DE102010053405A1

DE102010053405A1 - Verfahren und Schleifmaschine zum Schleifen von stabförmigen Werkstücken

Info

Publication number: DE102010053405A1
Application number: DE102010053405A
Authority: DE
Inventors: Roland Schmitz
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2030-12-04
Also published as: DE102010053405B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schleifmaschine zum Schleifen von stabförmigen Werkstücken (1) mit parallelen Stirnseiten mit zwei Schleifscheiben (8, 8'), mit zwei Werkstückspindeln (2, 2') zum Spannen der Werkstücke (1) an den Stirnflächen (11, 11') und mit einer Spannvorrichtung (3) zum Spannen der Werkstücke (1) an den Längsseiten (6, 6') mit folgenden Verfahrensschritten: a. Ein11,11') zwischen den Werkstückspindeln (2, 2') b. Bearbeiten der Längsseiten (6, 6') der Werkstücke (1) durch Umfangsschleifen, wobei die Werkstücke (1) um ihre Maschinenachse 7 rotieren und die Schleifscheiben (8, 8') den Konturen der Werkstücke (1) folgend zugestellt werden, c. Spannen der Werkstücke (1) an ihren Längsseiten (6, 6') mit der Spannvorrichtung (3) d. Ausspannen der Werkstücke (1) durch Verfahren der Werkstückspindel (2) e. Drehen der Werkstücke (1) um ihre Querachse (16), so dass ihre Stirnflächen (11, 11') in den Wirkbereichen der Schleifscheiben (8, 8') liegen f. Bearbeiten der Stirnflächen (11, 11') der Werkstücke (1) mit den Schleifscheiben (8, 8') dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (1) vor dem Verfahrensschritt f. vollständig auf einer Seite einer gedachten Ebene (E) durch die Spindelachsen 4, 4' angeordnet sind und zur Bearbeitung der Stirnflächen (11, 11') durch die Ebene (E) hindurch bewegt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schleifmaschine zum allseitigen Bearbeiten von stabförmigen Werkstücken mit parallelen Stirnseiten. Derartige Werkstücke werden häufig als mechanische Stellglieder wie z. B. Piezo Aktuatoren verwendet und in großen Stückzahlen hergestellt.
Aus der DE 10 2006 007 055 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine Komplettbearbeitung derartiger Werkstücke bekannt. Die Schleifbearbeitung erfolgt verfahrensgemäß in zwei Teilschritten mit zwei verschiedenen Einspannungen. Zunächst werden die Werkstücke an den Längsseiten eingespannt und an den Stirnseiten mit zwei ersten Schleifscheiben fertiggeschliffen. Im zweiten Teilschritt wird das Werkstück zwischen den Stirnseiten eingespannt und an den Längsseiten durch Umfangsschleifen mit einer zweiten Schleifscheibe bearbeitet. Die zweite Schleifscheibe kann zur Bearbeitung von Fasen oder Rundungen profiliert sein.
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.
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 gegenüberliegende Werkstückflächen einwirken, so dass sich die in radialer Richtung auf das Werkstück einwirkenden Schleifkräfte gegenseitig aufheben. Während ein Werkzeug eine erste Längsfläche bearbeitet, kann das gegenüberliegende Werkzeug z. B. die gegenüberliegende zweite Längsfläche bearbeiten oder auch die Werkstückkanten mit Rundungen oder Fasen versehen.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 zeigt eine Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens
2 zeigt den Messvorgang in Vergrößerung Darstellung
3 und 4 zeigen die Bearbeitung der Längsseiten 6, 6'
5 zeigt das Umspannen der Werkstücke 1
In 1 ist eine Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Am Maschinengestell ist die untere Werkstückspindel 2' ortsfest angebracht und die obere Werkstückspindel 2 auf Schienen 5 beweglich geführt. Beide Werkstückspindeln 2, 2' sind an ihren Enden mit Reibflächen zum Spannen der Werkstücke 1 versehen und können um die Maschinenachse 7 in Rotation versetzt werden. Auf beiden Seiten der Maschinenachse 7 sind am Maschinengestell Führungsschienen 10 für die Horizontalschlitten 12, 12' angeordnet. Diese tragen die Spindelstöcke 13, 13' mit den Schleifscheiben 8, 8', welche um die Spindelachsen 4, 4' drehangetrieben sind.
2 zeigt das Vermessen der Flächen des Werkstückes 1. Dieses ist an seinen Stirnflächen 11, 11' zwischen den Werkstückspindeln 2, 2' eingespannt. Zur Erfassung des Schleifaufmaßes, der Winkellage und der Länge tastet eine Messeinrichtung 9 die Werkstückoberfläche ab, beispielsweise durch Anfahren der Längsseite 6 und nach Drehung des Werkstücks 1 um die Maschinenachse 7 der Längsseite 6'. Wie in der DE 10 2009 009 222 A1 , auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird, beschrieben, können gegenüberliegende Längsseiten 6, 6' ebenso von zwei Messköpfen gleichzeitig abgetastet werden. Da beim Spannen des Werkstücks 1 der Verfahrweg der Werkstückspindel 2 von der Maschinensteuerung erfasst wird, kann zusätzlich auch die Länge der Werkstücke 1 ermittelt werden. Die Bearbeitung der Längsseiten 6, 6' der Werkstücke 1 wird an Hand der 3 und 4 näher erläutert. Wie aus 4 ersichtlich rotiert das Werkstück 1 um die Maschinenachse 7. Gleichzeitig werden die beiden Schleifscheiben 8, 8' der Werkstückkontur folgend in X-Richtung zugestellt. Dabei können die von der Messeinrichtung 9 ermittelten Daten berücksichtigt und gegebenenfalls ermittelte Abweichungen von Sollwerten kompensiert werden. Durch Achsenkoppelung der linearen Bewegung in X-Richtung und der rotierenden Maschinenachse 7 lassen sich beliebige unrunde Werkstückquerschnitte durch Umfangsschleifen erzeugen, z. B. die Längsfasen 14. Die Schleifscheiben 8, 8' sind außerdem der Werkstückkontur entsprechend profiliert, um gleichzeitig mit der Bearbeitung der Längsseiten 6, 6' die Stirnfasen 15 zu bearbeiten ( 3). 5 zeigt das Umspannen des Werkstücks 1. Dazu wurden die beiden Schleifscheiben 8, 8' nach außen bewegt und die Spannvorrichtung 3 zum Werkstück 1 hin vorgefahren. Weil die Werkstückspindel 2' nicht abgesenkt werden kann, ist die Spannvorrichtung 3 in vertikaler Richtung beweglich. Nach dem Anheben des Werkstücks 1 in Richtung des Pfeils 17 wird dieses durch eine Schwenkbewegung um die Querachse 16 (6) in eine horizontale Position geschwenkt. Schließlich zeigt 7 die Bearbeitung der Stirnflächen 11, 11'. Das Werkstück 1 befindet sich zu Beginn dieses Verfahrensschrittes auf einer Seite der einer gedachten Ebene (E) durch die Spindelachsen 4, 4' und wird zum Planschleifen von der Spannvorrichtung 3 in Richtung des Pfeils 17' durch die Ebene „E” hindurch bewegt. Vorteilhaft ist es, dass bei diesem Verfahren das Werkstück zwischen den einzelnen Verfahrensschritten nicht bewegt werden muss, sondern lediglich um 90° eine Schwenkbewegung durchzuführen ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass im Messvorgang Schleifaufmaß, Winkellage und Länge des Werkstücks ermittelt werden. Dadurch können das minimal erforderliche Schleifaufmaß und damit auch die Bearbeitungsdauer erheblich verkürzt und wertvolle Rohstoffe eingespart werden. Die Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens kommt mit zwei Schleifscheiben aus und ermöglicht trotzdem durchgängig in allen Verfahrensschritten die gleichzeitige Bearbeitung gegenüberliegender Werkstückoberflächen.
Bezugszeichenliste

1: Werkstück
2, 2': Werkstückspindel
3: Spannvorrichtung
4, 4': Spindelachse
5: Schienen
6, 6': Längsseiten
7: Maschinenachse
8, 8': Schleifscheiben
9: Messeinrichtung
10: Führungsschienen
11, 11': Stirnfläche
12, 12': Horizontalschlitten
13, 13': Spindelstock
14: Längsfase
15: Stirnfase
16: Querachse
17, 17': Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006007055 A1 [0002, 0004]
DE 102009009222 A1 [0011]

Claims

Verfahren zum Außenschleifen von Werkstücken (1) mit zwei Schleifscheiben (8, 8'), mit zwei Werkstückspindeln (2, 2') zum Spannen der Werkstücke (1) an den Stirnflächen (11, 11') und mit einer Spannvorrichtung (3) zum Spannen der Werkstücke (1) an den Längsseiten (6, 6') mit folgenden Verfahrensschritten: a. Einspannen der Werkstücke (1) an ihren Stirnflächen (11, 11') zwischen den Werkstückspindeln (2, 2') b. Bearbeiten der Längsseiten (6, 6') der Werkstücke (1) durch Umfangsschleifen, wobei die Werkstücke (1) um die Maschinenachse (7) rotieren und die Schleifscheiben (8, 8') den Konturen der Werkstücke (1) folgend zugestellt werden, c. Spannen der Werkstücke (1) an ihren Längsseiten (6, 6') mit der Spannvorrichtung (3) d. Ausspannen der Werkstücke (1) durch Verfahren der Werkstückspindel (2) e. Drehen der Werkstücke (1) um ihre Querachse (16), so dass ihre Stirnflächen (11, 11') in den Wirkbereichen der Schleifscheiben (8, 8') liegen f. Bearbeiten der Stirnflächen (11, 11') der Werkstücke (1) mit den Schleifscheiben (8, 8') dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (1) vor dem Verfahrensschritt (f.) vollständig auf einer Seite einer gedachten Ebene (E) durch die Spindelachsen (4, 4') angeordnet sind und zur Bearbeitung der Stirnflächen (11, 11') von der Spannvorrichtung (3) durch die Ebene (E) hindurch bewegt werden.
Verfahren nach Patentanspruch 1 mit einer Messeinrichtung (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (9) nach dem Verfahrensschritt (a.) zumindest einen Punkt der Längsseiten (6, 6') der Werkstücke (1) abtastet und dass beim Zustellen der Schleifscheiben (8, 8') die Werkstückabmessungen und/oder die Lage der Werkstücke (1) relativ zur Maschinenachse (7) berücksichtigt werden.
Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 oder 2 mit zwei Schleifscheiben (8, 8'), mit zwei Werkstückspindeln (2, 2') zum Spannen der Werkstücke (1) an den Stirnflächen (11, 11') und Drehen der Werkstücke (1) um die Maschinenachse (7) und mit einer Spannvorrichtung (3) zum Spannen der Werkstücke (1) an den Längsseiten (6, 6') und Schwenken der Werkstücke (1) um die Querachse (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenachse (7) innerhalb einer gedachten Ebene (E) durch die Spindelachsen (4, 4') angeordnet ist, dass die Querachse (16) orthogonal zur Ebene (E) angeordnet ist und dass die Spannvorrichtung (3) in einer Richtung parallel zur Querachse (16) linear beweglich geführt ist.
Schleifmaschine nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (3) parallel zur Ebene „E” in zwei zueinander senkrechten Richtungen verfahrbar ist.
Schleifmaschine nach Patentanspruch 3 oder 4 mit einer Maschinensteuerung und mit einer Messeinrichtung (9), wobei die Lage der Werkstücke (1) relativ zur Maschinenachse (5) von der Messeinrichtung (9) erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei außermittiger Einspannung die Abstände der Werkstückmitte zur Maschinenachse (7) bei der Zustellung der Schleifwerkzeuge (8, 8') über die Maschinensteuerung kompensierbar sind.
Schleifmaschine nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheiben (8, 8') zur Bearbeitung von Stirnfasen (15) oder Rundungen profiliert sind.