DE102015010942B4

DE102015010942B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Schleif- und Feinstbearbeitung

Info

Publication number: DE102015010942B4
Application number: DE102015010942.1A
Authority: DE
Inventors: Guido Hegener
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2023-11-09
Anticipated expiration: 2035-08-19
Also published as: CN106466810A; HUP1600491A2; US20170050286A1; MX2016010593A; DE102015010942A1

Abstract

Verfahren zum Schleifen von Werkstücken (6) mit zwei Werkstückspindeln (3, 3'), mit mindestens einem Schleifspindelstock (8, 9) und mit zwei Feinstbearbeitungsvorrichtungen (10, 17), wobei die Werkstücke (6) selbsttätig in die Werkstückspindeln (3, 3') eingespannt, mit dem mindestens einen Schleifspindelstock (8, 9) maß- und formhaltig geschliffen und anschließend mit einer ersten oder zweiten Feinstbearbeitungsvorrichtungen (10, 17) fertig bearbeitet werden, wobei in dem Zeitraum in dem in der einen Werkstückspindel (3, 3') ein Werkstück (6) maß- und formhaltig geschliffen wird, in der anderen Werkstückspindel (3, 3') ein Werkstück (6) feinstbearbeitet und selbsttätig gegen ein unbearbeitetes Werkstück (6) ausgetauscht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Werkstückspindel (3) die Werkstücke (6) zur Feinstbearbeitung in den Wirkbereich der zweiten Feinstbearbeitungsvorrichtung (17) und die zweite Werkstückspindel (3') die Werkstücke (6) zur Feinstbearbeitung in den Wirkbereich der ersten Feinstbearbeitungsvorrichtung (10) bewegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Maß- und Formhaltigschleifen und zur Feinstbearbeitung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5. Nach diesem Verfahren werden beispielsweise Nocken für gebaute Nockenwellen bearbeitet. Aus der DE 198 46 944 A1 ist eine Werkzeugmaschine mit verschiedenen Bearbeitungsstationen und integrierter Messeinrichtung bekannt. Am Maschinenbett sind ein Fräs- und ein Schleifsupport angeordnet. Bei Bearbeitung von Profilen wie z.B. Nocken besteht die Möglichkeit nach der Messung Korrekturwerte zu berechnen um alle auf Genauigkeit wirkenden Fehler zu kompensieren. Das abschließende Feinschleifen wird auf einer separaten Maschine durchgeführt, beispielsweise auf einer aus der DE 690 03 366 T2 bekannten Maschine. Diese dient zum Schleifen von Nocken oder Lagerflächen von Nockenwellen. Dazu sind Schleifbänder an Armen angeordnet, die mit einem vorbestimmten Druck gegen die zu bearbeitenden Flächen gedrückt werden. Die DE 10 2007 005 846 A1 betrifft eine Werkzeugmaschine mit zwei an einer vertikalen Wandfläche ortsfest angeordneten Werkstückspindeln und mit mindestens einer Werkzeugspindel zur Aufnahme rotatorisch antreibbarer Werkzeuge. Die Werkzeugspindel ist zwischen zwei den Werkstückspindeln zugeordneten Arbeitspositionen hin und her verfahrbar. Die Werkstücke werden der Werkzeugmaschine über Transportbänder zugeführt. Zum selbsttätigen Be- und Entladen sind zwei Werkstücktransporteinrichtungen vorgesehen, welche die Werkstücke in die Werkstückspindeln einsetzen. Die DE 10 2015 007 023 B3 zeigt eine Schleifmaschine mit zwei Pick-up-Werkstückspindeln, die relativ zum Maschinengestell in Richtung der X- und Z-Achse verfahrbar sind. Zur gleichzeitigen oder zeitlich versetzten Werkstückbearbeitung ist wenigstens ein Schleifspindelstock vorgesehen, der in mindestens einer Richtung am Maschinengestell verfahrbar angeordnet ist. Die DE 10 2014 203 402 B3 beschreibt ein Verfahren zum Innen- und Außenschleifen, wobei eine Außen- und eine Innenschleifscheibe teilweise gleichzeitig am Werkstück in Eingriff sind. Nach dem Fertigschleifen einer zentralen Bohrung wird das Werkstück in dieser Bohrung aufgenommen und außen fertig geschliffen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung das Formhaltigschleifen und die anschließende Feinstbearbeitung zu optimieren und die dafür benötigte Bearbeitungszeit zu verringern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Schleifen von Werkstücken mit zwei Werkstückspindeln nach Patentanspruch 1 sowie eine Schleifmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung werden sowohl das Formhaltigschleifen als auch die Feinstbearbeitung in einer Schleifmaschine durchgeführt. Es sind zwei Werkstückspindeln vorgesehen, welche die Werkstücke selbsttätig aufnehmen, der Bearbeitung zuführen und wieder ablegen. In einer Bearbeitungsstation mit einem oder zwei Schleifspindelstöcken werden die Werkstücke maß- und formhaltig bearbeitet. Da zwei Feinstbearbeitungsvorrichtungen vorgesehen sind, kann in dem Zeitraum in dem in der einen Werkstückspindel ein Werkstück maß- und formhaltig geschliffen wird, in der anderen Werkstückspindel ein Werkstück feinstbearbeitet und anschließend gegen ein unbearbeitetes ausgetauscht werden.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Es zeigen:

1 eine Schleifmaschine in schematischer Darstellung
2 die Anordnung der Schleifspindelstöcke und die Feinstbearbeitungsvorrichtungen als Bandfinisheinrichtung von oben gesehen

1 zeigt eine erfindungsgemäße Schleifmaschine in der Frontansicht in schematischer Darstellung. Am Maschinengestell 1 sind zwei Horizontalschlitten 4, 4' an einer senkrechten Vorderwand 7 auf horizontalen Führungen 2 in Richtung der X-Achse gesteuert beweglich geführt. Auf den Horizontalschlitten 4, 4' sind die beiden Werkstückspindeln 3, 3' vertikal in Richtung der Z-Achse verfahrbar. An ihrer Unterseite weisen die Werkstückspindeln 3, 3' Spannfutter 5, 5' zum selbsttätigen Aufnehmen, Antreiben und Ablegen von Werkstücken 6 auf. Im unteren Teil der Vorderwand 7 sind ein erster und ein zweiter Schleifspindelstock 8, 9 und eine erste und zweite Feinstbearbeitungsvorrichtung 10, 17 angeordnet. Letztere sind als Spindelstöcke mit Feinstschleifscheiben ausgeführt. Seitlich neben diesen befinden sich Transportvorrichtungen 11 für die Werkstücke 6. Der Durchmesser der Schleifscheibe 12 am ersten Schleifspindelstock 8 ist wesentlich größer als der Durchmesser des zugehörigen Antriebsmotors 13. Dadurch kann der zweite Schleifspindelstock 9, der mit einer kleinen Schleifscheibe 14 zur Bearbeitung konkaver Flächen bestückt ist, so angeordnet werden, dass Werkstücke 6 bei Bedarf mit beiden Schleifscheiben 12, 14 gleichzeitig bearbeitbar sind. Zwischen den beiden Schleifspindelstöcken 8, 9 ist ein Reitstock 18 angeordnet. An wenigstens einem der Horizontalschlitten 4, 4 ist eine Abrichtvorrichtung 15 zum Abrichten der Schleifscheiben 12, 14 vorgesehen. Zum Abrichten ist wenigstens der erste Schleifspindelstock 8 in Richtung der Z-Achse verfahrbar. Die Bewegung in Z-Richtung verhindert, dass die Werkstückspindel 3 beim Abrichten mit dem Schleifspindelstock 9 kollidiert. Vorteilhaft ist jeder der beiden Werkstückspindeln 3, 3' eine Feinstbearbeitungsvorrichtung 10, 17 zugeordnet. Daher können die Werkstücke 6 zumindest teilweise synchron bearbeitet werden. Während in der Werkstückspindel 3 ein Werkstück 6 mit den Schleifscheiben 12, 14 maß- und formgeschliffen wird, kann in der Werkstückspindel 3' ein Werkstück 6 feinstbearbeitet und dann gegen ein unbearbeitetes ausgetauscht werden. 2 zeigt die Anordnung der Schleifspindelstöcke 8, 9 und die Feinstbearbeitungsvorrichtungen 24, 25 in der Draufsicht. Beide Schleifspindelstöcke 8, 9 sind auf Führungsschienen 16 in Richtung der X-Achse verfahrbar. Dadurch können sie an den Werkstücken 6 gleichzeitig in Schleifeingriff sein und die Zykluszeit für die Bearbeitung der Werkstücke kann auf diese Weise zusätzlich verkürzt werden. Als Feinstbearbeitungsvorrichtungen sind Bandfinisheinrichtungen 24, 25 vorgesehen. Diese sind jeweils mit einer Schleifbandrolle 20 bestückt. Von dieser wird ein Schleifband 22 abgezogen, über eine Druckrolle 23 geführt und auf eine Leerhülse aufgewickelt. Beim Bandfinishen wird das Werkstück rotierend angetrieben und der Rotationsbewegung eine oszillatorische Bewegung überlagert. Letztere wird durch Bewegungen der Werkstückspindeln 3, 3' in Richtung der Z-Achse ausgeführt. Der Anpressdruck zwischen Schleifband 22 und Werkstück 6 kann eingestellt und variiert werden. Ein Bearbeitungszyklus beginnt damit, dass beispielsweise die Werkstückspindel 3 in der Ladeposition 26 ein unbearbeitetes Werkstück 6 aufnimmt und zu den Schleifspindelstöcken 8, 9 transportiert. Während es dort mit den Schleifscheiben 12, 14 maß- und formhaltig geschliffen wird, kann in der Werkstückspindel 3' ein Werkstück 6 von der Feinstbearbeitungsvorrichtung 24 feinstbearbeitet und anschließend in der Ladeposition 26' gegen ein unbearbeitetes ausgetauscht werden. Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, dass den beiden Werkstückspindeln 3, 3' zwar jeweils eine Feinstbearbeitungsvorrichtung 24, 25 und eine Ladeposition 26, 26' zugeordnet ist, dass aber nur eine einzige Bearbeitungsstation zum Maß- und Formhaltigschleifen vorgesehen ist, die von beiden Werkstückspindeln abwechselnd angefahren wird.
Bezugszeichenliste

1: Maschinengestell
2: Horizontale Führungen
3: 3' Werkstückspindel
4: 4' Horizontalschlitten
5: 5' Spannfutter
6: Werkstück
7: Vorderwand
8: Schleifspindelstock
9: Schleifspindelstock
10: Erste Feinstbearbeitungsvorrichtung
11: Transportvorrichtung
12: Schleifscheibe
13: Antriebsmotor
14: Kleine Schleifscheibe
15: Abrichtvorrichtung
16: Führungsschienen
17: Zweite Feinstbearbeitungsvorrichtung
18: Reitstock
19: Vertikalführungen
20: Schleifbandrolle
21: Leerhülse
22: Schleifband
23: Druckrolle
24: Feinstbearbeitungsvorrichtung
25: Feinstbearbeitungsvorrichtung
26: 26' Ladeposition

Claims

Verfahren zum Schleifen von Werkstücken (6) mit zwei Werkstückspindeln (3, 3'), mit mindestens einem Schleifspindelstock (8, 9) und mit zwei Feinstbearbeitungsvorrichtungen (10, 17), wobei die Werkstücke (6) selbsttätig in die Werkstückspindeln (3, 3') eingespannt, mit dem mindestens einen Schleifspindelstock (8, 9) maß- und formhaltig geschliffen und anschließend mit einer ersten oder zweiten Feinstbearbeitungsvorrichtungen (10, 17) fertig bearbeitet werden, wobei in dem Zeitraum in dem in der einen Werkstückspindel (3, 3') ein Werkstück (6) maß- und formhaltig geschliffen wird, in der anderen Werkstückspindel (3, 3') ein Werkstück (6) feinstbearbeitet und selbsttätig gegen ein unbearbeitetes Werkstück (6) ausgetauscht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Werkstückspindel (3) die Werkstücke (6) zur Feinstbearbeitung in den Wirkbereich der zweiten Feinstbearbeitungsvorrichtung (17) und die zweite Werkstückspindel (3') die Werkstücke (6) zur Feinstbearbeitung in den Wirkbereich der ersten Feinstbearbeitungsvorrichtung (10) bewegt.
Verfahren nach Patentanspruch 1 zum Schleifen von Werkstücken (6) mit nicht zylinderförmiger Außenkontur, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (6) während der Schleifbearbeitung um eine ortsfeste Achse in Rotation versetzt werden und dass der mindestens eine Schleifspindelstock (8, 9) hin und her pendelnd in radialer Richtung der nicht zylinderförmigen Außenkontur folgend zu den Werkstücken (6) zugestellt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2 mit zwei Schleifspindelstöcken (8, 9), dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (6) mit dem ersten Schleifspindelstock (8) vorgeschliffen und mit dem zweiten Schleifspindelstock (9) maß- und formhaltig geschliffen werden.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei die Schnittbewegung zwischen Werkstück (6) und Werkzeug aus zwei Komponenten besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente der Schnittbewegung durch Rotation der Werkstücke (6) und/oder der Feinstbearbeitungsvorrichtung (10, 17, 24, 25) und die zweite Komponente durch eine Bewegung der Werkstücke (6) in Richtung ihrer Rotationsachse erzeugt werden.
Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, mit einem Maschinengestell (1), mit zwei Werkstückspindeln (3, 3') zum selbsttätigen Aufnehmen, Transportieren, Antreiben und Ablegen von Werkstücken (6), mit mindestens einem Schleifspindelstock (8), wobei der mindestens eine Schleifspindelstock (8) in mindestens einer Richtung verfahrbar am Maschinengestell (1) angeordnet ist wobei die Werkstückspindeln (3, 3') relativ zum Maschinengestell (1) auf Horizontalschlitten (4, 4') in Richtung der X-Achse in den Wirkbereich des mindestens einen Schleifspindelstocks (8) und in Richtung der Z-Achse verfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste und eine zweite Feinstbearbeitungsvorrichtung (10, 17) vorgesehen sind, und dass die erste Werkstückspindel (3) in den Wirkbereich der zweiten Feinstbearbeitungsvorrichtung (17) und die zweite Werkstückspindel (3') in den Wirkbereich der ersten Feinstbearbeitungsvorrichtung (10) verfahrbar ist.
Schleifmaschine nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schleifspindelstock (8) zum Vorschleifen und ein Schleifspindelstock (9) zum Maß- und Formhaltigschleifen vorgesehen ist.
Schleifmaschine nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass beiden Werkstückspindeln (3, 3') ein einziger Reitstock (18) zugeordnet ist.
Schleifmaschine nach einem der Patentansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Schleifspindelstöcke (8, 9) in vertikaler Richtung am Maschinengestell (1) verfahrbar ist.
Schleifmaschine nach einem der Patentansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Feinstbearbeitungsvorrichtungen Bandfinisheinrichtungen (24, 25) vorgesehen sind.