DE4224943A1 - Verfahren zum Außenrundschleifen und Schleifmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Außenrundschleifen ei­ ner runden Werkstückfläche, deren Länge um ein mehrfaches größer als die Breite einer Schleifscheibe ist, bei welchem die in Längsrichtung des Werkstückes mittels eines Längsvorschubes vor- und zurückverfahrbare Schleifscheibe nach jedem Längsvor­ schub um einen Quervorschubschritt vorgeschoben wird, bis das Fertigmaß erreicht ist, und eine Schleifmaschine zum Durch­ führen des Verfahrens.

Das bekannte Verfahren der eingangs genannten Art wird ange­ wandt, um eine Werkstücksfläche zylindrisch zu schleifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die Schleifzeit verkürzt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim Schleifen einer von einer Zylinderform abweichenden Werkstücksfläche der Längsvor­ schub unterbrochen wird, sobald die Schleifscheibe nicht mehr mit dem Werkstück in Eingriff ist, die Schleifscheibe um den nächsten Quervorschubsschritt vorgeschoben wird, und anschlie­ ßend der Längsvorschub in umgekehrter Richtung wieder aufge­ nommen wird.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die meisten Werkstückflächen, die durch eine Vorbearbeitung, insbesondere ein Drehen, erhalten werden, nicht exakt zylindrisch sind, son­ dern meist kegelstumpfförmig oder konvex oder konkav gewölbt. Wenn die Schleifscheibe eine derartige Werkstücksfläche jeweils mit dem vollen Längsvorschub abfährt, so arbeitet die Schleif­ scheibe über einen größeren Wegbereich des Längsvorschubes in der Luft ohne zu schleifen. Dieses Schleifen in der Luft wäh­ rend des Längsvorschubes wird gemäß der Erfindung vermieden, indem der Längsvorschub jeweils dann unterbrochen wird, wenn die Schleifscheibe nicht mehr mit der Werkstückfläche in Ein­ griff steht. Nach dem nächsten Quervorschubschritt wird dann der Längsvorschub mit umgekehrter Richtung fortgesetzt, so daß tatsächlich nur noch die notwendigen Längsvorschübe durchge­ führt werden, um die Werkstücksfläche zu bearbeiten. Dadurch läßt sich in erheblichem Maße Schleifzeit einsparen.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß vor dem Schleifen die Werkstücksfläche auf Abweichungen von einer Zy­ linderform vermessen und die Werkstücksdaten in eine Auswer­ teeinrichtung eingegeben werden, die bei vorgegebenen Abwei­ chungen ein Steuerprogramm aufruft, das die Verkürzungen des Längsvorschubs enthält. Das Vermessen der Werkstücksfläche erlaubt einerseits die Entscheidung darüber, ob in Anbetracht der vorgegebenen Quervorschubschritte ein Schleifen mit ver­ kürzten Längsvorschüben sinnvoll ist, und auch darüber, wo das Schleifen beginnt, das zweckmäßigerweise an dem jeweils größten Durchmesser der Werkstücksfläche beginnt.

Bei einer ersten Verwirklichung des Verfahrens wird vorgesehen, daß während jedes Längsvorschubs ein Signal erzeugt wird, wenn die Schleifscheibe nicht mehr mit der Werkstücksfläche in Ein­ griff ist, und daß dieses Signal zum Unterbrechen des Längs­ vorschubs, zum Auslösen des nächsten Quervorschubschrittes und zum Starten des Längsvorschubs in umgekehrter Richtung ausge­ wertet wird. Ein Signal für das Außereingriffkommen der Schleifscheibe mit der Werkstücksoberfläche kann beispielsweise durch Erfassen des Schleifgeräusches oder durch Erfassen der Stromaufnahme des Antriebsmotors der Schleifscheibe gebildet werden.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß vor dem Schleifen entsprechend der aufgenommenen Form der Werkstücksfläche die Längen der Längsvorschübe berechnet und in das Steuerprogramm eingegeben werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Schleifma­ schine zum Durchführen des Verfahrens vorgesehen, bei welcher die Steuerung ein Steuerprogramm für verkürzte, an die Form der Werkstücksfläche angepaßte Längsvorschübe enthält, das den Längsvorschub unterbricht, den nächsten Quervorschubschritt aus löst und den Längsvorschub mit umgekehrter Richtung wieder startet, wenn die Schleifscheibe außer Eingriff mit der Werk­ stücksfläche kommt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt den Verfahrensablauf beim Außenrundschleifen einer kegelstumpfförmigen Werkstücksfläche,

Fig. 2 den Verfahrensablauf beim Außenrundschleifen einer tonnenförmig gewölbten Werkstücksfläche, und

Fig. 3 das Außenrundschleifen einer Werkstücksfläche mit einer konkaven Außenkontur.

In Fig. 1 ist ein Werkstück (10) dargestellt, daß zwischen zwei nicht zu schleifenden Abschnitten eine Werkstücksfläche (13) hat, die auf eine zylindrische Fläche (13′) geschliffen werden soll. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist angenommen, daß die durch einen vorausgehenden Arbeitsschritt erhaltene Werkstücksfläche (13) eine kegelstumpfförmige Form erhalten hat, die in Fig. 1 übertrieben groß dargestellt ist. In der Praxis liegen derartige Fehler in der Größenordnung von 0,03 mm.

Um eine Werkstücksfläche zylindrisch zu schleifen, werden mehrere Quervorschubschnitte der Schleifscheiben (14) ausge­ führt, bis das Fertigmaß erreicht ist. Bei den bisher bekannten Schleifverfahren wird so vorgegangen, daß eine Schleifscheibe (14) nach jedem Quervorschubschritt mit dem gesamten Längsvor­ schub bis zu der Endstellung (14′) abfährt. Danach wird sie um den nächsten Quervorschubschritt vorgeschoben, wonach sie in umgekehrter Richtung wieder den gesamten Längsvorschub abfährt. In diesem Fall ist die Schleifscheibe während des Beginns des Schleifvorgangs nur über einen relativ geringen Teil ihres Längsvorschubes mit der Werkstücksfläche (13) in Eingriff, während sie über den restlichen Längsvorschubweg in der Luft schleift. Da in der Regel vor dem Schleifen nicht bekannt ist, wie die Abweichungen relativ zu den Sollabmessungen der Werk­ stückfläche (13) liegen, wird mit den Längsvorschubbewegungen und den Querschubschritten bereits begonnen, bevor die Schleif­ scheibe die Werkstückfläche (13) berührt. Um dieses an sich unnötige Schleifen in der Luft zu vermeiden, das zu einer un­ nötigen Verlängerung der Schleifzeit führt, wird gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Schleifscheibe (14) nur so lange einen Längsvorschub ausführt, wie sie mit der Werkstücksfläche (13) in Eingriff ist. Sobald sie mit der Werkstücksfläche (13) außer Eingriff ist, d. h. in der Position (14′′). der Fig. 1, wird der Längsvorschub unterbrochen, der nächste Quervorschub­ schritt ausgeführt und der Längsvorschub mit umgekehrter Rich­ tung wieder gestartet. Dieser Vorgang wiederholt sich so oft, wie die Schleifscheibe während eines Längsvorschubes außer Ein­ griff mit der Werkstückfläche (13) kommt.

Vor dem Schleifen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Werkstückfläche (13) ausgemessen. Dies kann dadurch geschehen, daß die Schleifscheibe das Werkstück im Bereich der beiden En­ den und im Bereich der Mitte anfährt, wobei über das Schleif­ gerausch oder die Stromaufnahme des Antriebsmotors der Schleif­ scheibe erfaßt wird, wann die Schleifscheibe (14) mit der Werkstücksfläche (13) in Eingriff kommt. Diese Signale werden in eine Auswerteinrichtung der Steuerung eingegeben, die danach ein Steuerprogramm mit den verkürzten Längsvorschüben aufruft, sofern die festgestellten Formabweichungen in einer Größenord­ nung liegen, daß sich dieses Schleifen mit verkürzten Längsvor­ schüben lohnt. Dies ist beispielsweise dann nicht mehr der Fall, wenn die Durchmesserabweichungen deutlich geringer als 0,01 mm sind, da in diesem Fall ohne weiteres mit den vollen Längsvorschüben geschliffen werden kann.

Nachdem das Werkstück ausgemessen wurde und die Auswerteein­ richtung aufgrund der Werkstücksdaten das Steuerprogramm mit den verkürzten Längsvorschüben aufgerufen hat, wird die Schleifscheibe (14) dem Bereich der Werkstücksfläche (13) mit dem größten Durchmesser zugestellt, so daß danach das Schleifen mit den bereits geschilderten verkürzten Längsvorschüben durch­ geführt wird.

Bei einer ersten Ausführungsform wird während des Schleifens immer dann ein Signal erzeugt, wenn die Schleifscheibe (14), beispielsweise in der Position (14′′), außer Eingriff mit der Werkstücksfläche (13) kommt. Dies kann beispielsweise durch Erfassung des Schleifgeräusches oder durch Erfassen der Strom­ aufnahme des Antriebsmotors der Schleifscheibe geschehen. Die­ ses Signal wird dann derart ausgewertet, daß dann der Längsvor­ schub unterbrochen wird, der nächste Quervorschubschritt ausge­ führt und der Längsvorschub mit umgekehrter Richtung wieder aufgenommen wird.

Es ist jedoch auch möglich, das Ausmessen der Werkstücksfläche (13) durch Abfahren seiner Kontur mittels eines Meßfühlers durchzuführen, der die Werkstückabmessungen in die Auswerteein­ richtung der Steuerung eingibt. Die Auswerteeinrichtung kann dann die von der Form der Werkstückfläche (13) abhängigen Längen der einzelnen Längsvorschübe berechnen, nach denen die Schleifscheibe (14) außer Eingriff mit der Werkstücksfläche (13) kommt. Entsprechend diesen berechneten Werten kann dann die der jeweilige Längsvorschub unterbrochen, der nächste Quervorschubschritt ausgelöst und der Längsvorschub mit umgekehrter Richtung wieder gestartet werden.

Das prinzipiell gleiche Verfahren und die prinzipiell gleiche Schleifmaschine können auch dann eingesetzt werden, wenn ent­ sprechend Fig. 2 ein Werkstück (15) mit einer zunächst balligen Werkstücksfläche (16) geschliffen werden soll. Auch in diesem Fall wird zunächst die Werkstücksfläche (16) vermessen, wonach die Schleifscheibe (14) an der Stelle des größten Durchmessers zugestellt wird und einen ersten Quervorschubschritt ausführt. Nach diesem ersten Quervorschubschritt führt die Schleifscheibe einen Längsvorschub aus, beispielsweise in Fig. 2 nach rechts, bis die Schleifscheibe in der Position (14′′) außer Eingriff mit der Werkstücksfläche (16) kommt. Danach wird der Längs­ vorschub unterbrochen. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise die Richtung des Längsvorschubes umgekehrt, ohne daß zunächst ein weiterer Quervorschubschritt ausgeführt wird. Sobald die Schleifscheibe (14) in der Position (14′′′) wieder außer Ein­ griff mit der Werkstücksfläche (16) kommt, wird der Längsvor­ schub wieder unterbrochen. In diesem Fall wird dann ein nächs­ ter Quervorschubschritt ausgelöst, wonach der Längsvorschub mit umgekehrter Richtung wieder ausgeführt wird. Diese Schritte werden so lange wiederholt, bis die Schleifscheibe (14) jeweils ihre Endpositionen entsprechend der axialen Länge der Werk­ stückfläche (16) erreicht, wonach keine Zwischenunterbrechungen der Längvorschübe mehr stattfinden und mit den vollen Längsvor­ schüben bis zum Erreichen des Fertigmaßes geschliffen wird.

In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel zum Schleifen eines Werkstückes (17) mit einer Werkstücksfläche (18) dargestellt, die eine konkave Kontur hat. In der Regel wird ein Außenrund­ schleifen eines derartigen Werkstückes zweckmäßigerweise nicht mit den verkürzten Längsvorschüben durchgeführt. Dies ist je­ doch dann möglich und sinnvoll, wenn es sich um eine Werkstück­ fläche (18) mit sehr großer axialer Länge handelt. Diese Werk­ stücksfläche (18) wird dann mittels eines Meßfühlers ausge­ messen, so daß ihre Daten exakt erfaßt sind. Das Schleifen beginnt dann an dem größten Außendurchmesser der Werkstücks­ fläche (18), bei dem Ausführungsbeispiel rechts. Jetzt wird das bereits geschilderte Schleifen mit den verkürzten Längsvorschü­ ben so lange durchgeführt, bis der Bereich des kleinsten Durch­ messers der ungeschliffenen Werkstückfläche (18) erreicht ist, der bei dem Ausführungsbeispiel in etwa in der Mitte angedeutet ist. Dann erhält die Steuerung nur von einem entsprechenden Signalgeber ein Signal, der die Steuerung veranlaßt, das Schleifen zu unterbrechen und auf den größeren Durchmesser des anderen Endes überzugehen, bei dem Ausführungsbeispiel des linken Endes der Werkstücksfläche (18). Ausgehend von diesem Ende wird dann wieder das Schleifen mit den verkürzten Längs­ vorschüben durchgeführt, bis auch hier der Bereich des kleins­ ten Durchmessers der Werkstücksfläche erreicht ist. Anschlie­ ßend wird das Arbeitsprogramm mit den vollen Längshüben fortge­ setzt, bis das Fertigmaß erreicht ist.

Claims (8)

1. Verfahren zum Außenrundschleifen einer runden Werk­ stücksfläche, deren axiale Länge ein Mehrfaches größer als die Breite einer Schleifscheibe ist, bei welcher die in Längs­ richtung des Werkstückes mittels eines Längsvorschubes vor- und zurückverfahrbare Schleifscheibe nach jedem Längsvorschub um einen Quervorschubschritt vorgeschoben wird, bis das Fertigmaß erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schleifen einer von einer Zylinderform abweichenden Werkstückfläche der Längs­ vorschub unterbrochen wird, sobald die Schleifscheibe nicht mehr mit dem Werkstück in Eingriff ist, die Schleifscheibe um den nächsten Quervorschubschritt vorgeschoben wird, und an­ schließend der Längsvorschub mit umgekehrter Richtung wieder aufgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schleifen die Werkstücksfläche auf Abweichungen von einer Zylinderform vermessen wird und die Werkstücksdaten in eine Auswerteeinrichtung eingegeben werden, die bei vorgegebe­ nen Abweichungen ein Steuerprogramm aufruft, das die Verkür­ zungen des Längsvorschubs verwirklicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß während jedes Längsvorschubs ein Signal erzeugt wird, wenn die Schleifscheibe nicht mehr mit der Werkstücks­ fläche in Eingriff ist, und daß dieses Signal zum Unterbrechen des Längsvorschubes, zum Auslösen des nächsten Quervorschub­ schrittes und zum Starten des Längsvorschubs in umgekehrter Richtung ausgewertet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor dem Schleifen entsprechend der ausgemessenen Form der Werkstücksfläche die Längen der Längsvorschübe berech­ net und in das Steuerprogramm eingegeben werden.

5. Schleifmaschine zum Außenrundschleifen von runden Werkstücksflächen mit einer Steuerung für einen Längsvorschub und für einen schrittweise die Schleifscheibe auf das Fertigmaß bringenden Quervorschub, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung ein Steuerprogramm für verkürzte, an die Form der Werkstücksfläche angepaßte Längsvorschübe enthält, und das den Längsvorschub unterbricht, den nächsten Quervorschubschritt aus löst und den Längsvorschub mit umgekehrter Richtung wieder startet, wenn die Schleifscheibe (14) außer Eingriff mit der Werkstücksfläche (13, 16, 18) kommt.

6. Schleifmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß an die Auswerteeinrichtung Mittel zum Erfassen und Eingeben der Werkstückform und/oder der Werkstückabmessungen angeschlossen sind.

7. Schleifmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an die Auswerteeinrichtung Mittel zum Er­ fassen des jeweiligen Zeitpunktes angeschlossen sind, zu wel­ chem die Schleifscheibe (14) während eines Längsvorschubes mit der Werkstückfläche (13, 16, 18) außer Eingriff kommt.

8. Schleifmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung mit Mitteln zum Be­ rechnen der Längen der Längsvorschübe in Abhängigkeit von den erfaßten Werkstückdaten versehen ist.