EP2490859A1 - Schleifmaschine sowie verfahren zum schleifen und entgraten - Google Patents

Schleifmaschine sowie verfahren zum schleifen und entgraten

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EP2490859A1
EP2490859A1 EP10768752A EP10768752A EP2490859A1 EP 2490859 A1 EP2490859 A1 EP 2490859A1 EP 10768752 A EP10768752 A EP 10768752A EP 10768752 A EP10768752 A EP 10768752A EP 2490859 A1 EP2490859 A1 EP 2490859A1
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EP
European Patent Office
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grinding
workpiece
grinding wheel
axis
grinding machine
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EP10768752A
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English (en)
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EP2490859B1 (de
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Berthold Stroppel
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Schaudt Mikrosa GmbH
Original Assignee
Schaudt Mikrosa GmbH
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Publication date
Application filed by Schaudt Mikrosa GmbH filed Critical Schaudt Mikrosa GmbH
Publication of EP2490859A1 publication Critical patent/EP2490859A1/de
Application granted granted Critical
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Not-in-force legal-status Critical Current
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    • 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
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/08—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section
    • B24B19/12—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section for grinding cams or camshafts
    • B24B19/125—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section for grinding cams or camshafts electrically controlled, e.g. numerically controlled
    • 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
    • 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
    • B24B49/02—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 according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B24B49/04—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 according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent involving measurement of the workpiece at the place of grinding during grinding operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • 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
    • B24B49/12—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 optical means
    • 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
    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/01—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor for combined grinding of surfaces of revolution and of adjacent plane surfaces on work
    • 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
    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/36—Single-purpose machines or devices
    • B24B5/42—Single-purpose machines or devices for grinding crankshafts or crankpins

Definitions

  • the present invention relates to a grinding machine for grinding a workpiece, in particular of cams, and a method for grinding a workpiece, in particular cams, on a holder.
  • a workpiece holding device which has on one side a workpiece headstock, which sets the camshaft in the desired rotation about its longitudinal axis, and on the other side a tailstock, which ensures that the camshaft during the machining is always aligned and centered.
  • the grinding wheels or the corresponding grinding spindles are movable within the xz plane relative to the camshaft.
  • the z-axis extends parallel to the longitudinal extent of the workpiece, here e.g. the camshaft, and the x-axis as a perpendicular axis, which corresponds to a movement of a tool on the corresponding workpiece from the side to or away.
  • a direction perpendicular to the x and z axes is further referred to as the y axis or direction. It therefore runs perpendicular to the machine bed.
  • the grinding of the cams directly on the shaft is performed for the purpose of accuracy, so that the cams are formed exactly with respect to the shaft.
  • the grinding of individual cams is also becoming more and more popular, as the manufacturers of camshafts now succeed in being able to fit the individual cams very precisely onto a shaft.
  • the exact grinding of the individual cams is done individually or as groups of several cams, which are usually processed on a workpiece holder, usually a mandrel, in a grinding machine.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide a grinding machine for grinding a workpiece and a method for grinding a workpiece, in which either the burr formation is avoided or the deburring is enabled within the same grinding machine during or after the grinding process.
  • a grinding machine for grinding a workpiece in particular cams, with a machine bed, a grinding wheel having a profile with a substantially parallel to the axis of rotation of the grinding wheel grinding area and at least one profile section which is not parallel to the axis of rotation of the grinding wheel runs, a grinding spindle on which the at least one grinding wheel is arranged and which is arranged movably on the machine bed, a control unit for controlling the grinding process, wherein the control unit is configured such that based on position information of positions of edges of Workpiece in the direction of the longitudinal axis of the workpiece during or after grinding of the workpiece, in particular towards the end of the grinding of the workpiece, successively deburred the edges of the workpiece with the at least one profile section of the grinding wheel od he will be chastised.
  • the combination of the invention profiled grinding wheels with the control unit according to the invention has the advantage that during the grinding process, preferably towards the end of this grinding process, the corresponding inclined profile section which is not parallel to the axis of rotation of the grinding wheel, passes against the edge of the ground workpiece and Depending on the positioning of the grinding wheel, the burr is mechanically removed from this edge or also the edge of the workpiece is angled.
  • the positions of the workpieces and their edges are precisely determined beforehand, so that the alignment of the grinding wheels along the workpieces for these deburring or Fas steps can be optimally adjusted.
  • the grinding wheel on a roof profile with two profile sections which are not parallel to the axis of rotation of the grinding wheel and between which a substantially parallel to the axis of rotation of the grinding wheel extending grinding area is arranged.
  • “roof profile” here is a cross-section of a grinding wheel that cuts the grinding wheel in a plane that contains both its axis of rotation and a radius to be recognized recess to be understood in the abrasive material.
  • the course of this depression is such that from one edge of the grinding wheel, parallel to the axis of rotation in the direction of the other edge of the grinding wheel seen, in front and behind a larger radius of the grinding wheel is present than in an intermediate region, these areas are connected by a not parallel to the axis of rotation of the grinding wheel transition, so that the resulting cross-sectional profile is reminiscent of the shape of a roof.
  • the provision of the grinding wheel with two profile sections, which do not run parallel to the axis of rotation of the grinding wheel so that the shape of a roof profile results in cross section, has the advantage that thus two, in particular outer, edges of a workpiece, in particular of cams , deburred or chamfered.
  • different displacement positions of the grinding wheels along the z-axis are necessary, so that in one displacement position, the first edge and in a second displacement position, the second edge of the workpiece can be processed.
  • the control unit is designed such that it sets both the one and the other displacement position based on the position information of the positions of the edges of the workpiece for the grinding wheel.
  • Both the grinding of a workpiece, in particular a cam, and the deburring or chamfering of two edges of a workpiece can be performed in a grinding process by the grinding wheels with the roof profile as well as with the control unit according to the invention.
  • the at least one profile section is formed so that reduces the distance from the axis of rotation of the grinding wheel of each point in the profile along the extension of the profile section to the vertex.
  • This embodiment has the advantage that the grinding area of the grinding wheel, which is generally arranged in the middle region, is closer to the axis of rotation than the outer edges of the at least one profile section, so that when the grinding wheel is moved in the direction of the z axis while the contact of the grinding wheel is maintained Grinding area with the workpiece ultimately the at least one profile section comes into contact with the edge of the workpiece to be ground.
  • This can at least one Then remove profile section according to existing burr and / or chamfer the existing edge of the workpiece.
  • the grinding machine on a data input for receiving the position information.
  • a data input by the grinding machine for recording the position information has the advantage that it is thus possible to transmit the determined position data of the workpieces directly into the grinding machine, where they are then made available to the control unit independently. Complex inputting or transferring the data in other ways is therefore not necessary, which allows a higher enforcement speed and automation.
  • the grinding machine has a measuring device for determining the position information.
  • a measuring device for determining the position information. This has the advantage that the workpieces to be machined need not be extra transferred to a separate device to be measured thereon, whereupon the data must then be adapted and transmitted.
  • the measuring device is accordingly adapted to the spatial conditions within the grinding machine and is able to determine the corresponding positions in a suitable form.
  • the measuring device is designed to determine the position information contactless, in particular by distance determination by means of laser or an initiator. This has the advantage that this position or distance determination is comparatively fast. In contrast, a mechanical scanning of the workpieces would be very slow. For example, a laser makes it possible to determine all necessary position data in the sub-second range by simply and quickly scanning or scanning the workpieces to be processed.
  • the workpieces are received on a holder and the measuring device is configured to determine at least a first position relative to a longitudinal stop of the holder of the workpieces. This is advantageous in that there is always a fixed mechanical reference at which the workpiece or the workpiece holder can be aligned during clamping in the grinding machine.
  • this longitudinal stop is applied there, for example, to a fixed mechanically predetermined point in the grinding machine, so that in the sequence the determined positions can also be seen as a distance from this fixed mechanical stop in the machine. Further determining the position of the workpieces within the grinding machine in addition to the relative position data is eliminated, which further simplifies the grinding process.
  • the measuring device is configured to determine all positions relative to the longitudinal stop of the holder of the workpieces.
  • This position determination has the advantage for the grinding process that the control unit according to the invention thus has absolute data on all workpieces, so that each workpiece can be approached individually, which increases the flexibility of the grinding machine according to the invention in the form of their possible grinding processes.
  • the measuring device is configured to determine the remaining positions relative to each other.
  • the relative position indication is advantageous for the grinding process of the grinding machine according to the invention if the control unit according to the invention activates the grinding machine or the corresponding grinding wheels in such a way that the workpieces are to be processed one after the other. For this purpose, the grinding machine then only requires data as it passes from one workpiece to the next. There are then no further calculations necessary, so that a simple displacement of the grinding wheels or grinding spindles can be done on the basis of the position data in the form of relative information.
  • the measuring device is arranged outside of an interior of the grinding machine.
  • the arrangement in particular as a separate device away from the grinding devices, has the advantage that the measuring process for determining the position information can take place as a time-neutral element in the entire process sequence of grinding. This is because the measurement, or the determination of the position information of a workpiece, for example a camshaft, can take place simultaneously with an ongoing grinding operation within the grinding machine. Once this grinding process has been completed, the workpiece, which has already been measured in the meantime, can be inserted directly into the now ready grinding machine and ground and processed on the basis of the parallel position information. An idle time, in which the grinding machine can not operate because a measurement of the workpieces takes place, is therefore not available.
  • the measuring device is disposed within an interior of the grinding machine.
  • Both measuring device and grinding machine are arranged in a space in the grinding machine, wherein the measuring device in particular carries out the determination of the position information on a workpiece already clamped in the grinding machine. This minimizes the errors that can occur in transferring the workpieces from an external measuring device into the grinding machine, since the position information here relates directly to the position within the grinding machine and is not relative to a particular section of the workpiece, e.g. incorrect insertion into the grinder may lead to incorrect positions.
  • control unit is designed so that the edges of the workpiece with the at least one profile section of the grinding wheel deburred or chamfered only after 50 to 95%, in particular after 60 to 80% of the total processing time.
  • the advantage of this embodiment of the control unit according to the invention is that so initially the general Grinding can take place with the grinding area of the grinding wheel, without an additional interaction between the inclined profile sections and the workpiece takes place. Namely, such an interaction also means a higher load for the corresponding inclined profile sections and consequently a higher material abrasion and wear on the grinding wheel. Since arranging the at least one profile section on the edge of the workpiece to be ground is particularly concerned with removing the burr formed or by chamfering this edge, a relatively short contact between the at least one profile section and the corresponding edge of the workpiece is sufficient.
  • the workpiece is preferably first placed in the central area of the grinding wheel, i. in the grinding area, without any interaction between the inclined profile sections with the edges.
  • the Entgratungs- or Anfas suits thus takes place advantageously only towards the end of the entire grinding process. However, it is still part of the normal grinding process, as the grinding area remains in contact with the workpiece.
  • Another object of the present invention is a method for grinding a workpiece, in particular cams, on a holder with a grinding machine according to the previous versions.
  • This method comprises the following steps: a) determining the position of the at least one workpiece on the holder, b) passing on the position information to a control unit for controlling the grinding process, c) positioning the grinding wheel for a grinding operation in the direction of the longitudinal axis of the mounting of the at least one workpiece and perpendicular to this longitudinal axis based on the position information,
  • this method also includes the following further step: f) moving the grinding wheel in the opposite direction of the longitudinal axis of the holder of the at least one workpiece based on the position information, so that another profile section of the grinding wheel, not parallel to the axis of rotation of the grinding wheel, another edge of the workpiece trimmed or angled.
  • This method makes it possible to optimally use the aforementioned grinding machine according to the invention.
  • an exact determination of the position of the workpieces is required.
  • the grinding wheels are then directly controlled, so that they are optimally aligned for a general grinding operation and towards the end of the grinding process of a workpiece in the direction of the longitudinal axis of the holder of the at least one workpiece, i. in the direction of the z-axis, be moved so that the oblique profile sections deburr both one, preferably also another edge of the workpiece or chamfer this.
  • FIG. 1 shows a grinding machine according to the invention in its entirety as a side view
  • Fig. 2 is a detail view of a grinding spindle set according to the invention
  • 4a and 4b is a side view of a grinding spindle set according to the invention with the respective different positions of the grinding spindles
  • 5 is a fragmentary detail view of the grinding machine according to the invention of Figures 1 and 3 in a side view with a suitable for pre-grinding of the workpieces positioning of the grinding spindle sets.
  • FIG. 6 is a fragmentary detail view corresponding to FIG. 5 with a
  • FIG. 7 shows a schematic side view of a camshaft as a workpiece of the grinding machine according to the invention
  • FIG. 9 shows the grinding machine from FIG. 1 with an additional schematic illustration of a measuring device according to the invention, a data input and a control unit, and FIG
  • a grinding machine described in more detail below is designated in its entirety by the reference numeral 10 below.
  • the grinding machine 10 has a machine bed 12, two grinding spindle sets 14 and 14 ', and a workpiece headstock 16 and a tailstock 18, the in an interior 19 are arranged. Between workpiece headstock 16 and tailstock 18, a workpiece 20 in the form of a camshaft 22 is clamped here.
  • This camshaft 22, or generally the workpiece 20 can be rotated by the workpiece headstock 16 and tailstock 18 about its longitudinal axis 24 and is during this movement according to well-known methods by the laterally along the x and z-axis movable grinding spindle sets fourteenth and 14 'machined or ground.
  • the grinding spindle sets 14 and 14 ' are both constructed identically in the present case. Their respective construction is illustrated by way of example in FIG. 2 on the basis of the grinding spindle set 14, but applies correspondingly to the grinding spindle set 14 '.
  • grinding spindle set 14 and grinding spindle set 14 are the same reference numerals used for the components of the two, each differing only by a dash. Accordingly, although not explicitly mentioned each time, the features for one component of the wheel spindle set 14 apply equally to the corresponding component of the other wheel set 14 'and vice versa, unless otherwise stated.
  • the grinding spindle set 14 consists of a first grinding spindle 26 and a second, in this case, smaller grinding spindle 28. These grinding spindles each consist of a spindle block 30 and 32 and a grinding wheel 34 and 36, respectively to grinding disk holders 35 and 37th the grinding spindles 26 and 28, respectively.
  • the grinding wheel 34 is configured as a large grinding wheel and the grinding wheel 36 as a comparatively small grinding wheel.
  • the grinding spindle 28 may be configured with the grinding wheel 36 is larger or the same size as the grinding spindle 26 with the grinding wheel 34th
  • the orientation of the grinding spindle 28 with respect to the grinding spindle 26 is such that the grinding wheels 36 and 34 according to the view of Fig. 2 come to lie one above the other, which manifests itself in relation to the entire grinding machine 10 that the two Abrasive wheels 34 and 36 come to lie within a plane which is perpendicular to a direction of the z-axis.
  • the grinding spindles 26 and 26 ' are arranged on a carriage 38 or 38' which is not shown in greater detail in FIG. 2 but can be seen in FIG. 1 and can be moved independently of one another on the machine bed 12 in the x and z directions.
  • the grinding spindles 28 and 28 ' are arranged via a carrier 40 on the grinding spindle 26 and 26' in the case shown at the spindle blocks 30 and 30 '.
  • This carrier 40 has, as can be seen in Fig. 2, in this case, a sleeve 42 and a holder 44.
  • the holder 44 serves for direct reception and attachment of the grinding spindle 28 and thus arranges them on the sleeve 42.
  • the collar 42 is configured according to the spindle block 30 of the grinding spindle 26, arranged thereon and mounted pivotably about a rotation axis 46 of the grinding spindle 26.
  • the protective flap 47 is likewise pivotable or rotatable about the axis of rotation 46 by being rotatably mounted on an axle 50.
  • the latter is connected via a web 52 to the carrier 40, in particular to the holder 44 in the present embodiment.
  • the protective flap 47 is also swiveled about the axis of rotation 46 of the grinding spindle 26 when the grinding spindle 28 pivots, so that the region of the grinding wheel 34 facing the viewer is now covered by the protective flap 47 in FIG. This can be seen for example in the plan view of FIG.
  • the position of the grinding spindle 28 is present after the pivoting process within the entire grinding machine 10. While in the view of Fig. 1, the position of the grinding spindle 26 and grinding spindle 28 is such that the grinding wheel 34 of the grinding spindle 26 is arranged for machining and grinding of the workpieces 20 freely, is in the position shown in Fig. 3 the Grinding wheel 36 of the grinding spindle 28 with respect to the direction of the x-axis between the workpiece 20 and the larger grinding wheel 34 of the grinding spindle 26. Accordingly, the grinding wheel 36 of the grinding spindle 28 is arranged so that it is used for machining and grinding the workpiece 20, here Camshaft 22, can be used.
  • This arrangement of a large grinding wheel 34 for pre-grinding a camshaft 22 and a small grinding spindle 28 pivotally mounted on the grinding spindle 26 of the large grinding wheel 34 has the grinding wheel 36 the advantage that a significant space saving is obtained by this combination.
  • the advantages resulting from the arrangement of the grinding wheels 36 and 34 within the aforementioned common spindle plane, which is perpendicular to a direction of the z-axis, are described in more detail below.
  • Fig. 4a and 4b illustrate again the principle of the pivotable small grinding wheel 36 relative to the large grinding wheel 34.
  • Fig. 4a shows here the state shown in Figs. 1 and Fig. 2, in which the small grinding wheel 36 with the Grinding spindle 28 is disposed above the large grinding wheel 34 with respect to the views of Figs. 1, 2 and 4a and 4b, respectively.
  • the large grinding wheel 34 is covered by the protective flap 47 in the right-hand area shown in FIG. 4a, but released in the left-hand area, so that grinding of workpieces, here e.g. a cam 48 of a camshaft 22, can take place.
  • the grinding spindle set can be moved by the carriage 38 correspondingly in the x direction and then take place a rotation about the rotation axis 46 of the grinding spindle 26, as indicated here by the double arrow 50.
  • the small grinding wheel 36 with the grinding spindle can be used 28 are pivoted back in accordance with the above in reverse, so that again according to the pivoting movement, indicated by the double arrow 50, the small grinding wheel 36 occupies a position above the large grinding wheel 34, as shown in Fig. 4a.
  • FIGS. 10a and 10b likewise show an embodiment of the grinding machine 10 corresponding to FIGS. 4a and 4b.
  • the grinding wheels 34 and 36 and the protective flap 47 can be seen in their respective positions before and after the pivoting of the grinding spindle 28.
  • the grinding machine according to the invention is particularly suitable for placing closely adjacent workpieces on a holder, e.g.
  • the cams 48 'and 48 "on the camshaft 22 are simultaneously to be grinded or machined, whereby in each case one of the cams 48' and 48" is guided by a grinding spindle set 14 or 14 '. processed.
  • FIG. 5 shows the positioning of the grinding spindle sets in which the cams 48 'and 48 "are pre-ground on the camshaft 22 with the large grinding wheels 34, 34' -Axis are brought together and aligned with each other at the height of a cam 48 ', 48 "so that the large grinding wheels 34, 34' respectively face one of these cams 48 'and 48" with respect to the direction of the z-axis in that subsequent or simultaneous alignment with respect to the x-axis is made so that the grinding wheels 34, 34 'can come into corresponding contact with the cams 48', 48 "so as to perform a grinding operation according to the known methods can.
  • the cams 48 as the camshaft 22 rotates about its longitudinal axis take place according to well-known methods and parameters.
  • the large grinding wheels 34 and 34 ' can move together in this process of pre-grinding the cams 48' and 48 "except for a few mm in the direction of the z-axis.Thus, a simultaneous pre-grinding of this cam pair 52, which consists of the cams 48th 'and 48 "is made possible.
  • the minimum distance between the two grinding wheels 34 and 34 ' is given in the aforementioned collapse in the direction of the z-axis only by the width of the protective flaps 47 and 47'.
  • the grinding wheel sets 14 and 14' may be spaced from the camshaft 22 in the x-axis direction, whereupon the grinding spindles 28 and 28 'are engaged with the small grinding wheels 36 and 36 'are pivoted about the axes of rotation 46 and 46' of the grinding spindles 26 and 26 'according to the previously described embodiments, so that the grinding wheels 36 and 36' come to lie above the machine bed at a height, or are spaced therefrom accordingly, the grinding wheels 36 and 36 'can now be used for machining the workpieces 20, in this case the cams 48' and 48 ".
  • the orientation of the grinding spindle sets 14 and 14 'in the direction of the x-axis is done according to known methods and with appropriate parameters that the grinding wheels 36 and 36' always the necessary and desired contact with the Workpieces 20, here the cams 48 'and 48 "have, in order to achieve a successful machining and grinding.
  • Fig. 7 shows the schematic structure of a camshaft 22 with the shaft 54 on which the cams 48 are arranged.
  • two cams 48 'and 48 "always form a cam pair 52.
  • This cam pair is characterized in that the associated cams 48' and 48" are relatively close together, at least closer than the distance of one cam pair to another Cam pair, and that the respective cams 48 'and 48 "are identically arranged and aligned within such a pair of cams 52 in their arrangement with respect to rotation about the shaft 54.
  • This alignment by the longitudinal stop 56 can thus be used to determine the position of the cam 48 on the shaft 54 to a few pm exactly relative to this longitudinal stop 56.
  • This determination can be made so that position information of the cam 48 are determined, all relating to the longitudinal stop 56, or even so that a corresponding cam 48 is described in its position so that the position information on a previous cam 48 on refer to the shaft 54. So could e.g. the position of a cam 48 "of Fig. 7 may be described by the distance to the longitudinal stop 56, or may be indicated as positional information with respect to the previous cam 48 '.
  • the necessary for the detection and processing of the position information devices are shown in FIG. 9.
  • the measuring device 90 can be arranged both as a separate device outside the grinding machine 10, and be arranged in the interior 19 of the machine, there to make the position determination of the cam 48 directly on the clamped camshaft 22.
  • the former variant has the advantage that the positions of the cams can be determined while the grinding machine 10 is already being operated with another grinding operation. Thus, non-productive times caused by the measurement and thus blocking the grinding machine 10 for the grinding process are avoided.
  • the other variant with the arrangement of the measuring device 90 within the grinding machine 10 has the advantage that no additional space outside the grinding machine 10 is necessary. In addition, errors that may occur during clamping of the camshaft 22 in the grinding machine 10 and can occur through the displacement of the previously determined position, avoided.
  • the determination of the position by the measuring device 90 may according to the invention preferably by non-contact methods, in particular by laser or initiators, take place.
  • non-contact methods in particular by laser or initiators
  • other methods of non-contact and touching measurement of workpieces known to a person skilled in the art such as e.g. mechanical scanning, conceivable.
  • the data determined by the measuring device 90 are forwarded to a data input 92 of the grinding machine 10, as indicated schematically by the arrow 91. From the data input 92, the data then passes, as indicated schematically by the arrow 93, into a data processing 94 of the grinding machine 10.
  • the data processing 94 prepares the data according to methods known to a person skilled in the art and subsequently supplies them to a control unit 96, as indicated by the arrow 95.
  • the control unit 96 is used for direct control of the grinding wheel sets 14 and 14 '.
  • the control of the grinding spindle sets 14 and 14 'by the control unit 96 is indicated schematically in FIG. 9 by the arrows 97 and 97'.
  • the arrows 91, 93 and 95 represent the basic course of the position information in accordance with the statements made above.
  • the determination of the position information of the individual cams 48 of the camshaft 22 is on the one hand advantageous in that the grinding spindle sets 14 and 14 'due to this position information can be aligned by a control unit not shown in detail here so that a grinding of the cam 48, as indicated for example by FIGS. 5 and 6 and described in the context, can be performed. Since the grinding wheels can not be arbitrarily wide due to the dense moving together of the grinding wheels 34 and 34 'or 36 and 36', which is in the range of 10 mm, a certain accuracy of the position information is already necessary here.
  • a grinding wheel 58 can be seen which represents a particular embodiment of the small grinding wheels 36 and 36 ', respectively.
  • This grinding wheel 58 is adapted for machining a workpiece 60, for example a cam 48, at this.
  • this grinding wheel 58 has a so-called roof profile 64 in its grinding material 62.
  • This roof profile 64 is characterized by a depression in the abrasive material 62 in the workpiece 60 facing side. This results in relation to the rotation axis of the grinding wheel 58 not further shown here more peripheral circumferential grinding surfaces 66 and a more inner circumferential grinding surface 68.
  • These grinding surfaces 66 and 68 are by oblique, not parallel to the axis of rotation of the grinding wheel 58 aligned profile sections 70 and 72 connected as a transition.
  • the roof profile 64 to be seen in the view of FIGS. 8a to 8c results.
  • This roof profile 64 thus has through the abrasive material 62 a grinding region 74 which coincides with the inner end 68, and those oblique profile sections 70 and 72 which are suitable for deburring and chamfering, as will be described in more detail below.
  • the finish grinding of a workpiece 60 e.g. a cam 48
  • this grinding wheel 58 is first aligned with the workpiece 60, that this is preferably processed exclusively by the grinding area 74. This positioning is shown by way of example in FIG. 8a. To successfully achieve this alignment, the position information as described in more detail above is used.
  • edges 76 'and 76 "of the workpiece 60 often form a certain amount of burr not shown here in detail.
  • the transition from the grinding region 74 into the profile section 70 in the region of a vertex 80 hits the corresponding ridge-tipped edge 76 '. of the workpiece 60.
  • This positioning is exemplified in Fig. 8b. This can take place after the actual grinding process or towards the end of the grinding process, in particular at a time which corresponds to approximately 60 to 100% of the total machining time of the individual workpiece. As a result, at the same time, further grinding with the grinding region 74 takes place alongside the deburring or chamfering of the edge 76 'by the profile section 70.
  • the grinding wheel 58 is moved in the opposite direction as before, which is indicated by the arrow 82 in Fig. 8b.
  • the end position of this method along the direction of the arrow 82 is the position of the grinding wheel 58 on the workpiece 60 shown in FIG. 8 c, whereby only the edge 76 "of the workpiece 60 comes to rest in the area of the vertex 84 between the grinding area 74 and the profile section 72.
  • a method according to the invention for grinding such workpieces 60, in particular cams 48 runs so that first the positions of the workpieces 60 on one in Fig. 8a to 8c not shown in detail holder, eg the shaft 54, are determined. This can be done by a measuring device 90. This position information is then forwarded to the control unit 96 of the grinding machine 10, which controls the grinding process and thus also the grinding spindles 26, 26 ', 28 and 28' of the grinding wheel sets 14 and 14 '. If necessary, processing and adaptation of the position information by the data processing 94 can take place beforehand.
  • this control unit 96 controls e.g. the grinding spindles 28 and 28 ', or thus indirectly the grinding wheel 58, or e.g. the grinding wheels 36 and 36 ', in the direction of the z-axis and also in the direction of the x-axis on the workpiece 60 to.
  • Fig. 8a then first the workpiece 60 is ground by the grinding portion 74 of the grinding wheel 58, whereupon the grinding wheel 58 then according to the previously made in connection with Figs. 8b and 8c in the direction of the z-axis, as it indicated by the arrows 78 and then 82, to deburr the edges 76 'and 76 "of the workpiece 60.
  • These steps of the z-axis method are based on the exact position information, as previously stated determined in the first step of determining the position of the workpieces 60.
  • the deburring and / or chamfering can be carried out time-neutral in the grinding machine 10, whereby an additional, usually requiring a further machine step for deburring and / or chamfering of the workpieces 60, as previously performed omitted ,

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstücks (20, 22, 48, 60), insbesondere von Nocken (48, 60), mit einem Maschinenbett (12), einer Schleifscheibe (58, 36, 36'), die ein Profil mit einem im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') verlaufenden Schleifbereich (74) und zumindest einem Profilabschnitt (70, 72) aufweist, der nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') verläuft, einer Schleifspindel (28, 28'), an der die zumindest eine Schleifscheibe (58, 36, 36') angeordnet ist und die auf dem Maschinenbett (12) verfahrbar angeordnet ist, einer Steuereinheit (96) zur Steuerung des Schleifprozesses, wobei die Steuereinheit (96) derart ausgestaltet ist, dass anhand von Positionsinformationen von Positionen von Kanten (76', 76") des Werkstücks in Richtung der Längsachse (24) des Werkstücks (20, 22, 48, 60) während oder nach dem Schleifen des Werkstücks (20, 22, 48, 60), insbesondere gegen Ende des Schleifens des Werkstücks (20, 22, 48, 60), nacheinander die Kanten (76', 76") des Werkstücks (20, 22, 48, 60) mit dem zumindest einen Profilabschnitt (70, 72) der Schleifscheibe (58, 36, 36') entgratet oder angefast werden. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks (20, 48, 60), insbesondere von Nocken (48, 60), auf einer Halterung (54) mit einer solchen Schleifmaschine.

Description

SCHLEIFMASCHINE SOWIE VERFAHREN ZUM SCHLEIFEN UND ENTGRATEN
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstücks, insbesondere von Nocken, sowie ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks, insbesondere von Nocken, auf einer Halterung.
[0002] Schleifmaschinen dieser Art sind z.B. aus dem Prospekt "CamGrind - Produktionslösungen für das Schleifen von Nockenwellen" der Firma Studer Schaudt GmbH, Stuttgart vom Oktober 2006 bekannt. Hierbei weisen z.B. die Modelle "CamGrind S" und "CamGrind L" Schleifvorrichtungen auf, die aus einer großen und einer kleinen Schleifscheibe bestehen und vor allem zum Schleifen von Nockenwellen konzipiert sind. Mit der großen Schleifscheibe werden dabei zunächst mittels hoher Leistung die Nocken vorgeschliffen und die Lagersitze bearbeitet, während die kleine Schleifscheibe zum Fertigschleifen der Nockenformen oder auch zum Schleifen der Lagersitze dient. Für die Bearbeitung der Nockenwelle ist diese an einer Werkstückhaltevorrichtung angeordnet, die auf der einen Seite einen Werkstückspindelstock aufweist, der die Nockenwelle in die gewünschte Rotation um ihre Längsachse versetzt, und auf der anderen Seite einen Reitstock aufweist, der dafür sorgt, dass die Nockenwelle während der Bearbeitung stets ausgerichtet und zentriert ist. Gegenüber diesen in der Regel stationären Bauteilen der Werkstückhaltevorrichtung sind die Schleifscheiben bzw. die entsprechenden Schleifspindeln innerhalb der x-z-Ebene relativ zu der Nockenwelle beweglich.
[0003] Wenn bisher oder im Folgenden von den Achsen bzw. Richtungen x und z die Rede ist, sind damit immer die zwei Achsen gemeint, die die Ebene aufspannen, die das Maschinenbett bildet. Dabei erstreckt sich die z-Achse parallel zur Längserstreckung des Werkstücks, hier z.B. der Nockenwelle, und die x-Achse als dazu senkrechte Achse, die also einer Bewegung eines Werkzeugs auf das entsprechende Werkstück von der Seite zu oder fort entspricht. Eine zu der x- und z-Achse senkrechte Richtung wird femer als y-Achse bzw. -Richtung bezeichnet. Sie verläuft folglich senkrecht zum Maschinenbett.
[0004] Das Schleifen der Nocken direkt auf der Welle wird zum Zwecke der Genauigkeit durchgeführt, damit die Nocken exakt in Bezug auf die Welle geformt sind. Gegenüber dieser etablierten Produktionsmethode findet jedoch auch das Schleifen von Einzelnocken immer mehr Anwendung, da es den Herstellern der Nockenwellen mittlerweile gelingt, die Einzelnocken sehr exakt auf eine Welle fügen zu können. Das exakte Schleifen der Einzelnocken geschieht dabei einzeln oder als Gruppen von mehreren Nocken, die zumeist auf einer Werkstückaufnahme, in der Regel einem Spanndorn, in einer Schleifmaschine bearbeitet werden.
[0005] Bei den Schleifvorgängen und Bearbeitungen mit den eingangs erwähnten bekannten Schleifmaschinen bildet sich entlang von Kanten des geschliffenen Werkstücks, hier z.B. der Nocken, stets eine Ansammlung von Grat. Dieser Grat ist für die weitere Verwendung der geschliffenen Werkstücke grundsätzlich unerwünscht, so dass dieser in separaten Anlagen, z.B. Hochdruckentgratanlagen oder Bürststationen, entfernt wird. Hierzu wird die geschliffene Vorrichtung aus der Schleifmaschine entnommen und in diese separaten Anlagen eingesetzt, so dass die Werkstücke dort weiterbearbeitet werden können. Dies hat somit einen zusätzlichen Bearbeitungsschritt mit zusätzlicher Bearbeitungszeit und abermaligem Einspannen des Werkstückes zur Folge, und hat ferner den Nachteil, dass eine separate weitere Vorrichtung/Maschine angeschafft und zu Produktionszwecken bereitgestellt werden muss. Neben dem damit verbundenen Platzbedarf wirkt sich dies außerdem negativ auf die wirtschaftlichen Aspekte der Produktion aus, da solche separaten Anlagen neben zusätzlichen Wartungs- und Instandhaltungs- auch relativ hohe Anschaffungskosten haben.
[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstücks sowie ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks bereitzustellen, bei dem entweder die Gratbildung vermieden wird oder das Entgraten innerhalb der gleichen Schleifmaschine während oder nach dem Schleifvorgang ermöglicht wird.
[0007] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstücks, insbesondere von Nocken, mit einem Maschinenbett, einer Schleifscheibe, die ein Profil mit einem im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verlaufenden Schleifbereich und zumindest einem Profilabschnitt aufweist, der nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verläuft, einer Schleifspindel, an der die zumindest die eine Schleifscheibe angeordnet ist und die auf dem Maschinenbett verfahrbar angeordnet ist, einer Steuereinheit zur Steuerung des Schleifprozesses, wobei die Steuereinheit derart ausgestaltet ist, dass anhand von Positionsinformationen von Positionen von Kanten des Werkstücks in Richtung der Längsachse des Werkstücks während oder nach dem Schleifen des Werkstücks, insbesondere gegen Ende des Schleifens des Werkstücks, nacheinander die Kanten des Werkstücks mit dem zumindest einen Profilabschnitt der Schleifscheibe entgratet oder angefast werden. [0008] Die Kombination der erfindungsgemäß profilierten Schleifscheiben mit der erfindungsgemäßen Steuereinheit hat den Vorteil, dass während des Schleifvorgangs, vorzugsweise gegen Ende dieses Schleifvorgangs, der entsprechende schräge Profilabschnitt, der nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verläuft, gegen die Kante des geschliffenen Werkstücks gelangt und je nach Positionieren der Schleifscheibe von dieser Kante den Grat mechanisch entfernt oder auch die Kante des Werkstücks anfast. Um dies zu ermöglichen, werden zuvor die Positionen der Werkstücke und deren Kanten genau bestimmt, so dass die Ausrichtung der Schleifscheiben entlang der Werkstücke für diese Entgrat- oder Fas-Schritte optimal eingestellt werden kann.
[0009] Dies gestattet es, dass das Werkstück in dieser erfindungsgemäßen Schleifmaschine als ein verpackungsfertiges Produkt erhalten wird. Ein zusätzliches Überführen in eine weitere Vorrichtung zum Entfernen des Grats ist nicht notwendig. Auch wird es durch diese Vorrichtung gestattet, das Entgraten auch schon in den letzten Abschnitten des Schleifprozesses durchzuführen, so dass der Zeitverlust durch das Entgraten nochmals minimiert wird. Es ist dabei dann nicht mehr notwendig, einen Extra-Entgratschritt einzuführen, da dieser bereits Bestandteil des gesamten Schleifprozesses ist.
[0010] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Schleifscheibe ein Dachprofil mit zwei Profilabschnitten auf, die nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verlaufen und zwischen denen ein im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verlaufender Schleifbereich angeordnet ist.
[0011] Unter "Dachprofil" ist hierbei eine im Querschnitt einer Schleifscheibe, der die Schleifscheibe in einer Ebene schneidet, die sowohl ihre Rotationsachse als auch einen Radius enthält, zu erkennende Vertiefung im Schleifmaterial zu verstehen. Der Verlauf dieser Vertiefung ist so, dass von einem Rand der Schleifscheibe, parallel zur Rotationsachse in Richtung des anderen Randes der Schleifscheibe gesehen, jeweils vorne und hinten ein größerer Radius der Schleifscheibe vorliegt als in einem dazwischen liegenden Bereich, wobei diese Bereiche durch einen nicht zur Rotationsachse der Schleifscheibe parallel verlaufenden Übergang miteinander verbunden sind, so dass das sich so ergebende Querschnittsprofil an die Form eines Daches erinnert.
[0012] Das Vorsehen der Schleifscheibe mit zwei Profilabschnitten, die nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verlaufen, so dass sich im Querschnitt die Form eines Dachprofils ergibt, hat den Vorteil, dass somit zwei, insbesondere außen liegende, Kanten eines Werkstücks, insbesondere von Nocken, entgratet oder angefast werden können. Hierzu sind unterschiedliche Verschiebepositionen der Schleifscheiben entlang der z-Achse notwendig, so dass in der einen Verschiebeposition die erste Kante und in einer zweiten Verschiebeposition die zweite Kante des Werkstücks bearbeitet werden kann. Hierzu ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, dass sie sowohl die eine als auch die andere Verschiebeposition anhand der Positionsinformation der Positionen der Kanten des Werkstücks für die Schleifscheibe einstellt. Durch die Schleifscheiben mit dem Dachprofil als auch mit der erfindungsgemäßen Steuereinheit kann in einem Schleifprozess sowohl das Schleifen eines Werkstücks, insbesondere einer Nocke, als auch das Entgraten oder Anfasen von zwei Kanten eines Werkstücks durchgeführt werden.
[0013] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der zumindest eine Profilabschnitt so ausgebildet, dass sich der Abstand von der Rotationsachse der Schleifscheibe eines jeden Punktes im Profil entlang der Erstreckung des Profilabschnitts zum Scheitelpunkt hin verringert. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der in der Regel im mittleren Bereich angeordnete Schleifbereich der Schleifscheibe näher an der Rotationsachse liegt als die äußeren Kanten des zumindest einen Profilabschnitts, so dass beim Verfahren der Schleifscheibe in Richtung der z- Achse bei gleichzeitigem Beibehalten des Kontakts des Schleifbereichs mit dem Werkstück letztendlich der zumindest eine Profilabschnitt mit der Kante des zu schleifenden Werkstücks in Kontakt kommt. Dadurch kann dieser zumindest eine Profilabschnitt dann entsprechend vorhandenen Grat entfernen und/oder die vorhandene Kante des Werkstücks anfasen.
[0014] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Schleifmaschine einen Dateneingang zur Aufnahme der Positionsinformationen auf. Die Bereitstellung eines Dateneingangs durch die Schleifmaschine zur Aufnahme der Positionsinformationen hat den Vorteil, dass es somit möglich ist, die ermittelten Positionsdaten der Werkstücke direkt in die Schleifmaschine zu übertragen, wo sie dann der Steuereinheit selbstständig zur Verfügung gestellt werden. Ein aufwändiges Eingeben oder Übertragen der Daten auf anderem Wege ist somit nicht notwendig, wodurch eine höhere Durchsetzgeschwindigkeit und Automation ermöglicht wird.
[0015] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Schleifmaschine eine Messeinrichtung zur Ermittlung der Positionsinformationen auf. Dies hat den Vorteil, dass die zu bearbeitenden Werkstücke nicht extra in eine separate Vorrichtung übertragen werden müssen, um dort vermessen zu werden, woraufhin dann die Daten angepasst und übertragen werden müssen. Die Messeinrichtung ist dementsprechend auch auf die räumlichen Gegebenheiten innerhalb der Schleifmaschine angepasst und vermag es, die entsprechenden Positionen in dafür geeigneter Form zu bestimmen.
[0016] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Messeinrichtung ausgestaltet, die Positionsinformationen berührungslos, insbesondere durch Abstandsbestimmung mittels Laser oder eines Initiators, zu ermitteln. Dies hat den Vorteil, dass diese Positions- bzw. Abstandsermittlung vergleichsweise schnell vonstatten geht. Eine mechanische Abtastung der Werkstücke wäre demgegenüber sehr langsam. So ermöglicht es z.B. ein Laser, durch einfaches, schnelles Abfahren bzw. Abscannen der zu bearbeitenden Werkstücke sämtliche notwendigen Positionsdaten im Subsekundenbereich zu ermitteln. [0017] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Werkstücke auf einer Halterung aufgenommen und ist die Messeinrichtung ausgestaltet, zumindest eine erste Position relativ zu einem Längsanschlag der Halterung der Werkstücke zu ermitteln. Dies ist dahingehend von Vorteil, dass immer eine feste mechanische Referenz existiert, an der das Werkstück bzw. die Werkstückhalterung beim Einspannen in die Schleifmaschine ausgerichtet werden kann. Dazu wird dieser Längsanschlag dort beispielsweise an eine feste mechanisch vorgegebene Stelle in der Schleifmaschine angelegt, so dass in der Folge die ermittelten Positionen auch als Abstand von diesem festen mechanischen Anschlag in der Maschine gesehen werden können. Ein weiteres Bestimmen der Lage der Werkstücke innerhalb der Schleifmaschine zusätzlich zu den relativen Positionsdaten entfällt, was den Schleifprozess nochmals weiter vereinfacht.
[0018] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Messeinrichtung ausgestaltet, alle Positionen relativ zu dem Längsanschlag der Halterung der Werkstücke zu ermitteln. Diese Positionsbestimmung hat für den Schleifprozess den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Steuereinheit so absolute Daten zu allen Werkstücken besitzt, so dass jedes Werkstück individuell angefahren werden kann, was die Flexibilität der erfindungsgemäßen Schleifmaschine in Form ihrer möglichen Schleifprozesse erhöht.
[0019] In einer alternativen Ausgestaltung ist die Messeinrichtung ausgestaltet, die restlichen Positionen relativ zueinander zu ermitteln. Die relative Positionsangabe ist für den Schleifprozess der erfindungsgemäßen Schleifmaschine von Vorteil, wenn die erfindungsgemäße Steuereinheit die Schleifmaschine bzw. die entsprechenden Schleifscheiben so ansteuert, dass die Werkstücke nacheinander bearbeitet werden sollen. Hierzu benötigt die Schleifmaschine dann nur Daten, wie sie von einem Werkstück zum nächsten gelangt. Es sind dabei dann keine weiteren Berechnungen notwendig, so dass ein einfaches Verschieben der Schleifscheiben bzw. Schleifspindeln anhand der Positionsdaten in Form der relativen Angaben erfolgen kann. [0020] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Messeinrichtung außerhalb eines Innenraums der Schleifmaschine angeordnet. Die Anordnung insbesondere als separate Vorrichtung abseits der Schleifvorrichtungen hat den Vorteil, dass der Messvorgang zur Ermittlung der Positionsinformationen als ein zeitneutrales Element im gesamten Prozessablauf des Schleifens stattfinden kann. Dies liegt daran, dass das Ausmessen, bzw. das Ermitteln der Positionsinformationen eines Werkstücks, z.B. einer Nockenwelle, gleichzeitig zu einem laufenden Schleifvorgang innerhalb der Schleifmaschine stattfinden kann. Ist dieser Schleifvorgang dann abgeschlossen, kann das mittlerweile bereits vermessene Werkstück direkt in die nun wieder bereite Schleifmaschine eingesetzt werden und anhand der parallel ermittelten Positionsinformationen geschliffen und bearbeitet werden. Eine Nebenzeit, in der die Schleifmaschine nicht tätig sein kann, da eine Vermessung der Werkstücke stattfindet, liegt somit nicht vor.
[0021] In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Messeinrichtung innerhalb eines Innenraums der Schleifmaschine angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass somit kein zusätzlicher Platzbedarf außerhalb der Maschine vorliegt. Sowohl Messeinrichtung als auch Schleifmaschine werden in einem Raum in der Schleifmaschine angeordnet, wobei die Messeinrichtung insbesondere die Ermittlung der Positionsinformationen an einem in der Schleifmaschine bereits eingespannten Werkstück vornimmt. Dies minimiert die Fehler, die beim Übertragen der Werkstücke von einer externen Messeinrichtung in die Schleifmaschine auftreten können, da die Positionsinformationen sich hier direkt auf die Position innerhalb der Schleifmaschine beziehen und nicht Relativangaben zu einem bestimmten Abschnitt des Werkstücks sind, die z.B. bei fehlerhaftem Einsetzen in die Schleifmaschine zu falschen Positionen führen können.
[0022] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit so ausgestaltet, dass die Kanten des Werkstücks mit dem zumindest einen Profilabschnitt der Schleifscheibe erst nach 50 bis 95 %, insbesondere nach 60 bis 80 % der Gesamtbearbeitungszeit entgratet bzw. angefast werden. Der Vorteil dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuereinheit liegt darin, dass so zunächst der generelle Schleifvorgang mit dem Schleifbereich der Schleifscheibe stattfinden kann, ohne dass eine zusätzliche Wechselwirkung zwischen den schräg verlaufenden Profilabschnitten und dem Werkstück stattfindet. Eine solche Wechselwirkung bedeutet nämlich auch eine höhere Belastung für die entsprechenden schräg verlaufenden Profilabschnitte und folglich einen höheren Materialabrieb und Verschleiß an der Schleifscheibe. Da es bei dem Anordnen des zumindest einen Profilabschnitts an der Kante des zu schleifenden Werkstücks insbesondere darum geht, entstandenen Grat zu entfernen, oder diese Kante anzufasen, reicht somit ein relativ kurzer Kontakt zwischen dem zumindest einen Profilabschnitt und der entsprechenden Kante des Werkstücks aus.
[0023] Dementsprechend wird das Werkstück in der bevorzugten Ausgestaltung der Schleifscheibe mit dem Dachprofil vorzugsweise zunächst in dem mittleren Bereich der Schleifscheibe, d.h. in dem Schleifbereich, positioniert, ohne dass eine Wechselwirkung zwischen den schräg verlaufenden Profilabschnitten mit den Kanten stattfindet. Der Entgratungs- bzw. Anfasschritt findet somit vorteilhafterweise erst gegen Ende des gesamten Schleifvorgangs statt. Dabei ist er aber immer noch Bestandteil des normalen Schleifvorgangs, da der Schleifbereich weiterhin in Kontakt mit dem Werkstück bleibt.
[0024] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks, insbesondere von Nocken, auf einer Halterung mit einer Schleifmaschine entsprechend den vorherigen Ausführungen.
[0025] Dieses Verfahren enthält erfindungsgemäß folgende Schritte: a) Ermitteln der Position des zumindest einen Werkstücks auf der Halterung, b) Weitergabe der Positionsinformationen an eine Steuereinheit zur Steuerung des Schleifprozesses, c) Positionierung der Schleifscheibe für einen Schleifvorgang in Richtung der Längsachse der Halterung des zumindest einen Werkstücks und senkrecht zu dieser Längsachse basierend auf den Positionsinformationen,
d) Schleifen des zumindest einen Werkstücks mit dem Schleifbereich der Schleifscheibe,
e) Verfahren der Schleifscheibe in Richtung der Längsachse der Halterung des zumindest einen Werkstücks basierend auf den Positionsinformationen, so dass ein Profilabschnitt der Schleifscheibe, der nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verläuft, eine Kante des Werkstücks entgratet oder anfast.
[0026] In einer bevorzugten Ausgestaltung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens enthält dieses Verfahren noch folgenden weiteren Schritt: f) Verfahren der Schleifscheibe in die entgegengesetzte Richtung der Längsachse der Halterung des zumindest einen Werkstücks basierend auf den Positionsinformationen, so dass ein anderer Profilabschnitt der Schleifscheibe, der nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe verläuft, eine weitere Kante des Werkstücks entgratet oder anfast.
[0027] Dieses Verfahren gestattet es, die eingangs genannte erfindungsgemäße Schleifmaschine optimal zu benutzen. Dazu ist eine exakte Bestimmung der Position der Werkstücke erforderlich. Mit Hilfe dieser Positionsinformationen werden dann die Schleifscheiben direkt angesteuert, so dass diese zum einen für den generellen Schleifvorgang optimal ausgerichtet werden und gegen Ende des Schleifvorgangs eines Werkstücks in Richtung der Längsachse der Halterung des zumindest einen Werkstücks, d.h. in Richtung der z-Achse, so verfahren werden, dass die schrägen Profilabschnitte sowohl eine, bevorzugt auch noch eine weitere Kante des Werkstücks entgraten bzw. diese anfasen.
[0028] Dies hat entsprechend den eingangs gemachten Ausführungen den deutlichen Vorteil, dass das Entgraten bzw. Anfasen innerhalb ein und derselben Maschine stattfinden kann und darüber hinaus sogar auch zeitlich innerhalb des eigentlichen Schleifvorgangs als abschließende Maßnahme stattfindet. So wird letztendlich nicht nur Zeit dadurch gespart, dass das Werkstück nicht in eine weitere Maschine übertragen werden muss, sondern auch dadurch, dass der Entgratungs- bzw. Anfasschritt als Bestandteil des eigentlichen Schleifvorgangs abläuft. Mit anderen Worten entfällt somit nahezu die komplette Zeit für einen zusätzlichen Ent- gratungs- bzw. Anfasschritt. Dies wirkt sich somit positiv auf die Produktionszeit, -kosten und insgesamt die Verfahrenswirtschaftlichkeit aus.
[0029] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
[0030] Die Erfindung wird nachfolgend anhand ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schleifmaschine in ihrer Gesamtheit als Seitenansicht,
Fig. 2 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Schleifspindelsatzes der
Schleifmaschine aus Fig. 1,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Schleifmaschine in einer Draufsicht,
Fig. 4a und 4b eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schleifspindelsatzes mit den jeweils unterschiedlichen Positionen der Schleifspindeln, Fig. 5 eine ausschnittsweise Detailansicht der erfindungsgemäßen Schleifmaschine der Fig. 1 und 3 in einer Seitenansicht mit einer zum Vorschleifen der Werkstücke geeigneten Positionierung der Schleifspindelsätze,
Fig. 6 eine ausschnittsweise Detailansicht entsprechend der Fig. 5 mit einer
Positionierung der Schleifspindelsätze, geeignet zum Fertigschleifen der Werkstücke,
Fig. 7 eine schematische Seitenansicht einer Nockenwelle als Werkstück der erfindungsgemäßen Schleifmaschine,
Fig. 8a bis 8c ausschnittsweise Detailansichten von unterschiedlichen Positionierungen einer kleinen Schleifscheibe mit Dachprofil zum Entgraten oder Anfasen eines Werkstücks,
Fig. 9 die Schleifmaschine aus Fig. 1 mit einer zusätzlichen schematischen Darstellung einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung, einem Dateneingang und einer Steuereinheit, und
Fig. 10a und 10b eine weitere Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schleifspindelsatzes mit den jeweils unterschiedlichen Positionen der Schleifspindeln.
[0031] Eine im Folgenden näher beschriebene Schleifmaschine ist in ihrer Gesamtheit im Folgenden mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. In Fig. 1 ist zu sehen, dass die Schleifmaschine 10 ein Maschinenbett 12, zwei Schleifspindelsätzen 14 und 14', sowie einen Werkstückspindelstock 16 und einen Reitstock 18 aufweist, die in einem Innenraum 19 angeordnet sind. Zwischen Werkstückspindelstock 16 und Reitstock 18 ist hier ein Werkstück 20 in Form einer Nockenwelle 22 eingespannt.
[0032] Diese Nockenwelle 22, oder generell das Werkstück 20, kann durch den Werkstückspindelstock 16 und Reitstock 18 um seine Längsachse 24 gedreht werden und wird während dieser Bewegung nach allgemein bekannten Verfahren durch die seitlich entlang der x- und z-Achse verfahrbaren Schleifspindelsätze 14 und 14' bearbeitet bzw. geschliffen.
[0033] Die Schleifspindelsätze 14 und 14' sind beide in dem vorliegenden Fall identisch aufgebaut. Ihr jeweiliger Aufbau ist exemplarisch in der Fig. 2 anhand des Schleifspindelsatzes 14 verdeutlicht, gilt aber für den Schleifspindelsatz 14' entsprechend.
[0034] Aufgrund des gleichen Aufbaus von Schleif spindelsatz 14 und Schleifspindelsatz 14' werden für die Bestandteile der beiden gleiche Bezugszeichen verwendet, die sich jeweils nur durch einen Strich unterscheiden. Dementsprechend gelten, auch wenn dies nicht jedes mal explizit erwähnt wird, die Merkmale für einen Bestandteil des Schleifspindelsatzes 14 ebenso für den entsprechenden Bestandteil des anderen Schleif spindelsatzes 14' und umgekehrt, sofern nichts anderes gesagt wird.
[0035] Der Schleifspindelsatz 14 besteht aus einer ersten Schleifspindel 26 und einer zweiten, in diesem Fall kleineren Schleifspindel 28. Diese Schleifspindeln bestehen jeweils aus einem Spindelblock 30 bzw. 32 und einer Schleifscheibe 34 bzw. 36, jeweils an Schleif Scheibenaufnahmen 35 bzw. 37 der Schleif spindein 26 bzw. 28 angeordnet. Dabei ist im vorliegenden Fall aufgrund der Größenverhältnisse die Schleifscheibe 34 als eine große Schleifscheibe und die Schleifscheibe 36 als eine vergleichsweise kleine Schleifscheibe ausgestaltet. [0036] Trotz dieser gewählten Größenverhältnisse sind natürlich auch andere Größenverhältnisse denkbar, so dass auch die Schleifspindel 28 mit der Schleifscheibe 36 größer oder genauso groß ausgestaltet sein kann wie die Schleifspindel 26 mit der Schleifscheibe 34.
[0037] Die Ausrichtung der Schleifspindel 28 in Bezug auf die Schleifspindel 26 ist so, dass die Schleifscheiben 36 und 34 entsprechend der Ansicht von Fig. 2 übereinander zu liegen kommen, was sich in Bezug auf die gesamte Schleifmaschine 10 so äußert, dass die beiden Schleifscheiben 34 und 36 innerhalb einer Ebene zu liegen kommen, die senkrecht zu einer Richtung der z-Achse verläuft. Die Schleifspindeln 26 und 26' sind auf einem in Fig. 2 nicht näher gezeigten, aber in Fig. 1 erkennbaren Schlitten 38 bzw. 38' angeordnet und auf diesem unabhängig voneinander auf dem Maschinenbett 12 in x- und z-Richtung verfahrbar. Die Schleifspindeln 28 und 28' sind über einen Träger 40 an der Schleifspindel 26 bzw. 26' im dargestellten Fall an deren Spindelblöcken 30 bzw. 30' angeordnet. Dieser Träger 40 weist, wie in Fig. 2 zu sehen ist, in diesem Fall eine Manschette 42 und eine Halterung 44 auf. Die Halterung 44 dient zur direkten Aufnahme und Befestigung der Schleifspindel 28 und ordnet diese somit an der Manschette 42 an. Die Manschette 42 ist entsprechend dem Spindelblock 30 der Schleifspindel 26 ausgestaltet, an diesem angeordnet und verschwenkbar um eine Rotationsachse 46 der Schleifspindel 26 gelagert.
[0038] Aufgrund dieser Ausgestaltung ist es möglich, über die Manschette 42 und die Halterung 44 die Schleifspindel 28 mit der Schleifscheibe 36 um die Rotationsachse 46 der Schleifspindel 26 zu verschwenken. Dieses Verschwenken erfolgt durch eine hier nicht näher gezeigte Antriebseinheit, die entsprechend den Kenntnissen eines Fachmanns auf diesem Gebiet der Schleifmaschinen gewählt, ausgestaltet und angeordnet werden kann, um eine erwünschte Funktionalität dieser Verschwenkbarkeit zu erhalten. Beispielhaft seien an dieser Stelle pneumatische und hydraulische Antriebe oder auch Antriebe über Zahnräder oder Riemen erwähnt. [0039] Zum Schutz der Schleifscheibe 34 ist diese, wie insbesondere in Fig. 2 zu erkennen ist, mit einer Schutzklappe 47 versehen. Diese Schutzklappe 47 ist in der in Fig. 2 gezeigten Position so angeordnet, dass sie den dem Betrachter zugewandten Bereich der Schleifscheibe 34 freigibt, so dass ein Werkstück, welches sich auf dieser dem Betrachter zugewandten Seite befindet, geschliffen werden kann.
[0040] Die Schutzklappe 47 ist ebenfalls um die Rotationsachse 46 ver- schwenk- bzw. drehbar, indem sie an einer Achse 50 drehbar gelagert ist. Um ein gleichzeitiges Verschwenken von Schleifspindel 28 und Schutzklappe 47 zu erreichen, ist letztere über einen Steg 52 mit dem Träger 40, insbesondere mit der Halterung 44 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verbunden. Durch diese Wirkverbindung wird bei einer Verschwenkbewegung der Schleifspindel 28 um die Rotationsachse 46 der Schleifspindel 26 ebenfalls die Schutzklappe 47 mit verschwenkt, so dass der dem Betrachter zugewandte Bereich der Schleifscheibe 34 in der Fig. 2 nun durch die Schutzklappe 47 verdeckt wird. Dies ist beispielsweise in der Draufsicht der Fig. 3 zu sehen.
[0041] Ebenso ist in der Ansicht von Fig. 3 zu erkennen, wie die Stellung der Schleifspindel 28 nach dem Verschwenkvorgang innerhalb der gesamten Schleifmaschine 10 vorliegt. Während in der Ansicht von Fig. 1 die Stellung von Schleifspindel 26 und Schleifspindel 28 so ist, dass die Schleifscheibe 34 der Schleifspindel 26 für eine Bearbeitung und ein Schleifen der Werkstücke 20 frei angeordnet ist, befindet sich in der in Fig. 3 dargestellten Stellung die Schleifscheibe 36 der Schleifspindel 28 in Bezug auf die Richtung der x-Achse zwischen dem Werkstück 20 und der größeren Schleifscheibe 34 der Schleifspindel 26. Dementsprechend ist die Schleifscheibe 36 der Schleifspindel 28 so angeordnet, dass sie zum Bearbeiten und Schleifen des Werkstücks 20, hier der Nockenwelle 22, verwendet werden kann.
[0042] Diese Anordnung einer großen Schleifscheibe 34 zum Vorschleifen einer Nockenwelle 22 und einer an der Schleifspindel 26 der großen Schleifscheibe 34 verschwenkbar angeordneten kleinen Schleifspindel 28 mit der Schleifscheibe 36 hat den Vorteil, dass durch diese Kombination eine deutliche Platzersparnis erhalten wird. Die sich durch die Anordnung der Schleifscheiben 36 und 34 innerhalb der zuvor erwähnten gemeinsamen Spindelebene, die senkrecht zu einer Richtung der z- Achse verläuft, ergebenden Vorteile werden im Folgenden noch näher beschrieben.
[0043] Fig. 4a und 4b verdeutlichen nochmals das Prinzip der verschwenkbaren kleinen Schleifscheibe 36 gegenüber der großen Schleifscheibe 34. Fig. 4a zeigt hier den auch in der Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Zustand, bei dem die kleine Schleifscheibe 36 mit der Schleifspindel 28 in Bezug auf die Ansichten der Fig. 1, 2 und 4a bzw. 4b oberhalb der großen Schleifscheibe 34 angeordnet ist. Die große Schleifscheibe 34 ist hierbei im in Fig. 4a dargestellten rechten Bereich durch die Schutzklappe 47 verdeckt, im linken Bereich aber freigegeben, so dass ein Schleifen von Werkstücken, hier z.B. einer Nocke 48 einer Nockenwelle 22, erfolgen kann. Ist dieses Vorschleifen mit der großen Schleifscheibe 34 abgeschlossen, kann der Schleifspindelsatz durch den Schlitten 38 entsprechend in x-Richtung verfahren werden und anschließend eine Verdrehung um die Rotationsachse 46 der Schleifspindel 26 stattfinden, wie sie hier durch den Doppelpfeil 50 angedeutet ist.
[0044] Diese Rotation endet in der in Fig. 4b dargestellten Stellung der kleinen Schleifscheibe 36 und der hier nicht näher gezeigten Schleifspindel 28 in einer Position, die entsprechend der Darstellung von Fig. 4b links neben der großen Schleifscheibe 34 ist. Durch Verdrehen der Schleifspindel 28 mit der kleinen Schleifscheibe 36 wird auch, wie zuvor bereits beschrieben wurde, in diesem Ausführungsbeispiel die Schutzklappe 47 verdreht, so dass nun der dem Werkstück 20 zugewandte Bereich der großen Schleifscheibe 34 durch die Schutzklappe 47 verdeckt bzw. geschützt wird. So kann nun die kleine Schleifscheibe 36 das Fertigschleifen der Nocke 48 durchführen, während die große Schleifscheibe 34 nicht durch Abriebbzw. Splittermaterialien beschädigt werden kann.
[0045] Soll wieder die große Schleifscheibe 34 für Schleifvorgänge benutzt werden, kann selbstverständlich die kleine Schleifscheibe 36 mit der Schleifspindel 28 entsprechend dem vorher Gesagten in umgekehrter Weise wieder zurück verschwenkt werden, so dass wieder entsprechend der Verschwenkbewegung, angedeutet durch den Doppelpfeil 50, die kleine Schleifscheibe 36 eine Position oberhalb der großen Schleifscheibe 34 einnimmt, wie sie in Fig. 4a dargestellt ist.
[0046] In Fig. 10a und 10b ist ebenfalls eine Ausgestaltungsform der Schleifmaschine 10 entsprechend den Fig. 4a und 4b dargestellt. Dabei sind insbesondere auch hier die Schleifscheiben 34 und 36 und die Schutzklappe 47 in ihren jeweiligen Positionen vor und nach dem Verschwenken der Schleifspindel 28 zu sehen.
[0047] Wie eingangs bereits erwähnt wurde, eignet sich die erfindungsgemäße Schleifmaschine insbesondere dazu, eng benachbart angeordnete Werkstücke auf einer Halterung, z.B. in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen der Fig. 5 ff. die Nocken 48' und 48" auf der Nockenwelle 22, gleichzeitig zu schleifen bzw. zu bearbeiten. Dabei wird jeweils eine der Nocken 48' und 48" von einem Schleifspindelsatz 14 bzw. 14' bearbeitet.
[0048] In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist dazu die Positionierung der Schleifspindelsätze dargestellt, in der die Nocken 48' und 48" auf der Nockenwelle 22 mit den großen Schleifscheiben 34, 34' vorgeschliffen werden. Dazu sind die Schleifspindelsätze in Richtung der z-Achse aneinander zusammengefahren und auf jeweils der Höhe einer Nocke 48', 48" so ausgerichtet, dass die großen Schleifscheiben 34, 34' jeweils einer dieser Nocken 48' und 48" in Bezug auf die Richtung der z-Achse gegenüberstehen. Es versteht sich, dass darauffolgend oder gleichzeitig auch eine Ausrichtung in Bezug auf die x-Achse vorgenommen wird, damit die Schleifscheiben 34, 34' in einen entsprechenden Kontakt mit den Nocken 48', 48" kommen können, um so entsprechend der bekannten Verfahren einen Schleifvorgang durchführen zu können. Auch die entsprechenden Ausrichtungen innerhalb der Richtung der x-Achse zur Anpassung an die Form der Werkstücke, hier der Nocken 48 bei der Rotation der Nockenwelle 22 um ihre Längsachse 24, findet nach den allgemein bekannten Verfahren und mit entsprechenden Parametern statt. [0049] Die großen Schleifscheiben 34 und 34' können bei diesem Vorgang des Vorschleifens der Nocken 48' und 48" bis auf wenige mm in Richtung der z-Achse aneinander fahren. Dadurch wird ein gleichzeitiges Vorschleifen dieses Nockenpaars 52, das aus den Nocken 48' und 48" gebildet wird, ermöglicht. Der Mindestabstand zwischen den beiden Schleifscheiben 34 und 34' wird bei dem zuvor genannten Zusammenfahren in Richtung der z-Achse lediglich durch die Breite der Schutzklappen 47 und 47' vorgegeben.
[0050] Ist der Vorgang des Vorschleifens durch die großen Schleifscheiben 34, 34' beendet, können die Schleifspindelsätze 14 und 14' in Richtung der x-Achse von der Nockenwelle 22 beabstandet werden, woraufhin die Schleifspindeln 28 und 28' mit den kleinen Schleifscheiben 36 und 36' entsprechend den zuvor gemachten Ausführungen um die Rotationsachsen 46 und 46' der Schleifspindeln 26 und 26' verschwenkt werden, so dass die Schleifscheiben 36 und 36' in einer Höhe über dem Maschinenbett zu liegen kommen, bzw. entsprechend von diesem beabstandet sind, dass die Schleifscheiben 36 und 36' nun für eine Bearbeitung der Werkstücke 20, also hier der Nocken 48' und 48", eingesetzt werden können.
[0051] Auch hierbei erfolgt wieder eine entsprechende Ausrichtung der Schleifspindelsätze 14 und 14', d.h. somit auch der Schleifscheiben 36 und 36', in Richtung der z-Achse, so dass diese Schleifscheiben 36 und 36' relativ nahe aneinander zu liegen kommen, um ein entsprechendes Nockenpaar 52, hier die Nocken 48' und 48", weiter bearbeiten bzw. schleifen zu können. Diese Positionierung ist in Fig. 6 verdeutlicht.
[0052] Man erkennt hier, dass die kleinen Schleifscheiben 36 und 36' aus Sicht des Betrachters der Fig. 6 hinter den Nocken 48' und 48" zu liegen kommen und dahinter wiederum die Schutzklappen 47 und 47' zu sehen sind, die die Schleifscheiben 34 und 34' verdecken, bzw. schützen. Ferner sieht man auch, dass die Schleifspindeln 28 und 28' nun gegenüber der Darstellung von Fig. 5 nicht mehr oberhalb der Schleifspindeln 26 und 26' zu liegen kommen sondern zwischen der Nockenwelle 22 und den Schleifspindeln 26 und 26' angeordnet sind.
[0053] Durch diese Anordnung zwischen der Nockenwelle 22 und den Schleifspindeln 26 und 26', sowie mit den Schleifscheiben 36 und 36' in einer zur Richtung der z-Achse parallelen Ebene gemeinsam mit den entsprechenden großen Schleifscheiben 34 und 34' ist es auch hier möglich, gleichzeitig ein Nockenpaar 52 zu bearbeiten.
[0054] Es versteht sich, dass auch hier die Ausrichtung der Schleifspindelsätze 14 und 14' in Richtung der x- Achse so nach bekannten Verfahren und mit entsprechenden Parametern erfolgt, dass die Schleifscheiben 36 und 36' auch immer den nötigen und gewünschten Kontakt zu den Werkstücken 20, hier den Nocken 48' und 48", haben, damit ein erfolgreiches Bearbeiten und Schleifen erreicht wird.
[0055] Neben den hier dargestellten Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 6, in denen die Schleif spindelsätze 14 und 14' auf dem Maschinenbett 12 auf einer gemeinsamen Seite des Werkstücks 20 bzw. der Nockenwelle 22 angeordnet und verfahrbar sind, ist es natürlich auch denkbar, die Schleifspindelsätze 14 und 14' auf unterschiedlichen Seiten des Werkstücks 20 bzw. der Nockenwelle 22 entsprechend den Kenntnissen eines Fachmanns auf dem Gebiet solcher Schleifmaschinen verfahrbar anzuordnen. Ferner ist auch trotz der hier insbesondere im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 gezeigten gleichzeitigen gemeinsamen Bearbeitung eines Nockenpaars 48', 48" denkbar, dass zwei entsprechende Nocken 48' und 48" oder allgemein Werkstücke unabhängig voneinander bearbeitet werden.
[0056] Fig. 7 zeigt den schematischen Aufbau einer Nockenwelle 22 mit der Welle 54, auf der die Nocken 48 angeordnet sind. Von diesen Nocken 48 bilden immer zwei Nocken 48' und 48" ein Nockenpaar 52. Dieses Nockenpaar ist dadurch gekennzeichnet, dass die dazugehörigen Nocken 48' und 48" relativ nahe nebeneinander liegen, zumindest näher als der Abstand eines Nockenpaars zu einem anderen Nockenpaar beträgt, und dass die entsprechenden Nocken 48' und 48" innerhalb eines solchen Nockenpaars 52 in ihrer Anordnung bezüglich der Rotation um die Welle 54 identisch angeordnet und ausgerichtet sind. Wird diese Nockenwelle 22 in die Schleifmaschine 10 eingesetzt, so erfolgt die Ausrichtung der Nockenwelle 22 innerhalb der Schleifmaschine 10 so, dass ein Längsanschlag 56, der z.B. in den Werkstückspindelstock 16 eingesetzt wird, immer die gleiche Position innerhalb dieser Schleifmaschine 10 einnimmt.
[0057] Diese Ausrichtung durch den Längsanschlag 56 kann somit dazu verwendet werden, die Position der Nocken 48 auf der Welle 54 bis auf wenige pm genau relativ zu diesem Längsanschlag 56 zu bestimmen. Diese Bestimmung kann dabei so erfolgen, dass Positionsinformationen der Nocken 48 ermittelt werden, die sich alle auf den Längsanschlag 56 beziehen, oder auch so, dass eine entsprechende Nocke 48 in ihrer Position so beschrieben wird, dass sich die Positionsinformationen auf eine vorhergehende Nocke 48 auf der Welle 54 beziehen. So könnte z.B. die Position einer Nocke 48" aus Fig. 7 durch den Abstand zum Längsanschlag 56 beschrieben werden, oder auch als Positionsinformation in Bezug auf die vorherige Nocke 48' angegeben werden.
[0058] Die für die Ermittlung und Verarbeitung der Positionsinformationen notwendigen Vorrichtungen sind in der Fig. 9 gezeigt. Die Messeinrichtung 90 kann sowohl als eine separate Vorrichtung außerhalb der Schleifmaschine 10 angeordnet sein, als auch im Innenraum 19 der Maschine angeordnet sein, um dort die Positionsbestimmung der Nocken 48 direkt auf der eingespannten Nockenwelle 22 vorzunehmen. Die erstere Variante hat den Vorteil, dass die Positionen der Nocken bestimmt werden können, während die Schleifmaschine 10 bereits mit einem anderen Schleifvorgang betrieben wird. Es werden somit Nebenzeiten, die durch das Messen verursacht werden und somit die Schleifmaschine 10 für den Schleifprozess blockieren, vermieden. [0059] Die andere Variante mit der Anordnung der Messeinrichtung 90 innerhalb der Schleifmaschine 10 hat demgegenüber den Vorteil, dass kein zusätzlicher Platzbedarf außerhalb der Schleifmaschine 10 notwendig ist. Außerdem werden Fehler, die beim Einspannen der Nockenwelle 22 in die Schleifmaschine 10 auftreten können und durch die eine Verschiebung der zuvor ermittelten Position eintreten kann, vermieden.
[0060] Die Ermittlung der Position durch die Messeinrichtung 90 kann erfindungsgemäß bevorzugt durch berührungslose Verfahren, insbesondere durch Laser oder Initiatoren, erfolgen. Darüber hinaus sind aber natürlich auch andere, einem Fachmann auf diesem Gebiet bekannte Verfahren des berührungslosen und des berührenden Vermessens der Werkstücke, wie z.B. mechanische Abtastverfahren, denkbar.
[0061] Die durch die Messeinrichtung 90 ermittelten Daten werden an einen Dateneingang 92 der Schleifmaschine 10 weitergegeben, wie schematisch durch den Pfeil 91 angedeutet ist. Von dem Dateneingang 92 gelangen die Daten dann, wie schematisch durch den Pfeil 93 angedeutet ist, in eine Datenverarbeitung 94 der Schleifmaschine 10. Die Datenverarbeitung 94 bereitet die Daten entsprechend einem Fachmann auf diesem Gebiet bekannten Verfahren auf und führt sie anschließend einer Steuereinheit 96 zu, wie durch den Pfeil 95 angedeutet ist. Die Steuereinheit 96 dient zur direkten Kontrolle der Schleifspindelsätze 14 und 14'. Dies beinhaltet sowohl das Verfahren der Schleif spindelsätze 14 und 14' auf dem Maschinenbett 12 als auch, entsprechend den zuvor gemachten Ausführungen, die Positionierung der Schleifspindeln 28 und 28' durch Verschwenken und den Betrieb der Schleifscheiben 34, 34', 36 und 36'. Die Steuerung der Schleifspindelsätze 14 und 14' durch die Steuereinheit 96 ist in Fig. 9 schematisch durch die Pfeile 97 und 97' angedeutet. Demgegenüber stellen die Pfeile 91, 93 und 95 entsprechend den zuvor gemachten Ausführungen den prinzipiellen Verlauf der Positionsinformationen dar. [0062] Die Bestimmung der Positionsinformationen der einzelnen Nocken 48 der Nockenwelle 22 ist zum einen dahingehend von Vorteil, dass die Schleifspindelsätze 14 und 14' aufgrund dieser Positionsinformationen durch eine hier nicht näher gezeigte Steuereinheit so ausgerichtet werden können, dass ein Schleifen der Nocken 48, wie es z.B. durch die Fig. 5 und 6 angedeutet und in dem Zusammenhang beschrieben wurde, durchgeführt werden kann. Da die Schleifscheiben aufgrund des dichten Zusammenfahrens der Schleifscheiben 34 und 34' bzw. 36 und 36', welches im Bereich von 10 mm liegt, nicht beliebig breit sein können, ist hierbei bereits eine gewisse Genauigkeit der Positionsinformationen notwendig.
[0063] Des Weiteren wird aufgrund dieser exakten Positionsinformationen auch ein Entgraten bzw. Anfasen der Werkstücke 20, hier der Nocken 48, ermöglicht, wie es im Folgenden im Zusammenhang mit den Fig. 8a bis 8c näher beschrieben wird.
[0064] In Fig. 8a ist eine Schleifscheibe 58 zu sehen, die eine besondere Ausführungsform der kleinen Schleifscheiben 36 bzw. 36' darstellt. Diese Schleifscheibe 58 ist zum Bearbeiten eines Werkstücks 60, z.B. einer Nocke 48, an diesem ausgerichtet. Wie in den Fig. 8a bis 8c zu sehen ist, weist diese Schleifscheibe 58 in ihrem Schleifmaterial 62 ein so genanntes Dachprofil 64 auf. Dieses Dachprofil 64 ist durch eine Vertiefung im Schleifmaterial 62 in der dem Werkstück 60 zugewandten Seite gekennzeichnet. Dadurch ergeben sich in Bezug auf die hier nicht näher gezeigte Rotationsachse der Schleifscheibe 58 weiter außen liegende umlaufende Schleifflächen 66 und eine weiter innen liegende umlaufende Schleiffläche 68. Diese Schleifflächen 66 und 68 sind durch schräge, nicht parallel zu der Rotationsachse der Schleifscheibe 58 ausgerichtete, Profilabschnitte 70 und 72 als Übergang miteinander verbunden. Aus diesem Versatz zwischen den Enden 66 und 68 sowie aus den schrägen Profilabschnitten 70 und 72 ergibt sich das in der Ansicht der Fig. 8a bis 8c zu sehende Dachprofil 64. [0065] Dieses Dachprofil 64 besitzt somit durch das Schleifmaterial 62 einen Schleifbereich 74, der mit dem inneren Ende 68 zusammenfällt, und jene schräg verlaufenden Profilabschnitte 70 und 72, die sich zum Entgraten und Anfasen eignen, wie im Folgenden näher beschrieben wird.
[0066] Es versteht sich, dass neben der zuvor gemachten Ausführung in Bezug auf das in den Fig. 8a bis 8c zu sehende Dachprofil 64 der Begriff "Dachprofil" hier, im Folgenden und generell im Rahmen dieser Erfindung auch Profile in Schleifscheiben mit nur einem Profilabschnitt 70, 72 sowie auch mit einem zur Rotationsachse nicht parallel verlaufenden Schleifbereich 74 meint und umfasst.
[0067] Soll mit solch einer Schleifscheibe 58 das Fertigschleifen eines Werkstücks 60, z.B. einer Nocke 48, analog zu den kleinen Schleifscheiben 36 bewerkstelligt werden, wird diese Schleifscheibe 58 zunächst so an dem Werkstück 60 ausgerichtet, dass dieses vorzugsweise ausschließlich durch den Schleifbereich 74 bearbeitet wird. Diese Positionierung ist beispielhaft in Fig. 8a dargestellt. Um diese Ausrichtung erfolgreich zu erhalten, werden die Positionsinformationen, wie sie im Vorhergehenden näher beschrieben wurden, verwendet.
[0068] Während des Schleifvorgangs mit dem Schleifbereich 74 bildet sich an Kanten 76' und 76" des Werkstücks 60 häufig eine gewisse Menge an hier nicht näher gezeigtem Grat.
[0069] Wird nun die Schleifscheibe 58 in eine Richtung der z-Achse, hier beispielhaft durch den Pfeil 78 dargestellt, verfahren, trifft der Übergang vom Schleifbereich 74 in den Profilabschnitt 70 im Bereich eines Scheitelpunkts 80 auf die entsprechende mit Grat behaftete Kante 76' des Werkstücks 60. Diese Positionierung ist beispielhaft in Fig. 8b dargestellt. Dies kann nach dem eigentlichen Schleifprozess oder gegen Ende des Schleifprozesses stattfinden, insbesondere zu einem Zeitpunkt, der in etwa 60 bis 100 % der Gesamtbearbeitungszeit des einzelnen Werkstücks entspricht. [0070] Demzufolge findet somit gleichzeitig ein weiteres Schleifen mit dem Schleifbereich 74 neben dem Entgraten oder Anfasen der Kante 76' durch den Profilabschnitt 70 statt. Nachdem der Entgrat- bzw. Anfasvorgang an der Kante 76' beendet ist, wird die Schleifscheibe 58 in die entgegengesetzte Richtung wie vorher verfahren, was in der Fig. 8b durch den Pfeil 82 angedeutet ist. Die Endposition dieses Verfahrens entlang der Richtung des Pfeils 82 ist die in Fig. 8c dargestellte Position der Schleifscheibe 58 am Werkstück 60, wobei hier nur die Kante 76" des Werkstücks 60 im Bereich des Scheitelpunkts 84 zwischen Schleifbereich 74 und Profilabschnitt 72 zu liegen kommt.
[0071] Bei dieser Positionierung der Schleifscheibe 58 am Werkstück 60 wird dann entsprechend den zuvor gemachten Ausführungen im Zusammenhang mit der Fig. 8b analog ein an der Kante 76" gebildeter Grat durch den Profilabschnitt 72 der Schleifscheibe 58 entfernt. Ferner wird dann noch gegebenenfalls die Kante 76" des Werkstücks 60 durch diesen Profilabschnitt 72 angefast.
[0072] Um diese Entgratung bzw. Anfasung exakt ausführen zu können, ist es notwendig, dass die zuvor erwähnten Positionsinformationen von den Werkstücken 60, also z.B. den Nocken 48, mit möglichst hoher Genauigkeit vorliegen, da zum einen die Abstände zu den Scheitelpunkten 80 und 84 beim eigentlichen Schleifvorgang entsprechend der Fig. 8a vergleichsweise gering sind, um eine unnötige Breite der Schleifscheibe 58 zu vermeiden. Zum anderen soll oftmals gar nicht ein Anfasen des Werkstücks 60 an seinen Kanten 76' und 76" erfolgen, so dass die Anordnung der Profilabschnitte 70 bzw. 72 der Schleifscheibe 58 an diesen entsprechenden Kanten 76' und 76" des Werkstücks 60 gerade so vorgenommen werden soll, dass die Schleifwirkung der zuvor genannten Profilabschnitte 70 und 72 gerade für das Entgraten des Werkstücks 60 an seinen Kanten 76' und 76" ausreicht.
[0073] Es versteht sich, dass trotz der zuvor gemachten Ausführungen auch ein Verfahren der Schleifscheibe 58 in umgekehrter Reihenfolge, d.h. erst in Richtung des Pfeils 82 und dann in Richtung des Pfeils 78, im Rahmen dieser Erfindung liegt und in analoger Weise zu gleichen Ergebnissen führt.
[0074] Entsprechend den zuvor gemachten Ausführungen im Zusammenhang mit insbesondere den Fig. 8a bis 8c und Fig. 9 läuft ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Schleifen von solchen Werkstücken 60, insbesondere von Nocken 48, so ab, dass zunächst die Positionen der Werkstücke 60 auf einer in Fig. 8a bis 8c nicht näher gezeigten Halterung, z.B. der Welle 54, ermittelt werden. Dies kann durch eine Messeinrichtung 90 geschehen. Diese Positionsinformationen werden dann an die Steuereinheit 96 der Schleifmaschine 10 weitergegeben, die den Schleifprozess und somit auch die Schleifspindeln 26, 26', 28 und 28' der Schleifspindelsätze 14 und 14' steuert. Wenn nötig, kann davor noch eine Aufbereitung und Anpassung der Positionsinformationen durch die Datenverarbeitung 94 erfolgen. Basierend auf diesen Positionsinformationen steuert diese Steuereinheit 96 z.B. die Schleifspindeln 28 und 28', bzw. somit mittelbar die Schleifscheibe 58, bzw. z.B. die Schleifscheiben 36 und 36', in Richtung der z-Achse sowie auch in Richtung der x- Achse auf das Werkstück 60 zu. Wie in Fig. 8a gezeigt, wird dann zunächst das Werkstück 60 durch den Schleifbereich 74 der Schleifscheibe 58 geschliffen, woraufhin die Schleifscheibe 58 dann entsprechend den zuvor gemachten Ausführungen im Zusammenhang mit den Fig. 8b und 8c in Richtung der z-Achse, wie es durch die Pfeile 78 und anschließend 82 angedeutet ist, verfahren, um die Kanten 76' und 76" des Werkstücks 60 zu entgraten bzw. anzufasen. Diese Schritte des Verfahrens entlang der z-Achse basieren, wie zuvor bereits ausgeführt wurde, auf den exakten Positionsinformationen, die in dem ersten Schritt des Ermitteins der Position der Werkstücke 60 bestimmt wurden.
[0075] Durch dieses Verfahren kann das Entgraten und/oder Anfasen zeitneutral in der Schleifmaschine 10 durchgeführt werden, wodurch ein zusätzlicher, in der Regel eine weitere Maschine erfordernder Schritt zum Entgraten und/oder Anfasen der Werkstücke 60, wie es bisher durchgeführt wurde, entfällt.

Claims

Patentansprüche
Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstücks (20, 22, 48, 60), insbesondere von Nocken (48, 60), mit
einem Maschinenbett (12),
einer Schleifscheibe (58, 36, 36'), die ein Profil mit einem im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') verlaufenden Schleifbereich (74) und zumindest einem Profilabschnitt (70, 72) aufweist, der nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') verläuft,
einer Schleifspindel (28, 28'), an der die zumindest eine Schleifscheibe (58, 36, 36') angeordnet ist und die auf dem Maschinenbett (12) verfahrbar angeordnet ist,
einer Steuereinheit (96) zur Steuerung des Schleifprozesses,
wobei die Steuereinheit (96) derart ausgestaltet ist, dass anhand von Positionsinformationen von Positionen von Kanten (76', 76") des Werkstücks in Richtung der Längsachse (24) des Werkstücks (20, 22, 48, 60) während oder nach dem Schleifen des Werkstücks (20, 22, 48, 60), insbesondere gegen Ende des Schleifens des Werkstücks (20, 22, 48, 60), nacheinander die Kanten (76', 76") des Werkstücks (20, 22, 48, 60) mit dem zumindest einen Profilabschnitt (70, 72) der Schleifscheibe (58, 36, 36') entgratet oder angefast werden.
Schleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass die Schleifscheibe (58, 36, 36') ein Dachprofil (64) mit zwei Profilabschnitten (70, 72) aufweist, die nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') verlaufen und zwischen denen ein im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') verlaufender Schleifbereich (74) angeordnet ist.
Schleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Profilabschnitt (70, 72) so ausgebildet ist, dass sich der Abstand von der Rotationsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') eines jeden Punk- tes im Profil entlang der Erstreckung des Profilabschnitts (70, 72) zum Scheitelpunkt (80, 82) hin verringert.
4. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifmaschine einen Dateneingang (92) zur Aufnahme der Positionsinformationen aufweist.
5. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifmaschine eine Messeinrichtung (90) zur Ermittlung der Positionsinformationen aufweist.
6. Schleifmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (90) ausgestaltet ist, die Positionsinformationen berührungslos, insbesondere durch Abstandsbestimmungen mittels Laser oder eines Initiators, zu ermitteln.
7. Schleifmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (20, 48, 60) auf einer Halterung (54) aufgenommen sind und dass die Messeinrichtung (90) ausgestaltet ist, zumindest eine erste Position relativ zu einem Längsanschlag (56) der Halterung (54) der Werkstücke (20, 48, 60) zu ermitteln.
8. Schleifmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (90) ausgestaltet ist, alle Positionen relativ zu dem Längsanschlag (56) der Halterung (54) der Werkstücke (20, 48, 60) zu ermitteln.
9. Schleifmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (90) ausgestaltet ist, die restlichen Positionen relativ zueinander zu ermitteln.
10. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (90) außerhalb eines Innenraums (19) der Schleifmaschine angeordnet ist.
11. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (90) innerhalb eines Innenraums (19) der Schleifmaschine angeordnet ist.
12. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (96) so ausgestaltet ist, dass die Kanten (76', 76") des Werkstücks (20, 22, 48, 60) mit dem zumindest einen Profilabschnitt (70, 72) der Schleifscheibe (58, 36, 36') erst nach 50 bis 95 %, insbesondere nach 60 bis 80 % der Gesamtbearbeitungszeit entgratet bzw. angefast werden.
13. Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks (20, 48, 60), insbesondere von Nocken (48, 60), auf einer Halterung (54) mit einer Schleifmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit folgenden Schritten:
a) Ermitteln der Position des zumindest einen Werkstücks (20, 48, 60) auf der Halterung (54),
b) Weitergabe der Positionsinformationen an eine Steuereinheit (96) zur Steuerung des Schleifprozesses,
c) Positionierung der Schleifscheibe (58, 36, 36') für einen Schleifvorgang in Richtung der Längsachse (24) der Halterung (54) des zumindest einen Werkstücks (20, 48, 60) und senkrecht zu dieser Längsachse (24) basierend auf den Positionsinformationen,
d) Schleifen des zumindest einen Werkstücks (20, 48, 60) mit einem Schleifbereich (74) der Schleifscheibe (58, 36, 36'),
e) Verfahren der Schleifscheibe (58, 36, 36') in Richtung der Längsachse (24) der Halterung (54) des zumindest einen Werkstücks (20, 48, 60) basierend auf den Positionsinformationen, so dass ein Profilabschnitt (70, 72) der Schleifscheibe (58, 36, 36'), der nicht parallel zur Rotati- onsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') verläuft, eine Kante (76', 76") des Werkstücks (20, 48, 60) entgratet oder anfast.
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt:
f) Verfahren der Schleifscheibe (58, 36, 36') in die entgegengesetzte Richtung der Längsachse (24) der Halterung (54) des zumindest einen Werkstücks (20, 48, 60) basierend auf den Positionsinformationen, so dass ein anderer Profilabschnitt (72, 70) der Schleifscheibe (58, 36, 36'), der nicht parallel zur Rotationsachse der Schleifscheibe (58, 36, 36') verläuft, eine weitere Kante (76', 76") des Werkstücks (20, 48, 60) entgratet oder anfast.
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