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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zylindrizitätskompensation
beim Rundschleifen von Werkstücken, bei der an mindestens zwei in Achsrichtung versetzten
Werkstückstellen je ein IvIeßkopf zum Ab-
tasten der Durchmesser vorgesehen
ist und die Meßwerte bei gegenseitiger Abweichung von den vorgegebenen Werten unter
Bildung des Differenzwertes zur Betätigung eines Druckgliedes herangezogen sind,
das unter Korrektur der Achslage zwischen Schleifspindel und dem spindelgelagerten
Werkstück einen mit -einem elastisch verformbaren Verbindungsglied versehenen Spindellagerkopf
radial verschiebt.
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Beim Rundschleifen von Wellen ist es oft von besonderer Bedeutung,
daß der Durchmesser der ganzen geschliffenen Länge gleich dick, das Werkstück also
zylindrisch wird. Zur Verineidung der Konizität besitzen die meisten Schleifmaschinen
Einrichtungen, die es gestatten, die Parallelität der Werkstückachse und der Schleifspindelachse
einzuregulieren. Diese Einrichtungen sind ferner dazu geeignet, einen beliebig gewählten
Winkel zwischen Schleifspindel- und Werkstückachse einzustellen und einzuhalten,
wobei entweder zylindrische Werkstücke als Folge eines schrägen Abziehens der Schleifscheibe
oder Schleifscheiben oder konische Werkstücke 'geschliffen werden können.
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Hierbeii ist es auch oft möglich, daß entweder durch stufenartiges
Abziehen einer oder mehrerer Scheiben oder überhaupt durch die Verwendung mehrerer
Scheiben, die entweder alle auf einer oder auf verschiedenen Schleifspindeln sitzen
können, mehrere gleiche oder verschiedene zylindrische Durchmesser oder konische
Teilstücke geschliffen würden.
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Mit diesen bekannten Einrichtungen ist es zu erreichen, daß man ausgehend
von verschiedenen am Werkstück gemessenen Durchmessern die Parallelität oder die
gewünschte Winkellage einstellt bzw. korrigiert. Derartige bekannte Verfahren zur
Erzwingung der Parallelität oder einer bestimmten Winkellage von Schleifspindel-
und Werkstückachse sind aber rein statischer Art, d. h. die Durchmesser werden
nicht während des Schleifvorganges sondern in Schleifpausen gemessen und korrigiert.
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Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen die verschiedenen Werkstückdurchmesser
fortlaufend gemessen werden. Erreicht nun einer dieser Durchmesser sein Sollmaß,
dann wird der Schleifvorgang unterbrochen, und der Bedienungsmann korrigiert durch
Betätigung von Lünetten und bzw. oder durch Verstellung des Schleiftisches die Parallelität
oder Winkellage. Diese Korrektur ist aber oft auch nur ein Ausbiegen der Werkstückachse,
um einen gewünschten Durchmesser zu erzielen.
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Bei einer bekannten Maschine zum Rundschleifen wird die Zylindrizität
des Werkstückes bzw. eine angestrebte Neigung des Werkstückmantels zur Werkstückachse
dadurch erreicht, daß das Werkstück ineiner Gleitführung gegenüber den Schleifscheiben
verschwenkt wird. Eine derartige Verstellung ist je-
doch höchsten Ansprüchen
an die Genauigkeit nicht gewachsen. Eine weiter bekannte Vorrichtung ermöglicht
über einen elastisch verformbaren Spindellagerkopf die Verstellung des Werkstückes
gegenüber dem Werkzeug, so daß ein wesentlich höherer Grad der Genauigkeit zu erzielen
ist. Bei dieser Vorrichtung wird das Werkstück an seinen Enden gemessen und entsprechend
dem Meßergebnis so gesteuert, daß mit einer hydraulischen Einrichtung durch Einwirken
von Hydraulikkolbenstangen auf die Lagerung der Reitstockspindel diese radial zur
Schleifspindelachse verlagert wird, so daß eine Übereinstimmung der beiden gemessenen
Werkstückdurchmesser erreicht wird. Bei dieser Vorrichtung ist von Nachteil, daß
das hydraulische System träge und phasenverschoben anspricht und daß sich eine mechanische
Nullstellung nur unter Schwierigkeiten erreichen läßt.
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Ausgehend von einer derartigen Vorrichtung hegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung so auszubilden, daß eine trägheitslose, äußerst
genau ansprechende Einwirkung erfolgt, die eine automatische Erzwingung der Parallelität
oder einer bestimmten Winkellage von Schleifspindel- und Werkstückachse bewirkt.
Gemäß der Erfindung kennzeichnet sich die Vorrichtung darin, daß die im Meßsteuergerät
gebildeten Maßdifferenzen als Schaltimpulse einem elektromagnetischen Stößel enthaltenden
Getriebe zugeführt sind, das einen sich einerseits an einem gestellfesten Widerlager
abstützenden und andererseits mit dem Werkstückspindellager oder Schleifspindellagerkopf
verbundenen Exzenter dreht. Die Schaltimpulse des Meßsteuerggerätes, die -über das
Getriebe den als Stellglied --wirkenden Exzenter drehen, wirken über diesen trägheitslos
und direkt auf das Werkstückspindellager bzw. auf das Werkzeugspindellager, wobei
die Exzentrizität des automatisch vom Getriebe entsprechend den jeweiligen Differenzwerten
automatisch verstellten Exzenters eine äußerst genaue Korrektur,erzwingt, weil er
sich an dem gestellfesten Widerlager abstützt. Als Krafterzeuger ist jede
Vorrichtung denkbar, welche in Ab-
hängigkeit von vorzugsweise elektrischen
Steuerimpulsen eine entsprechende Kraft auf ein bestimmtes Maschinenteil aufbringen
kann. Die Vorrichtung kann mechanisch, hydraulisch> pneumatisch, elektrisch oder
magnetisch arbeiten. Die von ihr aufgebrachte Kraft kann als Zug- oder Druckkraft
die erwünschte Lageveränderung eines oder mehrerer Bauteile der Maschine bzw. des
Werkstückes bewirken.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zur spielfreien Einstellung
des Exzenters eine am Widerlager angebrachte Stellschraube vorgesehen, so daß die
vom Exzenter auszuführenden Stellbewegungen in beiden Stellrichtungen sofort ohne
den sogenannten »Totgang« wirksam werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und Wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Vorrichtung
zur Zylindrizitätskompensation beim Rundschleifen von Werkstücken, F i
g. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, -Fig.
3 ein für die Vorrichtung nach F i g. 1 besonders geeignetes Meß-
und Steuergerät in Frontansicht.
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Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, ist zwischen Spindelstock
oder Werkstückspindellager 6 und Reitstock 8
in dem dargestellten Beispiel
eine Kurbelwelle 9 als Werkstück zwischen Spitzen drehbar um die Achse B-B
eingespannt. Eine Schleifspindel 10, deren Achse mit C-C bezeichnet ist,
trägt Schleifscheiben 11' bis 11"". Sie wird von einem Motor 12 über Keilriemen
lY, lY' angetrieben. Mindestens zwei Steuer- oder Meßwertgeber U, U' messen, wie
F i g. 1 zeigt, während des Schleifvorganges zwei zu schleifende
gleiche
oder verschiedene Durchmesser, die in Richtung der Achse B-B möglichst weit voneinander
entfernt sein sollen.
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Bei mindestens einem der gemessenen Durchmesser wird die Abweichung
von seinem Sollmaß, d. h. Fertigmaß - falls man die Toleranz unberücksichtigt
läßt - gemessen, und jeweils bei Erreichung bestimmter eingestellter bzw.
einstellbarer Beträge dieser Abweichung wird der Vorschub der Maschine bzw. der
gesamte Arbeitsablauf der Maschine durch das Meßsteuergerät in bekannter Weise beeinflußt,
wobei eine Verbindung V in bekannter Weise die Steuerimpulse an die Maschine abgibt.
In Ab-
weichung davon ist es möglich, daß ein Meßsteuergerät 15 den
üblichen und bekannten Arbeitsablauf nicht steuert, sondern daß dieser Arbeitsablauf
entweder durch ein zusätzliches, jedoch nicht dargestelltes Meßsteuergerät gewährleistet
wird, wobei dann die Verbindung V entfallen kann. Weiter ist es auch denkbar, daß
beispielsweise mit rein mechanischen und elektrohydraulischen Mitteln der normale
Programmablauf der Maschine auch ohne ein herkömmliches Meßsteuergerät erzwungen
wird.
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Die besondere Anforderung, die an das Meßsteuergerät 15 gestellt
wird, ist, daß es die Differenzen der an verschiedenen Durchmessern gemessenen
Ab-
weichungen von den Sollwerten dieser Durchmesser bilden kann, wobei die
verschiedenen Durchmesser verschiedene Sollwerte aufweisen können. Derartige Meßsteuergeräte
sind bekannt. Darüber hinaus müssen gewisse und möglichst einstellbare Beträge dieser
Differenz Schaltimpulse auslösen; dies ist ebenfalls bekannt.
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Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, daß diese Schaltimpulse
dazu verwendet werden, die Parallelität oder eine bestimmte Winkellage von Schleifspindelachse
C-C und Werkstückachse B-B zueinander genau oder mindestens innerhalb der zulässigen
Toleranzen zu erzwingen.
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Dabei ist wichtig, daß die durch diese Schaltimpulse bewirkte Beeinflussung
der Maschine nicht während des Schruppschleifens und in der Regel auch nicht während
des ersten Teils des Feinschleifens, sondern erst kurz vor Erreichung der Sollmaße
während des letzten Teiles des Schleifvorganges, also in der Regel am Ende des Feinschleifens
oder während des Feinstschleifens oder des Ausfeuerns erfolgt. Dabei beeinflussen
die Schaltimpulse die Maschine in der Regel automatisch.
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Die räumliche Lage der Achse C-C der Schleifspindel 10 ist
durch die Lager Li und L2 festgelegt, die räumliche Lage der Werkstückachse durch
das Werkstückspindellager 6 und Reitstock 8.
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Gesteuert von den genannten und aus der Differenzmessung stammenden
Schaltimpulsen wirken den Schaltimpulsen entsprechende Kräfte auf mindestens eines
der folgenden Bauteile ein: auf das Lager Li bzw. Lager L2, auf ein oder mehrere
eventuell vorhandene, nicht dargestellte zusätzliche Lager, auf das Werkstückspindellager
6, auf den Reitstock 8, auf den Schleiftisch S, auf das Werkstück
9 oder auf gegebenenfalls vorhandene Lünetten.
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Durch das Einwirken der genannten Kräfte auf mindestens eines dieser
Teile wird erreicht, daß sich die räumliche Lage des oder der Teile ändert und damit
auch die Lage der Achsen B-B und bzw. oder C-C, was, wie geschildert, wesentlich
für das Arbeitsergebnis ist. Dabei ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
möglich, daß die Lageveränderung der genannten Teile durch Verschieben dieser Teile
auf Gleitflächen oder in Lagern infolge Einwirkens der impulsgesteuerten Kräfte
oder durch elastische Verformung eines oder mehrerer Teile oder der Halterung bzw.
der Halterungen dieser Teile oder durch Verschieben und elastische Verformung zusammen
bewirkt wird.
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Zur Erzeugung der Verschiebung und bzw. oder der elastischen Verformung
ist grundsätzlich jeder bekannte und mit genügender Genauigkeit steuerbare Vorschubmechanismus
brauchbar. Entscheidend ist, daß die notwendige kleine Vorschub- oder Rückzugbewegung
der genannten. Teile mit genügender Genauigkeit in Schritten in der Größenordnung
von ein oder einigen tausendstel Millimetern erfolgen kann. Am einfachsten wird
das erreicht, wenn man auf eine Verschiebung verzichtet und sich auf die elastische
Verformung beschränkt.
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Zur Erzeugung der Kräfte oder auch zur Erzeugung von Wegen zum Verformen
kann beispielsweise ein Gewinde, ein Differentialgewinde, ein Hydraulikkolben od.
dgl. vorgesehen werden, wobei jeweils entsprechend zugeordnete Bauglieder, wie Magnete,
Klinkenräder, vorgesehen werden können.
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Eine als besonders geeignet erscheinende Anordnung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist in F i g. 1 dargestellt. Das hierbei beeinflußte Teil ist
das Werkstückspindellager 6. Die Vorrichtung stützt sich, wie aus F i
g. 2 ersichtlich, am Maschinenbett M über einen Exzenternocken
1, eine Stellschraube 7 und eine als Widerlager angeordnete Konsole
K ab. Die Vorrichtung selbst ist am Spindellager 6 angesehraubt. Magnete
2' und 2" stoßen oder ziehen, gesteuert von den Steuerimpulsen der Differenzanzeige,
Stoßklinken Y, Y' in oder aus Rastenrädern 4, 4", die zusammen mit den Magneten
und den Stoßklinken ein Getriebe bilden, wobei die Bewegungsumkehr der Stoßklinken
durch Federn 5', 5" bewirkt wird. Dadurch dreht sich der Exzenternocken
1 um seine Achse A -A, wodurch entsprechend dem gewählten Drehsinn
und der Form des Nockens alle zwischen dem Maschinenbett M und dem Spindellager
6 befindlichen Glieder so elastisch verformt werden, daß zwischen Maschinenbett
M und Spindellager 6 Kräfte entstehen, die den Spindelstock elastisch verformen
und damit die Lage der Achse B-B des Werkstückes 9
ändern. Eine Stellschraube
7 gewährleistet eine spielfreie Einstellung des Nockens, wodurch auch bei
Umkehr der Kraftrichtung ein dauernder Kraftschluß gewährleistet ist.
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F i g. 3 zeigt ein für die Durchführung des Schleifvorganges
besonders geeignetes Meßsteuergerät, das an Instrumenten 1 und III die Abweichung
zweier Z, Cremessener Durchmesser von ihren Sollwerten und an dem Instrument
11 die Differenz der gemessenen Abweichungen anzeigt.
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In bekannter Weise werden am Instrument 1 mit Hilfe von vorzugsweise
blockierbaren Feineinstellknöpfen Fi bis F4 Steuerpunkte eingestellt, die Kommandos
auslösen, wobei die Auslösung der Kommandos jeweils an Lampen Al bis A4 angezeigt
wird. Instrument 111 liefert nur ein Fertigmaßkommando, das an einem Einstellknopf
F4' eingestellt und durch eine Lampe A4' angezeigt wird.
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Am Instrument II sind in der Regel mindestens zwei Schaltpunkte a
und b einstellbar. Eines der
Kommandos von Instrument
I gibt nun während des Schleifvorganges an vorbestimmter und oben beschriebener
Stelle den Impuls zur vorzugsweisen automatischen Ablesung der am Instrument II
angezeigten Differenz, wobei für eine automatische, digitale Kommandogabe zur Durchführung
der Zylindrizitätskompensation in der Regel zwei Kommandos der Schaltpunkte a und
b genügen, die an Einstellknöpfen FA, FB einzustellen sind.
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Die in F i g. 3 mit 1, bis Jn, bezeichneten blockierbaren Bedienungsknöpfe
dienen dem Nullpunktabgleich der Instrumente I bis Hl.
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Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung ist darin zu sehen, daß die mechanische
Nullstellung auch über längere Ruhepausen bestehen bleibt und nicht wie bei der
eingangs erwähnten bekannten Einrichtung durch den Betrieb von hydraulischen Zusatzaggregaten
aufrechterhalten werden muß. Dadurch genügen bei jedem neuen Schleifvorgang bzw.
bei jedem neuen zu schleifenden Werkstück nur geringe Steuerbeträge, so daß die
Gefahr des übersteuerns ausgeschaltet ist. Ein Fehlen der richtigen Nullstellung
aber würde zumindest bedeuten, daß die Schleifzeit beträchtlich verlängert wird,
so daß die Maschine nicht wirtschaftlich arbeiten kann. Beim Schleifen mit einer
Maschine, die nicht die richtige Ausgangsposition einnimmt, werden aber durch die
Steuerung übergroße Steuerbeträge eingegeben. Dies ist sehr nachteilig, weil die
von diesen Steuerbeträgen ausgelösten Lageveränderungen des Werkstückes in der meist
geringen zur Verfügung stehenden Schleifzeit nicht mehr kompensiert werden können,
so daß Ausschuß und bzw. Nacharbeit entsteht. Es ist also mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung möglich, schon beim ersten Werkstück ein Gutteil in normaler Schleifzeit
herzustellen.