DE10302685A1

DE10302685A1 - Grinding apparatus for camshafts, has grinding tools, which move to and fro with respect to the workpieces on each holder via tool setting guides, each with grinding disks respectively rotated by rotary driving tools to grind workpieces

Info

Publication number: DE10302685A1
Application number: DE10302685A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr.-Ing. Asbeck
Original assignee: Muhr und Bender KG
Current assignee: Muhr und Bender KG
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2004-08-05
Also published as: EP1445066A1

Abstract

Workpiece holders (21,22) are displaced in parallel along corresponding workpiece feed guides (71,72). Grinding tools (1V,1F) move to and fro with respect to the workpieces (51,52) on each holder via tool setting guides (41,42), and each have grinding disks (31,32) respectively rotated by rotary driving tools (81,82) to grind the workpieces. The first grinding disk (31) serves as the starting disk, while the second disk (32) serves as the finishing disk. An independent claim is also included for a technique in pre-grinding and finishing of camshafts.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schleifen von Längsabschnitten von Wellen, insbesondere zum Unrundschleifen der Nockenkurven und Nockenwellen, mit zwei Werkstückhaltern für Wellen, die auf zwei parallel zueinander verlaufenden Werkstückvorschubführungen längs deren Längsachse Z₁, Z₂ verschiebbar sind und Aufspann- und Drehantriebsmittel für die Wellen um Werkstückachsen umfassen, und mit zwei Werkzeugeinheiten für Schleifwerkzeuge, die zwischen den beiden Werkstückvorschubführungen verfahrbar sind und Drehantriebsmittel für Spindeln sowie auf den Spindeln angeordnete Werkzeuge umfassen, die jeweils zwischen einer ersten Arbeitsposition zum Bearbeiten einer in einem der Werkstückhalter eingespannten Welle und einer zweiten Arbeitsposition zum Bearbeiten einer in dem anderen Werkstückhalter eingespannten Welle verfahrbar sind.The invention relates to a device and a method for grinding longitudinal sections of shafts, in particular for non-circular grinding of the cam curves and camshafts, with two workpiece holders for shafts, which can be moved along two longitudinal axis Z ₁ , Z ₂ and clamping and Rotary drive means for the shafts around workpiece axes, and with two tool units for grinding tools, which can be moved between the two workpiece feed guides and rotary drive means for spindles and tools arranged on the spindles, each between a first working position for machining a shaft clamped in one of the workpiece holders and a second working position for machining a shaft clamped in the other workpiece holder.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrund, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die für Wellen mit im wesentlichen untereinander gleichartigen zu bearbeitenden Längsabschnitten geeignet ist, insbesondere für das Unrundschleifen von Nockenkurven einer Nockenwelle, sowie geeignete Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung vorzuschlagen. Die Lösung hierfür besteht in einer Vorrichtung der genannten Art, bei der eine Werkzeugeinheit mit einer Schleifscheibe zum Vorschleifen bestückt ist und die andere Werkzeugeinheit mit einer Schleifscheibe zum Fertigschleifen bestückt ist. Hiermit werden Vorschleif- und Fertigschleifoperationen in günstiger Weise ohne ein Umspannen der Nockenwellen zwischen den beiden Operationen möglich. Aufgrund der notwendig einzuhaltenden Reihenfolge zwischen Vor- und Fertigschleifen an den einzelnen Nocken kommt es hierbei zu einer Staffelung der Bearbeitungszyklen der in den beiden Werkstückhaltern eingespannten Nocken wellen.The present invention lies based on the task of proposing a device for waves with those to be processed which are essentially identical to one another longitudinal sections is particularly suitable for the non-circular grinding of cam curves of a camshaft, as well as suitable ones Propose a method for operating such a device. The solution therefor consists in a device of the type mentioned, in which a tool unit with one grinding wheel for pre-grinding and the other tool unit is equipped with a grinding wheel for finish grinding. This makes pre-grinding and finishing operations cheaper Way without reclamping the camshafts between the two operations possible. Due to the necessary sequence between roughing and finishing the individual cams are staggered Machining cycles of the cams clamped in the two workpiece holders.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Werkzeugeinheiten auf zwei parallel zueinander verlaufenden Werkzeugzustellführungen längs deren Zustellachsen X₁, X₂ verschiebbar sind. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Achsen der Werkzeugzustellführungen rechtwinklig zu den Achen der Werkstückvorschubführungen verlaufen. Führungsmittel anderer Art, z. B. für Schwenkbewegungen, sind möglich.According to a preferred development, it is provided that the tool units can be displaced on two tool feed guides running parallel to one another along their feed axes X ₁ , X ₂ . It is preferably provided that the axes of the tool feed guides run at right angles to the axes of the workpiece feed guides. Other types of management means, e.g. B. for swivel movements are possible.

In einer bevorzugten Verfahrensführung ist vorgesehen, daß an jeder der Nockenwellen in einer Aufspannung zunächst alle Nocken sequentiell mittels einer der Werkzeugeinheiten vorgeschliffen werden und dann alle Nocken sequentiell mittels der anderen Werkzeugeinheit fertiggeschliffen werden. Hierbei ist es je nach dem Verhältnis der Hauptzeiten für Vorschleifen und Fertigschleifen möglich, daß ein Werkstückwechsel in einem der Werkstückhalter erfolgt, während am Werkstück im anderen Werkstückhalter Fertigschleifoperationen erfolgen (2) oder daß ein Werkstückwechsel und ein Vorschleifen des aufgespannten Werkstückes in einem der Werkstückhalter erfolgt, während am Werkstück im anderen Werkstückhalter Fertigschleifoperationen erfolgen (3). Nach einer anderen vorteilhaften Verfahrensführung ist vorgesehen, daß an jeder der Nockenwellen in einer Aufspannung die einzelnen Nocken sequentiell längs der Nockenwelle jeweils nacheinander vorgeschliffen und fertiggeschliffen werden, insbesondere daß während des Fertigschleifens des ersten Nockens der in einem der Werkstückhalter gehaltenen Welle das Vorschleifen des ersten Nockens an der in dem anderen der Werkstückhalter eingespannten Welle erfolgt (4).In a preferred embodiment of the method, it is provided that on each of the camshafts, in one setting, all the cams are first pre-ground sequentially using one of the tool units and then all the cams are sequentially finish-ground using the other tool unit. Depending on the ratio of the main times for pre-grinding and finish-grinding, it is possible that a workpiece change takes place in one of the workpiece holders, while finish-grinding operations are carried out on the workpiece in the other workpiece holder ( 2 ) or that a workpiece change and pre-grinding of the clamped workpiece takes place in one of the workpiece holders, while finish grinding operations are carried out on the workpiece in the other workpiece holder ( 3 ). According to another advantageous method, it is provided that the individual cams on each of the camshafts are sequentially pre-ground and finish-ground sequentially along the camshaft, in particular that during the final grinding of the first cam of the shaft held in one of the workpiece holders, the pre-grinding of the first cam on the shaft clamped in the other of the workpiece holders ( 4 ).

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit seinem Prinzipbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und mehrere Diagramme von Arbeitsverfahren sind in den Zeichnungen dargestellt.A preferred embodiment the invention with its schematic diagram of a device according to the invention and several diagrams of working procedures are in the drawings shown.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Draufsicht; 1 shows a device according to the invention in plan view;

2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren als Zeit-Funktions-Diagramm in einer ersten Variante; 2 shows a method according to the invention as a time-function diagram in a first variant;

3 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren als Zeit-Funktions-Diagramm in einer zweiten Variante; 3 shows a method according to the invention as a time-function diagram in a second variant;

4 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren als Zeit-Funktions-Diagramm in einer dritten Variante; Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt zwei Werkstückhalter 2₁ , 2₂ , die auf zueinander parallelen Werkstückvorschubführungen 7₁ , 7₂ in Richtung ihrer Achsen Z₁, Z₂ unabhängig voneinander verschiebbar sind. Die beiden Werkstückhalter 2₁ , 2₂ umfassen jeweils prinzipiell angedeutete Aufspann- und Drehantriebsmittel 6, die im einzelnen an beiden Enden Spitzen und/oder Setzstöcke umfassen können und die jeweils eine Nockenwelle 5₁ , 5₂ aufnehmen und drehend antreiben können. Zwischen den Werkstückvorschubführungen 7₁ , 7₂ sind zwei Werkzeugeinheiten 1_V , 1_F angeordnet, die Drehantriebsmittel 8₁ , 8₂ für Werkzeugspindeln umfassen und auf denen eine Vorschleifscheibe 3₁ größeren Durchmessers und eine Fertigschleifscheibe 3₂ kleineren Durchmessers befestig sind. Die Werkzeugeinheiten 1_V , 1_F sind auf jeweiligen parallel zueinander verlaufenden Werkzeugzustellführungen 4₁ , 4₂ angeordnet, auf denen die Werkzeugeinheiten 1_V , 1_F längs zweier zueinander parall eler Zustellachsen X₁ , X₂ verfahrbar sind. Hierbei ist der Verfahrbereich so gemessen, daß die Schleifscheiben mit jeder der eingespannten Wellen 5₁ , 5₂ in Wirkung treten können. Es soll angenommen werden, daß es sich hierbei um Nockenwelle mit je vier Nocken handelt. Für dieses Ausführungsbeispiel gelten die nachstehenden Verfahrensdiagramme. 4 shows a method according to the invention as a time-function diagram in a third variant; A device according to the invention comprises two workpiece holders 2 ₁ . 2 ₂ on parallel workpiece feed guides 7 ₁ . 7 ₂ are independently displaceable in the direction of their axes Z ₁ , Z ₂ . The two workpiece holders 2 ₁ . 2 ₂ each include clamping and rotary drive means indicated in principle 6 , which can include tips and / or risers at both ends and each have a camshaft 5 ₁ . 5 ₂ can record and drive rotating. Between the workpiece feed guides 7 ₁ . 7 ₂ are two tool units 1 _V . 1 _F arranged, the rotary drive means 8 ₁ . 8 ₂ for tool spindles and on which a pre-grinding wheel 3 ₁ larger diameter and a finish grinding wheel 3 ₂ smaller diameter are attached. The tool units 1 _V . 1 _F are on respective tool infeed guides running parallel to each other 4 ₁ . 4 ₂ arranged on which the tool units 1 _V . 1 _F along two parallel feed axes X ₁ . X ₂ are movable. The travel range is measured so that the grinding wheels with each of the clamped shafts 5 ₁ . 5 ₂ can take effect. It should be assumed that this is a camshaft with four cams each. The following process diagrams apply to this exemplary embodiment.

In 2 ist ein Funktions-Zeit-Diagramm für die beiden Nockenwellen 5₁ , 5₂ gezeigt, in denen wesentliche Nebenzeiten, Hauptzeiten für das Vorschleifen und Hauptzeiten für das Fertigschleifen unterschiedlich markiert sind. An jeder der beiden Nockenwellen wird sequentiell an den vier Nocken zunächst das Vorschleifen und dann das Fertigschleifen durchgeführt. An der ersten Werkstückhalterposition findet ein Werkstückwechsel während des Vorschleifens an der zweiten Werkstückhalterposition statt. An der zweiten Werkstückhalterposition findet ein Werkstückwechsel während des Fertigschleifens an der ersten Werkstückhalterposition statt.In 2 is a function-time diagram for the two camshafts 5 ₁ . 5 ₂ shown, in which essential non-productive times, main times for pre-grinding and main times for finish grinding are marked differently. At each of the two no The camshafts are sequentially first pre-ground and then finish-ground on the four cams. At the first workpiece holder position, a workpiece change takes place during pre-grinding at the second workpiece holder position. At the second workpiece holder position, a workpiece change takes place during finish grinding at the first workpiece holder position.

In 3 ist ein Funktions-Zeit-Diagramm ähnlicher Art wie 2 für zwei Nokkenwellen in zwei Werkstückhalterpositionen dargestellt, wobei wiederum die Nebenzeiten die Hauptzeiten für das Vorschleifen und die Hauptzeiten für das Fertigschleifen unterschiedlich markiert sind. Im Unterschied zur vorherigen 2 sind hier die Hauptzeiten für das Vorschleifen gering im Vergleich mit den Hauptzeiten für das Fertigschleifen. Auch hier werden an einzelnen Nocken jeder Welle zunächst sequentiell Vorschleifoperation und dann sequentiell Fertigschleifoperation durchgeführt. Das Umspannen und das Vorschleifen an der zweiten Werkstückhalterposition kann hierbei gleichzeitig mit den Fertigschleifoperationen an der ersten Werkzeughalterposition stattfinden. Das Umspannen und Vorschleifen an der ersten Werkstückhalterposition findet entsprechend während des Fertigschleifens in der zweiten Werkstückhalterposition statt.In 3 is a function-time diagram similar to 2 shown for two cam shafts in two workpiece holder positions, with the non-productive times, the main times for pre-grinding and the main times for finish grinding being marked differently. Unlike the previous one 2 here the main times for pre-grinding are low compared to the main times for finish grinding. Here, too, first pre-grinding operations are carried out sequentially on individual cams of each shaft and then sequential finishing operations. The reclamping and pre-grinding at the second workpiece holder position can take place simultaneously with the finish grinding operations at the first tool holder position. The reclamping and pre-grinding at the first workpiece holder position takes place accordingly during finish grinding in the second workpiece holder position.

In 4 ist ein Funktions-Zeit-Diagramm für zwei Nockenwellen mit je vier Nocken in zwei Werkzeughalterpositionen nach der 1 dargestellt. Abweichend von den Abläufen nach den 2 und 3 werden hier in beiden Werkstückhalterpositionen die einzelnen Nocken sequentiell abwechselnd jeweils vor- und fertiggeschliffen. Hierbei findet ein Zeitversatz zwischen dem Vor- bzw. Fertigschleifen des ersten Nockens an der zweiten Position gegenüber dem ersten Nocken an der ersten Position und alle weiteren Nocken um jeweils eine Hauptzeitphase statt. Die gesamte Zeit für das Vor- und Fertigschleifen zweier Nockenwellen ergibt sich in der gleichen Größenordnung wie nach den beiden anderen vorher beschriebenen Bearbeitungsabläufen.In 4 is a function-time diagram for two camshafts with four cams each in two tool holder positions according to the 1 shown. Deviating from the processes according to 2 and 3 here the individual cams are alternately pre-ground and finish-ground in both workpiece holder positions. In this case, there is a time offset between the pre-grinding or finish-grinding of the first cam at the second position compared to the first cam at the first position and all further cams each around a main time phase. The total time for pre-grinding and finish-grinding two camshafts is of the same order of magnitude as in the two other machining processes previously described.

In den 2 bis 4 sind die einzelnen Arbeitsphasen Laden, Abrichten, Spannen/Positionieren, Vorschleifen, Fertigschleifen und Entladen am linken Rand für zwei zeitgleich eingespannte Werkstücke angezeigt. Die Bearbeitungsschritte von vier Nockenpaaren N1/2, N3/4, N5/6, N7/8 sind dabei mit diesen Benennungen spezifiziert. Am unteren Rand ist die zeitliche Auslastung der beiden Spindeln der Werkzeughaltereinheiten dargestellt.In the 2 to 4 the individual work phases loading, dressing, clamping / positioning, pre-grinding, finish grinding and unloading are displayed on the left edge for two workpieces clamped at the same time. The processing steps of four pairs of cams N1 / 2, N3 / 4, N5 / 6, N7 / 8 are specified with these names. The time utilization of the two spindles of the tool holder units is shown at the bottom.

11: Werkzeugeinheittool unit
22: WerkstückträgerWorkpiece carrier
33: Schleifscheibegrinding wheel
44: WerkzeugzustellführungWerkzeugzustellführung
55: Werkstückworkpiece
66: Aufspann- und DrehantriebsmittelwerkstückClamping and rotary drive center workpiece
77: WerkstückvorschubführungWorkpiece feed guide
88th: DrehantriebsmittelwerkzeugRotary drive means tool

Claims

Device for grinding longitudinal sections of shafts, in particular for non-circular grinding of the cam curves of camshafts, with two workpiece holders ( 2 ₁ . 2 ₂ ) for waves ( 5 ₁ . 5 ₂ ) on two parallel workpiece feed guides ( 7 ₁ . 7 ₂ ) can be moved along their longitudinal axes (Z ₁ , Z ₂ ) and clamping and rotary drive means ( 6 ₁ . 6 ₂ ) for the waves ( 5 ₁ . 5 ₂ ) around their axes, and with two tool units ( 1 _V . 1 _F ) for grinding tools that are between the two workpiece feed guides ( 7 ₁ . 7 ₂ ) are movable and rotary drive means ( 8 ₁ . 8 ₂ ) for tool spindles and grinding wheels arranged on the spindles ( 3 ₁ . 3 ₂ ), and each between a first working position for machining one in one of the workpiece holders ( 2 ₁ . 2 ₂ ) clamped shaft ( 5 ₁ . 5 ₂ ) and a second machining position for machining one in the other workpiece holder ( 2 ₂ . 2 ₁ ) clamped shaft ( 5 ₁ . 5 ₂ ) are movable, the one tool unit ( 1 _V ) with a grinding wheel ( 3 ₁ ) for pre-grinding and the other tool unit ( 1 _F ) with a grinding wheel ( 3 ₂ ) is equipped for finish grinding.

Device according to claim 1, characterized in that the tool units ( 1 _V . 1 _F ) on two parallel tool delivery guides ( 41 . 42 ) Along the feed axes (X _1, X ₂₎ are slidably ver, in particular the axes (X _1, X ₂₎ of the Werkzeugzustellführungen ( 4 ₁ . 4 ₂ ) perpendicular to the axes (Z ₁ , Z ₂ ) of the workpiece feed guides ( 7 ₁ . 7 ₂ ) run.

Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the tool units ( 1 _V . 1 _F ) for non-circular grinding of waves ( 5 ₁ . 5 ₂ ) periodically in the tool delivery guides ( 4 ₁ . 4 ₂ ) are movable.

Procedure for pre-grinding and finishing two camshafts ( 5 ₁ . 5 ₂ ) with several cams each in a device according to one of claims 1 to 3, characterized in that on each of the camshafts ( 5 ₁ . 5 ₂ ) in an up First clamp all cams sequentially using one of the tool units ( 1 _V ) are pre-ground and then all cams sequentially using the other tool unit ( 1 _F ) be finished.

Method according to claim 4, characterized in that a workpiece change in one of the workpiece holders ( 2 ₁ . 2 ₂ ) takes place while on the shaft in the other workpiece holder ( 2 ₂ ) Finishing operations are carried out ( 2 ).

Method according to Claim 4, characterized in that a workpiece change and a pre-grinding of the clamped shaft in one of the workpiece holders ( 2 ₁ ) takes place while on the shaft in the other workpiece holder ( 2 ₂ ) Finishing operations are carried out ( 3 ).

Method for pre-grinding and finishing two camshafts, each with several cams, in a device according to one of claims 1 to 3, characterized in that on each of the camshafts ( 5 ₁ . 5 ₂ ) the individual cams are sequentially pre-ground and finish-ground sequentially along the camshaft in one setting.

A method according to claim 7, characterized in that during the final grinding of the first cam in one of the workpiece holders ( 2 ₁ ) held the pre-grinding of the first cam on the workpiece holder in the other ( 2 ₂ ) clamped shaft.