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Die
Erfindung betrifft eine Rundschleifmaschine zum Bearbeiten von Futterteilen,
insbesondere Universal-Rundschleifmaschine zum simultanen oder sequentiellen
Aussen-, Plan- und Innenschleifen, mit einem Maschinenständer, einer
stationär
gelagerten und um eine zur Vorderwand des Maschinenständers senkrechte
Achse schwenkbaren Werkstückhaltevorrichtung
mit mindestens einer Werkstückspindel
und Spannmittel, je einer parallel zu dieser Wand in horizontaler
und dazu senkrechter Richtung verfahrbaren Aussen- und Innenschleifvorrichtung,
insbesondere Aussenschleifspindelstock mit mindestens einer Aussenschleifscheibe,
und wenigstens einer Werkzeughaltevorrichtung mit mindestens einer
Innenschleifspindel, wobei der Aussenschleifspindelstock und die
Werkzeughaltevorrichtungen seitlich, ober- und unterhalb der Werkstückhaltevorrichtung
in einer gemeinsamen steilen Bewegungsebene auf Kreuzschlitten angeordnet
sind, wodurch das Werkstück
in den Bearbeitungseingriff gebracht wird und die Maschine bei horizontal
oder bei vertikal geschwenkter Achse be- und entladen werden kann.
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Diese
Maschine ist für
die Endbearbeitung von Präzisionswerkstücken, insbesondere
von vorwiegend gehärteten
Teilen, die fliegend gespannt werden, vorgesehen.
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Bei
bekannten Universal-Rundschleifmaschinen ist die Werkstückspindel
mit dem Spannmittel wie auch die Schleifvorrichtung normalerweise stehend
auf einem liegenden Maschinenbett verfahrbar angeordnet.
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Dieses
Maschinenkonzept ist verhältnismässig voluminös und sehr
aufwändig
für das
automatische Be- und Entladen der Werkstücke wie auch schlecht zugänglich für das Ein-
und Umrichten, da die Schleifvorrichtungen hinter der Werkstückspindelachse
stehen.
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Häufig sind
auch komplizierte Abrichtvorrichtungen erforderlich, die ein- und
ausschwenkbar auf zusätzlichen
Bewegungsachsen vorzusehen sind, damit diese auch möglichst
in der Nähe
des Werkstücks
angeordnet werden können.
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Eine
Werkzeugmaschine zum Schleifen von Futterteilen ähnlich der neuen Erfindung
ist aus der
DE 199 02 137 C1 bekannt.
Bei dieser Maschine handelt es sich um eine Schleifmaschine, bei
welcher die Schleifvorrichtung in einer ersten Achsrichtung und
die Werkstückhaltevorrichtung
in einer zweiten Achsrichtung parallel an einem vertikalen Maschinenständer verschiebbar
gegeneinander geführt sind.
Nachteilig ist dabei, dass die Schleifvorrichtung nur mit einem
Innenschleifspindelkonzept ausgerüstet ist, so dass keine grossen
Schleifscheiben eingesetzt werden können wie dies die Technologie
für das Aussenschleifen
speziell bei grösseren
Werkstücken erfordert.
Weiter ist für
das automatische Be- und Entladen ein erheblicher Aufwand erforderlich,
da die Werkstücke
mit einer Handlingsvorrichtung von der horizontal gerichteten Werkstückhaltevorrichtung vom
Maschinen-Innenbereich auf einem weiten Transportweg nach aussen
gebracht werden müssen.
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Bei
weiteren Bearbeitungsmaschinen mit schrägen oder vertikalen Bearbeitungsebenen,
insbesondere bei Komplett-Bearbeitungszentren mit integrierten Schleifvorrichtungen,
wird die Präzision von
Universal-Rundschleifmaschinen nicht erreicht und das Schleifkonzept
und die -Technologie ist grundsätzlich
für das
Aussenschleifen ungenügend oder
nicht vorhanden.
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Ein
Präzisionsproblem
liegt darin, dass die Werkstücke
meistens mit einer verfahrbaren Werkstückhaltevorrichtung auf einem
grossen Kreuzschlitten mit zwei Linearachsen sowohl zum Hartdrehen, Bohren,
Fräsen
und Schleifen wie auch für
ein integriertes Pick-up Handling bewegt werden. Diese Konzepte
sind speziell bei grossen Werkstücken
sehr schwer, was nebst Präzisionsproblemen
infolge Einwirkung der Massenkräfte
auch keine schnellen Kurzhub-Oszillationsbewegungen für das Innenschleifen
ermöglicht.
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Mit
diesen Maschinen können
auch keine Simultan-Bearbeitungen für ein gleichzeitiges Innen-/Aussenschleifen
des Werkstücks
realisiert werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rundschleifmaschine der
eingangs genannten Art so auszubilden, dass sie diese Nachteile
nicht aufweist. Insbesondere soll die Maschine mit einem einfachen
und platzsparenden Auf bau ein flexibles Handling, eine wirtschaftliche
und präzise
Innen- und Aussenbearbeitung für
kleine wie auch für
grosse Futterteile ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
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Die
erfindungsgemässe
Maschine weist eine an der Vorderwand eines Maschinenständers stationär gelagerte,
schwenkbare Werkstückhaltevorrichtung
auf, womit das Werkstück
entsprechend zylindrischer oder konischer Form mit der Werkstückspindel
und dem Spannmittel über
eine stufenlose NC-Rotationsachse in horizontaler Ausrichtung in
die Bearbeitungsposition gebracht wird. Dank der nicht linear verfahrbaren
Werkstückhaltevorrichtung
wird eine stabile und genau positionierte Werkstückaufnahme und dadurch die
beste Voraussetzung für
eine präzise
Werkstückbearbeitung
erzielt.
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Ein
wesentlicher Vorteil des Bearbeitungskonzeptes der neuen Erfindung
liegt auch darin, dass in einer gemeinsamen Ebene seitlich, oben
und unten zur Werkstückhaltevorrichtung
individuell bewegliche Bearbeitungsstationen wie Aussenschleifspindelstock
und Werkzeughaltevorrichtung für
die Aufnahme von Innenschleifspindeln auf Kreuzschlitten vorgesehen
sind, wodurch Werkstücke
ohne umzuspannen simultan oder sequentiell in mehreren Operationen
und mit unterschiedlichen Werkzeugen und Technologien bearbeitet
werden können.
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Durch
Anbringung eines weiteren Kreuzschlittens mit einer Werkzeughaltevorrichtung,
als Werkzeugrevolver für
die Aufnahme von Zerspanungswerkzeugen, ist auch eine komplette
Endbearbeitung der Werkstücke
realisierbar. Weiter ist es möglich,
die Wirtschaftlichkeit der Maschine zu steigern, indem eine Doppel-Werkstückhaltevorrichtung mit
zwei Werkstückspindeln
eingesetzt wird, so dass eine Spindel be- und entladen wird, während dem
die andere im Bearbeitungszyklus ist.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn für
das Aussen- und Innenschleifen unterschiedliche Abrichtqualitäten realisiert
werden können.
Dies wird dadurch erreicht, indem die Aussenschleifscheiben und
die Innenschleifscheiben mit je einer festen und/oder rotativen
Abrichtvorrichtung über
die Kreuzschlittenbewegungen separat in den Abrichteingriff gebracht
werden.
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Ein
flexibles und schnelles Be- und Entladen wird dadurch gewährleistet,
dass die Werkstückhaltevorrichtung
vertikal nach oben oder nach unten, oder horizontal seitlich geschwenkt
werden kann, womit Handlingsvorrichtungen wie Roboter, Portallader
und Hebellader mit entsprechenden Werkstückzuführeinrichtungen oder Palettensystemen
nahe an der Maschine eingesetzt werden können. Die Maschine ist auch
manuell beschickbar.
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Ein
grosser Vorteil bei einer vertikal nach oben geschwenkten Werkstückhaltevorrichtung
ergibt sich speziell bei grösseren
und schweren Werkstücken,
die beim Beladen durch das Eigengewicht selbstzentrierend und planparallel
auf der Stirnseite des Spannmittels abgestellt werden können. Damit die
Werkstücke
in der vertikalen Achse stehend direkt von einem horizontalen Werkstückmagazin (Transportband,
Palette) auf ein senkrecht stehendes Spannmittel überführt werden
können,
ist hier das Maschinenkonzept mit einem vertikalen Maschinenständer bevorzugt.
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Bei
einem Maschinenkonzept mit grossen Aussenschleifscheiben ist es
vorteilhaft, einen Maschinenständer
mit steilem Schrägbett
vorzusehen, womit eine optimalste Zugänglichkeit zum Einrichten gewährleistet
ist. Für
diese Lösung
ist das Be- und Entladen seitlich horizontal bevorzugt.
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Nachstehend
werden vier bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
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Es
zeigen, jeweils in schematischer Darstellung:
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1 eine
Vorderansicht einer ersten Variante der erfindungsgemässen Rundschleifmaschine für ein simultanes
Aussen-/Innenschleifen.
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2 eine
Seitenansicht zu 1
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3 eine
Vorderansicht einer zweiten Variante der erfindungsgemässen Rundschleifmaschine für ein simultanes
Aussen-/Inenschleifen und für
eine zusätzliche
Bearbeitung mit Zerspanungswerkzeugen
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4 eine
Seitenansicht zu 3
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5 eine
Vorderansicht einer weiteren Variante der erfindungsgemässen Rundschleifmaschine
für ein
sequentielles Aussen-/Innenschleifen mit einer Doppel-Werkstückhaltevorrichtung.
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6 eine
Vorderansicht einer vereinfachten Variante der erfindungsgemässen Rundschleifmaschine
für ein
sequentielles Aussen-/Innenschleifen.
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Die
in 1 und 2 dargestellte Rundschleifmaschine
weist einen Maschinenständer 1 mit einer
steilen Vorderwand auf, welche in einem Winkel von 75° zur Bodenebene
steht. Dadurch ist auch bei der Verwendung von Aussenschleifscheiben
mit einem Durchmesser grösser
400 mm eine optimalste Sicht und Zugänglichkeit zum Ein- und Umrichten
gewährleistet.
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Auf
der Vorderwand ist eine Werkstückhaltevorrichtung
mit einer Rotationsachse 2, einer Werkstückspindel 3 und
einem Spannmittel 4 angeordnet, welche um eine zu dieser
Vorderwand senkrechte Achse B schwenkbar ist, die stationär im Maschinenständer 1 angebracht
ist. Der Schwenkwinkel beträgt maximal
315°.
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Parallel
zur Vorderwand sind in einer mit der Werkstückspindel 3 gemeinsamen
Ebene ein Aussenschleifspindelstock 5 und eine Werkzeughaltevorrichtung 9 auf
zwei Kreuzschlitten mit je einem horizontalen Längsschlitten (Z1-, Z2-Achsen)
und dazu senkrecht mit je einem Querschlitten (X1-, X2-Achsen) zueinander
beweglich angeordnet. Der erste Kreuzschlitten mit den Linearschlitten 7, 8 trägt den Aussenschleifspindelstock 5 und
weist mindestens eine Aussenschleifscheibe 6 mit Motorantrieb
auf und ist seitlich und oberhalb der Rotationsachse 2 angeordnet.
Bei Bedarf von zwei Aussenschleifscheiben, z.B. einer Schräg- und einer
Geradeeinstechschleifscheibe, ist der Aussenschleifspindelstock 5 schwenkbar
mit einer zur Achse B parallel stehenden Achse B1 ausgerüstet.
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Der
zweite Kreuzschlitten mit den Linearschlitten 11, 12 trägt die Werzeughaltevorrichtung 9 und
weist Innenschleifspindeln 10 mit Innenschleifscheiben 18 auf,
welche um eine Achse B2 schwenkbar ist, letztere parallel zur Achse
B steht. Dieser Kreuzschlitten ist seitlich und unterhalb der Rotationsachse 2 angeordnet.
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Durch
das Schwenken des Aussenschleifspindelstocks 5 und der
Werkzeughaltevorrichtung 9 kann jeweils eine gewünschte Schleifscheibe 6,18 für die Bearbeitung
ausgesucht werden.
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Für das Abrichten
der Aussen- und Innenschleifscheiben 6, 18 sind
feste oder rotative Abrichtvorrichtungen 17 auf der Vorderwand
des Maschinenständers 1 und/oder
am Gehäuse
der Werkstückspindel 3 angeordnet.
Direkt auf der Aussenschleifscheibe 6 kann auch eine Rollier-Abrichtvorrichtung integriert
werden.
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Zur
Bearbeitung eines Werkstücks 16 wird dieses
bei vertikal oder horizontal stehender Werkstückspindel 3 (Beschickungspositionen
II, III oder IV) manuell oder automatisiert in das Spannmittel 4 eingesetzt
und danach mit der Rotationsachse 2 seitlich in einen Winkelbereich
von +/– 45° zur Horizontalen
geschwenkt (Bearbeitungsposition I). Dann werden die Kreuzschlitten,
respektive die Längs-
und Querschlitten mit den Linearachsen X1, X2/Z1, Z2 und den Schwenkachsen
B1, B2 mit Linear- und Interpolationsbewegungen so bewegt, dass
die Schleifscheiben 6, 18 mit dem Werkstück 16 oder
mit der Abrichtvorrichtung 17 in den Bearbeitungs- respektive
Abrichteingriff gebracht werden.
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In 3 und 4 wird
die Rundschleifmaschine mit folgenden Änderungen gegenüber der
in 1 dargestellten gezeigt:
Die Vorderwand des
Maschinenständers 1 ist
vertikal angeordnet.
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Weiter
ist eine zusätzliche
Werkzeughaltevorrichtung 13 als Werkzeugrevolver schwenkbar
für die
Aufnahme von Zerspanungswerkzeugen 19 mit definierten Schneiden
mit einer Achse (B3) vorgesehen, welche parallel zur Achse (B) steht.
Die Werkzeughaltevorrichtung 13 wird von einem dritten
Kreuschlitten mit den Linearschlitten 14,15 getragen
und ist seitlich und unterhalb der Rotationsachse 2 gegenüber der
Werkstückhaltevorrichtung 9 angeordnet.
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5 zeigt
in einer weiteren Variante die Rundschleifmaschine mit einem Doppelkreuzschlitten
mit nur einem Querschlitten 8 (X1-Achse), welchem zwei
Längsschlitten 7, 11 (Z1-,
Z2-Achsen) zugeordnet sind, letztere den Aussenschleifspindelstock 5 und
die Werkzeughaltevorrichtung 9 tragen. Dadurch können die
Zustellbewegungen für
die Aussenschleifscheibe 6 und die Innenschleifscheibe 18 in
der X-Achse nur noch sequentiell, das heisst nur noch im Zyklus
nacheinander erfolgen.
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Als
Optionslösung
zeigt diese Variante auch noch eine Doppel-Werkstückhaltevorrichtung
mit zwei Werkstückspindeln 3' und Spannmitteln 4,
welche achsensymmetrisch zum Zentrum der Rotationsachse 2 angeordnet
sind. Damit kann eine Werkstückspindel 3' ent- und wieder
beladen werden, während
dem die andere Spindel in einem horizontalen Bearbeitungeingriff
steht.
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6 stellt
ein sehr einfaches Lösungskonzept
mit nur einem Kreuzschlitten dar. Ein Längsschlitten 7 (Z1-Achse)
mit zugeordnetem Querschlitten 8 (X1-Achse) trägt den Aussenschleifspindelstock 5 und
zugleich auch die Werkzeughaltevorrichtung 9, wodurch das
Aussen- und Innenschleifen auch nur noch sequentiell möglich ist.
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Zwecks
Realisierung einer sehr schnellen Kurzhuboszillation beim Innenschleifen,
kann mindestens eine Innenschleifspindel 10 auch mit einem eigenen
Oszillationsantrieb auf der Werkzeughaltevorrichtung 9 vorgesehen
werden.
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Wie
man sieht, ist der Aufbau der Maschine sehr kompakt und zeichnet
sich durch eine grosse Universalität und Produktivität aus.
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Durch
die Ständerbauweise
mit nur einer Bearbeitungsebene wird eine präzise und robuste Linearschlittenführung gewährleistet
und der Schmutzbereich kann gut vom Werkstück 16 und von den Schleifscheiben 6, 18 wie
auch von den Zerspanungswerkzeugen 19 ferngehalten werden.
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Für das Auffangen
der Späne
und des Kühlschmiermittels
ist unterhalb der kompletten Bearbeitungsebene eine Wanne 20 vorgesehen.
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Auf
Grund dieser Merkmale ist auch das manuelle wie automatisierte Be-
und Entladen begünstigt,
umsomehr die Beschickungspositionen II, III, IV durch die Werkstückhaltevorrichtung
seitlich der Maschine angewählt
werden können.
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- 1
- Maschinenständer
- 2
- Rotationsachse
- 3
- Werkstückspindel
- 4
- Spannmittel
- 5
- Aussenschleifspindelstock
- 6
- Aussenschleifscheibe
- 7
- Längsschlitten
(Z1-Achse)
- 8
- Querschlitten
(X1-Achse)
- 9
- Werkzeughaltevorrichtung
(Innenschleifen)
- 10
- Innenschleifspindel
- 11
- Längsschlitten
(Z2-Achse)
- 12
- Querschlitten
(X2-Achse)
- 13
- Werkzeughaltevorrichtung
(Werkzeugrevolver)
- 14
- Längsschlitten
(Z3-Achse)
- 15
- Querschlitten
(X3-Achse)
- 16
- Werkstück
- 17
- Abrichtvorrichtung
- 18
- Innenschleifscheibe
- 19
- Zerspanungswerkzeug
- 20
- Wanne
- B
- Schwenkachse
von 2
- B1
- Schwenkachse
von 5
- B2
- Schwenkachse
von 9
- B3
- Schwenkachse
von 13
- I,
III, IV
- Bearbeitungspositionen
- II,
III, IV
- Beschickungspositonen