DE102021125106A1

DE102021125106A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schleifbearbeiten eines länglichen Werkstücks

Info

Publication number: DE102021125106A1
Application number: DE102021125106.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Bergbaur; Manfred Sägmüller
Original assignee: Vollmer Werke Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Vollmer Werke Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2023-03-30
Also published as: WO2023052421A1; WO2023052421A4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifbearbeiten eines länglichen Werkstücks (14), umfassend die folgenden Schritte:- Aufspannen des Werkstücks (14), wobei das Werkstück (14) an einem ersten Werkstückende (82) mittels einer ersten Zentriervorrichtung (44) in einer ersten Werkstückaufnahme (12) und an einem zweiten Werkstückende (84) mittels einer zweiten Zentriervorrichtung (80) in einer zweiten Werkstückaufnahme (78) gelagert wird;- Durchführen eines ersten Schleifbearbeitungsschrittes an zumindest einem ersten Abschnitts einer Mantelfläche des Werkstücks (14) mittels einer Werkzeuganordnung (18);- Umspannen des Werkstücks (14), wobei das Werkstück (14) von der ersten und der zweiten Zentriervorrichtung (44, 80) entkoppelt und eines der Werkstückenden (82, 84) in der ersten Werkstückaufnahme (12) aufgenommen wird; und- Durchführen eines zweiten Schleifbearbeitungsschrittes an einem zweiten Abschnitt der Mantelfläche des Werkstücks (14) mittels der Werkzeuganordnung (18), wobei eine Lagervorrichtung (69) das Werkstück (14) über zumindest einen Teil der Mantelfläche des Werkstücks (14) lagert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifbearbeiten eines länglichen Werkstücks.
Werkstücke können auf unterschiedliche Arten schleifbearbeitet werden. Bei rotationssymmetrischen, länglichen Werkstücken ist es in der Regel zunächst notwendig, einen Rohling des Werkstücks in eine rotationssymmetrische Form zu bringen, um anschließend weitere Schleifbearbeitungen an dem Werkstück durchzuführen. Um den Rohling rotationssymmetrisch zu schleifen, ist es vorteilhaft, das Werkstück über dessen Stirnflächen zu lagern, sodass die gesamte Mantelfläche des Werkstücks frei bearbeitet werden kann.
Bei rotationssymmetrischen Werkstücken, deren Verhältnis aus Werkstücklänge zu Werkstückdurchmesser des Werkstücks besonders groß ist oder aufgrund des durch das Schleifbearbeiten verursachten Materialabtrags groß wird, und die bis zu einem ersten Ende des Werkstücks schleifbearbeitet werden sollen, ist es bekannt, das Werkstück lediglich an dessen zweiten Ende in einer Werkstückaufnahme und ferner werkzeugnah über die Mantelfläche des Werkstücks mittels eines Auflagers zu lagern. So kann ein für das Schleifbearbeiten notwendiger Druck mit einem Schleifwerkzeug auf das Werkstück aufgebracht werden und gleichzeitig durch das werkzeugnahe Lagern eine ausreichende Stützung des Werkstücks zur Aufnahme des Drucks gewährleistet werden. Abweichungen von einer gewünschten Werkstückkontur können somit vermieden werden.
DE 694 21 859 T2 offenbart eine Schleifmaschine zum spanabhebenden Bearbeiten eines rotationssymmetrischen Werkstücks, das ein großes Verhältnis von Werkstücklänge zu Werkstückdurchmesser aufweist. Eine ein Ende des Werkstücks tragende Spindel ist mit einem Spindelstock relativ zu zwei gegenüberliegenden Schleifscheiben entlang einer Werkstücklängsachse verfahrbar auf einem Maschinenbett gelagert. An dem Maschinenbett ist ferner ortsfest ein Auflager zum Lagern des Werkstücks über dessen Mantelfläche angeordnet. Um das rotationssymmetrische Werkstück auf ein vorgegebenes Durchmessermaß zu schleifen, werden Werkstück und Schleifscheiben drehangetrieben und das Werkstück wird über den Spindelstock relativ zu dem Maschinenbett und in Richtung der Schleifscheiben längs zur Werkstückachse verfahren.
Diese vorangehend erläuterten unterschiedlichen Schleifbearbeitungsvorgänge werden üblicherweise auf unterschiedlichen Schleifvorrichtungen durchgeführt, die auf die einzelnen Schleifbearbeitungsvorgänge gerichtet sind.
Eine Vielzahl an unterschiedlichen Schleifvorrichtungen ist jedoch mit einem hohen Investitionsaufwand verbunden. Dies ist insbesondere bei kleineren Stückzahlen nachteilig. Außerdem führt eine Vielzahl an von einem Werkstück zu durchlaufenden Schleifvorrichtungen regelmäßig zu einer hohen Durchlaufdauer für das Werkstück.
Es besteht somit ein Bedarf, ein zeitoptimales und gleichzeitig einfaches Schleifbearbeiten länglicher Werkstücke bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Ferner wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung nach Anspruch 18 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schleifbearbeiten eines länglichen Werkstücks umfasst die folgenden Schritte:

- Aufspannen des Werkstücks, wobei das Werkstück an einem ersten Werkstückende mittels einer ersten Zentriervorrichtung in einer ersten Werkstückaufnahme und an einem zweiten Werkstückende mittels einer zweiten Zentriervorrichtung in einer zweiten Werkstückaufnahme gelagert wird;
- Durchführen eines ersten Schleifbearbeitungsschrittes an zumindest einem ersten Abschnitt einer Mantelfläche des Werkstücks mittels einer Werkzeuganordnung;
- Umspannen des Werkstücks, wobei das Werkstück von der ersten und der zweiten Zentriervorrichtung entkoppelt und eines der Werkstückenden in der ersten Werkstückaufnahme aufgenommen wird; und
- Durchführen eines zweiten Schleifbearbeitungsschrittes an einem zweiten Abschnitt der Mantelfläche des Werkstücks mittels der Werkzeuganordnung, wobei eine Lagervorrichtung das Werkstück über zumindest einen Teil der Mantelfläche des Werkstücks lagert.

Das Aufspannen des Werkstücks an den Werkstückenden ermöglicht es, dass das Werkstück flexibel und insbesondere über die gesamte Mantelfläche des Werkstücks bearbeitet werden kann. Außerdem wird ermöglicht, dass das Werkstück trotz Unebenheiten in der Mantelfläche mittels den Werkstückaufnahmen gelagert werden kann. So kann das Werkstück, das eine Werkstücklängsachse aufweist, selbst wenn es zunächst eine nicht-rotationssymmetrische Form bezüglich der Werkstücklängsachse aufweist, einfach eingespannt und gelagert werden.
Mittels der Zentriervorrichtungen kann erreicht werden, dass das aufgespannte Werkstück eine definierte Lage bezüglich der Werkstückaufnahmen und damit auch bezüglich der Werkzeuganordnung einnimmt. So kann, in anderen Worten ausgedrückt, mittels der Zentriervorrichtungen erreicht werden, dass das Werkstück eine definierte Werkstücklängsachse aufweist, auf die die Rotationssymmetrie des Werkstücks bezogen wird. Um diese Werkstücklängsachse kann das Werkstück gedreht werden.
Mittels des ersten Schleifbearbeitungsschritts kann eine gewünschte Geometrie bzw. äußere Kontur in dem ersten Abschnitt des Werkstücks erzeugt werden. Dabei steht für den ersten Schleifbearbeitungsschritt die gesamte Mantelfläche des Werkstücks zur Verfügung, da das Werkstück über die Werkstückenden gelagert ist. Die Mantelfläche erstreckt sich zwischen den beiden Werkstückenden. Die Lagervorrichtung ist nicht mit dem Werkstück in Eingriff bzw. lagert das Werkstück während des ersten Schleifbearbeitungsschritts nicht.
Durch das Umspannen wird erreicht, dass das Werkstück nicht mehr mit den Zentriervorrichtungen kontaktiert. Ferner wird erreicht, dass das Werkstück nicht mehr mittels der zweiten Werkstückaufnahme gelagert wird. So ist - abhängig von der Orientierung des Werkstücks, mit der das Werkstück in die erste Werkstückaufnahme aufgenommen wird - beispielsweise ein dem zweiten Werkstückende zugeordneter Bereich der Werkstückmantelfläche, sofern nicht direkt dort die Lagervorrichtung das Werkstück lagert, flexibel bearbeitbar. Dies ist besonders vorteilhaft für rotationssymmetrische Werkstücke, die ein Bearbeiten bis zu einem Ende des Werkstücks benötigen. Durch das Aufnehmen eines Werkstückendes in der ersten Werkstückaufnahme kann ein definiertes Lagern des Werkstücks erreicht werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass die erste Werkstückaufnahme das Werkstück an einem dem ersten oder zweiten Werkstückende zugeordneten Bereich der Werkstückmantelfläche umgreift und lagert. Dadurch kann ein sicheres Greifen bzw. Lagern in der ersten Werkstückaufnahme erzielt werden. Nachdem die Werkstückmantelfläche zumindest in dem ersten Abschnitt in dem ersten Schleifbearbeitungsschritt bearbeitet wurde, kann das Werkstück also dort gegriffen werden, um das Werkstück definiert zu lagern.
Aufgrund der Lagervorrichtung, die das Werkstück während des zweiten Schleifbearbeitungsschritt lagert, kann das Werkstück bearbeitet werden, selbst wenn es vergleichsweise lang und dünn ist. Kräfte, die aufgrund des Schleifbearbeitens entstehen, können über die Lagervorrichtung aufgefangen werden. Ein Durchbiegen des Werkstücks kann wirksam vermieden werden. So können auch Werkstücke, die ein besonders großes Verhältnis von Werkstücklänge zu Werkstückdurchmesser aufweisen, mit hoher Präzision bearbeitet werden.
Insgesamt wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein effizientes Schleifbearbeiten länglicher Werkstücke bereitgestellt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei dem Aufspannen das Werkstück über eine axiale Stirnfläche des Werkstücks und/oder eine Zentrierung in einer axialen Stirnfläche des Werkstücks und/oder eine insbesondere an die axiale Stirnfläche des Werkstücks angrenzende Fase mit der ersten Zentriervorrichtung gekoppelt wird und/oder über eine weitere axiale Stirnfläche und/oder eine weitere Zentrierung in einer weiteren axialen Stirnfläche des Werkstücks und/oder eine insbesondere an die weitere axiale Stirnfläche des Werkstücks angrenzende weitere Fase mit der zweiten Zentriervorrichtung gekoppelt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass die gesamte Mantelfläche des Werkstücks im Wesentlichen oder vollständig frei bearbeitet werden kann. Gleichzeitig ist das Werkstück definiert gelagert. Bei dem Aufspannen ist es vorteilhaft, wenn die beiden Stirnflächen zueinander parallel angeordnet sind. Sollte dies nicht der Fall sein, kann vorgesehen sein, dass in einem vorgelagerten Bearbeitungsschritt die Stirnflächen des Werkstücks bearbeitet werden, sodass sie zueinander parallel sind. „Axial“ bezogen auf das Werkstück bedeutet allgemein in Richtung der Werkstücklängsachse.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich während des ersten Schleifbearbeitungsschritts die erste Werkstückaufnahme der Werkzeuganordnung mit einer ersten Geschwindigkeit annähert. So kann ein einfaches Bearbeiten entlang des ersten Abschnitts erreicht werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass sich während des ersten Schleifbearbeitungsschritts die erste Werkstückaufnahme der Werkzeuganordnung mit einer ersten Geschwindigkeit entfernt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich während des ersten Schleifbearbeitungsschritts die Lagervorrichtung der Werkzeuganordnung mit einer zweiten Geschwindigkeit annähert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zweite Geschwindigkeit kleiner als die erste Geschwindigkeit ist. Damit nähert sich die Lagervorrichtung der ersten Werkstückaufnahme zunehmend an.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste und/oder zweite Schleifbearbeitungsschritt ein Schälschleifen umfasst.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Werkstück zumindest in dem ersten Schleifbearbeitungsschritt in dem ersten Abschnitt in eine rotationssymmetrische Form geschliffen wird. Die Rotationssymmetrie ist auf die Werkstücklängsachse bezogen. Dies ist für das weitere Schleifbearbeiten vorteilhaft und ermöglicht ein definiertes Aufnehmen des Werkstücks in der ersten Werkstückaufnahme bei dem Umspannen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Abschnitt die gesamte Mantelfläche des Werkstücks umfasst. Somit kann eine vollständige Schleifbearbeitung der Mantelfläche des Werkstücks in dem ersten Schleifbearbeitungsschritt erreicht werden. Dies erleichtert die Handhabung, folgende Schleifbearbeitungsschritte und ein folgendes Lagern.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei dem Umspannen das Werkstück vor und/oder während des Entkoppelns mittels der Lagervorrichtung über die Mantelfläche des Werkstücks gelagert wird, insbesondere mittels der Lagervorrichtung geklemmt wird. Somit kann eine definierte Position des Werkstücks während dem Umspannen erreicht werden. Das Klemmen verhindert ein ungewolltes Verkippen oder Verrutschen des Werkstücks. Das Werkstück kann sicher gehalten werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Greifer zum Greifen der ersten Zentriervorrichtung vorgesehen ist, der bei dem Umspannen die erste Zentriervorrichtung greift und aus einem Bereich zwischen der ersten Werkstückaufnahme und dem ersten Werkstückende entfernt. So kann es ausreichend sein, dass zwischen erster Werkstückaufnahme und Werkstück lediglich eine zueinander relative Translationsbewegung entlang einer definierten Achse notwendig ist. Insgesamt kann somit ein einfaches und zeitsparendes Umspannen erreicht werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der zweite Abschnitt innerhalb des ersten Abschnitts angeordnet ist oder dem ersten Abschnitt entspricht. Somit kann erreicht werden, dass mittels des zweiten Schleifbearbeitungsschritts der Bereich der Mantelfläche des Werkstücks bearbeitet wird, der zuvor bereits in dem ersten Schleifbearbeitungsschritt bearbeitet wurde.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass insbesondere während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts die Werkzeuganordnung mit dem Werkstück in Richtung der Werkstücklängsachse des Werkstücks versetzt gegenüber einem Eingriffbereich der Lagervorrichtung in Eingriff ist, insbesondere auf einer der ersten Werkstückaufnahme abgewandten Seite der Lagervorrichtung. Durch den Versatz kann für die Werkzeugaufnahme ein großer Eingriffsbereich an dem Werkstück erreicht werden. Gleichzeitig findet das Schleifbearbeiten nicht dort statt, wo gleichzeitig die Lagervorrichtung das Werkstück lagert. Eine sichere Lagerung mittels der Lagervorrichtung ist somit gewährleistet. Es kann vorgesehen sein, dass der Versatz bezogen auf die Werkstücklänge klein ist und beispielsweise 1/20, 1/30 oder 1/40 beträgt. Dies ermöglicht, dass Kräfte aufgrund des Schleifbearbeitens mit einem guten bzw. kurzen Kraftfluss in dem Werkstück von der Lagervorrichtung aufgenommen werden können. Ein Verformen bzw. Durchbiegen des Werkstücks aufgrund des Schleifbearbeitens kann vermieden oder zumindest reduziert werden. Ziel ist es, das Werkstück durch die Werkzeuganordnung möglichst nah an der Lagervorrichtung bearbeitet wird.
Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass während des ersten und/oder zweiten Schleifbearbeitungsschritts das Werkstück in Richtung der Werkstücklängsachse des Werkstücks relativ zu der Lagervorrichtung bewegt wird. Dabei kann das Werkstück zumindest während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts in Richtung der Werkstücklängsachse verschiebbar bzw. gleitend auf der Lagervorrichtung gelagert sein.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts die Lagervorrichtung und die Werkzeuganordnung zueinander konstant beabstandet sind.
Alternativ kann gemäß einem Aspekt der Erfindung vorgesehen sein, dass zumindest während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts die Lagervorrichtung bezüglich der Werkstücklängsachse an einem festen Ort an dem Werkstück angeordnet wird. Dann bewegt sich die Lagervorrichtung in Richtung der Werkstücklängsachse auch simultan mit der ersten Werkstückaufnahme.
Gemäß einer Weiterbildung des alternativen Aspekts kann vorgesehen sein, dass während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts der Abstand zwischen der Lagervorrichtung und der Werkzeuganordnung variiert, bevorzugt verringert, wird. Insgesamt ermöglicht die alternative Ausgestaltung eine sogenannte fliegende Bearbeitung, bei der eine zu bearbeitende Werkstücklänge während der zweiten Schleifbearbeitungsschritts ohne Einfluss der Lagervorrichtung frei zugänglich ist. Dies ist besonders vorteilhaft bei dem Erzeugen nicht-rotationssymmetrischer Profile bzw. Konturen an dem Werkstück und/oder bei mehrmaligem Wiederholen des zweiten Schleifbearbeitungsschritts.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts die Werkzeuganordnung gegenüber dem ersten Schleifbearbeitungsschritt zumindest teilweise unterschiedlich ausgerichtet ist. So kann beispielsweise trotz gleichem Bearbeitungswerkzeug oder gleichen Bearbeitungswerkzeugen, die mit dem Werkstück in Eingriff sind, eine gegenüber dem ersten Schleifbearbeitungsschritt unterschiedliche Schleifbearbeitungsart erreicht werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei dem zweiten Schleifbearbeitungsschritt ein Bereich einer ersten Werkstückmantelfläche auf einen ersten Werkstückdurchmesser und ein Bereich einer zweite Werkstückmantelfläche auf einen zweiten Werkstückdurchmesser geschliffen wird, wobei der erste Durchmesser kleiner als der zweite Durchmesser ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die zweite Mantelfläche des Werkstücks näher an der ersten Werkstückaufnahme als die zweite Mantelfläche des Werkstücks angeordnet ist. Auch kann vorgesehen sein, dass ein Bereich einer dritten, vierten usw. Mantelfläche des Werkstücks auf einen zugehörigen Durchmesser geschliffen wird. Alle Durchmesser oder einige der Durchmesser können sich unterscheiden. Es kann vorgesehen sein, dass die Durchmesser mit der Entfernung zu der ersten Werkstückaufnahme abnehmen oder zunehmen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei dem zweiten Schleifbearbeitungsschritt in einem Bereich einer ersten Werkstückmantelfläche ein variabler, insbesondere entlang der Werkstücklängsachse konstanter oder gemäß einer Funktion verlaufender Durchmesser ausgebildet wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest eine der beiden Werkstückaufnahmen, insbesondere die erste Werkstückaufnahme, eine drehantreibbare Werkstückspindel umfasst und das Werkstück zumindest während des ersten und zweiten Schleifbearbeitungsschritts mittels der drehangetriebenen Werkstückspindel drehangetrieben wird. Das Drehantreiben erfolgt um die Werkstücklängsachse.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass nach dem ersten Schleifbearbeitungsschritt ein Messen zumindest eines Werkstückdurchmessers in dem ersten Abschnitt und/oder nach dem zweiten Schleifbearbeitungsschritt ein Messen zumindest eines Werkstückdurchmessers in dem zweiten Abschnitt erfolgt. Somit kann überprüft werden, ob das Werkstück ein vorgegebenes Maß erreicht hat. Sollte dies nicht der Fall sein, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der erste oder zweite Schleifbearbeitungsschritt wiederholt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Messen zumindest einmal wiederholt wird und gegebenenfalls der erste Schleifbearbeitungsschritt wiederholt wird, bis das Werkstück das vorgegebene Maß erreicht hat.
Es kann ferner gemäß einem Aspekt der Erfindung vorgesehen sein, dass nach dem Umspannen ein Messen einer Werkstücklänge, insbesondere einer Position des ersten oder zweiten Werkstückendes, erfolgt. Ob die Position des ersten oder zweiten Werkstückendes gemessen wird, ist abhängig davon, in welcher Orientierung das Werkstück in der ersten Werkstückaufnahme aufgenommen ist. In anderen Worten ist es vorteilhaft, die Position des der ersten Werkstückaufnahme abgewandten Werkstückendes zu messen. Dies kann notwendig sein, um den zweiten Schleifbearbeitungsschritt mit hoher Genauigkeit auszuführen und den zweiten Schleifbearbeitungsschritt unmittelbar an dem ersten bzw. zweiten Werkstückende zu beginnen.
Das vorangehend beschriebene Messen kann mittels jeweiligen Messvorrichtungen oder mittels einer gemeinsamen Messvorrichtung, insbesondere einem Messtaster, erfolgen.
Das vorangehend beschriebene Verfahren und/oder vorangehend beschriebene Weiterbildungen des Verfahrens können vorteilhafterweise auf einer einzigen Vorrichtung, insbesondere einer Schleifbearbeitungsvorrichtung, ausgeführt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das längliche Werkstück nach dem zweiten Schleifbearbeitungsschritt zumindest in dem zweiten Abschnitt eine nicht-rotationssymmetrische Form aufweist, wobei bevorzugt mittels des zweiten Schleifbearbeitungsschritts eine nicht-rotationssymmetrische Form des länglichen Werkstücks erzeugt wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass das längliche Werkstück nach dem zweiten Schleifbearbeitungsschritt eine polygonförmige, ovale oder anderweitig komplexe Form aufweist. Dies kann insbesondere mittels einer aufeinander abgestimmten Bewegung des Werkstücks in Richtung der Werkstücklängsachse relativ zu der Werkzeuganordnung bewerkstelligt werden.
Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Schleifbearbeiten eines länglichen Werkstücks gelöst, wobei die Vorrichtung umfasst:

- eine erste Werkstückaufnahme zum Lagern des Werkstücks über ein erstes Werkstückende des Werkstücks und eine zweite Werkstückaufnahme zum Lagern des Werkstücks über ein zweites Werkstückende des Werkstücks;
- eine Werkzeuganordnung zum Schleifbearbeiten des Werkstücks;
- eine Lagervorrichtung zum zumindest phasenweisen Lagern des Werkstücks über zumindest einen Teil der Mantelfläche des Werkstücks;

Die Werkstückaufnahmen ermöglichen jeweils und auch gemeinsam ein Lagern des Werkstücks über die Werkstückenden des Werkstücks. Dabei ist mit Lagern über die Werkstückenden gemeint, dass das Werkstück unmittelbar oder über ein Zwischenstück, beispielsweise über eine Zentriervorrichtung, mit der jeweiligen Werkstückaufnahme verbunden sein kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lagervorrichtung ein Auflager mit einer Lagermulde umfasst. Die Lagermulde kann dazu dienen, das Werkstück aufzunehmen, jedoch trotzdem eine Bewegung des Werkstücks in Richtung der Werkstücklängsachse relativ zu der Lagervorrichtung zu ermöglichen. Um eine Gleitbewegung des Werkstücks relativ zu der Lagermulde zu verbessern, kann die Lagermulde aus einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten ausgebildet oder beschichtet sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Auflager in einer Höhenrichtung senkrecht zu einer Werkstücklängsachse höhenverstellbar ist. So kann die Lagervorrichtung das Werkstück trotz unterschiedlicher Durchmesser des Werkstücks lagern.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lagervorrichtung ferner eine gegenüber dem Auflager angeordnete Andrückvorrichtung, insbesondere eine Andrückrolle, umfasst, wobei die Lagervorrichtung das Werkstück zwischen Auflager und Andrückvorrichtung lagert. Mittels der Andrückvorrichtung kann gewährleistet werden, dass das Werkstück zuverlässig auf dem Auflager, insbesondere in der Lagermulde, verbleibt. Die Andrückrolle ermöglicht zudem, dass das Werkstück während dem Lagern eine Rotationsbewegung relativ zu der Lagervorrichtung vollziehen kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lagervorrichtung auf einem Lagerschlitten angeordnet ist, der relativ zu der Werkzeuganordnung und relativ zu der ersten Werkstückaufnahme in einer Lagerschlittenrichtung verfahrbar ausgebildet ist. Dabei kann die Lagerschlittenrichtung zumindest während dem ersten oder zweiten Schleifbearbeitungsschritt der Werkstücklängsachse entsprechen. Die Verfahrbarkeit ermöglicht, dass das Werkstück einfach unter Zuhilfenahme der Lagervorrichtung umgespannt und zudem einfach während dem zweiten Schleifbearbeitungsschritt gelagert werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Werkzeuganordnung eine erste drehantreibbare Werkzeugspindel mit einem ersten Schleifwerkzeug und eine zweite drehantreibbare Werkzeugspindel mit einem zweiten Schleifwerkzeug aufweist.
Dabei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das erste Schleifwerkzeug eine Schruppscheibe umfasst und/oder das zweite Schleifwerkzeug eine Schlichtscheibe umfasst. Somit können unterschiedliche Schleifbearbeitungen insbesondere unterschiedlicher Grobheit ermöglicht werden.
Außerdem kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Werkstück bei dem Schleifbearbeiten zwischen dem ersten und dem zweiten Schleifwerkzeug angeordnet ist.
Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass während des ersten und/oder zweiten Schleifbearbeitungsschritts ein Kontaktbereich des ersten Schleifwerkzeugs mit dem Werkstück näher zu der ersten Werkstückaufnahme als ein Kontaktbereich des zweiten Schleifwerkzeugs mit dem Werkstück zu der ersten Werkstückaufnahme angeordnet ist. Somit sind die Kontaktepunkte bezogen auf die Werkstücklängsachse versetzt angeordnet. Somit kann im Zusammenspiel mit einer relativen Bewegung des Werkstücks gegenüber der Werkzeuganordnung mittels des ersten Schleifwerkzeugs eine erste Schleifbearbeitung und mittels des zweiten Schleifwerkzeugs eine zweite, folgende Schleifbearbeitung erreicht werden. Insgesamt kann so ein effizientes Schleifbearbeiten des Werkstücks erreicht werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das erste Schleifwerkzeug als Schruppscheibe und das zweite Schleifwerkzeug als Schlichtscheibe ausgebildet ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Schleifwerkzeug auf einem ersten Werkzeugschlitten und das zweite Werkzeug auf einem zweiten Werkzeugschlitten zum Verfahren der Werkzeuge in einer Translationsrichtung senkrecht zu der Werkstücklängsachse und senkrecht zu der Höhenrichtung angeordnet ist. So können die Schleifwerkzeuge einfach an Abnutzung an den Schleifwerkzeugen oder Materialabtrag an dem Werkstück angepasst werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass der erste und/oder der zweite Werkzeugschlitten ferner auf einer Schwenkvorrichtung zum Verschwenken des Schleifwerkzeugs um eine Werkzeugschlittendrehachse angeordnet ist, wobei die Werkzeugschlittendrehachse in der Höhenrichtung, also senkrecht zu einer Werkstücklängsachse und senkrecht zu der Translationsrichtung, ausgerichtet ist. Dadurch wird ermöglicht, dass das erste bzw. zweite Schleifwerkzeug unterschiedlich ausgerichtet mit dem Werkstück in Eingriff kommen kann.
Dabei kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts das erste Schleifwerkzeug gegenüber dem ersten Schleifbearbeitungsschritt um einen Winkel um die erste Schwenkachse verschwenkt angeordnet ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Vorrichtung zum Schleifbearbeiten ferner ein Werkstückmagazin zum Aufnehmen von Werkstücken und einen Werkstückgreifer umfassen, wobei der Werkstückgreifer zum Transport von Werkstücken zwischen Werkstückmagazin und einer Position zwischen den Werkstückaufnahmen eingerichtet ist.
Dabei kann gemäß einer Weiterbildung vorgesehen sein, dass der Werkstückgreifer zumindest zwei Werkstückgreiferarme zum Greifen von Werkstücken umfasst. Dies ermöglicht es, dass der Werkstückgreifer beispielsweise ein zu bearbeitendes Werkstück in einem Werkstückarm bereithält und gleichzeitig ein bearbeitetes Werkstück in dem anderen Werkstückarm aufgenommen werden kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zum Schleifbearbeiten einen Führungsschlitten aufweist, auf dem die erste Werkstückaufnahme angeordnet ist und einen Werkstückaufnahmeschlitten aufweist, auf dem die zweite Werkstückaufnahme angeordnet ist, wobei der Führungsschlitten entlang einer Werkstückschlittenrichtung und der Werkstückaufnahmeschlitten entlang einer Werkstückaufnahmeschlittenrichtung verfahrbar sind. Die Werkstückschlittenrichtung und die Werkstückaufnahmeschlittenrichtung können parallel bzw. identisch zueinander sein. Dies ermöglicht es, dass die Werkstückaufnahmen Werkstücke unterschiedlicher Länge greifen können. Ferner sind unterschiedliche Positionen des Werkstücks gegenüber den Schleifwerkzeugen realisierbar.
Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die erste Werkstückaufnahme auf einem Schlitten angeordnet ist, der ein Verlagern der ersten Werkstückaufnahme in einer Höhenrichtung ermöglicht. Die Höhenrichtung ist dabei bevorzugt senkrecht zu einer Werkstücklängsachse bzw. senkrecht zu der Werkstückschlittenrichtung orientiert. So können auf der Vorrichtung zum Schleifbearbeiten Werkstücke unterschiedlichen Durchmessers während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts bearbeitet werden, auch wenn dass das Auflager nicht in der Höhenrichtung verlagerbar angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch die zweite Werkstückaufnahme auf einem weiteren derartigen Schlitten angeordnet sein.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Vorrichtung zum Schleifbearbeiten ferner eine Steuereinheit zur Steuerung der Vorrichtung.
Es sei allgemein angemerkt, dass Merkmale, Ausgestaltungen oder Vorteile der Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, auch für die Vorrichtung zutreffen. Merkmale des Verfahrens können somit von der Vorrichtung realisiert und insbesondere in Vorrichtungsmerkmalen verkörpert sein, ohne dass diese Vorrichtungsmerkmale explizit erwähnt sein müssten. Gleiches gilt umgekehrt für Merkmale der Vorrichtung, die ebenso für das Verfahren gelten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es stellen dar:

1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine perspektivische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 eine weitere perspektivische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 eine weitere perspektivische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 eine weitere perspektivische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
6 eine weitere perspektivische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7 eine weitere Detailansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
8 eine weitere perspektivische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
9 eine weitere perspektivische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
10 eine weitere perspektivische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
11a eine Schnittansicht einer Zentriervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
11b eine Schnittansicht einer Zentriervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
12a eine vereinfachte Detailansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
12b eine vereinfachte Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
13a eine vereinfachte Detailansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
13b eine vereinfachte Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
14a eine vereinfachte Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die einen Schleifbearbeitungsschritt verändert ausführt; und
14b eine vereinfachte Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die den Schleifbearbeitungsschritt verändert ausführt.

1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Schleifbearbeiten gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 10 umfasst eine erste Werkstückaufnahme 12, in der ein Werkstück 14 aufgenommen ist und die eine drehantreibbare Werkstückspindel 16 umfasst, die das Werkstück 14 trägt. Ferner umfasst die Vorrichtung 10 eine Werkzeuganordnung 18 mit einer ersten drehantreibbaren Werkzeugspindel 20, in der ein erstes Schleifwerkzeug 22 angeordnet ist, sowie eine zweite drehantreibbare Werkzeugspindel 24, in der ein zweites Schleifwerkzeug 26 angeordnet ist. Außerdem umfasst die Vorrichtung 10 eine hier nur teilweise sichtbare Lagervorrichtung 69, die teilweise von der Werkzeuganordnung 18 verdeckt gezeigt ist. Eine Andrückrolle 72 an einem Andrückarm 74 ist als Teil der Lagervorrichtung 69 sichtbar. Die Lagervorrichtung 69 wird im Zusammenhang mit den weiteren Figuren noch näher dargestellt werden. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 10 ein Magazin 28 mit weiteren Werkstücken 14'. An der Vorrichtung 10 ist zudem ein Werkstückgreifer 30 ausgebildet.
Die erste Werkstückaufnahme 12 ist an einem ersten Führungsschlitten 32 angeordnet, der in einer Höhenrichtung Z1 entlang zweier Schienen 36 einer ersten Schlittenführung 34 verfahrbar angeordnet ist. An der ersten Schlittenführung 34 ist wiederum ein zweiter Führungsschlitten 38 ausgebildet, der entlang einer zweiten Schlittenführung 39 verfahrbar angeordnet ist, die an einem Grundkörper 40 der Vorrichtung 10 ausgebildet ist. In anderen Worten ist die erste Schlittenführung 34 zusammen mit der ersten Werkstückaufnahme 12 entlang einer ersten Werkstückschlittenrichtung X1 mittels des zweiten Führungsschlittens 38 und der zweiten Schlittenführung 39 verfahrbar. Die erste Werkstückschlittenrichtung X1 fällt bei in der Werkstückaufnahme 12 aufgenommenen Werkstück 14 mit der Werkstücklängsachse W zusammen.
An der ersten Werkstückaufnahme 12 ist ferner ein Greifer 42 zum Greifen der ersten Zentriervorrichtung 44 oder des Werkstücks 14 angeordnet. Der Greifer 42 ist dazu eingerichtet, die erste Zentriervorrichtung 44 in die Werkstückspindel 16 der ersten Werkstückaufnahme 12 einzusetzen und aus dieser zu entfernen. Dazu ist der Greifer 42 mittels eines Greiferaktuators 46 um eine Drehachse C2 verschwenkbar, die in der Höhenrichtung Z1 verläuft. Ferner ist der Greifer 42 mittels einer Greiferschlittenanordnung 47 mit der ersten Werkstückaufnahme 12 gekoppelt. Die Greiferschlittenanordnung 47 ermöglicht ein Verfahren des Greifers 42 auf der ersten Werkstückaufnahme 12 entlang einer Greiferschlittenrichtung X5, die parallel zu der ersten Werkstückschlittenrichtung X1 angeordnet ist. Außerdem umfasst der Greifer 42 eine betätigbare Greiferzange 43, mit der der Greifer 42 die erste Zentriervorrichtung 44 oder das Werkstück 14 greift.
Die drehantreibbare Werkstückspindel 16 ist dazu eingerichtet, das Werkstück 14 um eine Werkstückdrehachse A1 drehanzutreiben. Die Werkstückdrehachse A1 verläuft parallel zu der ersten Werkstückschlittenrichtung X1.
Die Werkzeuganordnung 18 umfasst einen ersten Werkzeugschlitten 48, an dem die erste Werkzeugspindel 20 ausgebildet ist und der in einer ersten Werkzeugschlittenrichtung Y2 gegenüber dem Grundkörper 40 verfahrbar ist. Die erste Werkzeugschlittenrichtung Y2 ist senkrecht zu der Höhenrichtung Z1 und senkrecht zu der ersten Werkstückschlittenrichtung X1 angeordnet. Die Werkzeuganordnung 18 umfasst ferner einen zweiten Werkzeugschlitten 50, an dem die zweite Werkzeugspindel 24 angeordnet ist und der in einer zweiten Werkzeugschlittenrichtung Y1 unabhängig von dem ersten Werkzeugschlitten 48 gegenüber dem Grundkörper 40 verfahrbar ist. Die zweite Werkzeugschlittenrichtung Y1 ist parallel zur ersten Werkzeugschlittenrichtung Y2 angeordnet.
Der erste Werkzeugschlitten 48 ist ferner mittels einer Schwenkvorrichtung 49 gegenüber dem Grundkörper 40 um eine Werkzeugschlittendrehachse C1 verschwenkbar, wobei die Werkzeugschlittendrehachse C1 parallel zu der Höhenrichtung Z1 orientiert ist und senkrecht gegenüber der ersten Werkzeugschlittenrichtung Y2 angeordnet ist. Die erste Werkzeugspindel 20 treibt das erste Schleifwerkzeug 22 um eine erste Werkzeugspindeldrehachse A2 an, die senkrecht zu der Werkzeugschlittendrehachse C1 angeordnet ist. Bei Drehung des ersten Werkzeugschlittens 48 kann die Ausrichtung der ersten Werkzeugspindeldrehachse A2 im Raum und gegenüber dem Grundkörper 40 geändert werden. Vorliegend ist die erste Werkzeugspindeldrehachse A2 parallel zu der ersten Werkstückschlittenrichtung X1 angeordnet. Die zweite Werkzeugspindel 24 treibt das zweite Schleifwerkzeug 26 um eine zweite Werkzeugspindeldrehachse A3 an, die vorliegend parallel zu der ersten Werkstückschlittenrichtung X1 angeordnet ist.
Der Werkstückgreifer 30 ist mittels einer Gelenkanordnung 52 an einer Werkstückgreiferschlittenanordnung 54 mit dem Grundkörper 40 verbunden. Die Gelenkanordnung 52 ermöglicht ein Verschwenken des Werkstückgreifers 30 gegenüber der Werkstückgreiferschlittenanordnung 54 um eine Werkstückgreiferschwenkachse B1. Die Werkstückgreiferschwenkachse B1 ist parallel zu den beiden Werkzeugschlittenrichtungen Y2, Y1 bzw. senkrecht zu der Höhenrichtung Z1 und der Werkstückschlittenrichtung X1 angeordnet. Die Werkstückgreiferschlittenanordnung 54 ermöglicht eine Verfahrbarkeit des Werkstückgreifers 30 gegenüber dem Grundkörper 40 in einer zur Höhenrichtung Z1 parallelen Richtung Z2 und einer weiteren Richtung Y3. Die weitere Richtung Y3 ist parallel zu den Werkzeugschlittenrichtungen Y2 und Y1 bzw. senkrecht zu der Höhenrichtung Z1 und der Werkstückschlittenrichtung X1 angeordnet.
Das Magazin 28 ist auf einer Magazinschlittenanordnung 56 angeordnet, die dazu eingerichtet ist, das Magazin 28 entlang einer Magazinschlittenrichtung X4 zu verfahren. Die Magazinschlittenrichtung X4 ist parallel zu der Werkstückschlittenrichtung X1 angeordnet bzw. senkrecht zu der Höhenrichtung Z1 und der weiteren Richtung Y3. Mittels der Magazinschlittenanordnung 56 ist es möglich, das Magazin 28 derart gegenüber dem Werkstückgreifer 30 zu positionieren, sodass dieser ein Werkstück aus dem Magazin 28 entnehmen oder in das Magazin 28 einsetzen kann. Die abgebildeten weiteren Werkstücke 14' sind vorliegend senkrecht, also in Höhenrichtung Z1, in Bohrungen einzelner Magazinpaletten 58 eingesteckt. Vorliegend sind sechs Magazinpaletten 58 vorgesehen, die jeweils rechteckförmig ausgebildet sind und jeweils zwanzig Bohrungen 60 zum Einstecken der Werkstücke aufweisen.
Zentral innerhalb der Werkzeuganordnung 18, zwischen der ersten Werkzeugspindel 20 und der zweiten Werkzeugspindel 24, ist gegenüber der ersten Werkstückaufnahme 12 eine zweite Werkstückaufnahme 78 angeordnet. Sie ist vorliegend teilweise verdeckt dargestellt und wird im Folgenden noch näher dargestellt werden.
Die Vorrichtung 10 umfasst als wesentliche Körper, an denen weitere Bestandteile der Vorrichtung 10 angeordnet bzw. ausgebildet sind, den Grundkörper 40 und ein Maschinenbett 66. Der Grundkörper 40 ist im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. An ihm sind beispielsweise an einer Seite der zweite Führungsschlitten 38 und an einer anderen Seite die Werkstückgreiferschlittenanordnung 54 mit dem Greifer 30 angeordnet. Der Grundkörper 40 und das Maschinenbett 66 sind miteinander bodennah verbunden. Das Maschinenbett 66 ist als längliche Tragestruktur ausgebildet, an der die Werkzeuganordnung 18, die Lagervorrichtung 69, die zweite Werkstückaufnahme 78 an einem ersten Teil des Maschinenbetts 66 und das Magazin 28 an einem zweiten, benachbarten Teil des Maschinenbetts 66 ausgebildet sind.
Die im folgenden dargestellten 2 bis 10 dienen mitunter dazu, einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens darzustellen und zu erläutern. Dabei kann die Vorrichtung 10 in diesen Figuren vereinfacht dargestellt sein, um die einzelnen Schritte des Verfahrens einfach verständlich darzustellen. In den einzelnen 2 bis 10 ist jeweils die gleiche Vorrichtung 10 dargestellt und die Figuren bauen aufeinander auf bzw. zeigen aufeinander folgende Schritte bzw. Momentaufnahmen des Verfahrens.
2 zeigt eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei die Vorrichtung 10 gegenüber 1 vereinfacht dargestellt ist. Der Werkstückgreifer 30 greift mit einem ersten Werkstückgreiferarm 62 das Werkstück 14, wobei das Werkstück 14 noch unbearbeitet ist, und greift mit einem zweiten Werkstückgreiferarm 64 ein bearbeitetes Werkstück 14". Für das Werkstück 14 ist die Werkstücklängsachse W eingezeichnet, die - nachdem das Werkstück 14 noch nicht eingespannt ist - noch nicht mit der Werkstückschlittenrichtung X1 zusammenfällt. Aus Gründen der vereinfachten Darstellung ist der Werkstückgreifer 30 frei schwebend und somit ohne Kopplung mit dem Grundkörper 40 dargestellt.
Weiterhin ist die drehantreibbare Werkstückspindel 16 der ersten Werkstückaufnahme 12 leer, das heißt es ist keines der Werkstücke 14, 14" und auch nicht die erste Zentriervorrichtung 44 in der ersten Werkstückaufnahme 12 gelagert. Der Greifer 42 hält jedoch die erste Zentriervorrichtung 44 bereit und führt sie der Werkstückspindel 16 zu.
Weiterhin ist in 2 die Werkzeuganordnung 18 dargestellt, die sich jedoch in einem Bereitschaftsmodus befindet und mit keinem der Werkstücke 14, 14" in Eingriff ist oder bearbeitet. Das erste Schleifwerkzeug 22, das in die erste Werkzeugspindel 20 eingesetzt ist, ist als Schruppscheibe ausgebildet. Das zweite Schleifwerkzeug 26, das in die zweite Werkzeugspindel 24 eingesetzt ist, ist als Schlichtscheibe ausgebildet. Der erste Werkzeugschlitten 48 ist um die Werkzeugschlittendrehachse C1 verdreht dargestellt.
Wie ebenfalls aus 1 ersichtlich, ist außerdem an dem Maschinenbett 66, das mit dem Grundkörper 40 wie vorangehend beschrieben gekoppelt ist, ein Lagerschlitten 65 angeordnet, der entlang einer hier nicht näher dargestellten Lagerschlittenanordnung in einer Lagerschlittenrichtung X2 gegenüber dem Maschinenbett 66 verlagerbar ist. An dem Lagerschlitten 65 sind wiederum drei Führungssäulen 67 angeordnet, wie noch im Zusammenhang mit 12a näher dargestellt werden wird. Auf dem Lagerschlitten 65 ist ein Auflager 68 der Lagervorrichtung 69 mit einer Lagermulde 70 ausgebildet. Die Lagermulde 70 ist als V-förmige Mulde in dem Auflager 68 ausgebildet. Das Auflager 68 kann auch als Lünette bezeichnet werden. Weiterhin ist oberhalb des Auflagers 68 als Teil der Lagervorrichtung 69 eine Andrückrolle 72 angeordnet, die drehbar an einem Ende mit dem Lagerschlitten 65 unmittelbar verbundenen Andrückarm 74 verbunden ist. Der Andrückarm 74 ist an dessen anderen Ende mit einem Aktuator 76 gekoppelt, der den Andrückarm 74 wiederum mit dem Lagerschlitten 65 koppelt. Der Aktuator 76 ist dazu eingerichtet, den Andrückarm 74 in der Höhenrichtung Z1 zu bewegen. Dadurch ist es möglich, dass die Andrückrolle 72 ein Werkstück in die Lagermulde 70 des Auflagers 68 drückt oder von dieser freigibt, also keinen Druck auf das Werkstück ausübt. Vorliegend ist die Andrückrolle 72 zu der Lagermulde 70 beabstandet angeordnet und kein Werkstück ist in der Lagermulde 70 bzw. zwischen Andrückrolle 72 und Lagermulde 70 angeordnet.
An dem Maschinenbett 66 ist außerdem die zweite Werkstückaufnahme 78 auf einem hier nicht näher dargestellten Werkstückaufnahmeschlitten angeordnet, wie noch näher im Zusammenhang mit 12a beschrieben werden wird. Der Werkstückaufnahmeschlitten ist entlang einer Werkstückaufnahmeschlittenrichtung X3 gegenüber dem Lagerschlitten 65 verfahrbar. Dabei wird der Werkstückaufnahmeschlitten mit der Werkstückaufnahme 78 auf den drei Führungssäulen 67 verlagert. Die Führungssäulen 67 sind fest mit dem Lagerschlitten 65 gekoppelt. Die Werkstückaufnahmeschlittenrichtung X3 ist parallel zu der ersten Werkstückschlittenrichtung X1 ausgerichtet ist. Mittels des Werkstückaufnahmeschlittens ist es möglich, dass sich die zweite Werkstückaufnahme 78 von der ersten Werkstückaufnahme 12 entfernt oder sich dieser annähert. Außerdem kann dadurch die zweite Werkstückaufnahme 78, selbst wenn ihr Abstand gegenüber der ersten Werkstückaufnahme 12 gleich bleibt, relativ zu der Werkzeuganordnung 18 verlagert werden. Dies ist insbesondere bei dem Schleifbearbeiten des Werkstücks 14 relevant. In der zweiten Werkstückaufnahme 78 ist frei drehbar um die Werkstückdrehachse A1 eine zweite Zentriervorrichtung 80 aufgenommen. Die zweite Zentriervorrichtung 80 ist an einer der ersten Werkstückaufnahme 12 zugewandten Seite der zweiten Werkstückaufnahme 78 angeordnet. Außerdem ist das Magazin 28 zumindest teilweise dargestellt.
3 zeigt eine weitere Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gegenüber 2 ist erkennbar, dass die erste Zentriervorrichtung 44 in der Werkstückspindel 16 der ersten Werkstückaufnahme 12 aufgenommen ist. Ferner ist das Werkstück 14 mit der ersten Zentriervorrichtung 44 gekoppelt und wird durch die erste Zentriervorrichtung 44 bezüglich der ersten Werkstückdrehachse A1 zentriert. Der Greifer 42 greift nun nicht mehr die erste Zentriervorrichtung 44, denn diese ist von der Werkstückspindel 16 umgriffen und gelagert. Allerdings greift der Greifer nun das Werkstück 14, um es in Position zu halten. Das Werkstück 14 wird nicht mehr von dem Werkstückgreifer 30 gehalten. Stattdessen drückt der Greifer 42 ein erstes Werkstückende 82 des Werkstücks 14 gegen die erste Zentriervorrichtung 44. Ein zweites Werkstückende 84 des Werkstücks 14 schwebt frei und ist noch nicht mit der zweiten Zentriervorrichtung 80 gekoppelt. Somit wird das Werkstück 14 lediglich durch den Greifer 42 sowie den Kontakt mit der ersten Zentriervorrichtung 44 in Position gehalten.
4 zeigt eine weitere Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei wird ein Zustand gezeigt, bei dem das Werkstück 14 wie in 3 mit der ersten Zentriervorrichtung 44 gekoppelt ist und von dieser zentriert wird. Weiterhin wird das Werkstück 14 von dem Greifer 42 in Position gehalten und gegen die erste Zentriervorrichtung 44 gedrückt. Wie auch in 3 ist das zweite Werkstückende 84 noch nicht mit der zweiten Zentriervorrichtung 80 der zweiten Werkstückaufnahme 78 gekoppelt. Jedoch ist das zweite Werkstückende 84 kurz davor, mit dem der zweiten Zentriervorrichtung 80 gekoppelt zu werden. Dazu wird das Werkstück 14 über den Greifer 42 und die erste Werkstückaufnahme 12 in Richtung der ersten Werkstückschlittenrichtung X1 mittels des hier nicht dargestellten zweiten Führungsschlittens 38 verlagert. Außerdem wird der Lagerschlitten 65 und der Werkstückaufnahmeschlitten 78 in Richtung der Werkstückspindel 16 verlagert (X3-Richtung).
Das Werkstück 14 ist in der Lagermulde 70 des Auflagers 68, jedoch über und etwa 1 bis 3 mm zu dem Auflager 68 beabstandet angeordnet. Somit wird in diesem Verfahrensschritt durch das Auflager 68 keine Lagerwirkung erzielt. Die Andrückrolle 72 ist oberhalb und ebenfalls zu dem Werkstück 14 beabstandet angeordnet und übt somit keinen Druck in Richtung des Auflagers 68 auf das Werkstück 14 aus.
5 zeigt eine weitere Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei aus Gründen der besseren Darstellung die Andrückrolle 72 und der Andrückarm 74 ausgeblendet sind. Gegenüber 4 ist das Werkstück 14 nicht nur mit der ersten Zentriervorrichtung 44, sondern nun auch mit der zweiten Zentriervorrichtung 80 gekoppelt und wird durch diese ebenfalls um die Werkstückdrehachse A1 zentriert und gelagert. Somit ist das Werkstück 14 zwischen den beiden Werkstückaufnahmen 12, 78 aufgespannt.
Gegenüber 4 ist der Greifer 42 nun von dem Werkstück 14 und auch von der ersten Zentriervorrichtung 44 entkoppelt und in einer Bereitschaftsstellung. Das Auflager 68 und die hier nicht dargestellte Andrückrolle 72 sind wie in 4 weiterhin nicht mit dem Werkstück 14 in Kontakt. Das Werkstück 14 wird somit lediglich an dessen Enden mittels der jeweiligen Zentriervorrichtung 44, 80 in der zugehörigen Werkstückaufnahme 12, 78 gelagert.
Das Werkstück 14 wird von der Werkstückspindel 16 drehangetrieben und rotiert um die Werkstückdrehachse A1. Das unbearbeitete Werkstück 14 ist vorliegend bereits weitgehend zylinderförmig ausgebildet, entspricht jedoch noch nicht exakt einer Zylinderform bzw. weißt einen zu großen Durchmesser bzw. Unebenheiten entlang dessen Mantelfläche auf.
Die Werkzeuganordnung 18 führt in 5 einen ersten Schleifbearbeitungsschritt aus. Dazu wird wie vorangehend erläutert das Werkstück 14 drehangetrieben. Weiter ist das erste Schleifwerkzeug 22, das als Schruppscheibe ausgebildet ist, mit einer Mantelflächenseite 86 der Schruppscheibe einerseits des Werkstücks 14 in Kontakt mit dem Werkstück 14. Außerdem wird das erste Schleifwerkzeug 22 um die erste Werkzeugspindeldrehachse A2 mittels der ersten Werkzeugspindel 20 drehangetrieben. Die Schruppscheibe weist eine vergleichsweise hohe Oberflächenrauigkeit auf. Aufgrund der relativen Bewegung und dem Kontakt zwischen erstem Schleifwerkzeug 22 und Werkstück 14 wird Material von dem Werkstück 14 abgetragen.
Für den ersten Schleifbearbeitungsschritt wird ferner das zweite Schleifwerkzeug 26, das als Schlichtscheibe ausgebildet ist, um die zweite Werkzeugspindeldrehachse A3 mittels der zweiten Werkzeugspindel 24 drehangetrieben. Außerdem ist das zweite Schleifwerkzeug 26 andererseits des ersten Schleifwerkzeugs 22 in Kontakt mit dem Werkstück 14. Die Schlichtscheibe weist verglichen mit der Schruppscheibe eine kleine, aber dennoch zum Schleifbearbeiten ausreichende, Oberflächenrauigkeit auf. Aufgrund der relativen Bewegung und dem Kontakt zwischen dem zweiten Schleifwerkzeug 26 und dem Werkstück 14 wird wiederum Material von dem Werkstück 14 abgetragen. Das zweite Schleifwerkzeug 26 weist einen Kontaktbereich mit dem Werkstück 14 auf, der verglichen mit dem Kontaktbereich des ersten Schleifwerkzeugs 22 mit dem Werkstück 14 in Richtung der ersten Werkstückschlittenrichtung X1 weiter von der ersten Werkstückaufnahme 12 entfernt angeordnet ist. Außerdem wird das Werkstück 14 in Richtung der ersten Werkstückschlittenrichtung X1 derart verlagert, dass der Werkstück 14 entlang dessen gesamter Mantelfläche von dem zweiten Werkstückende 84 beginnend bis zu dem ersten Werkstückende 82 von den beiden Schleifwerkzeugen 22, 26 schleifbearbeitet wird. Aufgrund des Abstands der beiden Kontaktbereiche zueinander und der Relativbewegung des Werkstücks 14 relativ zu den Schleifwerkzeugen 22, 26 kann erreicht werden, dass der groben Schleifbearbeitung durch die Schruppscheibe eine feine Schleifbearbeitung durch die Schlichtscheibe nachläuft.
6 zeigt eine weitere Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gegenüber 5 wurde das Werkstück 14 vollständig mittels des ersten Schleifbearbeitungsschritts an dessen gesamter Mantelfläche von dem zweiten Werkstückende 84 bis zu dem ersten Werkstückende 82 schleifbearbeitet. Der erste Schleifbearbeitungsschritt ist somit nun abgeschlossen und das Werkstück 14 liegt in einer Zylinderform vor und ist somit bezüglich einer Werkstücklängsachse, die mit der Werkstückdrehachse A1 zusammenfällt, rotationssymmetrisch ausgebildet. Die beiden Schleifwerkzeuge 22, 26 sind nun nicht mehr mit dem Werkstück 14 in Kontakt.
Bevor das Werkstück 14 umgespannt wird, erfolgt ein Messen des Werkstückdurchmessers entlang der Mantelfläche des Werkstücks 14. Dazu wird eine erste Messvorrichtung 88, die mit zwei parallel zueinander angeordneten Messarmen 90 ausgebildet ist und die auf dem Lagerschlitten 65 angeordnet ist, mit der Mantelfläche des Werkstücks 14 in Kontakt gebracht. Gleichzeitig wird das Werkstück 14 relativ zu der ersten Messvorrichtung 88 in Richtung der ersten Werkstückschlittenrichtung X1 verlagert und mittels der Werkstückspindel 16 um die Werkstückdrehachse A1 drehangetrieben. Somit wird der Werkstückdurchmesser von dem ersten Werkstückende 82 bis zu dem zweiten Werkstückende 84 entlang der Mantelfläche des Werkstücks 14 vermessen. Durch das Messen kann überprüft werden, ob ein vorgegebener Werkstückdurchmesser sowie die Rotationssymmetrie des Werkstücks 14 erreicht wurden. Solle dies nicht der Fall sein, kann der erste Schleifbearbeitungsschritt zumindest für einen bestimmten Abschnitt der Mantelfläche des Werkstücks 14 wiederholt werden.
7 zeigt eine weitere Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei ist zumindest ein Teilschritt des Umspannens des Werkstücks 14 gezeigt. Das Werkstück 14 wird nun nicht mehr drehangetrieben. Die erste Messvorrichtung 88 ist dazu erneut in einer Bereitschaftsposition und berührt das Werkstück 14 nicht. Gegenüber 6 ist erkennbar, dass der Aktuator 76 den Andrückarm 74 nach unten gedrängt hat und nun mittels der Andrückrolle 72 das Werkstück 14 in die Lagermulde 70 gedrückt wird. Somit ist es möglich, das Werkstück 14 allein aufgrund der Lagervorrichtung 69 in Position zu halten. Das Werkstück 14 ist lediglich mittels der Lagervorrichtung 69 mit der Vorrichtung 10 gekoppelt.
Gegenüber 6 ist erkennbar, dass beide Werkstückaufnahmen 12, 78 von dem Werkstück 14 beabstandet sind. Hierfür wurde zunächst die erste Werkstückaufnahme 12 mit dem Werkstück 14 in Richtung der Lagermulde 70 verfahren (X1-Richtung). Danach wurde der Greifer 42 zu dem Werkstück 14 verschwenkt, sodass dieser das Werkstück 14 greift. Anschließend wurde das Werkstück 14 durch eine Verfahrbewegung der Werkstückaufnahme 78 (X3-Richtung) von dieser getrennt, sodass das Werkstück 14 zunächst lediglich durch die erste Werkstückaufnahme 12 und dem Greifer 42 gehalten wird. Danach wurde der Schlitten 32 in der Z1-Richtung und damit auch die Werkstückaufnahme 12 und der Greifer 42 abgesenkt, bis das Werkstück mit der Lagermulde 70 kontaktiert. Anschließend wurde die Andrückrolle 72 durch Betätigen des Aktuators 76 mit dem Werkstück 14 in Kontakt gebracht, sodass dieses zwischen Lagermulde 70 und Andrückrolle geklemmt wird. Daraufhin wurde der Greifer 42 von dem Werkstück entfernt und ferner die die erste Werkstückaufnahme 12 entlang der ersten Werkstückschlittenrichtung X1 von dem Werkstück 14 und damit auch von der zweiten Werkstückaufnahme 78 entfernt. Ferner wurde die Lagervorrichtung 69 mittels des an dem Maschinenbett 66 angeordneten Lagerschlittens 65 ebenfalls verlagert (X2-Richtung), und zwar in Richtung der ersten Werkstückaufnahme 12. Somit wird das Werkstück nun lediglich durch Klemmung zwischen Andrückrolle 72 und Lagermulde 70 gehalten. Anschließend hat der Greifer 42 die erste Zentriervorrichtung 44 umgriffen und, nachdem kein Kontakt mehr zwischen erstem Werkstückende 82 und erster Zentriervorrichtung 44 vorherrschte, hat der Greifer 42 die erste Zentriervorrichtung 44 aus dem Bereich zwischen erstem Werkstückende 82 und Werkstückspindel 16 bewegt und dabei die erste Zentriervorrichtung 44 von der Werkstückspindel 16 entkoppelt.
8 zeigt eine weitere Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gegenüber 7 ist erkennbar, dass das Werkstück 14 nun in der ersten Lagervorrichtung 12 bzw. in der Werkstückspindel 16 umgespannt ist. Dabei erfolgt das Umspannen derart, dass das Werkstück 14 zumindest auch über einen Teil dessen Mantelfläche die Werkstückspindel 16 kontaktiert. Das Werkstück 14 ist nun somit derart in der ersten Lagervorrichtung 12 gelagert, dass es eine definierte Position entlang der Werkstückdrehachse A1 aufweist und nicht verkippen kann. So können zumindest leichte Querkräfte auf das Werkstück 14 in Richtung quer zur Werkstücklängsachse von der ersten Lagervorrichtung 12 aufgefangen werden, ohne dass die Lagervorrichtung 69 eine Lagerwirkung auf das Werkstück 14 ausübt. Vorliegend ist das Werkstück 14 nicht mit der Lagervorrichtung 69 in Kontakt.
Aufgrund des Umspannens in der ersten Lagervorrichtung 12 ist es notwendig, die genaue Position des Werkstücks 14 in der Vorrichtung 10 zu ermitteln. Dazu ist eine zweite Messvorrichtung 94 in Form eines Messtasters auf dem Lagerschlitten 65 vorgesehen. Ein Messkopf 96 der Messvorrichtung 94 wird dazu in die Nähe des zweiten Werkstückendes 84, genauer gesagt in einen Bereich vor dem zweiten Werkstückende 84 gebracht. Darauf folgend wird das Werkstück 14 mittels des Führungsschlittens 38 entlang der ersten Werkstückschlittenrichtung X1 auf den Messkopf 96 zu bewegt, bis das zweite Werkstückende 84 den Messkopf 96 kontaktiert. Somit ist die Position des Werkstücks 14 bzw. des zweiten Werkstückendes 84 bezogen auf die erste Werkstückschlittenrichtung X1 bekannt, sodass folgend ein Schleifbearbeiten an dem zweiten Werkstückende 84 beginnend an der Mantelfläche des Werkstücks 14 durchgeführt werden kann.
9 zeigt eine weitere Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei ist in 9 das Durchführen des zweiten Schleifbearbeitungsschritts gezeigt. Es ist erkennbar, dass das erste Schleifbearbeitungswerkzeug 22 nun gegenüber dem ersten Schleifbearbeitungsschritt um etwa 90 Grad um die Werkzeugschlittendrehachse C1 von oben betrachtet gegen den Uhrzeigersinn gedreht ist. Dies ist nicht zwingend notwendig, ermöglicht aber einen erhöhten Materialabtrag an dem Werkstück 14.
Das Werkstück 14 wird durch die Werkstückspindel 16 um die Werkstückdrehachse A1 drehangetrieben. Außerdem liegt das Werkstück 14 in der Lagermulde 70 auf dem Auflager 68 auf und wird von der Andrückrolle 72 in die Lagermulde 70 gedrückt. Das zweite Werkstückende 84 ist gegenüber dem ersten Schleifbearbeitungsschritt nicht mehr mit der zweiten Werkstückaufnahme 78 gekoppelt, sondern von dieser beabstandet. Dies ermöglicht ein freies Bearbeiten des Werkstücks 14 an dem zweiten Werkstückende 84. Während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts kontaktieren beide Schleifbearbeitungswerkzeuge 22, 26 das Werkstück. Das zweite Schleifwerkzeug 26 weist wiederum einen Kontaktbereich mit dem Werkstück 14 auf, der verglichen mit dem Kontaktbereich des ersten Schleifwerkzeugs 22 mit dem Werkstück 14 in Richtung der ersten Werkstückschlittenrichtung X1 weiter von der ersten Werkstückaufnahme 12 entfernt angeordnet ist. Außerdem wird das Werkstück 14 in Richtung der ersten Werkstückschlittenrichtung X1 derart verlagert, dass das Werkstück 14 entlang dessen Mantelfläche von dem zweiten Werkstückende 84 beginnend bis zu einem Bereich nahe dem ersten Werkstückende 82 oder einem gewünschten Bereich in Richtung des ersten Werkstückendes 82 von den beiden Schleifwerkzeugen 22, 26 schleifbearbeitet wird (Bearbeitungslänge dx1). Aufgrund des Abstands der beiden Kontaktbereiche zueinander und der Relativbewegung des Werkstücks 14 relativ zu den Schleifwerkzeugen 22, 26 kann erreicht werden, dass der groben Schleifbearbeitung durch die Schruppscheibe eine feine Schleifbearbeitung durch die Schlichtscheibe nachläuft.
Vorliegend werden die beiden Schleifbearbeitungswerkzeuge 22, 26 derart mittels deren jeweiligen Werkzeugschlitten 48, 50 verfahren, dass das Werkstück 14 auf vorgegebene Werkstückdurchmesser bearbeitet wird. Vorliegend wird das Werkstück 14 in einem dem zweiten Werkstückende 84 zugeordneten Abschnitt der Mantelfläche auf einen ersten Werkstückdurchmesser und in einem daran in Richtung des ersten Werkstückendes 82 anschließenden Abschnitt der Mantelfläche auf einen zweiten Werkstückdurchmesser schleifbearbeitet, wobei vorliegend der erste Werkstückdurchmesser kleiner als der zweite Werkstückdurchmesser ist. Dies könnte auch anders, beispielsweise umgekehrt, erfolgen. Dies wird noch besser in der nachfolgenden 10 deutlich werden.
Bei dem zweiten Schleifbearbeitungsschritt wird der Werkstückdurchmesser stark reduziert. Gleichzeitig werden durch die Schleifbearbeitungswerkzeuge 22, 26 Kräfte auf das Werkstück 14 aufgebracht. Um diese Kräfte zumindest anteilig aufzufangen und eine hohe Bearbeitungsqualität zu erreichen, ist die Lagervorrichtung 69 während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts nahe der Kontaktbereiche der beiden Schleifbearbeitungswerkzeuge 22, 26 angeordnet. Die Kontaktbereiche sind dabei bevorzugt nicht mehr als 10 mm, besonders bevorzugt nicht mehr als 5 mm, jedoch zumindest 0,5 mm, von einem Kontaktbereich der Lagervorrichtung 69 mit dem Werkstück 14 beabstandet. Genauer gesagt ist die Lagervorrichtung 69 in einem Bereich zwischen der ersten Werkstückaufnahme 12 und den beiden Schleifbearbeitungswerkzeugen 22, 26 angeordnet.
Während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts sind die beiden Schleifbearbeitungswerkzeuge 22, 26 sowie die Lagervorrichtung 69 gegenüber dem Maschinenbett 66 ortsfest und vollziehen keine relative Bewegung. Das Werkstück 14 wird entlang der ersten Werkstückschlittenrichtung X1 in Richtung der beiden Schleifbearbeitungswerkzeuge 22, 26 und der Lagervorrichtung 69 mittels den beiden Werkstückaufnahmen 12, 78 verlagert.
10 zeigt eine weitere Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der zweite Schleifbearbeitungsschritt aus 9 ist nun vollständig abgeschlossen. Das fertig bearbeitete Werkstück 14 ist nun nicht mehr mit den beiden Schleifbearbeitungswerkzeugen 22, 26 und der Lagervorrichtung 69 in Kontakt, sondern wird lediglich mittels der ersten Werkstückaufnahme 12 gelagert bzw. gehalten. Es ist erkennbar, dass das Werkstück 14 aufgrund des zweiten Schleifbearbeitungsschritts in einem an das zweite Werkstückende 84 angrenzenden Abschnitt der Mantelfläche, also einer ersten Werkstückmantelfläche 98 einen ersten Werkstückdurchmesser aufweist, der kleiner als ein zweiter Werkstückdurchmesser ist, der anschließend an diesen Abschnitt in Richtung des ersten Werkstückendes 82 an einem weiteren Abschnitt, also einer zweiten Werkstückmantelfläche 100 an der Mantelfläche des Werkstücks 14 ausgebildet ist. In einem in der Werkstückspindel 16 und daran angrenzenden Bereich, also einer dritten Werkstückmantelfläche 102, wurde das Werkstück 14 nicht mittels des zweiten Schleifbearbeitungsschritt bearbeitet, sondern ist lediglich mittels des ersten Schleifbearbeitungsschritts bearbeitet.
Um den zweiten Schleifbearbeitungsschritt zu überprüfen, wird nun erneut ein Messen des Werkstückdurchmessers mittels der ersten Messvorrichtung 88 durchgeführt. Dazu wird eine erste Messvorrichtung 88 mit den zwei parallel zueinander angeordneten Messarmen 90 mit der Mantelfläche des Werkstücks 14 in Kontakt gebracht. Gleichzeitig wird das Werkstück 14 relativ zu der ersten Messvorrichtung 88 in Richtung der ersten Werkstückschlittenrichtung X1 verlagert und mittels der Werkstückspindel 16 um die Werkstückdrehachse A1 drehangetrieben. Somit wird der Werkstückdurchmesser zumindest in den durch den zweiten Schleifbearbeitungsschritt bearbeiteten Bereich der Mantelfläche des Werkstücks 14 vermessen. Durch das Messen kann überprüft werden, ob in den jeweiligen Abschnitten der Mantelfläche ein vorgegebener Werkstückdurchmesser sowie die Rotationssymmetrie des Werkstücks 14 erreicht wurden. Solle dies nicht der Fall sein, kann der zweite Schleifbearbeitungsschritt zumindest für einen bestimmten Abschnitt der Mantelfläche des Werkstücks 14 wiederholt werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Kinematik besteht in der vorgesehenen Z1-Achse. Die Bewegungen X2, Y1 und Y2 erfolgen relativ zu dem Maschinenbett 66. Der erste Führungsschlitten 32 (Z1-Richtung) trägt u.a. die Werkstückdrehachse A1 und die Werkstückspindel 16. Dadurch ist es möglich, nach dem ersten Schleifbearbeitungsschritt das Werkstück 14 auf das Auflager 68 zur Abstützung zu fahren. Es kann also eine fest montiertes Auflage mit hoher Genauigkeit und Steifigkeit eingesetzt werden. Weiterhin kann durch diesen Freiheitsgrad eine Kompensation der Abnutzung des Auflagers 68 durchgeführt werden. Weiterhin können verschiedene Werkstückdurchmesser in einer Geometrie des Auflagers 68 beim zweiten Schleifbearbeitungsschritt bearbeitet werden. Hierzu muss nur der erste Führungsschlitten (Z1-Achse) entsprechend verfahren werden. In der technischen Realisierung wird das Auflager 68 mit einem auswechselbaren Einsatz ausgeführt.
Wenn das Messen erfolgreich beendet ist, kann ein weiteres Werkstück 14' schleifbearbeitet werden. Dazu wird bereits von dem Werkstückgreifer 30 ein weiteres Werkstück 14' bereitgehalten. Der Werkstückaustausch kann wie in 2 dargestellt erfolgen und das Verfahren zum Schleifbearbeiten kann wie in 2 bis 10 dargestellt erneut durchlaufen werden.
11a zeigt eine Schnittansicht der ersten Zentriervorrichtung 44 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Dabei ist die erste Zentriervorrichtung 44 über einen Teil deren Mantelfläche in der ersten Werkstückaufnahme 12 aufgenommen und durch diese gelagert. Es ist erkennbar, dass die erste Werkstückaufnahme 12 dazu eine nicht näher dargestellte Spannvorrichtung 104 umfasst. An einer der ersten Werkstückaufnahme 12 abgewandten Seite der ersten Zentriervorrichtung 44 ist eine V-förmige Vertiefung 106 ausgebildet, wobei die Vertiefung 106 angrenzend zu der Mantelfläche der ersten Zentriervorrichtung 44 eine umlaufende und zu der Mantelfläche schräg angeordnete Zentrierfläche 108 und ein Sackloch 110 aufweist.
11a zeigt ferner das Werkstück 14, wobei dieses an dessen ersten Werkstückende 82 eine umlaufende Fase 112 aufweist. Das Werkstück 14 ist mittels der umlaufenden Fase 112 mit einem Teil der umlaufenden Zentrierfläche 108 gekoppelt, wodurch es gelagert und zentriert wird. Die in 11a genauer dargestellte Zentrierung ist auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 10 realisiert. Der Vollständigkeit halber sei klargestellt, dass das Werkstück 14 auf der der ersten Werkstückaufnahme 12 abgewandten Seite aus Gründen der einfacheren Darstellung nur teilweise dargestellt ist.
11b zeigt eine Schnittansicht der ersten Zentriervorrichtung 44 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Wie auch bei 11a ist die erste Zentriervorrichtung 44 über einen Teil deren Mantelfläche in der ersten Werkstückaufnahme 12 aufgenommen und durch diese gelagert. Es ist erkennbar, dass die erste Werkstückaufnahme 12 dazu eine nicht näher dargestellte Spannvorrichtung 104 umfasst.
An einer der ersten Werkstückaufnahme 12 abgewandten Seite der ersten Zentriervorrichtung 44 ist eine V-förmige Spitze 114 mit einer umlaufenden Zentrierfläche 116 ausgebildet. An dem ersten Werkstückende 82 des Werkstücks 14 ist eine V-förmige Zentrierbohrung 118 mittig des Werkstücks 14, also auf der Werkstückachse W, ausgebildet. Die Spitze 114 greift in die Zentrierbohrung 118 ein. Somit wird das Werkstück 14 in der ersten Werkstückaufnahme 12 gelagert und zentriert.
12a zeigt eine vereinfachte Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, wobei nur einzelne Bestandteile der Vorrichtung 10 abgebildet sind. Es ist erkennbar, dass der Lagerschlitten 65 mittels einer Lagerschlittenanordnung 120 gekoppelt ist und somit relativ zu dem Maschinenbett 66 in der Lagerschlittenrichtung X2 verlagerbar ist. Die Lagerschlittenanordnung 120 umfasst zumindest zwei an dem Lagerschlitten 65 angeordnete Schienen 121, die in am Maschinenbett 66 angebrachten Schienenführungen 123 geführt sind und somit den Lagerschlitten 65 führen. Die Zuordnung von Schienen 121 und Schienenführungen 123 zu Lagerschlitten 65 und Maschinenbett 66 könnte auch umgekehrt sein. Ferner ist zum Verlagern des Lagerschlittens 65 in der X2-Richtung eine nicht dargestellte Gewindespindel in der Lagerschlittenanordnung 120 vorgesehen sein.
An dem Lagerschlitten 65 sind die drei Führungssäulen 67 angebracht, auf denen wiederum die zweite Werkstückaufnahme 78 in der Werkstückaufnahmeschlittenrichtung X3 mittels eines Werkstückaufnahmeschlittens 121 verlagerbar ist. Die Werkstückschlittenrichtung X3 und die Lagerschlittenrichtung X2 sind zueinander parallel angeordnet. Die Führungssäulen 67 sind auf der dem Lagerschlitten 65 abgewandten Seite mit einem Anschlag 122 miteinander gekoppelt.
Zwischen den Führungssäulen 67 ist ferner ein Stellorgan 124 in Form eines Pneumatikzylinders dargestellt. Das Stellorgan 124 kann betätigt werden und somit die zweite Werkstückaufnahme 78 in der Werkstückaufnahmeschlittenrichtung X3 auf den Führungssäulen 67 verlagern. Dabei sind aufgrund der Ausgestaltung des Stellorgans 124, wie noch im Zusammenhang mit 12b deutlich werden wird, ohne ein eingespanntes Werkstück 14 lediglich Endlagen auf den Führungssäulen 67 anfahrbar, also entweder am Lagerschlitten 65 oder am Anschlag 122 anliegend. Alternativ zur Ausgestaltung mit einem Pneumatikzylinder kann das Stellorgan 124 beispielsweise auch mittels einer Gewindespindel oder einem Servoantrieb realisiert sein.
An dem Lagerschlitten 65 ist ferner der Andrückarm 74 mit der Andrückrolle 72 und der Aktuator 76 sowie das Auflager 68 angeordnet.
12b zeigt eine vereinfachte Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, wobei die Darstellung aus 12a geschnitten dargestellt ist. In dem Lagerschlitten 65 ist ein Hohlzylinder 126 ausgebildet, wobei das Stellorgan 124 ähnlich einem Kolben in dem Hohlzylinder 126 verlagerbar ist. Zum Betätigen des Stellorgans 124 kann dem Hohlzylinder 126 einerseits der kolbenartigen Ausgestaltung des Stellorgans 124 ein Fluid zugeführt werden, wie beispielsweise Luft oder Öl. Ferner kann in dem Hohlzylinder 124 ein Vakuum erzeugt werden.
Soll ein Werkstück 14 mittels der beiden Werkstückaufnahmen 12, 78 gelagert werden, so wird das Werkstück 14 zunächst mit der ersten Lagervorrichtung 12 gekoppelt. Dabei kann der zweite Führungsschlittens 38 entlang der Werkstückschlittenrichtung X1 verlagert werden. Anschließend wird das Werkstück 14 durch Betätigen des Stellorgans 124 mit der zweiten Lagervorrichtung 78 gekoppelt. Abhängig von der Werkstücklänge des Werkstücks 14 und der Position des zweiten Führungsschlittens 38 relativ zu der zweiten Schlittenführung 39 entlang der Werkstückschlittenrichtung X1 kann die zweite Werkstückaufnahme 78 auch eine Position zwischen Lagerschlitten 65 und Anschlag 122 einnehmen. Mit eingesetztem Werkstück 14 ist die Bewegung der zweiten Werkstückaufnahme 78 in der Werkstückaufnahmeschlittenrichtung X3 von der Bewegung des zweiten Führungsschlittens 38 in der Werkstückschlittenrichtung X1 abhängig.
13a stellt eine vereinfachte Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 dar, wobei die Verfahrwege und die Abhängigkeiten der Schlitten zueinander in Zusammenschau mit 13b dargestellt wird. Das Werkstück 14 weist eine Bearbeitungslänge dx1 auf. Um diese Länge beispielsweise mittel des ersten Schleifwerkzeugs 22 zu bearbeiten, wird die erste Werkstückaufnahme 12 in der Werkstückschlittenrichtung X1 um den gleichen Betrag dx1 verlagert. Ferner wird der Lagerschlitten 65 um den Weg dx2 und der Werkstückaufnahmeschlitten 121 um den Weg dx3 verlagert. Als Formel ausgedrückt ergibt sich somit der Zusammenhang dx1 = Bearbeitungslänge= dx2 + dx3.
13b stellt eine vereinfachte Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 dar, wobei gegenüber 13a die erste Werkstückaufnahme 12 um die Bearbeitungslänge dx1 verfahren wurde, der Lagerschlitten 65 um den Weg dx2 und der Werkstückaufnahmeschlitten 121 aufgrund der Kopplung über das Werkstück 14 mit der ersten Werkstückaufnahme 12 relativ zu dem Lagerschlitten 65 um den Weg dx3.
Auf das Maschinenbett 66 bezogen wurde der Werkstückaufnahmeschlitten 121 im Raum ebenfalls um die Bearbeitungslänge dx1 verlagert.
14a und 14b stellen eine vereinfachte Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 dar, wobei jedoch der zweite Schleifbearbeitungsschritt mittels eines alternativen Ablaufs vollzogen wird, der auch als fliegende Bearbeitung bezeichnet werden kann. 14a stellt dabei den Beginn des zweiten Schleifbearbeitungsschritts dar. Anders als vorangehend beschrieben sind das erste und das zweite Schleifwerkzeug 22, 27 - wie aus 14a ersichtlich - zu Beginn des zweiten Schleifbearbeitungsschritts von der Lagervorrichtung 69, also auch von dem Auflager 68 und der Andrückrolle 72, entfernt angeordnet. Anders ausgedrückt beginnt auch hier der zweite Schleifbearbeitungsschritt des Werkstücks 14 an dem zweiten Werkstückende 84 und erstreckt sich in Richtung des ersten Werkstückendes 82, allerdings ist die Lagervorrichtung 69 nicht in der Nähe des zweiten Werkstückendes 84 angeordnet, sondern vorliegend in der Nähe des ersten Werkstückendes 82 bzw. in der Nähe eines in der ersten Werkstückaufnahme 12 aufgenommenen Bereichs des Werkstücks 14.
Aus der Zusammenschau der 14a und 14b wird klar, dass die Position der Lagervorrichtung 69 gegenüber dem Werkstück 14 wie auch gegenüber der ersten Werkstückaufnahme 12 während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts bei der fliegenden Bearbeitung nicht verändert wird. Vielmehr werden die erste Werkstückaufnahme 12 in der X1-Richtung und der Lagerschlitten 65 in der X2-Richtung simultan, also mit gleichem Ausmaß und gleichzeitig, in Richtung der Schleifwerkzeuge 22, 26 verlagert, um das Werkstück 14 entlang der Bearbeitungslänge dx1 zu bearbeiten. Damit ist der Abstand der Lagervorrichtung 69 zu den Schleifwerkzeugen 22, 26 bei der fliegenden Bearbeitung variabel, während er bei dem vorangehend beschriebenen zweiten Schleifbearbeitungsschritt im Wesentlichen konstant ist.
Auch bei der fliegenden Bearbeitung wird das Werkstück 14 während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts drehangetrieben. Um an dem Werkstück 14 auch Geometrien herzustellen, die nicht rotationssymmetrisch sind, kann vorgesehen sein, dass synchron zur Drehbewegung des Werkstücks 14 insbesondere pendelnde Bewegungen der Werkzeuge 22, 26 über die Werkzeugachse Y1 und Y2 durchgeführt werden. Die Drehzahl des Werkstücks 14 ist dabei bevorzugt nicht konstant, kann jedoch auch konstant sein. Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass der zweite Schleifbearbeitungsschritt mehrmals durchlaufen wird. Hier wird eine der Stärken der fliegenden Bearbeitung deutlich, denn gerade bei unsymmetrischen Werkstückkonturen wäre ein Verlagern der Lagervorrichtung 69 entlang des Werkstücks 14 unter Umständen aufgrund unterschiedlicher Werkstückkonturen problematisch: Die Lagervorrichtung 69 ist in einem Bereich des Werkstücks 14 angeordnet, der im zweiten Schleifbearbeitungsschritt nicht bearbeitet wird. Natürlich muss berücksichtigt werden, dass die Lagerwirkung aufgrund des größeren Abstands der Werkzeuge 22, 26 zu der Lagervorrichtung 69 verringert ist. Bevorzugt liegt daher bei der fliegenden Bearbeitung der Abstand zwischen den Werkzeugen 22, 26 bzw. deren Eingriffsbereiche mit dem Werkstück 14 und der Lagervorrichtung 69 bzw. deren Eingriffsbereich in einem Bereich zwischen 0,5 bis 100 mm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69421859 T2 [0004]

Claims

Verfahren zum Schleifbearbeiten eines länglichen Werkstücks (14), umfassend die folgenden Schritte: - Aufspannen des Werkstücks (14), wobei das Werkstück (14) an einem ersten Werkstückende (82) mittels einer ersten Zentriervorrichtung (44) in einer ersten Werkstückaufnahme (12) und an einem zweiten Werkstückende (84) mittels einer zweiten Zentriervorrichtung (80) in einer zweiten Werkstückaufnahme (78) gelagert wird; - Durchführen eines ersten Schleifbearbeitungsschrittes an zumindest einem ersten Abschnitts einer Mantelfläche des Werkstücks (14) mittels einer Werkzeuganordnung (18); - Umspannen des Werkstücks (14), wobei das Werkstück (14) von der ersten und der zweiten Zentriervorrichtung (44, 80) entkoppelt und eines der Werkstückenden (82, 84) in der ersten Werkstückaufnahme (12) aufgenommen wird; und - Durchführen eines zweiten Schleifbearbeitungsschrittes an einem zweiten Abschnitt der Mantelfläche des Werkstücks (14) mittels der Werkzeuganordnung (18), wobei eine Lagervorrichtung (69) das Werkstück (14) über zumindest einen Teil der Mantelfläche des Werkstücks (14) lagert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei dem Aufspannen das Werkstück (14) über eine axiale Stirnfläche des Werkstücks (14) und/oder eine Zentrierung in einer axialen Stirnfläche des Werkstücks (14) und/oder eine insbesondere an die axiale Stirnfläche des Werkstücks (14) angrenzende Fase mit der ersten Zentriervorrichtung (44) gekoppelt wird und/oder über eine weitere axiale Stirnfläche und/oder eine weitere Zentrierung in einer weiteren axialen Stirnfläche des Werkstücks (14) und/oder eine insbesondere an die weitere axiale Stirnfläche des Werkstücks (14) angrenzende weitere Fase mit der zweiten Zentriervorrichtung (80) gekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Werkstück (14) zumindest in dem ersten Schleifbearbeitungsschritt in dem ersten Abschnitt in eine rotationssymmetrische Form geschliffen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Abschnitt die gesamte Mantelfläche des Werkstücks (14) umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei dem Umspannen das Werkstück (14) vor und/oder während des Entkoppelns mittels der Lagervorrichtung (69) über die Mantelfläche des Werkstücks (14) gelagert, insbesondere mittels der Lagervorrichtung (69) geklemmt, wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Greifer (42) zum Greifen der ersten Zentriervorrichtung (44) vorgesehen ist, der bei dem Umspannen die erste Zentriervorrichtung (44) greift und aus einem Bereich zwischen der ersten Werkstückaufnahme (12) und dem ersten Werkstückende (82) entfernt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Abschnitt innerhalb des ersten Abschnitts angeordnet ist oder dem ersten Abschnitt entspricht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei insbesondere während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts die Werkzeuganordnung (18) mit dem Werkstück (14) in Richtung der Werkstücklängsachse (W) des Werkstücks (14) versetzt gegenüber einem Eingriffbereich der Lagervorrichtung (69) in Eingriff ist, insbesondere auf einer der ersten Werkstückaufnahme (12) abgewandten Seite der Lagervorrichtung (69).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei während des ersten und/oder zweiten Schleifbearbeitungsschritts das Werkstück (14) in Richtung der Werkstücklängsachse (W) des Werkstücks (14) relativ zu der Lagervorrichtung (69) bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts die Lagervorrichtung (69) und die Werkzeuganordnung (18) zueinander konstant beabstandet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zumindest während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts die Lagervorrichtung (69) bezüglich der Werkstücklängsachse (W) an einem festen Ort an dem Werkstück (14) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts der Abstand zwischen der Lagervorrichtung (69) und der Werkzeuganordnung (18) variiert, bevorzugt verringert, wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei während des zweiten Schleifbearbeitungsschritts die Werkzeuganordnung (18) gegenüber dem ersten Schleifbearbeitungsschritt zumindest teilweise unterschiedlich ausgerichtet ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei dem zweiten Schleifbearbeitungsschritt eine erste Werkstückmantelfläche (98) auf einen ersten Werkstückdurchmesser und eine zweite Werkstückmantelfläche (100) auf einen zweiten Werkstückdurchmesser geschliffen wird, wobei der erste Durchmesser kleiner als der zweite Durchmesser ist und insbesondere die zweite Werkstückmantelfläche (100) näher an der ersten Werkstückaufnahme (12) als die zweite Werkstückmantelfläche (98) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der beiden Werkstückaufnahmen (12, 78), insbesondere die erste Werkstückaufnahme (12), eine drehantreibbare Werkstückspindel (16) umfasst und das Werkstück (14) zumindest während des ersten und zweiten Schleifbearbeitungsschritts mittels der drehangetriebenen Werkstückspindel (16) drehangetrieben wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach dem ersten Schleifbearbeitungsschritt ein Messen zumindest eines Werkstückdurchmessers in dem ersten Abschnitt und/oder nach dem zweiten Schleifbearbeitungsschritt ein Messen zumindest eines Werkstückdurchmessers in dem zweiten Abschnitt erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach dem Umspannen ein Messen einer Werkstücklänge, insbesondere einer Position des ersten oder zweiten Werkstückendes (82; 84), erfolgt.
Vorrichtung (10) zum Schleifbearbeiten eines länglichen Werkstücks (14), umfassend: - eine erste Werkstückaufnahme (12) zum Lagern des Werkstücks (14) über ein erstes Werkstückende (82) des Werkstücks (14) und eine zweite Werkstückaufnahme (78) zum Lagern des Werkstücks (14) über ein zweites Werkstückende (84) des Werkstücks (14); - eine Werkzeuganordnung (18) zum Schleifbearbeiten des Werkstücks (14); und - eine Lagervorrichtung (69) zum zumindest phasenweisen Lagern des Werkstücks (14) über zumindest einen Teil der Mantelfläche des Werkstücks (14); wobei die Vorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 eingerichtet ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 18, wobei die Lagervorrichtung (69) auf einem Lagerschlitten (65) angeordnet ist, der relativ zu der Werkzeuganordnung (18) und relativ zu der ersten Werkstückaufnahme (12) in Richtung der Werkstücklängsachse (W) verfahrbar ausgebildet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei die Werkzeuganordnung (18) ein erstes Schleifwerkzeug (22) und ein zweites Schleifwerkzeug (26) umfasst, wobei das erste Schleifwerkzeug (22) auf einem ersten Werkzeugschlitten (48) und das zweite Schleifwerkzeug (26) auf einem zweiten Werkzeugschlitten (50) zum Verfahren der Schleifwerkzeuge (22, 26) in einer Translationsrichtung senkrecht zu der Werkstücklängsachse (W) des Werkstücks (14) und/oder senkrecht zu einer Höhenrichtung (Z1) angeordnet sind.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 20, wobei der erste und/oder der zweite Werkzeugschlitten (48, 50) ferner auf einer Schwenkvorrichtung (49) zum Verschwenken des Schleifwerkzeugs (22, 26) um eine Werkzeugschlittendrehachse (C1) angeordnet ist, wobei die Werkzeugschlittendrehachse (C1) in der Höhenrichtung (Z1) ausgerichtet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei die Vorrichtung (10) zum Schleifbearbeiten einen Führungsschlitten (38) aufweist, auf dem die erste Werkstückaufnahme (12) angeordnet ist, und einen Werkstückaufnahmeschlitten (121) aufweist, auf dem die zweite Werkstückaufnahme (78) angeordnet ist, wobei der Führungsschlitten (38) entlang einer Werkstückschlittenrichtung (X1) und der Werkstückaufnahmeschlitten (121) entlang einer Werkstückaufnahmeschlittenrichtung (X3) verfahrbar sind.