DE102013003645A1 - Precision machine tool i.e. precision grinding machine, for processing workpiece, has spindle arranged such that processing of workpiece is pivotable in certain range and connection between spindle and receiver changes direction of tool - Google Patents

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Abstract

The tool (4) has a tool spindle (1) arranged such that vertical and horizontal processing of a workpiece (5) is pivotable in a processing range up to 110 degrees from vertical axis starting in various directions. A connection between the tool spindle and a tool receiver makes a change of rotation direction of the tool. The workpiece is clamped between two tailstocks (9) with mechanically adjusted tension value. A machining process on the work piece is controlled via a measuring sensor. The tool spindle is provided with a grinding wheel in a horizontal position in front of a tool magazine (8). An independent claim is also included for a method for scale profiling a workpiece by precision machine tool.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine und ein Verfahren zur Umfangsprofilierung eines Werkstückes.The invention relates to a machine tool and a method for the circumferential profiling of a workpiece.

Schleifmaschinen weisen für die schleifende Bearbeitung von Werkstücken ein durch eine Schleifspindel rotierend angetriebenes Schleifwerkzeug, die Schleifscheibe, auf. Erfolgt eine schleifende Bearbeitung, so muss während dessen ein Kühlmittel zugeführt werden, das neben der kühlenden und damit Wärme abführenden Wirkung als Schmiermittel dient.Grinding machines have a grinding tool driven by a grinding spindle, the grinding wheel, for the grinding of workpieces. If a grinding processing, so must be supplied during which a coolant, which serves as a lubricant in addition to the cooling and thus heat dissipating effect.

Bekannt ist aus der DE 10 2010 026 777 A1 eine Schleifmaschine mit einem Spindelgehäuse, mit einer Schleifspindel, mit in einem Magazin aufgenommenen mehreren Schleifwerkzeugen, welche auswechselbar an der Schleifspindel spannbar sind, mit in einem Magazin aufgenommenen Scheibenschutz, welche auswechselbar an dem Spindelgehäuse spannbar sind, und mit an dem Scheibenschutz angeordneten Kühlmitteldüsen, wobei mindestens eine Kühlmitteldüse in Bezug auf das Schleifwerkzeug verstellbar in dem Scheibenschutz gelagert ist, dass an dem Spindelgehäuse ein steuerbarer Antrieb für die Verstellung der Kühlmitteldüse angeordnet ist und dass der Antrieb bei eingewechseltem Scheibenschutz mit der Kühlmitteldüse koppelbar und zum Auswechseln des Scheibenschutzes auskoppelbar ist.Is known from the DE 10 2010 026 777 A1 a grinding machine with a spindle housing, with a grinding spindle, with recorded in a magazine several grinding tools, which are interchangeable clamped on the grinding spindle, recorded in a magazine disc protection, which are interchangeable clamped to the spindle housing, and arranged on the disc protection coolant nozzles, wherein at least one coolant nozzle is adjustably mounted in the disc protection with respect to the grinding tool, that a controllable drive for the adjustment of the coolant nozzle is arranged on the spindle housing and that the drive can be coupled to the coolant nozzle when the disc protection is interchangeable and can be coupled out to replace the window protection.

Aus der EP 0 209 634 B1 ist eine Schleifmaschine bekannt, mit der archimedische Hinterschliffkurven an Fräsern und Bohrern mit möglichst hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit bei gleichzeitig hoher Konturgenauigkeit und Oberflächenqualität zu erzeugen ist.From the EP 0 209 634 B1 is a grinding machine is known to produce the Archimedes bevel curves on milling cutters and drills with the highest possible processing speed with high contour accuracy and surface quality.

Bekannt ist aus der EP 2 082 830 A1 eine Werkzeugmaschine, deren Magazin mit zumindest einem Magazinrad so ausgebildet ist, dass das Magazinrad um eine Drehachse rotierend positionierbar ist. Der Werkzeugspindel ist ein Werkzeuggreifer zugeordnet, der gemeinsam mit der Werkzeugspindel bewegbar ist, so dass Antrieb und Steuerung der Bewegung der Werkzeugspindel gleichzeitig auch zur Bewegung des Werkzeuggreifers verwendet wird. Die Werkzeugmaschine ermöglicht einen automatischen Wechsel der Werkzeuge und/oder der Werkstücke.Is known from the EP 2 082 830 A1 a machine tool whose magazine is formed with at least one magazine wheel so that the magazine wheel is rotatably positionable about a rotation axis. The tool spindle is associated with a tool gripper, which is movable together with the tool spindle, so that drive and control of the movement of the tool spindle is also used at the same time for moving the tool gripper. The machine tool allows an automatic change of tools and / or workpieces.

Auch nach der WO 2005 080 048 A1 ist eine Schleifmaschine bekannt, die ein präzises Bearbeiten sichern soll.Even after the WO 2005 080 048 A1 is a grinding machine is known to secure a precise editing.

Nachteilig bei all diesen Offenbarungen ist die unflexible Bearbeitungsweise des Werkstücks durch die Schleifscheibe bei gleichzeitigem präzisen Bearbeiten. Die Möglichkeiten der Formgebung können nicht ausgeschöpft werden, aufgrund des Mangels an räumlichem Bedarf und der Bewegungsfreiheit der Werkzeugspindel. Wobei die Werkzeugspindel und auch die Lagerung des Werkzeuges entweder sehr steif gelagert ist, um eine präzise Bearbeitung zu ermöglichen, oder die Lagerung des Werkstücks und/oder des Werkzeuges sind weniger exakt, um damit eine flexible Bearbeitung zu realisieren.A disadvantage of all these disclosures is the inflexible processing of the workpiece by the grinding wheel with simultaneous precise machining. The possibilities of shaping can not be exhausted, due to the lack of space requirements and the freedom of movement of the tool spindle. Wherein the tool spindle and the bearing of the tool is either very stiff stored to allow precise machining, or the storage of the workpiece and / or the tool are less accurate, so as to realize a flexible machining.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine zur Verfügung zu stellen, die bei geringem Raumbedarf, präzis arbeitet und eine hohe Flexibilität bezüglich des Bearbeitungsraumes ermöglicht.The invention has for its object to provide a machine tool that works precisely with low space requirements, and allows high flexibility with respect to the processing space.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Werkzeugmaschine entsprechend dem Patentanspruch 1 und einem Verfahren zur Umfangsprofilierung von Werkstücken gemäß Anspruch 7 gelöst.According to the invention this object is achieved by a machine tool according to the patent claim 1 and a method for the circumferential profiling of workpieces according to claim 7.

Die Unteransprüche 2 bis 6 und 8 erläutern vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The subclaims 2 to 6 and 8 illustrate advantageous embodiments of the invention.

Die Erfindung besteht in der Angabe einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Präzisionswerkzeugmaschine, die mindestens aus einer Werkzeugspindel, einer Werkzeugaufnahme und einer Spannvorrichtung besteht. Dabei ist die Werkzeugspindel derart angeordnet, dass ein vertikales und horizontales Bearbeiten des Werkstückes in einem Bearbeitungsbereich von bis zu 110° von einer vertikalen Achse ausgehend in verschiedene Richtungen verschwenkbar ist. Eine Verbindung zwischen Werkzeugspindel und Werkzeugaufnahme ermöglicht einen Wechsel der Drehrichtung des Werkzeuges. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Werkzeugmaschine eine Präzisionsschleifmaschine.The invention consists in specifying a machine tool, in particular a precision machine tool, which consists of at least one tool spindle, a tool holder and a clamping device. In this case, the tool spindle is arranged such that a vertical and horizontal machining of the workpiece in a processing range of up to 110 ° from a vertical axis starting in different directions is pivotal. A connection between tool spindle and tool holder allows a change of the direction of rotation of the tool. In a preferred embodiment, the machine tool is a precision grinding machine.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist bei der Werkzeugmaschine das Werkstück zwischen zwei Reitstockspitzen gespannt.In a further preferred embodiment, the workpiece is tensioned between two tailstock tips in the machine tool.

Weiter kann bei der Werkzeugmaschine bevorzugt der Bearbeitungsablauf am Werkstück über eine Messsensorik kontrolliert werden.Furthermore, in the case of the machine tool, the machining sequence on the workpiece can preferably be controlled via a measuring sensor system.

Als weitere bevorzugte Ausgestaltung ist das Werkstück zwischen den Reitstockspitzen mit maschinell eingestelltem Spannwert gespannt oder das Werkstück ist zwischen den Reitstockspitzen manuell positioniert gespannt.As a further preferred embodiment, the workpiece is clamped between the tailstock tips with machine-set tension value or the workpiece is clamped manually positioned between the tailstock tips.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:The method according to the invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment:

Dabei zeigt:Showing:

1 eine prinzipielle Darstellung einer hochpräzis arbeitenden Schleifmaschine. 1 a schematic representation of a high-precision grinding machine.

Diese Schleifmaschine weist eine schwenkbare Schleifspindel 1 auf. Aus der vertikalen Lage der Schleifspindel 1 kann diese, mittels des doppelt gelagerten Schwenkteils 2, jeweils 110° nach rechts bzw. links, von der Schwenkachse 3 aus gesehen, geschwenkt werden. Durch diese Schwenkbewegung der Schleifspindel 1 und der darauf befindlichen Schleifscheibe 4 können Werkstücke 5 mit Rillen, Rechts- und Linksgewinde sowie drehachsparallele Profile z. B. Konturen ausgebildet werden.This grinder has a swivel grinding spindle 1 on. From the vertical position of the grinding spindle 1 can this, by means of the double-mounted pivoting part 2 , each 110 ° to the right or left, from the pivot axis 3 Seen from, be pivoted. Through this pivoting movement of the grinding spindle 1 and the grinding wheel thereon 4 can workpieces 5 with grooves, right-hand and left-hand thread and rotachachsparallele profiles z. B. contours are formed.

Beim Schwenken der Schleifspindel 1 wird programmtechnisch die Drehrichtung der Schleifspindel 1 automatisch geändert, damit stets die gleiche Zuordnung zwischen Werkstückdrehung 6 und Schleifscheibe 4 erhalten bleibt, dies ist für die klare Zuordnung von Gleich- und Gegenlauf notwendig. Die Koppelstelle von Schleifspindel 1 und Schleifkörperaufnahme ermöglicht den problemlosen Drehrichtungswechsel.When swiveling the grinding spindle 1 In terms of programming, the direction of rotation of the grinding spindle 1 automatically changed, so that always the same assignment between workpiece rotation 6 and grinding wheel 4 This is necessary for the clear assignment of homing and mating. The coupling point of grinding spindle 1 and grinding wheel holder allows easy change of direction.

Das oben beschriebene Schwenkteil 2 befindet sich mit seinem Lagerkörper fest verbunden auf dem Zustellschlitten 7. Der Zustellschlitten 7 realisiert die radiale Zustellung der Schleifscheibe 4 gegenüber dem Werkstück 5.The above-described pivoting part 2 is firmly connected to its bearing body on the feed carriage 7 , The delivery carriage 7 realizes the radial feed of the grinding wheel 4 opposite the workpiece 5 ,

Der große Schwenkwinkelbereich ermöglicht zum einen die bereits beschriebenen Konturen gegenüber dem rotierenden Werkstück 5 und zum anderen die horizontale Lage der Schleifspindelachse 1 für einen definierten Schleifscheibenwechsel.On the one hand, the large swivel angle range enables the already described contours relative to the rotating workpiece 5 and on the other hand, the horizontal position of the grinding spindle axis 1 for a defined grinding wheel change.

Die wechselbaren Schleifscheiben 4 werden in ihrer standardisierten Greifernut der Hohlschaftkegel-Aufnahme in Zangenelementen, die sich auf dem Magazinkörper befinden, aufgenommen. Der Magazinkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehung um die horizontale Achse erfolgt. Zum einen wird von einem scheibenförmigen Grundkörper ausgegangen. Am Umfang befinden sich Spannzangen mit tangentialer Zuordnung der Greiferöffnung, bezogen auf den vorhandenen Bauraum weist er in jedem Quadranten eine Zange auf. An der Übergabestelle zur Schleifspindelaufnahme wird das gewählte Werkzeug eine der Schleifscheiben 4 durch eine linear, in horizontaler Richtung verschiebbare Einheit an der gegenüberliegenden Werkzeugaufnahme fixiert.The exchangeable grinding wheels 4 are recorded in their standardized gripper groove of the hollow shaft taper receptacle in pliers elements, which are located on the magazine body. The magazine body is characterized in that a rotation takes place about the horizontal axis. On the one hand, it is assumed that a disc-shaped base body. At the periphery are collets with tangential assignment of the gripper opening, based on the available space he has in each quadrant on a pair of pliers. At the transfer point to the grinding spindle holder, the selected tool becomes one of the grinding wheels 4 fixed by a linear, displaceable in the horizontal direction unit on the opposite tool holder.

Durch das Weiterdrehen des Werkzeugmagazins 8 wird das Werkzeug 4, gehalten durch die Verschiebeeinheit, aus der Magazinhalterung 8 herausgedreht und ist damit frei für das Verschieben in die bereitstehende Schleifspindelaufnahme 1. Mit dem Spannen in der Schleifspindel 1 und Zurückziehen der Verschiebeeinheit ist der Wechselvorgang abgeschlossen.By further turning the tool magazine 8th becomes the tool 4 , held by the sliding unit, from the magazine holder 8th turned out and is thus free for moving into the available grinding spindle 1 , With the clamping in the grinding spindle 1 and retraction of the shifting unit, the changing operation is completed.

Eine größere Anzahl von Speicherplätzen wird durch den Einsatz eines Kettenspeichers mit Kettenglied parallel zu den Spannzangenöffnungen realisiert. Die Übergabe zur Spindelaufnahme erfolgt auf dem geraden Teilstück der Kette. Abstandsbedingt und längen- oder umfangsabhängig ist die Anzahl der Speicherplätze variabel.A larger number of memory locations is realized by the use of a chain memory with chain link parallel to the collet openings. The transfer to the spindle takes place on the straight part of the chain. Depending on the distance and the length or circumference, the number of memory locations is variable.

Ein Auswechseln des bereits verwendeten Schleifwerkzeuges 4 erfolgt in umgekehrter Reihenfolge, d. h. die Schleifspindel 1 mit Schleifscheibe 4 wird in die horizontale Lage vor das Werkzeugmagazin 8 gebracht. Die Verschiebeeinheit übernimmt in dieser Lage, durch lineare Bewegung und Greifen der hinteren Schleifscheibenaufnahme dieselbe. Durch Lösen der Schleifspindelspannung übernimmt die Verschiebeeinheit die Fixierung des Werkzeugs 4. Durch deren Rückzug in die Zangenebene des Werkzeugmagazins 8 und dessen Längs- bzw. Drehbewegung wird die Greifernut der HSK-Aufnahme in der freien Spannzange fixiert. Damit ist die Rücknahme beendet.An exchange of the already used grinding tool 4 takes place in reverse order, ie the grinding spindle 1 with grinding wheel 4 gets into the horizontal position in front of the tool magazine 8th brought. The displacement unit takes over in this position, by linear movement and gripping the rear grinding wheel holder the same. By loosening the grinding spindle tension, the displacement unit takes over the fixation of the tool 4 , By their withdrawal into the tong plane of the tool magazine 8th and its longitudinal or rotational movement, the gripper groove of the HSK receptacle is fixed in the free collet. The withdrawal is completed.

Weiter weist die Schleifmaschine einen Reitstock 9 zur Spannung des Werkzeuges 4 auf. Zur Realisierung eines automatischen Werkstückwechsels und gutem Handlings wurde die motorische Reitstockverstellung entwickelt.Next, the grinding machine has a tailstock 9 for tensioning the tool 4 on. To realize an automatic workpiece change and good handling, the motorized tailstock adjustment was developed.

Die Verfahrensweise des Reitstockeinrichtens erfolgt durch Eingabe des Spannbereiches für das zum Spannen vorgesehene Werkstück 5 über eine Menüoberfläche an einer Programmeingabestelle. Der zu bearbeitende Durchmesser definiert mit der bereits eingegebenen Einspannlänge eine konkrete Vorspannung zwischen den Spitzen des Reitstockes 9. Diese Kraft wird mittels Kraftmessdose überwacht.The procedure of tailstock installation is done by entering the clamping range for the intended for clamping workpiece 5 via a menu interface at a program entry point. The diameter to be machined defines, with the already entered clamping length, a concrete preload between the tips of the tailstock 9 , This force is monitored by means of load cells.

Damit ist dem Betreiber der Maschine ein technologiegestützter Spannwert angeboten. Dieser Wert kann verwendet oder durch Eigenerfahrung verändert werden. Die zu bearbeitenden Werkstücke 5 können sowohl manuell, beispielsweise durch Betätigung mittels Fußpedal zwischen den Spitzen positioniert oder durch eine Handlingseinheit platziert werden.Thus, the operator of the machine is offered a technology-based clamping value. This value can be used or changed by personal experience. The workpieces to be processed 5 can be positioned either manually, for example by operation by means of foot pedal between the tips or placed by a handling unit.

Falsches oder nicht korrektes Spannen wird durch das Überschreiten der Wertvorgabe durch die Kraftmessdose erkannt und signalisiert.Incorrect or incorrect clamping is detected and signaled by the value being exceeded by the load cell.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Schleifspindelgrinding spindle
22
Schwenkteilpivoting part
33
Schwenkachseswivel axis
44
Werkzeug, SchleifscheibeTool, grinding wheel
55
Werkstückworkpiece
6 6
WerkstückdrehungWorkpiece rotation
77
Zustellschlittenfeed slide
88th
Werkzeugmagazintool magazine
99
Reitstocktailstock

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010026777 A1 [0003] DE 102010026777 A1 [0003]
  • EP 0209634 B1 [0004] EP 0209634 B1 [0004]
  • EP 2082830 A1 [0005] EP 2082830 A1 [0005]
  • WO 2005080048 A1 [0006] WO 2005080048 A1 [0006]

Claims (8)

Werkzeugmaschine, insbesondere Präzisionswerkzeugmaschine, mindestens bestehend aus einer Werkzeugspindel, einer Werkzeugaufnahme und einer Spannvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel (1) derart angeordnet ist, dass ein vertikales und horizontales Bearbeiten des Werkstückes (5) in einem Bearbeitungsbereich von bis zu 110° von einer vertikalen Achse ausgehend in verschiedene Richtungen verschwenkbar ist und eine Verbindung zwischen Werkzeugspindel (1) und Werkzeugaufnahme einen Wechsel der Drehrichtung des Werkzeuges (4) ermöglicht.Machine tool, in particular precision tool machine, at least consisting of a tool spindle, a tool holder and a clamping device, characterized in that the tool spindle ( 1 ) is arranged such that a vertical and horizontal machining of the workpiece ( 5 ) is pivotable in different directions in a processing range of up to 110 ° from a vertical axis and a connection between the tool spindle ( 1 ) and tool holder a change of the direction of rotation of the tool ( 4 ). Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine eine Präzisionsschleifmaschine ist.Machine tool according to claim 1, characterized in that the machine tool is a precision grinding machine. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (5) zwischen zwei Reitstockspitzen (9) gespannt ist.Machine tool according to claim 1 and 2, characterized in that the workpiece ( 5 ) between two tailstock tips ( 9 ) is tense. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsablauf am Werkstück (5) über eine Messsensorik kontrolliert wird.Machine tool according to claim 1 and one of claims 2 and 3, characterized in that the machining sequence on the workpiece ( 5 ) is controlled by a measuring sensor. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (5) zwischen den Reitstockspitzen (9) mit maschinell eingestelltem Spannwert gespannt ist.Machine tool according to claim 1 and one of claims 2 to 4, characterized in that the workpiece ( 5 ) between the tailstock tips ( 9 ) is tensioned with automatically adjusted tension value. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (5) zwischen den Reitstockspitzen (9) manuell positioniert gespannt ist.Machine tool according to claim 1 and one of claims 2 to 4, characterized in that the workpiece ( 5 ) between the tailstock tips ( 9 ) is positioned manually. Verfahren zum Umfangsprofilieren eines Werkstücks mittels einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Präzisionswerkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung des Werkstückes (5) dadurch erfolgt, dass das benötigte Werkzeug (4) aus einer Werkzeugaufnahme (8) dadurch entnommen wird, dass diese in Position über das Werkstück (5) verfährt, von einer Werkzeugspindel (1) übernommen und in Bearbeitungsposition verfahren wird, wobei das Werkstück (5) zu dessen Umfangsprofilierung horizontal und rotierend in Bezug auf die Werkstückachse verfahren wird und das Werkzeug (4) um diese Achse richtungsändernd um jeweils maximal 110° verschwenkt werden kann.Method for circumferential profiling of a workpiece by means of a machine tool, in particular a precision machine tool, characterized in that the machining of the workpiece ( 5 ) is done by the required tool ( 4 ) from a tool holder ( 8th ) is taken by that in position over the workpiece ( 5 ), by a tool spindle ( 1 ) and moved into the machining position, the workpiece ( 5 ) is moved horizontally and rotationally with respect to the workpiece axis to its circumferential profile and the tool ( 4 ) can be pivoted around this axis changing direction by a maximum of 110 °. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass profilerzeugende Schleifoperationen am Werkstück mittels einer Schleifmaschine ausgeführt werden.A method according to claim 7, characterized in that profiling grinding operations are performed on the workpiece by means of a grinding machine.
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