DE102010005630A1 - Complete machining of tools - Google Patents
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Abstract
In einem Schleifzentrum sind auf einem Maschinenständer (1) ein Werkstück-Spindelstock (2) und ein Reitstock (3) angeordnet. Zwischen diesen ist die Spann- und Rotationsachse (4) für das nicht dargestellte Werkstück vorgesehen. Ein Kreuzschlitten (8) ist parallel und senkrecht zu der Spann- und Rotationsachse (4) verfahrbar. Er trägt senkrecht beweglich einen Schleifspindelstock (11), an dem eine Schleifspindel (16) mit einer Schleifscheibe (17) befestigt ist; dabei besteht eine weitere Verstellmöglichkeit durch die Schwenkachse (15). Ferner sind eine Abrichtspindel (7) und eine Einrichtung (30) zum Wechseln der Schleifscheiben (17) vorgesehen. Ein Umsetzungsroboter (25) mit einem Greifer (29) greift aus einem Vorratsmagazin (22) je nach Bedarf wahlweise einen bestimmten Kühldüsensatz (21) heraus und führt ihn in seine Wirkstellung an dem Werkstück. Eine flexible Schlauchverbindung (23), die an eine Vorratsleitung (24) angeschlossen ist, versorgt den ausgewählten Kühldüsensatz (21) mit der Kühlflüssigkeit. Auswahl und Transport der Kühldüsensätze erfolgen CNC-gesteuert durch die Maschinensteuerung in dem Schrank (31). Die Betätigung kann von einem Bedienpult (6) aus gesteuert werden.A workpiece headstock (2) and a tailstock (3) are arranged on a machine stand (1) in a grinding center. Between these the clamping and rotation axis (4) is provided for the workpiece, not shown. A cross slide (8) can be moved parallel and perpendicular to the clamping and rotation axis (4). It carries a grinding headstock (11) in a vertically movable manner, to which a grinding spindle (16) with a grinding wheel (17) is fastened; there is a further possibility of adjustment through the swivel axis (15). A dressing spindle (7) and a device (30) for changing the grinding wheels (17) are also provided. A transfer robot (25) with a gripper (29) optionally grips a specific cooling nozzle set (21) from a storage magazine (22) as required and guides it into its operative position on the workpiece. A flexible hose connection (23), which is connected to a supply line (24), supplies the selected cooling nozzle set (21) with the cooling liquid. The cooling nozzle sets are selected and transported in a CNC-controlled manner by the machine control in the cabinet (31). The operation can be controlled from a control panel (6).
Description
Die Erfindung betrifft ein Schleifzentrum, in dem Werkstücke geschliffen werden, die eine bestimmende geometrische Längsachse aufweisen, mit einer Steuereinrichtung, welche den Ablauf des Schleifvorgangs selbsttätig durch Einwirken auf die verschiedenen Komponenten des Schleifzentrums steuert, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a grinding center, in which workpieces are ground, which have a determining geometric longitudinal axis, with a control device, which controls the course of the grinding process automatically by acting on the various components of the grinding center, according to the preamble of
Derartige Schleifzentren gehören zum Stand der Technik. Das Material der Werkstücke, die in diesen Schleifzentren geschliffen werden, sind insbesondere Stahl, Eisen, Hartmetalle und Keramik-Werkstoffe. Ein typisches Anwendungsgebiet ist die Komplettbearbeitung von unterschiedlich gestalteten Werkzeugen wie Fräsern, Bohrern, Reibahlen, Gewindebohrern und dergleichen. In den genannten Schleifzentren können aber auch verschiedene Einzeloperationen an Werkstücken in getrennten Aufspannungen ausgeführt werden und Maschinenteile wie Wellen oder Flansche geschliffen werden. Die Schleifscheiben können dabei sehr unterschiedliche Stellungen gegenüber dem Werkstück einnehmen, und es sind auch vielfältige Bewegungsbahnen möglich, auf denen Schleifscheibe und Werkstück beim Schleifen relativ zueinander bewegt werden müssen.Such grinding centers are state of the art. The material of the workpieces that are ground in these grinding centers are in particular steel, iron, hard metals and ceramic materials. A typical field of application is the complete machining of differently designed tools such as milling cutters, drills, reamers, taps and the like. In the aforementioned grinding centers but also different individual operations on workpieces in separate fixtures can be performed and machine parts such as shafts or flanges are ground. The grinding wheels can assume very different positions with respect to the workpiece, and there are also a variety of trajectories possible on which grinding wheel and workpiece must be moved relative to each other during grinding.
Die bekannten Schleifzentren sind mit Einrichtungen versehen, durch welche die Schleifstelle in der richtigen Weise mit Kühlschmierstoff versorgt wird. Die Schleifstelle ist diejenige Stelle des Werkstücks, an der die Schleifscheibe im laufenden Schleifbetrieb auf die Werkstückoberfläche einwirkt. Man kann auch von einer Schleifzone des Werkstücks sprechen, die sich in der Umgebung des Schleifscheibeneingriffs befindet und die sich nicht übermäßig erwärmen darf. Als Kühlschmierstoff sind Emulsionen und Schleiföl üblich. Der Kühlschmierstoff wird der Schleifstelle über eine oder mehrere Kühldüsen mittels einer Kühlflüssigkeit zugeführt. Je nach dem Werkstoff des Werkstücks und der Art des Schleifvorganges kann die optimale Zahl und Anordnung der Kühldüsen sehr unterschiedlich sein. Man will damit gegensätzlichen Forderungen gerecht werden, also ein optimales Schleifergebnis mit einer kurzen Bearbeitungszeit und einer nicht zu starken Erwärmung in der Schleifzone miteinander in Einklang bringen.The known grinding centers are provided with means by which the grinding point is supplied in the correct manner with cooling lubricant. The grinding point is that point of the workpiece at which the grinding wheel acts on the workpiece surface in the current grinding operation. It is also possible to speak of a grinding zone of the workpiece which is in the vicinity of the grinding wheel engagement and which is not allowed to heat excessively. As a cooling lubricant emulsions and grinding oil are common. The cooling lubricant is supplied to the grinding point via one or more cooling nozzles by means of a cooling liquid. Depending on the material of the workpiece and the type of grinding process, the optimum number and arrangement of the cooling nozzles can be very different. It wants to meet conflicting demands, so bring an optimal grinding result with a short processing time and not too strong heating in the grinding zone with each other.
In diesem Zusammenhang ist es schon bekannt, bei einem Schleifzentrum der eingangs genannten Art Magazinplätze vorzusehen, in denen Schleifscheibenpakete zusammen mit den individuellen Kühlmittelzuführungen abgelegt sind (Saacke CNC-Schleifzentrum Modell UW I D, Firmendruckschrift der Gebr. Saacke GmbH & Co KG in 75181 Pforzheim). Wenn eine Änderung des Schleifvorganges es erfordert, wird bei diesem bekannten Schleifzentrum der Schleifscheibensatz durch Zugriff auf einen bestimmten Magazinplatz automatisch gewechselt, und zusammen mit dem Schleifscheibensatz werden auch mehrere Kühldüsen in fester, auf diesen Schleifscheibensatz abgestimmter Anordnung in die Wirkstellung gebracht. Schleifscheibensatz und Kühldüsen sind als zusammengebaute Einheiten in den Magazinplätzen eines Rotationsspeichers geparkt und werden bei Bedarf in unveränderlicher Anordnung zueinander in die Wirkstellung gebracht. Im Oberbegriff des Anspruchs 1 dieser Anmeldung ist dieser Stand der Technik berücksichtigt.In this context, it is already known to provide magazine locations in a grinding center of the type mentioned in which grinding wheel packages are stored together with the individual coolant supply (Saacke CNC grinding center model UW ID, company publication of Gebr. Saacke GmbH & Co KG in 75181 Pforzheim) , If a change in the grinding process requires it, in this known grinding center of the grinding wheel set is automatically changed by accessing a specific magazine location, and together with the grinding wheel set and a plurality of cooling nozzles are brought into solid, matched to this set of grinding wheels arrangement in the operative position. Grinding wheel set and cooling nozzles are parked as assembled units in the magazine locations of a rotary storage and are brought in an immutable arrangement to each other in the operative position, if necessary. In the preamble of
Mit dem bekannten Schleifzentrum ist bereits eine für viele praktische Fälle ausreichende Anpassung der Kühl- und Schmierwirkung an den jeweils ablaufenden Schleifvorgang erreicht. Es besteht aber der Bedarf an einer noch weitergehenden individuellen Anpassung, damit die immer weiter vorangetriebenen Forderungen nach einem optimalen Schleifergebnis bei jedem speziellen Schleifvorgang erfüllt werden können. Die individuelle Anpassung bezieht sich auf die Gestaltung, Anordnung und Anzahl der Kühldüsen, die an der Schleifstelle zur Wirkung kommen, aber auch auf den Ablauf des jeweiligen Sprühvorgangs. Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei einem Schleifzentrum der eingangs genannten Art den Kühlbetrieb so zu verbessern, dass diese Forderungen erfüllt werden.With the known grinding center already sufficient for many practical cases adaptation of the cooling and lubricating effect is achieved at each running grinding process. However, there is a need for even more individual customization to meet the ever-advancing demands for optimum grinding performance in any particular grinding operation. The individual adaptation relates to the design, arrangement and number of cooling nozzles that come into effect at the grinding point, but also on the course of the respective spraying. The object of the invention is to improve the cooling operation in a grinding center of the type mentioned so that these requirements are met.
Dieses Ziel wird mit der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Bei einem Schleifzentrum gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird somit vorgesehen, dass ein Vorratsmagazin mit mehreren Sätzen von Kühldüsen und ein dem Vorratsmagazin zugeordneter Umsetzungsroboter vorgesehen sind, der als Transporteinrichtung zu und von der Schleifstelle ausgebildet ist, wobei auf ein Signal der Steuereinrichtung der Umsetzungsroboter aktiviert wird, einen ausgewählten Kühldüsensatz zur Schleifstelle transportiert und dort zur Wirkung bringt.This object is achieved with the entirety of the features of
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Schleifvorganges wird somit in vorteilhafter Weise erreicht, dass der Sprühvorgang für eine oder mehrere in der Wirkstellung befindliche Schleifscheiben auf vielfältige Weise individuell abgestimmt werden kann. Während bei dem Schleifzentrum nach dem Stand der Technik vorgewählte Kombinationen von Schleifscheiben und Kühldüsen wahlweise in die Betriebsstellung gebracht werden, können bei dem erfindungsgemäßen Schleifzentrum zu jeder Schleifscheibe oder jeden Schleifscheibensatz beliebige Kühldüsensätze ausgewählt und hinzugefügt werden. Da ein Kühldüsensatz, der eine einzige oder mehrere Kühldüsen umfassen kann, eine verhältnismäßig kompakte Baueinheit ist, lässt sich in einem Schleifzentrum eine große Zahl von Kühldüsensätzen in einer „Parkstellung” bereitstellen, beispielsweise zehn bis zwanzig oder mehr, je nach den Werkstücken, die in dem Schleifzentrum bearbeitet werden sollen. Die Zahl der möglichen Kombinationen von Schleifscheiben) und Kühldüse(n) wird damit entscheidend vergrößert.With the embodiment of the grinding process according to the invention is thus achieved in an advantageous manner that the spraying of one or more located in the operative position grinding wheels can be tuned individually in many ways. While in the prior art grinding center preselected combinations of grinding wheels and cooling nozzles are selectively brought to the operating position, any number of cooling nozzle sets can be selected and added to each grinding wheel or set of grinding wheels in the grinding center according to the invention. Since a set of cooling nozzles, which may comprise a single or multiple cooling nozzles, is a relatively compact unit, a large number of sets of cooling nozzles can be provided in a "parking position" in a grinding center, for example ten to twenty or more, depending on the workpieces in processed the grinding center should be. The number of possible combinations of grinding wheels) and cooling nozzle (s) is thus significantly increased.
Indem der Transport eines ausgewählten Kühldüsensatzes von dem Vorratsmagazin („Parkstellung”) in die Betriebs- oder Wirkstellung durch einen Umsetzungsroboter erfolgt, wird auf ein bewährtes Bauteil zurückgegriffen, für das es leistungsfähige spezialisierte Hersteller gibt. Das gilt auch für die Steuerung dieser Umsetzungsroboter, so dass für die Eingliederung der Roboter-Steuerung in die Steuereinrichtung des Schleifzentrums gute Voraussetzungen bestehen und ein zuverlässiger Betrieb erwartet werden kann.By the transport of a selected set of cooling nozzles from the supply magazine ("parking position") takes place in the operating or operative position by a Umsetzungsroboter, recourse is made to a proven component for which there are powerful specialized manufacturers. This also applies to the control of these conversion robots, so that there are good conditions for the incorporation of the robot control in the control device of the grinding center and a reliable operation can be expected.
Im einfachsten Fall transportiert der Umsetzungsroboter den ausgewählten Kühldüsensatz zu der Schleifstelle oder -zone, also zu demjenigen Bereich des Werkstücks, in dem die Schleifscheibe auf das Werkstück einwirkt, und hält den Kühldüsensatz dort fest, bis die spezielle Schleifaufgabe abgeschlossen ist. Dabei wird es sich in vielen Fällen nur um einen Teilvorgang handeln. Danach transportiert der Umsetzungsroboter den Kühldüsensatz in das Vorratsmagazin zurück und bringt gegebenenfalls einen anderen Kühldüsensatz in seine stationäre Wirk- oder Betriebsstellung.In the simplest case, the conversion robot transports the selected set of cooling nozzles to the grinding point or zone, ie the area of the workpiece in which the grinding wheel acts on the workpiece, and holds the cooling nozzle set there until the special grinding task is completed. In many cases, this will only be a subtask. Thereafter, the conversion robot transports the cooling nozzle set back into the supply magazine and possibly brings another set of cooling nozzles into its stationary active or operating position.
Gemäß einer vorteilhaften ersten Weiterbildung ist jedoch das Schleifzentrum derart ausgebildet, dass der Umsetzungsroboter den ausgewählten Kühldüsensatz an der Schleifstelle der Schleifscheibe individuell nachführt. Der Umsetzungsroboter kann in diesem Fall dem Schleiffortschritt folgen und führt den Kühldüsensatz der Schleifscheibe in abhängigen gesteuerten Bewegungen nach. Das muss nicht bedeuten, dass Schleifscheibe und Kühldüsensatz sich synchron bewegen, sondern der Kühldüsensatz führt eigene für den Schleifvorgang vorteilhafte Bewegungen aus, die allerdings auf die Bewegungen der Schleifscheibe abgestimmt sind. Auch eine zum Beispiel hin- und hergehende Bewegung des Kühldüsensatzes bei stillstehender Schleifscheibe ist denkbar. Das individuelle Nachführen kann mit einer Regulierung der aus den Kühldüsen austretenden Menge der Kühlflüssigkeit verbunden sein. Alle diese Möglichkeiten bestehen unabhängig davon, ob sie sich auf einen Schleifvorgang mit einer oder mehreren Schleifscheiben beziehen.According to an advantageous first development, however, the grinding center is designed such that the conversion robot tracks the selected cooling nozzle set at the grinding point of the grinding wheel individually. The conversion robot in this case can follow the Schleiffortschritt and leads the cooling nozzle set of the grinding wheel in dependent controlled movements. This does not mean that the grinding wheel and the cooling nozzle set move synchronously, but the cooling nozzle set executes its own movements advantageous for the grinding process, which, however, are adapted to the movements of the grinding wheel. Also, for example, reciprocating movement of the cooling nozzle set with a stationary grinding wheel is conceivable. The individual tracking can be associated with a regulation of the amount of cooling liquid leaving the cooling nozzles. All these possibilities exist regardless of whether they relate to a grinding process with one or more grinding wheels.
Bei dem erfindungsgemäßen Schleifzentrum ist es erforderlich, dass der jeweils ausgewählte, von dem Umsetzungsroboter erfasste Kühldüsensatz an die Zufuhr der Kühlflüssigkeit angeschlossen werden muss und dass dieser Anschluss wieder getrennt wird, wenn der Kühldüsensatz in das Vorratsmagazin zurückgeführt ist. Hierzu ist gemäß einer ersten Ausführungsform vorgesehen, dass der Umsetzungsroboter mit einer bewegbaren Kühlmittel-Zuleitung versehen ist, die ständig an die Zufuhr der Kühlflüssigkeit angeschlossen ist und in einer Dockstation im Bereich des Roboterkopfes endet. Dabei ist die Dockstation als Kupplungsstück zum Andocken eines der Kühldüsensätze ausgebildet, und durch Andocken eines Kühldüsensatzes wird die Verbindung zwischen der Kühlmittel-Zuleitung und der oder den Kühldüsen) hergestellt. Die Kühlmittel-Zuleitung ist in diesem Fall mit den beweglichen Teilen des Umsetzungsroboters verbunden, zum Beispiel flexibel ausgeführt oder durch einzelne Teilstücke gebildet, die durch Schwenkstücke miteinander verbunden sind. In diesem Fall ist nur eine einzige Kühlmittel-Zuleitung erforderlich, wobei an der Dockstation elektrische Schaltkontakte vorhanden sein können, die die Freigabe oder das Sperren des Kühlflüssigkeits-Stromes ermöglichen.In the grinding center according to the invention, it is necessary that the respective selected, selected by the conversion robot cooling nozzle set must be connected to the supply of cooling liquid and that this connection is disconnected again when the cooling nozzle set is returned to the storage magazine. For this purpose, it is provided according to a first embodiment that the conversion robot is provided with a movable coolant supply line which is permanently connected to the supply of the cooling liquid and ends in a docking station in the region of the robot head. In this case, the docking station is designed as a coupling piece for docking one of the cooling nozzle sets, and by docking a cooling nozzle set the connection between the coolant supply line and the one or more cooling nozzles) is produced. The coolant supply line is in this case connected to the moving parts of the conversion robot, for example, made flexible or formed by individual sections, which are interconnected by pivot pieces. In this case, only a single coolant supply line is required, wherein at the docking station electrical switch contacts may be present, which allow the release or the blocking of the coolant flow.
Eine andere Möglichkeit zum Zuführen der Kühlflüssigkeit besteht darin, dass jeder Kühldüsensatz in seiner Vorratsposition an die Zufuhr der Kühlflüssigkeit mit einer flexiblen Schlauchverbindung angeschlossen ist, wobei der aktivierte Umsetzungsroboter die Schlauchverbindung mitnimmt. Bei dieser Ausführung ist allerdings eine Vielzahl von Schlauchverbindungen erforderlich, die an eine gemeinsame Vorratsleitung für die Kühlflüssigkeit angeschlossen sein müssen. Bei dem Rücktransport eines Kühldüsensatzes zum Vorratsmagazin ist zudem eine Einrichtung erforderlich, die auch den Verbindungsschlauch wieder in seine „Parkstellung” zurückbringt.Another possibility for supplying the cooling liquid is that each cooling nozzle set is connected in its storage position to the supply of the cooling liquid with a flexible hose connection, wherein the activated conversion robot entrains the hose connection. In this embodiment, however, a variety of hose connections is required, which must be connected to a common supply line for the cooling liquid. In the return transport of a cooling nozzle set to the storage magazine, a device is also required, which also brings the connection hose back to its "parking position".
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beziehen sich darauf, dass der Umsetzungsroboter für die Kühldüsen zugleich als Laderoboter zum Beschicken der Schleifzelle mit den Werkstücken ausgebildet sein kann, ferner auch darauf, dass die auswechselbaren Kühldüsensätze gut mit einer selbsttätigen Schleifscheiben-Wechseleinrichtung kombiniert werden können und dass der Wechsel der Kühldüsensätze sowie die Folgevorgänge CNC-gesteuert erfolgen.Further advantageous embodiments of the invention relate to the fact that the conversion robot for the cooling nozzles can be formed at the same time as a loading robot for loading the grinding cell with the workpieces, also also that the replaceable cooling nozzle sets can be combined well with an automatic grinding wheel changing device and that of Change of the cooling nozzle sets and the follow-up processes are CNC-controlled.
Die Erfindung wird anschließend anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In den Zeichnungen ist das Folgende dargestellt:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawings. In the drawings, the following is shown:
In den
Das in den
In dem hinteren Bereich des Schleifzentrums ist ein Kreuzschlitten
Die vielseitigen – hier nur beispielhaft dargestellten – Verstellmöglichkeiten für die Schleifscheibe
Hierzu dient das im Folgenden beschriebene System von austauschbaren Kühldüsensätzen
Ein Umsetzungsroboter
Die
Je nach dem Schleifvorgang, der gerade mit Kühlschierstoff versorgt werden soll, kann der Umsetzungsroboter
Mit der Bezugsziffer
Während der Zeit, in der beim Übergang auf einen neuen Bearbeitungsabschnitt die Schleifscheibe
Die Ausführung gemäß den
Gemäß der in der
Wenn die freie Zugänglichkeit zum Inneren des Schleifzentrums aber besonders wichtig ist, besteht im Falle der Ausführung nach
Schließlich zeigt
Bei der Ausführung gemäß
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Maschinenständermachine stand
- 22
- Werkstück-SpindelstockWorkpiece headstock
- 33
- Reitstocktailstock
- 44
- Spann- und RotationsachseTension and rotation axis
- 55
- Bedienungsseiteoperating side
- 66
- Bedienpultcontrol panel
- 77
- Abrichtspindeldressing spindle
- 88th
- Kreuzschlittencross slide
- 8a8a
- senkrechte Führungsbahnenvertical guideways
- 99
- Abdeckung der oberen FührungsbahnenCover of the upper guideways
- 1010
- Abdeckung der unteren FührungsbahnenCover of the lower guideways
- 1111
- SchleifspindelstockWheelhead
- 1212
- erste Bewegungsachsefirst movement axis
- 1313
- zweite Bewegungsachsesecond axis of movement
- 1414
- dritte Bewegungsachsethird axis of movement
- 1515
- Schwenkachseswivel axis
- 1616
- Schleifspindelgrinding spindle
- 1717
- Schleifscheibegrinding wheel
- 1818
- Rotationsachse der SchleifscheibeRotation axis of the grinding wheel
- 1919
- KühldüsensatzCooling nozzle set
- 2020
- KühldüsensatzCooling nozzle set
- 2121
- KühldüsensatzCooling nozzle set
- 2222
- Vorratsmagazinsupply magazine
- 2323
- flexible Schlauchverbindungflexible hose connection
- 2424
- Vorratsleitungsupply line
- 2525
- Umsetzungsroboterimplementation robot
- 2626
- Sockelbase
- 2727
- erster Schwenkarmfirst swivel arm
- 2828
- zweiter Schwenkarmsecond swivel arm
- 2929
- Greifergrab
- 3030
- Einrichtung zum Wechseln der SchleifscheibeDevice for changing the grinding wheel
- 3131
- Schrank zur Aufnahme der MaschinensteuerungCabinet for receiving the machine control
- 3232
- Umsetzungsroboterimplementation robot
- 3333
- Sockelbase
- 3434
- Greifergrab
- 3535
- Laderoboterloading robot
- 3636
- Palettenablagepallet storage
- 3737
- Palettenablagepallet storage
- 3838
- Roboterkopfrobot head
- 3939
- Greifereinheitgripper unit
- 4040
- Greifergrab
- 4141
- Kühlmittel-ZuleitungCoolant feed line
- 4242
- Dockstationdocking station
- 4343
- Kühldüse (obere Kühldüse)Cooling nozzle (upper cooling nozzle)
- 4444
- Zweigleitungbranch line
- 4545
- untere Kühldüselower cooling nozzle
- 4646
- Werkstückworkpiece
- 4747
- Schleifscheibegrinding wheel
- 4848
- Schleifstellegrinding site
- 4949
- KühldüsensatzCooling nozzle set
- 5050
- SpritzschutzblechProtection sheet
Claims (8)
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