DE19857359A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen von Werkstücken mit Zentren, die Formabweichungen aufweisen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mit Bereichen, die Formabweichungen aufweisen, wobei das Werkstück zwischen der Spitze der Werkzeugspindel des Werkstückspindelstockes und der Spitze der Pinole des Reitstockes eingespannt wird, und auf dem Werkstück ein Lünettensitz geschliffen wird, wobei die Spitze der Pinole des Reitstockes im Zentrum der Aufnahme des Werkstückes anliegt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schleifen des Lünettensitzes die Spitze und die Reitstockpinole aus dem Kontaktbereich im Zentrum der Aufspannung des Werkstückes auf eine Zwischenposition zurückgezogen werden und das Werkstück reitstockseitig mit einer Lünette und einer gegen das Zentrum der Aufspannung des Werkstückes gerichteten, über einen vorgespannten Druckbolzen aufgebrachten Axialkraft lagefixiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen von Werkstücken mit Zentren, die Formabweichungen aufweisen.

Zum Stand der Technik gehört die Feinbearbeitung, insbesondere die Schleifbear­ beitung, von Werkstücken, wobei diese zwischen den Spitzen eines Werkstück- Spindelstocks und eines Reitstocks aufgenommen werden. Bei dieser Aufspan­ nung bereiten vor allem solche Werkstücke Schwierigkeiten, die im Bereich des Aufspannzentrums sehr dünnwandig sind. Solche Werkstücke sind häufig nicht formgenau vorbearbeitet oder weisen aufgrund einer nach der Vorbearbeitung angewandten Wärmebehandlung verzugsbedingte Formungenauigkeiten wie Rundheitsfehler auf. Die Beseitigung dieser verzugsbedingten Unrundheiten von dünnwandigen Werkstücken ist meist durch eine anschließende Schleifbearbei­ tung am Außendurchmesser der Werkstücke nicht zu korrigieren, d. h., die Un­ rundheiten des Zentrums werden beim Außenrundschleifen als Maß- und Rund­ heitsfehler übertragen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaf­ fen, mit der Formungenauigkeiten, wie Rundheitsabweichungen, des Zentrierbe­ reichs des Werkstücks während der maschinellen Bearbeitung nicht auf das Fer­ tigteil übertragen werden. Auf diese Weise soll der aufwendige Arbeitsgang des Zentrumschleifens vor dem Fertigschleifen des Werkstücks entfallen. Ferner soll eine hohe Fertigungsqualität erreicht werden, indem das Werkstück einen fehler­ freien Außenumfang aufweist. In einer einzigen Aufspannung soll die komplette Außenkontur perfekt geschliffen werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des auf das Verfahren gerichteten Patentanspruches 1 und des auf die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gerichteten Patentanspruches 2. Die Merkmale des Patentanspruches 3 gestalten die Vorrichtung nach Patentanspruch 2 konstruktiv weiter aus.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Spitze des Reitstockes, die auf der Reitstockpinole montiert ist, mit einem Druckbolzen, der mit einem Federelement ausgestattet ist, ausgeführt ist. Damit wird das zu bearbeitende Werkstück axial gegen die gegenüberliegende Spitze der Werkstückspindel des Werkstückspindel­ stockes gedrückt. Das Werkstück wird dabei von einer Lünette lagefixierend ab­ gestützt. Nach einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Druckbolzen aus einem Kolbenteil und einem Stangenteil; der Druckbolzen ist im Innern des Grundkörpers der Reitstockspitze gelagert. Die Reitstockpinole mit Reitstockspit­ ze kann auf eine Zwischenposition zurückgezogen werden. Damit ist das Werk­ stück zum Bearbeiten im werkstückspindelstockseitigen Zentrierbereich und den Backen der Abstützlünette exakt zentriert aufgenommen.

Die Erfindung wird verfahrenstechnisch und vorrichtungsmäßig in den Zeichnun­ gen gemäß den Fig. 1 bis 4 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Teildraufsicht einer Schleifmaschine mit Teilschnittdarstellung der Werkstückeinspannung.

Fig. 2 zeigt eine weitere Teildraufsicht der Schleifmaschine nach Fig. 1 mit Teil­ schnittdarstellung der Werkstückeinspannung in einer Betriebsposition.

Fig. 3 zeigt in Schnittdarstellung die reitstockseitige Werkstückeinspannung mit der Reitstockspitze in einer Kontaktposition bei angestellter, jedoch nicht dargestellter Lünette.

Fig. 4 zeigt in Schnittdarstellung die reitstockseitige Werkstückeinspannung mit Druckbolzen in einer zurückgezogenen Zwischenposition der Reitstockpi­ nole mit der Reitstockspitze.

In Fig. 1 ist beispielsweise die Aufspannung eines Werkstückes 5 auf einer Schleifmaschine dargestellt. Das Werkstück 5 ist zwischen der Spitze 4 der Werk­ stückspindel 30 des Werkstückspindelstocks 1 und der Spitze 6 mit dem Zentrum 11 des Reitstockes 3 eingespannt. Das Auf- und Ausspannen des Werkstückes zwischen der Spitze 4 der Werkstückspindel 30 und der Spitze 6 der Pinole 13 wird dadurch ermöglicht, daß durch Verfahren des Reitstockes die Reitstockpi­ nole 13 in eine hintere Position zurückgezogen wird.

Der Werkstückspindelstock 1 und der Reitstock 3 sind auf einem in Z-Richtung verfahrbaren Schleiftisch 2, der nur teilweise dargestellt ist, montiert. Der Werk­ stückspindelstock 1 weist eine Werkstückspindel 30 auf, die über einen nicht dar­ gestellten Motorantrieb angetrieben ist. Der Reitstock 3 ist mit einer mitlaufenden Reitstockpinole 13 ausgestattet, die innerhalb des Gehäuses des Reitstockes 3 axial verschiebbar ist. Die Mittelsachse der Werkstückspindel 30 des Werkstück­ spindelstockes 1 und der Pinole 13 des Reitstockes 3 sind exakt fluchtend zuein­ ander ausgerichtet. Dazwischen wird das Werkstück 5, mit seiner Längsachse ebenfalls fluchtend, eingespannt. Auf dem Schleiftisch 2 ist eine Abstützlünette 7 mit verfahrbaren Backen 9 angeordnet. Achsparallel zu der Anordnung von Werk­ stückspindelstock 1 und Reitstock 3 der Werkzeugmaschine ist die Schleifspindel 15 mit der Schleifscheibe 16 in Richtung der X-Achse senkrecht zur Werkstück­ einspannung anstellbar angeordnet. Außerdem ist die Schleifspindel 15 achsparallel zu der Z-Achse der Werkzeugmaschine angeordnet. Die Anstellung der Schleifscheibe 16 in Richtung der X-Achse erfolgt rechtwinkelig zum Werk­ stück.

Nach Fig. 2 ist das Werkstück zwischen der Spitze 4 des Werkstückspindelstockes 1 und der Spitze 6 des Reitstockes 3 eingespannt. Da das Werkstück 5 im Zen­ trum 11, das an der Spitze 6 des Reitstockes 3 anliegt, sehr dünnwandig ist, findet infolge der beim Aufspannen aufgebrachten Druckkräfte eine zentrierende Ver­ formung des dünnwandigen Bereiches des Werkstückes 5 statt; denn der reit­ stockseitige Bereich des Aufnahmezentrums des Werkstückes 5 wird durch die von der Spitze 6 des Reitstockes 3 ausgehende axiale Druckkraft in Verbindung mit der kegelstumpfförmigen Spitze 6 des Reitstockes 3 rundgedrückt.

Im mittleren Bereich des Werkstückes 5 wird mit der rechtwinkelig zum Werk­ stück gemäß der X-Achse anstellbaren und achsparallel zu der Z-Achse mit der Schleifscheibe 16, die auf der Schleifspindel 15 angeordnet ist, ein Lünettensitz 8 geschliffen, gegen den eine Abstützlünette 7 mit verfahrbaren Backen 9 angestellt wird. Daraufhin wird das Werkstück 5 umgespannt und fertig bearbeitet, um auf diese Weise ein formgenaues, d. h. von Unrundheiten befreites Werkstück 5 zu erhalten.

In Fig. 3 ist die Ausführungsform für die kegelstumpfförmige Gestaltung der Spitze 6, die aus Verschleißgründen mit einem Hartmetallkörper 6A besetzt ist, der Pinole 13 des Reitstockes 3 dargestellt, wobei die Spitze 6 auf einem Füh­ rungselement 24 angeordnet ist, das mit der Längsachse der Pinole 13 fluchtet. Das Führungselement 24 weist eine zentrische Längsbohrung auf, die zum Ende der Spitze hin abgestuft im Durchmesser kleiner werdende Bohrungsabschnitte besitzt. Am entgegengesetzten Ende des Führungselementes 24 ist der Durchmes­ ser der Bohrung zur Aufnahme einer verstellbaren Schraube 23 am größten ausge­ führt. Der darauf folgende Bohrungsabschnitt weist einen kleineren Durchmesser auf. In diesem Bohrabschnitt ist ein diesem Durchmesser angepaßtes Federele­ ment 22 angeordnet, das einerseits gegen die Stirnfläche einer verstellbaren Schraube 23 und andererseits gegen die Stirnfläche eines zylindrischen Kolben­ teils 26 eines Druckbolzens 21 mit gleichem Durchmesser anliegt. Das andere Ende des zylindrischen Kolbenteils 26 weist ein axial verlaufendes Stangenteil 27 mit wesentlich kleinerem Durchmesser auf. Das Stangenteil 27 ist durch die Aus­ trittsbohrung des Führungselements 24 geführt. Der mit dem Federelement 22 vorgespannte Druckbolzen 21 bringt eine Axialkraft 32 auf das Werkstück 5 auf.

In Fig. 4 ist die Pinole 13 des Reitstockes 3 auf eine Zwischenposition gemäß Pfeilposition 10 zurückgezogen, so daß der Konus der Spitze 6 des Reitstockes 3 nicht mehr in Druckkontakt mit dem Werkstück 5 steht, gemäß Position 11A. Die Druckbolzenstange 21 drückt aber mit der Federkraft des Federelements 22 das Werkstück 5 gegen die Spitze 4 der Werkstückspindel 30 des Werkstückspindel­ stocks 1.

Die Abstützlünette 7 gewährleistet die radiale Ausrichtung des Werkstückes 5 in Bezug auf die Spitze 4 der Werkstückspindel 30 und der Spitze 6 der Pinole 13. Die Spitze 6 des Reitstockes 3 kann folglich auf eine Zwischenposition 10 zu­ rückgezogen werden, ohne die bei der Einspannung erzielte Zentrierung des Werkstückes 5 zu beeinträchtigen. Dieser Weg muß jedenfalls so groß sein, daß das Werkstück 5 nicht mehr die Spitze 6 der Pinole 13 kontaktiert, so daß das Werkstück 5 ein kontaktfreies Zentrum 11A erhält. Deshalb reicht es bereits aus, wenn der Verfahrweg nur wenige Zehntel Millimeter auf diese Zwischenposition 10 beträgt. Da das Drehmoment der Drehbewegung des Werkstückes 5 durch die Spitze 4 des Werkstückspindelstockes 1 übertragen wird, muß das Werkstück 5 durch eine Kraft 32 gegen die Spitze 4 der Werkstückspindel 30 gedrückt werden. Diesen Kraftschluß besorgt der Druckbolzen 21 über das Stangenteil 27. Auf die­ se Weise wird das Werkstück 5 rotorisch angetrieben und durch die Abstützlü­ nette 7 in der zentrierten Lage gehalten, so daß eine komplette Bearbeitung des Werkstückes 5 am Außenumfang ermöglicht wird. Auf diese Weise kann auch der Außenumfang des reitstockseitigen Endes des Werkstückes 5 bearbeitet werden, ohne daß Ungenauigkeiten, d. h. Unrundheiten, auf das Werkstück 5 übertragen werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann mindestens ein Bearbeitungsgang auf einer anderen Werk­ zeugmaschine mit einem anderen Einspannsystem eingespart werden, wodurch die Bearbeitungskosten verringert werden können. Das erfindungsgemäße Verfah­ ren und die hierfür entwickelte Vorrichtung sind keinesfalls auf das Schleifen von Werkstücken beschränkt, vielmehr können danach auch andere Feinbearbeitungen durchgeführt werden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mit Bereichen, die Formab­ weichungen aufweisen, wobei
das Werkstück zwischen der Spitze der Werkstückspindel des Werkstück­ spindelstockes und der Spitze der Pinole des Reitstockes eingespannt wird, und
auf dem Werkstück ein Lünettensitz geschliffen wird, wobei die Spitze der Pinole des Reitstockes im Zentrum der Aufnahme des Werkstückes an­ liegt, dadurch gekennzeichnet, daß
nach dem Schleifen des Lünettensitzes die Spitze und die Reitstockpinole aus dem Kontaktbereich im Zentrum der Aufspannung des Werkstückes auf eine Zwischenposition zurückgezogen werden, und
das Werkstück reitstockseitig mit einer Lünette und einer gegen das Zen­ trum der Aufspannung des Werkstückes gerichteten, über einen vorge­ spannten Druckbolzen aufgebrachten Axialkraft lagefixiert wird.

2. Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken mit Zentren, die Formab­ weichungen aufweisen, wobei ein Werkstückspindelstock (1) mit Werk­ stückspindel (30) und mit einer auf der Längsachse der Werkstückspindel (30) angeordneten Spitze (4) zur Aufnahme des Werkstückes (5) ausge­ stattet ist, und ein Reitstock (3) mit Pinole (13), die eine auf der Längsach­ se der Pinole (13) liegende Spitze aufweist, auf einem Schleiftisch vorge­ sehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spitze (6) der Pinole (13) des Reitstockes (3) ein in der Längsachse (31) der Pinole (13) geführter, mit einem Federelement (22) beaufschlagter Druckbolzen (21) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbol­ zen (21) aus einem Kolbenteil (26) und einem Stangenteil (27) mit klei­ nem Durchmesser besteht,
der Druckbolzen (21) mit einem Federelement, insbesondere mit einer Schraubenfeder oder einem Tellerfederpaket, kopfseitig beaufschlagt ist, und
das Federelement (22) mit einer Schraube (23) zur Druckeinstellung in Verbindung steht.