DE10351152B3

DE10351152B3 - Maschine zum Bearbeiten von Werkstücken mit Schneidzähnen, insbesondere zum Schleifen von Kreissägeblättern

Info

Publication number: DE10351152B3
Application number: DE2003151152
Authority: DE
Inventors: Peter Lenard
Original assignee: Vollmer Werke Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Vollmer Werke Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2003-11-03
Filing date: 2003-11-03
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2023-11-04

Abstract

Bei einer Maschine (10) zum Bearbeiten von Werkstücken mit Schneidzähnen, insbesondere zum Schleifen von Kreissägeblättern, mit: DOLLAR A - einer Bearbeitungseinrichtung (14), DOLLAR A - einer Werkstückaufnahmeeinrichtung (16), DOLLAR A - einer Vorschubeinrichtung (18) und mit DOLLAR A - einer Werkstückfixiereinrichtung (20), DOLLAR A wobei die Bearbeitungseinrichtung (14) ein über eine Werkzeugspindel um eine Werkzeugspindelachse (A) drehantreibbares Werkzeug (22), insbesondere eine Schleifhaube, aufweist, wobei das drehantreibbare Werkzeug (22) vermittels einer Mehrachsanordnung mit Achsführungsschlitten zur Positionierung des Werkzeugs (22) relativ zu dem zu bearbeitenden Werkstück verlagerbar oder/und verschwenkbar ist, DOLLAR A wobei weiter die Werkstückaufnahmeeinrichtung (16) das zu bearbeitende Werkstück in einer Bearbeitungsposition aufnimmt, DOLLAR A wobei weiter die Vorschubeinrichtung (18) einen Vorschubkopf (14) aufweist, der entlang wenigstens einer Vorschubachse (U, V) zur Positionierung des Werkstücks verlagerbar ist, DOLLAR A und wobei die Werkstückfixiereinrichtung (20) das zu bearbeitende Werkstück in der Bearbeitungsposition fixiert, ist ein gemeinsamer zentraler Maschinenblock (12) vorgesehen, auf dem die Bearbeitungseinrichtung (14), die Vorschubeinrichtung (18), die Werkstückaufnahmeeinrichtung (16) und die Werkstückfixiereinrichtung (20) im Wesentlichen unter Vermeidung von schwerkraftbedingten Biegemomenten gelagert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zum Bearbeiten von Werkstücken mit Schneidzähnen, insbesondere zum Schleifen von Kreissägeblättern, mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Maschinen zum Schleifen von Kreissägeblättern sind aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt beispielsweise die WO 99/16569 A1 eine Maschine, bei der an einem Maschinengestell horizontal von diesem abstehend und freitragend die Werkstückaufnahmeeinrichtung vorgesehen, an welcher das zu bearbeitende Sägeblatt über einen Aufnahmedorn anbringbar ist. Ferner ist an dem Maschinengestell ebenfalls in horizontaler Richtung abstehend und freitragend eine Vorschubeinrichtung angebracht, die über einen Vorschubkopf das Kreissägeblatt positioniert. Benachbart zu der Werkstückaufnahmeeinrichtung und der Vorschubeinrichtung ist an dem Maschinengestell die Bearbeitungseinrichtung mit Mehrachsanordnung befestigt. Auch diese erstreckt sich freitragend in horizontaler Richtung von dem Maschinengestell aus. Die Bearbeitungseinrichtung umfasst eine Mehrachsanordnung mit Achsführungsschlitten und Schwenkoptionen, um ein als drehantreibbare Schleifscheibe ausgebildetes Werkzeug relativ zu dem in der Werkstückaufnahmeeinrichtung aufgenommenen, zu bearbeitenden Kreissägeblatt zu positionieren. Aufgrund der hohen Massen der einzelnen Komponenten, Bearbeitungseinrichtung, Werkstückaufnahmeeinrichtung und Vorschubeinrichtung muss das Maschinengestell der Maschine gemäß diesem Stand der Technik ausgesprochen massiv ausgebildet werden, um den durch die freitragende Anbringung dieser Komponenten an dem Maschinengestell auftretenden Biegemomenten standzuhalten. Es hat sich ferner gezeigt, dass die Montage der einzelnen Komponenten an dem Maschinengestell verhältnismäßig schwierig und aufwendig ist, da verhältnismäßig große Massen bei der Montage der einzelnen Komponenten an dem Maschinengestell sowie bei einer späteren Justierung zueinander bewegt werden müssen.

Aus der deutschen Patentschrift DE 635 03 33 C ist eine Maschine zum Schleifen von Kreissägeblättern bekannt, bei der eine Bearbeitungseinrichtung schwenkbar an einem Maschinenständer in freitragender Weise angeordnet ist. Diese Anordnung führt zu den selben Nachteilen, wie vorstehend bezüglich des Dokuments WO99/16569A1 erläutert. Insbesondere treten erhebliche Biegemomente an dem Maschinenständer auf, die aus der freitragenden Anbringung der Bearbeitungseinsrichtung resultieren. Darüberhinaus ist die Bearbeitungseinrichtung an dem Maschinenständer verhältnis mäßig umständlich zu montieren sowie zu justieren, da sie während der Montage und Justage aufgrund der freitragenden Anbringung über eine zusätzliche Einrichtung gehalten werden muss. Ferner kann die freitragende Anbringung auch zu einer unerwünschten Verstellung der Ausrichtung der Bearbeitungseinrichtung relativ zu der ebenfalls in freitragender Weise angebrachten Werkstückaufnahmeeinrichtung bzw. Werkstückfixiereinrichtung führen.

Schließlich ist aus dem gattungsbildenden Stand der Technik DE 199 20 101 A1 eine Sägeblattschleifmaschine bekannt, bei der die einzelnen Komponenten wie Bearbeitungseinrichtung, Werkstückaufnahmeeinrichtung, Vorschubeinrichtung und Werkstückfixiereinrichtung auf einem großbauendem Maschinengestell angeordnet sind. Das Maschinengestell ist dabei mit einer im Wesentlichen horizontalen ebenen Oberfläche ausgebildet, auf der sich die Komponenten zum Teil abstützen. Betrachtet man die Bearbeitungseinrichtung dieses Standes der Technik, so erkennt man, dass dieser ein Träger zugeordnet ist, der um eine Schwenkachse auf der Oberfläche verschwenkbar ist. In 2 ist jedoch gezeigt, dass auch dieser Träger in freitragender Weise über das Maschinengestell 2 hinausragt, so dass der Träger und damit die gesamte Bearbeitungseinrichtung in Abhängigkeit von der augenblicklichen Stellung starken Biegemomenten ausgesetzt werden kann. Dies führt zu Maßungenauigkeiten bei der Bearbeitung des Sägeblatts.

Es ist demgegenüber eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maschine der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, welche bei vergleichbarer Funktionalität einfacher aufgebaut und leichter zu montieren und zu justieren ist, und welche eine verbesserte Maßgenauigkeit bei der Bearbeitung von Werkstücken besitzt.

Diese Aufgabe wird durch eine Maschine mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass die einzelnen Komponenten, Bearbeitungseinrichtung, Werkstückaufnahmeeinrichtung, Vorschubeinrichtung und Werkstückfixiereinrichtung, derart an dem zentralen Maschinenblock angeordnet sind, dass ihre Schwerpunkte – in vertikaler Projektion betrachtet – innerhalb der Grenzen des zentralen Maschinenblocks liegen. Dadurch lassen sich die einzelnen Komponenten erheblich leichter an dem zentralen Maschinenblock montieren, da sie sich auf diesem über ihre Schwerkraft abstützen. Auch einen Justierung der einzelnen Komponenten zueinander ist im Vergleich zu der vorstehend mit Bezug auf den Stand der Technik diskutierten freitragenden Anordnung einfacher möglich, da die Massen der einzelnen Komponenten von dem zentralen Maschinenblock, auf dem sie sich abstützen, aufgenommen werden. Darüber hinaus kann der zentrale Maschinenblock als Basis für die Maschine verwendet werden, so dass ein Maschinengehäuse, welches aus Sicherheitsgründen um die einzelnen Komponenten herum montiert wird, keine Tragefunktion mehr aufnehmen muss und somit auch erheblich vereinfacht und kostengünstiger hergestellt werden kann. Insgesamt ergibt sich durch die Verwendung eines zentralen Maschinenblocks, auf dem sich die funktionalen Komponenten der erfindungsgemäßen Maschine abstützen, ein Aufbau mit gegenüber dem Stand der Technik verbesserter Kompaktheit, vereinfachter Montage- und Justiermöglichkeit.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Mehrachsanordnung der Bearbeitungseinrichtung eine zur Werkzeugspindelachse im Wesentlichen orthogonale Hubachse, eine zur Hubachse im Wesentlichen orthogonale erste Positionierachse sowie eine zur Hubachse und zur ersten Positionierachse im Wesentlichen orthogonale zweite Positionierachse aufweist.

Setzt man die erfindungsgemäße Maschine für den bevorzugten Fall des Schleifens von Kreissägeblättern ein, so wird das Werkzeug erfindungsgemäß als drehantreibbare Schleifscheibenanordnung ausgebildet. Mit der Mehrachsanordnung ist es dann möglich, einen Schleifhub, das heißt ein oszillierendes Ein- und Austauchen der Schleifscheibe in einzelne Sägezähne, entlang der Hubachse mittels dem dieser zugeordneten Achsführungsschlitten zu realisieren. Mit einem weiteren der ersten Positionierachse zugeordneten Achsführungsschlitten lässt sich die Schleifscheibenanordnung entlang eines Zahnrückens bewegen. Schließlich wird mittels eines dritten Achsführungsschlittens eine Bewegung entlang der zweiten Positionierachse realisiert, so dass sich die Schleifscheibenanordnung quer zur Hubrichtung auch entlang der Zahnbrust eines Schneidzahns bewegen lässt.

Neben den vorstehend beschriebenen Bearbeitungsachsen der Mehrachsenanordnung sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass das drehantreibbare Werkzeug um eine Schrägschliff-Schwenkachse verschwenkbar ist, die mit der Hubachse zusammenfällt oder zur Hubachse parallel verläuft. Durch die Bereiststellung einer Schrägschliff-Schwenkachse lassen sich fasenartige Schrägschliffprofile an der Zahnbrust eines Schneidzahns anbringen.

Ferner kann bei einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass das drehantreibbare Werkzeug um eine Freiwinkel-Schwenkachse verschwenkbar ist, die mit der zweiten Positionierachse zusammenfällt oder zur zweiten Positionierachse parallel verläuft. Durch die Einrichtung eines weiteren Dreh-Freiheitsgrads um die Freiwinkel-Schwenkachse lässt sich der Übergang zwischen Zahnbrust und Zahnrücken beliebig gestalten. Insbesondere ist zu beachten, dass sich durch eine Überlagerung verschiedener Bewegungen der vorstehend angesprochenen Achsführungsschlitten entlang den diesen zugeordneten Achsen sowie um die Schrägschliff-Schwenkachse sowie die Freiwinkel-Schwenkachse nahezu beliebige Geometrien an Zahnbrust und Zahnrücken sowie an den Übergängen zu den Zahnflanken herstellen lassen.

Berücksichtigt man vorstehende Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine, insbesondere die Vielzahl an Komponenten zur Realisierung verschiedener Funktionen der Bearbeitungseinrichtung, so wird klar, dass die Bearbeitungseinrichtung verhältnismäßig viel Bauraum erfordert. Dies zeigt insbesondere die aus dem eingangs diskutierten Stand der Technik gemäß DE 199 20 1041 A1 bekannte Maschine, bei der gemäß den dortigen 1 und 2 raumfordernde Anordnungen zur Unterbringung der einzelnen Maschinenbaugruppen erforderlich sind. Um demgegenüber einen kompakten und im Sinne der Erfindung statisch vorteilhaften Aufbau der Maschine gewährleisten zu können, sieht die Erfindung vor, dass der Maschinenblock einen erhabenen Bereich aufweist, an dem die Werkstückaufnahmeeinrichtung und die Vorschubeinrichtung angebracht sind, und einen gegenüber dem erhabenen Bereich zurückgesetzten Lagerbereich aufweist, an dem die Bearbeitungseinrichtung sowie die Werkstückfixiereinrichtung angebracht sind. So ist es möglich, den durch das Zurücksetzen des Lagerbereichs gegenüber dem erhabenen Bereich in vertikaler Richtung gewonnenen Bauraum zur Unterbringung einzelner Komponenten der Bearbeitungseinrichtung auszunützen. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass der Lagerbereich mit einer geneigten Oberfläche ausgebildet ist. Insbesondere bietet sich an, dass auf der geneigten Oberfläche des Lagerbereichs die der zweiten Positionierachse zugeordnete Achsführung angeordnet ist, mittels welcher eine die übrigen Komponenten der Bearbeitungseinrichtung tragende Basis in Richtung der zweiten Positionierachse verlagerbar ist. Bei einem derartigen Aufbau ist die gesamten Bearbeitungseinrichtung entlang der zweiten Positionierachse über den dieser zugeordneten Achsführungsschlitten verlagerbar. Dabei ist zu beachten, dass die Führungen der der zweiten Positionierachse zugeordneten Achsführung hinreichend stabil ausgebildet sind, um die Masse der Bearbeitungseinrichtung zuverlässig aufnehmen und führen zu können. Auch die Basis der Bearbeitungseinrichtung ist hinreichend stabil auszubilden, jedoch mit erheblich geringerem Aufwand, als bei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik das gesamte Maschinengestell zu dimensionieren ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht in diesen Zusammenhang vor, dass sich die Basis ausgehend von dem Lagerbereich zu dem erhabenen Bereich des Maschinenblocks erstreckt.

Vorteilhafterweise ist der zentrale Maschinenblock aus Gussmaterial, insbesondere aus Graugussmaterial oder Mineralgussmaterial hergestellt. Eine derartige Materialwahl gewährleistet eine verhältnismäßig einfache und kostengünstige Herstellbarkeit des Maschinenblocks bei guter Maßhaltigkeit und Lastaufnahmefähigkeit.

Selbstverständlich ist es möglich, verschiedene – insbesondere auswechselbare – Schleifscheiben zur Gewährleistung der einzelnen Schleiffunktionen bereitzustellen. Eine vorteilhafte, da im Einsatzfall flexible, Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch vor, dass die Schleifscheibenanordnung eine erste Schleifscheibe aufweist, die zum Schleifen der Zahnrückengeometrie ausgebildet ist, und eine zweite Schleifscheibe aufweist, die zum Schleifen der Zahnbrustgeometrie ausgebildet ist. Somit ist über die Werkzeugspindel unabhängig von der gegenwärtigen Schleifsituation und Aufga be lediglich die Schleifscheibenanordnung anzutreiben, die dann vermittels der Bearbeitungseinrichtung und der jeweiligen Achsführungen bzw. Spindeln in die der gegenwärtigen Schleifsituation angepasste Stellung gebracht wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht eine an der Bearbeitungseinrichtung angebrachte Messfühlereinheit vor, die vermittels der Mehrachsanordnung relativ zu dem zu bearbeitenden Werkstück verlagerbar ist. Dabei kann die Messfühlereinheit einen ersten Messfühler aufweisen, der zum Abtasten von Quer- zur Hubachse verlaufenden Flächenkomponenten des zu bearbeitenden Werkstücks ausgebildet ist. Im Beispielsfall eines zu bearbeitenden Kreissägeblattes bedeutet dies, dass mit dem ersten Messfühler insbesondere die Zahnrückengeometrie eines Schneidzahns aber auch die Dicke eines Sägeblatts vermessen werden können. Ferner kann an der Messfühlereinheit ein zweiter Messfühler vorgesehen sein, der zum Abtasten von quer zur ersten Positionierachse verlaufenden Flächenkomponenten des zu bearbeitenden Werkstücks ausgebildet ist. Für den Beispielsfall des zu bearbeitenden Kreissägeblattes bedeutet dies, dass mit dem zweiten Messfühler die Zahnbrustgeometrie eines Schneidzahns vermessen werden kann. Beide Messfühler, das heißt erster und zweiter Messfühler können auch zur Grundeinmessung der Maschine bei deren Erstaufstellung oder in regelmäßigen Wartungszyklen genutzt werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Messfühlereinheit einen Messbalken aufweist, der zum Bestimmen eines Umfangsmaßes, insbesondere eines Außendurchmessers, des zu bearbeitenden Werkstücks ausgebildet ist. Der Messbalken kann derart genutzt werden, dass bei Anbringen eines neuen Kreissägeblatts an der Werkstückaufnahmeeinrichtung und bei Fixieren des Kreissägeblatts mittels der Werkstückfixiereinrichtung die gegenwärtige Position des Zentrums des Kreissägeblatts sowie weitere dessen Geometrie beschreibende Parameter, wie beispielsweise sein Außendurchmesser bestimmt werden.

Vorstehend wurden bei der Würdigung der Bearbeitungseinrichtung verschiedene Funktionalitäten bezüglich der Gestaltung von Schneidzähnen diskutiert. Ergänzend hierzu sei angemerkt, dass eine Weiterbildung der Erfindung eine an der Bearbeitungseinrichtung angebrachte dritte Schleifscheibe aufweisen kann, die um eine zur zweiten Positionierachse im Wesentlichen parallele Antriebsachse drehantreibbar ist und die zum Anbringen einer Spanteilernut in dem Zahnrücken ausgebildet ist.

Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass an der Bearbeitungseinrichtung ein Schleifstift angebracht ist, der um eine zur Hubachse im Wesentlichen parallele Antriebsachse drehantreibbar ist und der zum Bearbeiten der Zahnbrust ausgebildet ist. Mit einem derartigen Schleifstift kann beispielsweise die Zahnbrust konkav zugeschliffen werden, so dass sich eine sogenannte Hohlbrust ausbildet.

Um das Bestücken der erfindungsgemäßen Maschine mit zu bearbeitenden Werkstücken, insbesondere Kreissägeblättern, automatisiert durchführen zu können sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Werkstückaufnahmeeinrichtung entlang einer Ladeachse vermittels einer Ladespindel zwischen einer Ladeposition und einer Bearbeitungsposition verlagerbar ist. So kann in der Ladeposition ein zu bearbeitendes Werkstück, insbesondere ein Kreissägeblatt, auf die Werkstückaufnahmeeinrichtung aufgesetzt und von dort in die Bearbeitungsposition verlagert werden. Die Bearbeitungsposition der Werkstückaufnahmeeinrichtung hängt jeweils von den Dimensionen des zu bearbeitenden Sägeblatts ab. So wird beispielsweise mit dem vorstehend angesprochenen Messbalken bestimmt, wenn ein zu bearbeitender Schneidzahn des Sägeblatts eine Sollposition erreicht hat, die auch als geometrischer Punkt bezeichnet wird. Ist diese Position erreicht, so verharrt die Werkstückaufnahmeeinrichtung in der entsprechenden Position, die für dieses Sägeblatt die Bearbeitungsposition bildet. Nach Bearbeitung dieses Werkstücks kann dieses wiederum entlang der Ladeachse über den Ladeachsführungsschlitten aus der Bearbeitungsposition in die Ladeposition gebracht werden.

Bezüglich der Vorschubeinrichtung sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass diese einen Zweiachsantrieb aufweist, mittels welchem der Vorschubkopf in einer zur zweiten Positionierachse im Wesentlichen orthogonalen Ebene verlagerbar ist. Gleichermaßen ist es erfindungsgemäß auch möglich, den Vorschubkopf polarkoordinatenartig mittels eines kombinierten Einachs- und Schwenkantriebs zu positionieren.

Um die Maschine gegenüber der Umgebung abzuschirmen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung ein Maschinengehäuse vor, welches den zentralen Maschinenblock mit den daran angebrachten Komponenten, Schleifeinrichtung, Vorschubeinrichtung, Werkstückhalteeinrichtung und Werkstückklemmeinrichtung, aufnimmt.

Das Maschinengehäuse übernimmt jedoch keine Tragefunktion einzelner Komponenten, insbesondere keine Tragefunktion für eine der Komponenten Bearbeitungseinrichtung, Vorschubeinrichtung, Werkstückaufnahmeeinrichtung und Werkstückfixiereinrichtung, welche, wie vorstehend ausführlich beschrieben, am zentralen Maschinenblock angebracht sind und sich über diesen an einer Bodenfläche abstützen.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es stellen dar:
1 eine perspektivische Ansicht des zentralen Maschinenblocks samt daran montierten Maschinenkomponenten;
2 eine Vorderansicht des in 1 gezeigten Teils der Maschine;
3 eine perspektivische Ansicht des in 1 und 2 gezeigten Teils der erfindungsgemäßen Maschine aus anderem Blickwinkel;
4 eine vergrößerte Darstellung des in 1 strichliert umkreisten und mit IV bezeichneten Bereichs;
5 eine perspektivische Teilansicht zur Erläuterung der Maschinenfunktion bei Bearbeitung der Zahnbrust;
6 eine perspektivische Teilansicht zur Erläuterung der Maschinenfunktion bei der Bearbeitung des Zahnrückens;
7 eine perspektivische Teilansicht der erfindungsgemäßen Maschine zur Erläuterung der Funktion zum Schleifen einer Spanteilernut;
8 eine perspektivische Teilansicht der erfindungsgemäßen Maschine zur Erläuterung der Funktion zum Schleifen eines Zahns mit konkaver Zahnbrust;
9 eine perspektivische Teilschnittansicht zur Erläuterung der Funktion des Messbalkens;
10 eine perspektivische Teilansicht der erfindungsgemäßen Maschine zur Erläuterung des Einsatzes eines ersten Messfühlers;
11 eine perspektivische Teilansicht der erfindungsgemäßen Maschine zur Erläuterung des Einsatzes eines zweiten Messfühlers;
12 eine perspektivische Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Maschine samt Maschinengehäuse.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Maschine zum Schleifen von Kreissägeblättern allgemein mit 10 bezeichnet. Diese umfasst einen zentralen Maschinenblock 12. Auf dem Maschinenblock 12 stützt sich eine Bearbeitungseinrichtung 14 ab. Ferner ist an dem Maschinenblock 12 eine Werkstückaufnahmeeinrichtung 16, eine Vorschubeinrichtung 18 und eine Werkstückfixiereinrichtung 20 angebracht. Die einzelnen Komponenten sind auch in der Vorderansicht gemäß 2 und in der aus gegenüber 1 verändertem Blickwinkel gezeigten perspektivischen Ansicht gemäß 3 dargestellt.
Die Bearbeitungseinrichtung weist eine Schleifscheibenanordnung 22 auf, die über einen Motor 24 und ein diesem zugeordnetes Getriebe 26 um eine Werkzeugspindelachse A drehangetrieben ist. Die Schleifscheibenanordnung 22 ist über verschiedene Schwenk- und Linearantriebe relativ zu einem Aufnahmedorn 28 der Werkstückaufnahmeeinrichtung 16 beliebig positionierbar. Auf den Aufnahmedorn 28 wird, wie nachfolgend noch gezeigt und erläutert wird, ein Sägeblatt aufgenommen und fixiert.
Im einzelnen weist die Bearbeitungseinrichtung 14 eine Achsführung 30 mit einem zugeordneten Achsführungsschlitten 32 auf, mittels welchem sich eine Basis 34 der Bearbeitungseinrichtung 14 in 1 entlang der Achse X verlagern lässt. Ferner weist die Bearbeitungseinrichtung 14 eine Achsführung 36 auf mit welcher sich die gesamte Basis 34 mit den daran angeordneten Maschinenkomponenten relativ zu dem Maschinenblock 12 in Richtung der mit Y bezeichneten Achse verlagern lässt. Darüber hinaus weist die Bearbeitungseinrichtung 14 eine weitere nicht gezeigte Achsführung auf, die eine Verlagerung der Schleifscheibenanordnung 22 entlang der mit Z bezeichneten Achse, nachfolgend auch als Hubachse bezeichnet, ermöglicht.
Demnach lässt sich die um die Werkzeugspindelachse A drehantreibbare Schleifscheibenanordnung 22 entlang den drei zueinander im Wesentlichen orthogonal verlaufenden Achsen X, Y und Z mit den jeweiligen Achsführungen numerisch gesteuert verlagern. Zusätzlich zu dieser Verlagerungsmöglichkeit ist bei der Maschine 10 vorgesehen, dass die drehangetriebene Schleifscheibenanordnung 22 um eine zu der Werkzeugspindelachse A im Wesentlichen orthogonale, durch das Zentrum der Schleifscheibenanordnung 22 verlaufende und zu der Achse Z parallele Schwenkachse verschwenkbar ist, wie durch den Doppelpfeil C angedeutet. Ferner sieht die Erfindung vor, dass die Basis 14 samt der daran angebrachten Komponenten um eine im Wesentlichen parallel zu der mit Y bezeichneten Schwenkachse verschwenken lässt, wie durch den Doppelpfeil B gezeigt. Diese letztgenannte Schwenkachse wird mit Bezug auf 5 noch näher erläutert und ist dort mit dem Buchstaben "E" bezeichnet.
Die Werkstückaufnahmeeinrichtung 16 ist vermittels einer Achsführung 38 entlang einer mit dem Doppelpfeil R gekennzeichneten Achse im Wesentlichen parallel zur Z-Achse verlagerbar. Durch diese Verlagerung lässt sich die Werkstückaufnahmeeinrichtung 16 zwischen der in 1 gezeigten Bearbeitungsposition, in welcher ein Sägeblatt mittels der Schleifscheibenanordnung 22 bearbeitet werden kann, wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird, und einer in 1 nicht gezeigten Ladeposition verlagern. In der in 1 nicht gezeigten Ladeposition befindet sich die Werkstückaufnahmeeinrichtung 16 in einer in 1 rechten Stellung nahe eines Anschlags 40, wobei in dieser Ladeposition ein bearbeitetes Sägeblatt entnommen und die Maschine mit einem neu zu bearbeitenden Sägeblatt bestückt werden kann.
Die Vorschubeinrichtung 18 umfasst eine Zweiachsanordnung, um einen Vorschubkopf 42 in einer von den mit U und V bezeichneten Achsen aufgespannten Ebene zu verlagern.
Schließlich dient die Werkstückfixiereinrichtung 20 dazu, ein auf dem Aufnahmedorn 28 aufgenommenes und in die in 1 gezeigte Bearbeitungsposition verlagertes Sägeblatt festzuspannen, indem ein entlang der Achse Y verlagerbarer Teil 44 entgegen einen an dem zentralen Maschinenblock 12 fest angebrachten starren Teil 46 gepresst wird.
4 zeigt den in 1 mit IV bezeichneten Bildausschnitt in vergrößerter Darstellung. Insbesondere zeigt 4, dass die Schleifscheibenanordnung 22 aus zwei gekoppelte Schleifscheiben 22₁ und 22₂ besteht, die über eine Befestigungsschraube 50 auf einer nicht gezeigten Werkzeugspindel drehfest befestigt sind. Ferner zeigt 4, dass an dem Vorschubkopf 42 ein Vorschubfinger 52 vorgesehen ist, über den der Vorschubkopf 42 an einem auf dem Aufnahmedorn 28 aufgenommenen in 4 nicht gezeigten Kreissägeblatt definiert an Schneidzähnen angreift und diese durch Bewegung des Vorschubkopfes 42 in der von den Achsen U und V aufgespannten Ebene numerisch gesteuert zahnweise vorschiebt.
Neben der Schleifscheibenanordnung 22 ist in 4 eine Messfühlereinheit 54 gezeigt. Die Messfühlereinheit 54 umfasst einen ersten Messfühler 56 sowie einen zweiten Messfühler 58, die von einem Messkopf 60 im Wesentlichen orthogonal zueinander abstehen. Ferner umfasst die Messfühlereinheit 54 einen Messbalken 62, der mit einer diesem zugeordneten Messeinrichtung 64 gekoppelt ist. 4 zeigt ferner einen Schleifarm 66, an dessen Ende eine um eine Antriebsachse D drehangetriebene Schleifscheibe 68 angebracht ist.
In 5 ist eine Situation dargestellt, bei welcher ein Kreissägeblatt 70, das auf dem in 1 bis 4 gezeigten Aufnahmedorn 28 aufgenommen ist und vermittels des bewegbaren Teils 44 der Werkstückfixiereinrichtung 20 festgelegt ist, geschliffen wird. Das Kreissägeblatt 70 weist eine Vielzahl von Schneidzähnen 72 auf. Diese besitzen eine Zahnbrust 74, Zahnflanken 76 sowie einen Zahnrücken 78 (in 5 verdeckt).
In der in 5 gezeigten Situation wird der Zahn 72' über die Schleifscheibenanordnung 22, genauer gesagt vermittels der Schleifscheibe 22₁ im Bereich seiner Zahnbrust 74' bearbeitet. Hierzu wird die sich um die Achse A entsprechend Pfeil P drehende Schleifscheibenanordnung 22 vermittels der entsprechenden Achsführung entlang der Hubachse Z bewegt, so dass die Schleifscheibe 22₁ in Wechselwirkung mit dem Schneidzahn 72' tritt. Die Bewegung der Schleifscheibe 22₁ in Richtung der Z-Achse erfolgt numerisch gesteuert und kann bei Bedarf oszillierend durchgeführt werden.
Die Spitze des gegenwärtig in Bearbeitung befindlichen Schneidzahns 22' bestimmt einen Punkt G, der auch als "geometrischer Punkt" bezeichnet wird. Dieser geometrische Punkt G ist in der erfindungsgemäßen Maschine 10 festgelegt und unabhängig von dem gegenwärtig bearbeiteten Kreissägeblatt 70. Das Kreissägeblatt 70 wird nämlich über die Werkstückaufnahmeeinrichtung 16, insbesondere über deren Linearverschiebbarkeit entlang der Richtung R, so eingestellt, dass sich die Spitze des gegenwärtig zu bearbeitenden Schneidzahns 72' in dem geometrischen Punkt G befindet. Es sei weiter darauf hingewiesen, dass der geometrische Punkt G auch den Verlauf der Achse E bestimmt, um welche die Schwenkbewegung der Bearbeitungseinrichtung entsprechend Doppelpfeil B aus 1 bis 3 erfolgt.
Die weiteren Maschinenkomponenten, die in 5 gezeigt sind, wie beispielsweise die Messfühlereinheit 54, der Schleifarm 66 samt Schleifscheibe 68 bleiben bei der Bearbeitungssituation gemäß 5 passiv.
6 zeigt eine von der Bearbeitungssituation gemäß 5 abweichende Bearbeitungssituation. In 6 wurden Teile der Bearbeitungseinrichtung 14 entsprechend Pfeil B um die Schwenkachse E durch den geometrischen Punkt G derart ver schwenkt, dass sich nunmehr die Hubachse Z in 6 vertikal erstreckt. Dadurch wurde die Schleifscheibe 22₂ der Schleifscheibenanordnung 22 in Aktivposition gebracht. Bei der in 6 gezeigten Bearbeitungssituation greift die Stirnfläche der Schleifscheibe 22₂ an dem Zahnrücken des derzeit in Bearbeitung befindlichen Schneidzahns 72' an und schleift diesen unter der Drehung gemäß Pfeil P um die Werkzeugspindelachse A. Während der Schleifbewegung erfolgt eine numerisch gesteuerte Bewegung der Schleifscheibenanordnung 22 entlang der Hubachse Z und gewünschtenfalls entlang der Achsen X und Y sowie um die Schwenkachsen E und C. Wiederum sind die in 6 gezeigten weiteren Komponenten, wie beispielsweise die Messfühlereinheit 54 bei der in 6 gezeigten Schleifsituation passiv.
7 zeigt eine weitere Schleifsituation, bei welcher der Schneidzahn 72' des Kreissägeblatts 70 vermittels der Schleifscheibe 68 bearbeitet wird. Die Schleifscheibe 68 wird entsprechend Pfeil F um die Antriebsachse D angetrieben. Die Bearbeitungseinrichtung 14 wurde durch Verlagerung entlang der Positionierachsen X und Y sowie entlang der Hubachse Z derart positioniert, dass die Schleifscheibe 68 etwa mittig bezüglich der Breite b des Schneidzahns 72' positioniert ist und in diesen geringfügig eintaucht. Sie schleift somit eine Nut in den Zahnrücken 78' des gerade bearbeiteten Schneidzahns 72'. Eine derartige Nut wird als Spanteilernut bezeichnet und hat die Wirkung, dass bei einer Bearbeitung eines Werkstücks mit dem Sägeblatt 70 durch einen entsprechend ausgebildeten Schneidzahn 72 abgehobene Späne zweigeteilt werden.
Um die Spanteilernut über die gesamte Höhe des Zahnrückens 78' einzuarbeiten, bewegt sich die Bearbeitungseinrichtung 14 während der Bearbeitung des Schneidzahns 72' numerisch gesteuert entlang der Positionierachse X.
8 zeigt eine weitere Bearbeitungssituation des Kreissägeblatts 70. In 8 ist ein Schleifstift 80 gezeigt, der in einer Schleifstiftaufnahme 82 aufgenommen ist. Die Schleifstiftaufnahme 82 ist um eine Antriebsachse F drehangetrieben. Der Schleifstift 80 trägt an seinem freien Ende einen zylindrischen Schleifkörper 84. Während der Bearbeitung des Schneidzahns 72 wird der Schleifstift 80 von der Bearbeitungseinrichtung 14 relativ zu dem Kreissägeblatt 70 entlang der Richtung Z der Hubachse bewegt. Der Stift 80 ist durch entsprechende Verlagerung entlang der Positionierachsen X und Y derart positioniert, dass er mit der Zahnbrust 74' in Wechselwirkung tritt und aufgrund seiner Rotationsbewegung um die Achse F entsprechend Pfeil N ein zu seiner zylindrischen Mantelfläche korrespondierendes konkaves Profil in die Zahnbrust 74' des gerade bearbeitenden Schneidzahns 72' einschleift.
9 zeigt eine Situation, in der die Bearbeitungseinrichtung 14 durch entsprechende Verlagerung entlang den Achsen X, Y und Z derart positioniert ist, dass sich der geometrische Punkt G der Maschine 10 genau in der Mitte der Oberfläche des Messbalkens 72 befindet. Sobald die Bearbeitungseinrichtung 14 diese Position eingenommen hat, wird das Sägeblatt 70 vermittels der in 9 nicht gezeigten Werkstückaufnahmeeinrichtung 16 durch Bewegung derselben entlang der Achse R derart positioniert, dass der augenblicklich zu bearbeitende Schneidzahn 72' an dem Messbalken 62 im geometrischen Punkt G zur Anlage kommt. Ist diese Position erreicht, so wird das Sägeblatt 70 durch den verlagerbaren Teil 44 der Werkstückfixiereinrichtung 20 fixiert.
10 zeigt eine Messsituation, in welcher die Bearbeitungseinrichtung 14 um die Schwenkachse E durch den geometrischen Punkt G derart verschwenkt wurde, dass die Hubachse Z im Wesentlichen vertikal verläuft. Der Messfühler 56 erstreckt sich ausgehend von dem Messkopf 60 derart schräg nach unten, dass er zur Vermessung des Zahnrückens des zu bearbeitenden Schneidzahns 72' an dem Kreissägeblatt 70 angreift. Zur Vermessung wird nun der Messfühler 56 durch Verlagerung der Bearbeitungseinrichtung entlang der Hubachse Z und der Positionierachsen X und Y auf dem Zahnrücken des zu bearbeitenden Zahns 72' verschoben.
11 zeigt eine Messsituation, in welcher vermittels des zweiten Messfühlers 58, der sich ebenfalls von dem Zahnkopf 60 aus erstreckt, die Zahnbrust 74' des zu bearbeitenden Zahns 72' vermessen wird. Hierzu wird die Bearbeitungseinrichtung 14 wiederum entlang der Hubachse Z sowie der Positionierachsen X, Y verlagert, bis das freie Ende des Messfühlers 58 auf der Oberfläche der Zahnbrust 74' zur Anlage kommt. Sodann wird durch Verlagerung der Bearbeitungseinrichtung 14 entlang der Hubachse Z und der Positionierachse Y und gegebenenfalls entlang der Positionierachse X die Oberfläche der Zahnbrust 74' abgetastet.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Maschine aus ähnlichem Blickwinkel wie 1. Dabei ist die erfindungsgemäße Maschine 10 mit all ihren Komponenten, wie vorstehend beschrieben, in ein Maschinengehäuse 90 eingesetzt. Das Maschinengehäuse 90 weist eine Rückwand 92 und eine Seitenwand 94 auf, welche die Maschine 10 überragen. Ferner weist das Maschinengehäuse 90 eine Vorderwand 96 und eine rechte Seitenwand 98 auf, die visuellen und mechanischen Zugang zu der Maschine bieten. Das Maschinengehäuse 90 ist ausreichend stabil ausgebildet, dass es eine nicht gezeigte Abdeckhaube trägt und die Maschine 10 gegen äußere mechanische Einflüsse abschirmt. Es muss jedoch im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik nicht massiv ausgebildet werden, um massereiche Maschinenkomponenten zu tragen. Dies erleichtert insbesondere die Montage der erfindungsgemäßen Maschine 10, die lediglich auf dem zentralen Maschinenblock 12 montiert werden muss und nach vollständiger Montage und Justage auf dem zentralen Maschinenblock 12 sowie nach einer Durchführung von Testläufen außerhalb des Maschinengehäuses in das Maschinengehäuse 90 eingesetzt werden kann. Das Maschinengehäuse 90 kann demzufolge in einer Art Leichtbauweise gewichtssparend hergestellt werden und erfüllt lediglich Schutz- und Gestaltungsfunktionen.

Claims

Maschine (10) zum Bearbeiten von Werkstücken (70) mit Schneidzähnen (72), insbesondere zum Schleifen von Kreissägeblättern, mit: – einer Bearbeitungseinrichtung (14), – einer Werkstückaufnahmeeinrichtung (16), – einer Vorschubeinrichtung (18), – einer Werkstückfixiereinrichtung (20) und mit – einem zentralen Maschinenblock (12), an dem die Bearbeitungseinrichtung (14), die Vorschubeinrichtung (18), die Werkstückaufnahmeeinrichtung (16) und die Werkstückfixiereinrichtung (20) gelagert sind, wobei die Bearbeitungseinrichtung (14) ein über eine Werkzeugspindel um eine Werkzeugspindelachse (A) drehantreibbares Werkzeug (22) aufweist, wobei das drehantreibbare Werkzeug (22) vermittels einer Mehrachsanordnung mit Achsführungsschlitten zur Positionierung des Werkzeugs (22) relativ zu dem zu bearbeitenden Werkstück (70) verlagerbar oder/und verschwenkbar ist, wobei weiter die Werkstückaufnahmeeinrichtung (16) das zu bearbeitende Werkstück (70) in einer Bearbeitungsposition aufnimmt, wobei weiter die Vorschubeinrichtung (18) einen Vorschubkopf (42) aufweist, der entlang wenigstens einer Vorschubachse (R) zur Positionierung des Werkstücks (70) verlagerbar ist, und wobei die Werkstückfixiereinrichtung (20) das zu bearbeitende Werkstück (70) in der Bearbeitungsposition fixiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (14), die Werkstückaufnahmeeinrichtung (16), die Vorschubeinrichtung (18) und die Werkstückfixiereinrichtung (20) an dem zentralen Maschinenblock (12) im Wesentlichen unter Vermeidung von schwerkraftbedingten Biegemomenten derart gelagert sind, dass ihre Schwerpunkte – in vertikaler Projektion betrachtet – innerhalb der Grenzen des zentralen Maschinenblocks (12) liegen, und dass ferner der Maschinenblock (12) einen erhabenen Bereich aufweist, an dem die Werkstückaufnahmeeinrichtung (16) und die Vorschubeinrichtung (18) angebracht sind, und einen gegenüber dem erhabenen Bereich zurückgesetzten Lagerbereich aufweist, an dem die Bearbeitungseinrichtung (14) sowie die Werkstückfixiereinrichtung (20) angebracht sind.
Maschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrachsanordnung der Bearbeitungseinrichtung eine zur Werkzeugspindelachse (A) im Wesentlichen orthogonale Hubachse (Z), eine zur Hubachse (Z) im Wesentlichen orthogonale erste Positionierachse (X) sowie eine zur Hubachse (Z) und zur ersten Positionierachse (X) im Wesentlichen orthogonale zweite Positionierachse (Y) aufweist.
Maschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das drehantreibbare Werkzeug (22) um eine Schrägschliff-Schwenkachse (C) verschwenkbar ist, die mit der Hubachse (Z) zusammenfällt oder zur Hubachse (Z) parallel verläuft.
Maschine (10) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das drehantreibbare Werkzeug (22) um eine Freiwinkel-Schwenkachse (E) verschwenkbar ist, die mit der zweiten Positionierachse (Y) zusammenfällt oder zur zweiten Positionierachse (Y) parallel verläuft.
Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbereich mit einer geneigten Oberfläche ausgebildet ist.
Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lagerbereich, insbesondere auf der geneigten Oberfläche des Lagerbereichs, die der zweiten Positionierachse (Y) zugeordnete Achsführung (36) angeordnet ist, mittels welcher eine die übrigen Komponenten der Bearbeitungseinrichtung (14) tragende Basis (34) in Richtung der zweiten Positionierachse (Y) verlagerbar ist.
Maschine (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Basis (34) ausgehend von dem Lagerbereich zu dem erhabenen Bereich des Maschinenblocks (12) erstreckt.
Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Maschinenblock (12) aus Gussmaterial, insbesondere aus Graugussmaterial oder Mineralgussmaterial, hergestellt ist.
Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (22) von einer Schleifscheibenanordnung gebildet ist.
Maschine (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibenanordnung eine erste Schleifscheibe (22₁ ) aufweist, die zum Schleifen der Zahnrückengeometrie ausgebildet ist, und eine zweite Schleifscheibe (22₂ ) aufweist, die zum Schleifen der Zahnbrustgeometrie ausgebildet ist.
Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine an der Bearbeitungseinrichtung (14) angebrachte Messfühlereinheit (60), die vermittels der Mehrachsanordnung relativ zu dem zu bearbeitenden Werkstück (70) verlagerbar ist.
Maschine (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfühlereinheit (60) einen ersten Messfühler (56) aufweist, der zum Abtasten von quer zur Hubachse (Z) verlaufenden Flächenkomponenten des zu bearbeitenden Werkstücks (70) ausgebildet ist.
Maschine (10) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfühlereinheit (60) einen zweiten Messfühler (58) aufweist, der zum Abtasten von quer zur ersten Positionierachse (X) verlaufenden Flächenkomponenten des zu bearbeitenden Werkstücks (70) ausgebildet ist.
Maschine (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfühlereinheit (60) einen Messbalken (62) aufweist, der zum Bestimmen eines Umfangsmaßes, insbesondere eines Außendurchmessers, des zu bearbeitenden Werkstücks (70) ausgebildet ist.
Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine an der Bearbeitungseinrichtung (14) angebrachte dritte Schleifscheibe (68), die um eine zur zweiten Positionierachse (Y) im Wesentlichen parallele Antriebsachse (D) drehantreibbar ist und die zum Anbringen einer Spanteilernut in einem Zahnrücken (78) ausgebildet ist.
Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen an der Bearbeitungseinrichtung (14) angebrachten Schleifstift (80), der um eine zur Hubachse (Z) im Wesentlichen parallele Antriebsachse (F) drehantreibbar ist und der zum Bearbeiten einer Zahnbrust (74) ausgebildet ist.
Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückaufnahmeeinrichtung (16) entlang einer Ladeachse (R) vermittels einer Ladespindel zwischen einer Ladeposition und einer Bearbeitungsposition verlagerbar ist.
Maschine (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung (18) einen Zweiachsantrieb aufweist, mittels welchem der Vorschubkopf (42) in einer zur zweiten Positionierachse (Y) im Wesentlichen orthogonalen Ebene (U, V) verlagerbar ist.
Maschine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Maschinengehäuse (90), welches den zentralen Maschinenblock (12) mit den daran angebrachten Komponenten, Bearbeitungseinrichtung (14), Werkstückaufnahmeeinrichtung (16), Vorschubeinrichtung (18) und Werkstückfixiereinrichtung (20), aufnimmt.