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ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Profilschleifvorrichtung sowie ein Verfahren zum Profilschleifen.
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Als Profilschleifen wird ein Verfahren bezeichnet, bei welchem eine rotierende Schleifeinheit mit einem ortsfest oder entlang einer Wegstrecke verfahrbar eingespannten Werkstück in Verbindung gebracht, um ein gewünschtes Profil in das Werkstück einzubringen. Wie beispielsweise in
DE 32 35 790 A1 dargestellt, ist das zu bearbeitende Werkstück bei bekannten Vorrichtungen auf einem horizontal auf einem Maschinentisch angeordneten Werkstückträger eingespannt. Der Werkstückträger kann dabei in Horizontalrichtung an dem Maschinentisch verfahrbar gelagert sein.
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AUFGABE UND LÖSUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks, welche eine flexible Bearbeitung mit einer hohen Präzision ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 13. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines um eine Werkzeugachse rotierenden Werkzeugs geschaffen, welche ein Maschinengestell, eine Werkzeugaufnahme für das Werkzeug, bei welcher die Werkzeugachse parallel zu einer Grundfläche des Maschinengestells ausgerichtet ist, und eine Werkstückaufnahme mit mindestens einer Spannvorrichtung für ein Werkstück umfasst, wobei die Werkzeugaufnahme einen an dem Maschinengestell verschieblich angeordneten Ständer und mindestens einen Schlitten aufweist, wobei mittels des Ständers und des mindestens einen Schlittens das Werkzeug relativ zu der Spannvorrichtung in einer ersten senkrecht zu der Werkzeugachse verlaufenden Richtung zustellbar und für die Bearbeitung in einer zweiten senkrecht zu der Werkzeugachse verlaufenden Richtung verfahrbar ist, und die Werkstückaufnahme eine Stützvorrichtung für die mindestens eine Spannvorrichtung aufweist, wobei mittels der Stützvorrichtung die mindestens eine Spannvorrichtung für eine Bearbeitung ortsfest zu dem Maschinengestell in einer Arbeitsposition positionierbar ist, in welcher eine Spannebene der Spannvorrichtung senkrecht zu der Grundfläche des Maschinengestells steht.
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Als Spannebene wird eine Ebene bezeichnet, in welcher ein aufgenommenes Werkstück präsentiert wird. Je nach Gestaltung des Werkstücks ragen einzelne Abschnitte des Werkstücks unterschiedlich weit von der Spannebene ab.
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Die Werkstückaufnahme ist relativ zu der Werkzeugaufnahme positionierbar, wobei in einer Ausgestaltung die senkrecht zu der Grundfläche stehende Spannebene senkrecht zu der Werkzeugachse angeordnet ist. In einer anderen Ausgestaltung ist die Spannebene parallel zu der Werkzeugachse angeordnet.
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Im Unterschied zu bekannten Vorrichtungen ist die Spannvorrichtung und damit ein durch diese aufgenommenes Werkstück für die Bearbeitung ortsfest. Im Zusammenhang mit der Anmeldung werden entsprechend als Maschinenachsen die aufeinander senkrecht stehenden Bewegungsrichtungen der Werkzeugaufnahme bezeichnet. Die Richtung im kartesischen Raum, welche parallel zur Werkzeugachse verläuft, wird als Z-Achse bezeichnet. Die zur Grundfläche parallele und senkrecht zur Werkzeugachse verlaufende Richtung wird als X-Achse bezeichnet. Die dazu senkrechte dritte Richtung im kartesischen Raum, welche senkrecht zur Werkzeugachse und zur Grundfläche verläuft, wird als Y-Achse bezeichnet. Die bewegbare Werkzeugaufnahme ermöglicht eine hohe Flexibilität.
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In vorteilhaften Ausgestaltungen erfolgt eine Zustellung in Richtung der X-Achse und ein Verfahren für die Bearbeitung in Richtung der Y-Achse. Eine durch die Werkzeugachse und die Richtung der Verfahrbewegung festgelegte Bearbeitungsebene verläuft somit senkrecht zu der X-Achse und parallel zu der Y-Achse sowie der Z-Achse. Bei einer derartigen Ausrichtung ist im Unterschied zu der beispielsweise aus
DE 32 35 790 A1 bekannten Vorrichtung die Bearbeitungsebene nicht parallel zu der üblicherweise horizontalen Grundfläche des Maschinengestells, sondern steht senkrecht auf die Grundfläche, d.h. im üblichen Gebrauch ist sie vertikal ausgerichtet. Bei der Bearbeitung anfallende Späne kann so auf einfache Weise aus einem Bearbeitungsbereich entfernt, beispielsweise weggespült werden.
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Bei der Vorrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Profilschleifvorrichtung, wobei das Werkzeug eine rotierende Schleifscheibe ist. Die Profilschleifvorrichtung dient insbesondere zur Herstellung von Zahnstangen. Es sind jedoch auch andere Anwendungen denkbar, beispielsweise die Herstellung von Turbinenschaufeln oder Elementen dafür.
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Die für eine ortsfeste Positionierung der Spannvorrichtung vorgesehene Stützvorrichtung ist vorzugsweise derart gestaltet, dass in der Arbeitsposition die Spannvorrichtung von der Grundfläche des Maschinengestells über einen Freiraum beabstandet ist. Die Stützvorrichtung ist in einer Ausgestaltung geeignet gestaltet, um die Spannvorrichtung zum Be- und Entladen aus der Arbeitsposition in eine Be- und Entladeposition zu bewegen.
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In vorteilhaften Ausgestaltungen umfasst die Stützvorrichtung zu diesem Zweck einen Teiltisch, mittels welchem die mindestens eine Spannvorrichtung zwischen einer Arbeitsposition und einer Be- und Entladeposition verschwenkbar ist. In der Be- und Entladeposition ist eine vereinfachte Zugänglichkeit der Spannvorrichtung gegeben.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an dem Teiltisch eine zweite Spannvorrichtung und/oder eine Profil-Abrichtrollen-Einrichtung angeordnet. Durch Verschwenken des Teiltischs ist dabei eine zweite Spannvorrichtung oder die Profil-Abrichtrollen-Einrichtung in die Arbeitsposition bewegbar. Vorzugsweise weist der Teiltisch drei Arbeitsstellen auf, an welchen eine erste und eine zweite Spannvorrichtung sowie eine Profil-Abrichtrollen-Einrichtung angeordnet sind. Durch Verschwenken des Teiltischs ist dabei wahlweise die erste oder die zweite Spannvorrichtung oder die Profil-Abrichtrollen-Einrichtung in die Arbeitsposition bewegbar. Die Stützvorrichtung ist derart gestaltet ist, dass die erste Spannvorrichtung ortsfest für die Bearbeitung positioniert wird. Dies wird erreicht, indem der Teiltisch während der Bearbeitung ortsfest gehalten wird. Damit ist während der Bearbeitung eines an der ersten Spannvorrichtung eingespannten Werkzeugs ein Zugriff auf die an dem Teiltisch vorgesehene zweite Spannvorrichtung zum Umrüsten, d.h. zum Be- oder Entladen eines Werkzeugs, und/oder auf die Profil-Abrichtrollen-Einrichtung möglich. Nach einer Bearbeitung wird der Teiltisch verschwenkt. Dabei wird entweder die Profil-Abrichtrollen-Einrichtung zum Abrichten des Werkzeugs oder ein in der zweiten Spannvorrichtung aufgenommenes Werkstück in die Arbeitsposition bewegt. Die Profil-Abrichtrollen-Einrichtung weist vorzugsweise einen Antrieb auf, mittels welchem eine Abrichtrolle zum Abrichten des Werkzeugs, insbesondere zum Abrichten einer Schleifscheibe, im Gleichlauf oder Gegenlauf zu dem Werkzeug rotierend antreibbar ist.
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Der Teiltisch ist je nach Anwendungsfall geeignet gestaltbar. Vorzugsweise ist im Bereich des Teiltischs eine Trennwand vorgesehen, welche während einer Bearbeitung eine in der Arbeitsposition angeordnete Spannvorrichtung sicher von einer in der Be- und Entladeposition angeordneten Spannvorrichtung trennt.
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In einer Ausgestaltung ist die mindestens eine Spannvorrichtung mittels des Teiltischs um eine zumindest in der Grundstellung parallel zur Y-Achse verlaufende B-Achse verschwenkbar. In einer anderen Ausgestaltung ist die mindestens eine Spannvorrichtung mittels des Teiltischs um eine zumindest in der Grundstellung parallel zur X-Achse verlaufende A-Achse verschwenkbar. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist die mindestens eine Spannvorrichtung mittels des Teiltischs um eine zumindest in der Grundstellung parallel zur Werkzeugachse verlaufende C-Achse verschwenkbar. Ein um die C-Achse verschenkbarer Teiltisch zur Positionierung der Spannvorrichtung ist insbesondere für eine Bearbeitung längerer, in der Arbeitsposition sich im Wesentlichen parallel zur Werkzeugachse erstreckender Werkstücke, wie beispielsweise Zahnstangen, und einer Verfahrbewegung des Werkzeugs für die Bearbeitung entlang der Y-Achse aufgrund eines Platzbedarfs vorteilhaft.
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Um eine Bearbeitung in verschiedenen Schnittrichtungen zu ermöglichen, umfasst die Spannvorrichtung in vorteilhaften Ausgestaltungen einen Trägerkörper mit einer senkrecht zu der Spannebene stehenden Schwenkachse und eine relativ zu dem Trägerkörper um die Schwenkachse verschwenkbare Spannstelle. Ein aufgenommenes Werkstück ist dadurch in der Spannebene relativ zu dem Werkzeug ausrichtbar. Dadurch lassen sich verschiedene Bearbeitungswinkel realisieren. Bei dem Werkstück handelt es sich beispielsweise um eine Stange, in welche ein Zahnprofil zur Herstellung einer Zahnstange eingebracht werden soll. Durch ein Verschwenken der Spannvorrichtung um die Schwenkachse ist es möglich, ein Zahnprofil mit einem gewünschten Schrägungswinkel in die Stange einzubringen. Je nach Ausrichtung der Werkstückaufnahme relativ zu der Werkzeugaufnahme handelt es sich bei der Schwenkachse um eine parallel zur Werkzeugachse verlaufende C-Achse oder eine parallel zur X-Achse verlaufende A-Achse. In einer Ausgestaltung ist die Spannstelle relativ zu dem Trägerkörper um 360° um die Schwenkachse in beliebige Stellungen verschwenkbar.
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In vorteilhaften Ausgestaltungen ist die Spannstelle relativ zu dem Trägerkörper um die Schwenkachse aus einer parallel zur Werkzeugachse ausgerichteten Grundstellung um einen begrenzten Winkelbereich um die Schwenkachse verschwenkbar. In anderen Worten ist ein Schwenkbereich der Spannstelle auf einen für die Bearbeitung notwendigen Bereich beschränkt, um so Schwenkbewegungen zu vermeiden, bei welchem ein aufgenommenes Werkstück mit Teilen der Vorrichtung kollidieren könnte.
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Die Spannvorrichtung ist geeignet gestaltet, um den bei der Bearbeitung auftretenden hohen Kräften sicher Stand halten zu können. In vorteilhaften Ausgestaltungen umfasst die mindestens eine Spannvorrichtung, vorzugsweise beide Spannvorrichtungen, ein hydraulisch betätigbares Keilspannsystem zur Klemmung des Werkstücks. Als Keilspannsystem wird ein System mit einem Keilspannelement bezeichnet, wobei über das Keilelement eine Kraft aufgebracht wird, welche einem Lösen des Keilspannsystems entgegenwirkt.
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In einer Ausgestaltung umfasst die mindestens eine Spannvorrichtung zwei oder mehr Spannbacken, welche zum Klemmen eines Werkstücks aufeinander zu bewegt werden. In vorteilhaften Ausgestaltungen umfasst die mindestens eine Spannvorrichtung eine feste Spannbacke und eine relativ dazu bewegliche Spannbacke, wobei die Spannbacken vorzugsweise zerstörungsfrei austauschbar in einer definierten Position an dem Trägerkörper angebracht sind. Die Spannbacken sind beispielsweise an dem Trägerkörper mittels einer Schraubverbindung angebracht. Durch Austausch der Spannbacken ist die Spannvorrichtung an verschiedene Werkstücke anpassbar. Die feste Spannbacke ermöglicht eine exakt reproduzierbare Positionierung des Werkstücks. Die bewegliche Spannbacke wird vorzugsweise mittels des hydraulisch betätigbaren Keilspannsystems in einer Klemmposition gehalten.
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Die Spannbacken mindestens eines Spannbackensatzes weisen vorzugsweise eine kreisbogenförmige Ausnehmung zur Klemmung eines kreiszylinderförmigen Werkstücks auf. Ein Durchmesser der Ausnehmung ist dabei vorzugsweise an den Durchmesser des Werkstücks angepasst und zur Klemmung eines alternativen Werkstücks werden die Spannbacken ausgetauscht. Für eine sichere und reproduzierbare Positionierung weist die Spannvorrichtung vorzugsweise weiter einen Längenanschlag auf, mittels welchem eine Positionierung des kreiszylinderförmigen Werkstücks in dessen Längsrichtung möglich ist. Die Position des Längenanschlags ist in vorteilhaften Ausgestaltungen justierbar, insbesondere manuell justierbar.
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Ein Beladen erfolgt in einer Ausgestaltung automatisch mittels eines entsprechenden Manipulators. Der Manipulator ist dabei in einer Ausgestaltung derart gestaltet, dass er das Werkstück bis zur Klemmung durch die Spannvorrichtung in einer exakten Position sicher hält. Alternativ, insbesondere auch für eine manuelle Beladung ist der Spannvorrichtung eine Beladeeinrichtung mit einer Werkstückablage und einem Andrückzylinder zugeordnet. Die Werkstückablage hält das Werkstück bis zu dessen Klemmung durch die Spannvorrichtung in Position. Mittels des Andrückzylinders ist beispielsweise eine Positionierung in Längsrichtung des Werkstücks mit hoher Präzision reproduzierbar möglich. Der Andrückzylinder wirkt zu diesem Zweck in einer Ausgestaltung mit dem Längenanschlag zusammen.
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Wie erwähnt, ist bei einer Ausrichtung der Bearbeitungsebene senkrecht zu der Grundfläche, d.h. vertikal bei üblichen Maschinen, eine Spanabfuhr bereits aufgrund der Schwerkraft möglich. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist eine Kühlmittelzufuhreinrichtung mit einer auf einen Spanbereich gerichteten Kühlmitteldüse vorgesehen, wobei die Kühlmitteldüse vorzugsweise oberhalb eines Spanbereichs liegt. Das Kühlmittel dient dabei gleichzeitig auch dazu, abgetragene Späne wegzuspülen. Die Kühlmittelzufuhreinrichtung ist vorzugsweise an der Stützvorrichtung angebracht.
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In vorteilhaften Ausgestaltungen ist die Werkzeugaufnahme derart gestaltet, dass der Ständer für eine Zustellung des Werkzeugs in der ersten senkrecht zu der Werkzeugachse verlaufenden Richtung an dem Maschinengestell verschieblich angeordnet ist. An dem Ständer ist ein Schlitten, vorzugsweise ein Kreuzschlitten angeordnet, mittels welchem das Werkzeug zumindest für einen Verfahren in der zweiten senkrecht zu der Werkzeugachse verlaufenden Richtung verschieblich angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Schlitten als Kreuzschlitten gestaltet, sodass das Werkzeug auch in Richtung der Werkzeugachse verstellbar ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines um eine horizontale Werkzeugachse rotierenden Werkzeugs geschaffen, wobei das Werkstück ortsfest zu einem Maschinengestell in einer Arbeitsposition positioniert wird, und das Werkzeug in einer senkrecht zu der Werkzeugachse verlaufenden, ersten Richtung zugestellt und für die Bearbeitung in einer senkrecht zu der Werkzeugachse zweiten Richtung verfahren wird.
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Vorzugsweise wird das Werkstück derart positioniert, dass eine präsentierte Bearbeitungsebene des Werkstücks vertikal ausgerichtet ist.
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Als Bearbeitungsebene wird dabei eine Ebene bezeichnet, in welcher das Werkstück mittels des Werkzeugs bearbeitet werden soll. Bei dem Werkstück handelt es sich beispielsweise um eine Stange, in welche ein Zahnprofil eingebracht werden soll. Die Stange wird dabei für eine Ausbildung gerader Zahnstangenzähne parallel zur Werkzeugachse ausgerichtet. In vorteilhaften Ausgestaltungen wird das Werkstück zur Bearbeitung in der Bearbeitungsebene um eine senkrecht zu einer Spannebene verlaufenden Achse ausgerichtet. Dadurch kann beispielsweise ein Zahnprofil mit einem gewünschten Schrägungswinkel eingebracht werden, und/oder eine Turbinenschaufel mit komplexer Profilgeometrie erzeugt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen schematisch:
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1: eine Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks in einer perspektivischen Darstellung,
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2: die Vorrichtung gemäß 1 in einer geschnittenen Seitenansicht,
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3: eine Spannvorrichtung der Vorrichtung gemäß 1 in einer Draufsicht,
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4: die Spannvorrichtung gemäß 3 in einer perspektivischen Darstellung,
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5: eine zweite Ausgestaltung der Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks in einer perspektivischen Darstellung und
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6: eine dritte Ausgestaltung der Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks in einer perspektivischen Darstellung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 und 2 zeigen eine als Profilschleifvorrichtung gestaltete Vorrichtung 1 zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks 2 mittels eines um eine Werkzeugachse 32 rotierenden Werkzeugs 3 in perspektivischer Ansicht und einer geschnittenen Seitenansicht. Bei dem dargestellten Werkzeug 3 handelt es sich um eine Schleifscheibe. Das zu erzeugende Werkstück 2 ist eine Zahnstange.
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Die Vorrichtung 1 umfasst ein Maschinengestell 4, eine Werkzeugaufnahme 5 für das Werkzeug 3 und eine Werkstückaufnahme 6. Das Maschinengestell 4 umfasst eine Grundfläche 40 und in 2 teilweise dargestellte Seitenwände 41. Das Maschinengestell 4 ist in den Figuren nicht vollständig dargestellt. Insbesondere sind die Seitenwände 41 in 1 zur besseren Übersicht nicht dargestellt.
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Das Werkzeug 3 ist in einem Werkzeuggehäuse 30 derart aufgenommen, dass eine Werkzeugachse 32 parallel zu einer Grundfläche 40 des Maschinengestells 4 ausgerichtet ist.
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Für die Bearbeitung ist das Werkzeug 3 mittels eines Antriebs 34 zur Rotation um die Werkzeugachse 32 angetrieben. An der Werkzeugachse 32 ist ein Wuchtsystem für das Werkzeug 3 vorgesehen.
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Die Werkzeugaufnahme 5 umfasst einen Ständer 50. An dem Ständer 50 ist ein Kreuzschlitten 52 angebracht, welcher das Werkzeuggehäuse 30 trägt. Der Ständer 50 ist an dem Maschinengestell 4 auf Linearführungen 54 in Richtung auf das Werkstück 2 verfahrbar angebracht. Der Kreuzschlitten 52 umfasst eine Vertikalschlitten 56 und einen Querschlitten 58, mittels welchen das Werkzeuggehäuse 30 in einer senkrecht zur Grundfläche 40 verlaufenden, vertikalen Richtung und in Richtung der Werkzeugachse verfahrbar ist. Das Werkstück 2 wird für eine Bearbeitung ortsfest positioniert. Die drei aufeinander senkrecht stehenden Bewegungsrichtungen der Werkzeugaufnahme 5 werden als Maschinenachsen bezeichnet. Die Richtung im kartesischen Raum, welche parallel zur Werkzeugachse verläuft, wird als Z-Achse bezeichnet. Die zur Grundfläche parallele und senkrecht zur Werkzeugachse verlaufende Richtung wird als X-Achse bezeichnet. Die dazu senkrechte dritte Richtung im kartesischen Raum, welche senkrecht zur Werkzeugachse 32 und zur Grundfläche verläuft, wird als Y-Achse bezeichnet.
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In dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt ein Zustellen des Werkzeugs 3 zu dem Werkstück 2 durch Bewegen des Ständers 50 entlang der X-Achse. Für die Bearbeitung wird das Werkzeug 3 durch ein Verfahren des Vertikalschlittens 56 entlang der Y-Achse vertikal an einem eingespannten Werkstück 2 vorbeigeführt. Durch ein Verfahren des Querschlittens 58 entlang der Z-Achse wird die Position des Werkzeugs 3 entlang einer Längsachse des Werkstücks 2 verändert.
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Die dargestellte Werkstückaufnahme 6 umfasst zwei Spannvorrichtungen 60, 61 für zwei Werkstücke 2, 20, wobei sich ein erstes Werkstück 2 in einer Arbeitsposition befindet und das zweite Werkstück 20 in einer Be- und Entladeposition.
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Die Werkstückaufnahme 6 umfasst weiter eine ortsfest an dem Maschinengestell 4 angebrachte Stützvorrichtung 62. Die Stützvorrichtung 62 umfasst einen an einer Tragstruktur der Stützvorrichtung 62 angebrachten Teiltisch 64, welcher die zwei Spannvorrichtungen 60, 61 trägt. Der Teiltisch 64 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel um eine parallel zur Werkzeugachse 32 verlaufende, horizontal angeordnete C-Achse drehbar. Die beiden Spannvorrichtungen 60, 61 sind einander um 180° abgewandt auf dem Teiltisch 64 positioniert. Die Spannvorrichtung 61 befindet sich in dem dargestellten Zustand in der Be- und Entladeposition. In dieser Position ist ein Bestücken der Spannvorrichtung 61 mit dem Werkstück 20 möglich. Die Spannvorrichtung 60 befindet sich in dem dargestellten Zustand in der Arbeitsposition. Durch Drehung des Teiltischs 64 kann das Werkstück 20 in die Arbeitsposition verschwenkt werden, wobei gleichzeitig das Werkstück 2 in die Be- und Entladeposition überführt wird. Da die Be- und Entladeposition räumlich von der Arbeitsposition getrennt ist, kann während der Bearbeitung des Werkstücks 2 ein Werkstückwechsel in der Be- und Entladeposition durchgeführt werden. Wie in 2 erkennbar, ist für eine erhöhte Sicherheit vorzugsweise eine Trennwand 42 vorgesehen. In anderen Ausgestaltungen ist nur eine Spannvorrichtung 60 an dem Teiltisch 64 vorgesehen, wobei die Spannvorrichtung 60 mittels des Teiltisches 64 zwischen einer Be- und einer Entladeposition verschwenkbar ist. In noch anderen Ausgestaltungen weist die Werkstückaufnahme 6 keinen Teiltisch 64 auf. In jeder dieser Ausführungsformen ist die Spannvorrichtung 60 für die Bearbeitung ortsfest zu dem Maschinengestell 4 in einer Arbeitsposition positionierbar, in welcher – wie in 2 erkennbar ist – eine Spannebene der Spannvorrichtung 60 senkrecht zu der Grundfläche 40 des Maschinengestells 4 steht.
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An dem Teiltisch 64 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel weiter eine Profil-Abrichtrollen-Einrichtung 7 umfassend eine Abrichtrolle 70 vorgesehen. Diese ist in dem Ausführungsbeispiel zwischen den Spannvorrichtungen 60, 61 angeordnet. Sie kann somit bei einer Drehung des Teiltischs 64 um 90° um die C-Achse aus der dargestellten Ruheposition oberhalb der Spannvorrichtungen 60, 61 in eine Abrichtposition verschwenkt werden. In der Abrichtposition ist ein Abrichten des Werkzeugs 3 mittels der Profil-Abrichtrollen-Einrichtung 7 möglich.
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An der Stützvorrichtung 62 ist eine Kühlmittelzufuhreinrichtung 8 mit einer Kühlmitteldüse 80 vorgesehen. Die Kühlmitteldüse 80 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel entlang einer V-Achse parallel zu der Y-Achse verfahrbar, um einen konstanten Abstand der Kühlmitteldüse 80 zu einer Bearbeitungsstelle beim Verfahren des Werkzeugs 3 entlang der Y-Achse zu realisieren. Die Kühlmittelzufuhreinrichtung 8 spült anfallende Späne mittels eines Kühlmittels aus einem Spanbereich zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 2. Das Kühlmittel wird in einer Kühlmittelwanne 44 aufgefangen und durch eine an dem Maschinengestell 4 befestigte Kühlmittelpumpe 9 zu einer Kühlmittelaufbereitungsanlage zur Filterung und Kühlung gefördert. Mit einer weiteren Kühlmittelpumpe wird das aufbereitete Kühlmittel wieder der Kühlmitteldüse 80 zugeführt.
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Ein Schrägungswinkel eines Zahnprofils des mittels der Vorrichtung 1 herzustellenden Zahnstangenprofils ist über ein Verschwenken des Werkstückes 2, 20 um eine als A-Achse bezeichnete Achse senkrecht zu einer Spannebene der Spannvorrichtung 60 einstellbar, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf die 3 und 4 genauer erläutert.
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Die 3 und 4 zeigen die Spannvorrichtung 60 in Alleinstellung. Die Spannvorrichtung 60 weist einen Trägerkörper 601 auf. An dem Trägerkörper 601 ist eine Spannstelle 602 umfassend eine feste Spannbacke 603 und eine relativ dazu bewegliche Spannbacke 604 vorgesehen. Die Spannbacken 603, 604 sind mittels Schrauben an der Spannstelle 602 angebracht und können bedarfsweise ausgetauscht werden. Zur Bewegung der beweglichen Spannbacke 604 und zum Klemmen des Werkstücks 2 ist vorzugsweise ein hydraulisches Keilspannsystem vorgesehen.
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Die Spannstelle 602 ist um eine senkrecht zu der Spannstelle 602 stehende Schwenkachse 600 drehbar an den Trägerkörper 601 gelagert. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Spannstelle 602 relativ zu dem Trägerkörper 601 innerhalb eines Winkelbereichs stufenlos verschwenkbar ist. Vorzugsweise ist ein Verdrehen um +/–20° möglich. Als 0°-Position wird eine Position bezeichnet, in welcher die Längsachse des Werkstücks 2 horizontal ausgerichtet ist. Die Schwenkachse 600 verläuft in dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel in der Grundstellung senkrecht zur X-Achse und wird auch als A-Achse bezeichnet.
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An dem Trägerkörper 601 ist des Weiteren ein Längenanschlag 605 vorgesehen. Die Position des Längenanschlags 605 ist mittels einer Stelleinrichtung 606 manuell justierbar. Auf der dem Längenanschlag 605 entgegensetzten Seite der Spannbacken 603, 604 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Werkstückablage 607 und ein Andrückzylinder 608 vorgesehen. Die Werkstückablage 607 dient zur Unterstützung bei einem manuellen Be- oder Entladen der Spannvorrichtung 60. Sofern Greifer oder dergleichen zum Beladen oder Entladen vorgesehen ist, kann auf die Werkstückablage 607 verzichtet werden.
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Zum manuellen Beladen wird das Werkstück 2 auf der Werkstückablage 607 zwischen den Spannbacke 603, 604 abgelegt. Anschließend wird das Werkstück 2 mittels des Andrückzylinders 608 bis zu dem Längenanschlag 605 verfahren und an diesen angedrückt. In der so definierten Position wird das Werkstück 2 zwischen den Spannbacken 603, 604. geklemmt. Das Be- und Entladen erfolgt vorzugsweise in der in den 1 und 2 dargestellten Be- und Entladeposition. Anschließend wird das Werkstück 2 bei der Ausgestaltung gemäß den 1 und 2 durch Verschwenken des Teiltischs 64 (vgl. 1) um die C-Achse in die Arbeitsposition gebracht.
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In der Arbeitsposition wird durch eine Drehung der Spannstelle 602 relativ zu dem Trägerkörper 601 um die Schwenkachse 600, d.h. die A-Achse gemäß den 1 und 2, das Werkstück 2 entsprechend des Steigungswinkels des herzustellenden Zahnstangenprofils ausgerichtet. Anschließend wird das Werkzeug 3 (vgl. 1 und 2) zugestellt und der Schleifvorgang durchgeführt.
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Nach Abschluss des Schleifvorgangs wird das Werkstück 2 durch Drehung der Spannstelle 602 um die Schwenkachse 600 wieder in die 0°-Position gebracht und durch Verschwenken des Teiltischs 64 (vgl. 1) das Werkstück 2 in die Be- und Entladeposition gebracht. In dieser Position wird das Werkstück 2 von dem Andrückzylinder 608 und den Spannbacken 603, 604 freigegeben und kann entnommen werden.
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5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der als Profilschleifvorrichtung gestalteten Vorrichtung 1 zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks 2 mittels eines um eine Werkzeugachse 32 rotierenden Werkzeugs 3 in perspektivischer Ansicht. Bei dem dargestellten Werkzeug 3 handelt es sich um eine Schleifscheibe.
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Die Vorrichtung 1 ist ähnlich der Vorrichtung 1 gemäß 1 bis 4 und umfasst ein Maschinengestell 4, eine Werkzeugaufnahme 5 für das Werkzeug 3 und eine Werkstückaufnahme 6. Für gleiche oder ähnliche Teile werden einheitliche Bezugszeichen verwendet. Für eine detaillierte Beschreibung bereits beschriebener Teile wird auf oben verwiesen.
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Die Werkzeugachse 32 ist parallel zu einer Grundfläche 40 des Maschinengestells 4 ausgerichtet. Für die Bearbeitung ist das Werkzeug 3 mittels eines Antriebs 34 zur Rotation um die Werkzeugachse 32 angetrieben. An dem Werkzeug 3 ist ein Wuchtsystem vorgesehen. Im Unterschied zur Ausgestaltung gemäß dem 1 und 2 ist eine oberhalb der Werkzugachse 32 angeordnete Profil-Abrichtrollen-Einrichtung 7 umfassend eine Abrichtrolle vorgesehen. Ein Werkzeuggehäuse ist zur besseren Übersicht nicht dargestellt,
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Das Maschinengestell 4 umfasst eine Grundfläche 40 und in 5 zur besseren Übersicht nicht dargestellte Seitenwände.
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Wie die Werkzeugaufnahme 5 gemäß den 1 und 2 umfasst auch die Werkzeugaufnahme 5 gemäß 5 einen entlang der X-Achse verfahrbaren Ständer 50 und einen an dem Ständer 50 angebrachten Kreuzschlitten 52, welcher das Werkzeug 3 trägt. Die drei Bewegungsrichtungen der Werkzeugaufnahme 5 werden als X-, Y- und Z-Achse bezeichnet. Der Kreuzschlitten 52 umfasst eine Vertikalschlitten 56 und einen Querschlitten 58, mittels welchen das Werkzeug 3 in einer Y-Achse und in einer Z-Achse verfahrbar ist. Analog zur Ausgestaltung gemäß den 1 und 2 ist das Werkzeug 3 dem Werkstück 2 durch Bewegung entlang der X-Achse zustellbar, um an diesem ein gewünschtes Profil auszuformen. Eine Verfahrbewegung für eine Bearbeitung erfolgt entlang der Y-Achse. Abweichend zu der Darstellung in 5 ist es dabei auch denkbar, das Werkzeug 3 oberhalb des Werkstücks 2 zu positionieren, wobei eine Zustellung des Werkzeugs 3 entlang der Y-Achse und eine Verfahrbewegung entlang der X-Achse erfolgt.
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Die in 5 dargestellte Werkstückaufnahme 6 umfasst ebenfalls zwei Spannvorrichtungen 60, 61 für zwei Werkstücke 2, 20, wobei sich ein erstes Werkstück 2 in einer Arbeitsposition befindet und das zweite Werkstück 20 in einer Be- und Entladeposition.
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Die Werkstückaufnahme 6 umfasst weiter eine ortsfest an dem Maschinengestell 4 angebrachte Stützvorrichtung 62. Die Stützvorrichtung 62 umfasst einen an einer Tragstruktur der Stützvorrichtung 62 angebrachten Teiltisch 64, welcher die zwei Spannvorrichtungen 60, 61 trägt. Der Teiltisch 64 ist um eine horizontal angeordnete Achse drehbar, wobei im Unterschied zu den 1 und 2 eine Drehung um eine senkrecht zur Werkzeugachse 32 und parallel zur X-Achse verlaufende A-Achse erfolgt.
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Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 5 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 in anderen Worten dadurch, dass die Rotationsachse des Teiltischs 64 nicht parallel zur Z-Achse des Vorrichtung 1 verläuft, sondern die Stützvorrichtung 62 um die Y-Achse um 90° versetzt auf dem Maschinengestell 4 angebracht ist und die Rotationsachse des Teiltischs 64 parallel zur X-Achse der Vorrichtung 1 verläuft.
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Die beiden Spannvorrichtungen 60, 61 sind einander um 180° abgewandt auf dem Teiltisch 64 positioniert. Die Spannvorrichtung 61 befindet sich in dem dargestellten Zustand in der Be- und Entladeposition. In dieser Position ist ein Bestücken der Spannvorrichtung 61 mit dem Werkstück 20 möglich. Die Spannvorrichtung 60 befindet sich in dem dargestellten Zustand in der Arbeitsposition. Durch Drehung des Teiltischs 64 kann das Werkstück 20 in die Arbeitsposition verschwenkt werden, wobei gleichzeitig das Werkstück 2 in die Be- und Entladeposition überführt wird. Da die Be- und Entladeposition auch bei einer parallel zur X-Achse verlaufenden Drehachse des Teiltischs 64 räumlich von der Arbeitsposition getrennt ist, kann während der Bearbeitung des Werkstücks 2 ein Werkstückwechsel in der Be- und Entladeposition durchgeführt werden.
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6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer als Profilschleifvorrichtung gestalteten Vorrichtung 1 zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks 2 mittels eines um eine Werkzeugachse 32 rotierenden Werkzeugs 3 in perspektivischer Ansicht. Bei dem dargestellten Werkzeug 3 handelt es sich ebenfalls um eine Schleifscheibe.
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Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 ist ähnlich den Ausführungsbeispielen der Vorrichtung 1 gemäß den 1 bis 5 und umfasst ein Maschinengestell 4, eine Werkzeugaufnahme 5 für das Werkzeug 3 und eine Werkstückaufnahme 6. Auch in dieser Figurenbeschreibung werden für ähnliche oder gleiche Teile einheitliche Bezugszeichen verwandt. Für eine detaillierte Beschreibung bereits beschriebener Teile wird auf oben verwiesen.
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Die Werkzeugaufnahme 5 gemäß 6 ist gleich der Werkzeugaufnahme 5 gemäß 5 gestaltet und für deren Beschreibung wird auf oben verwiesen. Wie oben beschrieben, wird auch bei der Ausgestaltung gemäß 6 das Werkzeug 3 in bevorzugten Anwendungen dem Werkstück 2 durch Bewegung des Ständers 50 entlang der X-Achse zugestellt und eine Bearbeitung erfolgt durch Verfahren des Werkzeugs 3 entlang der Y-Achse. Abweichend ist es aber auch denkbar, das Werkzeug 3 oberhalb des Werkstücks 2 zu positionieren, wobei eine Zustellung des Werkzeugs 3 entlang der Y-Achse und eine Verfahrbewegung entlang der X-Achse erfolgt.
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Die Werkstückaufnahme 6 gemäß 6 umfasst ebenfalls eine Stützvorrichtung 62, mittels der eine Spannvorrichtung 60 für eine Bearbeitung ortsfest zu dem Maschinengestell 4 in einer Arbeitsposition positionierbar ist. In der Arbeitsposition steht eine Spannebene dabei ebenfalls senkrecht zu der Grundfläche 40 des Maschinengestells 4. Im Unterschied zu den Vorrichtungen 1 gemäß 1 bis 5 ist der Teiltisch 64 der Stützvorrichtung 62 bei der Ausgestaltung gemäß 6 direkt an dem Maschinengestell 4 angebracht, wobei auf eine zusätzliche Tragstruktur verzichtet wird. Zudem ist der Teiltisch 64 derart angeordnet, dass die Rotationsachse des Teiltischs 64 parallel zur Y-Achse der Vorrichtung 1 verläuft. Die Achse wird als B-Achse bezeichnet.
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Die dargestellte Werkstückaufnahme 6 umfasst zwei Spannvorrichtungen 60, 61 für zwei Werkstücke 2, 20, wobei sich ein erstes Werkstück 2 in einer Arbeitsposition befindet und das zweite Werkstück 20 in einer Be- und Entladeposition. Durch Drehung des Teiltischs 64 um 180° ist wahlweise die eine oder die andere Spannvorrichtung 60, 61 in die Arbeitsposition verschwenkbar.
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In dem dargestellten Zustand befindet sich die Spannvorrichtung 61 in der Be- und Entladeposition. In dieser Position ist ein Bestücken der Spannvorrichtung 61 mit dem Werkstück 20 möglich. Die Spannvorrichtung 60 befindet sich in dem dargestellten Zustand in der Arbeitsposition.
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Durch eine an dem Maschinengestell 4 befestigte Kühlmittelpumpe 9 kann ein Kühlmittel, das in einer Kühlmittelwanne 44 aufgefangen und in einer Kühlmittelaufbereitungsanlage aufbereitet wird, erneut dem Spanbereich zugeführt werden.
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Wie oben beschrieben, ist durch Drehung des Teiltischs 64 um 180° wahlweise die eine oder die andere Spannvorrichtung 60, 61 in die Arbeitsposition verschwenkbar. Daneben ist es denkbar, durch Verschwenken des Teiltischs 64 aus der Arbeitsposition weitere Bearbeitungsflächen des Werkstücks 2 dem Werkzeug 3 zu präsentieren, wobei die Spannebene der Spannvorrichtung 60 jeweils senkrecht zu der Grundfläche 40 des Maschinengestells 4 steht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3235790 A1 [0002, 0009]
