CH651240A5 - Schleifmaschine. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine numerisch steuerbare Schleifmaschine zum Profilschleifen von metallischen Werkstücken mit komplexer Oberfläche, beispielsweise zum Schleifen von Turbinenschaufeln, mit zwei parallel zueinander gelagerten, radial zueinander bewegbaren Schleifspindeln, mit einer Abrichteinrichtung zum Abrichten der Schleifscheiben und mit einem axial und tangential zu den Schleifscheiben beweglichen Werkstückträger.

Das Präzisionsschleifen von Werkstücken mit unebenem, komplexen Oberflächenverlauf ist ein komplizierter Vorgang, der hohe Anforderungen an die Konstruktion und die Steuerung der Werkzeugmaschinen stellt. Am Beispiel des Schleifens von Turbinenschaufeln wird das deutlich. Turbinenschaufeln sind Werkstücke komplizierter zusammengesetzter Oberflächenstruktur, wobei die Flächen gewölbt und in sich verwunden sind. Das Bearbeiten solcher Werkstücke erfordert somit in vielen Fällen das Schleifen einer grossen Zahl verschiedenartiger Profile an ein und demselben Werkstück. Hierzu ist es bekannt und bisher üblich, eine der Anzahl der zu schleifenden Profile entsprechende Anzahl von Schleifmaschinen mit jeweils dem erforderlichen Werkzeug miteinander zu verketten und das zu bearbeitende Werkstück von Maschine zu Maschine zu transportieren. Es ist zwar möglich, die einzelnen Bearbeitungsschritte nach Art einer Transferstrasse fest oder über entsprechende Handhabungsgeräte lose miteinander zu verketten, jedoch ist hierfür ein hoher maschinentechnischer Aufwand erforderlich. So ist nicht nur für jede vorzunehmende Schleifoperation mindestens eine Maschine nötig, so dass die Anzahl der Maschinen zur Bearbeitung eines einzigen solchen Teils relativ gross

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ist, sondern es sind auch eine ganze Reihe von Verkettungseinrichtungen oder Handhabungsgeräten und den einzelnen Operationen angepasste Spannvorrichtungen bereitzustellen. Hinzu kommt, dass lange Umrüstzeiten, ein relativ niedriger Nutzungsgrad einzelner Maschinen (da sich die Taktzeit nach der längsten Operation richtet) und der Stillstand der gesamten Anlage bei Ausfall einer einzigen Maschine den Betrieb der Anlage relativ unwirtschaftlich machen können. Das für jede Schleifoperation erforderliche Einspannen der Teile in eine andere Maschine birgt die Gefahr zusätzlicher Fehlerquellen, die die Präzision der Bearbeitung beeinträchtigen können.

Eine bekannte Schleifmaschine, mit der auch Profile an Turbinenschaufeln geschliffen werden können, ist die Blohm 310/DK. Diese bekannte Maschine weist zwei parallele Schleifköpfe auf, mit denen ein Werkstück gleichzeitig von entgegengesetzten Seiten bearbeitet werden kann. Das Schleifen unterschiedlicher Flächen und Profile erfordert aber auch wieder das Aneinanderschliessen mehrerer Maschinen, die das jeweils zur Ausführung des gewünschten Arbeitsgangs passende Werkzeug aufweisen.

Eine speziell für das Schleifen von Turbinenschaufeln vorgesehene Schleifmaschine ist aus der DE-OS 2 122 763 bekannt. Auf dieser Maschine werden Turbinenschaufeln im Kopierschleifverfahren geschliffen, bei dem die Form einer Schablone abgetastet und auf das Werkstück übertragen wird. Dieses Verfahren dient zum Schleifen der relativ grossflächigen Blätter der Turbinenschaufeln und ist zum Schleifen komplizierter zusammengesetzter Profile nicht geeignet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine numerisch steuerbare Schleifmaschine der eingangs angegebenen Art vorzuschlagen, mit der in höchster Präzision und rationell zusammengesetzte Profile auch an Werkstük-ken mit komplexer Oberfläche geschliffen werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Schleifmaschine der angegebenen Art erfindungsgemäss dadurch, dass jeder Schleifkopf aus einem Satz von mehreren hintereinander auf den Schleifspindeln angeordneten Schleifscheiben unterschiedlicher Durchmesser besteht, dass vom Ende der Schleifspindeln her jede in Achsrichtung folgende Schleifscheibe einen grösseren Durchmesser hat als die vorangehende, dass den Schleifköpfen mindestens eine Abrichteinrichtung mit einem Abrichtwerkzeug zugeordnet ist, welches die den zugeordneten Schleifscheiben komplementären Profile trägt, und dass der axial und tangential zu den Schleifscheiben bewegliche Werkstückhalter einen um mindestens eine Achse schwenkbaren Werkstückhalter mit mindestens einer Werkstückaufnahme aufweist. Diese Maschine gestattet es, Werkstücke mit unebenem, komplexem Oberflächenverlauf in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen nacheinander mit unterschiedlichen zusammengesetzten Profilen zu versehen, ohne dass das Werkstück umgespannt werden muss.

Bevorzugt ist die Schleifmaschine derart aufgebaut, dass die Schleifspindeln an zueinander verschiebbar geführten Schleifspindelträgern fliegend gelagert sind, dass an jedem Schleifspindelträger ein eine Abrichteinrichtung tragendes Joch radial zur Schleifspindelachse verschiebbar geführt ist, dass das Joch ein parallel zur Spindelachse geführt verschiebbares, das Abrichtwerkzeug an einer angetriebenen Welle tragendes Haltemittel aufweist und dass für die Rotation der Schleifspindeln, für die Bewegungen der Schleifspindelträger, der Joche, der Haltemittel und für die Rotation der Abrichtwerkzeuge getrennt steuerbare Antriebsmittel vorgesehen sind. Bei einer bevorzugten Ausführung weist eine der Schleifspindeln drei und die andere zwei Schleifscheiben auf. Diese Konstruktion der Schleifmaschine erlaubt die Ausführung von fünf unterschiedlichen Schleifoperationen an ein und demselben Werkstück auf ein und derselben Schleifmaschine.

Um die zu bearbeitenden Werkstücke in jede gewünschte Lage zu der jeweils gewünschten Schleifscheibe eines Schleifkopfes bringen zu können, kann der Werkstückhalter mit mindestens einer Werkstückaufnahme um eine zur Schleifspindelachse parallele Achse schwenkbar an einem seinerseits auf einem Zustelltisch um eine vertikale Achse schwenkbaren Drehkopf gelagert sein und der Zustelltisch in einer horizontalen Ebene auf einem parallel zur Schleifspindelachse bewegbaren Support quer zur Schleifspindelachse beweglich geführt sein. Eine noch weitere Verbesserung der Werkstückführung zu den Werkzeugen ergibt sich dadurch, dass der Drehknopf um eine quer zu den Schleifspindelachsen horizontal verlaufende Achse schwenkbar in einem auf dem Zustelltisch um eine vertikale Achse schwenkbaren Drehgestell gelagert ist. Für die Längsbewegungen des Supports und des Zustelltisches und für die Schwenkbewegungen des Drehgestells, des Drehkopfes und des Werkstückhalters sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung getrennt steuerbare Antriebsmittel vorgesehen. Hierdurch werden die Möglichkeiten zur numerischen Steuerung der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Schleifmaschine erweitert.

Bevorzugt trägt jede Schleifscheibe der Schleifköpfe ein anderes Profil. Dadurch wird erreicht, dass in der Maschine unterschiedliche Oberflächenabschnitte des Werkstücks mit unterschiedlichen Profilen versehen werden können, ohne dass das Werkstück ausgespannt und in eine andere Maschine eingespannt zu werden braucht. Mit der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Schleifmaschine ist daher ein sehr zeitsparendes und kostengünstiges Profilschleifen komplizierter zusammengesetztër Profile möglich.

In Weiterbildung der Erfindung trägt das Abrichtwerkzeug an seinem Umfang in Achsrichtung nebeneinander die Profile aller Schleifscheiben des ihm zugeordneten Schleifkopfs. Bei einer anderen Ausführungsform weist das Abrichtwerkzeug für jede Schleifscheibe des ihm zugeordneten Schleifkopfs eine Abrichtscheibe auf und winkelversetzt am Schleifscheibenumfang sind die den einzelnen Schleifscheiben zugeordneten Abrichtscheiben angeordnet. Das einem Schleifkopf zugeordnete Abrichtwerkzeug kann gemäss der Erfindung auch so gestaltet sein, dass auf einer gemeinsamen Welle mehrere Abrichtscheiben angeordnet sind, von denen jede einer Schleifscheibe zugeordnet ist und dass der Durchmesser der Abrichtscheiben entsprechend dem Durchmesser der zugeordneten Schleifscheiben abgestuft ist. Bei diesen Ausführungsformen der Erfindung sind die Abrichtwerkzeuge an an den Spindelträgern in Längsrichtung verschiebbaren Jochen getragen. Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine oder beide den Schleifköpfen zugeordneten Abrichteinrichtungen auf dem Zustelltisch montiert sind. Bei dieser Ausführungsform ist es auch möglich, eine gemeinsame Abrichteinrichtung für beide Schleifköpfe vorzusehen, die ein Abrichtwerkzeug mit einer der Zahl der Schleifscheiben beider Schleifköpfe entsprechenden Zahl von Profilen trägt.

Ein noch rationellerer Einsatz der vorgeschlagenen Schleifmaschine ergibt sich, wenn der Werkstückhalter zwei um 180° zu seiner Schwenkachse versetzte Werkstückaufnahmen aufweist. Die am Werkstückhalter eingespannten Werkstücke sind mittels des Werkstückträgers nacheinander zu den Schleifscheiben in Arbeitsposition bewegbar.

Um für das Schleifen mit Schleifscheiben unterschiedlicher Durchmesser eine möglichst gleichbleibende Umfangsgeschwindigkeit zu gewährleisten, ist es auch möglich, die Schleifspindeln mit veränderbaren Winkelgeschwindigkeiten anzutreiben. Bei Einsatz einer Schleifscheibe kleineren Durchmessers wird daher die Winkelgeschwindigkeit des

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Schleifkopfes erhöht. Als Antriebsmittel für die verschiedenen Funktionen der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Schleifmaschine sind in erster Linie getrennt steuerbare elektromotorische Antriebe vorgesehen.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auch komplizierte zusammengesetzte Profile an Werkstük-ken mit unebener komplexer Oberfläche nacheinander auf ein und derselben, in konstruktiver Hinsicht relativ unkomplizierten Maschine geschliffen werden können. Ein Auswechseln der Werkstücke zwischen den Arbeitsgängen ist nicht erforderlich, so dass sich wegen der Herabsetzung der Zahl der möglichen Fehlerquellen eine präzisere Bearbeitung und eine wesentliche Verkürzung der Bearbeitungszeit ergeben. Daraus folgt gleichzeitig eine in wirtschaftlicher Hinsicht rationellere Bearbeitung. Der für das Schleifen zusammengesetzter Profile erforderliche maschinelle Aufwand wird durch die erfindungsgemässe Konzentration mehrerer Schleifoperationen in einer Schleifmaschine ganz beträchtlich reduziert. Erst wenn die Zahl der an einem Werkstück vorzunehmenden Schleifoperationen die Zahl der Schleifscheiben an der Maschine übersteigt, ist die Ankopplung einer oder mehrerer weiterer Maschinen erforderlich. Aufgrund der neuartigen Konstruktion der Maschine ist also erstmals die Möglichkeit gegeben, auf einer numerisch gesteuerten Schleifmaschine komplizierte zusammengesetzte Schleifoperationen an Werkstücken komplexer Formgebung nacheinander hochpräzise auszuführen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Figur 1 eine Gesamtansicht der Schleifmaschine nach der Erfindung in nicht massstabsgerechter Darstellung;

Figur 2 eine schematische Darstellung einer Variante der Schleifköpfe, der zugehörigen Abrichteinrichtungen und des Werkstückträgers;

Figuren 2a, 2b und 2c Schnittdarstellungen anderer Ausführungen der Abrichteinrichtung;

Figur 3 eine andere Anordnung der Abrichteinrichtungen;

Figur 4 eine weitere Anordnung der Abrichteinrichtung;

Figur 5 eine Einzeldarstellung einer Ausführungsform des Werkstückträgers;

Figur 6 eine Darstellung eines zu bearbeitenden Werkstücks.

Figur 1 zeigt eine Ansicht der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Schleifmaschine in nicht massstabsgerechter Darstellung. Das Maschinenbett 1, welches vorzugsweise Tischhöhe hat, trägt eine Säule 2, an der zwei Spindelträger 3 und 4 an Führungsschienen 6 und 6' in Längsrichtung der Säule 2 aufeinander zu und voneinander weg beweglich geführt sind. Der Antrieb der Spindelträger erfolgt über Spindeltriebe 7 und 8 durch Motoren 9 und 11.

An jedem Spindelträger 3 und 4 ist eine Schleifspindel 12 bzw. 13 drehbar gelagert. Zusammen mit dem jeweiligen Spindelträger sind die Schleifspindeln 12 und 13 radial zueinander bewegbar. Jede der beiden Schleifspindeln 12 und 13 trägt einen Schleifkopf 14 bzw. 16. Gemäss der Erfindung besteht der Schleifkopf 14 aus drei in Achsrichtung der Schleifspindel hintereinander angeordneten Schleifscheiben 17, 17a und 17b, von denen jede vom freien Ende der Schleifspindel her gesehen in Achsrichtung folgende Schleifscheibe einen grösseren Durchmesser hat, als die vorangehende. Die dem Schleifspindelende nächste Schleifscheibe 17 hat den kleinsten Durchmesser und die dem Schleifspindelende fernste Schleifscheibe 17b den grössten Durchmesser. Die im zweiten Schleifspindelträger 4 gelagerte Schleifspindel 13 weist einen Schleifkopf 16 mit zwei in Achsrichtung hintereinander angeordneten Schleifscheiben 18 und 18a auf. Auch hier ist die dem Schleifspindelende näherliegende

Schleifscheibe 18 im Durchmesser kleiner als die dem Schleifspindelende fernere Schleifscheibe 18a. Die Schleifspindel 12 wird von einem Motor 19 und die Schleifspindel 13 von einem Motor 21 angetrieben. Die Antriebe beider Schleifspindeln sind voneinander unabhängig. Die vom freien Ende der Schleifspindeln her zu den Schleifspindelträgern 3 und 4 und der Säule 2 hin vorgesehene Vergrösserung der Schleifscheibendurchmesser gewährleistet die freie Zugänglichkeit zu jeder Schleifscheibe vom Schleifspindelende her.

Das Maschinenbett 1 weist an seiner oberen Tischfläche parallele Führungsschienen 22 und 22' auf, an denen ein Support 23 in Richtung des Pfeils 24 längsbeweglich geführt ist. Zum Antrieb des Supports dient ein Spindeltrieb 26, der mit einem Motor 27 in Wirkverbindung steht.

Quer zur Bewegungsrichtung des Supports 23 sind auf diesem Führungsschienen 28 und 28' angeordnet, welche einen Zustelltisch 29 in Richtung des Pfeils 31 quer zur Bewegungsrichtung des Supports beweglich führen. Der Antrieb des Zustelltischs erfolgt über einen Spindeltrieb 32 durch einen Motor 33. Auf dem Zustelltisch 29 ist ein Werkstückträger 34 montiert. Er besteht aus einem um eine vertikale Achse drehbar auf dem Zustelltisch 29 gelagerten Drehkopf 36, der einen um eine horizontale Achse schwenkbaren Werkstückhalter 37 trägt, an dem an einer entsprechenden Spannvorrichtung das zu bearbeitende Werkstück 38 eingespannt ist. Zur Ausführung der Drehbewegung des Drehkopfes ist ein Motor 39 und zur Ausführung der Schwenkbewegungen des Werkstückhalters 37 ein Motor 41 vorgesehen. Die geschilderte Ausführung und Lagerung des Werkstückträgers 34 erlaubt es, das zu bearbeitende Werkstück 38 in nahezu jede beliebige Position relativ zu den Schleifscheiben zu bringen, so dass auch komplizierte zusammengesetzte Profile an dem Werkstück geschliffen werden können.

Zum Abrichten der Schleifscheiben ist gemäss der Erfindung eine Abrichteinrichtung vorgesehen, die entsprechend der Anzahl der Schleifspindeln aus zwei den Schleifspindeln zugeordneten Teilen besteht, von denen in Figur 1 lediglich der der oberen Schleifspindel 12 zugeordnete Teil 42 sichtbar ist. Wie die Figur 1 erkennen lässt, weist die Abrichteinrichtung 42 ein Abrichtwerkzeug 43 auf, das in einem Haltemittel 44 um eine zur Achse der zugeordneten Schleifspindel 12 parallelen Achse 46 drehbar gelagert ist. Angetrieben wird das Abrichtwerkzeug 43 von einem Motor 47. Auf die Ausbildung des Abrichtwerkzeugs 43 wird im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figur 2 näher eingegangen.

Das Haltemittel 44 ist in einem Joch 48 parallel zur zugehörigen Schleifspindelachse verschiebbar geführt. Zum Antrieb des Haltemittels 44 parallel zur Schleifspindelachse dient ein Motor 49. Das Joch 48 seinerseits ist an Längsführungsschienen 51 und 51' radial zur Achse der zugehörigen Schleifspindel 12 am Schleifspindelträger 3 bewegbar montiert. Über einen Spindeltrieb 52 ist das Joch von einem Motor 53 angetrieben. Diese Konstruktion der Abrichteinrichtung erlaubt es, dass Abrichtwerkzeug 43 in die zum Abrichten jeder der Schleifscheiben erforderliche Position zu bringen. Das Abrichtwerkzeug 43 erhält dadurch die nötige Längs- und Querverschiebbarkeit.

Ein Motor 54 ist als Antrieb für den nicht sichtbaren unteren Teil der Abrichteinrichtung vorgesehen, der dem Teil 42 entsprechend aufgebaut ist.

Die Figur 1 zeigt eine Schleifmaschine mit zwei Schleifspindeln, welche zusammen fünf Schleifscheiben aufweisen. Hierbei handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Maschine. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Schleifspindeln mit mehr oder weniger Schleifscheiben auszurüsten. Dies wird sich nach dem jeweiligen Bedarf und den von den am Werkstück durchzuführenden Schleifoperationen vorgegebenen Anforderungen richten.

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Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung Einzelheiten der Anordnung der Schleifspindeln, der zugeordneten Abrichtwerkzeuge und des Werkstückträgers. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 vermehrt um 200 bezeichnet.

Wie die Figur 2 erkennen lässt, sind gemäss der vorliegenden Erfindung bei einer bevorzugten Ausführungsform der Schleifmaschine parallel zueinander zwei Schleifspindeln 212 und 213 vorgesehen, die, wie im Zusammenhang mit Figur 1 bereits beschrieben, in längsbeweglich angeordneten Schleifspindelträgern drehbar gelagert sind. In Figur 2 ist diese Lagerung mit den Bezugszeichen 203 und 204 angedeutet. Die obere Schleifspindel 212 weist einen Schleifkopf 214 auf, der aus drei Schleifscheiben 217, 217a und 217b besteht. Die dem Schleifspindelende nächste Schleifscheibe 217 weist den kleinsten Durchmesser auf und jede in Richtung der Schleifspindelachse folgende Schleifscheibe hat einen grösseren Durchmesser als die vorangehende. Die Schleifscheibe 217a ist somit grösser als die Schleifscheibe 217 und die Schleifscheibe 217b hat einen grösseren Durchmesser als die Schleifscheibe 217a. Die untere Schleifspindel 213 trägt einen Schleifkopf 216, der aus den beiden Schleifscheiben 218 und 218a besteht. Auch in diesem Falle ist die Schleifscheibe 218 mit kleinerem Durchmesser zum Spindelende hin vor der Schleifscheibe 218a mit grösserem Durchmesser montiert. Diese Anordnung der Schleifscheiben und die Abstufung ihrer Durchmesser zum Schleifspindelende hin gewährleistet den freien Zugang mit dem Werkstück zu den einzelnen Schleifscheiben.

Der Antrieb der Schleifspindeln erfolgt über die Motoren 219 und 221.

Zum Abrichten der Schleifscheiben sind Abrichtwerkzeuge 243 und 256 vorgesehen. Das Abrichtwerkzeug 243, das der oberen Schleifspindel 212 zugeordnet ist, weist eine Abrichtscheibe auf, die an ihrem Umfang in Achsrichtung hintereinander drei verschiedene Profile 257,257a und 257b zum Abrichten der verschiedenen Schleifscheiben 217, 217a und 217b trägt. Das Äbrichtwerkzeug 243 ist auf der Achse 246 montiert, die vom Motor 247 angetrieben wird. Das Abrichtwerkzeug für die Schleifscheiben der unteren Schleifspindel 213 ist ganz entsprechend aufgebaut. Es besteht aus einer Schleifscheibe, die an ihrem Umfang entsprechend der Anzahl der abzurichtenden Schleifscheiben zwei unterschiedliche Profile 258 und 258a trägt. Das Abrichtwerkzeug 256 wird von dem Motor 259 angetrieben.

In den Figuren 2a, 2b und 2c sind spezielle Ausführungsformen der Schleifköpfe und der zugehörigen Abrichtwerkzeuge hervorgehoben. So zeigt Figur 2a in einer teilweisen Schnittdarstellung die Schleifscheiben 217, 217a und 217b des oberen Schleifkopfes 214, wobei deutlich wird, dass jede der Schleifscheiben ein anderes Profil trägt. Das zugehörige Abrichtwerkzeug 243 besteht anders als in Figur 2 aus nebeneinander auf der gemeinsamen Achse 246 angeordneten Abrichtscheiben 261, 261a und 261b, die jeweils das der zugehörigen Schleifscheibe entsprechende Abrichtprofil tragen. Die Figur 2b zeigt ebenfalls, in einer teilweisen Schnittdarstellung, den unteren Schleifkopf 216 mit zwei Schleifscheiben 218 und 218a, die ebenfalls unterschiedliche Profile haben. Den Schleifscheiben dieses Schleifkopfes ist ein Abrichtwerkzeug 256 mit zwei Abrichtscheiben 262 und 262a zugeordnet, welche die zum Abrichten der Schleifscheiben 218 und 218a erforderlichen Profile aufweisen.

Eine weitere Version des Abrichtwerkzeugs ist in Figur 2c gezeigt. Dem Schleifkopf 214 der oberen Schleifspindel 212 ist hier ein Abrichtwerkzeug zugeordnet, das aus drei Abrichtscheiben 263, 263a und 263b besteht, deren Durchmesser entsprechend dem Durchmesser der zugehörigen Schleifscheiben 217,217a und 217b abgestuft ist. Ein ebenso gestaltetes Abrichtwerkzeug kann auch dem unteren Schleifkopf zugeordnet sein. Mit dem in Figur 2c dargestellten Abrichtwerkzeug ist das Abrichten aller Schleifscheiben einer Schleifspindel gleichzeitig möglich.

Figur 2 zeigt ausserdem in einer vergrösserten Darstellung eine abgewandelte Form des Werkstückträgers, bezeichnet mit 234. Dieser Werkstückträger 234 besteht aus einem Drehgestell 264, das um eine vertikale Achse in Richtung des Doppelpfeils 266 schwenkbar auf dem in Figur 1 mit 29 bezeichneten Zustelltisch montiert ist. Die Schwenkbewegung des Drehgestells 264 wird durch den Motor 239 bewirkt. Im Drehgestell ist an einer horizontalen Achse 267 der Drehkopf 236 in Richtung des Pfeils 268 schwenkbar gelagert. Ein Stift 269 stützt den Drehkopf in seiner gewünschten Lage und ein Motor 271 dient als Antrieb für die Schwenkbewegung etwa in Achsrichtung des Stiftes 269 um die Achse 267. Der Werkstückhalter 237, der in einer entsprechenden Spanneinrichtung das Werkstück 238 trägt, ist um eine horizontale Achse in Richtung des Doppelpfeils 272 schwenkbar im Drehkopf 236 gelagert. Der Werkstückhalter wird vom Motor 241 angetrieben.

Mit der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Schleifmaschine können bis zu 5 Schleifoperationen an dem jeweils zu bearbeitenden Werkstück 38 oder 238 ausgeführt werden. Das bedeutet, dass der maschinentechnische Aufwand für das Schleifen komplizierter zusammengesetzter Profile gegenüber dem bisher bekannten und üblichen Stand der Technik durch die Erfindung erheblich herabgesetzt ist. Durch Einsatz von mehr als 5 Schleifscheiben in der Maschine kann die Zahl der mit einer Maschine ausführbaren Schleifoperationen noch weiter erhöht werden. Die erfindungsgemäss vorgeschlagene Schleifmaschine kann daher den jeweils gegebenen Anforderungen optimal angepasst werden.

Figur 3 zeigt eine mögliche Variante der Abrichteinrichtung für die beiden Schleifköpfe. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet, vermehrt um 300. Eine obere Schleifspindel 312 und eine untere Schleifspindel 313 sind in nicht dargestellten Schleifspindelträgern parallel zueinander verschiebbar gelagert. Die Schleifspindel 312 weist einen Schleifkopf auf, der aus drei Schleifscheiben 317, 317a und 317b besteht, deren Durchmesser vom Schleifspindelende her in der erfindungsgemäss vorgesehenen Weise zunimmt. Angetrieben wird die obere Schleifspindel 312 vom Motor 319. Die untere Schleifspindel 313 weist einen Schleifkopf mit den Schleifscheiben 318 und 318a auf. Angetrieben wird die untere Schleifspindel vom Motor 321. Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Maschine ist das Abrichtwerkzeug so gestaltet, dass jeder Schleifscheibe eine eigene Abrichtscheibe zugeordnet ist und dass die Abrichtscheiben winkelversetzt am Umfang der Schleifspindeln angeordnet sind. Den Schleifscheiben 317, 317a und 317b der oberen Schleifspindel 312 sind die Abrichtwerkzeuge 361, 361a und 361b zugeordnet. Den Schleifscheiben 318 und 318a der unteren Schleifspindel 313 sind die Abrichtwerkzeuge 362 und 362a zugeordnet. Jedes Abrichtwerkzeug ist an einem Haltemittel 344 um eine zur zugehörigen Schleifspindelachse parallele Achse drehbar gelagert. Das Haltemittel 344 mit dem Abrichtwerkzeug ist an einem Joch 348, welches in Richtung des Doppelpfeils 373 radial zur Achse der zugehörigen Schleifspindel verschiebbar ist, montiert. Die den anderen Schleifscheiben zugeordneten Abrichtwerkzeuge sind an ebenso aufgebauten Vorrichtungen gehalten, die hier daher nicht im einzelnen beschrieben zu werden brauchen. Es sei nur darauf hingewiesen, dass alle Abrichtwerkzeuge entsprechend ihrer Lage am Umfang der Schleifscheiben radial zu den Schleifspindelachsen verschiebbar sind, was durch die Doppelpfeile 374, 376, 377 und 378 angedeutet ist. Mit Be5

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wegungen in Richtung dieser Pfeile können die Abrichtwerkzeuge in Kontakt mit den abzurichtenden Schleifscheiben gebracht werden.

In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform der Maschine nach der Erfindung dargestellt. Gleiche Teile sind wieder mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1, jedoch vermehrt um 400 bezeichnet.

Die Schleifspindeln 412,413 sind wieder in Schleifspindelträgern 403 und 404, die an Führungsschienen 406 und 406' queraxial zu den Schleifspindeln geführt und über Spindeltriebe 407 und 408 angetrieben sind, gelagert. Die Schleifspindel 412 weist einen Schleif kopf mit drei Schleifscheiben 417,417a und 417b auf, die vom Motor 419 angetrieben werden. Die Schleifspindel 413 trägt die Schleifscheiben 418 und 418a, die vom Motor 421 angetrieben werden. Auf dem Maschinenbett 401 ist an Führungsschienen 422 und 422' mittels eines Spindeltriebs 426 der Support 423 längsverschiebbar geführt. Der Support 423 trägt den Zustelltisch 429, der mittels eines Spindeltriebs 432 vom Motor 433 entlang der Führungsschienen 428 und 428' bewegbar ist. Auf dem Zustelltisch ist ein Drehkopf 436 um eine vertikale Achse drehbar gelagert. Der Drehkopf436 seinerseits trägt einen Werkstückhalter 437, der um eine horizontale Achse drehbar ist. Am Werkstückhalter 437 ist in einer entsprechenden Aufnahme das Werkstück 438 eingespannt. Insoweit entspricht der Aufbau des Werkstückträgers dem im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen. Bei der Ausführungsform nach der Figur 4 ist jedoch auf dem Zustelltisch neben dem Werkstückträger 434 die Abrichteinrichtung 442 angebracht. In einem Halteblock sind parallel zu den Schleifspindelachsen die Achsen zweier Abrichtwerkzeuge 443 und 456 gelagert, welche von Motoren 447 und 459 angetrieben werden. Im gezeigten Beispiel liegen die beiden Abrichtwerkzeuge parallel zueinander. Das obere Abrichtwerkzeug 443 trägt zum Abrichten der Schleifscheiben der oberen Schleifspindel 412 drei Profile 457,457a und 457b. Das untere Abrichtwerkzeug trägt die Profile 458 und 458a zum Abrichten der beiden Schleifscheiben der unteren Schleifspindel 413. Hierbei handelt es sich um eine besonders einfache konstruktive Gestaltung der Maschine nach der Erfindung. Zum Abrichten der Schleifscheiben ist es lediglich erforderlich, den Zustelltisch mit der Abrichteinrichtung 442 im in der Figur gezeigten Fall nach rechts zu fahren und die Schleifscheiben nacheinander mit dem zugehörigen Abrichtwerkzeug in Kontakt zu bringen.

. In Figur 4 ist eine Abrichteinrichtung 442 mit zwei Abrichtwerkzeugen 443 und 456 dargestellt, welche insgesamt fünf verschiedene Profile aufweisen. In Abwandlung dieser Ausführung ist es auch möglich, alle fünf Profile für alle fünf Schleifscheiben auf einem einzigen Abrichtwerkzeug nebeneinander anzubringen. Dadurch wird der maschinentechnische Aufwand für die Abrichteinrichtung noch einmal herabgesetzt.

Figur 5 zeigt eine Variante des Werkstückträgers in einer Ansicht in Richtung des Pfeils V in Figur 2. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 2 bezeichnet, jedoch vermehrt um 300. Der Werkstückträger 534 besteht wie in Figur 2 aus einem um eine vertikale Achse drehbaren

Drehgestell 564, das an einer horizontalen Achse 567 einen schwenkbaren Drehkopf 536 trägt. Am Drehkopf 536 ist, um eine horizontale Achse in Richtung des Doppelpfeils 572 schwenkbar, der Werkstückhalter 537 angebracht. Der Werkstückhalter weise im in Figur 5 dargestellten Fall zwei Aufnahmen zum Einspannen zweier Werkstücke 538 und 538' auf. Diese Ausführung der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Maschine erlaubt eine weitere Rationalisierung der Bearbeitungsoperationen beim Schleifen komplizierter zusammengesetzter Profile.

Figur 6 zeigt ein typisches Werkstück, wie es auf der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Schleifmaschine bearbeitet werden kann. Wie Figur 6 zeigt, weist das Werkstück 638 eine Reihe von Profilen auf, die in jeweils getrennten Arbeitsgängen geschliffen werden müssen. Nach dem Stand der Technik war es dazu erforderlich, das Werkstück jeweils in eine andere Maschine mit einem neuen Werkzeug einzuspannen, welches das entsprechende Profil aufwies. Mit der durch die Erfindung vorgeschlagenen Schleifmaschine können mehrere dieser Profile, auf die in Figur 6 mit Pfeilen 679 hingewiesen ist, auf ein- und derselben Maschine geschliffen werden. Die Anzahl der auf einer Maschine zu schleifenden Profile hängt von der in der Maschine vorhandenen Anzahl von Schleifscheiben ab. Es zeigt sich also, dass die Bearbeitung solcher komplexer Werkstücke mit komplizierten zusammengesetzten Profilen mit der durch die Erfindung vorgeschlagenen Schleifmaschine weniger maschinentechnischen und wirtschaftlichen Aufwand erfordert und somit sowohl in technischer Hinsicht als auch in wirtschaftlicher Hinsicht wesentlich rationeller ist.

Die als bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschriebene Schleifmaschine nach der Erfindung weist als Antrieb für die Schwenkbewegungen des Werkstückträgers, für die Linearbewegungen des Werkstückträgers und für die Linearbewegungen der Spindelträger und der Abrichteinrichtung jeweils getrennte Motoren auf. Diese Ausstattung der Schleifmaschine mit getrennten Motoren für jede der Bewegungen erlaubt es, die Schleifmaschine mit einer numerischen Steuerung zu betreiben. Es ist selbstverständlich auch möglich, einige oder alle der Antriebe über handbetriebene Spindeln oder analoge Bewegungseinrichtungen zu betreiben. Die in der beschriebenen Ausführungsform der Maschine vorgesehenen Spindeltriebe für den Support, den Zustelltisch, die Joche der Abrichteinrichtung und die Spindelträger können natürlich auch durch entsprechend wirkende andere Antriebsmittel ersetzt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Auch die vorgesehenen Führungsschienen sind durch andere Führungsmittel ersetzbar.

Für die Antriebe sind in erster Linie elektromotorische Antriebe vorgesehen. Die Schleifspindelantriebe sind so ausgelegt, dass die Schleifspindeln mit unterschiedlicher Geschwindigkeit angetrieben werden können. Um eine möglichst gleiche Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheiben beim Schleifen zu erreichen, sollen die Schleifspindeln so angetrieben werden, dass sie bei Einsatz der kleineren Scheiben mit höherer Winkelgeschwindigkeit laufen. Dadurch wird gleiche Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheiben mit unterschiedlichen Durchmessern beim Schleifen erreicht.

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Claims (13)

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1. Numerisch steuerbare Schleifmaschine zum Profilschleifen von metallischen Werkstücken mit komplexer Oberfläche, beispielsweise zum Schleifen von Turbinenschaufeln, mit zwei parallel zueinander gelagerten, radial zueinander bewegbaren Schleifspindeln, mit einer Abrichteinrichtung zum Abrichten der Schleifscheiben und mit einem axial und tangential zu den Schleifscheiben beweglichen Werkstückträger, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schleifkopf (14,16,214,216) aus einem Satz von mehreren hintereinander auf den Schleifspindeln (12, 13,213,212, 312, 412,413) angeordneten Schleifscheiben (17,17a, 17b, 18, 18a; 217... 218a; 417... 418a) unterschiedlicher Durchmesser besteht, dass vom Ende der Schleifspindeln her jede in Achsrichtung folgende Schleifscheibe einen grösseren Durchmesser hat als die vorangehende, dass den Schleifköpfen mindestens eine Abrichteinrichtung (42,442) mit mindestens einem Abrichtwerkzeug (43,243,443,256,456) zugeordnet ist, welches die den zugeordneten Schleifscheiben komplementären Profile (257, 257a, 257b, 258,258a, 457,457a, 457b; 458, 458a) trägt, und dass der axial und tangential zu den Schleifscheiben bewegliche Werkstückträger (34,234,434, 534) einen um mindestens eine Achse schwenkbaren Werkstückhalter (37,237,437, 537) mit mindestens einer Werkstückaufnahme aufweist.

2. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifspindeln (12,13, 212,213) an zueinander verschiebbar geführten Schleifspindelträgern (3,203, 4,204) fliegend gelagert sind, dass an jedem Schleifspindelträger ein eine Abrichteinrichtung (42) tragendes Joch (48, 348) radial zur Schleifspindelachse verschiebbar geführt ist, dass das Joch ein parallel zur Spindelachse geführt verschiebbares, das Abrichtwerkzeug (43,243,256,456) an einer angetriebenen Welle (46,246) tragendes Haltemittel (44, 344) aufweist, und dass für die Rotation der Schleifspindeln (12, 13), für die Bewegungen der Schleifspindelträger (3,4, 203, 204,403,404), der Joche (48, 348), der Haltemittel (44, 344) und für die Rotation der Abrichtwerkzeuge getrennt steuerbare Antriebsmittel vorgesehen sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Schleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Schleifspindeln (12,212, 312, 412) drei und die andere (13, 213, 313,413) zwei Schleifscheiben aufweist.

4. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückhalter (37,237, 437, 537) mit mindestens einer Werkstückaufnahme um eine zur Schleifspindelachse parallele Achse schwenkbar an ei-. nem seinerseits auf einem Zustelltisch (29,429) um eine vertikale Achse schwenkbaren Drehkopf (36,236,436, 536) gelagert ist und dass der Zustelltisch (29,429) in einer horizontalen Ebene auf einem parallel zur Schleifspindelachse bewegbaren Support (23,423) quer zur Schleifspindelachse beweglich geführt ist.

5. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkopf (236, 536) um eine quer zu den Schleifspindelachsen horizontal verlaufende Achse (267, 567) schwenkbar in einem auf dem Zustelltisch (29) um eine vertikale Achse schwenkbaren Drehgestell (264, 564) gelagert ist.

6. Schleifmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Längsbewegungen des Supports (23) und des Zustelltisches (29,429) und für die Schwenkbewegungen des Drehgestells (264, 564), des Drehkopfes (36, 236,436, 536) und des Werkstückhalters (37,237,437, 537) getrennt steuerbare Antriebsmittel (27, 33,433, 39,239,41, 242, 271) vorgesehen sind.

7. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schleifscheibe der Schleifköpfe ein anderes Profil trägt.

.8. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrichtwerkzeug an seinem Umfang in Achsrichtung nebeneinander die Profile aller Schleifscheiben des ihm zugeordneten Schleifkopfs trägt.

9. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrichtwerkzeug für jede Schleifscheibe des ihm zugeordneten Schleifkopfs eine Abrichtscheibe aufweist und dass die Abrichtscheiben zueinander winkelversetzt am Schleifscheibenumfang angeordnet sind.

10. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das einem Schleifkopf zugeordnete Abrichtwerkzeug auf einer gemeinsamen Welle jeder Schleifscheibe (217, 217a, 217b) des Schleifkopfs zugeordnete Abrichtscheiben (263,263a, 263b) aufweist, und dass der Durchmesser der Abrichtscheiben entsprechend dem Durchmesser der zugeordneten Schleifscheiben abgestuft ist.

11. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1—10, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide den Schleifköpfen zugeordneten Abrichtwerkzeuge (443,456) auf dem Zustelltisch (429) montiert sind.

12. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass für beide Schleifköpfe eine gemeinsame Abrichteinrichtung vorgesehen ist, deren Abrichtwerkzeug die Abrichtprofile aller Schleifscheiben beider Schleifköpfe aufweist.

13. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückhalter (537) zwei um 180° zu seiner Schwenkachse versetzte Werkstückaufnahmen aufweist.