EP0482397B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Feinschleifen von Ringen auf der Ringaussenfläche oder auf der Ringinnenfläche - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Feinschleifen von Ringen auf der Ringaussenfläche oder auf der Ringinnenfläche Download PDFInfo
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- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
- B24B49/08—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving liquid or pneumatic means
Definitions
- the invention relates to a method for fine grinding rings on the outer ring surface or on the inner ring surface, in particular for fine grinding roller bearing races, wherein a ring to be machined is mechanically centered in a workpiece holder and driven about its axis, and the ring surface to be machined during the grinding process of a non-contact Measurement is subjected and the grinding process is controlled and / or regulated according to the measurement.
- the invention also relates to devices for implementing such a method. It goes without saying that the measurement values of the measurement are recorded and evaluated electrically in a suitable manner, for which purpose the modern, in particular electronic aids of the measurement and control technology offer a multitude of possibilities, including computer-based ones. The control is controlled in accordance with the specified material removal. Esp.
- the measurement is carried out with the aid of mechanical sensors which are placed with little pressure on the ring surface to be machined and which, for. B. are equipped with a fine diamond tip.
- mechanical sensors which are placed with little pressure on the ring surface to be machined and which, for. B. are equipped with a fine diamond tip.
- the measurement is a contactless measurement.
- a flow of measuring air which emerges in a free jet from a nozzle, is directed onto the surface to be processed, so that a throttle gap is formed between the nozzle and the surface to be processed (DE-AS 1 176 880).
- Changes in the gap width of this throttle gap which are based on different distances between the surface to be processed and the nozzle, cause pressure fluctuations in the air flow which is fed via a line to the nozzle, which fluctuations are measured and evaluated in the manner described.
- the measuring accuracy is not sufficient here and disruptive vibrations cannot be ruled out here either.
- the invention has for its object to provide a method for fine grinding of rings on the outer ring surface or on the inner ring surface, esp. For fine grinding of rolling bearing races, with which the measurement can be carried out with great accuracy and without interference from vibrations, and a device for performing the Procedure.
- the invention teaches that the measurement is carried out with at least two identical measuring heads, from which rinsing liquid emerges as hydraulic measuring means from at least one nozzle opening each time, and that the hydraulic measuring means is introduced into the rinsing liquid layer free of radiation, which takes along the annular surface to be machined and which forms between the measuring head and the ring surface.
- the invention is based on the knowledge that the disturbing vibrations described in the measuring system, despite the out-of-roundness caused by the clamping, no longer occur when working in the manner described with a hydraulic measuring means and this is introduced into the detergent layer, which is on the machining ring surface, as described. This detergent layer is particularly pronounced when it comes to the fine grinding of inner ring surfaces.
- the washing-up liquid and the measuring device mix, but this is not the case within the scope of the invention Problems arise because the rinsing liquid is used as the measuring means.
- the measuring device provides sufficient damping in the measuring system and thereby suppresses disturbing vibrations without impairing the measuring accuracy. Surprisingly, the out-of-roundness that the rings bring with them or that is caused by the clamping does not interfere with the measuring accuracy. It is understood that the line with which the measuring means is supplied must be sufficiently rigid so that vibrations are not generated in the line system.
- the measurements can be carried out particularly precisely if the measuring heads are arranged equidistantly over the circumference of the ring surface to be machined in order to compensate for measuring force. It is expedient to work with identically identical measuring heads. Without impairing the careful centering and without other disturbances, the measuring means can be supplied with a relatively high pressure in a measuring-force-compensating arrangement, which has a positive metrological effect. It is particularly advantageous to work with a quantity of measuring medium that is effective at the same time. In this way it can be prevented that the rings to be machined experience an inaccuracy due to heat distortion from the machining heat. In general, the quantity of measuring medium and the quantity of rinsing agent will be taken from the same pressure medium system and will also be supplied again.
- a preferred embodiment of the invention which is characterized by particularly stable conditions from a dynamic point of view, and also in relation to the measuring system, is characterized in that three measuring heads arranged offset by 120 ° over the circumference of the ring surface to be machined are used. - The measured values can be taken from the individual measuring heads or from the measuring medium flows supplied to the individual measuring heads and evaluated individually or in an integrated manner.
- the invention also relates to a device for carrying out the method described, with a workpiece holder for the mechanical centering and the drive of the ring to be machined, and with the ring surface to be machined and in the radial direction with respect to the ring surface to be machined, back and forth, adjustable measuring heads, characterized in that at least two identical measuring heads each have at least one nozzle opening which is designed as a feed device for the rinsing liquid which can be used as a hydraulic measuring means.
- the device shown in the figures is intended for fine grinding rings 1 on the inner ring surface (FIGS. 1 and 2) or on the outer ring surface (FIG. 3).
- a workpiece holder 2 for the rings 1 to be machined can first be seen, the clamping and centering taking place via mechanical clamping elements 3. 2, it can be seen that a ring 1 to be machined, which is received by the workpiece holder 2. B. is rotated via a driver 4.
- measuring heads 5 are provided which are adjustable in the radial direction with respect to the surface to be machined. This setting can be made now and then in the radial direction, which was indicated by a double arrow.
- a very fine gap can be set between the ring surface to be machined and the measuring head 5. 1 and 3, this gap was shown enlarged with considerable exaggeration.
- the gap width is generally in the ⁇ range.
- the measuring heads 5 are equidistantly distributed over the circumference of the ring surface to be machined. They each have at least one nozzle opening 6, from which a hydraulic measuring means 7 which coincides with the flushing agent emerges. It enters the measuring and rinsing agent layer 7, which has been drawn in an exaggerated thickness, without radiation. It forms between the ring surface to be machined and each of the measuring heads 5.
- the measuring heads 5 are designed as measuring shoes, the measuring surface curvature the ring surface to be machined is adapted.
- the nozzle openings 6 open, as shown in FIG. 2, in the measuring surface.
- the nozzle openings 6 of all measuring heads 5 have the same diameter. They are also set up to deliver the same flow of measuring medium.
- the measuring heads 5 can also have a nozzle tube 8 extending in the radial direction. - The procedure described above can be implemented very easily with such devices. If it is a matter of machining roller bearing races, the measuring heads 5 can be inserted into the grooves of the rings by a radial adjustment and brought into the working position.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feinschleifen von Ringen auf der Ringaußenfläche oder auf der Ringinnenfläche, insbesondere zum Feinschleifen von Wälzlagerlaufringen, wobei ein zu bearbeitender Ring in einer Werkstückaufnahme mechanisch zentriert sowie um seine Achse angetrieben wird, und wobei die zu bearbeitende Ringfläche beim Schleifvorgang einer berührungslosen Vermessung unterworfen wird sowie der Schleifvorgang nach Maßgabe der Vermessung gesteuert und/oder geregelt wird. Die Erfindung betrifft außerdem Vorrichtungen für die Durchführung eines solchen Verfahrens, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Es versteht sich, daß die Meßwerte der Vermessung auf geeignete Art und Weise elektrisch aufgenommen und ausgewertet werden, wozu die modernen, insbes. elektronischen Hilfsmittel der Meß- und Regeltechnik eine Mehrzahl von Möglichkeiten bieten, und zwar auch rechnergestützt. Die Steuerung der Regelung erfolgt nach Maßgabe des vorgegebenen Werkstoffabtrages. Insbes. bei Wälzlagerringen für hochtourige Wälzlager werden an die Genauigkeit des Werkstoffabtrages hohe Anforderungen gestellt. Außerdem muß sichergestellt werden, daß die Rundheit der Werkstücke bei der Bearbeitung nicht leidet. Mechanisch zentriert bedeutet, daß mit Gleitschuhen und/oder sogenannten Rollenschuhen oder auch mit einem Dreibackenfutter gearbeitet wird. Die Zentrierung erfolgt vorsichtig. Nichtsdestoweniger müssen wegen der mechanischen Zentrierung in bezug auf die Rundheit leichte Verformungen in Kauf genommen werden.
- Im Rahmen von bekannten Maßnahmen, deren Analyse die Erfindung berücksichtigt, erfolgt die Vermessung mit Hilfe von mechanischen Fühlern, die mit geringem Andruck auf die zu bearbeitende Ringfläche aufgesetzt werden und die z. B. mit einer feinen Diamantspitze ausgerüstet sind. (DE-Z: Maschinenmarkt, 71 JG. (1965) Nr. 5, S. 18 bis 22). Dabei kann nicht ausgeschlossen werden, daß die Spitzen der Fühler Spuren auf der bearbeiteten Ringfläche hinterlassen. Auch kann die unvermeidbare geringe Unrundheit, die die zu bearbeitenden Ringe aufweisen, zu störenden Schwingungen im Meßsystem führen.
- Im Rahmen von bekannten Maßnahmen, an die die Erfindung anschließt, ist die Vermessung eine berührungslose Vermessung. Dazu wird ein Meßluftstrom, der im freien Strahl aus einer Düse austritt, auf die zu bearbeitende Fläche gerichtet, so daß zwischen der Düse und der zu bearbeitenden Fläche gleichsam ein Drosselspalt entsteht (DE-AS 1 176 880). Veränderungen der Spaltweite dieses Drosselspaltes, die auf unterschiedlichem Abstand der zu bearbeitenden Fläche und der Düse beruhen, bewirken in dem Luftstrom, der über eine Leitung der Düse zugeführt wird, Druckschwankungen, die meßtechnisch erfaßt und in der beschriebenen Weise ausgewertet werden. Hier ist bei hohen Anforderungen die Meßgenauigkeit nicht ausreichend und auch hier können störende Schwingungen nicht ausgeschlossen werden. Endlich ist im Zusammenhang mit der Bearbeitung von ebenen Flächen durch Feinschleifen vorgeschlagen worden, einen Flüssigkeitsstrahl, nämlich einen Ölstrahl, gleichsam als Fühler einzusetzen (CH 536 691), hier jedoch, um die Schleifscheibe zu vermessen. Nicht zum Stand der Technik gehörende Versuche, mit einem solchen Flüssigkeitsstrahl bei einem Verfahren zum Feinschleifen von Ringen auf der Ringaußenfläche oder Ringinnenfläche, insbes. beim Feinschleifen von Wälzlagerlaufringen, zu arbeiten, führten wegen mangelnder Genauigkeit nicht zum Erfolg.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Feinschleifen von Ringen auf der Ringaußenfläche oder auf der Ringinnenfläche, insbes. zum Feinschleifen von Wälzlagerlaufringen, anzugeben, mit dem die Vermessung mit großer Genauigkeit und ohne Störungen durch Schwingungen erfolgen kann sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
- Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Vermessung mit zumindest zwei gleichen Meßköpfen durchgeführt wird, aus denen Spülflüssigkeit als hydraulisches Meßmittel aus jeweils zumindest einer Düsenöffnung austritt, und daß das hydraulische Meßmittel freistrahlfrei in die Spülflüssigkeitsschicht eingeführt wird, die die zu bearbeitende Ringfläche mitnimmt und die sich zwischen dem Meßkopf und der Ringfläche ausbildet. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die beschriebenen störenden Schwingungen im Meßsystem, trotz der einspannungsbedingten Unrundheit, nicht mehr auftreten, wenn in der beschriebenen Weise mit einem hydraulischen Meßmittel gearbeitet wird und dieses in die Spülmittelschicht eingeführt wird, die sich auf der zu bearbeitenden Ringfläche, wie beschrieben, ausbildet. Diese Spülmittelschicht ist besonders ausgeprägt, wenn es sich um die feinschleifende Bearbeitung von Ringinnenflächen handelt. Dabei vermischen sich das Spülmittel und das Meßmittel, was jedoch im Rahmen der Erfindung nicht zu Problemen führt, weil als Meßmittel die Spülflüssigkeit eingesetzt ist. Das Meßmittel bewirkt eine ausreichende Dämpfung im Meßsystem und unterdrückt dadurch störende Schwingungen, ohne die Meßgenauigkeit zu beeinträchtigen. Überraschenderweise wirkt sich die Unrundheit, die die Ringe mitbringen oder die einspannungsbedingt ist, nicht störend auf die Meßgenauigkeit aus. Es versteht sich, daß die Leitung, mit der das Meßmittel zugeführt wird, ausreichend starr ausgeführt sein muß, so daß im Leitungssystem Schwingungen nicht generiert werden.
- Im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, daß die Messungen besonders genau durchgeführt werden können, wenn die Meßköpfe meßkraftkompensierend äquidistant über den Umfang der zu bearbeitenden Ringfläche angeordnet sind. Zweckmäßigerweise wird mit identisch gleichen Meßköpfen gearbeitet. Ohne Beeinträchtigung der vorsichtigen Zentrierung und ohne andere Störungen kann bei meßkraftkompensierender Anordnung das Meßmittel mit einem verhältnismäßig hohen Druck zugeführt werden, was sich meßtechnisch positiv auswirkt. Von besonderem Vorteil ist es, mit einer zugleich kühlwirksamen Meßmittelmenge zu arbeiten. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß die zu bearbeitenden Ringe eine Ungenauigkeit wegen Wärmeverzugs aus der Bearbeitungswärme heraus erfahren. Im allgemeinen wird man die Meßmittelmenge und die Spülmittelmenge dem gleichen Druckmittelsystem entnehmen und auch wieder zuführen.
- Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. Im einfachsten Falle wird man mit zwei diametral gegenüberliegenden Meßköpfen arbeiten. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die sich durch besonders stabile Verhältnisse in dynamischer Hinsicht auszeichnet, und zwar auch in bezug auf das Meßsystem, ist dadurch gekennzeichnet, daß mit drei über den Umfang der zu bearbeitenden Ringfläche um 120° versetzt angeordneten Meßköpfen gearbeitet wird. - Die Meßwerte können von den einzelnen Meßköpfen bzw. von den den einzelnen Meßköpfen zugeführten Meßmittelströmen abgenommen und einzeln oder integriert ausgewertet werden.
- Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, mit einer Werkstückaufnahme für die mechanische Zentrierung und den Antrieb des zu bearbeitenden Ringes sowie mit der zu bearbeitenden Ringfläche zugewandten und in radialer Richtung in bezug auf die zu bearbeitende Ringfläche, hin und zurück, einstellbaren Meßköpfen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei gleiche Meßköpfe jeweils zumindest eine Düsenöffnung aufweisen, die als Zuführeinrichtung für die als hydraulisches Meßmittel einsetzbare Spülflüssigkeit ausgebildet ist.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen
- Fig. 1
- das Schema einer Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Ansicht in Richtung der Achse eines zu bearbeitenden Ringes,
- Fig. 2
- einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1 mit einigen konstruktiven Details und
- Fig. 3
- entsprechend der Fig. 1 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
- Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung ist zum Feinschleifen von Ringen 1 auf der Ringinnenfläche (Fig. 1 und 2) oder auf der Ringaußenfläche (Fig. 3) bestimmt.
- Man erkennt zunächst eine Werkstückaufnahme 2 für die zu bearbeitenden Ringe 1, wobei die Einspannung und Zentrierung über mechanische Einspannelemente 3 erfolgt. Nimmt man die Fig. 2 hinzu, so erkennt man, daß ein von der Werkstückaufnahme 2 aufgenommener zu bearbeitender Ring 1 z. B. über einen Treiber 4 rotierend mitgenommen wird.
- Die zu bearbeitende Ringfläche erfährt bei einem Schleifvorgang eine berührungslose Vermessung. In den Fig. 1 und 3 erkennt man, daß dazu Meßköpfe 5 vorgesehen sind, die in radialer Richtung in bezug auf die zu bearbeitende Oberfläche einstellbar sind. Diese Einstellung kann in radialer Richtung hin und wieder zurück erfolgen, was durch Doppelpfeil angedeutet wurde. Dabei läßt sich ein sehr feiner Spalt zwischen der zu bearbeitenden Ringfläche und dem Meßkopf 5 einstellen. In den Fig. 1 und 3 wurde dieser Spalt mit erheblicher Übertreibung vergrößert dargestellt. Die Spaltweite liegt im allgemeinen im µ-Bereich. Die Meßköpfe 5 sind meßkraftkompensierend äquidistant über den Umfang der zu bearbeitenden Ringfläche verteilt. Sie besitzen jeweils zumindest eine Düsenöffnung 6, aus der ein mit dem Spülmittel übereinstimmendes hydraulisches Meßmittel 7 austritt. Es tritt freistrahlfrei in die Meß- und Spülmittelschicht 7 ein, die übertrieben dick gezeichnet worden ist. Sie bildet sich zwischen der zu bearbeitenden Ringfläche und jedem der Meßköpfe 5 aus.
- In der Fig. 1 wurde angedeutet, daß die Meßköpfe 5 als Meßschuhe ausgeführt sind, deren Meßfläche krümmungsmäßig der zu bearbeitenden Ringfläche angepaßt ist. Die Düsenöffnungen 6 münden, wie die Fig. 2 zeigt, in der Meßfläche. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung haben die Düsenöffnungen 6 aller Meßköpfe 5 den gleichen Durchmesser. Sie sind auch zur Abgabe gleicher Meßmittelmengenströme eingerichtet. In der Fig. 3 wurde angedeutet, daß die Meßköpfe 5 auch ein in radialer Richtung verlaufendes Düsenrohr 8 aufweisen können. - Die eingangs beschriebene Verfahrensweise läßt sich mit solchen Vorrichtungen sehr einfach verwirklichen. Handelt es sich um die Bearbeitung von Wälzlagerlaufringen, so können die Meßköpfe 5 durch eine radiale Verstellung in die Laufrillen der Ringe eingeführt und in Arbeitsposition gebracht werden.
Claims (10)
- Verfahren zum Feinschleifen von Ringen (1) auf der Ringaußenfläche oder auf der Ringinnenfläche, insbes. zum Feinschleifen von Wälzlagerlaufringen,
wobei ein zu bearbeitender Ring (1) in einer Werkstückaufnahme (2) mechanisch zentriert sowie um seine Achse angetrieben wird,
und wobei die zu bearbeitende Ringfläche beim Schleifvorgang einer berührungslosen Vermessung unterworfen wird sowie der Schleifvorgang nach Maßgabe der Vermessung geregelt oder gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermessung mit zumindest zwei gleichen Meßköpfen (5) durchgeführt wird, aus denen Spülflüssigkeit als hydraulisches Meßmittel (7) aus jeweils zumindest einer Düsenöffnung (6) austritt, und daß das hydraulische Meßmittel (7) freistrahlfrei in die Spülflüssigkeitsschicht eingeführt wird, die die zu bearbeitende Ringfläche mitnimmt und die sich zwischen dem Meßkopf (5) und der Ringfläche ausbildet. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe (5) meßkraftkompensierend äquidistant über den Umfang der zu bearbeitenden Ringfläche angeordnet werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer zugleich kühlwirksamen Meßmittelmenge gearbeitet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittelmenge und die Spülmittelmenge dem gleichen Druckmittelsystem entnommen werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit zwei diametral gegenüberliegenden Meßköpfen (5) gearbeitet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit drei über den Umfang der zu bearbeitenden Ringfläche um 120° versetzt angeordneten Meßköpfen (5) gearbeitet wird.
- Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit
einer Werkstückaufnahme (2) für die mechanische Zentrierung und den Antrieb eines zu bearbeitenden Ringes (1)
sowie der zu bearbeitenden Ringfläche zugewandten und in radialer Richtung in bezug auf die zu bearbeitende Ringfläche, hin und zurück, einstellbaren Meßköpfen (5) dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei gleiche Meßköpfe (5) jeweils zumindest eine Düsenöffnung (6) aufweisen, die als Zuführeinrichtung für die als hydraulisches Meßmittel (7) einsetzbare Spülflüssigkeit ausgebildet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe (5) ein in radialer Richtung angeordnetes Düsenrohr (8) aufweisen.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe (5) einen Meßschuh aufweisen, dessen Meßfläche krümmungsmäßig der zu bearbeitenden Ringfläche angepaßt ist, und daß die Düsenöffnung (6) in der Meßfläche mündet.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (6) aller Meßköpfe (5) den gleichen Durchmesser aufweisen und zur Abgabe gleicher Meßmittelmengenströme eingerichtet sind.
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