wesentlichen eben verlaufende Mantellinie aufweist, die unter Einschluß eines geringen Freiwinkels gegen die zu bearbeitende Werkstückfläche geführt ist, wobei die nur stirnseitig am Werkstück (4) anliegende Schleifscheibe (2) is die fertig geschliffene Werkstückfläche punktförmig berührt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiwinkel durch eine konisch abgerichtete Schleifscheibe (2) gebildet ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiwinkel durch eine zylindrisch abgerichtete Schleifscheibe (2) gebildet ist, deren Achse (2a) mit der Werkstücklängsachse (4) einen Winkel größer als Null einschließt

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiwinkel durch windschiefe Anordnung der Achsen der Schleifscheibe (2) und des Werkstücks (1) zueinander gebildet ist.

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