-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
nach dem Oberbegriff der Ansprüche
1 und 4. Ein Beispiel für
solch eine Vorrichtung und solch ein Verfahren wird in der
JP 7 222 761 A offenbart.
-
Eine
Arbeitsvorrichtung zur Durchführung von
Präzisionsschleifen
an einer kugelförmigen
Fläche,
wie zum Beispiel einem Stangenende eines Kugelgelenks, wird in 4 gezeigt.
Eine Konfiguration eines Schleifsteins 1 ist insgesamt
zylindrisch, und an ihrem inneren Ende des Zylinderteils ist durch Durchführung einer
Abfasung eine konische Schleiffläche 1a mit
einer gegebenen Breite (im Folgenden als „Topfschleifstein" bezeichnet) ausgebildet.
Der Durchmesser des Topfschleifsteins 1 und der Neigungswinkel
der konischen Schleiffläche
werden gemäß der Konfiguration
eines Werkstücks
W ausgewählt.
-
Und
der Topfschleifstein 1 ist in der sich in Richtung eines
Pfeils A drehenden Antriebswelle 2 (im Folgenden als „die erste
Antriebswelle" bezeichnet)
installiert, und die Schleiffläche 1A wird
zur Drehung in Umfangsrichtung angetrieben. Des Weiteren ist er
mit einem nicht gezeigten Verschiebungsmittel versehen, das in einem
Zustand, in dem die Antriebswelle 2 zur Drehung angetrieben
wird, die Schleiffläche 1a in
Richtung B verschiebt.
-
Das
Werkstück
W, als eine zu bearbeitende Fläche
Wa, weist eine kugelförmige
Fläche
auf, die eine Schleif-Endbearbeitung
erfahren soll. Des Weiteren weist das Werkstück W ein Durchgangsloch auf,
das mit einer Antriebswelle 3 (im Folgenden als „die zweite Antriebswelle" bezeichnet) verbunden und
daran befestigt ist, die um eine senkrecht zur ersten Welle 2 in
Richtung von Pfeil C verlaufende Achse gedreht wird.
-
Und
in einem Zustand, in dem der Topfschleifstein 1 in Richtung
von Pfeil A und das Werkstück
W in Richtung von Pfeil C in Drehung versetzt ist, wird der Topfschleifstein 1 dem
Werkstück
W angenähert.
Dann stößt die Gesamtfläche (der
Umfang) der Schleiffläche 1a an
die Fläche
Wa, bei der es sich um die Schleiffläche des Werkstücks handelt,
und erzeugt eine dreidimensionale relative Verschiebung zwischen
der Schleiffläche 1a des
Schleifsteins 1 und der zu schleifenden Fläche Wa des
Werkstücks
W. Solch eine dreidimensionale relative Verschiebung gewährleistet
eine hochgenaue Rundheit oder Oberflächenrauhigkeit.
-
Weiterhin
ist es in den Fällen,
in denen das Schleifen nicht nur durch einen Topfschleifstein 1, sondern
auch durch einen weiteren Schleifstein erfolgt, erforderlich, die
Schleiffläche
des Werkstücks nach
einem bestimmten Bearbeitungszeitraum abzurichten. Der Grund dafür ist, dass
durch die Schleifsteinkörner
abgeschliffene feine Teilchen sowie die vom Schleifstein abgeschälten Schleifsteinkörner die Schleiffläche zusetzen.
Solch ein Zusetzen wird um so ausgeprägter, je feiner die Schleifsteinkörner sind, wodurch
ein Feinstschleifen schwierig wird.
-
Um
das obige Problem zu lösen,
wird in den Offenlegungsschriften Nr. Hei 1-188266 und Hei 7-1333
usw. ein Abrichtungsverfahren offenbart, bei dem der Schleifbearbeitungs-
und der Abrichtungsprozess gleichzeitig durchgeführt werden. Solch ein Abrichtungsverfahren
wird anhand von 5 erläutert. Der verwendete Schleifstein 4 enthält ein leitendes
Material. Des Weiteren sind Elektroden 5 einander gegenüber an der
Schleiffläche 4a des
Schleifsteins 4 angeordnet. Weiterhin ist in der Nähe eine Düse 6 zum Beaufschlagen
der Schleiffläche 4a mit einem
leitenden Kühlmittel
zwischen den Elektroden angeordnet. Und am Schleifstein 4 ist
eine elektrische Versorgungseinrichtung 7 zur Versorgung
des Schleifsteins 4 mit Elektrizität vorgesehen, die mit einer
nicht gezeigten Elektrizitätsquelle
verbunden ist.
-
Beim
Schleifen einer Fläche
Wa' eines Werkstücks W' durch Drehen des
Schleifsteins 4 in Richtung von Pfeil D wird nun von der
Düse 6 der
Schleiffläche 4a und
dem Schleifteil der Elektroden 5 das leitende Kühlmittel
zugeführt,
und Elektrizität
wird durch die Elektroden 5 und die elektrische Versorgungseinrichtung 7 zugeführt, dann
wird zwischen der Schleiffläche 4a und
dem Kühlmittel
eine Spannung angelegt, um eine elektrolytische Wirkung zu erzeugen.
Aufgrund dieser elektrolytischen Wirkung wird das leitende Material
auf der Schleiffläche 4a in dem
leitenden Kühlmittel
aufgelöst,
wodurch das Zusetzen der Schleiffläche 4a gelöst wird.
-
Bei
Anwendung des obigen Abrichtungsverfahrens auf die in 4 gezeigte
kugelförmige
Fläche
könnten
jedoch die Elektroden zum Anlegen der Spannung an die Schleiffläche 1a nicht
vorgesehen werden, da die ganze Schleiffläche 1a des Topfschleifsteins 1 an
die zu bearbeitende Fläche
Wa anstößt, und
bei Bearbeitung der in 4 gezeigten kugelförmigen Fläche könnte keine
Im-Prozess-Abrichtung (ein weiterer Prozess innerhalb eines anderen Prozesses)
durchgeführt
werden, was zu dem Nachteil führt,
dass eine gewünschte
Oberflächenrauhigkeit
nicht erhalten werden könnte,
obgleich die Korngröße des Schleifsteins
groß ist.
-
Des
Weiteren ist in den Fällen,
in denen nicht nur die Bearbeitung einer kugelförmigen Fläche, wie in 4 gezeigt,
sondern auch das Schleifen einer gekrümmten Fläche aufgrund der Erzeugung
einer dreidimensionalen relativen Verschiebung zwischen der Schleiffläche des Schleifsteins
und der zu schleifenden Fläche
durchgeführt
wird, eine Anordnung für eine
komplizierte Flächenkonfiguration,
der dadurch gefolgt wird, dass eine Elektrode der Verschiebung eines
Schleifsteins folgt, schwierig gewesen.
-
Die
vorliegende Erfindung erfolgte angesichts des obigen Problems und
zielt daraufhin ab, eine kugelförmige
Fläche
mit einem gegebenen Radius oder eine konkave Fläche eines Werkstücks, wie zum
Beispiel eine Lagernut, mit einer hochgenauen Rundheit oder einer
gekrümmten
Fläche
zu versehen.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren die Merkmale
von Anspruch 1 auf.
-
Des
weiteren weist eine Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung die Merkmale von Anspruch 4 auf.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
eine allgemeine Vorderansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung
zur Bearbeitung einer kugelförmigen
Fläche
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
2 ist
eine Seitenansicht der in 1 gezeigten
Vorrichtung zur Bearbeitung der kugelförmigen Fläche.
-
3 ist
eine allgemeine Draufsicht, die einen Fall zeigt, in dem die Vorrichtung
zur Bearbeitung der kugelförmigen
Fläche
gemäß der Ausführungsform
eine Schwenkfunktion besitzt.
-
4 ist
eine allgemeine Draufsicht, die eine Bearbeitungsvorrichtung zeigt,
die ein Präzisionspolieren
solch einer kugelförmigen
Fläche
wie ein Stangenende eines herkömmliches
Kugelgelenks durchführt.
-
5 ist
eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung zeigt, die den
Abrichtungsprozess gleichzeitig mit der herkömmlichen Schleifbearbeitung
durchführt.
-
Ausführungsform
-
Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung auf Grundlage der angehängten Zeichnungen erläutert. Bezugszeichen,
die mit den Teilen der herkömmlichen
Technik identisch sind oder diese betreffen, entsprechen den gleichen Bezugszeichen,
und ihre Erläuterungen
werden weggelassen.
-
1 zeigt
eine Vorderansicht einer Vorrichtung zur Bearbeitung einer kugelförmigen Fläche gemäß der vorliegenden
Erfindung. Des Weiteren ist 2 eine Seitenansicht
der in 1 gezeigten Vorrichtung zur Bearbeitung der kugelförmigen Fläche. Der
Topfschleifstein 1 ist zur Drehung in Richtung von Pfeil
A auf einer ersten Antriebswelle 2 installiert, und seine
Schleiffläche 1a wird
zur Drehung in Umfangsrichtung angetrieben. Weiterhin ist ein nicht
gezeigtes Verschiebungsmittel zur Verschiebung der Drehwelle 2 in
Richtung B in dem Zustand, in dem die Drehwelle 2 in Drehung
versetzt ist, vorgesehen. Das Werkstück W weist eine nicht endbearbeitete
kugelförmige
Fläche
auf, die als eine zu bearbeitende Fläche Wa durch Polieren endbearbeitet
werden soll, und wird durch die zweite Antriebswelle 3 auf
der senkrecht zur ersten Welle 2 verlaufenden Welle in Richtung
C gedreht. Bei dem Topfschleifstein 1 handelt es sich nunmehr
um einen leitenden gusseisernen Faserbond-Diamantschleifstein, und
das Werkstück
W ist aus einem leitenden Material, wie zum Beispiel Kohlenstoff
stahl, hergestellt. Des Weiteren bestehen sowohl die erste Antriebswelle 2 als
auch die zweite Antriebswelle 3 aus einem leitenden Material.
-
Und
sowohl die erste Antriebswelle 2 als auch die zweite Antriebswelle 3 sind
mit elektrischen Versorgungseinrichtungen 8, 9,
wie zum Beispiel eine Metallbürste,
versehen, und zwischen der Schleiffläche 1a des Topfschleifsteins 1 und
der Fläche
Wa des leitenden Werkstücks,
das um den Bereich herum, in dem die Schleiffläche 1a und die zu schleifende
Fläche
Wa in Kontakt kommen, geschliffen werden soll, ist eine Düse 10 als
eine Einrichtung zur Zuführung
von leitendem Kühlmittel
angeordnet.
-
In
dem Zustand, in dem der Topfschleifstein 1 in Richtung
von Pfeil A und das Werkstück
W in Richtung von Pfeil C gedreht werden, wird der Topfschleifstein
dem Werkstück
angenähert,
die ganze Schleiffläche 1a stößt an die
zu schleifende Fläche Wa
des Werkstücks
W, um die dreidimensionale relative Verschiebung zwischen der Schleiffläche 1a des Topfschleifsteins 1 und
der zu schleifenden Fläche Wa
des Werkstücks
W zu erzeugen und so eine hochgenaue Rundheit oder Oberflächenrauhigkeit
zu erhalten.
-
Beim
Schleifen wird weiterhin durch Zuführung des leitenden Kühlmittels
von der Düse 10 zwischen
die Schleiffläche 1a des
Topfschleifsteins 1 und die zu schleifende Fläche Wa des
Werkstücks
W und Anlegen der Elektrizität
an die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle 3 zwischen
der Schleiffläche 1a des
Topfschleifsteins 1 und der zu schleifenden Fläche Wa des
Werkstücks
W eine Spannung angelegt, und durch Elektrolyse wird das leitende
Material auf der Fläche
des Schleifsteins im leitenden Kühlmittel
aufgelöst,
was dazu führt,
dass das Zusetzen der Schleiffläche 1a gelöst wird.
-
Die
Funktionsweise und Wirkung der vorliegenden Erfindung sind wie folgt:
Da ohne Verwendung einer unabhängigen
Elektrode zur Paarung mit dem Topfschleifstein 1 zwischen
dem Topfschleifstein 1 und der zu schleifenden Fläche des
Werkstücks
W Elektrizität
zugeführt
wird, wird es zunächst möglich, an
den Topfschleifstein 1 eine Spannung anzulegen. Demgemäß wird dann,
wenn, wie bei der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, auch die ganze Schleiffläche 1a an
die zu schleifende Fläche
Wa des Werkstücks
W anstößt, der
Schleifstein-Abrichtungs-In-Prozess möglich, und es wird unter Verwendung
eines Schleifsteins mit ziemlich großer Korngröße eine Feinstkugelendbearbeitung möglich. Herkömmlicherweise
bewirkt selbst ein Schleifstein mit einer Korngröße Nr. 2000 ein Zusetzen, und
es war unmöglich
gewesen, die Oberflächenrauhigkeit
weiter zu verbessern, als die durch einen Schleifstein mit solch
einer Korngröße erhaltene. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
verursacht jedoch selbst ein Schleifstein Nr. 300 000 kein Zusetzen,
wodurch eine ziemlich genaue Bearbeitung ermöglicht wird.
-
Wenn
ein Schwenkmittel um einen Kreuzungspunkt P der Achse der ersten
Antriebswelle 2 mit der Achse der zweiten Antriebswelle 3 vorgesehen
ist, um entweder die ersten Antriebswelle 2 oder die zweite
Antriebswelle 3 oder beide miteinander in Richtung von
Pfeil E, F zu schwenken, kann weiterhin, wie in 3 gezeigt,
selbst bei Verwendung eines kleineren Topfschleifsteins 1' gemeinsam mit dem
Werkstück
W die ganze zu bearbeitende Fläche Wa
des Werkstücks
W feinstbearbeitet werden. Dies ist auf die Erzeugung solch eines
gegenseitigen Schwenkens zwischen der ersten Antriebswelle 2 und
der zweiten Antriebswelle 3 ohne Änderung des Kontaktierungszustands
zwischen der Schleiffläche 1a' und der zu
schleifenden Fläche
Wa zurückzuführen, wobei
die Schleiffläche 1a' insgesamt die
kugelförmige
Fläche
so verschiebt, dass die Schleiffläche 1a die zu schleifende
Fläche
Wa streicht. Ebenso ist es möglich,
ein Werkstück
mit noch größerem Durchmesser
(nicht gezeigt) zu schleifen und die gegenseitige Größe zwischen
dem Topfschleifstein und dem Werkstück frei zu wählen.
-
Die
vorliegende Erfindung kann nunmehr nicht nur in dem Fall angewendet
werden, in dem eine Präzisionsschleifung
an einer kugelförmigen Fläche, wie
bei der obigen Ausführungsform
gezeigt, wie zum Beispiel am Stangenende eines Kugelgelenks, durchgeführt wird,
sondern auch in dem Fall, in dem das Schleifen durch eine Kombination
aus einem vergleichsweise kleinen Schleifstein und einem Werkstück durchgeführt wird,
wie zum Beispiel wenn Schleifen an einem Werkstück mit einer gekrümmten oder
konkaven Fläche,
wie zum Beispiel einer Lagernut, durchgeführt wird. Da auch in solch
einem Beispiel die Paarung einer unabhängigen Elektrode mit dem Schleifstein
unnötig
wird, wenn das Schleifen einer gekrümmten Fläche durch Erzeugen einer dreidimensionalen
relativen Durchbiegung zwischen der Schleiffläche des Schleifsteins und der
zu schleifenden Fläche
des Werkstücks
durchgeführt
wird, muss keine Gegenmaßnahme
getroffen werden, damit eine Elektrode der Schleifsteinverschiebung
folgt, und komplizierte Oberflächenkonfigurationen
können leicht
bewältigt
werden.
-
Aufgrund
der obigen Konfiguration kann die vorliegende Erfindung die folgenden
Auswirkungen erwarten. Zunächst
wird das Werkstück,
das eine kugelförmige
Fläche
mit einem gegebenen Radius und eine gekrümmte und konkave Fläche, wie
zum Beispiel eine Lagernut, aufweist, eine präzisere Rundheit oder verbesserte
Oberflächenrundheit
erhalten.
-
Des
Weiteren wird es durch die Art und Weise, wie bei Durchführung des
Schleifens der gekrümmten
Fläche
einer kugelförmigen
Fläche
mit einem gegebenen Radius und einem Werkstück mit einer gekrümmten und
konkaven Fläche,
wie zum Beispiel einer Lagernut, auch die ganze Schleiffläche des
leitenden Schleifsteins an die zu schleifende Fläche des leitenden Werkstücks anstößt, möglich, eine hochgenaue
Rundheit oder Oberflächenrauhigkeit
zu erhalten.
-
Des
Weiteren wird bei Durchführung
des Schleifens der kugelförmigen
Fläche
mit einem gegebenen Radius und einem Werkstück mit einer gekrümmten und
konkaven Fläche,
wie zum Beispiel einer Lagernut, in Abhängigkeit von dem Werkstück eine
hochgenaue Rundheit oder eine verbesserte. Oberflächenrauhigkeit
erhalten, da der Schleifstein in einem In-Prozess abgerichtet und
ein Schleifstein mit einer ziemlich großen Korngröße verwendet werden kann.
-
Des
Weiteren erfolgt die dreidimensionale relative Durchbiegung zwischen
der konischen Schleiffläche
und der zu bearbeitenden Fläche
des leitenden Werkstücks
und kann dem leitenden Werkstück
eine kugelförmige
Fläche
mit einer hochgenauen Rundheit und einer verbesserten Oberflächenrauhigkeit
verleihen.
-
Des
Weiteren kann die gegenseitige Größe des leitenden Schleifsteins
und des leitenden Werkstücks
frei gewählt
werden.