DE202004020989U1 - Grinding machine comprises a machine bed, a column saddle, a grinding spindle block for rotating a grinding disk arranged on the spindle block, a CNC control unit and an advancing drive for positioning the column saddle - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine nach Art einer Universal-Rund-/Unrundschleifmaschine.The The invention relates to a grinding machine in the manner of a universal round / non-circular grinding machine.
Derartige Maschinen gehören zum Stand der Technik. Eine Prinzipdarstellung und -beschreibung findet sich beispielsweise in dem Fachbuch WITTE, H.: Werkzeugmaschinen – Grundlagen und Prinzipien in Aufbau, Funktion, Antrieb und Steuerung spangebender Werkzeugmaschinen. 8., überarbeitete Auflage. Vogel Buchverlag, 1994, Seiten 293 bis 294 anhand des Bildes 4.46. Die Spann- und Antriebsvorrichtung für das Werkstück ist dabei in der Regel auf einem hydraulisch angetriebenen Längsschlitten, dem sogenannten Schleiftisch, angeordnet. Sie besteht aus einem Werkstückspindelstock und einem Reitstock, zwischen denen das Werkstück eingespannt und zur Drehung angetrieben ist. Auf dem hinteren Teil des Maschinenbettes befindet sich mindestens ein Schleifspindelstock mit einer rotierenden Schleifscheibe. Die Verschieberichtung oder Vorschubachse des Längsschlittens oder Schleiftisches stimmt in der Regel mit der Längsachse des eingespannten Werkstückes überein und wird als Z-Achse bezeichnet. Demgegenüber muss der Schleifspindelstock zumindest in einer Vorschubachse beweglich sein, die senkrecht zu der Z-Achse verläuft und als X-Achse bezeichnet wird. In einer besonderen Ausführung ist aber auch der Schleifspindelstock zusätzlich in Richtung der Z-Achse, also parallel zu der Längsachse des eingespannten Werkstücks, verschiebbar.such Machines belong to the state of the art. A principle representation and description finds For example, in the textbook WITTE, H .: Machine Tools - Basics and principles in design, function, drive and control more cutting Machine tools. 8th, revised edition. Vogel book publishing, 1994, pages 293 to 294 based on the image 4.46. The clamping and driving device for the workpiece is included usually on a hydraulically driven longitudinal slide, the so-called grinding table, arranged. It consists of a workpiece headstock and a tailstock between which the workpiece is clamped and for rotation is driven. Located on the back of the machine bed At least one wheelhead with a rotating grinding wheel. The displacement direction or feed axis of the longitudinal slide or grinding table is correct usually with the longitudinal axis of the clamped workpiece match and is called the Z axis. In contrast, the wheelhead must be movable at least in a feed axis perpendicular to the Z-axis runs and called X-axis. In a particular embodiment is but also the wheelhead in addition to the Z-axis, ie parallel to the longitudinal axis the clamped workpiece, displaceable.
Auch
aus der
Die Bezeichnungen Z-Achse und X-Achse sind im Zuge der CNC-Technik üblich geworden und geben allgemein eine bestimmte Richtung im Raum an. Im Falle des Längsschleifens erfolgt mittels einer zylindrischen Schleifscheibe die Zustellung über die X-Achse und der Längsvorschub über die Z-Achse. Es können aber auch quer zur Längsachse des Werkstücks verlaufende Flächen geschliffen werden, wobei die Zustellung über die Z-Achse erfolgt. Durch numerisch gesteuertes Zusammenwirken des Vorschubs in Richtung der X-Achse und der Rotationsachse des Werkstücks, der sogenannten C-Achse, können auch unrunde Konturen mit größter Präzision geschliffen werden, was besonders beim Schleifen von Nocken- und Kurbelwellen von Bedeutung ist. Bei diesen werden einerseits die Lagersitze der Hauptwellen rundgeschliffen, andererseits die Nocken oder exzentrischen Zapfen im Wege des Unrundschleifens bearbeitet. Kurbelwellen- und Nockenwellen-Schleifmaschinen sind daher Universal-Rund- und Unrundschleifmaschinen, an die besondere Anforderungen hinsichtlich der Genauigkeit des Schleifvorganges gestellt werden.The Designations Z-axis and X-axis have become common in the course of CNC technology and generally indicate a particular direction in space. In the event of of longitudinal grinding by means of a cylindrical grinding wheel, the delivery via the X-axis and the longitudinal feed over the Z-axis. It can but also across the longitudinal axis of the workpiece running surfaces be ground, with the delivery via the Z-axis. By numeric Controlled interaction of the feed in the direction of the X-axis and the axis of rotation of the workpiece, the so-called C-axis, can also non-circular contours honed with the utmost precision especially when grinding cam and crankshafts is important. These are on the one hand, the bearing seats of the main shafts round ground, on the other hand, the cams or eccentric pins processed by non-circular grinding. Crankshaft and camshaft grinding machines are therefore universal round and non-circular grinding machines to which special Requirements regarding the accuracy of the grinding process be put.
Gerade bei diesen Maschinen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zwei Spindelstöcke mit gemeinsamer Z-Achse nebeneinander anzuordnen. Auf diese Weise können auch längere Werkstücke wirtschaftlich geschliffen werden, indem zwei oder mehr Schleifscheiben zu derselben Zeit an unterschiedlichen Stellen des Werkstücks unterschiedliche Schleifbearbeitungen durchführen. Hierzu müssen die beiden Spindelstöcke unabhängig voneinander gesteuert werden. Wegen der großen Bearbeitungslänge in der Z-Richtung muss auch die gegenseitige Bewegung von Werkstück und Schleifspindelstock schnell und dennoch sehr genau gesteuert werden. Das ist besonders dann der Fall, wenn quer zur Längsachse des Werkstücks verlaufende Flächen geschliffen werden, die Zustellung also in Richtung der Z-Achse erfolgt; d.h. es werden am Werkstück nicht nur Umfangs- sondern auch Planflächen auf Längenmaß geschliffen.Just in these machines, it has proved to be useful with two headstocks to arrange the common Z-axis next to each other. That way too longer workpieces be economically ground by two or more grinding wheels different grinding operations at different points of the workpiece at the same time carry out. For this, the two headstocks independently be controlled from each other. Because of the large processing length in the Z direction must also speed the mutual movement of workpiece and wheelhead and still be controlled very accurately. That's especially true the case when transverse to the longitudinal axis of the workpiece ground running surfaces that is, delivery is in the direction of the Z-axis; i.e. it will not work on the workpiece only circumferential but also plane surfaces ground to length.
Auch aus einem weiteren Grund werden an die gesteuerte Bewegung in Richtung der Z-Achse hohe Anforderungen gestellt. Bei modernen Rund-/Unrundschleifmaschinen werden nämlich die Schleifscheiben in der Maschine abgerichtet. Wenn dabei Schleifscheiben zum Einsatz kommen, die eine profilierte Kontur haben, muss die axiale Stellung des Abrichtwerkzeuges gegenüber der Schleifscheibe sehr genau positioniert sein, damit die Kontur der Schleifscheibe unverändert erhalten bleibt. Das ist zum Beispiel bei Profilschleifscheiben wichtig, mit denen ein Übergangsradius von Wellenteilen oder Kurbelzapfen an benachbarte Wangen angeschliffen wird.Also for a further reason, high demands are placed on the controlled movement in the direction of the Z-axis. In modern round / non-circular grinding machines namely the grinding wheels are dressed in the machine. If grinding wheels are used which have a profiled contour, the axial position of the dressing tool must be positioned very accurately with respect to the grinding wheel so that the contour of the grinding wheel remains unchanged. This is important, for example, in profile grinding wheels, with de a transition radius of shaft parts or crank pin is sanded to adjacent cheeks.
Mit zunehmender axialer Bearbeitungslänge der Nocken- oder Kurbelwellen wird das hochgenaue und schnelle Positionieren der Schleifspindelstöcke in der Z-Achse immer schwieriger.With increasing axial machining length of the cam or crankshaft is the highly accurate and fast positioning of the grinding headstocks in the Z-axis increasingly difficult.
Ein bewährtes Mittel zum Positionieren eines Schleifspindelstockes in Richtung der Z-Achse ist die Verstellspindel in der Ausführung als Kugelgewindetrieb. Hierbei wird das Transportgewinde zwischen Spindel und Mutter durch eine geschlossene Kette von Kugeln gebildet, die in Rillen der Spindel und der Mutter im ständigen Kreislauf umlaufen. Der Kugelgewindetrieb ist heute in der Mehrzahl der Maschinen im Einsatz. Seine Grenzen ergeben sich durch die zunehmende Bearbeitungslänge der modernen Schleifmaschinen in Richtung der Z-Achse.One proven Means for positioning a wheelhead in the direction The Z-axis is the adjusting spindle in the design as a ball screw drive. Here, the transport thread between the spindle and nut through a closed chain of balls formed in grooves of the spindle and the mother in constant Recirculating circulation. The ball screw is now in the majority of the machines in use. Its limits are due to the increasing machining length the modern grinding machines in the direction of the Z-axis.
Diese Maschinen erfordern ein schnelles und hochgenaues Positionieren großer Massen über große Verstellwege. Beispielsweise hat ein Kreuzschlitten mit einer Schleifspindel an einer Universalrund-/Unrundschleifmaschine eine Masse von etwa 2000 bis 4000 kg, die über eine Maschinenlänge von 1000 bis 5000 mm beschleunigt werden muss. Wird diese Beschleunigung durch eine einzige, über die gesamte Maschinenlänge reichende Spindel aufgebracht, so muss diese einen entsprechend großen Durchmesser haben. Dieser wird um so größer, je länger der Verstellweg ist. Die Spindel muss durch den Kreuzschlitten hindurchgeführt werden und schwächt dessen Querschnitt. Der Kreuzschlitten wird dadurch anfällig gegen Verwindung oder Durchbiegung. Das steht im Gegensatz zu der Forderung nach hoher Steifigkeit und höchster Präzision des Schleifvorganges. Eine Verstärkung des Kreuzschlittens ist nur innerhalb bestimmter Grenzen möglich, weil dadurch seine Masse weiter erhöht wird und seine Abmessungen größer werden. Insbesondere ist es unerwünscht, dass dadurch die Arbeitshöhe der Schleifmaschine vergrößert wird. In der Praxis hilft man sich damit, dass für Maschinen von geringerer Baulänge der Kugelgewindetrieb und der Kreuzschlitten schwächer dimensioniert werden als für Maschinen größerer Baulänge. Das steht aber der Ausbildung eines Baukastensystems und damit der ökonomischen Herstellung einer Typenreihe bei Maschinen für unterschiedliche Teilelängen und damit Maschinenlängen entgegen.These Machines require fast and highly accurate positioning greater Masses over large adjustment paths. For example, has a cross slide with a grinding spindle a universal round / non-circular grinding machine a mass of about 2000 up to 4000 kg, the over a machine length must be accelerated from 1000 to 5000 mm. Will this acceleration through a single, over the entire machine length reaching spindle applied, so this must be a corresponding big diameter to have. This gets bigger, the longer the Adjustment is. The spindle must pass through the cross slide and weakens its cross section. The cross slide becomes vulnerable to it Twisting or bending. This is in contrast to the demand for high rigidity and highest precision the grinding process. A reinforcement the cross slide is possible only within certain limits, because thereby further increasing its mass will and its dimensions get bigger. In particular, it is undesirable that makes the working height the grinding machine is enlarged. In practice, it helps to ensure that for machines of shorter overall length of Ball screw and the cross slide are dimensioned weaker than for machines greater length. The But is the formation of a modular system and thus the economic Production of a type series for machines for different part lengths and thus machine lengths opposite.
Ein weiterer Nachteil des Kugelgewindetriebs bei großem Verstellweg besteht darin, dass zu Wartungs- und Reparaturarbeiten ein entsprechend großer Raum neben der Maschine zum Ausbau der Spindel vorhanden sein muss.One Another disadvantage of the ball screw with a large adjustment path is that for maintenance and repair work a correspondingly large space must be present next to the machine for removing the spindle.
Wegen dieser Nachteile und weil man, wie schon erwähnt, mit mehreren Schleifscheiben gleichzeitig und unabhängig voneinander an einem und demselben Werkstück in einer Aufspannung arbeiten möchte, sind schon Schleifmaschinen der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden, bei denen zwei Kreuzschlitten zur Aufnahme der Schleifspindelstöcke mit je einer Kugelgewindespindel zusammenwirken. Die Spindeln sind im Abstand parallel nebeneinander angeordnet. Soll hierbei jeder Schleifspindelstock über nahezu den gesamten Verstellweg verfahren werden, so müssen beide Spindeln über nahezu die gesamte Maschinenlänge reichen und durch jeden Kreuzschlitten hindurchgeführt werden. Die Kreuzschlitten werden dadurch geschwächt. Dieser Nachteil ergibt sich gleichfalls, wenn man den Kugelgewindetrieb in der Weise ausführt, dass die Spindeln stillstehen und die Verstellmuttern in den Kreuzschlitten zur Drehung angetrieben sind. Bei Versuchen mit zwei Kreuzschlitten und einer einzigen stillstehenden Spindel, wobei die Antriebe durch je eine angetriebene Mutter in den Kreuzschlitten erfolgen, hat sich herausgestellt, dass die Schlitten sich infolge der „Federwirkung" der Spindel gegenseitig beeinflussen. Die durch den Schleifvorgang an dem ersten Schleifspindelstock entstehenden Vibrationen werden über die elastisch nachgiebige Spindel auf den zweiten Schleifspindelstock übertragen und gegebenenfalls noch verstärkt. Die stillstehende Spindel kann ja nur an ihren Enden abgestützt werden, so dass sie in ihrem mittleren Bereich biege- und schwingungsfähig ist. Die erforderliche Genauigkeit des Schleifvorganges ist dann nicht mehr gewährleistet.Because of These disadvantages and because, as already mentioned, with several grinding wheels simultaneously and independently would like to work from one another on one and the same workpiece in a single clamping, are already proposed grinding machines of the type mentioned in which two cross slide for receiving the grinding headstocks with each cooperate a ball screw. The spindles are in the Distance parallel to each other. In this case, each wheelhead should be almost over the entire adjustment path are moved, so both spindles on almost the entire machine length rich and be passed through each cross slide. The Cross slides are thereby weakened. This disadvantage results Likewise, if one executes the ball screw in such a way that the spindles are resting and the adjusting nuts in the cross slide are driven for rotation. For experiments with two cross slides and a single stationary spindle, the drives through ever made a driven nut in the cross slide, has It turned out that the carriages mutually interfere with each other due to the "spring action" of the spindle influence. The result of the grinding process on the first wheelhead arising vibrations are over transfer the elastically compliant spindle to the second wheelhead and possibly reinforced. The stationary spindle can indeed be supported only at their ends, so that it is bendable and capable of oscillating in its middle region. The required accuracy of the grinding process is then not more guaranteed.
Unabhängig von der Ausführung im Einzelnen wirkt die Spindel eines Kugelgewindetriebs ohnehin stets als Feder. Diese Eigenschaft tritt um so deutlicher hervor, je länger die Spindel ist. Der Kreuzschlitten durchläuft bei seinem Verfahren längs der Spindel Stellungen unterschiedlicher Resonanzfähigkeit der Spindel bis hin zu einer kritischen Drehzahl der Kugelrollspindel. Die lange Spindel ist somit schwingungsempfindlich, was sich in einem veränderten Schleifbild an dem fertigen Werkstück sowie in einer verringerten Standzeit der Kugelrollspindel auswirkt. Infolge der Dehnfähigkeit in Längsrichtung ist die Axialsteifigkeit der Spindel auch positions- und längenabhängig. Ferner wird die Spindel beim Beschleunigen des Kreuzschlittens auch unterschiedlich stark tordiert, je nachdem, wie schwer der Kreuzschlitten und wie lang die Spindel ist. Hinzu kommen noch Temperatureinflüsse, die sich beispielsweise über die Schmierstoffe, die innere Reibung und die Verfahrgeschwindigkeit des Kugelgewindetriebs auswirken. Die Positioniergenauigkeit des Kugelgewindetriebs ist damit last- und temperaturabhängig. Je nach der wirksamen Spindellänge kommt ein längenabhängiges Trägheitsmoment hinzu, das das Beschleunigungsverhalten zusätzlich beeinflusst.Independent of the execution In detail, the spindle of a ball screw acts anyway always as a spring. This property is all the more apparent the longer the spindle is. The cross slide goes through its process along the spindle Positions of different resonance ability of the spindle up to to a critical speed of the ball screw. The long spindle is thus sensitive to vibration, which changed in one Sanding pattern on the finished workpiece as well as in a reduced Life of the ball screw affects. As a result of elasticity longitudinal The axial stiffness of the spindle is also position and length dependent. Further the spindle will also be different when accelerating the cross slide heavily twisted, depending on how heavy the cross slide and how long is the spindle. There are also temperature influences, the For example, about the lubricants, the internal friction and the traversing speed of the ball screw. The positioning accuracy of the Ball screw is thus dependent on load and temperature. Depending on the effective spindle length comes a length-dependent moment of inertia added, which additionally influences the acceleration behavior.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass ein hochgenaues Positionieren des Kreuzschlittens mit dem Schleifspindelstock oder des Schleiftisches in Richtung der Z-Achse mit hohen Verfahrgeschwindigkeiten um so schwieriger wird, je länger der Verstellweg ist.In summary It should be noted that a highly accurate positioning of the cross slide with the wheelhead or the grinding table in direction the Z-axis with high travel speeds the more difficult becomes, the longer the adjustment is.
Bekannt sind auch elektrische Linearantriebe als eine Möglichkeit, an Werkzeugmaschinen den Spindelantrieb für eine Linearbewegung zu ersetzen. Ein Beispiel hierfür ist die Firmendruckschrift „Linearmotoren" der Firma GE Fanuc Automation Europe (Drucknummer GFTE-507A-GE 1C 08/01). Der direkte elektrische Linearantrieb arbeitet verschleißfrei und hat daher geringe Wartungskosten. Er kommt für lange und schnelle Bewegungen in Frage, wenn die zu bewegenden Massen nicht zu hoch sind. Bei kurzen Verstellwegen bietet er keine Vorteile. Ein direkter Linearantrieb für die großen zu bewegenden Massen einer Universalrund-/Unrundschleifmaschine wird zu schwer und erfordert eine hohe Antriebsleistung; dazu ergeben sich Probleme mit seiner Kühlung, die weiteren Aufwand erfordern. Bei ungenügender Kühlung stellen sich Präzisionsverluste durch Verformung von Bauteilen ein.Known Electric linear drives are also an option on machine tools the spindle drive for to replace a linear motion. An example of this is the Company publication "Linear Motors" by GE Fanuc Automation Europe (print number GFTE-507A-GE 1C 08/01). The direct Electric linear drive works wear-free and therefore has low Maintenance costs. He comes for a long time and fast movements in question when the masses to be moved not too high. With short adjustment paths, it offers no advantages. A direct linear drive for the big ones to be moved masses of a universal round / non-circular grinding machine too heavy and requires a high drive power; to give problems with its cooling, which require further effort. With insufficient cooling, precision losses occur by deformation of components.
In
dem aus dem Jahre 1983 stammenden und 1985 veröffentlichten Abstract der
Aus
der
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, eine Schleifmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der auch große und schwere Schleifspindelstöcke mit hoher Beschleunigung und über Maschinenlängen von beispielsweise 1000 bis 5000 mm oder mehr in Richtung der Z-Achse hochgenau positioniert werden können, Vibrationen während des Schleifvorganges konstruktionsbedingt gering gehalten sind und zudem die Wirtschaftlichkeit von Herstellung, Wartung und Betrieb gewährleistet ist.Of the Invention is in contrast based on the task, a grinding machine of the aforementioned Art to create, in which also large and heavy grinding headstocks with high acceleration and over machine lengths of, for example, 1000 to 5000 mm or more in the Z-axis direction can be positioned with high precision Vibrations during the grinding process by design are kept low and In addition, the economy of production, maintenance and operation guaranteed is.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1.The solution This object is achieved with the entirety of the features of the claim 1.
Gemäß der Erfindung wird der Kreuzschlitten zur hochgenauen Positionierung in Richtung der Z-Achse auf dem Maschinenbett geführt und in dieser Richtung durch einen Verschiebeantrieb angetrieben. Indem der Verschiebeantrieb durch den Eingriff von Zahnrädern in eine Zahnstange erfolgt, die an dem Maschinenbett befestigt ist, ergibt sich zunächst der Vorteil, dass die Zahnstange über ihre gesamte Länge ununterbrochen auf dem Maschinenbett abgestützt wird. Die Zahnstange selbst muss dabei keineswegs besonders massiv ausgebildet sein, wird jedoch durch die durchgängige Abstützung am Maschinenbett sehr stabil und gegen Durchbiegung vollkommen unempfindlich. Die paarweise angeordneten Zahnräder sind an dem Kreuzschlitten gelagert und angetrieben, so dass sich der Kreuzschlitten wie ein Fahrzeug entlang der Zahnstange auf dem Maschinenbett selbst antreibt. Es ergibt sich dadurch eine sehr kurze Drehmomentübertragung von den angetriebenen Zahnrädern auf das Maschinenbett. Die Drehmomentüberfragung bleibt stets dieselbe, unabhängig davon, wo sich der Kreuzschlitten gerade auf dem Maschinenbett befindet. Auch das zum Antrieb erforderliche Drehmoment ist unabhängig von der jeweiligen Stellung des Kreuzschlittens an der Zahnstange. Für eine bestimmte Baureihe mit unterschiedlicher Länge des Maschinenbettes ergibt sich dadurch der Vorteil, dass der Kreuzschlitten und sein Antrieb für jede Maschinenlänge derselbe sein kann. Der Aufbau einer Maschinenreihe nach dem Baukastensystem mit gleichartigen Einzelteilen wird dadurch wesentlich erleichtert.According to the invention The cross slide is used for highly accurate positioning in the direction led the Z-axis on the machine bed and in this direction driven by a displacement drive. By the displacement drive through the engagement of gears into a rack attached to the machine bed, arises first the advantage of keeping the rack uninterrupted over its entire length supported on the machine bed becomes. The rack itself does not have to be very solid be formed, but is very much by the continuous support on the machine bed stable and completely insensitive to deflection. The pairs arranged gears are mounted on the cross slide and driven, so that the Cross slide like a vehicle along the rack on the machine bed drives itself. This results in a very short torque transmission from the driven gears on the machine bed. The torque transfer is always the same, regardless of where the cross slide is just on the machine bed. Also, the torque required for the drive is independent of the respective position of the cross slide on the rack. For a certain Series with different lengths the machine bed results in the advantage that the cross slide and his drive for every machine length it can be the same. The construction of a machine series according to the modular system with similar items this is much easier.
Bei Universal-Rund-/Unrundschleifmaschinen mit zwei voneinander unabhängig verfahrbaren Kreuzschlitten ergibt sich der weitere Vorteil, dass beide Kreuzschlitten nahezu über die gesamte Maschinenlänge verfahren werden können, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. Die durchgängig abgestützte und dadurch schwingungsfreie Zahnstange macht es nämlich möglich, dass auf beiden Kreuzschlitten zeitgleich unterschiedliche Schleifvorgänge erfolgen können, ohne dass eine schädliche Übertragung von Vibrationen zwischen beiden Kreuzschlitten erfolgt. Das gilt auch dann, wenn die Schleifspindeln beider Kreuzschlitten zeitgleich arbeiten und die Kreuzschlitten eine nahe benachbarte Stellung einnehmen. In jeder Position der Kreuzschlitten bleibt die Steifigkeit des Antriebs unverändert. Es ergibt sich ein geringer Leistungsbedarf trotz einer verhältnismäßig hohen Beschleunigung von maximal 4 m/s2. Maschinenlängen von 3 bis 5 Metern mit einer durchgehenden Zahnstange lassen sich problemlos verwirklichen. Auch Ausführungen von bis zu 10 Meter Länge können bei entsprechend steifer Ausführung und sorgfältiger Dimensionierung in Betracht gezogen werden.In the case of universal round / unround grinding machines with two independently movable cross slides, there is the further advantage that both cross slides can be moved almost over the entire machine length, without themselves to influence each other. The continuously supported and thus vibration-free rack makes it possible in fact that at the same time different grinding operations can take place on both cross slides, without a harmful transmission of vibrations between the two cross slides. This also applies if the grinding spindles of both cross slide work simultaneously and the cross slide occupy a close adjacent position. The stiffness of the drive remains unchanged in every position of the cross slides. This results in a low power requirement despite a relatively high acceleration of a maximum of 4 m / s 2 . Machine lengths of 3 to 5 meters with a continuous rack can be realized easily. Also versions of up to 10 meters in length can be considered with a correspondingly rigid design and careful dimensioning.
Die angestrebte hochgenaue Positionierung der Kreuzschlitten in Richtung der Z-Achse setzt allerdings einen möglichst spielfreien Eingriff der Zahnräder in die Zahnstange des Verschiebeantriebs voraus. Hierzu dient einmal die Schrägverzahnung der Zahnräder und der Zahnstange. Ihre Wirkung wird ergänzt durch die Anordnung von mindestens zwei Zahnrädern, die in dieselbe an dem Maschinenbett vorhandene Zahnstange eingreifen. Durch die Anordnung von zwei Zahnrädern kann etwa das doppelte Drehmoment übertragen werden wie mit nur einem Zahnrad. Vor allem aber werden die beiden Zahnräder des Paares mit unterschiedlichem Drehmoment angetrieben und zwar derart, dass sie gegen die Zahnstange verspannt sind. Die beiden Zahnräder pressen sich mit einer gewissen Verspannung gegen mindestens zwei Zahnflanken, womit das Eingriffsspiel vermieden wird und eine hochgenaue Positionierung möglich wird.The aimed at high-precision positioning of the cross slides in the direction However, the Z-axis sets as free as possible engagement the gears in the rack of the displacement drive ahead. This serves once the helical gearing the gears and the rack. Their effect is complemented by the arrangement of at least two gears, which engage in the same on the machine bed rack. The arrangement of two gears can be about twice Transmit torque become like with only one gear. But above all, the two will gears driven by the couple with different torque and indeed such that they are braced against the rack. The two Pressing gears with a certain tension against at least two tooth flanks, whereby the engagement clearance is avoided and a highly accurate positioning possible becomes.
Das Zusammenwirken aller der aufgeführten Einzelmerkmale führt insgesamt zu dem beschriebenen vorteilhaften Ergebnis.The Interaction of all the listed individual features leads overall to the described advantageous result.
Es ist schon ausgeführt worden, dass die Vorteile des erfindungsgemäßen Zahnstangenantriebs mit allen seinen Einzelheiten sich vor allem beim Verfahren des Kreuzschlittens in Richtung der Z-Achse auswirken, weil dabei größere Weglängen zu bewältigen sind, bei denen andere Antriebssysteme Schwierigkeiten bereiten. Bei hohen Anforderungen an die Positioniergenauigkeit in Richtung der X-Achse ist es aber gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ohne weiteres möglich, dass auch in Richtung dieser Vorschubachse auf den Kreuzschlitten ein weiterer Verschiebeantrieb vorgesehen ist, der durch den Eingriff mindestens eines Paars von schräg verzahnten Zahnrädern in eine an dem Kreuzschlitten vorhandene Zahnstange mit Schrägverzahnung erfolgt, wobei die beiden Zahnräder des Paares an dem Schleifspindelstock gelagert und mit unterschiedlichem Drehmoment derart angetrieben sind, dass sie gegen die Zahnstange verspannt sind. Eine derartige Anordnung von in gleicher Weise arbeitenden Antrieben an derselben Maschine eröffnet zudem weitere Möglichkeiten der konstruktiven Vereinfachung und Lagerhaltung.It is already done been that the benefits of the rack drive according to the invention with all its details especially in the method of cross slide in the direction of the Z-axis, because they have to deal with longer path lengths and others Drive systems difficulties. For high demands but it is the positioning accuracy in the direction of the X-axis according to a advantageous embodiment readily possible that also in the direction this feed axis on the cross slide another displacement drive is provided, which by the engagement of at least one pair of helical teeth gears in an existing on the cross slide rack with helical teeth takes place, with the two gears of the pair mounted on the wheelhead and with different Torque are driven so that they are against the rack are tense. Such an arrangement of working in the same way Drives on the same machine also opens up further possibilities the constructive simplification and storage.
Das Verspannen zwischen den an dem Kreuzschlitten gelagerten Zahnrädern und der Zahnstange kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erfolgen, dass sich die beiden Zahnräder eines Paares in Richtung der Zahnstange im Abstand voneinander befinden und mit unterschiedlichen Zahnlücken der Zahnstange im Eingriff stehen. Diese Anordnung führt zu einem klaren Aufbau des Kreuzschlittens und des Schleifspindelstockes und ermöglicht einen Eingriff über die gesamte Breite der Zahnstange.The Bracing between the mounted on the cross slide gears and the rack can according to a advantageous embodiment by the fact that the two gears of a pair are spaced apart in the direction of the rack and with different tooth gaps the rack are engaged. This arrangement leads to a clear construction of the cross slide and the wheel spindle stick and allows an intervention over the entire width of the rack.
Hierbei wird vorteilhaft jedes Zahnrad des Paares durch je einen elektrischen Antriebsmotor angetrieben, wobei die Verspannung der Zahnräder gegen die Zahnstange richtungsabhängig durch die elektrische Steuerung der elektrischen Antriebsmotoren erfolgt. Die Ausführung erfolgt dabei derart, dass immer nur ein Antriebsmotor für die Positionierung maßgeblich ist, wobei dieser, der sogenannte Hauptmotor, in die Steuerung einbezogen ist. Über die elektrische Steuerung ist es möglich, an einem der beiden Antriebsmotoren ein zusätzliches Drehmoment zu erzeugen, das zur Verspannung der Zahnstange zwischen den Zahnrädern führt.in this connection Advantageously, each gear of the pair by an electric Drive motor driven, the tension of the gears against the rack depends on the direction by the electrical control of the electric drive motors he follows. Execution takes place in such a way that only one drive motor is decisive for the positioning is, with this, the so-called main engine, included in the control is. about the electrical control is possible on one of the two Drive motors an additional To generate torque that is used to tension the rack between the gears leads.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird jedes der Zahnräder durch eine eigene Motorgetriebeeinheit angetrieben, wobei in besonders vorteilhafter Weise Winkelgetriebe gewählt werden können und die Achse des elektrischen Antriebsmotors und die des Zahnrades im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Der Einbau der Motorgetriebeeinheit erfolgt dann mit lotrechter Achse des Zahnrades. Hierbei ergibt sich eine kompakte Bauweise auf dem Kreuzschlitten. Das Winkelgetriebe kann beispielsweise zusätzlich als Planetengetriebe ausgebildet sein, in jedem Fall als Untersetzungsgetriebe wirken, wodurch Antriebsleistung eingespart wird.In In a particularly advantageous embodiment, each of the gears is through its own motor gear unit driven, in particular advantageously angular gear can be selected and the axis of the electric drive motor and that of the gear are arranged at right angles to each other. The installation of the motor gear unit then takes place with vertical axis of the gear. This results a compact design on the cross slide. The angular gear For example, in addition be designed as a planetary gear, in each case as a reduction gear act, whereby drive power is saved.
Es gibt jedoch nicht nur die bisher erläuterte Möglichkeit, die beiden Zahnräder des Paares in Richtung der Zahnstange im Abstand voneinander anzuordnen. Eine wahlweise gleichfalls mögliche Ausgestaltung kann darin bestehen, dass die beiden angetriebenen Zahnräder des Paares gleichachsig angeordnet sind, in dieselbe Zahnlücke der Zahnstange eingreifen und in ihrer Drehrichtung hydraulisch, elektrisch oder durch Federn gegeneinander verspannt sind.It However, not only the previously explained possibility, the two gears of the Couple in the direction of the rack spaced apart. An optionally also possible embodiment may be that the two driven gears of the Pair are arranged coaxially, in the same tooth gap of the Rack engage and in their direction of rotation hydraulic, electric or are braced against each other by springs.
Die an dem Maschinenbett vorhandene Zahnstange wird vorteilhaft aus Einzelabschnitten zusammengesetzt und in einer Ausnehmung des Maschinenbettes eingesetzt. Das eröffnet die Möglichkeit einer leichteren Montage. Die Einzelabschnitte der Zahnstange werden einzeln mit Passstiften und mittels besonderer Lehren an dem Maschinenbett befestigt und aneinandergefügt. Dadurch ergibt sich eine Genauigkeit der Zahnflanken, die der einer durchgehenden Zahnstange gleichwertig ist. Sogleich kann aber auch einfacher Ausbau erfolgen, indem bei einem Austausch oder bei Reparaturarbeiten die Einzelabschnitte einzeln aus der Maschine herausgenommen und ersetzt werden. Bei einem Antrieb mit durchgehender Spindel muss dagegen für einen unproblematischen Austausch neben der Maschine zumindest noch einmal eine Kugelgewindespindellänge als freier Raum zur Verfügung stehen.The On the machine bed existing rack is advantageous Individual sections assembled and in a recess of the machine bed used. That opens the possibility a lighter assembly. The individual sections of the rack will be individually with dowel pins and special gauges on the machine bed attached and joined together. This results in an accuracy of the tooth flanks, that of a continuous Rack is equivalent. At the same time, however, can also simpler expansion done by replacing or repairing the Individual sections removed from the machine and replaced become. In a drive with a continuous spindle, however, must for a unproblematic replacement next to the machine at least once again a ball screw spindle length as a free space available stand.
Vorteilhaft wird der Kreuzschlitten der erfindungsgemäßen Universal-Rund-/Unrundschleifmaschine auf zwei Führungsschienen an dem Maschinenbett abgestützt und geführt, die sich im Abstand voneinander befinden und zwischen denen die Zahnstange für den Verschiebeantrieb des Kreuzschlittens angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine massive Ausführung des Maschinenbettes sowohl für den Antrieb durch die Zahnstange als auch für die Führung des Kreuzschlittens in Richtung der Z-Achse mit hervorragender Steifigkeit auch in der X-Achse ausgenutzt.Advantageous is the cross slide of the universal round / non-circular grinding machine according to the invention on two guide rails supported on the machine bed and led, which are at a distance from each other and between which the Rack for the displacement drive of the cross slide is arranged. To this Way becomes a massive execution of the machine bed both for the Drive through the rack as well as for the guidance of the cross slide in Direction of the Z-axis exploited with excellent rigidity also in the X-axis.
Am stärksten kommen die Möglichkeiten der erfindungsgemäßen Schleifmaschine zur Geltung, wenn gemäß einer besonderen Ausgestaltung ein weiterer Kreuzschlitten vorgesehen wird, dessen angetriebene Zahnräder mit derselben an dem Maschinenbett vorhandenen Zahnstange in Eingriff stehen. Da die baulichen Verhältnisse für den jeweiligen Verschiebeantrieb auf jedem Kreuzschlitten stets dieselben sind, unabhängig davon, an welcher Stelle der Maschine sich ein bestimmter Kreuzschlitten gerade befindet, erfolgt das hochgenaue Positionieren stets in derselben Weise, unabhängig von dem jeweiligen Standort der Kreuzschlitten auf der Schleifmaschine. Infolge der massiven Abstützung von Zahnstange und Führungsschienen an dem Maschinenbett ist es zudem ausgeschlossen, dass zwei gleichzeitig arbeitende Schleifscheiben sich gegenseitig nachteilig beeinflussen, selbst wenn ihre zugehörigen Kreuzschlitten sich nahe benachbart an beliebigen Stellen des Maschinenbettes befinden.At the most come the possibilities the grinding machine according to the invention to be valid if, according to a special embodiment, a further cross slide provided is whose driven gears with the same existing on the machine bed rack engaged stand. As the structural conditions for the respective displacement drive on each cross slide always the same are, independent of which, at which point of the machine a certain cross slide is currently located, the high-precision positioning always takes place in the same Way, independently from the respective location of the cross slide on the grinder. As a result the massive support of rack and guide rails on the machine bed, it is also excluded that two at the same time working grinding wheels adversely affect each other, even if their associated Cross slide next to each other anywhere on the machine bed are located.
Die Vielseitigkeit der erfindungsgemäßen Schleifmaschine wird weiter dadurch erhöht, dass gemäß einer zusätzlichen wahlweise möglichen Ausgestaltung zumindest einer der Schleifspindelstöcke auf einem der Kreuzschlitten zusätzlich um eine lotrechte Achse schwenkbar ist und mindestens zwei Schleifscheiben trägt. Es eröffnet sich hierbei die Möglichkeit, schnell zwischen unterschiedlichen Schleifaufgaben zu wechseln sowie auch beispielsweise Plan- und/oder Kegelflächen des Werkstückes zu bearbeiten.The Versatility of the grinding machine according to the invention will be further increased by that according to a additional optionally possible Design of at least one of the grinding headstocks one of the cross slide in addition is pivotable about a vertical axis and at least two grinding wheels wearing. It opens this is the possibility quickly switch between different grinding tasks as well Also, for example, plan and / or conical surfaces of the workpiece to edit.
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind anhand der
In
Beim
Längsschleifen
zylindrischer Werkstücke
dient die Bewegung des Schleifspindelstocks
Beim
Schleifen von Werkstücken,
deren axiale Erstreckung im Verhältnis
zu ihren radialen Abmessungen groß ist, wie zum Beispiel Kurbel-
und Nockenwellen, ergibt sich zwangsläufig, dass zum Positionieren
der Schleifscheibe in der zweiten Vorschubachse, also der Z-Achse,
längere Wege
zurückzulegen
sind als zum Positionieren in der ersten Vorschubachse, also in
der X-Achse, vgl. hierzu auch
Der
Schleifspindelstock
Das
hochgenaue Positionieren des Schleifspindelstocks
Zur
Steigerung der Genauigkeit kann die Funktion der Haupteinheit auch
mit der Bewegungsrichtung des Kreuzschlittens
Anstelle
der in
In
Da
die beiden Kreuzschlitten
- 11
- Maschinenbettmachine bed
- 22
- Schleiftischgrinding table
- 33
- WerkstückspindelstockWorkhead
- 44
- Spitzetop
- 55
- Reitstocktailstock
- 66
- Spitzetop
- 77
- Antriebsmotordrive motor
- 88th
- Doppelpfeil (Z-Achse)double arrow (Z-axis)
- 99
- SchleifspindelstockWheelhead
- 1010
- Schleifscheibegrinding wheel
- 1111
- Riementriebbelt drive
- 1212
- Antriebsmotordrive motor
- 1313
- Doppelpfeil (Z-Achse)double arrow (Z-axis)
- 1414
- Doppelpfeil (X-Achse)double arrow (X axis)
- 1515
- erste Verschiebebahnfirst sliding track
- 1616
- zweite Verschiebebahnsecond sliding track
- 2020
- Maschinenbettmachine bed
- 2121
- erste Führungsschienefirst guide rail
- 2222
- zweite Führungsschienesecond guide rail
- 2323
- Gleitbelagsliding lining
- 2424
- Gleitbelagsliding lining
- 2525
- Kreuzschlittencross slides
- 2626
- erste Motorgetriebeeinheitfirst Engine transmission unit
- 26A26A
- zweite Motorgetriebeeinheitsecond Engine transmission unit
- 2727
- elektrischer Antriebsmotorelectrical drive motor
- 2828
- Winkelgetriebeangle gear
- 2929
- Öffnungopening
- 3030
- Befestigungsflanschmounting flange
- 31, 31A31 31A
- Zahnradgear
- 3232
- Achseaxis
- 3333
- Ausnehmungrecess
- 3434
- Zahnstangerack
- 3535
- Befestigungsschraubefixing screw
- 3636
- Achseaxis
- 3737
- Zähneteeth
- 3838
- Doppelpfeil (Z-Achse)double arrow (Z-axis)
- 3939
- SchleifspindelstockWheelhead
- 4040
- Schleifscheibegrinding wheel
- 4141
- Doppelpfeil (X-Achse)double arrow (X axis)
- 4242
- KugelgewindespindelBall screw
- 4343
- elektrischer Antriebsmotorelectrical drive motor
- 4444
- RundführungGuided tour
- 4545
- RundführungGuided tour
- 4646
- WerkstückspindelstockWorkhead
- 4747
- Reitstocktailstock
- 4848
- Kurbelwellecrankshaft
- 4949
- Kreuzschlittencross slides
- 5050
- SchleifspindelstockWheelhead
- 5151
- Schleifscheibegrinding wheel
- 5252
- Zahnstangerack
- 53, 53A53 53A
- MotorgetriebeeinheitEngine transmission unit
- X39 X 39
- Doppelpfeil (X-Achse)double arrow (X axis)
- X50 X 50
- Doppelpfeil (X-Achse)double arrow (X axis)
- Z25 Z 25
- Doppelpfeil (Z-Achse)double arrow (Z-axis)
- Z49 Z 49
- Doppelpfeil (Z-Achse)double arrow (Z-axis)
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202004020989U DE202004020989U1 (en) | 2004-06-18 | 2004-06-18 | Grinding machine comprises a machine bed, a column saddle, a grinding spindle block for rotating a grinding disk arranged on the spindle block, a CNC control unit and an advancing drive for positioning the column saddle |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410029502 DE102004029502B4 (en) | 2004-06-18 | 2004-06-18 | Grinding machine in the manner of a universal circular / non-circular grinding machine |
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Family
ID=36599734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE202004020989U Expired - Lifetime DE202004020989U1 (en) | 2004-06-18 | 2004-06-18 | Grinding machine comprises a machine bed, a column saddle, a grinding spindle block for rotating a grinding disk arranged on the spindle block, a CNC control unit and an advancing drive for positioning the column saddle |
Country Status (1)
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DE (1) | DE202004020989U1 (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN108705415A (en) * | 2018-07-03 | 2018-10-26 | 杨真 | A kind of horizontal auto parts machinery processing grinding device |
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-
2004
- 2004-06-18 DE DE202004020989U patent/DE202004020989U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 20060713 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20070720 |
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20100712 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20120716 |
|
R071 | Expiry of right |