DE3012629C2 - Rundschleifmaschine mit 2 Stirnschleifscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rundschleifmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Schleifen eines harten und spröden, eine ausreichende Breite aufweisenden Werkstückes befindet sich die Achse einer diamanthaltigen, becherförmigen Schleifscheibe gegenüber der zentralen Achse des Werkstückes um eine deren wirksamem Radius entsprechende Strecke versetzt angeordnet, wobei der wirksame Radius dem Abstand zwischen der Achse der Schleifscheibe und einem Mittelpunkt deren Wanddicke entspricht. Der auf diese Weise definierte wirksame Radius der Schleiffläche berührt hierbei die äußere Umfangsfläche des Werkstückes. Beim Schleifen des Werkstückes, wobei dessen Umdrehungsgeschwindigkeit ebenso wie die Zustellgeschwindigkeit eines Arbeitstisches niedrig gehalten wird, entstehen spiralförmige Spuren auf der äußeren Umfangsfläche des Werkstükkes, so daß Grob-, Mittel- und Feinschleifstufen notwendig sind. Handelt es sich bei dem Werkstück um ein kristallartiges Material wie z. B. Glas, Quarz, Keramik oder Silicium, können auf dessen äußerer Oberfläche feine Risse entstehen. Auch zur Entfernung dieser Risse von der Oberfläche des Werkstückes sind sowohl eine Mittel- als auch eine Feinschleifstufe erforderlich. Handelt es sich bei dem Werkstück um ein extrem hartes Metall, besteht die Gefahr, daß das Werkstück bricht, so daß ein Schleifen in einer ein/igen Stufe schwierig ist. Das Schleifen muß demzufolge in mehere Verfahrensstufen unterteilt werden, wobei die letzte Stufe, nämlich die Feinschleifstufe mittels einer Schleifscheibe durchgeführt werden muß, die sich von den Schleifscheiben

der vorangegangenen Schleifstufen unterscheidet

Aus der DE-AS 16 52 220 ist eine Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten eines Werkstückes bekannt bei welcher eine becherförmige Schleifscheibe, deren Achse senkrecht zur Längsachse eines Werkstükkes verläuft, in Richtung auf dieses Werkstück hin ver schiebbar gelagert ist Das Werkstück selbst ist uni seine Längsachse drehbar auf einem, gegenüber einem feststehenden Untergestell in Längsrichtung des Werkstük- kes verschiebbaren Maschinentisch gelagert Zur Durchführung eines Schleifvorganges wird somit der Maschinentisch mit dem auf diesem befindlichen, sich gleichzeitig um seine Längsachse drehenden Werkstükkes entlang der Schleifscheibe geführt Die Achse der

Schleifscheibe ist hiermit um den Betrag des oben defi nierten wirksamen Radius gegenüber der Achse des Werkstückes versetzt angeordnet Die Endpunkte der Bewegung des Maschinentisches gegenüber dem feststehenden Untergestell werden durch einen, an dem Un-

tergestell angebrachten Mikroschalter definiert, der mit auf dem Maschinentisch befestigten Gegenelementen in Wirkverbindung steht. Bei dieser bekannten Vorrichtung sollen spiralförmige Spuren auf der Werkstück oberfläche durch eine große Kontaktfläche zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück verhindert werden. Es muß jedoch die Grobschleifstufe ebenso wie die Mittel- und Feinschleifstufe mittels einer einzigen Schleifscheibe durchgeführt werden, wobei zur Anpassung an unterschiedliche Werkstoffe — von einem Aus-

wechseln der Schleifscheibe abgesehen — nur die Mög lichkeit besteht die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes im Verhältnis zu dessen Umdrehungsgeschwindigkeit zu variieren. Aus der DE-AS 24 59 397 ist eine Rundschleifmaschine bekannt, mittels welcher im wesentlichen die Oberflächen zylindrischer Werkstücke bearbeitet werden können. Anwendung findet diese bekannte Rundschleifmaschine unter anderem bei Werkstücken aus Siliciumoxid, Glasstein oder einem entsprechenden Keramikmaterial. Das Werkstück wird zur Durchführung des Schleifvorganges in Umdrehungen um seine Längsachse versetzt, wobei beiderseits des Werkstückes Umfangsschleifscheiben angeordnet sind, deren Achsen die Achse des Werkstückes unter einem stumpfen Winkel schneiden und wobei beide Schleifscheiben zusammen parallel zur Längsachse des Werkstückes verfahrbar gehalten sind. Beide Schleifscheiben sind zueinander derart angeordnet, daß — in Richtung deren Verfahrbarkeit gesehen — deren Eingriffspunkte in das Werkstück

so hintereinanderliegen. Auf diese Weise wird mittels der — in Vorschubrichtung der Schleifscheiben gesehen ersten Schleifscheibe ein Vorschliff und mit der zweiten Schleifscheibe ein Feinschliff realisiert. Gegenüber der aus der DE-AS 16 52 220 bekannten Vorrichtung wird bei dieser Rundschleifmaschine gemäß der DE-AS 24 59 397 insoweit ein Fortschritt erzielt, als entsprechend der jeweiligen Schleifstufe hier unterschiedliche Schleifscheiben zum Einsatz kommen, so daß eine differenziertere Verfahrensweise in den einzelnen Schleifstufen möglich ist. Jedoch ist der mit der Verfahrbarki.it der Schleifscheiben sowie deren Antrieb verbundene konstruktive Aufwand verhältnismäßig groß.

Es ist nach alledcm die Aufgabe der Erfindung, eine Rundschleifmaschine zu konzipieren, mittels welcher unter Vermeidung der, dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile bei größtmöglicher Bearbeitungsgcnauigkeil in einer einzigen Schleifmaschine unterschiedliche Schleifstufen, insbesondere eine Grob-, eine Mit-

tcl- und Feinschleifstufe durchgeführt werden können. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1. Rundschleifmaschinen, bei denen die erfindungsgemäße Anordnung der Schleifscheiben angewandt wird, weisen einen stationären Maschinenrahmen und einen motorisch antreibbaren, auf dem Maschinenrahmen in dessen Längsrichtung verschiebbar gelagerten Werkstücktisch auf. Auf dem Werkstücktisch befindet sich ein Hauptantriebswellenblick mit einer motorisch antreibbaren Hauptwelle sowie ein Reitstock, der dem Hauptantriebswellenblock gegenüberliegend angebracht ist und mit einer Zentrierspindel versehen ist, mittels welcher das Werkstück zwischen der Hauptwelle und der Zentrierspindel festgeklemmt werden kann. Die Schleifvorrichtung ist dabei auf dem Maschinenrahmen angeordnet. Das mit niedriger Drehzahl rotierende Werkstück wird während des Schleifvorganges zusammen mit dem Werkstücktisch in seiner Längsrichtung verfahren. Bei der Verwendung diamanthaltiger Schleifscheiben mit unterschiedlichen Korngrößen werden die Schleifscheibe mit einer relativ gröberen Korngröße für den Grob- und Mittelschliff und die Schleifscheibe mit der relativ kleineren Korngröße für das Feinschleifen eingesetzt, um auf diese Weise das Auftreten von Rissen in dem geschliffenen bzw. zu schleifenden Werkstück verringern. Der Wechsel von der Grobschleifscheibe zu der Feinschleifscheibe wird automatisch durchgeführt Das Ausgangssignal einer linearen Skala, welches die Position der Schleifvorrichtung insbesondere relativ zu dem Werkstück anzeigt, wird der digitalen Zustellsteuerung zugeführt mittels welcher insbesondere die Grobschleifstufe in mehrere Schleifvorgänge unter Beachtung eines minimalen und eines maximalen Zustellbetrages aufgeteilt wird. Mittels der digitalen Zustellsteuerung wird auch die Feinschleifslufe eingeleitet. Auf diese Weise kann der Schleifvorgang auf dem Werkstück nacheinander und schrittweise durchgeführt werden.

Anhand der Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rundschleifmaschine dargestellt ist, sollen weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht auf eine erfindungsgemäße Rundschleifmaschine;

F i g. 2 eine Seitenansicht der Rundschleifmaschine gemäß F i g. 1;

F i g. 3 eine teilweise Querschnittsansicht welche die Beziehung zwischen einer Schleifscheibe und einem zu bearbeitenden Werkstück zeigt;

Fig.4 eine schematische Darstellung verschiedener Schleifschritte beim Schleifen mit der erfindungsgemäßen Rundschleifmaschine.

Eine erfindungsgemäße Rundschleifmaschine besitzt einen ortsfesten Maschinenrahmen 1, auf dem ein konventioneller Werkstücktisch 2 in Längsrichtung zu dem Maschinenrahmen bewegbar aufgelagert ist. Der Werkstücktisch 2 trägt einen Hauptantriebsblock 3 und einen Reitstock 4, welche sich auf der oberen Oberfläche des Werkstücktisches 2 mit Abstand gegenüberliegen. Auf dem Hauptantriebsblock 3 ist eine Antriebswelle 5 drehbar gelagert. Der Reitstock 4 trägt eine Zentrierw eile 7. Die Zentrierwelle 7 ist zwischen der vorgeschobenen Stellung, in der diese gegen den Mittelpunkt eines zu bearbeitenden Werkstückes anschlägt und der zunickgezogenen Stellung, in der die Zentrierwelle 7 von di-rn Werkstück mittels eines öldruckbetätigten Zylinders entfernt wird, hin und her bewegbar. Die Antriebswelle 5 wird von einem Motor 8 über ein nicht dargestelltes Reduktionsgetriebe angetrieben. Während des Schleifens legen sich sowohl die Antriebswelle 5 als auch die Zentrierwelle 7 gegen Zusatzteile 10, H₁ die an den sich gegenüberliegenden Enden eines zu bearbeitenden Werkstückes W befestigt sind an, um das Werkstück W festzulegen. Auf diese Weise wird auch die Drehung der Antriebswelle 5 auf das Werkstück W übertragen.

ίο Der Maschinenrahmen 1 trägt eine Schleifvorrichtung 12, die in einer Richtung senkrecht zum Bewegungsweg des Werkstücktisches 2 auf dem Maschinenrahmen 1 hin und her bewegbar ist
Auf einer Seite der Schleifvorrichtung 12 ist eine Iineare Skala 13 angeordnet Die Schleifvorrichtung 12 ist auf dem Maschinenrahmen 1 mittels eines Zuführmotors 14 in Richtung auf den Werkstücktisch 2 hin bzw. von diesem fort bewegbar gelagert Die Vorschub- oder Rückzugsbewegung der Schleifvorrichtung 12 wird an einem digitalen Sichtanzeigeabschnitt 15 einer Steuertafel 9 angezeigt, welche mit der linearen Skala 13 in Wirkverbindung steht wodurch der Bedienende die Stellung der Schleifvorrichtung 12 durch Beobachtung einer in dem Sichtanzeigeabschnitt 15 dargestellten Anzeige feststellen kann.

Der stationäre Maschinenrahmen 1 trägt einen Grenzschalter 16, der mit einem Betätigungselement 12' zusammenwirkt, wobei das Betätigungselement 12' an der Schleifvorrichtung 12 auf der Seite angebracht ist auf der sich auch die lineare Skala 13 befindet Die Rückzugsbewegung der Schleifvorrichtung 12' wird beendet sobald der Grenzschalter 16 mit dem Betätigungselement 12' in Eingriff kommt

Innerhalb der Schleifvorrichtung 12 ist ein mit einem Gewinde versehener Schlitten 19 vertikal bewegbar gelagert, wobei der Schlitten 19 eine obere und eine untere Schleifspindel 17, 18 trägt. Die Schleifspindeln 17, 18 sind in vertikaler Richtung mit Abstand zueinander angeordnet. Eine mit einem Gewinde versehene Hubspindel 20 ist senkrecht innerhalb der Schleifvorrichtung 12 angeordnet und in dieser drehbar gelagert. Die Hubspindel 20 steht mit dem Schlitten 19 über ein Gewinde im Eingriff, so daß dann, wenn die Hubspändel in die eine oder andere Richtung gedreht wird, sich der Schlitten 19 nach oben oder nach unten bewegt. Die Hubspindel 20 steht mit einem auf der Schleifvorrichtung 12 angebrachten Antriebsmotor 21 über entsprechende Transmissionselemente, wie z. B. ein endloses Band bzw. einen endlosen Riemen in Wirkverbindung. Diese Transmissionselemente sind jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt.

Die Schleifspindeln 17,18 erstrecken sich in Richtung auf den Werkstücktisch 2 und tragen diamanthaltige, becherförmig ausgebildete Stirnschleifscheiben 22, 23, deren jeweilige Schleifmittelschichten an den vorderen Enden unterschiedliche Korngrößen aufweisen. Die Stirnschleifscheiben 22, 23 werden bei einer vorbestimmten hohen Drehzahl mittels der Motoren 24, 25 angetrieben, welche beide auf der Schleifvorrichtung 12 befestigt sind. Für die folgende Darstellung wird angenommen, daß die untere Stirnschleifscheibe 22 die Schleifscheibe mit einer relativ gröberen Korngröße und die obere Schleifscheibe 23 die Schleifscheibe mit einer relativ feineren Korngröße ist.

Die Schlcifspindeln 17, 18, können wahlweise mittels eines Feineinstellhandgriffes 26 eingestellt werden, mittels welchem die Schleifspindeln 17, 18 über eine sehr begrenzte Entfernung in Richtung auf den Werkstück-

tisch 2 hin bzw. von diesem fort bewegt werden können, sobald die Stirnschleifscheibe 22 oder 23 sich in ihrer jeweiligen Betriebsstellung befindet. Der Schlitten 19 ist weiterhin mit einem einstellbaren, auf ihm befestigten Nocken 27 versehen, der mit Grenzschaltern 28, 29 zusammenwirkt, welch letztere an der Schleifvorrichtung 12 angebracht sind. Mittels der Grenzschalter 28, 29 in Verbindung mit dem Nocken 27 kann die vertikale Lage des Schlittens 19 bezüglich der Schleifvorrichtung 12 gesteuert werden. Eine derartige Einstellung der vertikalen Lage des Schlittens 19 wird so vorgenommen, daß entweder die eine oder die andere der Stirnschleifscheiben 22, 23 sich in der Betriebsstellung befindet, wobei die Achse der jeweiligen, sich in der Betriebsstellung befindlichen Stirnschleifscheibe 22, 23 gegenüber der Achse des Werkstückes W um einen Abstand versetzt angeordnet ist, welcher dem eingangs definierten wirksamen Radius der Stirnschleifscheibe entspricht. Hierbei berührt die Schleiffläche der Stirnschleifscheibe den äußeren Umfang des Werkstückes.

Jede der Stirnschleifscheiben 22, 23 ist nahe der Arbeitsstellung mit einem Paar Düsen 30, 30 ausgerüstet, mittels welchen der Schleifstelle ein Kühlmedium zugeführt wird, um ein Überhitzen der zugehörigen Schleifscheibe während des Schleifens zu verhindern. Die Düsen stehen mit einer zeichnerisch nicht dargestellten Kühlmediumversorgung in Verbindung.

An dem Maschinenrahmen 1 sind Mikroschalter 31, 32 angebracht, welche mit Betätigungselementen 33,34 zusammenwirken, welch letztere an dem Werkstücktisch 2 befestigt sind. Mittels dieser Mikroschalter 31,32 in Verbindung mit den zugehörigen Betätigungselementen 33,34 wird an den jeweiligen Endpunkten der geradlinigen Bewegungsbahn des Werkstücktisches 2 eine Umkehr der Bewegungsrichtung eingeleitet.

Die Steuertafel 9 ist mit einem digitalen Voreinstellabschnitt 35, einem Einstellabschnitt 36 für ein mittleres Schleifen, einem Einstellabschnitt 37 für Feinschleifen und dem obenerwähnten digitalen Anzeigeabschnitt 15 versehen. Mittels des Einstellabschnittes 36 wird der Vorschub des Werkstückes unter Mitwirkung eines zeichnerisch nicht dargestellten Zeitgebers eingestellt, während der Einstellabschnitt 37 der Einstellung eines Feinschleifwertes dient, der die endgültige Abmessung zuzüglich der Konstanten eines Überschleifwertes cc + Vorschub P^ festlegt. (F i g. 4) Die Schleifvorrichtung 12 steht über ein Reduktionsgetriebe mit dem Motor 14 in Wirkverbindung.

Die Bezugsziffer 38 bezeichnet den Antriebsmotor einer ölpumpe für die Zentrierwelle 7. Mit 39 ist ein Motor für den Vorschub des Werksiücklisches 2 bezeichnet, während die Bezugsziffer 40 einen Handgriff für die Schleifvorrichtung 12 bezeichnet. Die Bezugsziffer 41 bezieht sich auf einen Fußschalter für einen Öldruckzylinder 6.

Der Arbeitsprozeß der erfindungsgemäßen Rundschleifmaschine läuft auf folgende Weise ab:

Zunächst wird die Schleifspinde! 17 durch den Feineinstellhandgriff 26 mittels einer Meßuhr dahingehend eingestellt, daß der effektive Radius R der Schleiffläche der Stirnschleifscheibe 22 in eine solche Stellung gebracht wird, daß die Schleiffläche die äußere Umfangsfläche des Werkstückes W mit einer Toleranz von 0 bis 0,01 mm berührt Die Achse a des Werkstückes W und die Achse b der Stirnschleifscheibe 22 sind hierbei um eine Strecke versetzt gegeneinander angeordnet welche dem effektiven Radius R entspricht (F i g. 3) Nachdem ein Schleifvorgang an dem Werkstück IV ausgeführt worden ist, wird der E;m:ldurchmesser des Werkstückes W mittels eines Mikrometers gemessen. War der Schleifvorgang ungenügend, wird mittels des Schleifhandgriffes 40 die Schleifvorrichtung 12 in eine Stellung verbracht, in welcher die Stirnschleifscheibe das Werkstück W auf den vorbestimmten endgültigen Durchmesser abschleifen kann. Befindet sich die Stirnschleifscheibe in ihrer Anfangsposition, welche der Anfangsposition für die erste Schleifstufe entspricht, whd

to diese Position in dem digitalen Voreinstellabschnitt i5 eingestellt. Auch wenn die Energieversorgung der Rundschleifmaschine ausfallen sollte, kann auf dice Weise die Anfangsposition djr Schleifscheibe für die Fortführung des Schleifens sofort ermittelt werden.

π Unter Mitwirkung der Beiätigungselemente 33. 34 sowie der Mikroschalter 31,32! wird der Werkstücktisch hin und her gehend bewegt, so daß aufeinanderfolgende Schleifvorgänge automatisch durchgeführt werden. Sobald bei diesen Schleifvorgäng en der vorher eingestellte mittlere Schleifwertpunkt B erreicht ist, wird der Werkstücktisch in gleicher Weise wie bisher im Rahmen der Grobschleifstufen unter Mitwirkung der Mikroschalter 31, 32 sowie der diesen zugeordneten Betätigungselemente 33,34 weiter hin und her gehend bewegt, bis der Punkt C(Fig.4) erreicht ist, an welchem das Mittelschleifen endet und das Feinschleifen beginnt Entsprechend einem Signal von der digitalen Zustellsteuerung bzw. der Steuertafel 9 wird nunmehr der Schlitten 19 gesenkt, so daß die Stirnschleifscheibe 22, mittels wcleher bisher das Grob- und Mutelschleifen durchgeführt worden ist, nunmehr durch die Stirnschleifscheibe 23 ersetzt wird, mittels welcher r unmehr das Feinschleifen durchgeführt wird. Das Feinschleifen wird nunmehr automatisch an dem halbfertigen Werkstück W ausgeführt, bis dieses auf den Durchmesser geschliffen worden ist, der dem Punkt D(Fig.4) entspricht Die Feinschleifstufe ist beendet, sobald durch den Werkstücktisch 2 bei dessen Bewegung im der einen oder anderen Richtung der jeweilige Mikroschalter 31 oder 32 betatigtwird.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, steht der Schlitten 19, welcher die übereinander angeordneten Schleifspindeln 17, 18 trägt zu dem Motor 21 in Wirkverbindung und ist gegenüber dem Werkstücktisch 2 beweglich angeordnet der seinerseits mit der linearen Skala 13 und der Steuertafel 9 in Wirkverbindung steht, welch letztere eine digitale Zustellsteuerung umfaßt, welche die Beachtung eines minimalen und eines maximalen Zustellbetrages ermöglicht, so daß der Vorschub

so bzw. die Vorschübe für drei; Schleifstufen eingestellt werden können. Auf diese W::ise wird die Genauigkeit des Schleifens erhöht wobei gleichzeitig in einfacher Weise ein automatisches Schleifen durchgeführt werden kann, welches durch große Leistung und geringen Arbeitsaufwand gekennzeichnet ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Rundschleifmaschine, insbesondere zum Schleifen von spröden Werkstücken, mit einem Maschinenrahmen, mit einem darauf längs der Achse des drehantreibbar eingespannten Werkstückes horizontal verschiebbaren Werkstücktisch und mit einer Schleifvorrichtung mit zwei quer zum Werkstück gesteuert zustellbaren, an jeweils einer Schleifspindel befestigten Schleifscheiben für zwei aufeinanderfolgende aus Grob- und Feinschleifet! bestehende Schleifstufen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schleifspindeln (17,18) rechtwinklig zur Werkstückachse vertikal übereinander parallel zueinander in einem senkrecht in der Schleifvorrichtung (12) über eine motorgetriebene Hubspindel (20) verschiebbaren Schlitten (19) gelagert sind, daß in an sich bekannter Weise jeweils die Drehachse einer der becherförmig ausgebildeten Stirnschleifscheiben (22, 23) während ihres Werkstückeingriffes zur Werkstückachse einen Abstand aufweist, der dem mittleren (wirksamen) Radius der Stirnschleifscheibe entspricht und daß die digitale Zustellsteuerung eine Aufteilung der Grobschleifstufe in mehrere Schleifvorgänge unter Beachtung eines minimalen und eines maximalen Zustellbetrages ermöglicht.

2. Rundschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Hubspindel (20) ein Nocken (27) und an der Schleifvorrichtung ein Paar in Abstand zueinander angeordnete Grenzschalter (28, 29) angebracht sind, die zur Begrenzung der vertikalen Schleifscheibenbewegung dienen.