DE102011015058A1

DE102011015058A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Fertigbearbeiten von Werkstücken

Info

Publication number: DE102011015058A1
Application number: DE201110015058
Authority: DE
Inventors: Marina Dehl; Peter Manger
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fertigbearbeitung eines Werkstücks (8), mit einer Werkstückspindel (6), die an einem Kreuzschlitten (5) entlang von horizontalen Führungen (9) und vertikalen Führungen (14) beweglich geführt ist, mit einer Schleifspindel (3), einem Honwerkzeug (4), einer Messeinrichtung (11) und einer Fördereinrichtung (7), mit folgenden Verfahrensschritten: a) Aufnahme eines Werkstücks (8) von der Fördereinrichtung (7) mit der Werkstückspindel (6) durch Greifen und Spannen im Spannmittel (12) b) Bewegen des Werkstücks (8) in den Wirkbereich der Schleifspindel (3) c) Schleifen wenigstens einer Werkstückfläche durch Drehen des Werkstücks (8) um die Spindelachse (13) und Zustellen zur Schleifspindel (3) durch Bewegen des Kreuzschlittens (5) entlang der Führungen (9) und/oder (14) d) Ermitteln von Abmessungen des Werkstücks (8) und/oder des Schleifwerkzeugs (3) e) Vergleich der Abmessungen mit vorbestimmten Sollwerten f) Wiederholen der Verfahrensschritte d) und c) falls die Abmessungen außerhalb vorbestimmter Toleranzen liegen g) Bewegen des Werkstücks (8) in den Wirkbereich des Honwerkzeugs (4) h) Honen des Werkstücks (8) durch Drehen des Werkstücks (8) um die Spindelachse (13) und Überlagern einer oszillierenden vertikalen Bewegung der Werkstückspindel (6) entlang der Führungen (14).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fertigbearbeiten von Werkstücken mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 4.
Zur Erreichung bestimmter Oberflächenqualitäten werden Werkstücke häufig im ungehärteten Zustand durch Drehen, Bohren oder Fräsen bearbeitet und nach dem Härten geschliffen. Aus der DE 195 46 863 A1 ist eine Horizontalschleifmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken mit Bohrungen bekannt. Dazu ist ein Mehrspindelrevolverkopf mit vier Spindeleinheiten vorgesehen. Im einzeln handelt es sich dabei um einen Planschleifdorn, einen Innenschleifdorn und Werkzeuge zum Innen- und Außenhartdrehen. Insgesamt sind vier numerisch gesteuerte Achsen und eine Schaltachse für den Revolver vorgesehen. Verfahrensgemäß werden etwa 70 bis 90% des Aufmaßes durch Hartdrehen abgetragen und der verbleibende Rest durch Schleifen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Fertigbearbeiten von Werkstücken zu optimieren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu vereinfachen und damit die Werkstückkosten erheblich zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen nach Patentanspruch 4 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Werkstück von einer Werkstückspindel aus einer Fördereinrichtung entnommen, eingespannt und maß- und formhaltig durch Drehen und/oder Schleifen bearbeitet. Ferner ist ein Honwerkzeug vorgesehen. Beim Honen werden Honwerkzeug und Werkstück in einer ersten Bewegungsrichtung relativ zueinander bewegt. Gleichzeitig wird eine schwingende Bewegung überlagert, meist orthogonal zur ersten Bewegungsrichtung. Jedes Flächenelement der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche wird dabei durch sich kreuzende Bearbeitungsspuren geglättet. Nach dem Honen wird das Werkstück wieder auf die Fördereinrichtung abgelegt. Bei der Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens ist eine Werkstückspindel in X- und Z-Richtung am Maschinengestell verfahrbar angeordnet. Besonders vorteilhaft sind die Werkzeuge dagegen ortsfest.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
1 zeigt eine Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens. Das Maschinengestell 1 trägt an der Oberseite zwei voneinander beabstandete horizontale Führungen 9. Darauf ist der Kreuzschlitten 5 Richtung der X-Achse beweglich geführt. Am Kreuzschlitten 5 ist die Werkstückspindel 6 auf vertikalen Führungen 14 verfahrbar. Als Antrieb in Richtung der Z-Achse ist ein Motor 10 vorgesehen. An der Unterseite der Werkstückspindel 6 befindet sich das Spannmittel 12 zum Greifen und Spannen von Werkstücken 8. Im unteren Teil des Maschinengestells 1 sind ein Drehwerkzeug 2, eine Schleifspindel 3, ein Honwerkzeug 4 und eine Messeinrichtung 11 in Richtung der X-Achse nebeneinander ortsfest angeordnet. Auf der linken Seite der 1 ist im Maschinengestell die Fördereinrichtung 7 mit der Ladeposition 15 dargestellt, welche unbearbeitete Werkstücke 8 heranführt und fertig bearbeitete abtransportiert. Ein Bearbeitungszyklus beginnt mit der Aufnahme von Werkstücken 8 durch die Werkstückspindel 6 in der Ladeposition 15. Durch Verfahren der Werkstückspindel 6 entlang der Führung 9 wird das Werkstück 8 zum Drehwerkzeug 2 transportiert. Die Zustellbewegung erfolgt ebenfalls durch horizontales Verfahren entlang der Führung 9, die vertikale Vorschubbewegung durch Verfahren entlang der Führung 14. Zum nachfolgenden Schleifen wird das Werkstück 8 zur Schleifspindel 3 bewegt und Zustell- und Vorschubbewegungen erfolgen analog zur Drehbearbeitung. Nach dem Schleifen wird das Werkstück 8 zur Messeinrichtung 11 bewegt. Die ermittelten Werkstückabmessungen werden mit Sollwerten verglichen. Falls die Messwerte außerhalb eines Toleranzbereichs liegen, kann der Verschleiß des Schleifwerkzeugs über die Maschinensteuerung entsprechend kompensiert werden. Auf diese Weise sichergestellt, dass vor dem Honen ein definiertes Aufmaß vorhanden ist. Die Messeinrichtung 11 kann ebenso am Kreuzschlitten 5 angeordnet sein. Durch Verfahren des Kreuzschlittens 5 wird dann das Schleifwerkzeug direkt abgetastet. Abschließend verfährt die Werkstückspindel 6 derart, dass die Spindelachse 13 konzentrisch zur Mittelachse 16 des Honwerkzeugs 4 angeordnet ist. Sodann wird das Werkstück 8 in Rotation um die Spindelachse 13 versetzt. Gleichzeitig wird durch Verfahren der Werkstückspindel 6 entlang der Führung 14 eine oszillierende Bewegung überlagert, wodurch eine geglättete Werkzeugoberfläche mit sich definiert überkreuzenden Bearbeitungsspuren entsteht. Zur Fertigbearbeitung der Werkstücke 8 werden also insgesamt nur zwei gesteuerte numerische Achsen benötigt.
Bezugszeichenliste

1: Maschinengestell
2: Drehwerkzeug
3: Schleifspindel
4: Honwerkzeug
5: Kreuzschlitten
6: Werkstückspindel
7: Fördereinrichtung
8: Werkstück
9: Führung
10: Motor
11: Messeinrichtung
12: Spannmittel
13: Spindelachse
14: Führung
15: Ladeposition
16: Mittelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19546863 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Fertigbearbeitung eines Werkstücks (8), mit einer Werkstückspindel (6), die an einem Kreuzschlitten (5) entlang von horizontalen Führungen (9) und vertikalen Führungen (14) beweglich geführt ist, mit einer Schleifspindel (3), einem Honwerkzeug (4), einer Messeinrichtung (11) und einer Fördereinrichtung (7), mit folgenden Verfahrensschritten: a) Aufnahme eines Werkstücks (8) von der Fördereinrichtung (7) mit der Werkstückspindel (6) durch Greifen und Spannen im Spannmittel (12) b) Bewegen des Werkstücks (8) in den Wirkbereich der Schleifspindel (3) c) Schleifen wenigstens einer Werkstückfläche durch Drehen des Werkstücks (8) um die Spindelachse (13) und Durchführen von Zustell- und/oder Vorschubbewegungen durch Bewegen des Kreuzschlittens (5) entlang der Führungen (9) und/oder (14) d) Ermitteln von Abmessungen des Werkstücks (8) und/oder des Schleifwerkzeugs (3) e) Vergleich der Abmessungen mit vorbestimmten Sollwerten f) Wiederholen der Verfahrensschritte d) und c) falls die Abmessungen außerhalb vorbestimmter Toleranzen liegen g) Bewegen des Werkstücks (8) in den Wirkbereich des Honwerkzeugs (4) h) Honen des Werkstücks (8) durch Drehen des Werkstücks (8) um die Spindelachse (13) und Überlagern einer oszillierenden vertikalen Bewegung der Werkstückspindel (6) entlang der Führungen (14).
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Honwerkzeug (4) während des Honens aufgeweitet wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2 mit einem Drehwerkzeug (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (8) nach dem Verfahrensschritt a) in den Wirkbereich des Drehwerkzeugs (2) bewegt wird, durch Drehen um die Spindelachse (13), Zustellen zum Drehwerkzeug (2) und durch Bewegen des Kreuzschlittens (5) entlang der Führungen (9) und/oder (14) drehend bearbeitet wird.
Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 3 mit einem Maschinengestell (1) mit einer am Maschinengestell (1) in horizontaler Richtung (X-Achse) und vertikaler Richtung (Z-Achse) verfahrbaren Werkstückspindel (6) zum Greifen, Spannen, Transportieren und Antreiben von Werkstücken (8), mit einer Schleifspindel (3), mit einem Honwerkzeug (4), mit einer Messeinrichtung (11) und einer Fördereinrichtung (7) mit einer Ladeposition (15), dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifspindel (3), das Honwerkzeug (4), die Messeinrichtung (11) und die Ladeposition (15) ortsfest nebeneinander in der X-Z-Ebene angeordnet sind und dass die Werkstückspindel (6) zwischen der Ladeposition (15), und den Wirkbereichen der Schleifspindel (3), des Honwerkzeugs (4) und der Messeinrichtung (11) hin und her verfahrbar angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verfahren der Werkstückspindel (6) entlang der Führung (9) die Schleifspindel (3) dem Werkstück (8) in radialer Richtung zustellbar ist und dass die Spindelachse (13) der Werkstückspindel (6) konzentrisch zur Mittelachse (16) des Honwerkzeugs 4) anordenbar ist.
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Rotation der Werkstückspindel (6) um die Spindelachse (13) und durch eine überlagerte vertikale oszillierende Bewegung der Werkstückspindel (6) am Werkstück (8) eine Oberfläche mit sich definiert überkreuzenden Bearbeitungsspuren herstellbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Patentansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehwerkzeug (2) vorgesehen ist.