DE102009009222B4 - Method and grinding machine for grinding rod-shaped workpieces - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schleifmaschine zum Schleifen von stabformigen Werkstücken (1) mit parallelen Stirnseiten mit mindestens einem Schleifwerkzeug (8) einer Messeinrichtung (9) und einer Spannvorrichtung (2, 2'), wobei das Werkstück (1) zur Bearbeitung der Längseiten (6, 6') an seinen Stirnseiten kraftschlüssig in der Spannvorrichtung (2, 2') fixiert wird und wobei vor der Schleifbearbeitung die Messeinrichtung (9) zumindest einen Punkt der Langsseite (6, 6') des Werkstücks (1) abtastet und beim Zustellen der Schleifscheibe (8) die Lage des Werkstücks (1) relativ zur Maschinenachse (5) berucksichtigt wird.The invention relates to a method and a grinding machine for grinding rod-shaped workpieces (1) with parallel end faces with at least one grinding tool (8), a measuring device (9) and a clamping device (2, 2 '), the workpiece (1) being used for machining the Long sides (6, 6 ') is fixed in the clamping device (2, 2') in a force-locking manner at its end faces and the measuring device (9) scans and scans at least one point on the long side (6, 6 ') of the workpiece (1) prior to grinding when moving the grinding wheel (8), the position of the workpiece (1) relative to the machine axis (5) is taken into account.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schleifmaschine zum Schleifen von stabförmigen Werkstücken mit parallelen Stirnseiten. Derartige Werkstücke werden häufig als mechanische Stellglieder wie z. B. Piezo Aktuatoren verwendet und in großen Stückzahlen hergestellt.The invention relates to a method and a grinding machine for grinding rod-shaped workpieces with parallel end faces. Such workpieces are often used as mechanical actuators such. B. piezo actuators used and produced in large quantities.

Aus der DE 10 2006 007 055 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine Komplettbearbeitung derartiger Werkstücke bekannt. Dabei werden zuerst die Stirnseiten der Werkstücke geschliffen und anschließend die Längsseiten, wobei das Werkstück zwischen zwei Spannbacken an seinen Stirnseiten eingespannt wird. Durch die kraftschlüssige Fixierung ist die Werkstücklage relativ zur C-Achse der Schleifmaschine mit Toleranzen behaftet. Deshalb muss ein minimales Schleifaufmaß vorhanden sein um diese Toleranzen zu kompensieren. Besonders bei hochwertigen Werkstoffen ist die Reduzierung der Schleifzugabe von Bedeutung, zumal dadurch auch die Bearbeitungszeit verkürzt wird. Die DE 40 23 587 A1 betrifft ein Verfahren zum Umfangsschleifen von Nocken oder Polygonen. Die Werkstücke werden dabei um eine erste Achse gedreht und es wird eine Schleifscheibe zugestellt. Das Werkstück wird an seiner Oberfläche entlang von spiralartigen Bahnen zu einer Fertigkontur abgetragen. Dabei wird eine vorbestimmte Abmessung des Werkstücks kontinuierlich gemessen und eine Abweichung von einem Sollwert ermittelt. Abhängig vom Messergebnis können die Bearbeitungsschritte reduziert werden. Ein ähnliches Verfahren offenbart auch die JP 63099171 A . Dabei wird das Schleifaufmaß am Werkstück, beispielsweise einer Injektionsnadel, gemessen und vorbestimmte Materialmengen durch Vor- und Feinschleifen abgetragen. Ein weiteres Schleifverfahren zum Schleifen von stabförmigen Werkstücken mit unrundem Querschnitt wird in der DE 10 2006 007 055 A1 beschrieben. Zunächst wird das Werkstück an den Längsseiten eingespannt und die Stirnseiten vor und fertig geschliffen. Anschließend wird das Werkstück in einer zweiten Spannung an den Stirnseiten eingespannt und durch CNC-gesteuertes Umfangsschleifen nach dem Prinzip der C-X-Interpolation werden die Längsseiten geschliffen.From the DE 10 2006 007 055 A1 For example, a method and an apparatus for a complete machining of such workpieces are known. In this case, first the faces of the workpieces are ground and then the longitudinal sides, wherein the workpiece is clamped between two clamping jaws at its end faces. Due to the non-positive fixing, the workpiece position is subject to tolerances relative to the C-axis of the grinding machine. Therefore, a minimum Schleifaufmaß must be present to compensate for these tolerances. Reduction of the grinding allowance is particularly important for high-quality materials, especially since this also shortens the processing time. The DE 40 23 587 A1 relates to a method for circumferential grinding of cams or polygons. The workpieces are rotated about a first axis and a grinding wheel is delivered. The workpiece is removed on its surface along spiral-like tracks to a finished contour. In this case, a predetermined dimension of the workpiece is measured continuously and determines a deviation from a desired value. Depending on the measurement result, the processing steps can be reduced. A similar method also discloses the JP 63099171 A , In this case, the grinding allowance on the workpiece, for example an injection needle, measured and removed predetermined amounts of material by pre-grinding and fine grinding. Another grinding method for grinding rod-shaped workpieces with non-round cross-section is in the DE 10 2006 007 055 A1 described. First, the workpiece is clamped on the long sides and the end faces ground before and ready. Subsequently, the workpiece is clamped in a second tension on the end faces and by CNC-controlled peripheral grinding according to the principle of CX interpolation, the long sides are ground.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein optimiertes Verfahren mit verkürzter Bearbeitungszeit zum Schleifen stabförmiger Werkstücke anzugeben. Es ist auch Aufgabe der Erfindung eine Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens aufzuzeigen.The invention has for its object to provide an optimized method with reduced processing time for grinding rod-shaped workpieces. It is also an object of the invention to show a grinding machine for carrying out the method.

Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, nach dem Einspannen des Werkstücks an den Stirnseiten die Lage bezogen auf eine Achse der Schleifmaschine messtechnisch zu erfassen und Abweichungen von der zentrischen Lage bei der Zustellung der Schleifwerkzeugs zu berücksichtigen. Dieses Verfahren erlaubt extrem geringe Schleifaufmaße. Besonders geeignet sind Werkstücke mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt. Wie bei der DE 10 2006 007 055 A1 eignet sich das Verfahren jedoch auch für Werkstückquerschnitte mit Rundungen, Fasen oder balligen Konturen. Bei einer vorteilhaften Ausführung sind zwei spiegelbildlich angeordnete Schleifwerkzeuge vorgesehen, die gleichzeitig auf einander gegenüberliegende Werkstückflächen einwirken. Während ein Werkzeug eine Längsfläche bearbeitet, kann das gegenüberliegende Werkzeug z. B. die gegenüberliegende Längsfläche bearbeiten oder z. B. Werkstückkanten mit Rundungen oder Fasen versehen.An important aspect of the invention is to detect the position relative to an axis of the grinding machine after clamping the workpiece on the end faces by measurement and to take into account deviations from the central position in the delivery of the grinding tool. This method allows extremely low grinding allowances. Particularly suitable are workpieces with square or rectangular cross-section. As with the DE 10 2006 007 055 A1 However, the method is also suitable for workpiece cross-sections with curves, chamfers or convex contours. In an advantageous embodiment, two mirror-image arranged grinding tools are provided, which act simultaneously on opposing workpiece surfaces. While a tool works on a longitudinal surface, the opposite tool z. B. edit the opposite longitudinal surface or z. B. workpiece edges provided with curves or chamfers.

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment.

1 zeigt ein Werkstück in der Spannvorrichtung 1 shows a workpiece in the clamping device

2 zeigt den Messvorgang 2 shows the measuring process

3 zeigt eine Ausführung mit zwei spiegelbildlich angeordneten Schleifwerkzeugen 3 shows an embodiment with two mirror-image grinding tools

In 1 wird das Werkstück 1 an seinen Stirnseiten in der Spannvorrichtung 2, 2' uber die Spannbacken 3, 3' fixiert. Das superharte Schleifwerkzeug 8 ist als CBN Schleifscheibe ausgeführt und weist an der Umfangsfläche 10 und an der Stirnflache 11 jeweils einen Schleifbelag auf. Zu Bearbeitung der Längsflächen 6 kann das Werkstück 1 in der Spannvorrichtung 2, 2' um die Maschinenachse 5 geschwenkt werden. 2 zeigt den Messvorgang an einem außermittig eingespannten Werkstück 1 mit quadratischem Querschnitt. Das Schleifaufmaß ist durch eine Schraffur gekennzeichnet. Die Werkstückmitte 7 ist in vertikaler Richtung um den Abstand A zur Maschinenachse 5 versetzt. Die Messeinrichtung 9 tastet mit den beiden Tastköpfen 4, 4' das Werkstück 1 an seinem ersten Längsseitenpaar 6, 6' ab und ermittelt dabei den Abstand A. Dann wird das Werkstück 1 mit der Spannvorrichtung 2, 2' um 90° verschwenkt Bei einem zweiten Messvorgang wird das zweite Längsseitenpaar abgetastet und der Abstand B ermittelt. Da bei der Zustellung des Schleifwerkzeugs 8 der ermittelte Abstand berücksichtigt wird, kann mit extrem geringen Schleifzugaben gearbeitet werden und die Bearbeitungszeit wird deutlich verkürzt. In der Ausführung nach 3 sind zwei spiegelbildlich angeordnete Schleifwerkzeuge 8, 8' vorgesehen. Damit konnen einander gegenüberliegende Werkstückflachen sowohl an den Längsseiten als auch an den Stirnseiten gleichzeitig bearbeitet werden. Während das Werkstück 1 von der Längsspannvorrichtung 12 gehalten wird, sind die beiden Schleifwerkzeuge 8, 8' mit ihren Stirnflächen 11, 11' gleichzeitig in Eingriff.In 1 becomes the workpiece 1 at its front ends in the tensioning device 2 . 2 ' over the jaws 3 . 3 ' fixed. The superhard grinding tool 8th is designed as a CBN grinding wheel and points to the peripheral surface 10 and on the frontal surface 11 each an abrasive coating on. For processing the longitudinal surfaces 6 can the workpiece 1 in the tensioning device 2 . 2 ' around the machine axis 5 be panned. 2 shows the measuring process on an eccentrically clamped workpiece 1 with square cross section. The grinding allowance is indicated by hatching. The workpiece center 7 is in the vertical direction by the distance A to the machine axis 5 added. The measuring device 9 gropes with the two probes 4 . 4 ' the workpiece 1 at its first longitudinal side pair 6 . 6 ' and determines the distance A. Then the workpiece 1 with the clamping device 2 . 2 ' swiveled by 90 ° In a second measuring operation, the second pair of longitudinal sides is scanned and the distance B is determined. As at the delivery of the grinding tool 8th The determined distance is taken into account, can be used with extremely low grinding allowances and the processing time is significantly reduced. In the execution after 3 are two mirror-image arranged grinding tools 8th . 8th' intended. This allows opposing workpiece surfaces to be processed simultaneously both on the long sides and on the front sides. While the workpiece 1 from the longitudinal tensioning device 12 held are the two grinding tools 8th . 8th' with their faces 11 . 11 ' simultaneously engaged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Werkstückworkpiece
2, 2'2, 2 '
Spannvorrichtungjig
3, 3'3, 3 '
Spannbackenjaws
4, 4'4, 4 '
Tastkopfprobe
55
Maschinenachsemachine axis
6, 6'6, 6 '
Langsseitenlong pages
77
WerkstückmitteWorkpiece center
8, 8'8, 8 '
Schleifwerkzeuggrinding tool
99
Messeinrichtungmeasuring device
1010
Umfangsflächeperipheral surface
11, 11'11, 11 '
Stirnflächeface
1212
LängsspannvorrichtungLongitudinal jig
A, BA, B
Abstanddistance

Claims (7)

Verfahren zum Außenschleifen von Werkstücken (1) einer Werkstückmitte (7) mit mindestens einem Schleifwerkzeug (8), einer Messeinrichtung (9) und einer Spannvorrichtung (2, 2'), wobei das Werkstück (1) zur Bearbeitung der Längsseiten (6, 6') an seinen Stirnseiten kraftschlüssig in der Spannvorrichtung (2, 2') fixiert wird und wobei das Werkstück (1) in der Spannvorrichtung (2, 2') um eine Maschinenachse (5) geschwenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückmitte (7) zur Maschinenachse (5) versetzt ist und dass vor der Schleifbearbeitung die Messeinrichtung (9) zumindest einen Punkt der Längsseite (6, 6') des Werkstücks (1) abtastet und dass beim Zustellen der Schleifscheibe (8) die Lage des Werkstücks (1) relativ zur Maschinenachse (5) berücksichtigt wird.Method for external grinding of workpieces ( 1 ) of a workpiece center ( 7 ) with at least one grinding tool ( 8th ), a measuring device ( 9 ) and a tensioning device ( 2 . 2 ' ), whereby the workpiece ( 1 ) for processing the long sides ( 6 . 6 ' ) at its end faces frictionally in the clamping device ( 2 . 2 ' ) and wherein the workpiece ( 1 ) in the tensioning device ( 2 . 2 ' ) around a machine axis ( 5 ) is pivoted, characterized in that the workpiece center ( 7 ) to the machine axis ( 5 ) and that before the grinding process, the measuring device ( 9 ) at least one point of the long side ( 6 . 6 ' ) of the workpiece ( 1 ) and that when the grinding wheel ( 8th ) the position of the workpiece ( 1 ) relative to the machine axis ( 5 ) is taken into account. Verfahren nach Anspruch 1 zur Bearbeitung von Werkstücken (1) mit mindestens zwei einander gegenüberliegenden zu bearbeitenden Längsseiten (6, 6'), dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder der beiden Längsseiten (6, 6') zumindest ein Punkt mit der Messeinrichtung (9) abgetastet wird.Method according to Claim 1 for machining workpieces ( 1 ) with at least two opposite longitudinal sides to be machined ( 6 . 6 ' ), characterized in that on each of the two longitudinal sides ( 6 . 6 ' ) at least one point with the measuring device ( 9 ) is scanned. Verfahren nach Anspruch 2 mit mindestens vier einander paarweise gegenüberliegenden zu bearbeitenden Längsseiten (6, 6'), dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Messung der Abstand (A) der Werkstückmitte (7) zur Maschinenachse (5) ermittelt wird und dass in einer zweiten Messung der Abstand (B) der Werkstückmitte (7) zur Maschinenachse (5) ermittelt wird.Method according to Claim 2, with at least four longitudinal sides facing one another in pairs ( 6 . 6 ' ), characterized in that in a first measurement the distance (A) of the workpiece center ( 7 ) to the machine axis ( 5 ) is determined and that in a second measurement, the distance (B) of the workpiece center ( 7 ) to the machine axis ( 5 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur allseitigen Bearbeitung eines Werkstücks (1), wobei das mindestens eine Schleifwerkzeug (8) sowohl an der Umfangsfläche (10) als auch an der Stirnfläche (11) mit Schleifbelag versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung der Längsseiten (6, 6') des Werkstücks (1) mit der Umfangsfläche (10) des Schleifwerkzeugs (8) erfolgt und dass das Werkstück (1) zur Bearbeitung der Stirnflächen mit der Längsspannvorrichtung (12) an seinen Längsseiten (6, 6') eingespannt wird und das Schleifwerkzeug (8) mit der Stirnfläche (11) auf das Werkstück (1) einwirkt.Method according to one of claims 1 to 3 for all-round machining of a workpiece ( 1 ), wherein the at least one grinding tool ( 8th ) both on the peripheral surface ( 10 ) as well as on the front surface ( 11 ) is provided with abrasive coating, characterized in that the processing of the longitudinal sides ( 6 . 6 ' ) of the workpiece ( 1 ) with the peripheral surface ( 10 ) of the grinding tool ( 8th ) and that the workpiece ( 1 ) for machining the end faces with the longitudinal tensioning device ( 12 ) on its longitudinal sides ( 6 . 6 ' ) and the grinding tool ( 8th ) with the end face ( 11 ) on the workpiece ( 1 ) acts. Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer Maschinensteuerung, mit mindestens einem Schleifwerkzeug (8), mit einer Spannvorrichtung (2, 2') zum kraftschlüssigen Einspannen von stabförmigen Werkstücken (1) an deren Stirnseiten und mit einer Messeinrichtung (9), wobei die Lage der Werkstücke (1) relativ zu einer Maschinenachse (5) von der Messeinrichtung (9) erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände (A, B) der Werkstückmitte (7) zur Maschinenachse (5) bei der Zustellung des Schleifwerkzeugs (8) über die Maschinensteuerung kompensierbar sind.Grinding machine for carrying out the method according to one of claims 1 to 4 with a machine control, with at least one grinding tool ( 8th ), with a tensioning device ( 2 . 2 ' ) for non-positive clamping of rod-shaped workpieces ( 1 ) at their end faces and with a measuring device ( 9 ), whereby the position of the workpieces ( 1 ) relative to a machine axis ( 5 ) of the measuring device ( 9 ) is detectable, characterized in that the distances (A, B) of the workpiece center ( 7 ) to the machine axis ( 5 ) during the delivery of the grinding tool ( 8th ) can be compensated via the machine control. Schleifmaschine nach Anspruch 5, wobei das mindestens eine Schleifwerkzeug (8) als CBN-Schleifscheibe ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifwerkzeug (8) an der Umfangsfläche (10) und an der Stirnfläche (11) mit Schleifbelag versehen ist.Grinding machine according to claim 5, wherein the at least one grinding tool ( 8th ) is designed as a CBN grinding wheel, characterized in that the grinding tool ( 8th ) on the peripheral surface ( 10 ) and on the front surface ( 11 ) is provided with abrasive coating. Schleifmaschine nach Anspruch 5 oder 6 mit zwei spiegelbildlich angeordneten Schleifwerkzeugen (8, 8'), dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) von den beiden Stirnflächen (11, 11') gleichzeitig beaufschlagbar ist.Grinding machine according to claim 5 or 6 with two mirror-image grinding tools ( 8th . 8th' ), characterized in that the workpiece ( 1 ) from the two end faces ( 11 . 11 ' ) can be acted upon simultaneously.
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