VDI 3398-2014 Centreless grinding.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEURE SpitzenlosschleifenCentreless grindingVDI 3398Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 2: FertigungsverfahrenInhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . .

2、. . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 42 Normative Verweise . . . . . . . . . . . . . . 43 Formelzeichen und Abkrzungen . . . . . . . 54 Verfahrenskonzepte . . . . . . . . . . . . . . 75 Schleifspaltgeometrie . . . . . . . . . . . . . 85.1 Geometrie und Anordnung der Wer

3、kstckauflage . . . . . . . . . . . . . . 85.2 Regelscheibengeometrie . . . . . . . . . . 115.3 Schleifscheibengeometrie . . . . . . . . . . 126 Schleifspaltkomponenten (Werkzeuge) . . . . 136.1 Schleifscheibe . . . . . . . . . . . . . . . . 136.2 Regelscheibe . . . . . . . . . . . . . . . . 186.3 We

4、rkstckauflage und Axialanschlag. . . . 206.4 Abrichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236.5 Khlschmierung. . . . . . . . . . . . . . . 247 Technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267.1 Technologische Grundlagen . . . . . . . . 267.2 Entstehung von Rundheitsfehlern. . . . . . 277.3 Feh

5、leranalyse und -behebung . . . . . . . . 28 8 Maschinenkonzepte . . . . . . . . . . . . . . 328.1 Aufbau Maschinensystem. . . . . . . . . . 328.2 Kinematisches System . . . . . . . . . . . 338.3 Klassifikation nach der Bauweise. . . . . . 348.4 Klassifikation nach dem Schleifspalt . . . . 35Contents

6、 PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Normative references . . . . . . . . . . . . . 43 Symbols and abbreviations . . . . . . . . . . 5 4 Process concepts . . . . . . . .

7、 . . . . . . . 75 Grinding gap geometry . . . . . . . . . . . . 85.1 Geometry and arrangement of the work-rest blade . . . . . . . . . . . . . . . 85.2 Control wheel geometry . . . . . . . . . . 115.3 Grinding wheel geometry. . . . . . . . . . 126 Grinding wheel components (tools) . . . . . 136.1 Gr

8、inding wheel . . . . . . . . . . . . . . . 136.2 Control wheel. . . . . . . . . . . . . . . . 186.3 Work-rest blade and axial stop . . . . . . . 206.4 Dressing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236.5 Cooling lubrication . . . . . . . . . . . . . 247 Engineering. . . . . . . . . . . . . . . . . .

9、. 267.1 Basic principles . . . . . . . . . . . . . . . 267.2 Roundness errors . . . . . . . . . . . . . . 277.3 Fault analysis and elimination (trouble shooting). . . . . . . . . . . . . . 288 Machine concepts . . . . . . . . . . . . . . . 328.1 Design of the machine system . . . . . . . 328.2 Kinem

10、atic system. . . . . . . . . . . . . . 338.3 Classification by type. . . . . . . . . . . . 348.4 Classification by grinding gap . . . . . . . 35Zu beziehendurch/ AvailableatBeuth Verlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved (a) Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2014Ver

11、vielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 25.080.50 April 2014The German version of this standard shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to t

12、he English trans-lation.Frhere Ausgabe: 09.11 Entwurf, deutsch Formeredition: 09/11Draft, in German onlyVDI-RICHTLINIENVDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL)Fachbereich Produktionstechnik und FertigungsverfahrenB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8BD9NormCD - Stand 2014-05Alle Rechte v

13、orbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 2 VDI 3398Seite9 Werkstckhandling. . . . . . . . . . . . . . . 379.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . 379.2 Zu- und Abfhrungen beim Durchgangschleifen. . . . . . . . . . . . . 379.3 Zu- und Abfhrungen beim Einstechschleifen . .

14、. . . . . . . . . . . . 4210 Anwendungsbeispiele . . . . . . . . . . . . 46Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdruc

15、ks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt s

16、ind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.EinleitungBereits im Jahr 1853 gab es erste Entwrfe von Spit-zenlosschleifmaschinen, wobei Werkstcke zwi-schen einer Schleifscheibe und einer gebogenen Werkstckauflage bearbeitet wurden. Der Pr

17、ozess des Spitzenlosschleifens, wie er heute mit einer Schleif-, Regelscheibe und einer Werkstckauflage blich ist, wurde seit seiner Einfhrung im Jahr 1915 stndig verbessert und optimiert. Das zunchst als Sonderprozess geltende Fertigungsverfahren wan-delte sich im Lauf der Jahre zu einem etablierte

18、n Schleifprozess in der Massenfertigung rotationssym-metrischer Werkstcke. Da Einspann- und Zentrier-vorgnge beim Spitzenlosschleifen nicht notwendig sind, bersteigt die Produktivitt der Maschinen teil-weise das Zehnfache gegenber dem Schleifen zwi-schen Spitzen. Da keine feste Werkstckeinspannung v

19、orliegt und die Bearbeitung sowie Lagerung auf der-selben Mantelflche stattfindet, kommt es beim Spit-zenlosschleifen zu Rundheitsfehlern. Die hohe Kom-plexitt des Spitzenlosschleifverfahrens erfordert eine exakte Justage der Prozessparameter. Hufig ba-sieren die Einstellung der Prozessstellgren und

20、 die Schleifspaltanordnung auf empirisch erworbenem Page9 Workpiece handling . . . . . . . . . . . . . . 379.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379.2 Feed and discharge conveyors for through-feed grinding . . . . . . . . . . . 379.3 Feed and discharge conveyors for infeed grinding . . .

21、 . . . . . . . . . . . . 4210 Applications. . . . . . . . . . . . . . . . . . 46Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Preliminary noteThe content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the standard VDI 1000.All rights a

22、re reserved, including those of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts.The use of this standard without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditions specified in

23、 the VDI Notices (www.vdi.de/richtlinien). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this standard.IntroductionEarly forms of centreless grinding machines in which the workpiece was held between a grinding wheel and a curved work-rest blade were in use as early as 1853. The c

24、entreless grinding process which we are familiar with todayinvolving a grinding wheel, a con-trol wheel and a work-rest blade, has been continu-ously improved and optimised since its introduction in 1915. A manufacturing process initially regarded as specialised, centreless grinding has emerged as a

25、n established grinding process for the mass production of rotationally symmetric workpieces. Since centre-less grinding eliminates the need for clamping and centring devices, machine productivity in some cases can increase tenfold compared with grinding between spindles. Since there is no fixed clam

26、ping of the workpiece, and its lateral surface serves as both bear-ing and machining surface, roundness errors occur with centreless grinding. The high complexity of cen-treless grinding requires process parameters to be precisely adjusted. Machine operators often rely on their empirical knowledge t

27、o set the process parame-ters and the grinding gap arrangement. Machine set-up times constitute a major part of the overall process B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8BD9NormCD - Stand 2014-05All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 3398 3 Wissen des Maschinen

28、bedieners. Die Einrichtzeiten der Maschine haben beim Spitzenlosschleifen mit groen Schleifscheibenbreiten einen wesentlichen Anteil an der gesamten Prozesszeit und knnen auf-grund ihrer Schwankungen nicht exakt vorhergesagt werden. Daher gilt das Spitzenlosschleifen als ver-gleichsweise unflexibel.

29、 Typische bearbeitete Werk-stcke sind Ventile, Dsennadeln, Kolbenstangen, Halbzeuge fr Bohrer, Lagerringe und Lagersitze (Bild 1). Aufgrund der groen Schleifwerkzeuge ha-ben Spitzenlosschleifmaschinen eine vergleichs-weise hohe Antriebsleistung in Verbindung mit einer steifen Konstruktion. Der Umsat

30、z von Spitzenlos-schleifmaschinen auf dem Weltmarkt betrug 2007 ca. 220 Mio. , was einem Anteil von etwa 7 % aller Schleifmaschinen entspricht.Nach DIN 8589-11 wird das Spitzenlosschleifen als Rundschleifen beschrieben, bei dem die rotations-symmetrischen Werkstcke ohne feste Einspannung durch die A

31、uflage, die sogenannte Regelscheibe und die Schleifscheibe gefhrt werden“. Es wird zwi-schen dem Spitzenlos-Durchschleifen, in dieser Richtlinie als Spitzenlos-Durchgangschleifen be-zeichnet, und dem Spitzenlos-Querschleifen, in die-ser Richtlinie als Spitzenlos-Einstechschleifen be-zeichnet, unters

32、chieden.Nach DIN 69 718-3 wird unter dem Begriff Spitzen-lose Auen-Rundschleifmaschinen“ die Bauform ei-ner Werkzeugmaschine beschrieben, bei der die Lage des Werkstcks zum Schleifwerkzeug whrend des Arbeitsvorgangs nicht durch Zentrierspitzen fixiert ist, sondern das Werkstck frei auf einer Werkstc

33、k-auflage zwischen der im Durchmesser unterschied-lich groen Schleif- und Regelscheibe gefhrt und geschliffen wird.time for centreless grinding machines with wide grinding wheels and cannot be precisely predicted due to their fluctuating nature. For this reason centre-less grinding is regarded as co

34、mparatively inflexible. It is typically used to grind workpieces such as valves, jet needles, piston rods, semi-finished prod-ucts for drills, bearing rings and bearing seats (Figure 1). Due to the size of the grinding tools, cen-treless grinding machines have comparatively high drive power combined

35、 with a rigid construction. Sales of centreless grinding machines on the world market amounted to approx. 220 million in 2007, which corresponds to around 7 % of all grinding ma-chines. According to DIN 8589-11, centreless grinding is de-scribed as a cylindrical grinding process whereby ro-tationall

36、y symmetric workpieces are fed through the work-rest blade, control wheel and grinding wheel without using a fixed clamping mechanism. A dis-tinction is made between through-feed centreless grinding and infeed (plunge) centreless grinding. According to DIN 69 718-3, the term “external cylin-drical c

37、entreless grinding machines” describes the type of machine tool in which the position of the workpiece in relation to the grinding tool is not fixed by centring spindles during the grinding operation. Instead the workpiece is freely mounted on a work-rest blade and fed between the grinding wheel and

38、 control wheel, which vary in diameter. Bild 1. Werkstckbeispiele fr die Spitzenlosbearbeitung (Quelle: Schaudt Mikrosa GmbH)Figure 1. Examples of workpieces that have been machined on centreless grinding machines (source: Schaudt Mikrosa GmbH)B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8BD9NormCD - S

39、tand 2014-05Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 4 VDI 3398Im Gegensatz zum Schleifen zwischen Spitzen ent-fllt beim Spitzenlosschleifen der zeitaufwendige Ein- und Umspannvorgang der Werkstcke. Der Spit-zenlosschleifprozess ist durch die Lagerung des Werkstcks au

40、f der Werkstckauflage und der Regel-scheibe definiert und eignet sich besonders fr die Bearbeitung von biegeschlanken Werkstcken, da eine Durchbiegung der Werkstcke vermieden wird. Die Schleifscheibe leistet im Schleifprozess die Zer-spanung und den Antrieb der Werkstcke, wohinge-gen die rotierende

41、Regelscheibe durch ihren Reib-kontakt mit dem Werkstck die Werkstckrotations-geschwindigkeit abbremst. Das Spitzenlosschleifen erfolgt in der Regel im Gleichlauf, damit eine ausrei-chende Tangentialkraft zwischen Werkstck und Re-gelscheibe erzeugt werden kann und ein rotatorisches Durchrutschen der

42、Werkstcke vermieden wird. Die kinematischen Zusammenhnge sind in Bild 2 er-klrt.1 AnwendungsbereichDiese Richtlinie befasst sich mit Schleifverfahren, bei denen die Lage des Werkstcks zum Schleifwerk-zeug whrend des Arbeitsvorgangs nicht durch Zen-trierspitzen fixiert ist, sondern das Werkstck frei

43、auf einer Werkstckauflage zwischen der im Durchmes-ser unterschiedlich groen Schleif- und Regelscheibe gefhrt und geschliffen wird.2 Normative VerweiseDas folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich:DIN ISO 525:2000-08 Schleifkrper aus gebundenem Schleifmittel; Al

44、lgemeine Anforderungen (ISO 525:1999)Unlike centred grinding, centreless grinding elimi-nates the need for time-consuming workpiece clamp-ing and re-clamping. Centreless grinding is defined by the fact that the workpiece is supported by the work-rest blade and the control wheel. This lateral support

45、 makes it particularly suitable for machining flexible workpieces as deflection of the workpiece is avoided. The grinding wheel performs the grinding action (stock removal) and drives the workpiece, whilst the rotating control wheel acts as a brake by applying frictional contact to the workpiece to

46、slow down its rotational speed. With centreless grinding the grinding wheel generally rotates in the same di-rection as the workpiece feed (down-grinding) in or-der to generate sufficient tangential force between the workpiece and the control wheel and to prevent ro-tary slippage of the workpiece. T

47、he kinematic inter-actions are explained in Figure 2. 1 ScopeThis standard is concerned with grinding processes in which the position of the workpiece in relation to the grinding tool is not fixed by centring spindles during the grinding operation. Instead the workpiece is freely mounted on a work-r

48、est blade and fed between the grinding wheel and control wheel, which vary in diameter.2 Normative referencesThe following referenced document is indispensable for the application of this standard:DIN ISO 525:2000-08 Bonded abrasive products; General requirements (ISO 525:1999) Bild 2. Aufbau und Ki

49、nematiken eines Spitzenlos-Durchgang-schleifprozesses (Quelle: WZL Aachen)Figure 2. Design and kinematics of the centreless through-feed grinding process (source: WZL Aachen)B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8BD9NormCD - Stand 2014-05All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 3398 5 3 Formelzeichen und AbkrzungenFormelzeichenIn dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet (siehe Bild 3