DE1477915C3 - Innenschleifmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Innenschleifmaschine, bei der ein das Werkstück tragendes Spannfutter und eine auf einer Spindel in einem Halter aufgesetzte Schleifscheibe beide um ihre Achsen drehbar und gleichzeitig über Schlittenführungen in axialer und radialer Richtung zum fortlaufenden Abtragen einer Innenfläche des Werkstückes zueinander verschiebbar sind, und bei der ein pneumatisches Meßgerät vorgesehen ist, dessen teilweise die Spindel umschließender Meßkopf zwischen Schleifscheibe und deren Halter angeordnet ist.

Nach der US-PS 29 63 829 ist eine Innenschleifmaschine bekannt, bei der ein das Werkstück tragendes Spannfutter und eine auf einer Spindel in einem Halter aufgesetzte Schleifscheibe um ihre Achsen drehbar und gleichzeitig in axialer und radialer Richtung zum fortlaufenden Abtragen einer inneren Umlauffläche des Werkstückes zueinander verschiebbar sind, und bei der ein pneumatisches Meßgerät vorgesehen ist, das aus dem Werkstück heraus und in das Werkstück hinein führbar ist, und das einen Meßkopf aufweist, der teilweise die Spindel umschließend während der Bearbeitung des Werkstückes in gewissen Zeitintervallen zwischen Schleifscheibe und ihrem Halter verlegt ist.

ίο Nachteil dieser Vorrichtung ist es, daß die Meßeinrichtung nicht berührungsfrei arbeitet, was zu Verschleißerscheinungen an der Meßeinrichtung führt. Weiterhin ist auch der Meßkopf ortsfest angeordnet und wird einmal in einer bestimmten Stellung eingestellt und nicht kontinuierlich auf den Mittelpunkt der Innenbohrung des Werkstückes nachjustiert.

Die GB-PS 9 25 431 beschreibt eine Schleifvorrichtung, bei der der Arbeitsgang mittels eines Meßgerätes überwacht wird, das einen Arm aufweist, der zwischen das Werkstück und die Bearbeitungswerkzeuge geführt wird. Auf dem Arm sind Einsätze aus hartem Werkstoff vorgesehen, die unmittelbar am Werkstück anliegen und damit dem Bearbeitungsgang folgen. Ein Mundstück, das durch eine Leitung mit Druckluft versehen wird, befindet sich in unmittelbarer Nähe der inneren Oberfläche des Werkstückes. Der Spalt zwischen dem Mundstück und der Innenfläche des Werkstückes ändert sich mit dem Innendurchmesser des Werkstückes, wobei der Druck der ausströmenden Luft beeinflußt wird. Auch diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß die Abtastung in unmittelbarem Kontakt zwischen dem Gerät und der Bearbeitungsfläche erfolgt, was zu Verschleiß und somit vom Verschleiß beeinflußten Meßergebnissen führt.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, den Meßkopf so zu gestalten, daß er sich während des Schleifvorganges zusammen mit der Schleifscheibe im Werkstück befindet, wie bei der Vorrichtung nach SW-PS 1 71 343. Das Meßgerät ist in diesem Fall hinter dem Werkstück auf einer Stange durch die Spannfutterspindel angebracht. Mit dieser Ausführung ist es nicht möglich, Bodenlöcher zu schleifen, da das Meßgerät der Schleifscheibe im Wege ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Innenschleifmaschine zu schaffen, bei der der Meßkopf seine zentrische Lage relativ zu der Innenfläche des Arbeitsstückes unabhängig von der radialen Relativbewegung der Schleifscheibe zum Arbeitsstück beibehält.

Die Lösung der Aufgabe wird dadurch erreicht, daß der axial mit der Schleifspindel mitbewegte Meßkopf auf einer zur Schleifspindelachse parallelen Achse drehbar angeordnet ist und der in radialer Richtung verschiebbare Spindelstock für das das Werkstück tragende Spannfutter mit einem Führungsnocken für einen mit dem Meßkopf verbundenen Arm versehen ist, durch den der Meßkopf beim axialen Verschieben der Schleifscheibe in Richtung auf das Werkstück zu zentrisch zum Mittelpunkt des Spannfutters einstellbar ist.

In den letzten Jahren sind die Forderungen auf äußerst feine Toleranzen in einem solchen Maße angestiegen, daß die bekannten Vorrichtungen für die Maßsteuerung nicht mehr ausreichen, insbesondere in einem Automaten, der während einer längeren Zeitspanne Einzelstücke mit Durchmessertoleranzen von 0,001 bis 0,002 mm herstellen soll, ohne daß er nachgestellt zu werden braucht. Die erfindungsgemäße Innenschleifmaschine weist 'n dieser Hinsicht eine Reihe von

Vorteilen auf. Sie arbeitet ohne unmittelbare Berührung zwischen dem Meßgerät und der Bearbeitungsfläche und unterliegt somit keinem Verschleiß. Auch ist ein Nachstellen zur Einhaltung sehr geringer Durchmessertoleranzen über einen langen Zeitraum nicht notwendig, und schließlich wurde eine Vorrichtung geschaffen, die übersichtlicher und weniger aufwendig gestaltet ist als die bekannten Ausführungen, wobei sie dennoch bedeutend zuverlässiger und präziser in bezug auf die erstrebte Maßsteuerung arbeitet.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung soll im nachfolgenden durch Zeichnungen näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Innenschleifmaschine, teilweise im Schnitt und mit einer Meßvorrichtung versehen;

F i g. 2 ist ein Schnitt in größerem Maßstab nach der Linie 1I-II der Fig. 1 mit dem Meßkopf des Meßgerätes in die Schleifscheibe eingeführt;

F i g. 3 zeigt einen Teil des Meßgerätes nebst der Schleifscheibe und dem Arbeitsstück in dem Schnitt, aber in größerem Maßstab;

F i g. 4 zeigt die Maschine im Schnitt längs der Linie IV-IV nach F i g. 1 und eine in größerem Maßstab dargestellte Stirnansicht;

F i g. 5 zeigt eine Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform einer Innenschleifmaschine teilweise im Schnitt nach der Linie VI-VI der F i g. 6;

Fig.6 und 7 zeigen Draufsichten der Maschine gemaß F i g. 5 mit weggeschnittenen Teilen und zwar in zwei verschiedenen Arbeitslagen;

F i g. 8 zeigt das Meßgerät in einer Ansicht nach der Linie IX-IX der F i g. 5 gesehen und im größeren Maßstab.

Auf dem Gestell 10 der Maschine ist eine Docke oder ein Spindelstock 12, in welchem ein Spannfutter 14, das zum Tragen des Werkstückes 16 ausgebildet ist, drehbar gelagert. Ein Tisch 18 ist auf einer hin- und hergehenden Bahn in der Längenrichtung des Gestells 10 auf diesem verschiebbar und trägt einen Halter 20, in welchem eine Welle oder Spindel 22 drehbar gelagert ist, auf der eine Schleifscheibe 24 sitzt. Der Halter 20 bewegt sich zusammen mit dem Tisch 18 in dessen Hin- und Herbewegung in der Längsrichtung des Gestells, kann jedoch bei. der Ausführung gemäß den F i g. 1 bis 4 gleichzeitig eine seitliche Vorschubbewegung ausführen, indem er auf einem im Verhältnis zum Tisch in dieser Richtung verschiebbaren Querschlitten 26 sowie auf Schienen 28 angebracht ist. Die Größe der Schwingbewegung des Tisches 18 ist einstellbar, ebenso auch die des Halters 20 und somit die seitliche Vorschubbewegung der Schleifscheibe 24. Die genannten Teile der Maschinen sind an sich bekannt und werden daher nicht näher im einzelnen beschrieben.

Das Gestell oder der Fuß 30 des Meßgeräts 32 ist am Tisch 18 befestigt und folgt somit diesem in dessen Schwingbewegung in der Längsrichtung. Ferner ist der Fuß 30 zwischen dem Halter 20 und der Schleifscheibe 24 angebracht, nimmt aber an deren Quervorschubbewegung nicht teil. Das Meßgerät umfaßt eine Lehre, die aus einem Flansch 34 und einem Meßkopf 36 besteht. Der Flansch 34 ist in einer ringförmigen Nut 38 im Fuß 30 eingesetzt, die eine Aussparung 40 zur Durchführung der Schleifspindel bzw. einen Anschluß 42 für diese aufweist. Der Flansch 34 ist in einer zur Spindelachse senkrechten Ebene in zwei Scheiben 44 und 46 geteilt, die mittels Schrauben 48 (s. F i g. 4) im Fuß 30 befestigt sind und an ihrem inneren Umkreis in je einen Teil der Abschnitte 49, 50 des am Umkreis geteilten Kopfes 36 übergehen. Diese Abschnitte haben je die Form einer teilzylindrischen Hülse, deren Umkreis sich über etwas mehr als einen Halbkreis erstreckt. Der Meßkopf 36 hat eine solche Form, daß er in den zwischen dem Werkstück 16 und der Schleifspindel 22 gebildeten mondsichelähnlichen Zwischenraum hineinpaßt, wenn die Schleifscheibe sich in ihrer Arbeitslage im Arbeitsstück 16 befindet und somit die Innenfläche 52 des Arbeitsstückes schleift. Der Meßkopf 36 hat einen kleinsten Innendurchmesser, der ausreicht, um den Meßkopf über die Spindel 22 ziehen zu können, wie dieses besonders aus F i g. 2 ersichtlich ist, und der zweckmäßigerweise kleiner ist als der Außendurchmesser der Schleifscheibe, wenigstens bevor diese in höherem Maße abgenutzt worden ist. Der Mittelpunkt 51 der inneren (und äußeren) teilzylindrischen Begrenzungsfläche des Meßkopfes befindet sich in Abstand vom Mittelpunkt

53 der Schleifspindel 22, wodurch die Spindel genügend Bewegungsfreiheit erhält, um die Vorschubbewegung in radialer Richtung durchzuführen.

Der Fuß 30 hat einen Zufuhrkanal 54 für ein Druckmittel und eine von diesem ausgehende Verzweigung 56, die in zwei diametral entgegengesetzten Kanälen 58 im Flansch 34 münden. Diese Kanäle gehen in radiale Kanäle 60 über, die sich in je einem axialen Kanal 62 im Meßkopf 36 fortsetzen. Die Kanäle haben an zwei diametral entgegengesetzten Stellen Düsenöffnungen 64. Die Öffnungen 64 befinden sich an der Außenseite des Meßkopfes unweit dessen äußerem Ende. Die Kanäle 60, 62 werden zwischen den beiden Abschnitten 49, 50 des Kopfes gebildet, ehe diese zusammengefügt werden. Der Meßkopf 36 ist in radialer Richtung von sehr geringer Stärke, um auch zu Schleifspindeln für Schleifscheiben von nur einigen Millimetern Durchmesser zu passen. Somit kann die gesamte Stärke der beiden Abschnitte 49,50 wesentlich kleiner als ein Millimeter sein.

Durch ein weiteres Kanal- oder Leitungssystem 66, 67,68 und 70 wird der Schleifscheibe 24 ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, zugeführt. Dieses Leitungssystem mündet im Gegensatz zu dem bereits beschriebenen System axial an einer Stelle, die sich genau zwischen den Öffnungen 64 befindet. Das Kühlmittel strömt somit in axialer Richtung zur Schleifscheibe 24 hin.

Eine Druckquelle für ein gasförmiges Mittel, vorzugsweise Luft, steht mit einer Leitung 72 (F i g. 1) in Verbindung, die sich in zwei Abzweigungen 74, 76 teilt, in denen Drosselstellen 78,80 angebracht sind. Die Abzweigleitung 74 ist über eine Leitung 82 mit dem Kanal

54 im Meßgerät 32 verbunden. Eine andere Leitung 84 erstreckt sich bis zu einem Ventil 86 und von dort durch eine Leitung 88 zu einem Balg 90 in einer Anzeigevorrichtung 92. Die Luftzufuhr zu der Leitung 88 wird unterbrochen, sobald der Meßkopf 36 das Werkstück 16 verläßt. Das Ventil 86 hat einen durch einen Knopf 94 betätigbaren Ventilkörper, der mit einem einstellbaren Anschlag 96 am Tisch 18 zusammenwirkt. Der Knopf 94 hält das Ventil 86 geschlossen, bis der Anschlag 96 den Knopf trifft, wenn der Meßkopf 36 in das Werkstück 16 hineingekommen ist. Zu der Luftzufuhrleitung 76 ist zwischen der Drosselstelle 80 und einer Drosselstelle 98, die ins Freie mündet und mittels eines Ventilkörpers 100 auf verschiedene Werte einstellbar ist, eine Leitung 102 angeschlossen, die sich bis zu einem anderen Balg 104 in der Anzeigevorrichtung 92 erstreckt. Die Balge 90, 104 sind durch eine Trennwand 106 mit-

einander verbunden und voneinander getrennt. In Abhängigkeit von dem in den Leitungen 88 und 102 jeweilig herrschenden Druck verschiebt sich die Trennwand 106 in verschiedene axiale Lagen, die mittels einer Überführungsvorrichtung 108 und einem Zeiger 110 auf einer Skala 112 abgelesen werden können. Die Trennwand 106 trägt ferner einen Stift 114, der von ihr mitgenommen wird und den Strom zwischen zwei Kontakten 116,118 schließt, wenn der Zeiger 110 einen gewissen, im voraus bestimmten Wert erreicht hat, ge- ίο wohnlich den Null-Strich auf der Skala 112. Die Kontaktarme 116,118 sind Teile eines elektrischen Kreises, der die Stromzufuhr zur Schleifmaschine unterbricht, so daß das Schleifen unterbrochen wird, sobald der eingestellte Wert erreicht worden ist.

Bei der Durchführung eines Schleifvorganges wird der Tisch 18 mit der Schleifscheibe 24 in das Werkstück 16 hineingeführt. Der Knopf 94 trifft nun den Anschlag 96, so daß in sämtlichen hinter der Drosselstelle 78 an die Abzweigleitung 82 angeschlossenen Leitungen derselbe Luftdruck herrscht. Von den Leitungen steht die Leitung 82 mit den Kanälen des Meßgeräts in Verbindung, und ein Druck stellt sich in der Leitung 82 ein, der von der Entfernung der Düsenöffnungen 64 von der Innenfläche 52 des Werkstückes 16 abhängig ist. Diese Entfernung wächst mit dem Fortschreiten des Schleifens, was zur Folge hat, daß der Druck in der Leitung 82 und dadurch über die Leitungen 84, 86 im Balg 90 fällt. Dagegen hält sich der Druck in der anderen Abzweigung 102 auf einem konstanten von dem Ventilkörper 100 eingestellten Wert. Der Zeiger 110 bewegt sich zum Null-Strich der Skala 112 in F i g. 1 hin, und wenn sich die Kontakte 116, 118 berühren, wird der Schleifvorgang unterbrochen. Die Fläche 52 des Werkstückes 16 hat den erstrebten Durchmesser mit einer Genauigkeit erhalten, die in der Größenordnung von einem Tausendstel eines Millimeters sein kann.

Die Ausführung gemäß F i g. 5 bis 7 unterscheidet sich von der vorhergehenden dadurch, daß die das Werkstück 16 unterstützende Docke 12 seitlich beweglieh und daher während des Schleifvorgangs eine Vorschubbewegung in dieser Richtung durchführt. Der Halter 20 für die Spindel 22 und die Schleifscheibe 24 hat dagegen während des Schleifens eine konstante, seitliche Stellung im Verhältnis zum Gestell 10, und der Tisch führt eine oszillierende Bewegung in der Längsrichtung des Gestells aus. Angenommen, das Werkstück 16 sei eine Einspritzdüse für Dieselmotoren und habe eine zylindrische Innenfläche 52 sowie eine Kegelfläche 142, die auf das endgültige Maß in der Schleifmaschine bearbeitet werden sollen. Die Fläche 52 wird durch die Schleifscheibe 24 bearbeitet und die Fläche 142 durch eine andere Schleifscheibe 144 mit einem Kegelende, die auf einer in einem Halter 148 gelagerten Spindel 146 aufsitzt. Der Halter wieder ist an einem Schlitten 150 befestigt, welcher vom Tisch 18 getragen wird, jedoch eine oszillierende Bewegung senkrecht zur Längsachse der Spindel 146, wie dies durch die Pfeile 152 angegeben wird, ausführen kann.

Die Docke 12 kann, wie aus F i g. 6 und 7 ersichtlich, zwei Stellungen einnehmen, wobei in der einen gemäß F i g. 6 die zylindrische Fläche 52 bearbeitet wird, während die Schleifscheibe 144 unwirksam ist und sich in einem Hohlraum 154 in der Spannfutterdocke befindet, um aus dem Wege zu sein. In der in F i g. 7 angegebenen Stellung bearbeitet die Schleifscheibe 144 die Kegelfläche 142, während die Schleifscheibe 24 sich in dem sogenannten Hauptring (»Master«-ring) 156, der in der Docke fest eingebaut ist, befindet.

Das Meßgerät 32 mit seinem Meßkopf 36 ist, wie in dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel zwischen dem Halter 20 und der Schleifscheibe 24 angebracht und über die die Schleifscheibe tragende Welle oder Spindel 22 gezogen. Der Fuß 30 des Meßgeräts ist in diesem Falle um eine Achse 158 drehbar gelagert, die sich parallel zur Spindelachse 22 erstreckt und im Abstand von dieser angebracht ist. Der Fuß steht unter der Einwirkung einer Feder 160, die sich gegen einen Anschlag 162 auf dem Tisch 18 abstützt, wodurch dem Meßgerät eine Tendenz erteilt wird, im Uhrzeigersinn gemäß F i g. 8 zu schwenken. Die Schwenkbewegung des Meßgeräts wird durch' einen festen Anschlag 164 am Tisch 18 begrenzt.

Um sicherzustellen, daß der Mittelpunkt der zylindrischen Außenfläche des Meßkopfes 36 mit der zylindrischen Fläche 52 des Werkstückes zusammenfällt, ist das Meßgerät 32 mit einem Arm 166 verbunden, der mit an der Docke 12 befestigten Führungsnocken 168 bzw. 169 zusammenarbeitet. Wenn somit die Schleifscheibe 24 in Richtung zum Werkstück 16 hin geführt wird, geht der Arm 166 auf den Nocken 168 hinauf, und das Meßgerät 32 wird, während die Feder 160 zusammengedrückt wird, geschwenkt, bis der Mittelpunkt der Innenfläche des Werkstücks und der Mittelpunkt der Außenfläche des Meßkopfes 36 zusammenfallen. Während des Schleifvorgangs wird der Meßkopf von der Docke 12 bei deren seitlichem Vorschub mitgenommen, so daß die Mittelpunktlagen zueinander aufrechterhalten bleiben. Wenn die Docke 12 die in F i g. 7 gezeigte Arbeitsstellung einnimmt, und somit die Schleifscheibe 24 in die zylindrische Aussparung des Ringes 156 aufgenommen wird, bestimmt der Führungsnocken 169 die Mittelpunktslage der zylindrischen Außenfläche des Meßkopfes 36 gegenüber Mittelpunkt des genannten Ringes.

Damit der Meßkopf gemäß Fig.6 die richtige Mittelpunktstellung einnimmt, ist auch gewährleistet, daß die Docke 12 eine seitlich gerichtete Vorschubbewegung ausführen wird, die durch Einwirkung des Gliedes 92, wie bereits beschrieben, im richtigen Augenblick unterbrochen wird. Bei der in F i g. 7 gezeigten, von der Schleifscheibe 24 eingenommenen Stellung wird die richtige Einstellung des Meßgeräts kontrolliert, weil der Hauptring 156 einen bestimmten Innendurchmesser hat. Etwaige Abweichungen von dem richtigen Anzeigewert oder Ausschlag des Instruments 92 werden durch eine entsprechende Änderung des an das Meßgerät angeschlossenen Kanalsystems abgeändert und dadurch auch in diesem Instrument. Die Kontrolle des Meßgeräts im Hauptring 156 kann gemäß der Erfindung zu einem Zeitpunkt durchgeführt werden, in dem die Schleifmaschine auf jeden Fall einen Arbeitsvorgang durchführt, der die Schleifscheibe 24 nicht berührt und der im vorliegenden Falle im Schleifen der Kegelfläche 142 besteht.

Die Welle 158 ist im Halter 20 mittels Kugeln 170 (F i g. 5) gelagert, die eine axiale Verschiebung des Meßgeräts 32 gegen die Wirkung eines federnden Balges 171 gestatten. Der federnde Balg 171 dient zum Abdichten, um zu verhindern, daß Verunreinigungen in den Hohlraum für die Kugeln 170 eindringen. Die Bewegung der Welle 158 zur Docke 12 hin wird von einer Scheibe 172 begrenzt. In der Verlängerung der Welle 158 ist ein Anschlag 173 angebracht, der von der Welle getroffen wird, bevor die Schleifscheibe 24 ihre innerste Stellung im Werkstück 16 erreicht hat. Die Ausfüh-

rung eignet sich insbesondere für langgestreckte Werkstücke, wobei der Meßkopf 36 in einem frühen Stadium des axialen Vorschubs der Schleifscheibe in seine Meßlage gelangt, jedoch gleichzeitig keine große axiale Ausdehnung zu erhalten braucht.

In Abänderung der Erfindung können der Führungsnocken 169 und der Anschlag 164 weggelassen und durch einen Nockenteil ersetzt werden, der am Meßkopf befestigt ist und unmittelbar mit der bearbeiteten Fläche 52 des Arbeitsstücks zusammenarbeitet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

509517/2

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Innenschleifmaschine, bei der ein das Werkstück tragendes Spannfutter und eine auf einer Spindel in einem Halter aufgesetzte Schleifscheibe beide um ihre Achsen drehbar und gleichzeitig über Schlittenführungen in axialer und radialer Richtung zum fortlaufenden Abtragen einer Innenfläche des Werkstückes zueinander verschiebbar sind, und bei der ein pneumatisches Meßgerät vorgesehen ist, dessen teilweise die Spindel umschließender Meßkopf zwischen Schleifscheibe und deren Halter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der axial mit der Schleifspindel (22) mitbewegte Meßkopf (36) auf einer zur Schleifspindelachse parallelen Achse (158) drehbar angeordnet ist, und der in radialer Richtung verschiebbare Spindelstock (12) für das das Werkstück (16) tragende Spannfutter (14) mit einem Führungsnocken (168) für einen mit dem Meßkopf verbundenen Arm (166) versehen ist, durch den der Meßkopf beim axialen Verschieben der Schleifscheibe (24) in Richtung auf das Werkstück zu zentrisch zum Mittelpunkt des Spannfutters (14) einstellbar ist.

2. Innenschleifmaschine nach Anspruch 1. bei der der Spindelstock des Spannfutters in zwei verschiedenen seitlichen Stellungen gegenüber dem Maschinenbett einstellbar ist, wobei der Schleifvorgang in der Einstellung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (36) in der zweiten Stellung innerhalb eines Haupt- bzw. Steuerrings (156) am Spindelstock (12) in einer von einem am Spindelstock (12) befestigten Führungsnocken (169) bestimmten Lage gegenüber dem Spannfutter (14) zum Nachprüfen der Einstellung des Meßkopfes zu liegen kommt.

3. Innenschleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (36) teilzylindrisch geformt ist und einen Flansch (34) mit überwiegend radialer Ausdehnung enthält und daß der Meßkopf und der Flansch, und zwar der erstere im Umkreis und der letztere radial in zwei Teile unterteilt sind, zwischen denen zu den Auslaßdüsen (64) führende Kanäle (58,60,62) ausgebildet sind.

4. Innenschleifmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kanäle (66, 67, 68, 70) für die Zufuhr von Kühlmittel im Meßgerät (32) und dessen Meßkopf (36) vorgesehen sind.