DE69103884T2

DE69103884T2 - Verfahren und schleifmaschine zum innenschleifen von bohrungen.

Info

Publication number: DE69103884T2
Application number: DE69103884T
Authority: DE
Inventors: Lars Siggelin
Original assignee: UVA INT AB
Current assignee: UVA INT AB
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1991-02-14
Publication date: 1995-01-05
Anticipated expiration: 2011-02-15
Also published as: SE9000563D0; SE465307B; EP0515505B1; JPH05503883A; DE69103884D1; EP0515505A1; SE9000563A; WO1991012110A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Ver fahren zum computergesteuerten Innenschleifen von Bohrungen, und spezieller, jedoch nicht ausschließlich, betrifft sie ein Verfahren der Art, wie es im Oberbegriff von Anspruch 1 dargelegt ist. Die Erfindung betrifft auch eine Maschine zum Innenschleifen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7. Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Maschine sind z.B. aus US-A-3,774,349 bekannt.
Wenn bekannte Computertechniken dazu verwendet werden, Innenschleifprozesse auszuführen, ist es möglich, hochkomplizierte und optimierte Schleifprozesse mit Hilfe programmierbarer Computer auszuführen, wenn Sensoren verwendet werden, die Signale betreffend Schleifkräfte, Vorschubgeschwindigkeiten, Schwingungen, Schleifpositionen, hauptsächliche Bohrungsdurchmesser usw. an den Computer liefern. Das hierfür erforderliche Programm, d.h. die Software, wird vom einzelnen Programmierer geschaffen. Der Schleifprozeß kann durch verschiedene Kombinationen von Sensorsignalen überwacht werden. Es können auch zeitliche Änderungen solcher Sensorsignale dazu verwendet werden, Z.B. die Geradheit oder Maßhaltigkeit von Bohrungen zu verbessern.

Hintergrundbildender Stand der Technik

US-A-3,274,738 lehrt ein Verfahren zum Steuern eines Innenschleifprozesses, der ein Prinzip verwendet, das als "Verfahren mit gesteuerter Kraft" bekannt ist. US-A-3,774,349 (Uhtenwoldt et al) beschreibt eine Innenschleifmaschine, die mit einem konischen, sich nach außen verjüngenden Schleifrad ausgerüstet ist. GB-A-519.146 (Aero-Mecaniques) beschreibt einen Prozeß zum Schleifen einer Bohrung und eines Sitzes, der mit Hilfe eines zylindrischen Schleifrads mit konischem Endteil ausgeführt wird.
US-A-3,197,921 (Hohler et al), US-A-3,534,509, US-A- 3,426,483 (Droitcour) und US-A-3,694,969 (Hahn et al) beschreiben andere bekannte Verfahren, darunter Verfahren, bei denen das vorstehend genannte Prinzip mit anderen Prinzipien kombiniert ist.

Aufgaben der Erf=indung

Die Erfindung setzt die Verwendung eines programmierbaren Computers zum Steuern eines Innenschleifprozesses voraus. Die Erfindung beruht auch auf der Annahme, daß in jeder Phase eines Bohrungsschleifprozesses eine optimale Auslenkung oder Verbiegung der Spindel oder der ein Schleifrad tragenden Spindelverlängerung in Vorschubrichtung auftritt, und daß eine optimale Winkelauslenkung zwischen der Erzeugenden der geschliffenen Bohrung und der Erzeugenden des Schleifrads am Ort des Schleifeingriffs besteht.
Z.B. ist es in vielen Fällen erwünscht, daß der Winkel zwischen der erzeugenden der Bohrung und der Schneidkante des Schleifrads so klein wie möglich ist, d.h., daß eine Winkelauslenkung nahe 0º besteht, und zwar sowohl bei der Grobschleifphase als auch bei der Fein- oder Fertigstell- Schleifphase. Diese Schleifvorgänge beinhalten normalerweise eine hin- und hergehende Relativaxialbewegung zwischen dem Schleifrad und dem Werkstück, was zu Abweichungen der Geradheit der geschliffenen Bohrung aufgrund einer Winkelverdrehung des Schleifrads führt. Dies ist insbesondere an den Enden der Bohrung der Fall, wo nur ein Teil der Gesamtlänge des Schleifrads innerhalb der Bohrung liegt.
Es ist damit anzunehmen, daß in der Grobschleifphase eine relativ große, konstante Auslenkung der das Schleifrad tragenden Spindel nach außen vorliegt. Dies führt zu einer im wesentlichen konstanten Schleifkraft, die im wesentlichen gleichmäßig über die Schneidseite oder Erzeugende des Schleifrads verteilt ist.
Dagegen ist für die Feinschleifphase eine relativ kleine lineare Auslenkung in Vorschubrichtung anzunehmen, obwohl auch in diesem Fall eine im wesentlichen gleichmäßig über die Schneidseite oder Erzeugende des Schleifrads verteilte Schleifkraft erzeugt werden sollte.
Es ist bekannt, daß die vorstehend genannten, gewünschten, optimalen Bedingungen mit einer Schleifspindel erzielt werden können, die auf einem Schlittensystein angebracht ist, das mit Hilfe eines Steuerungssystems mit einem Computer und den erforderlichen Sensoren und Wandlern, wie oben beschrieben, in Vorschubrichtung verdreht und linear verstellt werden kann - und ebenfalls linear in einer anderen Richtung verstellt werden kann.
Es ist auch bekannt, daß dann, wenn derartige Schlittensysteme verwendet werden, jede andere Kombination von Auslenkung oder Verbiegung nach außen, wie sie für jede Phase des Schleifprozesses erwünscht ist, in den Computer einprogrammiert werden kann.
Ein System dieser Art ist jedoch dem Wesen nach allgemein und beinhaltet viele Parameter und Freiheitsgrade, die das Endergebnis beeinflussen, weswegen es sehr kompliziert ist. Aufgabe der Erfindung
Die Erfindung beruht auch auf den vorstehend genannten Annahmen und Bedingungen, und der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit des Ausführens eines Schleifprozesses mit gewünschter linearer Auslenkung oder Verbiegung der Spindelachse nach außen und damit mit einer Schleifkraft gewünschter Größe in Vorschubrichtung zu schaffen, während gleichzeitig ein kleiner Winkel, d.h. ein Winkel von ungefähr 0º zwischen der Erzeugenden des Schleifrads am Ort des Schleifeingriffs und der Erzeugenden der Bohrung sowohl während des Grobschleifprozesses als auch des Feinschleifprozesses ohne Verwendung eines Schlittensystems, das während des Schleifprozesses kontinuierlich verschwenkt werden kann, aufrecht erhalten werden kann.
Eine andere Aufgabe ist es, ein Verfahren der vorstehend genannten Art zu schaffen, das es nicht erfordert, übermäßig komplizierte Computerprogrammierung zu verwenden, und das trotzdem zu einem Schleifergebnis guter Qualität mit kürzerer zykluszeit für den Schleifvorgang insgesamt führt.
Eie andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schleifverfahren zu schaffen, das leicht auf verschiedene Typen existierender Schleifmaschinen angewandt werden kann, ohne daß zusätzliche Ausrüstung angebracht werden muß, und auch ein Verfahren zu schaffen, das leicht so ausgebildet werden kann, daß es verschiedenen Anforderungen an die Schleifgenauigkeit genügt und wirkungsvollen Schleifeingriff während der Grobschleifphase ermöglicht, und das auch Forderungen hinsichtlich hoher Genauigkeit genügt, wie sie für den Feinschleif- oder Endbearbeitungsprozeß bestehen.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Innenschleifmaschine zu schaffen, die es ermöglicht, optimalen Ausgleich zwischen Grobschleif- und Feinschleifvorgängen zu erzielen, ohne daß hierfür komplizierte zusätzliche Ausrüstung erforderlich ist, und die auch vorzunehinende Einstellungen zwischen dem Grobschleif- und dem Feinschleifprozeß ermöglicht, ohne daß lange Werkzeug-Vorschubwege erforderlich sind. Eine andere Aufgabe ist es, eine Schleifmaschine mit kürzeren Zykluszeiten sowie eine Maschine zu schaffen, die die höchstmöglichen Forderungen nach Geradheit und Oberflächentoleranzen der geschliffenen Bohrung erfüllt.

Kurze Offenbarung der Erfindung

Diese und andere Aufgaben werden durch ein Verfahren der vorstehend beschriebenen Art gelöst, das die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dargelegten charakteristischen Merkmale aufweist.
Dieses Einstellen der Drehachse des Schleifrades unter einem kleinen Winkel relativ zur Drehachse des Werkstücks, in Kombination mit dem Merkmal des Auswählens des Kopfdrucks in der Grobschleifphase dergestalt, daß das Doppelte dieses Winkels ausnivelliert oder beseitigt ist, bedeutet, daß die Erzeugende des Schleifrads und die Erzeugende der Bohrung am Schleifeingriffsort im wesentlichen zusammenfallen. Demgemäß steht im wesentlichen das gesamte Schleifrad entlang seiner axialen Länge in aktivem Schleifeingriff mit dem Werkstück, was es ermöglicht, daß die Grobschleifphase vom technischen Gesichtspunkt aus gesehen mit dem größtmöglichen Wirkungsgrad ausgeführt wird, und da die Erzeugende des Schleifrads entlang seiner gesamten Länge parallel zur Erzeugenden der gewünschten Bohrung ist, ist die während des Grobschleifprozesses hergestellte Bohrung so gerade oder maßhaltig wie möglich.
Wenn das Schleifrad an die über den Durchmesser entgegengesetzte Seite der Bohrung angelegt wird, um die Bohrungsfläche feinzuschleifen, fällt die Erzeugende des Schleifrads ebenfalls mit der Erzeugenden der Bohrung zusammen, wodurch es ermöglicht ist, daß die Feinschleifphase mit dem größtmöglichen Wirkungsgrad ausgeführt wird. Es ist nicht erforderlich, die Position der SPindelachse zwischen diesen beiden Schleifphasen einzustellen; das Ausnivellieren des Einstellwinkels der Schleifverlängerung, wie es von dem während der Grobschleifphase erzeugten Vorschubdruck herrührt, gewährleistet, daß die Erzeugende des Schleifrads am Ort des Schleifeingriffs im wesentlichen parallel zur axialen Verlängerung der Bohrung steht, d.h., daß die Geradheit oder Maß haltigkeit der Bohrung bereits in der Grobschleifphase sichergestellt wird.
Auch ist es nicht erforderlich, eine Kompensation hinsichtlich des Vorschubdrucks vorzunehmen, wenn das Schleifrad bei einem Feinschleifvorgang mit der im wesentlichen im Durchmesser gegenüberliegenden Seite der Bohrung in Eingriff kommt. Die Erzeugende des Schleifrads am Ort des Schleifeingriffs ist selbst dann parallel zur Bohrungsachse, wenn der während der Feinschleifphase ausgeübte Vorschubdruck sehr klein ist, wobei solche kleine Drücke erwünscht sind. Es ist auch in diesem Fall sichergestellt, daß der Eingriff des Schleifrads mit der Bohrung im wesentlichen entlang der gesamten axialen Länge des Schleifrads ausgeführt wird.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die Feinschleifphase mit demselben Schleifrad ausgeführt wird, das während der Grobschleifphase verwendet wird, was in der Regel in der Praxis bevorzugt ist. Die dadurch erzielten Vorteile sind offensichtlich. Ein wichtiger Vorteil ist der, daß das Schleifrad zwischen der Grobschleif- und der Feinschleifphase nur über einen sehr kurzen Weg verstellt werden muß. In der Praxis entspricht die Länge dieses Wegs dem Bohrungsdurchmesser verringert um den Durchmesser des Schleifrads durch seinen Mittelpunkt.
Jedoch liegt es innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, die Feinschleifphase mit einem gesonderten Schleifrad auszuführen. In diesem Fall besteht das bei der Feinschleifphase verwendete Schleifrad vorzugsweise aus einem weicheren Naterial als das Grobschleifrad, und das Grobschieif- und das Feinschleifrad werden auf wechselseitig verschiedene Winkel in bezug auf die Drehachse des Werkstücks eingestellt.
Unabhängig davon, ob für die Grobschleif- und die Feinschleifphase dasselbe Schleifrad oder verschiedene Schleifräder verwendet werden, liegt es innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung, den Winkel der Drehachse des Schleifrads während der Schleifphase zu verändern, um während der Grobschleif- und/oder der Feinschleifphase den Vorschubdruck zu verändern.
Diese Änderung kann z.B. erwünscht sein, um den Vorschubdruck zu erhöhen und damit z.B. den Grobschleifprozeß wirkungsvoller zu machen.
Anschließend an das Herbeiführen einer solchen Änderung der vorgegebenen Bedingungen, z.B., um die Menge weggenommenen Materials über eine kurze Zeitspanne zu erhöhen, ist es gemäß der Erfindung möglich, zu den aktuellen Standardbedingungen zurückzukehren, um die vorstehend genannte Beseitigung oder Ausnivellierung der vorgegebenen Winkeleinstellung der Spindelachsenverlängerung zu erzielen, damit sich die Standardbedingungen zum Zeitpunkt des Abschlusses des Grobschleifvorgangs durchgesetzt haben, und auch dann, wenn danach der Feinschleifvorgang an der entgegengesetzten Seite der Bohrung begonnen wird.
Vorstehend wurde angemerkt, daß der Winkel zwischen der Schleifraderzeugenden und der Bohrungserzeugenden am Ort des Schleifeingriffs vorzugsweise ungefähr 0º beträgt. Es ist jedoch innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung möglich, diesen Winkel leicht zu verändern, falls dies erwünscht ist.
Dies kann z.B. dadurch erzielt werden, daß die Schleifspindel über einen vorgegebenen (kleinen) Winkel verschwenkt oder verdreht wird, wenn das Schleifrad geschärft wird, und dann die Schleifspindel in ihre Ausgangsposition zurückgestellt wird, wenn das Schärfen des Schleifrades abgeschlossen ist.
Wie vorstehend erwähnt, können, wenn verschiedene Schleifräder für Zwecke des Grobschleifens und des Feinschleifens verwendet werden, diese Schleifräder auf wechselseitig verschiedene Winkel in bezug auf die Drehachse des Werkstücks eingestellt werden. In diesem Fall wird das Feinschleifrad auf einen kleineren Winkel als das Grobschleifrad eingestellt.
Die Erfindung betrifft auch eine Schleifmaschine mit den in Anspruch 7 dargelegten charakteristischen Merkmalen.
Der vorstehende und der folgende Text beinhalten Begriffe wie "entgegengesetzte Seiten" des Schleifrades bzw. der Bohrung, "Schleifraderzeugende und Bohrungserzeugende am Ort des Schleifeingriffs" usw.. Im Hinblick darauf ist zu berücksichtigen, daß sich sowohl das Schleifrad als auch das Werkstück, zusammen mit der darin ausgebildeten Bohrung während eines Schleifvorgangs drehen. Demgemäß ändern sowohl das Schleifrad als auch die Bohrung dauernd ihre Position. Die vorstehend genannten Begriffe sollen demgemäß in diesem Licht ausgelegt werden, d.h., daß diese Begriffe nicht immer wörtlich zu verstehen sein sollen, sondern stattdessen so ausgelegt werden sollen, daß sie einen Zustand spezifizieren, bei dem das Schleifrad und das Werkstück zu einem gegebenen Zeitpunkt als stationär angesehen werden.
Die Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen derselben beschrieben, die in den beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht sind. Die schräggestellten Einstellungen der Schleifspindel oder -spindeln und die Auslenkung oder Ausbiegung des Schleifrades nach außen ist in allen Figuren stark übertrieben dargestellt, um die Grundprinzipien der Erfindung deutlicher zu veranschaulichen. Tatsächlich sind diese Auslenkungen und schräggestellten Einstellungen so klein, daß sie für das bloße Auge nicht erkennbar sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung wesentlicher Teile einer Schleifmaschine, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann.
Fig. 2 ist eine teilgeschnittene Draufsicht, die den Eingriff des Schleifrades und des Werkstücks während einer Grobschleifphase veranschaulicht.
Fig. 3 ist eine teilgeschnittene Draufsicht, entsprechend zu der von Fig. 2, die den Eingriff des Schleifrades mit der entgegengesetzten Seite der Bohrung während der Feinschleif- oder Endbearbeitungsphase zeigt.
Fig. 4 und 5 sind schematische Darstellungen für einen Grobschleif- bzw. Feinschleifvorgang, während zwei verschiedene Spindeln und zugehörige Schleifräder verwendet werden, wobei die jeweiligen Spindelachsenverlängerungen in der Grobund der Feinschleifphase auf jeweils verschiedene Winkel eingestellt sind.
Fig. 6 veranschaulicht schließlich die Herstellung einer unerwünschten Bohrungskonf iguration, wie sie erhalten wird, wenn normalerweise ausgeführte Bohrungsschleifverfahren verwendet werden.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 kennzeichnet die Bezugszahl 1 wesentliche Komponenten einer Schleifmaschine, die nicht im Detail dargestellt sind, nämlich einen Vorschubschlitten 2, eine Futterspindel 3, ein für Rotation auf der Spindel 3 montiertes Futter 4, ein im Futter gehaltenes Werkstück 5 sowie eine zu schleifende Bohrung 6. Das Futter 4 wird von einem Motor 7 über einen Antriebsriemen 8 angetrieben. Der Vorschubschlitten kann sich in Längsrichtung in einander entgegengesetzten Richtungen bewegen.
Nahe dem Vorschubschlitten ist ein Tischschlitten 11 angebracht, der auf das Futter rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Vorschubschlittens hin und von diesem weg bewegbar ist. Wenn lange Bohrungen geschliffen werden, wird der Tischschlitten 11 vorwärts- und rückwärtsverstellt, damit das Schleifrad, das kürzer als die Bohrung ist, das Schleifrad so gerade oder maßhaltig wie möglich schleift.
Der Tischschlitten 11 trägt einen Schleifspindelhalter 12, der mit Hilfe einer Einstell- und Verriegelungsvorrichtung 10 in bezug auf die Futterspindelachse in verschiedene Winkelpositionen verschwenkt und in diesen verriegelt werden kann.
Der Halter 12 trägt eine Schleifspindel 13, die mit einer Schleifspindelverlängerung 14 versehen ist, die an einem Ende ein Schleifrad 15 trägt. Das Schleifrad wird mit Hilfe einer hierfür vorgesehenen Einrichtung, z.B. einem Diamantwerkzeug 22 so geformt, d.h. geschärft, daß es leicht konisch ist.
Das Diamantschärfwerkzeug 22 wird von einer vom Vorschubschlitten 2 gehaltenen Lagerbockplatte 20 so getragen, daß das Werkzeug auf derselben Höhe wie die Mittellinie der Drehachse der Futterspindel 3 liegt.
Fig. 2 veranschaulicht den Eingriff des Schleifrades 15 und der Bohrung 6 im Werkstück 5 während der Grobschleifphase. Die geometrische Achse 13a der Spindel 13 bildet einen Winkel α mit der geometrischen Achse 3a der Futterspindel 3. Der Deutlichkeit halber ist dieser Winkel in den Fig. 2 und 3 stark übertrieben dargestellt, während er in der Praxis kaum bemerkbar ist.
Die Vorschubrichtung des Werkstücks ist in den Fig. 2 und 3 durch Pfeile P1 und P2 angezeigt. Der Vorschubdruck, der vom Schleifeingriff des Schleifrads 15 mit dem Umfang 6a der Bohrung im Werkstück 5 herrührt, wenn das Schleifrad vorwärtsbewegt wird, führt zu einer linearen und winkelmäßigen Auslenkung des Schleifrads in Beziehung auf die Schleifspindel, wie in Fig. 2 veranschaulicht.
Die Grobschleifphase wird mit einem solchen Vorschubdruck ausgeführt, daß der vorgegebene Winkel 2α im wesentlichen außennivelliert oder beseitigt ist, d.h., daß die Erzeugende des Schleifrads 15 und die Erzeugende der Bohrung 6 im wesentlichen zusammenfallen, wie in Fig. 2 dargestellt.
Bevor das Schleifrad in der Grobschleifphase in Eingriff mit dem Werkstück kommt, wird es durch das Diamantwerkzeug 22 entlang einer Erzeugenden geschärft, die entgegengesetzt zur Erzeugenden des Schleifrads liegt, das in Grobschleifeingriff mit der Bohrung 6 steht.
Die gesamte axiale Länge des Schleifrads 15 ist in der Grobschleifphase aktiv, und beim Schleifen des Werkstücks wird der Tischschlitten 13 vorwärts und rückwärts zum Werkstück hin und von diesem weg bewegt, um es zu ermöglichen, daß die gesamte axiale Länge der Bohrung 6 entlang seiner gesamten axialen Länge geschliffen wird.
Fig. 3 veranschaulicht den anschließenden Feinschleif- oder Endbearbeitungsvorgang, der so ausgeführt wird, daß die Erzeugenden der Bohrung und des Schleifrades entlang einer Bohrungserzeugenden zusammenfallen, die dem Ort des Grobschleifeingriffs im wesentlichen entgegengesetzt ist.
Der Vorschubdruck ist sehr klein, wenn die Feinschleifphase gemäß Fig. 3 ausgeführt wird, und demgemäß wird die Spindelverlängerung 14 nicht stark nach außen ausgelenkt oder gebogen, und der in bezug auf die Futterspindelachse 3a voreingestellte Winkel α herrscht über die gesamte Länge der Spindelverlängerung vor.
So wird während der Feinschleifphase des Schleifzyklus im wesentlichen über die gesamte axiale Länge des Schleifrads 15 vollständige Berührung zwischen den Erzeugenden des Schleifrads 15 und der Bohrung 6 erzielt.
Der Pfeil P2 in Fig. 3 zeigt die Vorschubrichtung des Werkstücks während der Feinschleifphase an.
Wie vorstehend erwähnt, kann das Schleifrad auf zahlenmäßig kleinere positive oder negative Winkel eingestellt werden. Dies kann z.B. dadurch ausgeführt werden, daß beim Schärfen des Schleifrads die Schleifspindel über einen vorgegebenen kleinen Winkel verkippt oder verschwenkt wird und die Spindel 15 in ihre Ausgangsposition zurückgeführt wird, wenn das Schleifen des Rads beendet ist.
Der Winkel α kann auch z.B. während der Grobschleifphase durch die Einstell- und Verriegelungsvorrichtung 13 neu eingestellt werden, ohne daß die vorstehend genannte generelle computergesteuerte Anordnung zum Herbeiführen einer Schwenkbewegung während des Schleifprozesses verwendet wird. Derartige Winkeleinstellungen können z.B. vorgenommen werden, um während eines Teils der Grobschleifphase z.B. eine größere Vorschubkraft zu erzeugen. Die Vorschubkraft kann auch verringert werden, und zwar dadurch, daß einfach das Schleifrad in der entgegengesetzten Richtung verschwenkt wird.
Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwei voneinander verschiedene Schleifräder 15' und 15" bei der Grobschleif- und der Feinschleifphase verwendet werden. Das Einstellen der Spindel und das Schärfen des Schleifrades entsprechen dem Vorstehenden in bezug auf das durch Fig. 2 veranschaulichte Grobschleifverfahren. Fig. 4 zeigt jedoch das Schleifrad in einer Position, wie sie vom Rad beim Abschluß eines Schleifvorgangs eingenommen wird, wobei die Position der Erzeugenden des geschärften Rads parallel zur Futterspindelachse 3a ist, wobei diese Erzeugende der Erzeugenden entgegengesetzt ist, entlang der der Grobschleifeingriff bei einem anschließenden Schleifmoment stattfindet.
Auf ähnliche Weise bilden in Fig. 5 die Schleifspindel 13 und ihre Verlängerung 14 einen Winkel α&sub1; zur Futterspindelachse 3a.
Anschließend an das Anlegen eines Vorschubdrucks durch Verstellen der Futterspindel in Richtung des Pfeils P1 wird die Schleifspindelverlängerung 14 auf dieselbe Weise wie in Fig. 2 dargestellt so ausgelenkt oder verbogen, daß Grobschleifeingriff entlang einer Erzeugenden stattfindet, die der Erzeugenden entgegengesetzt ist, entlang der das Schleifrad 14 durch das Diamantwerkzeug 22 geschärft wurde.
Fig. 5 veranschaulicht einen anschließenden Feinschleifvorgang mit Hilfe des anderen Schleifrads 15", der mit einer Schleifspindelverlängerung 14" unter Antrieb durch eine Schleifspindel 13" ausgeführt wird.
Diese Spindel 13" wurde auf einen Winkel α&sub2; bezogen auf die Futterspindelachse 3a eingestellt.
Der Winkel α&sub2; ist kleiner als der Winkel α&sub1;, was Parallelität zur Futterspindel 3a selbst während der Feinschleifphase gewährleistet, die mit sehr kleinem Vorschubdruck ausgeführt wird.
Im Gegensatz zum Schleifvorgang, wie er erfindungsgemäß auf die durch die Fig. 1 - 5 veranschaulichte Weise ausgeführt wird, veranschaulicht Fig. 6 ein bekanntes, häufig verwendetes Bohrungsschleifverfahren, bei dem Bohrungen mit unerwünschten Formen erzeugt werden. Der gemäß dem Stand der Technik ausgeführte Schleifprozeß ist mit einer relativ langen Hin- und Hergehbewegung zwischen dem Schleifrad und dem Werkstück verbunden, was zu einer nichtmaßhaltigen oder krummen Bohrung aufgrund fehlerhaften Verschwenkens des Schleifrads führt. Wie in Fig. 6 dargestellt, ist dies insbesondere an den Enden der Bohrung offenkundig, wo nur ein Teil der Länge des Schleifrades innerhalb der Bohrung liegt. In Fig. 6, die demgemäß ein früher bekanntes Schleifverfahren wiedergibt, ist das Werkstück mit 105 bezeichnet, das Schleifrad ist mit 115 bezeichnet und der hin- und hergehend verstellbare Tischschlitten ist mit 111 bezeichnet.
Im Fall der durch die Fig. 1 - 5 veranschaulichten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden sowohl die Grobschleifphase als auch die Feinschleifphase eines Zyklus mit im wesentlichen voller Berührung zwischen der Erzeugenden des Schleifrads und der Erzeugenden der Bohrung am Ort des Schleifeingriffs ausgeführt, die größtmögliche Wirksamkeit des Schleifvorgangs gewährleistet ist. Die geschliffene Bohrung ist auch extrem gerade.
Der Schleifvorgang kann mit Hilfe einer einfachen Einrichtung ausgeführt werden, d.h. ohne daß es erforderlich ist, einen Steuerungscomputer mit komplizierter Software zu programmieren. Statt dessen ist es nur erforderlich, die Voreinstellung der Schleifspindel auf den gewünschten Vorschubdruck einzustellen.
Der Verstellweg, der vom Schleifrad zwischen dem Grobschleifort und dem Feinschleifort zurückgelegt wird, ist minimal.
Es ist zu beachten, daß die Winkelpositionen, in die die vorstehend genannten Einstellungen vorgenommen werden, auf solche Weise verändert werden können, daß der Schleifprozeß wirkungsvoll wird, ohne vom Grundkonzept der Erfindung abzuweichen.
Ferner können die Grobschleif- und die Feinschleifphase mit ein und derselben Schleifspindel oder mit verschiedenen Schleifspindeln ausgeführt werden, ohne den Schleifvorgang insgesamt unangemessen zu verkomplizieren oder zu beeinflussen.

Claims

1. Verfahren zum computergesteuerten Innenschleifen von Bohrungen mit Hilfe eines konischen Schleifrades, das am freien Ende einer Schleifspindelverlängerung gehalten wird, bei im wesentlichen voller Berührung zwischen den jeweiligen Erzeugenden des Schleifrads und der Bohrung sowohl während der Grobschleifphase als auch der Feinschleifphase eines Bohrungsschleifvorgangs; gekennzeichnet durch

a) Positionieren der Rotationsachse des konischen Schleifrads zur Bohrung unter einem kleinen Winkel (α) relativ zur Rotationsachse des Werkstücks, wobei das konische Schleifrad eine sich nach innen verjüngende Konizität vom freien Ende der Spindelverlängerung her aufweist;

b) Schärfen des Schleifrads entlang einer Erzeugenden, die der Erzeugenden entgegengesetzt ist, entlang der das Schleifrad mit der Bohrung in Eingriff steht; und

c) Ausführen der Grobschleifphase mit einem solchen Vorschubdruck, daß das Doppelte des genannten Winkels (d.h. 2α) ausnivelliert ist und die Erzeugende des Schleifrads im wesentlichen mit der Erzeugenden der Bohrung zusammenfällt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinschleifphase mit demselben Schleifrad wie die Grobschleifphase ausgeführt wird, und daß die Erzeugenden der Bohrung und des Schleifrads im wesentlichen entlang einer Bohrungserzeugenden zusammenfallen, die im wesentlichen dem Ort des Grobschleifeingriffs entgegengesetzt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Verändern des Einstellwinkels der Rotationsachse des Schleifrads während des Schleifprozesses, um den Vorschubdruck während der Grobschleif- und/oder Feinschleifphase des Schleifvorgangs zu verändern.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinschleifphase mit einem gesonderten Schleifrad ausgeführt wird, vorzugsweise einem Rad, das aus weicherem Material als das Grobschleifrad besteht, und daß das Grob- und das Feinschleifrad auf verschiedene Winkel in bezug auf die Rotationsachse des Werkstücks eingestellt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Einstellen des Feinschleifrads auf einen kleineren Winkel als das Grobschleifrad.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, gekennzeichnet durch ein Verschwenken der Spindelachse des Schleifrads um einen vorgegebenen kleinen Winkel beim Schärfen des Rads, und durch zurückverschwenken der Spindelachse in ihre Ausgangsposition, wenn das Schärfen beendet ist.

7. Schleifmaschine für das Innenschleifen von Bohrungen bei voller Berührung zwischen der Erzeugenden des Schleifrads und der Erzeugenden der Bohrung sowohl bei Grobschleifals auch Feinschleifphasen, welche Schleifmaschine (1) folgendes beinhaltet:

a) eine Futterspindel (3), die vorzugsweise auf einem Vorschubschlitten (2) angebracht ist, und die ein Werkstück (5) mit einer in diesem ausgebildeten Bohrung (6) halten soll;

b) einen Tischschlitten (11), der mit einem Schleifspindelhalter (12) versehen ist, der über eine Schleifspindelverlängerung (14) verfügt, und mit einem am freien Ende der Verlängerung angebrachten konischen Schleifrad (15);

c) eine Einrichtung (13) zum positionsmäßigen Einstellen und austauschbaren Befestigen des Schleifspindelhalters (12) in solcher Weise, daß die Drehachse der Schleifspindel einen vorgegebenen Winkel (α) in bezug auf die Rotationsachse (3a) des Werkstücks einnimmt;

d) eine Einrichtung zum einstellbaren Regulieren des Schleifradvorschubs in bezug auf das Werkstück (oder umgekehrt) auf solche Weise, daß der Vorschubdruck während des Schleifvorgangs verändert wird;

e) eine Schleifrad-Schärfvorrichtung, vorzugsweise ein Diamantwerkzeug (22);

f) einen Computer zum Steuern des Schleifprozesses; dadurch gekennzeichnet, daß

g) das konische Schleifrad (15) sich vom freien Ende der Schleifspindelverlängerung (14) her nach innen verjüngt;

h) das Schärfwerkzeug (22) dazu vorgesehen ist, mit dem Schleifrad (15) entlang einer Erzeugenden in Eingriff zu kommen, die im wesentlichen entgegengesetzt zur Schleifraderzeugenden ist, wenn sich das Rad in Grobschleifeingriff mit der Bohrung (6) befindet; und

i) der Grobschleifeingriff bei einem solchen Vorschubdruck stattfinden soll, daß das Doppelte des voreingestellten Winkels (d.h. 2α) zwischen den jeweiligen Rotationsachsen des Schleifrads (15) und des Werkstücks (5) ausnivelliert ist, und daß die Bohrungserzeugende und die Schleifraderzeugende am Eingriffsort im wesentlichen zusammenfallen.

8. Schleifmaschine nach Anspruch 7, bei der ein und dasselbe Schleifrad (15) dazu verwendet wird, sowohl die Grobals auch die Feinschleifphase auszuführen, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinschleifort zwischen dem Schleifrad (15) und der Bohrung (6) entlang einer Bohrungserzeugenden liegt, die der Erzeugenden am Grobschleifort im wesentlichen entgegengesetzt ist.

9. Schleifmaschine nach Anspruch 7, bei der für die Grobschleifphase und die Feinschleifphase jeweils verschiedene Schleifräder (15'; 15") verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Grobschleifrad und das Feinschleifrad (15'; 15") auf verschiedene Winkel (α&sub1; bzw. α&sub2;) in bezug auf die Drehachse des Werkstücks eingestellt sind, wobei der Einstellwinkel (α&sub2;) des Feinschleifrads vorzugsweise kleiner ist als der Einstellwinkel des Grobschleifrads (α&sub1;).

10. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 7 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schärfwerkzeug, vorzugsweise ein Diamantwerkzeug (22) auf einem Trägerbock (20) angebracht ist, der vom Vorschubschlitten hochsteht, und es mit dem Schleifrad (13) im wesentlichen auf Höhe der Rotationsachse (3a) der Futterspindel in Eingriff steht.