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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere zum Schleifen von Spindeln nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Stand der Technik
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Derartige Vorrichtungen sind in vielfältiger Form und Ausführung bekannt und auf dem Markt. Sie werden zum Bearbeiten von beliebigen Werkstücken und insbesondere auch zum Innen- oder Aussenschleifen von Spindeln benutzt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich vor allem auf die Herstellung oder Bearbeitung von Spindeln, soll allerdings darauf nicht beschränkt sein.
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Ein derartiges Schleifverfahren und eine entsprechende Bearbeitungsmaschine für wellenförmige Werkstücke ist beispielsweise in der
DE 10 2009 013 050 A1 gezeigt. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Werkstückspindel und einem Reitstock, wobei die Werkstückspindel entlang von ersten Führungen verfahrbar ist. Sie besitzt eine Schleifspindel mit einem Innenschleifkörper, einen Schleifspindelstock mit einer Schleifscheibe zum Aussenschleifen, wobei in diesem Fall der Schleifspindelstock und die Schleifspindel jeweils über Vertikalschlitten und Horizontalschlitten in vertikaler und horizontaler Richtung bewegbar sind. Zum Aussenschleifen wird das Werkstück zwischen der Werkstückspindel und dem Reitstock eingespannt, zum Innenschleifen entlang der ersten Führung zum Reitstock weg bewegt.
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Eine grosse Schwierigkeit bei derartigen Bearbeitungsmaschinen ist das Zentrieren des Werkstücks. Insbesondere wenn Spindeln geschliffen werden sollen, müssen diese mit höchster Genauigkeit bearbeitet werden, da sie mit grossen Geschwindigkeiten laufen und jede Unwucht eine erhebliche Beanspruchung der Maschine und eine Verkürzung der Lebensdauer bedeutet. Bereits eine geringe Ungenauigkeit führt zu dieser Unwucht am Werkzeug und damit zu einer einseitigen Abnutzung am Werkzeug verbunden mit geringen Werkzeugstandzeiten, schlechter Oberfläche und hohen Ausschussquoten.
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Aus der
DE 43 27 807 A ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstückrohlings bekannt. Dabei weist die Vorrichtung einen Werkstück-Spindelstock und einen Reitstock mit jeweils einem in Verlängerung der Achse des Werkstückrohlings angeordneten Lager für die Aufnahme des Werkstückrohlings an seinen axialen Endpunkten auf. Werkstück-Spindelstock und/oder der Reitstock besitzt eine Spitze, in der der Werkstückrohling axial druckfrei gelagert und fixiert ist.
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Aufgabe
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Einspannen und Zentrieren der Werkstücke, insbesondere von Spindeln allgemein und hier insbesondere von Spindeln für Werkzeugmaschinen, zu erleichtern und zu verbessern.
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Lösung der Aufgabe
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Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1.
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Damit wird eine höchste Genauigkeit der Ausrichtung des Werkstücks bei einem gleichzeitig erleichterten Aufspannvorgang erreicht. Das Gehäuse, in dem sich die Zentrierspitze befindet, wird dabei als fester Bezug verwendet, da der Einzugring axial bewegt in dem Gehäuse geführt ist. Somit genügt es, wenn der Einzugring einmal gegenüber dem Gehäuse in seiner Position ausgerichtet wird. Diese Ausrichtung kann dann auf jedes nachfolgende zu bearbeitende Werkstück übertragen werden.
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Durch einen Stempel wird eine Verbindung zwischen dem Einzugsring dem Gehäuse gewährleistet. Bevorzugt sind natürlich mehrere Stempel vorgesehen, wobei drei Stempel wohl genügen. Jeder dieser Stempel ist in einer Führungsbohrung bzw. entsprechenden Gehäuseausnehmung in dem Gehäuse zumindest teilweise angeordnet. Dabei besteht ein Stempel im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus zwei Teilen, die zur Erleichterung der Montage lösbar miteinander verbunden sind. Ein aus der Führungsbohrung herausragendes Zentrierteil durchsetzt auch den Einzugring mit einem Passkopf und wirkt dort zur Zentrierung mit dem Einzugring mit der Passaufnahme zusammen. Der Einfachheit halber sind Passkopf und Passaufnahme konisch ausgestaltet. Auf diese Weise finden sie am leichtesten ihre Passform.
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Allerdings ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass sich die Passaufnahme nicht nur einfach in dem Einzugring befindet, sondern dass hier dem Einzugring Bajonetthaken angeformt sind, in denen sich die Passaufnahme befindet und mit denen der Einzugring den Passkopf untergreifen kann. Dadurch ist es möglich, dass der Einzugring zuerst dem Werkstück aufgeschoben, mit diesem Werkstück zusammen gegen das Gehäuse geführt und dann durch ein Drehen des Einzugrings die Stempel gefangen werden können. Auch dies erleichtert ein Einlegen des Werkstücks.
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Das andere Teil des Stempels befindet sich zum grossen Teil in der Gehäuseausnehmung und ist dort gegen einen Kraftspeicher abgestützt, so dass das Zentrierteil zum Gehäuse hin gezogen wird. Der Kraftspeicher kann dann eine einfache Schraubenfeder sein, zu deren Abstützung die Stange einen Kolbenkopf ausbildet. Auch hier sind natürliche andere Möglichkeiten denkbar, selbst eine hydraulische oder pneumatische Abstützung.
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Zusätzlich zu dieser Zentrierung ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein weiterer Zentrierring vorgesehen, der ebenfalls axial in dem Gehäuse geführt ist. Hierzu stehen von dem Zentrierring Kolbenstangen, bevorzugt drei Kolbenstangen um jeweils 120° verteilt, ab, die ebenfalls in Gehäuseausnehmungen geführt sind. Diese Führung kann, je nach Wunsch, mit oder ohne Druckbeaufschlagung erfolgen. Bevorzugt ist eine Druckbeaufschlagung vorgesehen, die es ermöglicht, die Kolbenstange aus dem Gehäuse auszufahren und dabei der Zentrierung zum Gehäuse hin zu verlagern.
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Allerdings ist auch vorgesehen, dass der Zentrierring von dem Zentrierteil des Stempels durchsetzt wird, welcher bzw. welche den Einzugring mit dem Gehäuse verbinden. Im Bereich dieses Durchsatzes weist der Zentrierring wiederum eine Passaufnahme, bevorzugt eine Konusaufnahme, auf, welche mit einer entsprechenden Passform an dem Zentrierteil, insbesondere einem Konus, zusammenwirken kann. Hierdurch wird gewährleistet, dass das Zentrierteil des Stempels nochmals gegenüber dem Gehäuse, in dem sich die Zentrierspitze befindet, ausgerichtet und diese Ausrichtung zudem noch abgestützt wird. Diese Ausrichtung überträgt sich dann über das Zentrierteil auch auf den Einzugring.
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Figurenbeschreibung
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
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1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken;
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2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäss 1;
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3 bis 5 Schnittdarstellungen eines Ausschnitts aus 2 entlang Linie A-A in verschiedenen Gebrauchslagen;
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6 bis 8 Schnittdarstellungen eines Ausschnitts aus 2 entlang Linie B-B in verschiedenen Gebrauchslagen;
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Gemäß den 1 und 2 ist von einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken ein Teil eines Reitstocks 1 gezeigt. Dieser weist ein ortsfestes Gehäuse 2 auf, welches eine Öffnung 3 umfängt, in der eine Zentrierspitze 4 angeordnet ist, die sich im Zentrum der Öffnung 3 befindet.
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Dem Gehäuse 2 ist ein Zentrierring 5 und diesem ein Einzugring 6 vorsetzt. Dabei sind an dem Zentrierring 5 drei Kolbenstangen 7.1 bis 7.3 angeordnet, wobei jede Kolbenstange, wie für die Kolbenstange 7.1 in den 6 bis 8 gezeigt, in Gehäuseausnehmung 8 geführt ist.
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Der Einzugring 6 selbst weist einen Innenring 9 auf, dessen Weite veränderbar ist und dem um jeweils 120° versetzt drei Bajonetthaken 10.1 bis 10.3 zugeordnet sind. Jeder dieser Bajonetthaken bildet, wie in den 3 bis 5 für den Bajonetthaken 10.1 gezeigt, eine Konusaufnahme 11 aus, die zur Aufnahme eines Konus 12.1, 12.2, 12.3 dient. Dieser Konus 12.1, 12.2, 12.3 ist Teil eines Zentrierteils 13, das zusammen mit einem Führungsteil 14 einen Stempel 15 bildet. Dabei sind Zentrierteil 13 und Führungsteil 14 lösbar miteinander verbunden, beispielsweise zusammengeschraubt. Im Bereich der Verbindung durchsetzt der Stempel 15 dabei den Zentrierring 5, wobei dieser dabei wiederum eine Konusaufnahme 16 ausbildet, die mit einem weiteren Konus 17 zusammenwirkt, wobei der Konus 17 an dem Zentrierteil 13 dem Konus 12.1, 12.2, 12.3 nachgeordnet ist.
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Das Führungsteil 14 weist eine abgestufte Stange 18 auf, an die ein Kolbenkopf 19 in einer Gehäuseausnehmung bzw. Gehäusebohrung 20 anschliesst. Zwischen einem Boden 21 der Gehäusebohrung 20 und dem Kolbenkopf 19 ist eine Schraubenfeder 22 (nur in 5 gezeigt) als Kraftspeicher vorgesehen.
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Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Durch eine Druckbeaufschlagung an einem Anschluss x fahren die Kolbenstangen 7.1–7.3 in axialer Richtung aus. Dabei wird auch die Stange 18 gegen den Druck der Schraubenfeder 22 mitgenommen und mittels des Konus 17 im Zentrierring 5 axial und radial ausgerichtet. Diese Ausrichtung erleichtert das Aus- und Einspannen des Werkstücks beim Schleifen mittels des Einzugringes 6 und den Bajonetthaken 10.1–10.3.
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Ein zu bearbeitendes Werkstück wird in den Reitstock 1 eingesetzt und dabei von dem Einzugring 6 umfangen. Nach dem Einspannen des neuen Werkstücks wird der Anschluss x wieder entlüftet, so das die Schraubenfedern 22 zur Wirkung kommen. Über die jeweilige Stange 18 wird der zweite Konus 12.1–12.3 angezogen und in den Bajonetthaken 10.1–10.3 axial und radial ausgerichtet. Der Einzugring 6 leitet das Werkstück zentriert gegen die Zentrierspitze 4 in der Öffnung 3. Dabei wird das Werkstück exakt gegenüber der Zentrierspitze 4 justiert bzw. axial- und radial ausgerichtet. Dies geschieht durch den Einzugring 6 selbst bzw. durch das Zusammenwirken des Konus 12.1, 12.2, 12.3 des Zentrierteils 13 mit der Konusaufnahme 11 und der Zentrierspitze 4 selbst. Um keinerlei Rundlauf-Ungenauigkeiten auf das Werkstück zu übertragen, ist es notwendig, dass sich der Konus 17 wieder vom Zentrierring 5 lösen kann und somit die Stange 18, die ebenfalls zur rotierenden Kraftübertragung auf das Werkstück dient, nur nach den Bajonetthaken 10.1–10.3 ausgerichtet wird.
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Die Ausgestaltung des Einzugrings mit den Bajonetthaken 10 hat den Vorteil, dass der Einzugring 6 bei Beginn der Montage nicht bereits fest mit den übrigen Teilen des Reitstocks 1 bzw. insbesondere den Zentrierteilen 13 verbunden ist, sondern dem Werkstück, z. B. einer Spindel, aufgeschoben werden kann, diese dann gegen die Zentrierspitze führt und durch Drehen des Einzugrings 6 den jeweiligen Konus 12.1, 12.2, 12.3 mit dem Bajonetthaken 10.1 bis 10.3 untergreifen und so fangen kann. Dies gibt in der Montage eine erhebliche Freiheit.
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In den 3 und 6 ist eine weitestgehend Distanz zwischen Gehäuse 2, Zentrierring 5 und Einzugring 6 dargestellt, wobei die Schraubenfeder 22 vollkommen zusammengedrückt ist. Erkennbar ist, dass der Konus 12.1 in der Konusaufnahme 11 sitzt, während der Konus 17 aus seiner Aufnahme 16 abgehoben ist.
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Die weiteren Stadien des Einziehens des Werkstücks in das Gehäuse
2 gegen das Zentrum
4 sind in den
4 und
5 bzw.
7 und
8 dargestellt. Dabei ist zwar dargestellt, dass der Konus
17 immer noch von der Konusaufnahme
16 entfernt ist, bevorzugt wird er aber im Laufe dieser Bewegung in die Konusaufnahme
16 eingezogen und so die gesamten Elemente beim Ein- bzw. Ausspannen gegeneinander zentriert. Bezugszeichenliste
| 1 | Reitstock |
| 2 | Gehäuse |
| 3 | Öffnung |
| 4 | Zentrierspitze |
| 5 | Zentrierring |
| 6 | Einzugring |
| 7 | Kolbenstange |
| 8 | Gehäuseausnehmung |
| 9 | Innenring |
| 10 | Bajonetthaken |
| 11 | Konusaufnahme |
| 12.1, 12.2, 12.3 | Konus |
| 13 | Zentrierteil |
| 14 | Führungsteil |
| 15 | Stempel |
| 16 | Konusaufnahme, Passaufnahme |
| 17 | Konus |
| 18 | Stange |
| 19 | Kolbenkopf |
| 20 | Führungsbohrung |
| 21 | Boden |
| 22 | Schraubenfeder |
| x | Anschluss |
