DE19626204A1 - Verfahren sowie elektrisch gesteuerte Werkzeugschleifmaschine zum Schleifen von Werkzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 sowie eine Werkzeugschleifma­ schine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.

Numerisch gesteuerte Schleifmaschinen sind u. a. aus der EP-A 0 611 630 und der EP-A 0 072 887 bekannt. Die aus der EP-A 0 611 630 bekannte numerisch gesteuerte Schleifmaschine weist einen horizontal in X- und Y-Richtung verschiebbaren Werkzeughalter auf, der um eine vertikale Achse verschwenk­ bar ist. Das zu schleifende Bearbeitungswerkzeug ist im Hal­ ter um seine Längsachse verschwenkbar. Das Schleifelement ist vertikal sowie in einer der horizontalen Richtungen ver­ schiebbar und um eine zur horizontalen Verschiebeachse senk­ recht liegende Schwenkachse verschwenkbar.

Die aus der EP-A 0 072 887 bekannte Schleifmaschine hat einen in einer horizontalen Richtung verschiebbaren Werk­ zeughalter, der um eine vertikale Achse schwenkbar ist. Das im Werkzeughalter gehaltene Bearbeitungswerkzeug ist um eine horizontale Achse schwenkbar. Das Schleifelement ist in ei­ ner Richtung zur horizontalen Verschieberichtung des Halters verschiebbar sowie um eine vertikale und horizontale Achse schwenkbar.

Werkzeugschleif-, Bohr-, Fräs- und Hobelmaschinen werden als Werkzeugmaschinen bezeichnet. Mit einer Werkzeugschleif­ maschine werden Bearbeitungswerkzeuge (Bohrer, Fräser, Schneidblätter, . . . ) derartig aufgearbeitet, daß sie in ei­ ner der anderen Werkzeugmaschinentypen wieder verwendet wer­ den können. Eine Bohr- oder Fräsmaschine etc. kann ein Werk­ stück nur so genau bearbeiten, wie es das eingesetzte Bear­ beitungswerkzeug erlaubt. Zum Nachschleifen dieser Werkzeu­ ge, welche in der Regel eine komplizierte Kontur aufweisen, ist deshalb mit äußerster Genauigkeit vorzugehen. D. h. eine Werkzeugschleifmaschine benötigt gemäß dem allgemeinen Fach­ wissen gegenüber den anderen Werkzeugmaschinen Mittel zur äußerst genauen Einjustierung und Zuordnung zum Schleifmit­ tel des zu schleifenden Bearbeitungswerkzeugs. Diese hohe Genauigkeit wird in der EP-A 0 611 630 und der EP-A 0 072 887 dadurch erreicht, daß eine genaue Ausrichtung jeweils eines einzigen Werkzeugs zum Schleifelement direkt in der Bearbeitungsstation vorgenommen wird. Die Bearbei­ tungsdauer für ein zu schleifendes Werkzeug setzt sich somit aus der Beladezeit, der Justagezeit, der Schleifzeit und der Entnahmezeit zusammen.

Eine weitere Werkzeugschleifmaschine ist aus der EP-A 0 011 256 bekannt. Die bekannte Werkzeugschleifmaschine hat einen drehbaren Spindelkopf und mehrere Stationen auf einem Arbeitstisch. Der Spindelkopf trägt vier Spindeln, in welche jeweils ein zu bearbeitendes Werkzeug aus einer Viel­ zahl von Werkzeugen mit gleichen geometrischen Abmessungen einspannbar ist. Die vier Stationen sind als Wechsel-, Hin­ terschleif-, Nutenschleif- und Spitzenschleifstation ausge­ bildet. Die in den Spindeln eingespannten Werkzeuge werden mit Hilfe des verschwenkbaren Spindelkopfes zu den jeweili­ gen Stationen geschwenkt. Die drei Bearbeitungsstationen ha­ ben jeweils eine Zustelleinrichtung zur Ausrichtung des Be­ arbeitungswerkzeuges auf das jeweils in einer Spindel einge­ spannte Werkzeug. Zur Bearbeitung werden die Werkzeuge in einer Ebene parallel zur Spindelebene bewegt.

Die Erfindung löst die Aufgabe, die Bearbeitungsdauer von zu schleifenden, sich voneinander unterscheidenden Bear­ beitungswerkzeugen gegenüber derjenigen bekannter Schleifma­ schinen entscheidend zu verkürzen.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrun­ de, daß auch für das Erreichen einer hohen Schleifgenauig­ keit an einem zu schleifenden Bearbeitungswerkzeug dieses nicht direkt vor dem Schleifelement, sondern an einem sepa­ raten, vom Schleifort entfernten Beladeort vorgenommen wer­ den darf, wobei dann das am Beladeort gehaltene Werkzeug un­ ter Beibehaltung seiner Orientierung und Fixierung in die Schleifposition verbracht wird. Dadurch, daß Beladeort und Schleifort voneinander getrennt sind, kann das Beladen und auch das Ausrichten, sofern notwendig, bereits während des Schleifvorgangs eines weiteren Werkzeugs vorgenommen werden. Hierdurch verkürzt sich die gesamte Bearbeitungsdauer signi­ fikant.

Im Gegensatz zur bekannten Werkzeugschleifmaschine der EP-A 0 011 256, mit der nach dem Einrichten jeweils nur gleiche Werkzeuge bearbeitbar sind, können mit der erfin­ dungsgemäßen Werkzeugschleifmaschine hintereinander folgend einander sich unterscheidende Werkzeuge bearbeitet werden. Bei der aus der EP-A 0 011 256 bekannten Werkzeugschleifma­ schine ist es im Gegensatz zur erfindungsgemäßen nicht mög­ lich während des Schleifvorgangs ein neues Werkzeug einzu­ richten, welches gegenüber dem vorangehenden eine andere ge­ ometrische Abmessung aufweist. Bei der Erfindung kann jedoch die Zeit für den Schleifvorgang zum Einrichten des betref­ fenden anderen Werkzeugs ausgenützt werden.

Im Gegensatz zur Erfindung wird ferner die jeweilige Be­ arbeitungsstation der EP-A 0 011 256 auf das zu bearbeitende Werkzeug ausgerichtet. Die Erfindung nimmt die Werkzeugein­ richtung jedoch lediglich in der Aufnahmestation vor. Ferner kann bei der Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsvari­ ante eine "Koordinatentransformation" durch eine mit einer Meßeinrichtung in der Aufnahmestation verbundene numerische Steuerung vorgenommen werden. Es gibt bei der Erfindung kein auf das zu bearbeitende Werkzeug einzurichtendes Bearbei­ tungselement (Schleifelement) mehr. Das Bearbeitungselement führt lediglich die für die Bearbeitung notwendigen Bewegun­ gen aus.

Auch kann dem Beladeort neben einem Referenzelement eine Meßstation zugeordnet werden, welche bevorzugt gleichzeitig auch als Referenzelement dienen kann. Im Gegensatz zu den bekannten Werkzeugschleifmaschinen ist nun beim Einrichten und Einjustieren des zu schleifenden Werkzeugs nicht mehr das Schleifelement "im Weg". Das Werkzeug ist frei zugäng­ lich. Ein bereits geschliffenes Werkzeug kann mit der Meß­ station einfach ausgemessen werden, während ein weiteres be­ reits bearbeitet wird. Durch diese erfindungsgemäße Ausge­ staltung wird nicht nur die gesamte Bearbeitungsdauer ver­ ringert, es wird zusätzlich auch noch ein einfacheres und damit genaueres Arbeiten ermöglicht.

Durch die Trennung von Schleif- und Belade- bzw. Meßort gelangen Schleif- und Kühlmittel nicht ohne weiteres zu die­ sen Orten, auch kann hierdurch bei einem händischen Beladen ein Einatmen dieser Mittel stark reduziert werden. Bei Ver­ wendung eines Trennmittels zwischen Schleif- und Belade­ bzw. Meßort kann diese Beeinträchtigung noch weiter redu­ ziert werden. Auch werden am Meßort eingesetzte Meßelemente durch dieses Trennelement wirkungsvoll geschützt. Als Trenn­ mittel kann nun ein einfacher Vorhang oder eine automatische Türe verwendet werden.

Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugschleifmaschine wird lediglich das zu schleifende Werkzeug in die Schleifposition gebracht und dann dort ortsfest gehalten. Das Schleifelement führt dann die für den Schleifvorgang notwendigen Bewegungen aus ("Fahrständer-Schleifmaschine"). Im Gegensatz zur ver­ fahrbaren Werkzeugaufnahme der EP-A 0 072 887 und der EP-A 0 611 630 ergibt sich hierdurch eine bedeutend kompak­ tere Bauweise. Die erfindungsgemäße Schleifmaschine kann so­ mit auch bei einer Anwendung zum Schleifen langer Werkzeuge bedeutend kleiner gehalten werden als die bekannten.

Ein Beladen mit zu schleifenden Werkzeugen kann nun in vorteilhafter Weise mit bedeutend "primitiveren" und damit kostengünstigeren Mitteln als bei den bekannten Schleifma­ schinen, sofern überhaupt möglich, erfolgen.

Im folgenden werden Beispiele des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens sowie der zur Durchführung des Verfahrens verwende­ ten elektrisch gesteuerten Werkzeugschleifmaschine anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Weitere Vorteile der Er­ findung ergeben sich aus dem nachfolgenden Beschreibungs­ text. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht von vorne auf eine Werkzeugschleifma­ schine mit einer Meßstation,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die in Fig. 1 dargestellte Schleifmaschine sowie

Fig. 3 eine Draufsicht auf diese Schleifmaschine und

Fig. 4 eine Ansicht von vorne auf eine Schleifmaschine, bei der an der Stelle der Meßstation eine Magazinbelade­ station als Variante angeordnet ist.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Werkzeugschleif­ maschine hat zwei Aufnahmeeinheiten 1a und 1b für die zu schleifenden Bearbeitungswerkzeuge 5a und 5b. Die Bearbei­ tungswerkzeuge 5a und 5b sind hier beispielsweise als Fräser dargestellt. In den beiden Aufnahmeeinheiten 1a und 1b ist jedes Werkzeug 5a bzw. 5b um eine horizontale Achse 7a bzw. 7b verschwenkbar gehalten. Beide Aufnahmeeinheiten 1a und 1b sind diagonal gegenüberliegend auf einem Drehtisch 3 ange­ ordnet. Der Drehtisch 3 ist um eine vertikale Achse 9 dreh­ bar. Hierdurch können die auf dem Drehtisch 3 angeordneten Aufnahmeeinheiten 1a und 1b zwischen einem Werkzeugbelade­ ort 10a und einem -schleifort 10b bewegt werden. Der Dreh­ tisch 3 kann z. B. als sog. Teilapparat, hier als Doppel­ teilapparat, ausgebildet sein. Die horizontalen Achsen 7a und 7b zur Verschwenkung der Werkzeuge 5a und 5b liegen senkrecht zur Drehachse 9, d. h. parallel zur Verschiebeebe­ ne (in der Regel die Drehtischoberfläche 8) der Werkzeuge 5a und 5b. Der Werkzeugschleifort 10b befindet sich unter einem Maschinenständer 15 mit dem Schleifelement 17. Am Belade­ ort 10a ist hier beispielsweise eine Meßeinheit 11 angeord­ net.

Die Meßeinheit 11 als Referenzelement weist, in den Fig. 1 bis 3 nur schematisch angedeutete, Meßelemente 19 auf, mit denen einerseits die Einspannlage des zu schleifen­ den Werkzeugs, hier das Werkzeug 5a, überprüft und einge­ stellt werden kann. Das Meßelement 19 ist in seiner Lage auf das betreffende auszumessende Werkzeug 5a bzw. 5b einstell­ bar, wie schematisch in Fig. 2 durch den Doppelpfeil 20 an­ gedeutet ist. Wobei dieser Doppelpfeil nicht dahingehend deutbar ist, daß eine Einstellung bzw. Verschiebung ledig­ lich in X-Richtung erfolge. Es sind auch hier die drei Koor­ dinatenrichtungen X, Y, und Z möglich. Nach dem Schleifvor­ gang kann dann mit derselben Meßeinheit 11 das geschliffene Werkzeug 5b auf seine Maßhaltigkeit überprüft werden und dann, falls notwendig, durch eine Verdrehung des Drehti­ sches 3 einem weiteren Schleifvorgang unterzogen werden. Die Meßeinheit 11 kann beispielsweise mit einem Profil-Projektor oder einem Koordinatentaster versehen sein. Zur genauen Re­ ferenzierung muß lediglich die räumliche Nullpunktslage der Meßeinheit 11 zur Aufnahmeeinheit in der Beladestation und die Nullpunktslage des Schleifelements zur Aufnahmeeinheit am Schleifort bekannt sein. Die "Koordinatentransformation" erfolgt mit der nachfolgend erwähnten numerischen Steue­ rung 25.

Das Schleifelement 17 ist durch den Fahrständer 15 in der Höhe (Richtung Z) sowie in den beiden horizontalen Rich­ tungen X und Y verstellbar sowie um eine vertikale Achse 21 verschwenkbar (Richtung C). Der Antrieb des Schleifele­ ments 17 erfolgt über ein nicht dargestelltes Getriebe und einen am Ständer 15 angeordneten Elektromotor 23. Die Lage­ steuerungen des Schleifelements 17 in die Richtungen X, Y, Z und C erfolgen mittels einer numerischen Steuerung 25, in welche die Schleifdaten eingegeben werden.

In Fig. 4 ist anstelle der Meßeinheit 11 schematisch eine automatische Beladestation 27 mit einer Beladung aus einem Magazin 29 angedeutet. Die Entladestation ist hier, um die Fig. 4 nicht zu überladen, nicht gezeigt. Der in Fig. 4 verwendete Drehtisch 31 hat nun drei (nicht explizit dargestellte) Werkzeugaufnahmeeinheiten 33a bis 33c, von de­ nen nur die Belade- und die Bearbeitungsposition 33a und 33b dargestellt sind. Es wird nun immer ein Werkzeug beladen, eines gerade geschliffen und ein bereits geschliffenes aus­ geladen.

Es kann nun an der Belade- und/oder an der Entnahmeposi­ tion eine Meßstation angeordnet sei oder auch eine vierte Position mit einer eigenen Meßstation vorgesehen sein.

Anstelle des Drehtisches 3 bzw. 31 kann auch eine nicht dargestellte horizontale Verschiebeeinheit zum Zubringen der zu schleifenden Werkzeuge in der für den Schleifvorgang not­ wendigen ausgemessenen Orientierung erfolgen. Bei einer ho­ rizontalen Zubringung geht jedoch die vorteilhafte kompakte Bauweise, wie sie durch den Drehtisch, insbesondere einem Rundtisch, gegeben ist, verloren.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Schleifort mit einer Abdeckung (bevorzugt spritzwasserdicht z. B. IP 54) versehen, damit kein Kühl- und Schleifmittel austreten kann. Hierdurch ergibt sich ein ausgezeichneter Schutz des bzw. der Meßelemente. Auch können staub- und flüssigkeitsbeladene Nebel nicht mehr vom Maschinenbediener eingeatmet werden. Um die auf der jeweiligen Aufnahmeeinheit eingespannten Werk­ zeug zum Schleifort lagestabil bringen zu können, ist ein aufmachbares Trennelement in die Abdeckung eingebaut. Dieses Trennelement kann nun in einer weniger guten Ausführung le­ diglich ein Vorhang sein. Auch kann eine sich mitbewegende bzw. mitdrehende Trennwand auf dem Drehtisch angeordnet wer­ den. Bevorzugt wird man jedoch automatisch aufmach- und ver­ schießbare Türen, insbesondere Schiebetüren verwenden.

Anstelle nur eines einzigen Schleifortes, wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt, können auch mehrere Schleiforte um den Drehtisch herum angeordnet werden. Auch diese können dann mit einer schleif- und kühlmitteldichten Abdeckung ver­ sehen werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Schleifen von Bearbeitungswerkzeugen (5a, 5b), dadurch gekennzeichnet, daß ein zu schleifendes er­ stes Werkzeug (5a) an einem vom Schleifort (10b) ent­ fernten Beladeort (10a) während des Schleifvorgangs am Schleifort (10b) eines zweiten, insbesondere sich vom ersten unterscheidenden Werkzeugs (5b) dort referenziert zum Schleifelement (17) am Schleifort (10b) eingerich­ tet, ohne Verlust der Werkzeugorientierung an den Schleifort (10b) für seine schleifende Bearbeitung, ohne insbesondere manuelles Einrichten des Schleifelements auf das betreffende Werkzeug, verbracht und nach beende­ tem Schleifvorgang vom Schleifort (10b) entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Justage des zu bearbeitenden ersten Werkzeugs (5a) und/oder bevorzugt eine Kontrolle wenigstens eines be­ reits bearbeiteten zweiten Werkzeugs (5b) während einer Bearbeitung eines anderen Werkzeugs entfernt vom Schleifort (10b), bevorzugt am Beladeort (10a), erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schleifelement (17) zur Bearbeitung des Werkzeugs (5b) programmgemäß selbsttätig in den drei Ko­ ordinatenrichtungen (X, Y, Z) verfahren und insbesondere wenigstens um eine, bevorzugt senkrecht zur Rotations­ achse des Schleifelements (17) verlaufende, erste Achse (21) geschwenkt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Werkzeug (5a) bevorzugt zum Ein­ richten um eine parallel zur Verschiebeebene (8) der Werkzeuge (5a, 5b) liegende zweite Achse (7a, 7b) ge­ schwenkt wird.

5. Elektrisch gesteuerte Werkzeugschleifmaschine zur Durch­ führung des Verfahrens gemäß der Ansprüche 1 bis 4, ge­ kennzeichnet durch wenigstens zwei ortsveränderliche Aufnahmeeinheiten (1a, 1b) für zu schleifende, insbeson­ dere sich unterscheidende Bearbeitungswerkzeuge (5a, 5b), wobei mit der einen Aufnahmeeinheit (1b) das eine Werkzeug (5b) in Schleifposition zu einem Schleifelement (17) am Schleifort (10b) halterbar, mit der anderen Auf­ nahmeeinheit (1a) das weitere Werkzeug (5a) an einem Be­ ladeort (10a) entfernt vom Schleifort (10b) einlegbar, für seine Bearbeitungslage dort derart zu einem Refe­ renzelement (11, 19) einrichtbar und die Aufnahmeeinheit (1a) derart auf einem Verstellweg ortsveränderbar ist, daß nach Verbringung zum Schleifort (10b) das Werkzeug (5a) schleifrichtig ohne Nachpositionierung zum auf das betreffende Werkzeug einzurichtenden Schleifelement (17) positioniert ist.

6. Werkzeugschleifmaschine nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Schleif- und Meß-/Beladeort voneinander derart trennendes Trennelement, daß nur ein vernachlässigbarer Anteil Schleif- und/oder Kühlmittel vom Schleifort (10b) austreten, insbesondere zum Meß-/Beladeort gelangen kann.

7. Werkzeugschleifmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinheiten (1a, 1b) auf einem Drehtisch (3) angeordnet sind.

8. Werkzeugschleifmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Werkzeug (5a, 5b) mit seiner Aufnahmeeinheit (1a, 1b) um eine parallel zur Verschieberichtung (8) zwischen Schleif- und Beladeort (10a, 10b) liegende Achse (7a, 7b) schwenkbar ist.

9. Werkzeugschleifmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich das Schleifele­ ment (17) während des Schleifvorgangs in den drei Koor­ dinatenachsen (X, Y, Z) verstellbar ist ("Fahrständer- Schleifmaschine").

10. Werkzeugschleifmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifeinheit (17) um eine, insbesondere paral­ lel zur Höhenverstellung (Z) liegende Achse (21) schwenkbar angeordnet ist.

11. Werkzeugschleifmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinheit (11) insbesondere als Referenzelement zur Überprüfung der Einrichtungslage und/oder der geschliffenen Flächen ei­ nes Werkzeug (5a, 5b) in einer Aufnahmeeinheit, bevor­ zugt in derjenigen am Beladeort, zugeordnet ist.