EP2446999B1 - Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks unter Verwendung einer Schleifscheibe - Google Patents

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EP2446999B1
EP2446999B1 EP20100188873 EP10188873A EP2446999B1 EP 2446999 B1 EP2446999 B1 EP 2446999B1 EP 20100188873 EP20100188873 EP 20100188873 EP 10188873 A EP10188873 A EP 10188873A EP 2446999 B1 EP2446999 B1 EP 2446999B1
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EP
European Patent Office
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work piece
work
workpiece
recited
moved
Prior art date
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EP20100188873
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English (en)
French (fr)
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EP2446999A1 (de
Inventor
Harald Wirch
Markus Dipl.-Ing. Winkens (FH)
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Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
Original Assignee
Supfina Grieshaber GmbH and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B17/00—Special adaptations of machines or devices for grinding controlled by patterns, drawings, magnetic tapes or the like; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B51/00—Arrangements for automatic control of a series of individual steps in grinding a workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/10—Single-purpose machines or devices
    • B24B7/16—Single-purpose machines or devices for grinding end-faces, e.g. of gauges, rollers, nuts, piston rings
    • B24B7/17—Single-purpose machines or devices for grinding end-faces, e.g. of gauges, rollers, nuts, piston rings for simultaneously grinding opposite and parallel end faces, e.g. double disc grinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B9/00—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for machining a workpiece using a grinding wheel with a rotationally driven, flat active surface.
  • grinding machines which have a grinding wheel in one-sided machining of a workpiece and two grinding wheels in the case of double-sided machining of a workpiece.
  • these grinding machines are usually used only for a specific processing step, for example for surface grinding of a workpiece surface. If relatively finely offset or relatively inclined surfaces are to be produced on a workpiece, a separate grinding machine is usually provided for each of the different workpiece surfaces. This is disadvantageous in view of the overall production time of a workpiece and the space required for the plurality of machine tools space.
  • the present invention has the object to provide a method for machining a workpiece, with which the aforementioned disadvantages are avoided.
  • a plane active surface is moved along a movement axis in the direction of the workpiece towards or counter to this, while at the same time the workpiece to be machined is moved out of or opposite to an effective region delimited by the effective surface.
  • the method according to the invention makes it possible to use a surface grinding machine for producing bevels or chamfers.
  • a surface grinding machine extends from a surface grinding machining of a workpiece to the possibility of generating inclined surfaces.
  • both a first workpiece surface can be ground flat with the same surface grinding machine and a second workpiece surface can be processed such that it is inclined relative to the first workpiece surface.
  • the inventive method thus makes it possible to produce even complex workpiece geometries using only a surface grinding machine. This reduces the production times for producing a complex shaped workpiece. At the same time additional machine tools can be saved.
  • a particularly simple handling of the workpiece and the at least one grinding wheel results when the workpiece is moved in a direction perpendicular or substantially perpendicular to the direction of movement of the active surface.
  • These directions of movement are already provided in conventional surface grinding machines, so that they can be retrofitted for operation in the method according to the invention.
  • the active surface is moved away from the workpiece and that during this movement at least a portion of the part to be machined of the workpiece is moved into the effective range of the active surface.
  • the workpiece without contact with the at least one grinding wheel can be moved out of the effective range of the active surface, then the grinding wheel are delivered back towards the workpiece before moving the workpiece again in the effective range of the effective area in the context of another Maschinen Swisszustellphase becomes.
  • the active surface is moved towards the workpiece and that during this movement, at least a portion of the part to be machined of the workpiece is moved out of the effective range of the active surface.
  • the inventive method makes it possible to produce any inclined angle between a machined workpiece surface and the effective surface of the grinding wheel.
  • this angle is at least about 5 degrees.
  • machining of a workpiece is carried out starting from a state in which the workpiece surface to be machined runs parallel to the active surface. This makes it possible to first use a surface grinding machine for surface grinding work on a workpiece surface and then, as described above, to produce an inclined work surface using the same surface grinding machine.
  • the workpiece surface to be machined which runs parallel to the active surface, is preferably produced by a plane-parallel machining of the workpiece, in which the active surface is not moved in the direction of the effective surface movement and in which the workpiece remains in the effective region at least with its part to be machined.
  • the workpiece can be introduced along its entire length or only along part of a length in the effective range.
  • the movement of the workpiece is generated by means of a workpiece holder which is rotatable or pivotable about a workpiece holder axis which is parallel or substantially parallel to the workpiece holder
  • Such a workpiece holder is designed in particular in the form of a transport disk, which comprises at least one holder for holding a workpiece to be machined.
  • the workpiece may be moved along a straight trajectory.
  • the workpiece can be introduced into the effective range and executed in the opposite direction from the effective range.
  • a workpiece holder is used which can be driven back and forth along a straight trajectory.
  • a particularly fast machining of a workpiece is made possible if it is machined on opposite sides by means of two grinding wheels. This allows the use of a double-sided surface grinding machine for both-sided machining of a workpiece, both for a plane-parallel machining of workpiece surfaces and for the production of inclined workpiece surfaces.
  • the workpiece is a connecting rod.
  • This can be processed by grinding with the method according to the invention in the region of the piston pin bearing, so that this region is inclined relative to a main plane of the connecting rod.
  • a surface grinding machine in particular a double-sided surface grinding machine can be used, with which also to a main extension plane of the connecting rod parallel surfaces can be generated, in particular in the region of the end faces of the crankshaft bearing.
  • the present invention has the further object of providing a device with which the disadvantages described above are avoided.
  • a device in the form of a surface grinding machine in particular in the form of a double-sided surface grinding machine, comprising a grinding wheel rotatably driven by a rotary drive with an active surface, wherein the grinding wheel by means of a grinding wheel drive in a Wirk vomroisschisraum to a workpiece to be machined and / or opposite can be moved thereto, further comprising a workpiece holder for holding a workpiece to be machined, wherein the workpiece holder by means of a workpiece holder drive in a workpiece movement direction transversely to the direction of movement of the active surface out of an area bounded by the effective area and / or movable opposite thereto, according to the invention solved, in that a control device configured to carry out a method described above is provided for controlling the grinding wheel drive and the workpiece holder drive t.
  • the invention further relates to the use of a surface grinding machine, in particular a double-side surface grinding machine, for carrying out a method described above.
  • the surface grinding machine 10 has a first grinding wheel 12, which overlaps a workpiece holder 16 in the form of a transport disk 18 in an effective region 14.
  • the first Grinding wheel 12 has a plane first active surface 20 facing the effective region 14.
  • the surface grinding machine 10 comprises a second grinding wheel 22, which has a working area 14 with a limiting second active surface 24.
  • the first active surface 20 and the second active surface 24 are in particular flat and preferably circular.
  • the active surfaces 20 and 24 are aligned in particular parallel to each other, but may also be slightly inclined to each other when the grinding wheels 12 and 22 are "tilted" relative to each other.
  • Each of the grinding wheels 12 and 22 has a rotary drive 26, which serves in each case for the rotational drive of a grinding wheel 12, 22 about a respectively associated rotation axis 28.
  • the workpiece holder 16 has a workpiece holder drive 30, which serves to rotate or pivot the workpiece holder 16 about a workpiece holder axis 32.
  • the workpiece holder axis 32 and the grinding wheel axes 28 are preferably at least substantially parallel relative to each other.
  • a linear guide can be used, on which a workpiece holder in the form of a carriage is guided so that a held on the workpiece holder workpiece 36 in a straight line into the active region 14 into and out of the effective range 14 is executable out.
  • the workpiece holder 16 comprises at least one workpiece holder 34, which is designed in particular in the form of a recess into which a workpiece 36 to be machined can be inserted in such a way that it is in contact with one another facing away workpiece sides 38 and 40 (see FIG. 2 ) each protrudes beyond an upper and lower boundary of the workpiece holder 16. Outside the effective region 14, the workpiece is supported by means of a bearing surface 41 downwards.
  • the bearing surface 41 extends to the boundary of the grinding wheels 12, 22 adjacent to an edge 43 which in FIG. 1 is covered by the transport disc 18 and therefore shown with a dashed line.
  • the grinding wheel 12 is associated with a grinding wheel drive 44, by means of which the grinding wheel 12 in parallel to the grinding wheel axis 28 direction in the direction of the effective region 14 (see FIG. 3 ) and in the opposite direction (cf. FIG. 2 ) is movable.
  • Another grinding wheel drive 46 serves to move the second grinding wheel 22 in a direction parallel to the grinding wheel axis 28 in the direction of the effective area 14 (see FIG FIG. 3 ) and in the opposite direction (cf. FIG. 2 ).
  • the grinding wheel drives 44 and 46 are in the FIGS. 2 and 3 indicated data lines coupled to a controller 48, which in FIG. 1 is shown.
  • the control device 48 is additionally coupled to the workpiece holder drive 30.
  • the control device 48 serves to control the movement of the grinding wheels 12 and 22 in the direction of the effective region 14 and opposite thereto, as well as the rotational and / or pivotal movement of the workpiece holder 16 about the workpiece holder axis 32 (or possibly a reciprocating movement of a rectilinearly driven workpiece holder). to coordinate.
  • the workpiece 36 is formed in particular in the form of a connecting rod 42.
  • the connecting rod 42 extends within a main plane 50, between a front end 52 and a rear end 54. Adjacent to the front end 52, the connecting rod 42, a piston pin bearing 56 and adjacent to the rear end 54, a crankshaft bearing 58 on.
  • the active surfaces 20 and 24 spaced from each other such that the active space 14 has a lower height than the distance of the end faces 60 of the connecting rod 42.
  • the connecting rod 42 is initially located outside of the active space fourteenth
  • a workpiece delivery phase is carried out below.
  • the workpiece 36 starting from the in FIG. 2 shown state in a workpiece movement direction 68 moves into the active space 14.
  • the workpiece holder 16 is pivoted about the workpiece holder axis 32 by means of the workpiece holder drive 30, so that the front end 52 of the workpiece 36 is moved into the active space 14.
  • the grinding wheels 12 and 22 are moved away from the workpiece 36 and in opposing effective surface movement directions 72nd
  • workpiece surfaces 74 see FIG. 3
  • workpiece surfaces 74 which are inclined to the end faces 60 of the workpiece 36.
  • the workpiece 36 is moved out of the effective space 14 in a second workpiece movement direction 76, which is opposite to the first workpiece movement direction 68.
  • the grinding wheels 12 and 22 are delivered with their active surfaces 20 and 24 in the direction of the active space 14 and the workpiece 36.
  • the active surfaces 20 and 24 are moved in mutually facing Wirk vomschulscardien 78, so that the workpiece surfaces 74 are further removed.
  • the change between the workpiece movement directions 68 and 76 takes place by reversing the direction of rotation of the workpiece holder drive 30.
  • the reversal of the active surface movement directions 72 and 78 takes place by reversing the grinding wheel drives 44 and 46.
  • the workpiece 36 is not introduced along its entire length in the effective region 14.
  • the connecting rod 42 is introduced into the active region 14 along its entire length between the front end 52 and the rear end 54 prior to the production of the inclined workpiece surfaces 64, so that a conventional surface grinding machining of the end faces 60 and 62 takes place.
  • only the workpiece 36 is moved within the effective space 14 along a workpiece movement direction 68 or 76;
  • the grinding wheels 12 and 22 are in this case immovable in the grinding wheel movement direction 72 and 78, so that the distance between the active surfaces 20 and 24 remains constant.
  • the end faces 60 of the piston pin bearing 56 at a lower distance from the main plane 50 than the end faces 62 of the crankshaft bearing 58 in an intermediate step, the front portion of the connecting rod 42 are inserted into the effective space 14, wherein the grinding wheels 12 and 22 seen in the grinding wheel movement direction 72 and 78 are not moved and the distance of the active surfaces 20 and 24 remains constant.
  • the end faces 60 are stepped relative to the end faces 62, the end faces 60 thus have a smaller distance to the main plane than the end faces 62.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks unter Verwendung einer Schleifscheibe mit einer rotierend angetriebenen, ebenen Wirkfläche.
  • Zur Durchführung solcher Verfahren werden Schleifmaschinen eingesetzt, welche bei einseitiger Bearbeitung eines Werkstücks eine Schleifscheibe und bei doppelseitiger Bearbeitung eines Werkstücks zwei Schleifscheiben aufweisen. Diese Schleifmaschinen werden im Rahmen der Bearbeitung eines komplex geformten Werkstücks üblicherweise nur für einen bestimmten Bearbeitungsschritt, beispielsweise für das Planschleifen einer Werkstückoberfläche, eingesetzt. Wenn an einem Werkstück relativ zueinander versetzte oder relativ zueinander geneigte Oberflächen hergestellt werden sollen, wird üblicherweise für jede der unterschiedlichen Werkstückoberflächen eine eigene Schleifmaschine bereitgestellt. Dies ist im Hinblick auf die Gesamtfertigungszeit eines Werkstücks und auf den für die Vielzahl der Werkzeugmaschinen benötigten Platzbedarf nachteilig.
  • Aus der US 5,185,965 A ist ein Verfahren zur schleifenden Bearbeitung von Werkstücken bekannt, bei welchem mit dem gekrümmten Rand einer scheibenförmigen Schleifscheibe eine Kerbe in den Rand eines dünnen, scheibenförmigen Werkstücks eingebracht wird, wobei sich die Schleifscheibe und das Werkstück in zueinander senkrechten Ebenen erstrecken.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks zu schaffen, mit dem die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wirkfläche in einer Wirkflächenbewegungsrichtung auf das Werkstück zu und/oder entgegengesetzt hierzu bewegt wird, dass das Werkstück in einer Werkstückbewegungsrichtung quer zu der Bewegungsrichtung der Wirkfläche aus einem von der Wirkfläche begrenzten Wirkbereich heraus und/oder entgegensetzt hierzu bewegt wird, und dass die Bewegungen der Wirkfläche und des Werkstücks derart aufeinander abgestimmt werden, dass eine Werkstückoberfläche erzeugt wird, welche relativ zu der Wirkfläche der Schleifscheibe geneigt ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine ebene Wirkfläche entlang einer Bewegungsachse in Richtung auf das Werkstück zu oder engegegengesetzt hierzu bewegt, während gleichzeitig das zu bearbeitende Werkstück aus einem von der Wirkfläche begrenzten Wirkbereich heraus oder entgegensetzt hierzu bewegt wird. Durch Abstimmung der Bewegungen der Wirkfläche und des Werkstücks kann eine Werkstückoberfläche erzeugt werden, welche relativ zu der ebenen Wirkfläche der Schleifscheibe geneigt ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, eine Planschleifmaschine zur Erzeugung von Schrägen oder Fasen zu verwenden. Somit erweitert sich der Anwendungsbereich einer Planschleifmaschine von einer planschleifenden Bearbeitung eines Werkstücks um die Möglichkeit der Erzeugung von geneigten Oberflächen. Vorzugsweise kann mit derselben Planschleifmaschine sowohl eine erste Werkstückoberfläche plangeschliffen werden als auch eine zweite Werkstückoberfläche so bearbeitet werden, dass diese relativ zu der ersten Werkstückoberfläche geneigt ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es also, auch komplexe Werkstückgeometrien mit Hilfe nur einer Planschleifmaschine herstellen zu können. Hierdurch reduzieren sich die Fertigungszeiten zur Herstellung eines komplex geformten Werkstücks. Gleichzeitig können zusätzliche Werkzeugmaschinen eingespart werden.
  • Eine besonders einfache Handhabung des Werkstücks und der mindestens einen Schleifscheibe ergibt sich, wenn das Werkstück in einer Richtung senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Wirkfläche bewegt wird. Diese Bewegungsrichtungen werden bei herkömmlichen Planschleifmaschinen bereits vorgehalten, sodass diese für einen Betrieb im erfindungsgemäßen Verfahren umgerüstet werden können.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest während einer Werkstückzustellphase die Wirkfläche von dem Werkstück wegbewegt wird und dass während dieser Bewegung zumindest ein Abschnitt des zu bearbeitenden Teils des Werkstücks in den Wirkbereich der Wirkfläche hineinbewegt wird. Dies ermöglicht es, ein Werkstück zunächst in einem vorderen Bereich des zu bearbeitenden Teils des Werkstücks zu bearbeiten, wobei die Wirkfläche weiter in Richtung auf das Werkstück zugestellt ist, sodass im vorderen Bereich mehr Material abgetragen wird als in einem dem vorderen Bereich folgenden rückwärtigen Bereich, welcher während der Bewegung des Werkstücks in den Wirkbereich hinein in diesen eingebracht wird. Während der Bearbeitung des rückwärtigen Bereichs ist die Wirkfläche bereits weniger stark in Richtung auf das Werkstück zugestellt, sodass weniger Material entfernt wird. Insgesamt kann auf diese Weise eine in Richtung auf ein vorderes Ende des Werkstücks zugespitzte Schräge oder Fase erzeugt werden.
  • Es ist möglich, dass die Bearbeitung eines Werkstücks bereits nach einer Werkstückzustellphase abgeschlossen ist, beispielsweise, wenn eine Fase hergestellt werden soll. Es ist jedoch auch möglich, mehrere Werkstückzustellphasen nacheinander durchzuführen. Hierbei wird während einer ersten Werkstückzustellphase ein kleinerer Abschnitt eines zu bearbeitenden Teils des Werkstücks in den Wirkbereich hineinbewegt als während einer der ersten Werkstückzustellphase folgenden Werkstückzustellphase.
  • Die aufeinander folgenden Werkstückzustellphasen ermöglichen einen schichtweisen Abtrag von Material, wobei mit jeder weiteren abgetragenen Schicht eine vergrößerte Werkstückoberfläche entsteht, welche relativ zu der Wirkfläche der Schleifscheibe geneigt ist.
  • Nach Abschluss einer ersten Werkstückzustellphase kann das Werkstück ohne Kontakt mit der mindestens einen Schleifscheibe aus dem Wirkbereich der Wirkfläche herausbewegt werden, anschließend die Schleifscheibe wieder in Richtung auf das Werkstück zugestellt werden, bevor im Rahmen einer weiteren Werkstückzustellphase das Werkstück wieder in den Wirkbereich der Wirkfläche hineinbewegt wird. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass während einer Wirkflächenzustellphase die Wirkfläche in Richtung auf das Werkstück zu bewegt wird und dass während dieser Bewegung zumindest ein Abschnitt des zu bearbeitenden Teils des Werkstücks aus dem Wirkbereich der Wirkfläche herausbewegt wird. Dies ermöglicht es, einen rückwärtigen Bereich des zu bearbeitenden Teils des Werkstücks mit einer geringeren Schleifscheibenzustellung zu bearbeiten, als einen vorderen Bereich des zu bearbeitenden Teils des Werkstücks. Auch auf diese Weise kann eine relativ zu der Wirkfläche geneigte Werkstückoberfläche erzeugt werden.
  • Zur Erhöhung des Materialabtrags ist es bevorzugt, wenn mehrere Wirkflächenzustellphasen nacheinander durchgeführt werden, und wenn während einer ersten Wirkflächenzustellphase ein kleinerer Abschnitt des zu bearbeitenden Teils des Werkstücks aus dem Wirkbereich herausbewegt wird, als während einer der ersten Wirkflächenzustellphase folgenden Wirkflächenzustellphase.
  • Nach Herausführung des Werkstücks aus dem Wirkbereich ist es möglich, die mindestens eine Schleifscheibe so weit von dem Werkstück zu entfernen, dass das Werkstück wieder zunächst ohne Kontakt mit der Schleifscheibe in den Wirkbereich der Wirkfläche eingebracht werden kann, um anschließend eine weitere Wirkflächenzustellphase zu durchlaufen.
  • Bevorzugt ist es jedoch, wenn die vorstehend beschriebenen Werkstückzustellphasen und Wirkflächenzustellphasen einander abwechselnd durchgeführt werden. Auf diese Weise können Leerhübe des Werkstücks und der mindestens einen Schleifscheibe vermieden werden, sodass sich an eine Werkstückzustellphase eine Wirkflächenzustellphase und an eine Wirkflächenzustellphase eine Werkstückzustellphase anschließt. Hierdurch werden Fertigungsnebenzeiten weiter reduziert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, beliebig geneigte Winkel zwischen einer bearbeitenden Werkstückoberfläche und der Wirkfläche der Schleifscheibe zu erzeugen. Beispielsweise beträgt dieser Winkel mindestens ungefähr 5 Grad.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn die Bearbeitung eines Werkstücks ausgehend von einem Zustand durchgeführt wird, bei welchem die zu bearbeitende Werkstückoberfläche parallel zu der Wirkfläche verläuft. Dies ermöglicht es, eine Planschleifmaschine zunächst zur planschleifenden Bearbeitung einer Werkstückoberfläche zu verwenden und anschließend - wie vorstehend beschrieben - eine geneigte Werkstückoberfläche zu erzeugen, und zwar unter Verwendung derselben Planschleifmaschine.
  • Vorzugsweise wird die zu bearbeitende Werkstückoberfläche, welche parallel zu der Wirkfläche verläuft, durch eine planparallele Bearbeitung des Werkstücks erzeugt, bei welcher die Wirkfläche in Wirkflächenbewegungsrichtung gesehen nicht bewegt wird und bei welcher das Werkstück zumindest mit seinem zu bearbeitenden Teil in dem Wirkbereich verbleibt. Dabei kann das Werkstück entlang seiner gesamten Länge oder nur entlang eines Teils einer Länge in den Wirkbereich eingeführt werden.
  • Vorzugsweise wird die Bewegung des Werkstücks mittels eines Werkstückhalters erzeugt, welcher um eine Werkstückhalterachse dreh- oder schwenkbar ist, welche parallel oder im Wesentlichen parallel zu der
  • Wirkflächenbewegungsrichtung verläuft. Ein solcher Werkstückhalter ist insbesondere in Form einer Transportscheibe ausgebildet, welche mindestens eine Halterung zum Halten eines zu bearbeitenden Werkstücks umfasst.
  • Alternativ hierzu kann das Werkstück entlang einer geraden Bewegungsbahn bewegt werden. Hierdurch kann das Werkstück in den Wirkbereich eingeführt und in entgegengesetzter Richtung aus dem Wirkbereich ausgeführt werden. Hierfür wird ein Werkstückhalter verwendet, welcher entlang einer geraden Bewegungsbahn hin- und herbewegbar antreibbar ist.
  • Es ist auch möglich, das Werkstück entlang einer frei wählbaren Bewegungsbahn hin- und herzuführen, welche quer zu der Wirkflächenbewegungsrichtung verläuft. Hierfür können beispielsweise frei programmierbare Handlingsysteme oder Greifer verwendet werden.
  • Eine besonders schnelle Bearbeitung eines Werkstücks wird ermöglicht, wenn dieses auf einander abgewandten Seiten mittels zwei Schleifscheiben bearbeitet wird. Dies ermöglicht die Verwendung einer Doppelseiten-Planschleifmaschine zur beidseitigen Bearbeitung eines Werkstücks, und zwar sowohl für eine planparallele Bearbeitung von Werkstückoberflächen als auch zur Erzeugung von geneigten Werkstückoberflächen.
  • Besonders hohe Effizienzsteigungen ergeben sich, wenn es sich bei dem Werkstück um ein Pleuel handelt. Dieses kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren im Bereich des Kolbenbolzenlagers schleifend bearbeitet werden, sodass dieser Bereich relativ zu einer Hauptebene des Pleuels geneigt ist. Dabei kann eine Planschleifmaschine, insbesondere eine Doppelseiten-Planschleifmaschine eingesetzt werden, mit welcher auch zu einer Haupterstreckungsebene des Pleuels parallele Oberflächen erzeugt werden können, insbesondere im Bereich der Stirnflächen der Kurbelwellenlagerung.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit welcher die eingangs beschriebenen Nachteile vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung in Form einer Planschleifmaschine, insbesondere in Form einer Doppelseiten-Planschleifmaschine, umfassend eine mittels eines Rotationsantriebs rotierend antreibbare Schleifscheibe mit einer Wirkfläche, wobei die Schleifscheibe mittels eines Schleifscheibenantriebs in einer Wirkflächenbewegungsrichtung auf ein zu bearbeitendes Werkstück zu und/oder entgegengesetzt hierzu bewegbar ist, ferner umfassend einen Werkstückhalter zum Halten eines zu bearbeitenden Werkstücks, wobei der Werkstückhalter mittels eines Werkstückhalterantriebs in einer Werkstückbewegungsrichtung quer zu der Bewegungsrichtung der Wirkfläche aus einem von der Wirkfläche begrenzten Wirkbereich heraus und/oder entgegensetzt hierzu bewegbar ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine zur Durchführung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens eingerichtete Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Schleifscheibenantriebs und des Werkstückhalterantriebs vorgesehen ist.
  • Vorteile und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind bereits vorstehend im Zusammenhang mit den Vorteilen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert worden.
  • Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer Planschleifmaschine, insbesondere einer Doppelseiten-Planschleifmaschine, zur Durchführung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • Figur 1
    eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Doppelseiten-Planschleifmaschine;
    Figur 2
    eine Seitenansicht eines Teils der beiden Schleifscheiben der Doppelseiten-Planschleifmaschine gemäß Figur 1 und eines Werkstücks, während einer ersten Werkstückzustellphase;
    Figur 3
    eine der Figur 2 entsprechende Seitenansicht während einer ersten Wirkflächenzustellphase;
    Figur 4
    eine der Figur 2 entsprechende Seitenansicht während einer weiteren Werkstückzustellphase; und
    Figur 5
    eine der Figur 3 entsprechende Seitenansicht während einer weiteren Wirkflächenzustellphase.
  • Eine Ausführungsform einer Doppelseiten-Planschleifmaschine (im folgenden kurz: Planschleifmaschine) ist in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Planschleifmaschine 10 weist eine erste Schleifscheibe 12 auf, welche in einem Wirkbereich 14 einen Werkstückhalter 16 in Form einer Transportscheibe 18 überlappt. Die erste Schleifscheibe 12 weist eine dem Wirkbereich 14 zugewandte, ebene erste Wirkfläche 20 auf. Die Planschleifmaschine 10 umfasst eine zweite Schleifscheibe 22, welche eine den Wirkbereich 14 mit begrenzende zweite Wirkfläche 24 aufweist. Die erste Wirkfläche 20 und die zweite Wirkfläche 24 sind insbesondere eben und vorzugsweise kreisförmig.
  • Die Wirkflächen 20 und 24 sind insbesondere parallel zueinander ausgerichtet, können jedoch auch geringfügig zueinander geneigt sein, wenn die Schleifscheiben 12 und 22 relativ zueinander "getiltet" sind.
  • Jeder der Schleifscheiben 12 und 22 weist einen Rotationsantrieb 26 auf, welcher jeweils zum Rotationsantrieb einer Schleifscheibe 12, 22 um eine jeweils zugeordnete Rotationsachse 28 dient.
  • Der Werkstückhalter 16 weist einen Werkstückhalterantrieb 30 auf, welcher dazu dient, den Werkstückhalter 16 um eine Werkstückhalterachse 32 zu verdrehen oder zu verschwenken. Die Werkstückhalterachse 32 und die Schleifscheibenachsen 28 sind vorzugsweise relativ zueinander zumindest im Wesentlichen parallel.
  • Anstelle einer Transportscheibe 18 kann auch eine geradlinige Führung verwendet werden, auf welcher ein Werkstückhalter in Form eines Schlittens so geführt ist, dass ein an dem Werkstückhalter gehaltenes Werkstück 36 geradlinig in den Wirkbereich 14 hinein einführbar und aus dem Wirkbereich 14 heraus ausführbar ist.
  • Der Werkstückhalter 16 umfasst mindestens eine Werkstückaufnahme 34, welche insbesondere in Form einer Aussparung ausgebildet ist, in welche ein zu bearbeitendes Werkstück 36 derart einlegbar ist, dass es mit voneinander abgewandten Werkstückseiten 38 und 40 (vergleiche Figur 2) jeweils über eine obere und untere Begrenzung des Werkstückhalters 16 hervorsteht. Außerhalb des Wirkbereichs 14 ist das Werkstück mittels einer Auflagefläche 41 nach unten hin abgestützt. Die Auflagefläche 41 erstreckt sich an die Berandung der Schleifscheiben 12, 22 angrenzend bis hin zu einem Rand 43, der in Figur 1 von der Transportscheibe 18 überdeckt und daher mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist.
  • Der Schleifscheibe 12 ist ein Schleifscheibenantrieb 44 zugeordnet, mittels welchem die Schleifscheibe 12 in zu der Schleifscheibenachse 28 paralleler Richtung in Richtung auf den Wirkbereich 14 (vergleiche Figur 3) und hierzu entgegengesetzt (vergleiche Figur 2) bewegbar ist. Ein weiterer Schleifscheibenantrieb 46 dient zur Bewegung der zweiten Schleifscheibe 22 in zu der Schleifscheibenachse 28 paralleler Richtung in Richtung auf den Wirkbereich 14 (vergleiche Figur 3) und hierzu entgegengesetzt (vergleiche Figur 2).
  • Die Schleifscheibenantriebe 44 und 46 sind über in den Figuren 2 und 3 angedeutete Datenleitungen mit einer Steuerungseinrichtung 48 gekoppelt, welche in Figur 1 dargestellt ist. Die Steuerungseinrichtung 48 ist zusätzlich mit dem Werkstückhalterantrieb 30 gekoppelt. Die Steuerungseinrichtung 48 dient dazu, die Bewegung der Schleifscheiben 12 und 22 in Richtung auf den Wirkbereich 14 und hierzu entgegengesetzt sowie die Dreh- und/oder Schwenkbewegung des Werkstückhalters 16 um die Werkstückhalterachse 32 (oder gegebenenfalls eine Hin- und Herbewegung eines geradlinig angetriebenen Werkstückhalters) zu koordinieren.
  • Das Werkstück 36 ist insbesondere in Form eines Pleuels 42 ausgebildet. Das Pleuel 42 erstreckt sich innerhalb einer Hauptebene 50, und zwar zwischen einem vorderen Ende 52 und einem rückwärtigen Ende 54. Benachbart zu dem vorderen Ende 52 weist das Pleuel 42 ein Kolbenbolzenlager 56 und benachbart zu dem rückwärtigen Ende 54 ein Kurbelwellenlager 58 auf.
  • Benachbart zu dem Kolbenbolzenlager 56 weist das Pleuel 42 einander abgewandte erste Stirnflächen 60 und benachbart zu dem Kurbelwellenlager 58 einander abgewandte zweite Stirnflächen 62 auf.
  • Unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 5 wird im folgenden beschrieben wie ausgehend von dem Niveau der Stirnflächen 60 (vergleiche Figur 2) Material abgetragen werden kann, sodass eine Werkstückoberfläche 64 entsteht, welche zu der Hauptebene 50 des Pleuels 42 geneigt ist und mit dieser einen spitzen Winkel 66 einschließt (vergleiche Figur 5).
  • Ausgehend von Figur 2 sind die Wirkflächen 20 und 24 derart zueinander beabstandet, dass der Wirkraum 14 eine niedrigere Höhe aufweist als der Abstand der Stirnflächen 60 des Pleuels 42. Das Pleuel 42 befindet sich zunächst außerhalb des Wirkraums 14.
  • Hiervon ausgehend wird im Folgenden eine Werkstückzustellphase durchgeführt. Hierbei wird das Werkstück 36 ausgehend von dem in Figur 2 dargestellten Zustand in einer Werkstückbewegungsrichtung 68 in den Wirkraum 14 hineinbewegt. Hierbei wird der Werkstückhalter 16 um die Werkstückhalterachse 32 mittels des Werkstückhalterantriebs 30 verschwenkt, sodass das vordere Ende 52 des Werkstücks 36 in den Wirkraum 14 hineinbewegt wird. Hierbei gelangen Kantenbereiche 70 an dem vorderen Ende 52 des Werkstücks 36 in Kontakt mit den Wirkflächen 20 und 24 der Schleifscheiben 12 und 22. Während das Werkstück 36 in der ersten Bewegungsrichtung 68 bewegt wird, werden die Schleifscheiben 12 und 22 von dem Werkstück 36 weg bewegt und zwar in voneinander abgewandten Wirkflächenbewegungsrichtungen 72. Hierdurch entstehen an dem vorderen Ende 52 des Werkstücks 36 Werkstückflächen 74 (vergleiche Figur 3) welche zu den Stirnflächen 60 des Werkstücks 36 geneigt sind.
  • Ausgehend von dem in Figur 2 dargestellten Zustand wird das Werkstück 36 in einer zu der ersten Werkstückbewegungsrichtung 68 entgegengesetzten zweiten Werkstückbewegungsrichtung 76 aus dem Wirkraum 14 herausbewegt. Gleichzeitig werden die Schleifscheiben 12 und 22 mit ihren Wirkflächen 20 und 24 in Richtung auf den Wirkraum 14 und das Werkstück 36 zugestellt. Hierbei werden die Wirkflächen 20 und 24 in aufeinander zugewandten Wirkflächenbewegungsrichtungen 78 bewegt, sodass die Werkstückoberflächen 74 weiter abgetragen werden.
  • Hiervon ausgehend werden die vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 beschriebenen Werkstückzustellphasen und Wirkflächenzustellphasen wiederholt bis in Figur 5 dargestellte Wirkstückoberflächen 64 hergestellt sind.
  • Der Wechsel zwischen den Werkstückbewegungsrichtungen 68 und 76 erfolgt durch Drehrichtungsumkehr des Werkstückhalterantriebs 30. Die Umkehr der Wirkflächenbewegungsrichtungen 72 und 78 erfolgt durch Umsteuerung der Schleifscheibenantriebe 44 und 46.
  • Während der vorstehend beschriebenen Herstellung der relativ zu der Hauptebene 50 geneigten Werkstückoberflächen 64 wird das Werkstück 36 nicht entlang seiner gesamten Länge in den Wirkbereich 14 eingebracht. Zur Bearbeitung der Stirnflächen 60 und 62 wird das Pleuel 42 vor Erzeugung der geneigten Werkstückoberflächen 64 entlang seiner gesamten Länge zwischen dem vorderen Ende 52 und rückwärtigen Ende 54 in den Wirkbereich 14 eingebracht, sodass eine konventionelle planschleifende Bearbeitung der Stirnflächen 60 und 62 erfolgt. Hierbei wird lediglich das Werkstück 36 innerhalb des Wirkraums 14 entlang einer Werkstückbewegungsrichtung 68 oder 76 bewegt; die Schleifscheiben 12 und 22 sind hierbei in Schleifscheibenbewegungsrichtung 72 bzw. 78 gesehen unbeweglich, sodass der Abstand zwischen den Wirkflächen 20 und 24 konstant bleibt.
  • Falls, wie in der Zeichnung dargestellt, die Stirnflächen 60 des Kolbenbolzenlagers 56 einen niedrigeren Abstand zu der Hauptebene 50 aufweisen als die Stirnflächen 62 des Kurbelwellenlagers 58, kann in einem Zwischenschritt der vordere Bereich des Pleuels 42 in den Wirkraum 14 eingebracht werden, wobei die Schleifscheiben 12 und 22 in Schleifscheibenbewegungsrichtung 72 bzw. 78 gesehen nicht bewegt werden und der Abstand der Wirkflächen 20 und 24 konstant bleibt. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Stirnflächen 60 relativ zu den Stirnflächen 62 abgestuft sind, die Stirnflächen 60 also einen zu der Hauptebene kleineren Abstand aufweisen als die Stirnflächen 62.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks (36) unter Verwendung einer Schleifscheibe (12, 22) mit einer rotierend angetriebenen, ebenen Wirkfläche (20, 24), dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkfläche (20, 24) in einer Wirkflächenbewegungsrichtung (78, 72) auf das Werkstück (36) zu und/oder entgegengesetzt hierzu bewegt wird, dass das Werkstück (36) in einer Werkstückbewegungsrichtung (68, 76) quer zu der Bewegungsrichtung der Wirkfläche (20, 24) aus einem von der Wirkfläche (20, 24) begrenzten Wirkbereich (14) heraus und/oder entgegengesetzt hierzu bewegt wird, und dass die Bewegungen der Wirkfläche (20, 24) und des Werkstücks (36) derart aufeinander abgestimmt werden, dass eine Werkstückoberfläche (64) erzeugt wird, welche relativ zu der Wirkfläche (20, 24) der Schleifscheibe (12, 22) geneigt ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (36) in einer Richtung senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Wirkfläche (20, 24) bewegt wird.
  3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während einer Werkstückzustellphase die Wirkfläche (20, 24) von dem Werkstück (36) wegbewegt wird und dass während dieser Bewegung zumindest ein Abschnitt des zu bearbeitenden Teils des Werkstücks (36) in den Wirkbereich (14) der Wirkfläche (20, 24) hineinbewegt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Werkstückzustellphasen nacheinander durchgeführt werden und dass während einer ersten Werkstückzustellphase ein kleinerer Abschnitt eines zu bearbeitenden Teils des Werkstücks (36) in den Wirkbereich (14) hineinbewegt wird als während einer der ersten Werkstückzustellphase folgenden Werkstückzustellphase.
  5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Wirkflächenzustellphase die Wirkfläche (20, 24) in Richtung auf das Werkstück (36) zu bewegt wird und dass während dieser Bewegung zumindest ein Abschnitt des zu bearbeitenden Teils des Werkstücks (36) aus dem Wirkbereich (14) der Wirkfläche (20, 24) herausbewegt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wirkflächenzustellphasen nacheinander durchgeführt werden und dass während einer ersten Wirkflächenzustellphase ein kleinerer Abschnitt des zu bearbeitenden Teils des Werkstücks (36) aus dem Wirkbereich (14) herausbewegt wird als während einer der ersten Wirkflächenzustellphase folgenden Wirkflächenzustellphase.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4 in Kombination mit einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass Werkstückzustellphasen und Wirkflächenzustellphasen einander abwechselnd durchgeführt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel zwischen der bearbeiteten Werkstückoberfläche (64) und der Wirkfläche (20, 24) mindestens ungefähr 5° beträgt.
  9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung des Werkstücks (36) ausgehend von einem Zustand des Werkstücks (36) durchgeführt wird, bei welchem die zu bearbeitende Werkstückoberfläche parallel zu der Wirkfläche (20, 24) verläuft.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bearbeitende Werkstückoberfläche, welche parallel zu der Wirkfläche verläuft, durch eine planparallele Bearbeitung des Werkstücks (36) erzeugt wird, bei welcher die Wirkfläche (20, 24) in Wirkflächenbewegungsrichtung gesehen nicht bewegt wird und bei welcher das Werkstück (36) zumindest mit seinem zu bearbeitenden Teil in dem Wirkbereich (14) verbleibt.
  11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Werkstücks (36) mit einem Werkstückhalter (16) erzeugt wird, welcher um eine Werkstückhalterachse (32) dreh- oder schwenkbar ist, welche parallel oder im Wesentlichen parallel zu der Wirkflächenbewegungsrichtung (72, 78) verläuft.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück entlang einer geraden Bewegungsbahn bewegt wird.
  13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (36) auf einander abgewandten Seiten mittels zwei Schleifscheiben (12, 22) bearbeitet wird.
  14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Werkstück (36) um ein Pleuel (42) handelt.
  15. Planschleifmaschine (10), insbesondere Doppelseiten-Planschleifmaschine, umfassend eine mittels eines Rotationsantriebs (26) rotierend antreibbare Schleifscheibe (12, 22) mit einer ebenen Wirkfläche (20, 24), wobei die Schleifscheibe (12, 22) mittels eines Schleifscheibenantriebs (44, 46) in einer Wirkflächenbewegungsrichtung (78, 72) auf ein zu bearbeitendes Werkstück (36) zu und/oder entgegengesetzt hierzu bewegbar ist, ferner umfassend einen Werkstückhalter (16) zum Halten eines zu bearbeitenden Werkstücks (36), wobei der Werkstückhalter (16) mittels eines Werkstückhalterantriebs (30) in einer Werkstückbewegungsrichtung (68, 78) quer zu der Bewegungsrichtung der Wirkfläche (20, 24) aus einem von der Wirkfläche (20, 24) begrenzten Wirkbereich (14) heraus und/oder entgegensetzt hierzu bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche eingerichtete Steuerungseinrichtung (48) zur Steuerung des Schleifscheibenantriebs (44, 46) und des Werkstückhalterantriebs (30) vorgesehen ist.
  16. Verwendung einer Planschleifmaschine (10), insbesondere einer Doppelseiten-Planschleifmaschine, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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