DE3316662C2 - Verfahren zum Schleifen eines konischen Nockens sowie numerisch gesteuerte Maschine zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Erzeugung einer die Arbeitsfläche eines Nockens bildenden, sich um eine geradlinige Längsachse windenden gezogenen Fläche durch Schleifen. Die von einem Zylinder mit konstantem kreisförmigen Querschnitt gebildete Arbeitsfläche einer um die Zylinderachse rotierenden Schleifscheibe wird mit der zu erzeugenden Nockenfläche in Kontakt gebracht, wobei der Nocken um seine eigene Achse gedreht wird. Dabei wird die Nockenachse um eine feste Schwenkachse verschwenkt, während die Arbeitsfläche der Schleifscheibe in geradliniger Richtung verschoben wird. Die Nok ken achse wird ferner mit einer zweiten Schwenkbewegung um eine zweite Schwenkachse beaufschlagt. Steuermittel verknüpfen die beiden Schwenkbewegungen der Nocken achse sowie die beiden Translationsbewegungen der Schleifscheibe jeweils miteinander derart, daß dasjenige Segment der zu erzeugenden Nockenfläche, das mit der Arbeitsfläche der Schleifscheibe in Berührung steht, parallel zur Achse der Schleifscheibe gerichtet ist und der Kontakt zwischen der Arbeitsfläche der Schleifscheibe und der Nockenfläche sich infolgedessen über das gesamte genannte Segment er streckt. Die Maschine zur Ausführung des Verfahrens besitzt Werkstückhalterteile und Werkzeughalterteile, die derart verschwenkbar und/oder verschiebbar sind, daß die erwähnten Relativbewegungen zwischen Werkstück (Nocken) und Werkzeug (Schleifscheibe) unter dem Steuereinfluß der vorzugsweise numerisch arbeitenden Steuermittel in koordiniertem Ablauf .........

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen eines konischen Nockens, wobei der Nocken um seine Längsachse rotiert und eine rotierend angetriebene Schleifscheibe eine gegen den Nocken gerichtete Zustellbewegung ausführt und wobei der Nocken eine os- zillierende Schwenkbewegung um eine seitlich von ihm sowohl senkrecht zu seiner Längsachse als auch senkrecht zur Richtung der Zustellbewegung der Schleifscheibe verlaufende Achse ausführt, die sich der Zustellbewegung der Schleifscheibe überlagert. w

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine numerisch gesteuerte Maschine zum Durchführen dieses Verfahrens mil einem Maschinenbett, einem darauf horizontal geradlinig verschiebbar geführten Schlcifspindelstock mit horizontal angeordneter Schleifspindel, mit einem auf dem Maschinenbett um eine vertikale Achse schwenkbar gelagerten Werkstückschültcn. der eine parallel zu seiner Führung angeordnete drehangetriebene Werkzeugaufnahmespindcl trägt, sowie mit einem in die numerische Steuerung einbezogenen Motor zum oszillierenden Schwenken des Werkstückschlittens um die genannte vertikale Achse.

Ein Verfahren der gattungsgemäßen Art ist in der offengelegten älteren Patentanmeldung P 33 09 424.1 -14 beschrieben. Falls mit diesem Verfahren Nockenformen realisiert werden sollen, deren Erzeugende bei ihrem Umlauf um die Nockenachse bereichsweise eine windschiefe Position zur Nockenachse einnimmt, also in Ebenen liegt, die nicht auch die Nockenachse enthalten, hat dieses Verfahren die Verwendung einer Schleifscheibe mit ebener Arbeitefläche zur Voraussetzung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattvngsgemäße Verfahren in der Weise weiterzubilden, daß sich Nockenformen der beschriebenen Art auch mit einer zylindrischen Umfangsschleifscheibe herstellen lassen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Nocken ferner eine zweite Schwenkbewegung um eine Achse ausführt, die parallel zur Richtung der Zusteübewegung der Schleifscheibe verläuft, und daß die Schleifscheibe außer der genannten Zustellbewegung eine Translationsbewegung ausführt, die senkrecht zu der Richtung der Zustellbewegung und der Längsachse des Nockens verläuft

Die Maschine zur Durchführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet, daß die Schleifspindel senkrecht zur Führung des Schleifspindelstocks angeordnet und die Schleifscheibe als zylindrische Umfangsschleifscheibe ausgebildet ist, daß der Schleifspindelstock vertikal geradlinig verschiebbar geführt ist und daß zum oszillierenden Schwenken des Werkstückschlitten um die parallel zur Zustellbewegung der Schleifscheibe verlaufende Achse sowie für die Translationsbewegung des Schleifspindelstocks in vertikaler Richtung weitere in die numerische Steuerung einbezogene Motoren vorgesehen sind.

Durch die zusätzlich vorgesehener Hewegungsmöglichkeiten der Nockenachse bzw. der Schleifscheibe wird die Voraussetzung für die Herstellung der beschriebenen Nockenformen unter Verwendung einer zylindrischen Umfangsschleifscheibe geschaffen.

Durch die Literaturstelle »Nockenschleifen mit CNC«, VDI Nachrichten, 39, S. 22 ist zwar bereits eine Nockenschleifmaschine bekannt, die ebenfalls mit einer zylindrischen Umfangsschleifscheibe arbeitet, dort ist jedoch lediglich eine Schwenkbarkeit des Tisches vorgesehen, die ein Schleifen der Nockenflächen schräg zur Nockenachse ermöglicht. Nockenflächen der oben beschriebenen Art, deren Erzeugende nicht ständig in einer die Nockenachse enthaltenden Ebene liegt, lassen sich mit dieser bekannten Maschine dagegen nicht herstellen.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. I bis 4 zeigen eine perspektivische und schematische Darstellung des zu erzeugerden Nockens und der als Werkzeug dienenden Schleifscheibe in verschiedenen aufeinanderfolgenden Phasen des Verfahrens gemäß der Erfindung;

F i g. 5 zeigt eine Aufsicht entsprechend Fig. 1;

F i g. 6 zeigt eine Seitenansicht parallel zur Achse der Schleifscheibe entsprechend dem Pfeil Vl in F i g. 5;

Fig. 7 und S, 9 und 10, Il und 12 zeigen Ansichten entsprechend F i g. 5 und 6 und beziehen sich auf F i g. 2, 3 bzw. 4:

Fig. 13 zeigt eine Ansicht parallel zur Achse der

Schleifscheibe und veranschaulicht letztere sowie den Nocken in einer weiteren Phase des Verfahren gemäß der Erfindung;

Fig. 14 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeigneten Maschine.

Mit 1 ist eine zylindrische um eine Achse X drehbare Schleifscheibe bezeichnet. Die Schleifscheibe 1 besitzt eine zur Achse X koaxiale zylindrische Arbeitsfläche 2 mit konstantem Querschnitt Die Achse X ist längs der durch den Pfeil F gekennzeichneten Richtung verschiebbar. Mit 3 ist ein Nocken mit einer Arbeitsfläche 4 bezeichnet Diese Arbeitsfläche 4 wird von einer konischen Räche gebildet, d. h. einer Fläche, die aus einer Vielzahl geradliniger Segmente besteht Der Nocken 3 ist um eine Achse Kdrehbar. Seine Arbeitsfläche 4 besitzt ein Profil, das sich längs der Achse Y kontinuierlich ändert Der Nocken 3 ist ferner um eine erste Achse V schwenkbar, die senkrecht zur Achse X der Schleifscheibe 1 verläuft Außerdem ist der Nocken 3 um eine zweite Avcuac z. acuwcuiiuai, uic acuiu cvin £ui rtiuac / sowie senkrecht zur Achse V verläuft Mit /: ist eine Ebene bezeichnet, die die Arbeitsfläche 4 des Nockens 3 in einem geradlinigen Segment 5 berührt Mit 7 ist die Erzeugende der zylindrischen Fläche 2 der Schleifscheibe 1 bezeichnet Diese Erzeugende 7 liegt auf der Ebene, die von der Achse X der Schleifscheibe 1 und der Verschiebungsrichtung F dieser Achse bestimmt ist Die Erzeugende 7 verläuft in F i g. 1,5 und 6 parallel zu dem Segment 5 und zu diesem in der Verschiebungsrichtung F fluchtend. Wenn daher die Schleifscheibe 1 in Richtung F verschoben wird, bewegt sich die Erzeugende 7, bis sie mit dem Segment 5 zusammenfällt Mit B ist eine weitere Tangentialebene bezeichnet, die die Arbeitsfläche 4 des Nockens 3 in einem geradlinigen Segment 6 berührt Die Ebene B ist gegenüber der Ebene A um einen Winkel H um die Achse Y gedreht In F i g. 2, 7 und 8 ist der Nocken 3 gegenüber der zuvor dargestellten Position um den Winkel //um die Achse Yin Richtung des Pfeues H1 gedreht In dieser Position ist die Ebene B infolgedessen senkrecht zu der Ebene gerichtet, die von der Achse X der Schleifscheibe 1 und der Verschiebungsrichtung F bestimmt wird. In F i g. 3, 9 und 10 ist der Nocken 3 gegenüber der Darstellung in F i g. 2,7 und 8 um einen Winkel K um die Achse Z in der durch den Pfeil K 1 gekennzeichneten Richtung geschwenkt Aufgrund der Schwenkbewegung befindet sich das Segment 6 in einer Position, in der es parallel zu der Ebene liegt, die von der Achse X der Schleifscheibe 1 und der Verschiebungsrichtung F dieser Achse bestimmt wird. In Fig.4, 11 und 12 ist der Nocken 3 gegenüber der Darstellung in Fig.3, 9 und 10 um einen Winkel L um die Achse V in der durch den Pfeil L 1 gekennzeichneten Richtung geschwenkt. Aufgrund der Schwenkbewegung L befindet sich das Segment 6 in einer Position parallel zur Achse Xder Schleifscheibe 1. In dieser Position ist das Segment 6 gegenüber der von der Achse X der Schleifscheibe 1 und der Verschiebungsrichtung Fum den mit £ bezeichneten Betrag verschoben. In Fig. 13 ist die Schleifscheibe 1 gegenüber der in Fig.4, 11 und 12 dargestellten Position um den Betrag E in der durch den Pfeil G gekennzeichneten Richtung senkrecht zur Translationsrichtung Fverschoben. Aufgrund dieser zweiten Translationsbewegung E fiuchtet die Erzeugende 7 der Schleifscheibe 1 rr.it dem Segment 6 in der Tranplationsrichtung F. Wenn daher die Schleifscheibe 1 in Richtung Fzugestellt wird, überlagert sich die Erzeugende 7 dem Segment 6.

Im folgenden sei das Verfahren gemäß der Erfindung anhand von F i g. 1 bis 13 beschrieben:

In Fig. 1, 5 und 6 wird die Schleifscheibe 1 in der ersten Translationsrichtung Fzugestellt so daß sie mit dem Segment 5 in Kontakt kommt Anschließend dreht sich der Nocken 3 um seine eigene Achse Y. Gleichzeitig wird die Position des Nockens 3 durch Verschwenken seiner Achse Y um die Achse Z und V verändert, während die Schleifscheibe t mit dem einen und/oder anderen Richtungssinn in den Translationsrichtungen F und C verschoben wird. Diese Bewegungen des Nokkens 3 und der Schleifscheibe 1 werden durch nicht dargestellte Steuermittel numerisch derart gesteuert, daß in jeder Relativposition des Nockens 3 und der Schleifscheibe 1 die Erzeugende 7 der letzteren mit einem vorbestimmten Segment der Arbeitsfläche 4 des Nockens 3 in Kontakt steht. Diese:; Vorgang ist in Fig.2 bis 13 dargestellt In diesen erhält man die in bezug auf eine allgemeine die Arbeitsfläche 4 berührende Tangentialebene B die korrekte BcTiebsposition der Schleifscheibe 1 und des Nockens 3 cfurch die Drehbe:- wegung H und die Schwenkbewegungen K, L des Nokkens 3 sowie die Translationsbewegungen F. C der Schleifscheibe. Da das zu erzeugende Profil der Arbeitsfläche 4 des Nockens 3 bekannt ist, lassen sich für jede Tangentialebene ßdie entsprechenden Werte der Drehwinkel des Nockens 3 und die Beträge der Translationsbewegungen der Schleifscheibe 1 bestimmen.

In Fig. 14 ist eine Maschine zur Durchführung des vorangehend beschriebenen Verfahrens dargestellt. Diese Maschine ist in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet Sie besitzt ein Maschinenbett 11, auf welchem ein Werkstückhalterkopf 12 um die Achse Kdrehbar montiert ist Der Werkstückhalterkopf 12 trägt eine Halteplatte 13, die um eine zur Achse V senkrechte Achse Z schwenkbar ist. Auf der Halteplatte 13 ist ein Werkstückschlitten 14 verschiebbar, auf welchem eine Nokkenwelle 15 drehbar montiert ist. Die Nockenwelle 15 ist um eine Achse Ydrehbar, die senkrecht zu den Achsen Z und V verläuft Für die Drehbewegung der Nokkenv-elle 15 dient ein Motor 16. Auf dem Maschinenbett H ist ein Schleifspindelstockständer 17 in einer mit F bezeichneten Richtung zustellbar montiert. Die Zustellrichtung F verläuft senkrecht zur Drehachse V des Werkstückhalterkopfes 12. Die Verschiebung des Schleifspindelstockständers 17 erfolgt in einer Schwalbenschwanzführung 18. An dem Schleifspindelstockständer 17 ist ein Schleifspindelstock 19 verschiebbar montiert. Die betreffende Translationsrichtung ist mit G bezeichnet. Sie verläuft senkrecht zur Translationsrichtung bzw. Zustellbewegung F. Der Schleifspindelstock 19 ist mit einer Spindel versehen, an der koaxial eine Urnfar.^chleifscheibe 1 montiert ist, die eine zylindrische Arbeitsfläche mit kreisrundem Querschnitt besitzt, welche koaxial zur Rotationsachse A"der Schleifscheibe 1 angeordnet ist. Diese Rotationsachse X verläuft senkrecht zur Drehachse V des Werkstückhalterkopfes 12 und senkrecht zu den Translationsrichtungen Fund G. Nicht dargestellte Antriebsmittel versetzen die Schleifscheibe 1 in Drehbewegung.

Im folgenden sei die Funktion der Maschine 10 näher erläutert:

Die Nockenwelle 15 wird von dem Motor 16 in der durch den Pfeil H 1 gekennzeichneten Richtung um ihre eigene Achse Ygedreht. Gleichzeitig verursachen nicht dargestellte Steuermittel eine Drehung der Halteplatte 13 um die Achse Z in der durch den Pfeil K 1 gekennzeichneten Richtung, sowie eine Drehung des Werk-

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stückhalterkopfcs 12 um die Achse V in der durch den Pfeil L I gekennzeichneten Richtung. Gleichzeitig wird unter der Wirkung der nicht dargestellten numerisch arbeitenden Steuermittel das den Sehlcifspindelstockständer 17 bildende Trägerteil in Richtung /·' bewegt. Ferner wird der Schleifspindclstock 19 in der Richtung G bewegt. Infolge dieser kombinierten Bewegungen befindet sich die Schleifscheibe 1 in jedem Zeitpunkt mit dem mit 3 bezeichneten betreffenden Nocken der Nokkenwelle 15 längs eines der Segmente in Kontakt, die in ihrer Gesamtheit die Arbeitsfläche 4 des Nockens 3 bilden.

Da für eine korrekte Bearbeitungsvcrbindung zwischen der Schleifscheibe 1 und dem Nocken 3 die vorangehend beschriebenen Bewegungen nur als Rclativbe· r, wegungen und nicht als Absolutbewegungen von Bedeutung sind, können einige der von dem Nocken 3 ausgeführten Bewegungen alternativ auch von der ^^hisifschsibs ■ ««'"sführ» wercis!V um**ekehr* können die Translationsbewegungen der Schleifscheibe 1 alternativ auch von dem Nocken 3 ausgeführt werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schleifen eines konischen Nokkens (3), wobei der Nocken um seine Längsachse (Y) rotiert und eine rotierend angetriebene Schleifscheibe (1) eine gegen den Nocken (3) gerichtete Zustellbewegung (F) ausführt und wobei der Nocken (3) eine oszillierende Schwenkbewegung (L) um eine seitüch von ihm sowohl senkrecht zu seiner Längsachse (Y) als auch senkrecht zur Richtung der Zustellbewegung (F)der Schleifscheibe (1) verlaufende Achse f V^ ausführt, die sich der Zustellbewegung (F) der Schleifscheibe (1) überlagert, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (3) ferner eine zweite Schwenkbewegung (K) um eine Achse (Z) ausführt, die parallel zur Richtung der Zustellbewegung (F) der Schleifscheibe (I) verläuft, und daß die Schleifscheibe (I) außer der genannten Zustellbewegung (F) e'ws· Translationsbewegung (E) ausführt, die senkrecht zn der Richtung der Zustellbewegung (F) und der Längsachse (V? des Nockens (3) verläuft.

2. Numerisch gesteuerte Maschine zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Maschinenbett (11), einem darauf horizontal geradlinig verschiebbar geführten Schleifspindelstock (19) mit horizontal angeordneter Schleifspindel, mit einem auf dem Maschinenbett (11) um eine vertikale Achse (V) schwenkbar gelagerten Werkstückschlitten (14), der eine parallel zu seiner Führung angeordnete drehangetriebene Werkzeugaufnahmespindel trägt, sowie mit einem in die numerische Steuerung einbezogenen Motor zum oszillierenden Schwenken des Werkstückschlittens (14) dm die genannte vertikale Achse (V), dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifspindel senkrecht zur Führung des Schleifspindelstocks (19) angeordnet und die Schleifscheibe (1) als zylindrische Umfangsschleifscheibe ausgebildet ist, daß der Schleifspindelstock (19) vertikal geradlinig verschiebbar geführt ist und daß zum oszillierenden Schwenken des Werkstückschlittens (14) um die parallel zur Zustellbewegung (F) der Schleifscheibe (1) verlaufende Achse (Z) sowie für die Translationsbewegung (E) des Schleifspindelstocks (19) in vertikaler Richtung weitere in die numerische Steuerung einbezogene Motoren vorgesehen sind.