DE3209982C2 - Zustelleinrichtung für die Schleifbearbeitung von planen oder sphärischen Flächen - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zur Schleifbearbeitung planer oder sphärischer Flächen enthält an gemeinsamen Führungsleisten (14) geführten, relativ zueinander verschiebbaren Schleifkopf (24) und Schleifkopfhalter (12). Die Schleifspindel (30) ist in dem Schleifkopf (24) drehbar gelagert, der Klemmstücke (36) und Kolbenstangen (80) aufweist, die in dem Schleifkopfhalter (12) verschiebbar sind. Die Relativbewegung zwischen dem Schleifkopf (24) mit der Schleifscheibe (22) und dem Schleifkopfhalter (12) wird von einem Sensor überwacht. Bei einer festlegbaren Relativbewegung werden Spannvorrichtungen betätigt, mit denen die Klemmstücke (36) des Schleifkopfes (24) festgeklemmt werden, wobei der Schleifkopf (24) und der Schleifkopfhalter (12) miteinander verspannt werden. Dabei wird ein Antriebsmotor (48) von einer Zustellspindel (52) für den Schleifkopfhalter (612) abgekuppelt und diese an eine Vorrichtung zur schrittweisen Zustellung angekuppelt. Die am Schleifkopf befestigte Kolbenstange (80) ragt in einen Zylinder (90) des Schleifkopfhalters (12) und trägt einen Kolben (86), der in diesem verschiebbar ist. Der Kolben (86) wird durch ein dem Zylinder zugeführtes Druckmedium beaufschlagt, das auf ihn eine Kraft ausübt, die in die entgegengesetzte Richtung wirkt wie das Gewicht des Schleifkopfes und der Schleifscheibe nebst Werkzeughalter. er den Außenabsatz des Ringes aus Isoliermaterial von der Form einer Reduziermu

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zustelleinrichtung für die Schleifbearbeitung von planen oder sphärischen Flächen mit einem Spindelträger, der mittels einer am Maschinenständer gelagerten, antreibbaren Gewindespindel in axialer Zustellrichtung bewegbar ist, mit einem mit einer Topf- oder Segmentschleifscheibe versehenen und mit einer Schleifspindel verbundenen Schleifkopf, der gegen die Kraft von Federelementen axial gegenüber dem Spindelträger verschiebbar ist und mit einem am Spindelträger befestigten Signalgeber, der abhängig von der axialen Verschiebung zwischen Schleifkopf und Spindelträger den Zustellantrieb mittels einer Kupplung von kontinuierlicher auf schrittweise Zustellung umschaltet, sowie am Spindelträger an-⁶⁵ geordnete Spanneinheiten zur kraftschlüssigen axialen Festlegung des Schleifkopfes veranlaßt. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 28 18 840 bekannt.

Bei dieser bekannten Vorrichtung trifft der Schleifkopf mit Eilgangsgeschwindigkeit auf das Werkstück auf. Die beim Auftreffen des Schleifkopfs zwischen Schleifscheibe und Werkstück entstehende Auftreffkraft wird bestimmt durch die Masse des Schleifkopfes und dessen Absenkgeschwindigkeit Das Gewicht des Schleifkopfs sollte daher so gering als möglich gehalten werden. Da der Schleifkopf an Federn aufgehängt ist, leisten die Federn im Augenblick der Berührung noch keinen Beitrag zu dem zwischen Schleifscheibe und Werkstück erforderlichen Schleifdruck. Der Schleifkopf wird durch das Werkstück in einer Endlage gehalten, während der Spindelträger noch in Richtung des Werkstücks bewegt *,vird. Dabei drückt der Spindelträger die Federn zusammen. Ober die Federn wird daher ein allmählich zunehmender Druck auf den Schleifkopf und das Werkstück ausgeübt Wenn ein festlegbarer Druck erreicht ist, wird die axiale Bewegung des Spindelträgers beendet. Anschließend wird der Spindelträger starr mit dem Schleifkopf verbunden. Mit einer solchen Maßnahme wird die Totzeit vermindert, da ein Schleifgang entfällt, in dem der Schleifkopf mit langsamer Geschwindigkeit auf das Werkstück zubewegt wird.

Bei Werkstücken mit großen Abmessungen werden für die Bearbeitung größere Schleifscheiben und größere SchleiEköpfe benötigt. Diese Schleifscheiben und Schleifköpfe haben größere Gewichte und größere Massen. Aufgrund dieser Gewichte und Massen können beim Auftreffen der Schleifscheibe auf das Werkstück bei hohen Absenkgeschwindigkeiten unerwünscht größere Kräfte entstehen. Zwar können die beim Aufsetzen der Schleifscheibe auf das Werkstück auftretenden Kräfte durch eine Verminderung der Absenkgeschwindigkeit auf relativ einfache Weise vermindert werden, jedoch wird für eine möglichst wirtschaftliche Fertigung eine hohe Absenkgeschwindigkeit angestrebt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zustelleinrichtung der eingangs erläuterten Gattung derart weiterzuentwickeln.daß mit möglichst einfachem Aufbau auch bei großen Gewichten und großen Massen der aus Schleifkopf und Schleifscheibe bestehenden Einheit große Absenkgeschwindigkeiten ohne die Erzeugung kritischer Kräfte bei der Berührung von Schleifscheibe und Werkstück möglich sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schleifspindel im Schleifkopf drehbar, jedoch axial unverschieblich gelagert ist und daß das Federelement als ein mii dem Schleifkopf verbundener Kolben und ein am Spindelträger angeordneter Zylinder ausgebildet ist, dessen untere Kammer durch ein Druckmedium mit einer Druckkraft beaufschlagbar ist, die wenigstens teilweise das Gewicht des Schleifkopies einschließlich Schleifscheibe kompensiert.

Durch die. Aufteilung des Werkzeugträgers in zwei relativ zueinander bewegliche Einheiten; einerseits den von der Gewindespindel bewegbaren Spindelträger und andererseits den die Schleifspindel tragenden Schleifkopf, kann das Gewicht des letzteren gering gehalten werden, so daß die Auftreffkraft der Schleifscheibe auf das Werkstück selbst bei hohen Absenkgeschwindigkei· ten in zulässigen Grenzen gehalten werden kann. Ein weiterer Vorteil ist in dem sehr einfachen Aufbau des Schleifkopfs zu sehen. Eine axiale Kugelführung für den Schleifkopf ist nicht mehr erforderlich.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die unterhalb des Kolbens liegende Zylinderkammer mit dem Druckmedium beaufschlagt und die oberhalb des

Kolbens liegende Zylinderkammer zur umgebenden Atmosphäre hin offen ist, wobei die Öffnung der Zylinderkammer zur umgebenden Atmosphäre als Drosselstelle ausgebildet ist. Es ist bei dieser Anordnung nur eine der beiden durch den Kolben voneinander getrennten Zylinderkammern an das Druckmedium anzuschließen. Zu dem Zylinder muß daher nur eine Druckmediumsleitung verlegt werden. Der konstruktive Aufwand ist deshalb gering.

Vorzugsweise ^:st der Zylinder an eine Zuleitung für das Druckmedium angeschlossen, in der ein einstellbares Druckregelventil angeordnet ist Das Druckregelventil sorgt dafür, daß in der vom Druckmedium beaufschlagten Zylinderkammer ein konstanter Druck herrscht. Dieser Druck bleibt auch dann erhalten, wenn sich das Volumen der Zylinderkammer verändert.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform sind zwei, an diametral liegenden Stellen des Spindelträgers, angeordnete Klemmstücke mittels Spannvorrichtungen festklemmbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführangsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere Einzelheiten ergeben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt einer Zustelleinrichtung für die Schleifbearbeitung von planen oder sphärischen Flächen,

Fig.2 einen Querschnitt längs der Linien 1-1 der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung.

Ein Maschinenständer 10 trägt mit Hilfe von Führungen 14 einen Spindelträger 12 sowie einen relativ zu diesem beweglichen Schleifkopf. Die Führungen 14 sind am Maschinenständer 10 in senkrechter Richtung angeordnet. Der Spindelträger 12 setzt sich aus einem zwischen den Führungen 14 gehaltenen Teil 16 und zwei vom Teil 16 nach den Seiten vorspringenden Armen 18 zusammen. Zwischen den Armen 18 ragt eine Antriebswelle 46 nach unten, deren oberes zylindrisches Ende 26 im Maschinenständer 10 drehbar gelagert ist. Das untere, mit keilförmigen Längsvorsprüngen versehene Ende 2'J der Antriebswelle 46 greift längsverschiebbar in das Innere einer Schleifspindel 30 ein, die als Hohlwelle mit Längsnuten ausgebildet ist. Am unteren Ende der Schleifspindel 30 befindet sich eine Schleifscheibenaufnahme bzw. ein Werkzeughalter 20, an dem eine Schleifscheibe 22 befestigt ist. Die Schleifspindel 30 ist in einem Schleifkopf 24 drehbar und gegen axiale Verschiebung gesichert gelagert. Der Schleifkopf 24 ist, wie bereits oben beschrieben, in gleicher Weise wie der Spindelträger 12 in den Führungen 14 geführt. Die Schleifspindel 30 ist im Schleifkopf 24 zentrisch angeordnet. Nahe am oberen Ende des S^hleifkopfs 24 sitid zwei diametral liegenden Stellen nach außen ragende Vorsprünge 32 vorhanden, die nicht näher bezeichnete Ausnehmungen enthalten, in denen die Enden von senkrechten Klemmstücken 36 befestigt sind. In Fig. 1 ist ein Klemmstück 36 um 90° versetzt gezeichnet. Die Klemmstücke 36 ragen von den Vorsprüngen 32 nach oben und greifen in öffnungen 38 des Spindelträgers 12 ein. Der Schleifkopf 24 weist als zusätzliche Führungsmittel zwei achsparallele Seitenplatten 34 auf, die mit nicht näher dargestellten Führungsbahnen versehen sind, die in den Führungen 14 gleiten können. Ein Signalgeber, z. B. ein Endschalter oder ein berührungsloser Sensor 76, ist am Spindelträger 12 befestigt und überwacht die Stellung der Klcmmstücke 36 gegenüber dem Spindelträger 12. Senkrecht zu den Öffnur jen 38 sind druckmittelbeauf-

schlagbare Spanneinheiten 40 angebracht, deren Kolben mit vorzugsweise abgeflachten Teilen der Klemmstücke 36 in Kontakt kommen. Eine am Maschinenständer 10 drehDar angeordnete Riemenscheibe 42 wird über Riemen 17 von einem nicht dargestellten Motor angetrieben und überträgt die Drehbewegung über die Antriebswelle 46 auf die Schleifspindel 30.

Nahe am oberen Ende enthält der Schleifkopf 24 einen weiteren, nicht näher, bezeichneten Vorsprung, der sich zwischen den Seitenplatten 34 erstreckt. An diesem Vorsprung ist das Ende einer Kolbenstange 80 befestigt; die vom Schleifkopf 30 nach oben in das Teil 16 des Spindelträgers 12 hineinragt. Das Teil 16 enthält eine nicht näher bezeichnete Ausnehmung für die Kolbenstange 80. Weiterhin ist im Teil 16 des Spindelträgers 12 ein Zylinder 82 vorgesehen, der achsparallel zu der Schleifspindel 30 verläuft. Die einen Kolben 86 tragende Kolbenstange 80 ragt in den Zylinder 82 hinein.

Die Zustellbewegung im Eilgang geschieht durch einen Getriebemotor 48, der über ei»·'; Hülse 50 eine Gewindespindel 52 antreibt, die in einer mit dem Spindelträger 12 verbundenen Mutter 5f gelagert ist. Auf der Hülse 50 ist drehbar ein Zahnrad 56 gelagert, welches mit einem Zahnrad 58 kämmt, das seinerseits mit einem Klinkenrad 60 fest verbunden ist. Ferner ist auf der Hülse 50 ein Rotor 62 einer Magnetkupplung verschiebbar gelagert, welcher zwischen den Polen 64 des Zahnrades 56 und einer felderzeugenden Spule. 68 umläuft. In den Zähnen des Klinkenrades 60 greift eine Klinke ein, die durch einen mit Druckmedium beaufschlagbaren Kolben oder durch einen Hubmagneten oder ähnliche Mittel betätigt wird, während eine weitere Klinke eine Sicherung gegen ein Zurückdrehen des Klinkenrades 60 darstellt.

Die Kolbenstange 80 ist zweckmäßigerweise mit ihrem unteren Ende in den Schleifkopf 24 eingeschraubt. Am oberen Ende der Kolbenstange 80 ist der Kolben 86 befestigt. Für die Befestigung des Kolbens kann das Ende der Kolbenstange 80 mit einem Gewinde versehen sein, auf das zwei nicht näher bezeichnete Muttern aufgeschraubt werden, zwischen denen der mit einer Durchgangsbohrung für die Kolbenstange 80 versehene Kolben 86 eingespannt wird. Der Kolben 86 ist zur Wand des Zylinders 82 hin abgedichtet. Der itarr mit der Kolbenstange 80 verbundene Kolben 86 führt mit dieser Verschiebebewegungen aus und bewegt sich dabei im Zylinder 82, der durch den Kolben 86 in eine obere Kammer 88 und eine untere Kammer 90 geteilt wird. Die obere Kammer 88 steht über eine öffnung 92 mit der Atmosphäre in Verbindung. Die untere Kammer 90 ist über eine nicht näher bezeichnete Öffnung an eine Leitung 94 angeschlossen, über die ein .Druckmedium, z. B. Druckluft, eingespeist wird. Im Zuge der Leitung 94 ist ein einstellbares Druckregelventil 96 angeordnet, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Das Druckregelventil 96 sorgt dafür, daß der eingestellte Druck unabhängig von der Lage des Kolbens 86 im Zylinder, d. h. unabhängig von dem gerade vorhandenen Volumen der unteren Kammer 90, in dieser konstant gehalten wird. Es sind einstellbare Druckregelventile kommerziell verfügbar, die eine genaue Einstellung des ausgangsseitig erzeugten Druckes und eine hohe Regelgenauigkeit bei guter Regelstabilität aufweisen.

Wenn die untere Kammer 90 unter dem Einfluß des Druckmediums steh) wird eine Druckkraft auf den Kolben 86 ausgeübt, die nach oben gerichtet ist. Diese Kraft wird vom Kolben 86 auf die Kolbenstange 80

übertragen, die am Schleifkopf befestigt ist. Zu diesem Schleifkopf 24 gehören die Schleifspindel 30 sowie Wälzlager 98, 100, die jeweils nahe am oberen und unteren Ende des Schleifkopfes 24 angeordnet sind. In den Wälzlagern 98, 100 ist die Schleifspindel 30 drehbar gelagert. Die Wälzlager 98, 100 sind mittels Deckeln 102, 104 gegen axiale Verschiebung gesichert. Die Deckel 102, 104, die jeweils nicht näher bezeichnete Durchlaßöffnungen für die Schleifspindel 30 enthalten, verschließen die obere und untere Öffnung des Schleifkopfs 24. Neben den Wälzlagern 98, 100 bilden auch die Deckel 102, 104 die Seitenplatten 34 sowie die Klemmstücke 36 und der Kolben 86 mit dem Schleifkopf 24 eine Einheit, die gegenüber dem Spindelträger 12 axial verschiebbar ist. Unter Schleifkopf sind demnach alle diejenigen Teile zu verstehen, die ebenso wie der Werkzeughalter 10 und die Schleifscheibe 22 gegenüber dem Spindelträger 12 axial verschiebbar angeordnet sind.

Anpreßdruck in der ersten Phase der Bearbeitun gering, was für das »Einlaufen« der Schleifscheibe au dem neuen Werkstück, welches womöglich mit Grate oder anderen Bearbeitungsfehlern behaftet ist, vo Vorteil ist.

Nach Auftreffen der Schleifscheibe 22 entsteh zwischen dem Schleifkopf 24, den Teilen 30, 20, 98, 100 102, 104,36, 80, 86 und der Schleifkopfhalterung 12 ein Relativbewegung, die zu einer Volumenvergrößerun der unteren Zylinderkammer 90 führt. Da da Regelventil % den Druck in der Kammer 90 konstan nält, ändert sich an der Größe der vom Kolben 8( erzeugten Kompensationskraft nichts. Sobald di Klemmstücke 36 in den vom Sensor 76 überwachte Bereich gelangen, gibt der Sensor 76 ein Signal an ei Steuerglied, welches die Zylinder 40 mit einen Druckmedium beaufschlagt und dadurch den Schleif kopf 20 gegenüber dem Spindelträger 12 in axiale Richtung blockiert. Gleichzeitig wird der Bremsmotoi

D;c vorn Kolben 86 ausgehende Kraft übt daher ihre >„ 48 stillgesetzt und die Magnetkupplung 62, 64, 55

Wirkung auf den Schleifkopf und die diesem verbundenen Teile des Schleifkopfs aus. Diese Kraft hat die entgegengesetzte Richtung wie das Gewicht des Schleifkopfs. Über eine entsprechende Einstellung des Druckes in der unteren Kammer 90 wird die Kraft so auf das Gewicht des Schleifkopfs abgestimmt, daß sie einen Teil des Gewichts kompensiert.

Die Zustellung der Schleifscheibe 22 läuft folgendermaßen ab: Der Getriebemotor 48 dreht die Spindel 52, so daß der Schleifkopf 24 und die mit ihm fest verbundenen Teile 30, 20,98,100,102,104,36,80,86 im Eilgang gegen das Werkstück fahren. Wenn die Schleifscheibe 22 auf das nicht näher dargestellte Werkstück auftrifft, wirkt zwischen Schleifscheibe 22 und Werkstück eine Auftreffkraft, deren Größe durch die Masse des Schleifkopfes und dessen Absenkgeschwindigkeit bestimmt wird. Diese Auftreffkraft ist selbst bei hoher Absenkgechwindigkeit wegen der geringen Masse des Schleifkopfes beherrschbar. Nach dem Aufsetzen wird das Teil 16 durch die Gewindespindel 52 weiter abwärts bewegt. Infolge der aufwärts gerichteten Kraft auf die Kolbenstange 80 bleibt der betätigt, so daß nunmehr die Zustellung über die Klinke das Klinkenrad 60 und über die Zahnräder 58 und 56 un die Magnetkupplung 62, 64, 68 und die Gewindespinde 52 erfolgt. Die Betätigung der Klinke kann ir festgelegten Zeitintervallen oder in Abhängigkeit vor der aufgenommenen Leistung des Antriebsmotors fü die Schleifspindel erfolgen. Es ist auch möglich, übe eine Meßsteuerung die Zustellung einzustellen unc einer Ausfederungsvorgang einzustellen.

Die öffnung 92 der Zylinderkammer 88 zu de umgebenden Atmosphäre ist vorzugsweise als Drossel stelle ausgebildet. Dadurch wird auf die Bewegung de Schleifkopfes 24 und der mit ihm starr verbundener Teile beim Auftreffen der Schleifscheibe 22 auf da: Werkstück eine gewisse Dämpfung ausgeübt.

Ein besonderer Vorteil der oben beschriebener Vorrichtung ist in der gegen Beanspruchungen fester Lagerung der Schleifspindel 30 zu sehen. Es läßt siel eine axiale Halterung mit großer Steifigkeit erreichen die zur Verbesserung der Genauigkeit der Bearbeitun beiträgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Zustelleinrichtung für die Schleifbearbeitung von planen oder sphärischen Flächen mit einem Spindelträger, der mittels einer am Maschinenstän- s der gelagerten, antreibbaren Gewindespindel in axialer Zustellrichtung bewegbar ist, mit einem mit einer Topf- oder Segmentschlelfscheibe versehenen und mit einer Schleifspindel verbundenen Schleifkopf, der gegen die Kraft von Federelementen axial gegenüber dem Spindelträger verschiebbar ist und mit einem am Spindelträger befestigten Signalgeber, der abghängig von der axialen Verschiebung zwischen Schleifkopf und Spindelträger den Zustellantrieb mittels einer Kupplung von kontinuierlicher auf schrittweise Zustellung umschaltet, sowie am Spindelträger angeordnete Spanneinheiten zur kraftschlüssigen axialen Festlegung des Schleifkop fes veranlaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifspindel (30) im Schleifkopf (24) drehbar, jedoch axial unverschieblich gelagert ist und daß das Federelement als ein mit dem Schleifkopf verbundener Kolben (86) und ein am Spindelträger (12) angeordneter Zylinder (82) ausgebildet ist, dessen untere Kammer (90) durch eine Druckmedium mit einer Druckkraft' beaufschlagbar ist, die wenigstens teilweise das Gewicht des Schleifkopfes einschließlich Schleifscheibe (22) kompensiert.

2. Zustelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unterhalb des Kolbens (86) liegende z-ylinderkammer (90) mit dem Druckmedium beaufschlagt ucid die i/jerhalb des Kolbens (86) liegende Zyliriderkummer (88) zu umgebenden Atmosphäre hin offen ist, w.v ei die Öffnung (92) der Zylinderkammer (88) zur umgebenden Atmosphäre als Drosselstelle ausgebildet ist.

3. Zustelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (82) an eine Zuleitung (94) für das Druckmedium ange- ^4(t schlossen ist, in der ein einstellbares Druckregelventil (96) angeordnet ist.

4. Zustelleinrichtung nach Anspruch ' oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei, an diametral liegenden Stellen des Spindelträgers (12) angeordnete Klemmstücke (36) mittels Spannvorrichtungen (40) festklemmbar sind.