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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rundschleifen von langen, dünnen Rundstangen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Rundschleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
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Ein Verfahren dieser Art ist aus der
DE 103 08 292 B4 der Anmelderin bekannt. Das bekannte Verfahren ist zur Herstellung von Werkzeugen aus Hartmetall bestimmt, wobei besonders an Rundstäbe aus gesintertem Hartmetall als Ausgangsmaterial gedacht ist. Gemäß dem bekannten Verfahren wird „von der laufenden Stange gearbeitet”, d. h. der das Ausgangsmaterial bildende Rundstab, dessen Länge ein Vielfaches der Länge des einzelnen Werkzeugs beträgt, wird schrittweise durch das Spannfutter des Werkstück-Spindelstocks hindurchgeschoben und jeweils festgespannt, wenn ein bestimmter, dem herzustellenden Werkzeug in seiner Länge etwa entsprechender Endbereich des Rundstabes aus dem Werkstück-Spindelstock herausragt und dem Reitstock zugewandt ist. Das Verfahren ist zwingend darauf abgestellt, dass der herausragende Endbereich beim Rundschleifen zwischen dem Werkstück-Spindelstock und einem Reitstock eingespannt ist. Deshalb muss an das zunächst noch freie Ende des Rundstabes ein Stirnkonus mit großer Genauigkeit angeschliffen werden, der zum Festspannen in einen Hohlkörper eingefahren werden soll, der sich an einer Pinole des Reitstocks befindet.
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Allein schon wegen der Genauigkeit des Stirnkonus sollen daher an den herausragenden Endbereich des Rundstabes ein oder zwei Lünettensitze angeschliffen werden. Die hierfür vorgesehenen Lünetten müssen in jedem Fall angestellt sein, wenn der Stirnkonus geschliffen wird. Das anschließende Rundschleifen des beidseitig eingespannten Endbereiches soll bevorzugt im Schälschleifverfahren erfolgen; hierbei wird das Anstellen der Lünetten nicht unbedingt für erforderlich gehalten. Das bekannte Verfahren hat sich als vorteilhaft erwiesen, ist aber in der vorgeschlagenen Form zum Schleifen von langen und dünnen Rundstangen nicht geeignet. Als Beispiel für die hier in Frage kommenden Rundstangen soll eine Länge von 400 mm bei einem Durchmesser von 4 mm genannt werden. Trotz der Verwendung eines Reitstocks wären beim Schleifen von Rundstangen mit einem entsprechenden Längen-/Durchmesser-Verhältnis mehrere Lünetten im axialen Abstand voneinander erforderlich, von denen jede das Anschleifen eines eigenen Lünettensitzes zur Voraussetzung hätte. Die Anordnung zahlreicher Lünetten mit den entsprechenden langen Schleifzeiten für die Lünettensitze ist aber unwirtschaftlich. Die Lünetten müssten zudem in axialer Richtung verschiebbar sein, um bei unterschiedlichen Werkstücken auch unterschiedliche Längen-/Durchmesser-Verhältnisse zu berücksichtigen. Beim Rundschleifen von kürzeren Werkstücken wäre es sogar erforderlich, die Lünetten vollständig zu entfernen, damit der Reitstock nahe genug an den Werkstück-Spindelstock herangefahren werden kann.
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Aus der
DE 694 21 859 T2 ist eine Rundschleifmaschine bekannt, die ebenfalls zum Schleifen von langen, dünnen Rundstangen bestimmt ist. Mit dieser Maschine sollen insbesondere Längen-/Durchmesser-Verhältnisse von mehr als 100 erreicht werden. Dabei ist ein Werkstück-Spindelstock in Richtung seiner Spindelachse, die zugleich die Rotationsachse des eingespannten Werkstücks ist, auf dem Maschinenbett verschiebbar angeordnet. Das fliegend in der Werkstückspindel (Pinole) eingespannte lange, dünne Werkstück wird mit seinem freien Ende zwischen zwei Schleifscheiben gefahren, deren Rotationsachsen parallel zu der des Werkstücks verlaufen. Die beiden Schleifscheiben liegen etwa in derselben Radialebene und lassen zwischen sich einen Spalt frei, in den das Werkstück einfahren kann. Die beiden Schleifscheiben, von denen die eine zur Grobbearbeitung und die andere zur Feinbearbeitung dienen kann, werden in einer Richtung senkrecht zu ihren Rotationsachsen an das Werkstück zugestellt.
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In dem axialen Bereich zwischen dem Werkstück-Spindelstock und den beiden Schleifscheiben, und zwar dicht neben den Schleifscheiben, ist eine Stütze mit einer V-förmigen Aussparung angeordnet; eine eigene Druckwalze bewirkt, dass das Werkstück fest in dieser Aussparung gehalten ist. Die bekannte Rundschleifmaschine gemäß der
DE 694 21 859 T2 soll so arbeiten, dass der Werkstück-Spindelstock das Werkstück in seiner axialen Richtung an den Schleifscheiben entlang führt, bis die gesamte Länge des zu schleifenden Durchmessers des Werkstücks geschliffen ist. Dabei liegt aber das Werkstück in der Aussparung der Stütze mit einer Umfangsfläche auf, die in dieser Maschine nicht bearbeitet werden soll, und das Werkstück muss sich mit dieser Umfangsfläche in der Aussparung drehen. Das ist im Hinblick auf das Schleifergebnis nur möglich, wenn das Werkstück an dessen zylindrischen Schaft schon geschliffen ist. Mit der Rundschleifmaschine gemäß der
DE 694 21 859 T2 können somit keine Werkstücke geschliffen werden, die noch ihre – zum Beispiel gedrehte – Rohkontur haben.
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Schließlich zeigt die
DE 198 57 364 A1 , dass auch beim Schälschleifen mit Erfolg eine In-Process-Messung und Steuerung durchgeführt werden kann. Beim Schälschleifen wird der zu erzeugende Außendurchmesser eines Werkstücks in einem einzigen Längshub geschliffen. Das bringt beim Messen und Steuern die Schwierigkeit mit sich, dass der bereits geschliffene Außendurchmesser nicht mehr nachkorrigiert werden kann, wenn das Sollmaß unterschritten ist. Gemäß dem Vorschlag der
DE 198 57 364 A1 wird während des Schleifens das Werkstück permanent und fortlaufend auf das vorliegende Istmaß gemessen und gleichzeitig das gemessene Istmaß fortlaufend automatisch auf ein vorgegebenes schleifzeitabhängiges Sollmaß korrigiert. Auf diese Weise wird vermieden, dass das zu schleifende Werkstück auf Untermaß geschliffen wird. In der praktischen Ausführung gemäß der
DE 198 57 364 A1 liegen dabei Tastglieder der Messvorrichtung ständig in derselben Radialebene wie die Schleifscheibe an dem Werkstück an, und dieses ist an beiden Enden, d. h. zwischen einem Werkstück-Spindelstock und einem Reitstock eingespannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das schnell und wirtschaftlich arbeitet, einfach durchzuführen ist und zu Schleifergebnissen von hoher Genauigkeit führt.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1.
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Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht darauf, dass im Schleifbetrieb die Schleifscheibe und die Lünette zusammen eine betrieblich feste Baueinheit bilden und dass diese Baueinheit relativ zu der Rundstange in deren Längsrichtung bewegt wird. Die feste Längszuordnung ist dadurch gegeben, dass die Lünette an dem bereits durch das Schälschleifen geschliffenen Teil der Rundstange anliegt. Die Lünette ist also gegenüber dem Schleifbereich – das ist der Bereich, in dem die Schleifscheibe die Rundstange berührt – seitlich in Richtung auf den Werkstück-Spindelstock hin versetzt. Die Schleifscheibe wird immer als erste an der ungeschliffenen Rundstange wirksam, so dass man auch von einem Nachlauf der Lünette sprechen kann. In dem geschliffenen Bereich der Rundstange, an dem die Lünette anliegt, ist die Schleifscheibe nicht mehr tätig.
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„Betrieblich fest” bedeutet in dem Anspruch 1, dass Lünette und Schleifscheibe zumindest im Schleifbetrieb in dieser festen Längszuordnung gehalten sein müssen. Das kann auf einfache Weise dadurch erfolgen, dass eine die Schleifscheibe lagernde Schleifspindel zusammen mit der Lünette fest auf einem Schlitten oder Schleiftisch montiert ist, der gegenüber einem feststehenden Werkstück-Spindelstock, in dem die Rundstange eingespannt ist, axial verfahren wird.
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Auch die umgekehrte Anordnung mit feststehender Einheit aus Schleifscheibe und Lünette sowie mit bewegter Rundstange ist möglich. Schließlich kann es vorteilhaft sein, wenn die Lünette für sich gegenüber der Schleifscheibe in axialer Richtung verfahrbar ist. Das bringt Vorteile beim Schleifen besonderer Konturen sowie beim Be- und Entladen der Schleifmaschine mit sich.
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In jedem Fall hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass die Lünette stets dicht neben der Schleifscheibe wirksam ist. Somit genügt grundsätzlich eine einzige Lünette, weil diese stets an der optimalen Stelle steht. Die Anordnung weiterer Lünetten ist im Bedarfsfall bei besonders langen und zum Durchbiegen neigenden Rundstangen aber auch nicht ausgeschlossen. Die Abstützung an dem bereits durch Längsschleifen geschliffenen Bereich der Rundstange führt zu einer sicheren und genauen Führung und ist eine weitere Voraussetzung für ein Schleifergebnis von hoher Genauigkeit. Das Verfahren kann daher nach wie vor durch Schälschleifen ausgeführt werden, und die Rundstangen können mit ihrer Rohkontur in dem Werkstück-Spindelstock eingespannt werden. Im Vergleich zu dem Verfahren gemäß der
DE 694 21 859 T2 entfällt somit der besondere vorangehende Verfahrensschritt, dass der zylindrische Schaft des Werkstückes/Rohlings geschliffen werden muss. Die sichere Abstützung der Rundstange dicht neben der Schleifscheibe bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass das Verfahren allein mit fliegender Einspannung der Rundstange in dem Werkstück-Spindelstock durchgeführt werden kann; es ist daher nicht unbedingt erforderlich, das andere Ende der Rundstange in einem Reitstock abzustützen.
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Da das erfindungsgemäße Verfahren mit nur einer einzigen Lünette und fliegender Einspannung zu Schleifmaschinen von einfachem Aufbau führt, können diese Maschinen mit wenigen Umrüstvorgängen auf Werkstücke von anderen Abmessungen oder Konturen umgestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich daher besonders für das Schleifen von Kleinserien, bei denen die Umrüstzeiten zu einem hohen Anteil an den gesamten Fertigungskosten führen.
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Ferner wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die In-Process-Messung und -Kontrolle des geschliffenen Durchmessers durchgeführt. Indem nämlich die Lünette gegenüber der Rotationsebene der Schleifscheibe seitlich in Richtung auf den Werkstück-Spindelstock hin versetzt sein muss, können die Tastglieder einer Messvorrichtung nach wie vor im Schleifbereich der Schleifscheibe zur Anlage an die Rundstange gebracht werden. Das ist derjenige Umfangsbereich an der Rundstange, der von der Schleifscheibe berührt wird. Die Messung erfolgt jeweils am Fertigmaß eines Schleifdurchgangs. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch mit besonderer Genauigkeit durch ständiges Nachstellen und Korrigieren des Schleifeingriffes durchgeführt werden.
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Schließlich wird das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin dadurch optimiert, dass es mit einer automatisch nachstellenden und zentrierenden Lünette durchgeführt wird, die mit drei Lünettenarmen ausgebildet ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die Rotationsachse der rotierenden Rundstange stets in der durch den Werkstück-Spindelstock vorgegebenen Lage gehalten wird. Es lässt sich somit ein optimales Schleifergebnis erzielen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben
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Durch das Arbeiten mit einer sich automatisch nachstellenden zentrierenden Lünette ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, dass ohne weitere Maßnahmen kegelige Strukturen aus der Rundstange geschliffen werden können, wie das in dem Anspruch 2 angegeben ist.
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Die Ansprüche 3 und 4 geben an, wie das erfindungsgemäße Verfahren in der Praxis durchgeführt werden kann, wenn die Rundstange im Schleifbetrieb in ihrer Längsrichtung bewegt wird oder still steht. Alle beschriebenen Bewegungs- und Steuervorgänge können CNC gesteuert erfolgen.
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Wie eingangs angegeben, betrifft die Erfindung auch eine Rundschleifmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5, die zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 dienen soll. Als Stand der Technik für eine Rundschleifmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5 kann die schon beschriebene Rundschleifmaschine gemäß der
DE 694 21 859 T2 dienen. Hiervon unterscheidet sich die erfindungsgemäße Rundschleifmaschine durch die Merkmale, die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 5 angegeben sind. Der grundlegende Unterschied zum Stand der Technik besteht bei der Rundschleifmaschine gemäß Anspruch 5 darin, dass der Werkstück-Spindelstock die Rundstange im Schleifbetrieb an der rotierenden Schleifscheibe entlang zieht, wodurch die Lünette an dem bereits geschliffenen Bereich der Rundstange anliegt. Bei der erfindungsgemäßen Rundschleifmaschine wird somit in gewisser Weise ständig ein neuer, präziser Lünettensitz geschliffen, wodurch die unmittelbar neben der Schleifscheibe wirksame Lünette eine besonders präzise Abstützung und einen einwandfreien Rundlauf bewirkt. Hierdurch werden die Vorteile erzielt, die schon in Verbindung mit dem Verfahren beschrieben worden sind. Eine weitere Verbesserung kommt durch die übrigen in dem Anspruch 5 angegebenen Unterschiedsmerkmale zustande.
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Eine derartige Schleifmaschine lässt sich auf besonders einfache Weise dadurch ausführen, dass die Lünette, die Messstelle der Messvorrichtung und die Schleifspindel fest auf einem Maschinenbett angeordnet sind, während der Werkstück-Spindelstock in der Einspannrichtung der rotierenden Rundstange, linear und schleifwirksam an der Schleifscheibe vorbeigezogen wird. Auch die kinematische Umkehrung mit einem fest angeordneten Werkstück-Spindelkopf und einer linear beweglichen Einheit aus Lünette, Messkopf und Schleifspindel ist verhältnismäßig einfach auszuführen.
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Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 6 ist jedoch vorgesehen, dass mit einem Schleiftisch gearbeitet wird, der parallel zu der Bewegungsrichtung des Werkstück-Spindelstocks beweglich angetrieben und gesteuert geführt ist. Wenn dabei die Lünette und der Messkopf fest auf dem Schleiftisch angeordnet sind, bleibt die Rundschleifmaschine immer noch verhältnismäßig einfach, zumal der grundsätzliche Aufbau einer derartigen Maschine von den Universal-Schleifmaschinen bekannt und bewährt ist. Im Schleifbetrieb steht dann der Schleiftisch still, während der für sich bewegliche und gesteuerte Werkstück-Spindelstock die Rundstange an der rotierenden Schleifscheibe entlang führt. Die zusätzliche Möglichkeit, den Abstand zwischen der Schleifscheibe einerseits und andererseits der Lünette zusammen mit dem Messkopf zu verändern, wirkt sich jedoch beim Beschicken der Maschine mit den Rundstangen in vorteilhafter Weise aus und kann zudem beim Schleifen von besonderen Konturen von Vorteil sein, besonders bei Konturen mit abgestuften Durchmessern.
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Die Erfindung wird anschließend in Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In den Figuren ist das Folgende dargestellt:
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1 ist eine Ansicht von oben auf eine Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird.
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2 zeigt weitere Einzelheiten der Vorrichtung gemäß der 1 in der dort eingezeichneten, teilweise geschnittenen Ansicht entsprechend der Linie A-A.
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3 ist eine Ansicht ähnlich der 2 entsprechend der Linie A-A in 1 in einer anderen Arbeitsphase der Vorrichtung.
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4 ist eine teilweise geschnittene Ansicht entsprechend der Linie B-B in 1.
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5 zeigt eine Ansicht von oben auf eine Schleifmaschine, die auf dem grundsätzlichen Aufbau einer Universal-Schleifmaschine beruht, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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6 zeigt eine Einzelheit C aus 5 in vergrößerter Darstellung.
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7 ist eine der 5 entsprechende Ansicht in einer anderen Bearbeitungsphase.
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8 verdeutlicht die Verhältnisse beim Schleifen einer konischen Kontur.
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9 zeigt, wie auch abgestufte Konturen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geschliffen werden können.
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Gemäß der 1 werden in einer Ansicht von oben schematisch die wichtigsten Teile einer Vorrichtung dargestellt, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Dabei dient 1 vor allem dazu, das grundsätzliche Prinzip des Verfahrens zu erläutern. Mit 1 ist der Werkstück-Spindelstock einer Schleifmaschine bezeichnet. Der Werkstück-Spindelstock 1 dient zur Aufnahme eines Spannfutters 2. In dem Spannfutter 2 ist die Rundstange 3, also das zu schleifende Werkstück, an ihrem einen Ende eingespannt. Das entgegengesetzte andere Ende kann in bekannter Weise an einem Reitstock eingespannt sein, der in 1 nicht dargestellt ist. Es ist aber auch möglich, den Schleifvorgang mit fliegender Einspannung, also ohne Reitstock vorzunehmen. Der Werkstück-Spindelstock 1 hat einen elektromotorischen Antrieb und versetzt die eingespannte Rundstange 3 in Rotation um ihre Längsachse 4.
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Mit 5 ist eine Schleifscheibe von im Wesentlichen zylindrischer Kontur bezeichnet, die um die Rotationsachse 6 rotiert. Beim Rundschleifen wird die Schleifscheibe 5 in der Zustellrichtung 7 an die Rundstange 3 zugestellt, und der Ausgangs-Durchmesser D0 der Rundstange 3 wird dabei auf das Fertigmaß D1 verringert.
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Auf der der Schleifscheibe 5 gegenüberliegenden Seite der Rundstange 3 sind eine Lünette 9, ein Vorablageprisma 10 und der Messkopf 13 einer Durchmesser-Messvorrichtung auf einem gemeinsamen Sockel 8 angeordnet. Der Sockel 8 verdeutlicht, dass die drei genannten Teile 9, 10 und 13 eine zusammengefasste, gemeinsame Baugruppe bilden sollen, die je nach Ausführungsform auch als ganzes parallel zu der gemeinsamen Mittelachse 4 verfahren werden kann, vgl. den Richtungspfeil 15b.
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Die Lünette 9 dient in bekannter Weise dazu, das Werkstück abzustützen und den Schleifdruck der Schleifscheibe 5 aufzunehmen, so dass dieser das Werkstück beim Schleifen nicht durchbiegt. Das Vorablageprisma 10 ist um eine Schwenkachse 12 schwenkbar an der Lünette 9 angeordnet und dient als vorübergehende Ablage für das Werkstück beim Be- und Entladen, wie weiter unten noch erläutert werden soll. Hierzu ist das Vorablageprisma 10 mit einem Längsanschlag 11 versehen. Der Messkopf 13 hat ein oder mehrere bewegliche Tastglieder 14, die im laufenden Schleifbetrieb in Berührung mit dem Schleifbereich 3c der Rundstange 3 gebracht werden. Das ist derjenige Umfangsbereich der Rundstange 3, in dem die Schleifscheibe 5 die Rundstange 3 berührt. Der Schleifbereich 3c liegt zwischen dem ungeschliffenen Bereich 3a und dem geschliffenen Bereich 3b, an dem die Lünette 9 mit ihren Lünettenbacken 19 anliegt. Durch die Tastglieder 14 wird der jeweils im Schleifbereich 3c erreichte Durchmesser während des Schleifbetriebes laufend gemessen und über die CNC-Steuerung der Vorrichtung zu weiteren Stellsignalen für die Schleifscheibe 5 verarbeitet. Die Anordnung ist derart getroffen, dass die Tastglieder 14 der Schleifscheibe 5 im Schleifbereich 3c direkt gegenüber liegen.
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Für die Betriebsweise der Vorrichtung nach 1 sind die Richtungspfeile 15a (Schleifscheibe 5), 15b (Sockel 8) und 16 (Werkstück-Spindelstock 1) wesentlich. Es kommt darauf an, dass beim Schleifen eine relative, entgegengesetzt gerichtete Bewegung zwischen einerseits dem Werkstück-Spindelstock 1 (Richtungspfeil 16) und andererseits der Schleifscheibe 5 am geschliffenen Werkstückdurchmesser zusammen mit dem Sockel 8 (Richtungspfeile 15a, 15b) zustande kommt. Dabei kann die eine der beiden entgegengesetzt bewegten Baugruppen auch still stehen. Beispielsweise können die Schleifscheibe 5 mit der dazugehörigen Schleifspindel und der Sockel 8 in der Richtung parallel zur gemeinsamen Mittelachse 4 stillstehen; dann wird der Werkstück-Spindelstock 1 mit der Rundstange 3 in der Richtung des Richtungspfeils 16 gezogen. Dabei wird die Rundstange 3 unter stetiger Verringerung ihres Durchmessers an der Schleifscheibe 5 vorbeigezogen, aber die Lünette 9 befindet sich stets gleichbleibend im Bereich der Schleifscheibe 5. Es ist zwar nur eine einzige Lünette 9 vorhanden, aber diese wirkt stets an der optimalen Stelle.
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Umgekehrt könnte natürlich auch der Werkstück-Spindelstock 1 zusammen mit der Rundstange 3 still stehen, und die Schleifscheibe 5 würde zusammen mit dem Sockel 8 in der gemeinsamen Richtung 15a, 15b bewegt werden. Dann fährt die Schleifscheibe 5 über der Rundstange 3 in 1 von links nach rechts, und die Lünette 9 folgt der Schleifscheibe 5 nachlaufend in einem geringen Längsabstand. Auch dabei ist erreicht, dass die Rundstange 3 beim Schleifen optimal abgestützt ist. In den beiden genannten Fällen bleibt natürlich auch der Messkopf 13 immer in seiner Anordnung gegenüber der Schleifscheibe 5.
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Wenn die Schleifscheibe 5 und der Sockel 8 in der Richtung parallel zu der gemeinsamen Längsachse 4 still stehend angeordnet sind, ergibt sich eine Schleifmaschine von grundsätzlich einfachem Aufbau; denn dabei muss zum Schleifen nur noch der Werkstück-Spindelstock 1 in der Richtung der gemeinsamen Längsachse 4 verfahren werden. Es kann aber auch Gründe geben, zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens von Schleifmaschinen auszugehen, die den grundsätzlichen Aufbau von Universal-Schleifmaschinen haben, also mit beweglichen Schleiftischen für den Werkstück-Spindelstock und den Reitstock ausgestattet sind und Führungsschlitten oder Kreuzschlitten zum Bewegen von einem oder mehreren Schleifspindelstocken aufweisen. Neben dem Vorteil, dass dabei auf besonders bewährte Maschinentypen zurückgegriffen wird, ergeben sich durch eine Ausführung nach Art von Universal-Schleifmaschinen für das erfindungsgemäße Verfahren auch weitere Möglichkeiten, besondere Konturen zu schleifen, wie weiter unten noch gezeigt werden wird.
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2 zeigt Einzelheiten der aus der Lünette 9, dem Vorablageprisma 10 und dem Messkopf 13 bestehenden Baugruppe auf dem gemeinsamen Sockel 8 in einer Seitenansicht entsprechend der Linie A-A in 1. Sie entspricht auch der in 1 gezeigten Arbeitsphase des Schleifens. Es ist erkennbar, dass der Sockel 8 auf ein Maschinenbett 17 aufgesetzt ist und dass das Vorablageprisma 10 sich an einem Schwenkarm befindet, der um die Schwenkachse 12 verstellt werden kann. Die beiden möglichen Schwenkrichtungen sind durch den gekrümmten Doppelpfeil 18 angedeutet. In 2 ist das Vorablageprisma 10 in seine Ruhestellung abgesenkt und leer. Die Rundstange 3 ist von dem Werkstück-Spindelkopf 1 an ihrem einen Ende gehalten und zur Rotation angetrieben. Die Schleifscheibe 5 rotiert ebenfalls und ist an die Rundstange 3 zugestellt. Die neben dem Prisma angeordneten Lünettenbacken 19 befinden sich in ihrer ausgefahrenen Stellung, halten die Rundstange 3 und stützen sie gegen den Schleifdruck ab. Die Rundstange 3 ist dabei mit einem nur kleinen seitlichen Abstand von der Schleifscheibe 5 (vgl. 1) von den jetzt ausgefahrenen Lünettenbacken 19 gehalten und abgestützt. Trotz der gegenseitigen Bewegung von Schleifscheibe 5 und Rundstange 3 bleibt die gegenseitige Zuordnung von Schleifscheibe 5 und Lünette 9 in Längsrichtung stets dieselbe, sodass eine optimale Abstützung der Rundstange 3 und damit eine hohe Schleifgenauigkeit gewährleistet ist.
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Eine andere Arbeitsphase in derselben Blickrichtung A-A aus 1 ist in 3 dargestellt. Das ist die Arbeitsphase des Be- und Entladens. Die Schleifscheibe 5 ist zurückgefahren, und der Werkstück-Spindelkopf 1 steht still. Das Vorablageprisma 10 ist in seine obere Stellung angehoben, welche die Be- und Entladestellung ist. Auf dem Vorablageprisma 10 ruht das in 1 rechte Ende einer Rundstange 3 und schlägt dabei an den Längsanschlag 11 an, vgl. auch 6. Die neben dem Vorablageprisma 10 befindlichen Lünettenbacken 19 sind in ihre nicht an ein Werkstück anliegende Stellung zurückgezogen.
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Die hier beispielhaft gezeigten Lünetten
9 können nicht nur die Rundstange
3 abstützen und dem Schleifdruck entgegenwirken, sondern auch zentrierend wirken. Lünetten dieser Art werden sehr präzise automatisch dem sich verringernden Durchmesser der Rundstangen
3 im Sinne des Zentrierens nachgeführt. Sie gehören zum Stand der Technik; als ein Beispiel von vielen sei die
EP 0 554 506 B1 genannt. Eine weitergehende Beschreibung ist daher nicht erforderlich.
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4 zeigt in der teilweise geschnittenen Ansicht gemäß der Linie B-B in
1, wie die Tastglieder
14 der Messvorrichtung
13 in deren Anstellrichtung
20 an die Rundstange
3 angestellt werden. Auch die Messvorrichtungen dieser Art gehören zum Stand der Technik, vgl. die
DE 198 57 364 A1 . Sie ermöglichen es, den gerade im Schleifbereich
3c befindlichen Durchmesser der Rundstange
3 laufend zeitparallel zu vermessen. Auf der Grundlage dieser Messungen können Maßabweichungen vom Sollmaß über die CNC-Steuerung der Schleifmaschine sofort kompensiert werden.
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In 5 ist in einer Ansicht von oben eine Schleifmaschine dargestellt, die in ihrer grundsätzlichen Anordnung einer Universal-Schleifmaschine entspricht und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Auf dem Maschinenbett 17 dieser Schleifmaschine ist ein Führungsschlitten 21 angeordnet, der in der Richtung 28 (X-Richtung) auf dem Maschinenbett 17 verfahren werden kann. Auf dem Führungsschlitten 21 befindet sich ein Schleifspindelstock 22, der seinerseits eine erste Schleifspindel 23 mit einer ersten Schleifscheibe 24 und eine zweite Schleifspindel 25 mit einer zweiten Schleifscheibe 26 trägt. Dabei lässt sich der Schleifspindelstock 22 auf dem Führungsschlitten 21 um eine lotrechte Schwenkachse 27 (B-Achse) verschwenken. Die Schleifscheiben 24 und 26 der Schleifspindeln 23, 25 lassen sich dadurch in und außer Wirkstellung bringen.
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Im vorderen Bereich der Schleifmaschine ist ein Schleiftisch 29 angeordnet, der in der Richtung 30 (Z1-Achse) verfahren werden kann. Auf dem Schleiftisch 29 ist beweglich der Werkstück-Spindelstock 1 aufgebaut, der in der schon beschriebenen Weise ein Spannfutter 2 zur Aufnahme der Rundstange 3 aufweist. Der elektromotorisch angetriebene Werkstück-Spindelstock 1 hat eine zentrale Mittelachse, die zugleich die Rotationsachse des Spannfutters 2 und die Längsachse der eingespannten Rundstange 3 ist. Dies ist die schon anhand von 1 eingeführte gemeinsame Mittelachse 4 (Z2-Achse). Die Anordnung ist derart ausgebildet, dass die Achsen 30 und 4 parallel zueinander verlaufen und dass der Werkstück-Spindelstock 1 auf dem Schleiftisch 29 unabhängig von diesem in der Richtung der gemeinsamen Mittelachse 4 verfahren werden kann. Die Bewegungsrichtung 28 des Führungsschlittens 21 ist im Wesentlichen senkrecht zu den beiden Achsen 29 und 4 gerichtet und entspricht damit der Zustellrichtung 7 aus 1. Mit 31 sind Schutzabdeckungen in der Form von Faltenbälgen bezeichnet, welche die Gleitbahnen des Schleiftisches 29 und des Werkstück-Spindelstocks 1 abdecken.
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Auf dem Schleiftisch 29 ist die zusammengehörende Baueinheit aus der Lünette 9, dem schwenkbaren Vorablageprisma 10 und dem Messkopf 13 fest montiert. In der 6 ist diese gemeinsame Baueinheit als Einzelheit C noch einmal vergrößert herausgezeichnet. Sie entspricht weitgehend der Darstellung gemäß der 1; jedoch sind die Lünettenbacken 19 in das Innere der Lünette 9 eingezogen, und die Tastglieder 14 des Messkopfes 13 sind gleichfalls zurückgefahren. In das Vorablageprisma 10 ist mit ihrem freien Ende die Rundstange 3 eingelegt und schlägt dabei mit ihrer Stirnseite an den Längsanschlag 11 an. Zu der Ansicht von oben gemäß 6 gehört die Seitenansicht gemäß 3.
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Im Folgenden wird der Ablauf des Schleifverfahrens auf der Schleifmaschine gemäß den 5 und 7 beschrieben. Der in 5 dargestellte Zustand entspricht dem Verfahrensschritt des Beladens. Dabei soll die Rundstange 3 mit ihrem in 5 linken Ende in das Spannfutter des Werkstück-Spindelstocks 1 eingeschoben werden. Das entgegengesetzte rechte Ende der Rundstange 3 wird auf das nach oben geschwenkte Vorablageprisma 10 eingelegt, wie das aus 3 ersichtlich ist. Dabei wird von dem Längsanschlag 11 ein leichter Druck auf die Stirnseite der Rundstange 3 ausgeübt. Der Anpressdruck kommt durch ein Druckelement, hier ein gefedertes Druckelement im Spannfutter zustande. Neben üblichen Spannfuttern kann auch ein Spannzangensystem für den hier bezeichneten Zweck vorteilhaft sein. Der Werkstück-Spindelstock 1 ist zum Vorgang des Beladens auf ein dem Längenmaß der Rundstange 3 zugeordneten Abstand in seiner Bewegungsrichtung 30 nach links verfahren.
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Wenn das in 5 linke Ende der Rundstange 3 vollständig in das Spannfutter 2 eingeschoben und festgespannt ist, wird das Vorablageprisma 10 aus seiner in 3 ersichtlichen angehobenen Stellung abgesenkt in die Stellung gemäß 2. Nunmehr wird der Schleiftisch 29 in seiner Bewegungsbahn 30 nach links verfahren, bis die in 7 dargestellte Stellung erreicht ist. Zusammen damit oder anschließend wird der Werkstück-Spindelstock 1 auf dem Schleiftisch 29 nach rechts verfahren, so dass er zum Schluss seine absolute Lage auf dem Maschinenbett 1 wieder einnimmt. In diesem Zustand befindet sich die gemeinsame Baueinheit aus der Lünette 9, dem Vorablageprisma 10 und dem Messkopf 13 dicht am Spannfutter 2 des Werkstück-Spindelkopfes 1. Schließlich wird auch der Führungsschlitten 21 in seiner Bewegungsbahn 28 nach vom verfahren, bis die erste Schleifscheibe 24 der ersten Schleifspindel 23 an die Rundstange 3 zugestellt ist. Das ist der in 7 dargestellte Zustand der einzelnen Baueinheiten.
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Der Werkstück-Spindelkopf 1 hat inzwischen die Rundstange in Rotation versetzt, so dass der Vorgang des Rundschleifens durch die rotierende erste Schleifscheibe 24 beginnen kann. Dabei wird in der schon beschriebenen Weise der Werkstück-Spindelstock 1 in seiner Bewegungsbahn 30 kontinuierlich nach links verfahren. Nach dem Schleifen eines kurzen Teilbereiches der Länge des Werkstücks 3 kann jetzt die Lünette 9 am Werkstück 3 zu dessen Abstützung angestellt werden. Bezugnehmend auf 1 ist klar, dass rechts von der Schleifscheibe 5 der ungeschliffene Bereich 3a der Rundstange 3 liegt, während die Lünette 9 den geschliffenen Bereich 3b links neben der Schleifscheibe 5 abstützt. Anschließend wird der Schleifvorgang fortgesetzt, bis die gesamte aus dem Spannfutter 2 herausragende Länge der Rundstange 3 geschliffen ist. Die Rundstange 3 wird dabei gewissermaßen von rechts nach links durch die Lünette 9 hindurchgezogen und ist dabei immer sicher abgestützt und zentriert. Bevorzugt wird dabei in Schälverfahren geschliffen. Die Lünettenbacken 19, die Tastglieder 14 und das Vorablageprisma 10 befinden sich dabei in der Stellung, die in den 1 und 2 gezeigt ist. Der Durchmesser der Rundstange 3 wird dabei von dem Ausgangsdurchmesser D0 auf den Enddurchmesser D1 verringert (vgl. 1), wobei fortlaufend mit dem Messkopf 13 der erreichte Durchmesser gemessen und korrigiert wird und im Übrigen die Rundstange 3 durch die Lünette 9 selbstzentrierend dicht an der Schleifscheibe 5 bzw. 24 abgestützt ist.
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Wenn die gesamte Länge der Rundstange 3 an der Schleifscheibe 24 vorbeigezogen ist, ergibt sich wieder die Phase des Ent- und Beladens mit der schon beschriebenen Funktion des Vorablageprismas 10. Das Spannfutter 2 des Werkstück-Spindelstocks 1 wird geöffnet und die fertiggeschliffene Rundstange 3 aus der Schleifmaschine entnommen. Abschließend muss noch das in den 5 und 7 linke Ende der Rundstange 3, das in dem Spannfutter 2 eingespannt war, abgetrennt werden. Das kann auf einer separaten Maschine erfolgen.
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Es ist aber auch möglich, den Trennvorgang in der Schleifmaschine gemäß den
5 und
7 vorzunehmen. Hierzu wird bei rotierender Rundstange
3 mit einer Trennscheibe ein Trennschnitt dicht neben dem Spannfutter
2 vorgenommen. Die Rundstange
3 wird dabei bis auf einen zentralen Verbindungsbund von geringem Durchmesser durchgetrennt. Anschließend wird die Rotationsbewegung der Rundstange
3 eingestellt, die entstehende fertiggeschliffene Rundstange
3 von einer besonderen Greifereinheit gehalten und schließlich durch Wegschleifen des Verbindungsbundes der Trennvorgang abgeschlossen. Einzelheiten hierzu sind in der
DE 103 08 292 B4 der Anmelderin beschrieben und dargestellt; sie werden insoweit auch in die vorliegende Anmeldung übernommen. Mit der geschilderten Vorgehensweise ist erreicht, dass durch die Entnahme aus der Schleifmaschine insbesondere an Rundstangen
3 aus spröden Materialien wie Keramik und Hartmetall keine Beschädigungen auftreten können.
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Die Schleifmaschinen gemäß den 5 und 7 zeichnen sich durch besondere Bewegungs- und Verstellmöglichkeiten zwischen dem Werkstück-Spindelkopf 1 und der gemeinsamen Baueinheit aus Lünette 9, Vorablageprisma 10 und Messkopf 13 aus. Diese Beweglichkeit ergibt sich daraus, dass der Werkstück-Spindelkopf 1 für sich auf dem selbst schon beweglichen Schleiftisch 29 beweglich angeordnet ist. Es ist auch die umgekehrte Anordnung denkbar, dass nämlich der Werkstück-Spindelkopf 1 fest mit dem Schleiftisch 29 verbunden ist, während die genannte gemeinsame Baueinheit beispielsweise auf dem schon erwähnten gemeinsamen Sockel 8 für sich zusätzlich auf dem Schleiftisch 29 verfahren werden kann. Diese doppelte Beweglichkeit wirkt sich nicht nur beim Schleifvorgang selbst, sondern auch bei den wichtigen Vorgängen des Be- und Entladens vorteilhaft aus.
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Anhand der 8 wird erläutert, wie aus einer Rundstange 3 durch Schleifen ein Werkstück entsteht, bei dem ein zylindrischer Abschnitt 32 größeren Durchmessers DIA mit einem weiteren zylindrischen Abschnitt 33 kleineren Durchmessers D1B über einen kegeligen Verbindungsabschnitt 34 verbunden ist. Auch eine derartige Kontur lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und den zugehörigen Schleifmaschinen herstellen. Man macht sich hierzu die Eigenschaften der automatisch nachlaufenden, selbstzentrierenden Lünetten 9 zunutze, deren Lünettenbacken 19 sich selbsttätig an den geänderten Schleifdurchmesser anpassen. Das ist möglich, weil die Lünettenbacken 19 mit Verschleißplatten ausgestattet sein können, die aus polykristallinem Diamant (PKD) oder kubisch zentriertem Bohrnitrit (CBN) bestehen können. Diese Verschleißplatten sind in Richtung der Längsachse des entstehenden Werkstückes ballig ausgeführt. Aus diesem Grunde können kegelige Verjüngungen am Werkstück im gleichen Verfahrensablauf wie das Durchmesserschleifen angeschliffen werden. Hier wie bei allen übrigen Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens können die vorteilhaften Eigenschaften der CNC-Steuerung von Schleifvorgängen vorteilhaft ausgenutzt werden. Die Mantellinie des kegeligen Übergangsabschnittes 34 kann geradlinig oder gekrümmt sein.
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Anhand der 9 soll erläutert werden, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Werkstücke mit abgestuften Durchmesser-Bereichen geschliffen werden können. Hierbei wird zunächst der Bereich 32 größeren Durchmessers D1A nach dem Grundverfahren geschliffen, wobei etwas mehr als die Solllänge L dieses Abschnittes 32 zustande kommt, vgl. den Überstand Ü in 9. Anschließend wird der Längsvorschub des Schleifens (vgl. den Richtungspfeil 16) gestoppt und die Schleifscheibe 5 von der Rundstange 3 um einen geringen Betrag abgehoben. Die Lünette 9 wird sodann entgegen der Vorschubrichtung 16 in Bezug auf die Schleifscheibe 5 zurückgesetzt, so dass sich die Schleifscheibe 5 und die Lünettenbacken 19 gegenüberstehen, vgl. die gestrichelte Darstellung mit 5' und 19'. Anschließend wird die Schleifscheibe 5 wieder an die Rundstange 3 zugestellt, bis ein kleinerer Durchmesser D1B erreicht ist. Dies wird dadurch ermöglicht, dass eine nachlaufende Lünette 9 verwendet wird; d. h. die Lünettenbacken 19 stellen sich selbstzentrierend während des Zustellens der Schleifscheibe 5 auf den kleineren Werkstückdurchmesser nach. Durch diese Vorgehensweise bleibt die Rundstange 3 fortlaufend abgestützt. Nach dem Zustellen der Schleifscheibe 5 auf den kleineren zu schleifenden Durchmesser kann in der bereits beschriebenen Vorgehensweise weitergeschliffen werden. Es wird also wieder der axiale Abstand zwischen den Lünettenbacken 19 und der Schleifscheibe 5 eingestellt. Die Rundstange 3 wird nunmehr wieder in der üblichen Weise an der Schleifscheibe 5 im Längsschleifvorschub entlanggeführt. Diese Vorgehensweise ist nur möglich, weil die schon geschilderte doppelte Beweglichkeit von Werkstück-Spindelstock 1 und Schleiftisch 29 gegeben ist. Ferner ist diese Vorgehensweise daran gebunden, dass die Änderungen des Durchmessers im Schleifmaß verbleiben, die maximale Zerspanungstiefe für die Schleifscheibe beim Schälschleifen also nicht überschritten wird. Falls das doch der Fall ist, wird das Werkstück in mehreren Schnitten bis auf Fertigmaß geschliffen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkstück-Spindelstock
- 2
- Spannfutter
- 3
- Rundstange/Werkstück (3a ungeschliffener Bereich, 3b geschliffener Bereich, 3c Schleifbereich)
- 4
- Längsachse, gemeinsame Mittelachse
- 5, 5'
- Schleifscheibe
- 6
- Rotationsachse der Schleifscheibe
- 7
- Zustellrichtung der Schleifscheibe
- 8
- gemeinsamer Sockel
- 9
- Lünette
- 10
- Vorablageprisma
- 11
- Längsanschlag
- 12
- Schwenkachse
- 13
- Messkopf
- 14
- Tastglied
- 15a, b
- Richtungspfeil
- 16
- Richtungspfeil
- 17
- Maschinenbett
- 18
- Schwenkrichtung des Prismas
- 19, 19'
- Lünettenbacken
- 20
- Anstellrichtung der Tastglieder
- 21
- Führungsschlitten
- 22
- Schleifspindelstock
- 23
- erste Schleifspindel
- 24
- erste Schleifscheibe
- 25
- zweite Schleifspindel
- 26
- zweite Schleifscheibe
- 27
- lotrechte Schwenkachse
- 28
- Richtung des Führungsschlittens
- 29
- Schleiftisch
- 30
- Bewegungsrichtung des Schleiftisches
- 31
- Schutzabdeckung
- 32
- zylindrischer Abschnitt mit großem Durchmesser
- 33
- zylindrischer Abschnitt mit kleinem Durchmesser
- 34
- Übergangsabschnitt.
