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Verfahren zum Schleifen von Werkstücken - Dokument DE19846172A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19846172A1 23.03.2000
Titel Verfahren zum Schleifen von Werkstücken
Anmelder Ernst Thielenhaus GmbH & Co. KG, 42285 Wuppertal, DE
Vertreter Honke und Kollegen, 45127 Essen
DE-Anmeldedatum 07.10.1998
DE-Aktenzeichen 19846172
Offenlegungstag 23.03.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.03.2000
IPC-Hauptklasse B24B 1/00
IPC-Nebenklasse B24B 7/16   B24B 7/17   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen von Werkstücken, insbesondere zum Planschleifen von Bremsscheiben, mit mindestens einem rotierend angetrieben Schleifwerkzeug. Das Schleifwerkzeug und das Werkstück werden durch eine Zustellbewegung des Schleifwerkzeuges und/oder des Werkstückes im Eilgang aufeinander zu bewegt.Vor einem Berührungskontakt zwischen Schleifwerkzeug und Werkzeug wird der Vorschub der Zustellbewegung reduziert und ein Zustellvorschub für die spanende Bearbeitung eingestellt. Nach Erreichen der dem Werkstückfertigmaß entsprechenden Bearbeitungsendposition führen das Schleifwerkzeug und/oder das Werkstück eine Rückstellbewegung mit einer gegenüber dem Zustellvorschub reduzierten Rückstellgeschwindigkeit aus, wobei eine mit dem Rückstellweg allmählich zunehmend feinere Spanabnahme erfolgt. Erst im Anschluß an diese geschwindigkeitskontrollierte Rückstellbewegung werden das Schleifwerkzeug und/oder das Werkstück im Eilgang in eine Ausgangsposition zurückbewegt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen von Werkstücken, insbesondere zum Planschleifen von Bremsscheiben, mit mindestens einem rotierend angetriebenen Schleifwerkzeug, wobei

das Schleifwerkzeug und das Werkstück durch eine Zustellbewegung des Schleifwerkzeuges und/oder des Werkstückes im Eilgang aufeinander zu bewegt werden,

vor einem Berührungskontakt zwischen Schleifwerkzeug und Werkstück der Vorschub der Zustellbewegung reduziert und ein Zustellvorschub für die spanende Bearbeitung eingestellt wird und

im Anschluß an die Schleifbearbeitung das Schleifwerkzeug und/oder das Werkstück im Eilgang in ihre Ausgangsposition zurückgestellt werden.

Das Verfahren soll im Zuge einer Werkstückserienfertigung einsetzbar sein und muß mit kurzen Taktzeiten arbeiten.

Im Rahmen der bekannten Maßnahmen wird der Zustellvorschub für die spanende Bearbeitung des Werkstückes vor dem Erreichen des Fertigmaßes gedrosselt. Der größte Teil des Zustellweges während der spanenden Bearbeitung wird mit einem Schruppvorschub zurückgelegt. Vor Erreichen des Werkzeugfertigmaßes erfolgt eine Umschaltung auf einen wesentlich kleineren Schlichtvorschub und schließlich auf einen nochmals kleineren Feinschlichtvorschub. Während einer sich anschließenden Ausfeuerphase wird die Schleifbearbeitung fortgesetzt ohne zwangsläufige Zustellung. Dabei werden Spannungen im Werkstück, die durch den Schleifdruck verursacht werden, abgebaut.

Trotz aufwendiger Zustellbewegung mit stufenweise reduziertem Zustellvorschub und anschließender Ausfeuerung sind bei dem Schleifverfahren, wenn es im Rahmen einer Serienfertigung mit kurzen Taktzeiten ausgeführt werden muß, Formfehler des Werkstückes nicht zu vermeiden und erfüllt auch das Schliffbild noch nicht höchste Anforderungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schleifverfahren für Serienteile, insbesondere zum Planschleifen von Bremsscheiben anzugeben, das unter Beibehaltung kurzer Bearbeitungszeiten ein in bezug auf die Maßgenauigkeit sowie das Schliffbild besseres Schleifergebnis ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das Schleifwerkzeug und/oder das Werkstück nach Erreichen ihrer dem Werkstückfertigmaß entsprechenden Bearbeitungsendposition eine Rückstellbewegung mit einer gegenüber dem Zustellvorschub reduzierten Rückstellgeschwindigkeit ausführen, wobei eine mit dem Rückstellweg allmählich zunehmend feinere Spanabnahme erfolgt, und daß erst im Anschluß an die geschwindigkeitskontrollierte Rückstellbewegung das Schleifwerkzeug und/oder das Werkstück im Eilgang in die Ausgangsposition zurückbewegt werden. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei den in der Praxis geforderten kurzen Bearbeitungszeiten eine nach dem Stand der Technik durchgeführte Ausfeuerung, bei der der Schleifvorgang ohne zwangsläufigen Zustellvorschub fortgesetzt wird, nicht ausreicht, um den Druckaufbau zwischen Schleifkörper und Werkstück während der vorangegangenen Bearbeitung vollständig abzubauen. Beim schnellen Abheben der Schleifkörper durch eine Eilgangrückstellung werden Spannungen im Werkstück und im Maschinensystem unkontrolliert frei, die Formfehler verursachen und das Schliffbild negativ beeinflussen. Überraschend ergibt sich ein wesentlich besseres Schleifergebnis, wenn die Ausfeuerung ersetzt wird durch eine geschwindigkeitskontrollierte Rückstellbewegung mit einer gegenüber dem Zustellvorschub reduzierten Rückstellgeschwindigkeit. Diese geschwindigkeitskontrollierte Bewegung ist mit einer allmählich zunehmend feineren Spanabnahme verbunden.

Vorzugsweise wird der Rückstellweg für die geschwindigkeitskontrollierte Rückstellbewegung so bemessen, daß das Schleifwerkzeug die bearbeitete Werkstückoberfläche am Ende des Rückstellweges nicht mehr berührt. In der Praxis beträgt der Rückstellweg für die geschwindigkeitskontrollierte Rückstellbewegung mindestens 1/4 des mit Zustellvorschub ausgeführten und mit einer spanenden Bearbeitung verbundenen Zustellweges. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis aus Rückstellweg und Zustellweg 1/3 bis 1/2.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, die Maßhaltigkeit und das Schliffbild der bearbeiteten Werkstückoberfläche gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Technik signifikant zu verbessern, und zwar bei gleichbleibender Bearbeitungsdauer. Die erfindungsgemäße, geschwindigkeitskontrollierte Rückstellbewegung im Anschluß an den Zustellvorschub ist so wirksam, daß eine stufenweise Reduzierung des Zustellvorschubs während der Zustellbewegung nicht mehr erforderlich ist. Vorzugsweise wird die spanende Bearbeitung bis zum Werkstückfertigmaß mit einem konstanten Zustellvorschub durchgeführt. Die Rückstellgeschwindigkeit während der geschwindigkeitskontrollierten Rückstellbewegung beträgt vorzugsweise 5% bis 20% des Zustellvorschubes. Eine kleine Rückstellgeschwindigkeit begünstigt den kontrollierten Druckabbau im Werkstück und hat einen positiven Einfluß auf das Schleifergebnis.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zum Planschleifen von Bremsscheiben, wobei das Werkstück vorzugsweise axial in einer Rundschleifmaschine eingespannt und rotierend angetrieben wird und wobei beidseits des Werkstückes Schleifscheiben angeordnet und die Zustell- und Rückstellbewegungen der Schleifscheiben synchron ausgeführt werden. Eine paarweise Anordnung von Schleifscheiben zu beiden Seiten der Bremsscheibe begünstigt eine gezielte Druckentlastung von im Werkstück vorhandenen Spannungen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 eine Werkzeuganordnung zum Schleifen von Bremsscheiben,

Fig. 2 ein Geschwindigkeits/Weg-Diagramm für die Zustellbewegung der Schleifwerkzeuge nach dem Stand der Technik

Fig. 3 ein Geschwindigkeits/Weg-Diagramm für die Zustellbewegung der Schleifwerkzeuge bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Fig. 1 zeigt eine an sich bekannte Anordnung zum Planschleifen von Bremsscheiben. Das Werkstück 1 ist axial in einer Planseitenschleifmaschine 2 eingespannt und wird rotierend angetrieben. Beidseitig des Werkstückes 1 sind rotierend angetriebene Schleifwerkzeuge 3 angeordnet, die synchrone Zustell- und Rückstellbewegungen ausführen.

Die Fig. 2 zeigt anhand eines Geschwindigkeits/Weg- Diagramms die Verfahrensführung nach dem Stand der Technik. In einer (nicht maßstablichen) Darstellung ist der Vorschub des Schleifwerkzeuges (Geschwindigkeit der Zustellbewegung) in Abhängigkeit des Zustellweges aufgetragen. Das Schleifwerkzeug wird durch eine Zustellbewegung 4 im Eilgang auf das Werkstück zubewegt. Vor einem Berührungskontakt zwischen dem Schleifwerkzeug und dem Werkstück wird der Vorschub der Zustellbewegung reduziert und ein Zustellvorschub für die spanende Bearbeitung eingestellt. Der größte Teil des verbleibenden Zustellweges wird mit einem Schruppvorschub 5 zurückgelegt. Vor Erreichen der dem Werkstückfertigmaß entsprechenden Endposition 6 wird der Vorschub in Stufen reduziert, wobei zunächst mit einem Schlichtvorschub 7 und anschließend mit einem Feinschlichtvorschub B gearbeitet wird. An die spanende Bearbeitung schließt sich eine Ausfeuerphase an, in der die Schleifbearbeitung ohne zwangsläufigen Zustellvorschub fortgesetzt wird. Das Ausfeuern dient sowohl der Erhöhung der Oberflächengüte als auch der Verbesserung der Maßhaltigkeit der geometrischen Form. Nach dem Ausfeuern wird das Schleifwerkzeug im Eilgang 9, also mit einer hohen Rückstellgeschwindigkeit, in die Ausgangsposition zurückbewegt.

In Fig. 3 ist ebenfalls anhand eines Geschwindigkeits/Weg- Diagramms der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Aufgetragen ist in einer (nicht maßstablichen) Darstellung der Vorschub (Geschwindigkeit der Zustellbewegung) in Abhängigkeit des Zustellweges. Das Schleifwerkzeug wird im Eilgang 4 auf das Werkstück zubewegt. Vor einem Berührungskontakt zwischen dem Schleifwerkzeug und dem Werkstück wird der Vorschub der Zustellbewegung reduziert und ein Zustellvorschub 10 für die spanende Bearbeitung eingestellt. Die spanende Bearbeitung wird bis zum Werkstückfertigmaß mit einem konstanten Zustellvorschub 10, der als Schrupp- oder Schlichtvorschub ausgelegt ist, durchgeführt. Wenn das Schleifwerkzeug die dem Werkstückfertigmaß entsprechende Endposition 6 erreicht hat, wird eine Rückstellbewegung 11 mit einer gegenüber dem Zustellvorschub 10 reduzierten Rückstellgeschwindigkeit eingeleitet. Dabei erfolgt eine mit dem Rückstellweg allmählich zunehmend feinere Spanabnahme. Der Rückstellweg für die geschwindigkeitskontrollierte Rückstellbewegung 11 ist so bemessen, daß das Schleifwerkzeug die bearbeitete Werkstückoberfläche am Ende des Rückstellweges nicht mehr berührt. Erst im Anschluß an die geschwindigkeitskontrollierte Rückstellbewegung 11 wird das Schleifwerkzeug im Eilgang 9 in die Ausgangsposition zurückbewegt. Die Geschwindigkeit, mit der die Zustellbewegungen und Rückstellbewegungen ausgeführt werden, sind materialabhängig. In den Fig. 2 und 3 sind Zahlenbeispiele für das Planschleifen von Bremsscheiben für Personenkraftfahrzeuge angegeben. Allgemein gilt, daß die Rückstellgeschwindigkeit während der geschwindigkeitskontrollierten Rückstellbewegung 11 5% bis 20% des Zustellvorschubes 10 betragen soll.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Schleifen von Werkstücken, insbesondere zum Planschleifen von Bremsscheiben, mit mindestens einem rotierend angetriebenen Schleifwerkzeug, wobei

    das Schleifwerkzeug und das Werkstück durch eine Zustellbewegung des Schleifwerkzeuges und/oder des Werkstückes im Eilgang aufeinander zu bewegt werden,

    vor einem Berührungskontakt zwischen Schleifwerkzeug und Werkstück der Vorschub der Zustellbewegung reduziert und ein Zustellvorschub für die spanende Bearbeitung eingestellt wird und

    im Anschluß an die Schleifbearbeitung das Schleifwerkzeug und/oder das Werkstück im Eilgang in ihre Ausgangsposition zurückgestellt werden,

    dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug und/oder das Werkstück nach Erreichen ihrer dem Werkstückfertigmaß entsprechenden Bearbeitungsendposition eine Rückstellbewegung mit einer gegenüber dem Zustellvorschub reduzierten Rückstellgeschwindigkeit ausführen, wobei eine mit dem Rückstellweg allmählich zunehmend feinere Spanabnahme erfolgt, und daß erst im Anschluß an die geschwindigkeitskontrollierte Rückstellbewegung das Schleifwerkzeug und/oder das Werkstück im Eilgang in die Ausgangsposition zurückbewegt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstellweg für die geschwindigkeitskontrollierte Rückstellbewegung so bemessen ist, daß das Schleifwerkzeug die bearbeitete Werkstückoberfläche am Ende des Rückstellweges nicht mehr berührt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstellweg für die geschwindigkeitskontrollierte Rückstellbewegung mindestens 1/4, vorzugsweise 1/3 bis 1/2, des mit Zustellvorschub ausgeführten Zustellweges beträgt.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die spanende Bearbeitung bis zum Werkstückfertigmaß mit einem konstanten Zustellvorschub durchgeführt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellgeschwindigkeit während der geschwindigkeitskontrollierten Rückstellbewegung 5% bis 20% des Zustellvorschubes beträgt.
  6. 6. Verfahren zum Planschleifen von Bremsscheiben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Werkstück axial in einer Rundschleifmaschine eingespannt und rotierend angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Werkstückes Schleifscheiben angeordnet und die Zustell- sowie Rückstellbewegungen der Schleifscheiben synchron ausgeführt werden.






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