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DE102017201179B4 - Apparatus and method for surface hardening of a workpiece - Google Patents

Apparatus and method for surface hardening of a workpiece Download PDF

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DE102017201179B4
DE102017201179B4 DE102017201179.3A DE102017201179A DE102017201179B4 DE 102017201179 B4 DE102017201179 B4 DE 102017201179B4 DE 102017201179 A DE102017201179 A DE 102017201179A DE 102017201179 B4 DE102017201179 B4 DE 102017201179B4
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workpiece
hardening
grinding wheel
grinding
process heat
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Mirko Bleilinger
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Vorrichtung (1) zur Randschichthärtung eines Werkstücks (10), wobei die Vorrichtung (1) bei einer Außenrundbearbeitung des Werkstücks (10), insbesondere bei einem Außenrundschleifen des Werkstücks (10) einsetzbar ist,
mit einer Heizeinrichtung (12), welche dazu ausgebildet ist, einen ersten Anteil (W1) einer für eine Härtung des Werkstücks (10) erforderlichen Prozesswärme durch kontaktlosen Wärmeeintrag zu erzeugen; und
einer Schleifscheibe (14), welche dazu ausgebildet ist, einen zweiten Anteil (W2) der für die Härtung des Werkstücks (10) erforderlichen Prozesswärme durch Schleifscheibeneingriff des Werkstücks (10) zu erzeugen.

Figure DE102017201179B4_0000
Device (1) for surface hardening of a workpiece (10), wherein the device (1) can be used in an external circumferential machining of the workpiece (10), in particular in an external cylindrical grinding of the workpiece (10),
a heating device (12) which is designed to generate a first portion (W 1 ) of a process heat required for hardening the workpiece (10) by contactless heat input; and
a grinding wheel (14) which is designed to generate a second portion (W 2 ) of the process heat required for the hardening of the workpiece (10) by grinding wheel engagement of the workpiece (10).
Figure DE102017201179B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Randschichthärtung eines Werkstücks, wobei die Vorrichtung bei einer Außenrundbearbeitung des Werkstücks, insbesondere bei einem Außenrundschleifen des Werkstücks eingesetzt wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Randschichthärtung eines Werkstücks, wobei das Verfahren bei einer Außenrundbearbeitung des Werkstücks, insbesondere bei einem Außenrundschleifen des Werkstücks eingesetzt wird.The invention relates to a device for surface hardening of a workpiece, wherein the device is used in an external rounding of the workpiece, in particular in an external cylindrical grinding of the workpiece. The invention further relates to a method for surface hardening of a workpiece, wherein the method is used in an external rounding of the workpiece, in particular in an external cylindrical grinding of the workpiece.

Stand der TechnikState of the art

Wenn Bauteilekonturen hart und hochpräzise sein müssen, ist es in der Regel erforderlich, die Teile weich zu bearbeiten, dann zu härten und aufgrund der erforderlichen Präzision eine Hartbearbeitung wie beispielsweise Schleifen, Hartdrehen, Hartfräsen etc. anzuschließen.When component contours need to be hard and highly precise, it is usually necessary to machine the parts smoothly, then to harden and, due to the required precision, to connect a hard machining such as grinding, hard turning, hard milling, etc.

Diese lange Prozesskette ist zeit- und kostenintensiv. Deshalb wird bereits einige Zeit versucht, die Prozesskette zu verkürzen, indem man den Härteprozess und die Hartbearbeitung in einem Arbeitsgang integriert.This long process chain is time-consuming and cost-intensive. Therefore, some time has been spent trying to shorten the process chain by integrating the hardening process and the hard machining in one operation.

Bei der Außenrundbearbeitung ist ein möglicher Prozess das sogenannte Schleifhärten. Hier wird der Wärmeeintrag beim Schleifen genutzt, um ähnlich dem Induktivhärten eine Randschichthärtung zu erzielen. Ein Abschrecken des Werkstücks erfolgt entweder über reine Luftkühlung oder kann durch gezielten Kühlflüssigkeitseinsatz gesteuert werden.In external surface machining, one possible process is so-called grinding hardening. Here, the heat input during grinding is used to achieve edge hardening similar to induction hardening. A quenching of the workpiece is done either by pure air cooling or can be controlled by targeted coolant application.

DE 198 48 033 C1 offenbart eine Vorrichtung zur Randschichthärtung von Werkstücken mit einem Schleifwerkzeug, wobei mit dem Schleifwerkzeug die für die Härtung notwendige Prozesswärme mechanisch erzeugt wird. DE 198 48 033 C1 discloses a device for surface hardening of workpieces with a grinding tool, wherein the process heat required for the curing is generated mechanically with the grinding tool.

Dieses Schleifhärten weist zwei grundsätzliche Problemstellungen auf. Eine erforderliche Wärmeintensität ist nur durch eine hohe Schleifleistung erzielbar. Daraus resultiert eine geringe Schleifpräzision. Diese Schleifleistung wird durch hohe Zustellungen und geringe Vorschübe erzielt. Hohe geometrische Präzision ist hierbei nicht zu erreichen und somit ist in den meisten Fällen eine Feinbearbeitung erforderlich.This grinding hardening has two fundamental problems. A required heat intensity can only be achieved by a high grinding performance. This results in a low grinding precision. This grinding performance is achieved by high infeeds and low feed rates. High geometric precision can not be achieved in this case, and thus a fine machining is required in most cases.

Des Weiteren kommt es zu einem Härteschlupf an einer Stelle eines Schleifscheibenaustritts aus dem Werkstück. Ein Wärmeeintrag eilt dem Schleifscheibeneingriff leicht vor, d.h., beim Außenrundschleifen wird am Ende einer Umdrehung der Anfangsbereich, der schon schleifgehärtet wurde, bereits wieder angelassen. Es entsteht ein geringer Umfangsbereich mit reduzierter Härte. Dies ist prozesstechnisch nur schwer bis gar nicht zu verhindern. Kann ein solcher Bereich geringerer Härte nicht akzeptiert werden, ist das Schleifhärten nicht einsetzbar.Furthermore, there is a hardness slippage at a point of a grinding wheel exit from the workpiece. A heat input slightly precedes the grinding wheel engagement, i.e., in the outer cylindrical grinding, at the end of a revolution, the initial area, which has already been hardened, is already started again. The result is a small peripheral area with reduced hardness. This is technically difficult or even impossible to prevent. If such a lower hardness range can not be accepted, grinding hardening can not be used.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Randschichthärtung bei der Außenrundbearbeitung eines Werkstücks bereitzustellen, welche eine Minimierung des Härteschlupfes bei gleichzeitiger Verbesserung der Schleifpräzision vorsieht.Against this background, it is the object of the present invention to provide an improved apparatus and method for surface hardening in the external surface machining of a workpiece, which provides for minimizing the hardness slippage while improving the grinding precision.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Randschichthärtung bei der Außenrundbearbeitung eines Werkstücks mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird des Weiteren mit einem Verfahren zur Randschichthärtung bei der Außenrundbearbeitung eines Werkstücks mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.This object is achieved with a device for surface hardening during the external surface machining of a workpiece having the features of patent claim 1. The object is further achieved by a method for surface hardening during the external surface machining of a workpiece having the features of patent claim 7.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Randschichthärtung eines Werkstücks, wobei die Vorrichtung bei einer Außenrundbearbeitung des Werkstücks, insbesondere bei einem Außenrundschleifen des Werkstücks eingesetzt wird, mit einer Heizeinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, einen ersten Anteil einer für eine Härtung des Werkstücks erforderlichen Prozesswärme durch kontaktlosen Wärmeeintrag zu erzeugen, und einer Schleifscheibe, welche dazu ausgebildet ist, einen zweiten Anteil der für die Härtung des Werkstücks erforderlichen Prozesswärme durch Schleifscheibeneingriff des Werkstücks zu erzeugen. Somit können die Prozessschritte des Schleifens und des Härtens des Werkstücks in vorteilhafter Weise gleichzeitig durchgeführt werden, ohne die Nachteile eines rein mechanischen Schleifhärtens, d.h. eine geringe Schleifpräzision sowie einen Härteschlupf im Bereich des Schleifscheibenaustritts einzugehen.The present invention provides a device for surface hardening of a workpiece, wherein the device is used in an external rounding of the workpiece, in particular in an external cylindrical grinding of the workpiece, with a heating device, which is adapted to a first portion of a required for a curing of the workpiece process heat to produce contactless heat input, and a grinding wheel, which is adapted to produce a second portion of the process heat required for the curing of the workpiece by grinding wheel engagement of the workpiece. Thus, the process steps of grinding and curing the workpiece can advantageously be performed simultaneously without the disadvantages of purely mechanical grinding hardening, i. a low grinding precision as well as a hardening slip in the area of the grinding wheel exit.

Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Verfahren zur Randschichthärtung eines Werkstücks, wobei das Verfahren bei einer Außenrundbearbeitung des Werkstücks, insbesondere bei einem Außenrundschleifen des Werkstücks eingesetzt wird. Das Verfahren umfasst ein Erzeugen eines ersten Anteils einer für eine Härtung des Werkstücks erforderlichen Prozesswärme durch kontaktlosen Wärmeeintrag mittels einer Heizeinrichtung. Das Verfahren umfasst überdies ein Erzeugen eines zweiten Anteils der für die Härtung des Werkstücks erforderlichen Prozesswärme durch Schleifscheibeneingriff des Werkstücks zum Erzeugen einer Gesamthärtung des Werkstücks.The present invention further provides a method for surface hardening a workpiece, wherein the method is used in an external rounding of the workpiece, in particular in an external cylindrical grinding of the workpiece. The method comprises generating a first portion of a process heat required for a curing of the workpiece by contactless heat input by means of a heating device. The method further comprises generating a second portion of the process heat required for the curing of the workpiece by grinding wheel engagement of the workpiece to produce a total hardening of the workpiece.

Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch Vorsehen einer Hybridhärtevorrichtung bzw. eines Hybridhärteverfahrens einen optimierten Kompromiss zwischen Schleifleistung und Schleifpräzision bereitzustellen, indem der erste Anteil der für die Härtung des Werkstücks erforderlichen Prozesswärme durch kontaktlosen Wärmeeintrag erfolgt und der zweite Anteil der für die Härtung des Werkstücks erforderlichen Prozesswärme durch Schleifscheibeneingriff des Werkstücks erfolgt. Somit kann gegenüber herkömmlichen Verfahren der Schleifscheibeneingriff des Werkstücks im Umfang eines zu definierenden Anteils reduziert werden, wodurch eine Schleifpräzision aufgrund beispielsweise verringerter Zustellungen verbessert werden kann. An idea of the present invention is, by providing a hybrid hardening device or a hybrid hardening process to provide an optimized compromise between grinding performance and grinding precision by the first portion of the process heat required for the curing of the workpiece by contactless heat input and the second portion of the process heat required for the curing of the workpiece by grinding wheel engagement of the workpiece. Thus, compared with conventional methods, the grinding wheel engagement of the workpiece can be reduced to the extent of a portion to be defined, whereby a grinding precision due to, for example, reduced infeeds can be improved.

Durch die geringeren Zustellungen kann zudem Rohmaterial eingespart werden. Durch eine Verringerung bis Eliminierung des Härteschlupfes kann überdies ein Einsatzspektrum von Werkstücken erheblich erhöht werden, die eine Einhärtung am gesamten Umfang benötigen.The lower deliveries can also save raw material. In addition, by reducing to eliminating the hardness slug, a range of use of workpieces that require full circumference hardening can be significantly increased.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims and from the description with reference to the figures.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Anteil und der zweite Anteil der für die Härtung des Werkstücks erforderlichen Prozesswärme zwischen 30 % und 70 %, vorzugsweise zwischen 40 % und 60 %, betragen, wobei der erste Anteil und der zweite Anteil der für die Härtung des Werkstücks erforderlichen Prozesswärme in Addition 100 % betragen. Der erste Anteil und der zweite Anteil der für die Härtung des Werkstücks erforderlichen Prozesswärme können somit in vorteilhafter Weise entsprechend jeweiliger Bauteilanforderungen aufeinander abgestimmt werden, sodass bauteil- bzw. materialabhängig ein optimales Ergebnis erzeugbar ist.According to a preferred refinement, it is provided that the first portion and the second portion of the process heat required for the hardening of the workpiece amount to between 30% and 70%, preferably between 40% and 60%, the first portion and the second portion being for the hardening of the workpiece required process heat in addition amount to 100%. The first portion and the second portion of the process heat required for the curing of the workpiece can thus be matched to one another in an advantageous manner corresponding to respective component requirements, so that an optimal result can be produced depending on the component or material.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung in Drehrichtung des Werkstücks vor einem Bereich des Schleifscheibeneingriffs des Werkstücks angeordnet ist. Somit kann der durch die Heizeinrichtung in das Werkstück eingebrachte Wärmeeintrag auf einen definierten Umfangsbereich des Werkstücks konzentriert werden.According to a further preferred development, it is provided that the heating device is arranged in the direction of rotation of the workpiece in front of a region of the grinding wheel engagement of the workpiece. Thus, the introduced by the heater in the workpiece heat input can be concentrated on a defined peripheral region of the workpiece.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung dazu ausgebildet ist, das Werkstück derart zu erwärmen, dass ein Härteschlupf im Bereich eines Schleifscheibenaustritts durch Bereitstellen eines variablen Wärmeeintrags der Heizeinrichtung entlang eines Umfangs des Werkstücks minimierbar ist. Der durch die Heizeinrichtung bereitgestellte Wärmeeintrag in das Werkstück ist somit in vorteilhafter Weise derart steuerbar, dass der Härteschlupf minimiert bzw. eliminiert werden kann und wirkt somit ergänzend zu dem Wärmeeintrag, welcher durch den Schleifscheibeneingriff des Werkstücks bereitgestellt wird.According to a further preferred development, it is provided that the heating device is designed to heat the workpiece in such a way that a hardness slippage in the region of a grinding wheel outlet can be minimized by providing a variable heat input of the heating device along a circumference of the workpiece. The heat input into the workpiece provided by the heating device is thus advantageously controllable such that the hardening slip can be minimized or eliminated and thus acts in addition to the heat input which is provided by the grinding wheel engagement of the workpiece.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung durch einen Induktor ausgebildet ist. Somit kann in vorteilhafter Weise ein effektiver kontaktloser Wärmeeintrag in das Werkstück erfolgen.According to a further preferred embodiment, it is provided that the heating device is formed by an inductor. Thus, an effective contactless heat input into the workpiece can advantageously take place.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung das Werkstück in Drehrichtung des Werkstücks vor einem Bereich des Schleifscheibeneingriffs des Werkstücks erwärmt. Somit kann der durch die Heizeinrichtung in das Werkstück eingebrachte Wärmeeintrag auf einen definierten Umfangsbereich des Werkstücks konzentriert werden.According to a further preferred development, it is provided that the heating device heats the workpiece in the direction of rotation of the workpiece in front of a region of the grinding wheel engagement of the workpiece. Thus, the introduced by the heater in the workpiece heat input can be concentrated on a defined peripheral region of the workpiece.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung das Werkstück derart erwärmt, dass ein Härteschlupf im Bereich eines Schleifscheibenaustritts durch Bereitstellen eines variablen Wärmeeintrags der Heizeinrichtung entlang eines Umfangs des Werkstücks minimierbar ist. Der durch die Heizeinrichtung bereitgestellte Wärmeeintrag in das Werkstück ist somit in vorteilhafter Weise derart steuerbar, dass der Härteschlupf minimiert bzw. eliminiert werden kann und wirkt somit ergänzend zu dem Wärmeeintrag, welcher durch den Schleifscheibeneingriff des Werkstücks bereitgestellt wird.According to a further preferred development, it is provided that the heating device heats the workpiece in such a way that hardening slippage in the region of a grinding wheel outlet can be minimized by providing a variable heat input of the heating device along a circumference of the workpiece. The heat input into the workpiece provided by the heating device is thus advantageously controllable such that the hardening slip can be minimized or eliminated and thus acts in addition to the heat input which is provided by the grinding wheel engagement of the workpiece.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung das Werkstück induktiv erwärmt. Somit kann in vorteilhafter Weise ein effektiver kontaktloser Wärmeeintrag in das Werkstück erfolgen.According to a further preferred embodiment, it is provided that the heating device heats the workpiece inductively. Thus, an effective contactless heat input into the workpiece can advantageously take place.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.The described embodiments and developments can be combined with each other as desired.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments.

Figurenlistelist of figures

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.The accompanying drawings are intended to provide further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention.

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. Other embodiments and many of the stated advantages will become apparent with reference to the drawings. The illustrated elements of the drawings are not necessarily shown to scale to each other.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Randschichthärtung eines Werkstücks gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Randschichthärtung des Werkstücks gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Show it:
  • 1 a schematic representation of an apparatus for surface hardening of a workpiece according to a preferred embodiment of the invention; and
  • 2 a flow diagram of a method for surface hardening of the workpiece according to the preferred embodiment of the invention.

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures of the drawings, like reference characters designate like or functionally identical elements, components or components unless otherwise indicated.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Randschichthärtung eines Werkstücks gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a schematic representation of an apparatus for surface hardening of a workpiece according to a preferred embodiment of the invention.

Die Vorrichtung 1 zur Randschichthärtung eines Werkstücks 10 weist eine Heizeinrichtung 12 und eine Schleifscheibe 14 auf. Die Heizeinrichtung 12 ist dazu ausgebildet, einen ersten Anteil W1 einer für eine Härtung des Werkstücks 10 erforderlichen Prozesswärme durch kontaktlosen Wärmeeintrag zu erzeugen. Die Schleifscheibe 14 ist dazu ausgebildet, einen zweiten Anteil W2 der für die Härtung des Werkstücks erforderlichen Prozesswärme durch Schleifscheibeneingriff des Werkstücks 10 zu erzeugen.The device 1 for surface hardening of a workpiece 10 has a heater 12 and a grinding wheel 14 on. The heater 12 is trained to a first share W 1 one for a hardening of the workpiece 10 to generate required process heat by contactless heat input. The grinding wheel 14 is designed to a second share W 2 the process heat required for the hardening of the workpiece by grinding wheel engagement of the workpiece 10 to create.

Der erste Anteil W1 und der zweite Anteil W2 der für die Härtung des Werkstücks 10 erforderlichen Prozesswärme beträgt zwischen 30 % und 70 %, vorzugsweise zwischen 40 % und 60 %. Der erste Anteil W1 und der zweite Anteil W2 der für die Härtung des Werkstücks 10 erforderlichen Prozesswärme betragen in Addition 100 %. Die Heizeinrichtung 12 ist vorzugsweise in Drehrichtung des Werkstücks 10 vor einem Bereich 16 des Schleifscheibeneingriffs des Werkstücks 10 angeordnet.The first share W 1 and the second part W 2 the for the hardening of the workpiece 10 required process heat is between 30% and 70%, preferably between 40% and 60%. The first share W 1 and the second part W 2 the for the hardening of the workpiece 10 required process heat amounts to 100% in addition. The heater 12 is preferably in the direction of rotation of the workpiece 10 in front of an area 16 the grinding wheel engagement of the workpiece 10 arranged.

Die Heizeinrichtung 12 ist dazu ausgebildet, das Werkstück 10 derart zu erwärmen, dass ein Härteschlupf im Bereich eines Schleifscheibenaustritts durch Bereitstellen eines variablen Wärmeeintrags der Heizeinrichtung 12 entlang eines Umfangs des Werkstücks 10 minimierbar ist. Die Heizeinrichtung 12 ist vorzugsweise durch einen Induktor ausgebildet. Alternativ kann die Heizeinrichtung 12 beispielsweise durch eine andere geeignete Einrichtung wie beispielsweise eine Einrichtung zur Erzeugung von Strahlungswärme, eine Lasereinrichtung oder dergleichen ausgebildet sein.The heater 12 is designed to the workpiece 10 to heat such that a hardening slug in the region of a grinding wheel exit by providing a variable heat input of the heater 12 along a circumference of the workpiece 10 is minimizable. The heater 12 is preferably formed by an inductor. Alternatively, the heater 12 For example, be formed by another suitable means such as a device for generating radiant heat, a laser device or the like.

Die Vorrichtung 1 ist bei einer Außenrundbearbeitung des Werkstücks 10, insbesondere bei einem Außenrundschleifen des Werkstücks 10 einsetzbar. Das Werkstück 10 dreht sich hierbei mit einer Geschwindigkeit Vw und die Schleifscheibe dreht sich mit einer Geschwindigkeit Vc . In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste Anteil W1 der für die Härtung des Werkstücks erforderlichen Prozesswärme geringer als der zweite Anteil W2 , welcher durch den Schleifscheibeneingriff des Werkstücks erzeugt wird. Alternativ können die entsprechenden Anteile variiert werden.The device 1 is at a Außenrundbearbeitung the workpiece 10 , in particular in an external cylindrical grinding of the workpiece 10 used. The workpiece 10 turns at a speed V w and the grinding wheel turns at a speed V c , In the illustrated embodiment, the first portion W 1 the process heat required for the hardening of the workpiece is less than the second part W 2 which is generated by the grinding wheel engagement of the workpiece. Alternatively, the corresponding proportions can be varied.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Randschichthärtung des Werkstücks gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 2 shows a flow diagram of a method for surface hardening of the workpiece according to the preferred embodiment of the invention.

Das Verfahren zur Randschichthärtung eines Werkstücks 10 umfasst ein Erzeugen S1 eines ersten Anteils einer für eine Härtung des Werkstücks 10 erforderlichen Prozesswärme durch kontaktlosen Wärmeeintrag mittels einer (in 2 nicht gezeigten) Heizeinrichtung. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Erzeugen S2 eines zweiten Anteils der für die Härtung des Werkstücks 10 erforderlichen Prozesswärme durch einen (in 2 nicht gezeigten) Schleifscheibeneingriff zum Erzeugen einer Gesamthärtung S3, H3 des Werkstücks.The process for surface hardening of a workpiece 10 includes generating S1 a first portion of a for a hardening of the workpiece 10 required process heat by contactless heat input by means of a (in 2 not shown) heating device. The method further comprises generating S2 a second portion of the for the hardening of the workpiece 10 required process heat by a (in 2 not shown) grinding wheel engagement to produce a total curing S3 . H 3 of the workpiece.

Durch das Erzeugen S1 des ersten Anteils der für die Härtung des Werkstücks 10 erforderlichen Prozesswärme durch kontaktlosen Wärmeeintrag mittels der Heizeinrichtung wird eine erste Härtung H1 in dem in 2 dargestellten Abschnitt des Werkstücks erzeugt.By creating S1 the first portion of the for the hardening of the workpiece 10 required process heat by contactless heat input by means of the heater is a first cure H 1 in the 2 produced portion of the workpiece generated.

Durch das Erzeugen S2 des zweiten Anteils der für die Härtung des Werkstücks 10 erforderlichen Prozesswärme durch Schleifscheibeneingriff des Werkstücks 10 wird wie in 2 dargestellt eine zweite Härtung H2 des Werkstücks erzeugt, welche in den Bereichen des Werkstücks 10 erzeugt werden, die nicht bereits durch den durch die Heizeinrichtung eingebrachten Wärmeeintrag ausgehärtet sind.By creating S2 the second portion of the for the hardening of the workpiece 10 required process heat by grinding wheel engagement of the workpiece 10 will be like in 2 illustrated a second cure H 2 of the workpiece, which in the areas of the workpiece 10 are generated, which are not already cured by the introduced by the heater heat input.

Im Ergebnis resultiert das erfindungsgemäße Verfahren zur Randschichthärtung des Werkstücks 10 somit in einer gleichmäßigen Gesamthärtung H3 des Werkstücks 10 durch die Kombination des Erzeugens S1 des ersten Anteils der für die Härtung des Werkstücks 10 erforderlichen Prozesswärme durch kontaktlosen Wärmeeintrag mittels der Heizvorrichtung und durch das Erzeugen S2 des zweiten Anteils der für die Härtung des Werkstücks 10 erforderlichen Prozesswärme durch Schleifscheibeneingriff des Werkstücks 10.As a result, the inventive method results in surface hardening of the workpiece 10 thus in a uniform total hardening H 3 of the workpiece 10 by the combination of creating S1 the first portion of the for the hardening of the workpiece 10 required process heat by contactless heat input by means of the heater and by generating S2 the second portion of the for the hardening of the workpiece 10 required process heat by grinding wheel engagement of the workpiece 10 ,

Der erste Anteil und der zweite Anteil der für die Härtung des Werkstücks 10 erforderlichen Prozesswärme betragen zwischen 30 % und 70 %, vorzugsweise zwischen 40 % und 60 %, wobei der erste Anteil und der zweite Anteil der für die Härtung des Werkstücks 10 erforderlichen Prozesswärme in Addition 100 % betragen.The first part and the second part of the hardening of the workpiece 10 required process heat is between 30% and 70%, preferably between 40% and 60%, wherein the first portion and the second portion of the for the hardening of the workpiece 10 required process heat in addition amount to 100%.

Die Heizeinrichtung erwärmt das Werkstück 10 in Drehrichtung des Werkstücks 10 vor einem Bereich des Schleifscheibeneingriffs des Werkstücks 10. Die Heizeinrichtung erwärmt das Werkstück 10 derart, dass ein Härteschlupf im Bereich eines Schleifscheibenaustritts durch Bereitstellen eines variablen Wärmeeintrags der Heizeinrichtung entlang eines Umfangs des Werkstücks 10 minimierbar ist. Die Heizeinrichtung erwärmt das Werkstück 10 vorzugsweise induktiv. Das Verfahren wird vorzugsweise bei einer Außenrundbearbeitung des Werkstücks 10, insbesondere bei einem Außenrundschleifen des Werkstücks 10 eingesetzt.The heater heats the workpiece 10 in the direction of rotation of the workpiece 10 in front of a region of the grinding wheel engagement of the workpiece 10 , The heater heats the workpiece 10 such that a hardness slug in the region of a grinding wheel exit by providing a variable heat input of the heater along a circumference of the workpiece 10 is minimizable. The heater heats the workpiece 10 preferably inductive. The method is preferably in an external rounding of the workpiece 10 , in particular in an external cylindrical grinding of the workpiece 10 used.

Beispielhafte Werkstücke sind z.B. Ventilschieber für Nkw-Hydrolenkungen, Lagersitze von Ritzeln oder Schnecken, Lagersitze oder Dichtsitze von Wellen oder ähnlichen Bauteilen.Exemplary workpieces are e.g. Valve gate valves for truck power steering, bearing seats of pinions or worms, bearing seats or sealing seats of shafts or similar components.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto but is modifiable in a variety of ways. In particular, the invention can be varied or modified in many ways without deviating from the gist of the invention.

Beispielsweise können die Heizeinrichtung und die Schleifscheibe an entsprechende Anforderungen hinsichtlich der zu bearbeitenden Bauteile angepasst werden. Aufgrund des anteiligen Wärmeeintrags durch die Heizeinrichtung und die Schleifscheibe können diese somit kleiner als herkömmliche Vorrichtungen dimensioniert werden. Dies macht beispielsweise eine Integration in eine Schleifmaschine möglich.For example, the heating device and the grinding wheel can be adapted to corresponding requirements with regard to the components to be machined. Due to the proportionate heat input by the heater and the grinding wheel, these can thus be dimensioned smaller than conventional devices. This makes possible, for example, integration into a grinding machine.

Dadurch müssen nicht zwei Einzelmaschinen bereitgestellt werden, wodurch die Integration somit das Vorsehen einer deutlich wirtschaftlicher betreibbaren Vorrichtung zur Randschichthärtung des Werkstücks ermöglicht. Ebenso ist eine Durchlaufzeit des Werkstücks deutlich kürzer. Beide Prozesse Vorwärmen und Schleifhärten können optimal aufeinander abgestimmt werden.As a result, it is not necessary to provide two individual machines, with the result that the integration thus makes it possible to provide a device which can be operated much more economically for surface hardening of the workpiece. Likewise, a lead time of the workpiece is significantly shorter. Both processes of preheating and grinding hardening can be optimally coordinated with each other.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungcontraption
1010
Werkstückworkpiece
1212
Heizeinrichtungheater
1414
Schleifscheibegrinding wheel
1616
BereichArea
H1 H 1
erste Härtungfirst hardening
H2 H 2
zweite Härtungsecond hardening
H3 H 3
Gesamthärtungtotal cure
Vc V c
Geschwindigkeit der SchleifscheibeSpeed of the grinding wheel
Vw V w
Geschwindigkeit des WerkstücksSpeed of the workpiece
W1 W 1
erster Anteilfirst share
W2 W 2
zweiter Anteilsecond share

Claims (10)

Vorrichtung (1) zur Randschichthärtung eines Werkstücks (10), wobei die Vorrichtung (1) bei einer Außenrundbearbeitung des Werkstücks (10), insbesondere bei einem Außenrundschleifen des Werkstücks (10) einsetzbar ist, mit einer Heizeinrichtung (12), welche dazu ausgebildet ist, einen ersten Anteil (W1) einer für eine Härtung des Werkstücks (10) erforderlichen Prozesswärme durch kontaktlosen Wärmeeintrag zu erzeugen; und einer Schleifscheibe (14), welche dazu ausgebildet ist, einen zweiten Anteil (W2) der für die Härtung des Werkstücks (10) erforderlichen Prozesswärme durch Schleifscheibeneingriff des Werkstücks (10) zu erzeugen.Device (1) for surface hardening of a workpiece (10), wherein the device (1) can be inserted in an external rounding of the workpiece (10), in particular in an external cylindrical grinding of the workpiece (10), with a heating device (12) which is designed for this purpose to produce a first portion (W 1 ) of a process heat required for a hardening of the workpiece (10) by contactless heat input; and a grinding wheel (14) adapted to produce a second portion (W 2 ) of the process heat required for the hardening of the workpiece (10) by grinding wheel engagement of the workpiece (10). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anteil (W1) und der zweite Anteil (W2) der für die Härtung des Werkstücks (10) erforderlichen Prozesswärme zwischen 30% und 70%, vorzugsweise zwischen 40% und 60% betragen, wobei der erste Anteil (W1) und der zweite Anteil (W2) der für die Härtung des Werkstücks (10) erforderlichen Prozesswärme in Addition 100% betragen.Device after Claim 1 characterized in that the first portion (W 1 ) and the second portion (W 2 ) of the process heat required for the hardening of the workpiece (10) are between 30% and 70%, preferably between 40% and 60%, the first Proportion (W 1 ) and the second portion (W 2 ) of the required for the hardening of the workpiece (10) process heat in addition amount to 100%. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (12) in Drehrichtung des Werkstücks (10) vor einem Bereich (16) des Schleifscheibeneingriffs des Werkstücks (10) angeordnet ist.Device after Claim 1 or 2 , characterized in that the heating device (12) in the direction of rotation of the workpiece (10) in front of a region (16) of the grinding wheel engagement of the workpiece (10) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (12) dazu ausgebildet ist, das Werkstück (10) derart zu erwärmen, dass ein Härteschlupf im Bereich eines Schleifscheibenaustritts durch Bereitstellen eines variablen Wärmeeintrags der Heizeinrichtung (12) entlang einem Umfang des Werkstücks (10) minimierbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating device (12) is adapted to heat the workpiece (10) such that a hardening slug in the region of a grinding wheel exit by providing a variable heat input of the heating device (12) along a circumference of the Workpiece (10) can be minimized. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (12) durch einen Induktor ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating device (12) is formed by an inductor. Verfahren zur Randschichthärtung eines Werkstücks (10), wobei das Verfahren bei einer Außenrundbearbeitung des Werkstücks (10), insbesondere bei einem Außenrundschleifen des Werkstücks (10) eingesetzt wird, mit den Schritten: Erzeugen (S1) eines ersten Anteils (W1) einer für eine Härtung des Werkstücks (10) erforderlichen Prozesswärme durch kontaktlosen Wärmeeintrag mittels einer Heizeinrichtung (12); und Erzeugen (S2) eines zweiten Anteils (W2) der für die Härtung des Werkstücks (10) erforderlichen Prozesswärme durch Schleifscheibeneingriff des Werkstücks (10) zum Erzeugen einer Gesamthärtung (S3) des Werkstücks. A method for surface hardening of a workpiece (10), wherein the method is used in an external rounding of the workpiece (10), in particular in an external cylindrical grinding of the workpiece (10), comprising the steps of: generating (S1) a first portion (W 1 ) of a a hardening of the workpiece (10) required process heat by contactless heat input by means of a heater (12); and producing (S2) a second portion (W 2 ) of the process heat required for the hardening of the workpiece (10) by grinding wheel engagement of the workpiece (10) to produce a total hardening (S3) of the workpiece. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anteil (W1) und der zweite Anteil (W2) der für die Härtung des Werkstücks (10) erforderlichen Prozesswärme zwischen 30% und 70%, vorzugsweise zwischen 40% und 60% betragen, wobei der erste Anteil (W1) und der zweite Anteil (W2) der für die Härtung des Werkstücks (10) erforderlichen Prozesswärme in Addition 100% betragen.Method according to Claim 6 characterized in that the first portion (W 1 ) and the second portion (W 2 ) of the process heat required for the hardening of the workpiece (10) are between 30% and 70%, preferably between 40% and 60%, the first Proportion (W 1 ) and the second portion (W 2 ) of the required for the hardening of the workpiece (10) process heat in addition amount to 100%. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (12) das Werkstück (10) in Drehrichtung des Werkstücks (10) vor einem Bereich (16) des Schleifscheibeneingriffs des Werkstücks (10) erwärmt.Method according to Claim 6 or 7 , characterized in that the heating device (12) heats the workpiece (10) in the direction of rotation of the workpiece (10) in front of a region (16) of the grinding wheel engagement of the workpiece (10). Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (12) das Werkstück (10) derart erwärmt, dass ein Härteschlupf im Bereich eines Schleifscheibenaustritts durch Bereitstellen eines variablen Wärmeeintrags der Heizeinrichtung (12) entlang einem Umfang des Werkstücks (10) minimierbar ist.Method according to one of Claims 6 to 8th characterized in that the heater (12) heats the workpiece (10) such that hardening slippage in the region of a grinding wheel exit is minimizable by providing a variable heat input of the heater (12) along a circumference of the workpiece (10). Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (12) das Werkstück (10) induktiv erwärmt.Method according to one of Claims 6 to 9 , characterized in that the heating device (12) inductively heats the workpiece (10).
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DE102011052358A1 (en) * 2011-08-02 2013-02-07 Zf Lenksysteme Gmbh Apparatus useful for producing gear rack for steering gear of motor vehicle, comprises gear rack, grinding wheel to form gearing by gear grinding hardening, and heatable support device for heating gear back, which is arranged on gear back

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