DE3429540C2 - Verfahren und Maschine zum Schleifen von Werkstücken mit Rotationsoberflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen von Werkstücken mit Rotationsoberflächen, bei dem die Länge des Ausgangsmaterials für die Werkstücke ein Mehrfaches der Länge der Werkstücke beträgt, die Werkstücke während des Schleifens um die Längsachse ihrer Rotationsoberfläche rotieren und die Werkstücke nach dem Schleifen ihrer Rotationsoberfläche von dem Ausgangsmaterial abgestochen werden.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Maschine zum Schleifen von gekrümmten Flächen an Werkstücken nach dem vorstehend bezeichneten Verfahren, mit einem rotierenden Werkstückträger und mit diesem zugeordneten Spann- und Vorschubmitteln zur Halterung und Zuführung von geraden Stangen als Ausgangsmaterial für die Werkstücke.

Das Schleifen von stangenförmigen Werkstücken der eingangs bezeichneten Art und in der eingangs bezeichneten Weise ist zum Beispiel durch die GB 1 397 107 bekanntgeworden, gemäß der jeweils eine einzelne zentral in einer Spindel gelagerte Stange in zeitlicher Aufeinanderfolge unter Zuhilfenahme von zwei separaten Axialanschlägen in einer ersten Position geschliffen und in einer zweiten, vorgeschobenen Position abgestochen wird.

Die DE-PS 3 39 907 und der JP-Abstract 57-89558 A offenbaren außerdem das Prinzip, Werkstücke auf einer durch eine gemeinsame Drehachse bestimmten Umlaufbahn kontinuierlich an einem Schleifwerkzeug vorbeizuführen und zu schleifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, am Umfang zu schleifende Teile, insbesondere relativ kleine Teile, deren Handhabung (Zuführen und Spannen) mit üblichen Mitteln sehr schwierig oder unmöglich ist, im Hinblick auf eine automatisierbare Massenfertigung in ihrer Handhabung einfacher und sicherer zu machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Ausgangsmaterial gerade Stangen verwendet werden, die chargenweise auf dem Umfang eines beim Schleifen der Werkstücke um seine Längsachse rotierenden Werkstückträgers achsparallel zu diesem Träger befestigt sind, und daß die Hauptzeit für das Abstechen der bezüglich ihrer Rotationsoberfläche bereits geschliffenen Werkstücke zusammenfällt mit der Hauptzeit für das Schleifen der Rotationsoberflächen an den nachfolgenden Werkstücken.

Die Maschine der eingangs bezeichneten Gattung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger als Trommelmagazin ausgebildet ist, welches mit mehreren außermittig über den Umfang verteilten Aufnahmen, denen die Spann- und Vorschubmittel jeweils zugeordnet sind, für die Stangen versehen ist.

Zum Vereinzeln der zuvor geschliffenen Werkstücke ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung das Trommelmagazin im Eingriffsbereich des zum Abstechen verwendeten Werkzeugs mit einer Ringnut versehen.

Zur exakten Lagebestimmung der zu schleifenden Werkstücke relativ zur Schleifscheibe ist nach einem weiteren Vorschlag dem Trommelmagazin stirnseitig ein Anschlag für die Stangen zugeordnet. Dieser Anschlag ist nach einer Weiterbildung zur Minimierung des Materialausschusses am Stangenanfang als Ring ausgebildet und in Achsrichtung des Werkstückträgers in zwei Anschlagpositionen arretierbar. Zur Erleichterung der Bestückung des Trommelmagazins mit den mehrere Werkstücklängen umfassenden Werkstückstangen wird weiterhin vorgeschlagen, das Trommelmagazin als auswechselbare Einheit der Rundschleifmaschine auszubilden.

Zum Schleifen von gekrümmten Außenflächen wird vorgeschlagen, das Trommelmagazin mit einer zentralen Stützwelle und einer diese konzentrisch umschließenden Spanntrommel auszustatten.

Zweckmäßigerweise ist die Spanntrommel mit radial gegen die Stützwelle bewegbaren bzw. die Werkstückstangen beaufschlagenden Spannkugeln versehen, wobei gemäß einer weiteren Ausgestaltung die Spannkugeln mittels Spannfedern in der Spannstellung gehalten werden. Hierdurch ist eine größere Sicherheit für die Werkstückeinspannung gewährleistet.

Nach einem weiteren Vorschlag sind die Spannkugeln durch einen motorisch bewegbaren, drehfest angeordneten Stößel lösbar, wobei zur gleichzeitigen Lösung aller Werkstückstangen nach einem weiteren Vorschlag der Stößel als die Stützwelle umgebender Ringkolben ausgebildet ist.

Eine weitere Ausgestaltung ermöglicht den gleichzeitigen, gemeinsamen Vorschub der Werkstückstangen um eine weitere Werkstücklänge dadurch, daß die Vorschubmittel eine in Achsrichtung des Werkstückträgers verlaufende, an die Stützwelle anschließende und mit dieser drehfest kuppelbare Führungsstange mit einem drehgesicherten Stellkolben und einen auf der Führungsstange gelagerten, beim Stillstand des Werkstückträgers gegen die Stangen bewegbaren Schubstangenkranz aufweisen.

Eine geordnete Abnahme der abgetrennten Werkstücke wird dadurch erreicht, daß unterhalb des Trommelmagazins ein Sammelschacht für die abgestochenen Werkstücke angeordnet ist.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß selbst Teile bzw. Werkstücke mit relativ kleinem Querschnitt unter erheblicher Zeiteinsparung auf einfache und sichere Weise zugeführt, gespannt und bearbeitet werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Hierbei zeigt

Fig. 1 eine teilgeschnittene Ansicht eines Trommelmagazins und einer Bearbeitungseinheit einer Rundschleifmaschine gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch eine Vorschubeinheit des Trommelmagazins gemäß Fig. 1,

Fig. 3 den Querschnitt durch das Trommelmagazin nach der Linie III-III gemäß Fig. 1,

Fig. 4 den Querschnitt durch den Bearbeitungsabschnitt des Trommelmagazins nach der Linie IV-IV gemäß Fig. 1 und

Fig. 5 den Querschnitt durch die Vorschubeinheit nach der Linie V-V gemäß Fig. 2.

Die in Fig. 1 gezeigten Spannmittel 1 und die in Fig. 2 gezeigten Vorschubmittel 2 für mehrfachlange Werkstückstangen 3, aus den einzelne Werkstücke 4 durch Außenschleifen gefertigt und abgetrennt werden, sind in nachfolgend beschriebener Weise aufgebaut:

Als Werkstückträger für die Werkstückstangen 3 ist ein als zentrale Stützwelle 6 ausgebildetes Trommelmagazin 6, 7 vorgesehen, welches von einer die Spannmittel 1 aufnehmenden Spanntrommel 7 umschlossen ist. Zur Aufnahme der Werkstückstangen 3 ist die Stützwelle 6 mit gleichmäßig über ihren Umfang verteilten Aufnahmen 8 versehen, deren Querschnittsprofil der jeweiligen Form der aufzunehmenden Werkstückstangen 3 angepaßt ist. Den einzelnen Aufnahmen 8 bzw. den in ihnen liegenden Werkstückstangen 3 sind konzentrisch in der Spanntrommel 7 angeordnete Spannelemente zugeordnet, welche aus radial gegen die Stützwelle 6 verschiebbaren Spannkugeln 9, an einem Ende von Spannstangen 11 angeordneten Spannkeilen 12 sowie die Spannkeile 12 in der Spannstellung haltenden Spannfedern 13 bestehen. Das gesamte Trommelmagazin 6, 7 ist durch einen Antriebsmotor 14 über einen Riemenantrieb 16 rotierend antreibbar.

Das Trommelmagazin 6, 7 wird von einem Lagergehäuse 17 aufgenommen, mit dessen innerer, rotierender Lagerhülse 18 die Spanntrommel 7 stirnseitig fest verschraubt ist. Die Stützwelle 6 ist gemäß Fig. 3 mit der Spanntrommel 7 durch Aufschrumpfen fest verbunden und greift mittels einer Klauenkupplung 19 in eine Führungsstange 21 des noch zu beschreibenden Vorschubmittels 2 ein.

Zum Entnehmen bzw. zum Vorschieben der Werkstückstangen 3 ist den einen strirnseitigen Ringflansch 22 durchdringenden freien Enden der Spannstangen 11 ein drehfester Stößel 23 zugeordnet, welcher einen die Stützwelle 6 umschließenden Ringkolben 24 aufweist, der gegen die Kraft von Rückstellfedern 25 über einen Druckanschluß 26 beaufschlagbar ist.

Das Trommelmagazin 6, 7 kann sowohl in als auch außerhalb der Maschine mit Werkstückstangen 3 bestückt werden, wobei im letzteren Fall die gesamte Einheit aus der Maschine herausgenommen werden kann, indem die Stützwelle 6 durch Trennung der Klauenkupplung 19 von der Führungsstange 21 des Vorschubmittels 2 abgezogen und die auf die Stützwelle 6 aufgeschrumpfte Spanntrommel 7 nach Lösen der stirnseitigen Verschraubung aus der Lagerhülse 18 herausgezogen wird. Außerhalb der Maschine ist in diesem Fall ein entsprechender Stößel 23 vorgesehen, um die Spannvorrichtung lösen und neue Werkstückstangen 3 einführen zu können. Bei dieser Arbeitsweise kann bereits ein Trommelmagazin mit neuen Werkstückstangen 3 bestückt werden, während ein in die Maschine eingesetztes Trommelmagazin noch in Betrieb ist. Auf diese Weise wird die Umrüstzeit noch in Betrieb ist. Auf diese Weise wird die Umrüstzeit entsprechend, d. h. auf die Zeit für den Austausch der Trommelmagazine reduziert.

Die über die Klauenkupplung 19 mit der Stützwelle 6 gekuppelte, drehbare Führungsstange 21 ist gemäß Fig. 2 in einem Zylinder 27 gelagert und trägt einen axial verschiebbaren und mit der Führungsstange 21 drehbaren Schubstangenkranz 28, dessen die Führungsstange 21 konzentrisch umschließende Schubstangen 28a durch einen auf der Führungsstange 21 festsitzenden Führungsring 30 drehend mitgenommen werden, welcher gemäß Fig. 5 entsprechende Durchbrechungen 35 zur Führung der Schubstangen 28a aufweist. Der stirnseitig an den einzelnen Werkstückstangen 3 angreifende Schubstangenkranz 28 ist mittels eines im Zylinder 27 geführten Doppel-Stellkolbens 29 axial verschiebbar, wobei gemäß Fig. 2 der Stellkolben 29 und der Schubstangenkranz 28 unter Zwischenschaltung von Radial-Nadellagern 40 und Axial-Kugellagern 45 miteinander verbunden sind. Der Zylinder 27 weist einen Druckanschluß 31 für den Vorschub und einen Druckanschluß 32 für den Rückhub des Stellkolbens 29 auf, wobei der Zylinder 27 durch zwei Dichtungen 33 und 34 in zwei Kammern 36 bzw. 37 unterteilt ist. An der dem Vorschubmittel 2 abgewandten Gegenseite ist der Stützwelle 6 gemäß Fig. 1 im Bereich eines Bearbeitungsabschnittes 38 eine profilierte Schleifscheibe 39 zugeordnet, die mit einem in eine Ringnut 41 der Stützwelle 6 eintauchenden Trennscheibenprofil 42 zum Abtrennen einzelner Werkstücke 4 in einem sich axial anschließenden Trennabschnitt 43 der Stützwelle 6 versehen ist. Dem Trennabschnitt 43 ist unterseitig ein Sammelschacht 44 zum Abführen der von den Werkstückstangen 3 abgetrennte Werkstücke 4 zugeordnet.

Die Werkstückstangen 3 liegen stirnseitig an einem rotierenden ringförmigen Anschlag 46 an, welcher um eine Achse 48 aus der dargestellten Arbeitsposition herausschwenkbar ist, um eine freie Zugänglichkeit bzw. Auswechslung des Trommelmagazins 6, 7 zu gewährleisten. Der Anschlag 46 ist außer in die dargestellte Anschlagposition für den Normalbetrieb mittels eines Handrades 47 in eine zweite Anschlagposition für neu eingestellte Werkstückstangen 3 in Richtung auf die Schleifscheibe 39 verschiebbar.

Die Wirkungsweise des Trommelmagazins während eines Schleifzyklusses ist wie folgt:

Ausgehend von dem in Fig. 1 dargestellten Betriebszustand nach dem Einsetzen neuer Werkstückstangen 3 in die Aufnahmen 8 der Stützwelle 6 bzw. nach dem Einwechseln eines außerhalb der Schleifmaschine mit neuen Werkstückstangen 3 bestückten neuen Trommelmagazins und nach dem Abstechen des unbrauchbaren Stangenanfangs bei einer entsprechend vorgeschobenen, die Stützwelle 6 teilweise übergreifenden Position des Anschlags 46 sind gemäß Fig. 1 im Bereich des Trennabschnittes 43 an ihrem Umfang fertiggeschliffene Werkstückstangen 3 vorhanden. Von diesen fertiggeschliffenen Stangenenden werden einzelne Werkstücke 4 während der Rotation der Stützwelle 6 vom Trennscheibenprofil 42 der Schleifscheibe 39 in der durch die Anschlagposition des Anschlags 46 vorbestimmten Länge abgetrennt und über den Sammelschacht 44 abgeführt. Gleichzeitig mit diesem Abtrennen einzelner Werkstücke 4 werden in dem stromauf davor befindlichen Bearbeitungsabschnitt 38 die Werkstückstangen 3 während ihres mehrmaligen Vorbeilaufens an der Schleifscheibe 39 an ihrem Umfang geschliffen bzw. mit einem Außenprofil versehen. Anschließend wird die Schleifscheibe 39 auf nicht dargestellte, an sich bekannte Weise zwecks Freigabe der Werkstückstangen 3 queraxial wegbewegt. Durch Einleitung eines Druckmittels über den Druckanschluß 26 wird der Ringkolben 24 gegen die Spannstangen 11 bewegt, so daß die Spannkugeln 9 von den verschobenen Spannkeilen 12 entlastet werden und die Werkstückstangen 3 freigeben. Anschließend wird die Kammer 36 des Vorschubmittels 2 über den Druckanschluß 31 beaufschlagt, so daß der Stellkolben 29 den Schubstangenkranz 28 in Richtung auf das Trommelmagazin 6, 7 vorschiebt. Dabei werden alle Werkstückstangen 3 gleichzeitig durch die einzelnen Schubstangen 28a um eine Werkstücklänge gegen den ringförmigen Anschlag 46 bewegt, so daß das zuvor bearbeitete Außenprofil in den Trennabschnitt 43 der Stützwelle 6 gelangt. Die Werkstückstangen 3 werden in dieser Lage erneut festgesetzt, indem der Ringkolben 24 vom Druckmittel entlastet wird, so daß die Spannfedern 13 die Spannkeile 12 nach innen ziehen und damit die so belasteten Spannkugeln 9 die Werkstückstangen 3 in die Aufnahmen 8 der Stützwelle 6 festklemmen. Danach kann die Schleifscheibe 39 erneut zugestellt werden und ein weiterer Bearbeitungszyklus zum Abtrennen und Außenschleifen der Werkstücke 4 bzw. der Werkstückstangen 3 beginnen.

Nachdem die einzelnen Werkstückstangen 3 ganz durchgeschoben und bearbeitet worden sind, wird durch Beaufschlagung der Kammer 37 über den Druckanschluß 32 der Schubstangenkranz 28 durch den Stellkolben 29 in seine Ausgangslage zurückgezogen. Der Anschlag 46 wird aus seiner Anschlagposition um die Achse 46 herausgeschwenkt, so daß die Stützwelle 6 von der Stirnseite her mit neuen Werkstückstangen 3 bestückt oder zur Bestückung außerhalb der Maschine axial abgezogen werden kann.

Es sei erwähnt, daß bei entsprechender Umgestaltung der Spannmittel das die Erfindung bestimmende Bearbeitungsprinzip auch für das Innenrundschleifen von Werkstücken angewendet werden kann.

Claims (13)

1. Verfahren zum Schleifen von Werkstücken mit Rotationsoberflächen, bei dem die Länge des Ausgangsmaterials für die Werkstücke ein Mehrfaches der Länge der Werkstücke beträgt, die Werkstücke während des Schleifens um die Längsachse ihrer Rotationsoberfläche rotieren und die Werkstücke nach dem Schleifen ihrer Rotationsoberfläche von dem Ausgangsmaterial abgestochen werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial gerade Stangen verwendet werden, die chargenweise auf dem Umfang eines beim Schleifen der Werkstücke um seine Längsachse rotierenden Werkstückträgers achsparallel zu diesem Träger befestigt sind, und daß die Hauptzeit für das Abstechen der bezüglich ihrer Rotationsoberfläche bereits geschliffenen Werkstücke zusammenfällt mit der Hauptzeit für das Schleifen der Rotationsoberfläche an den nachfolgenden Werkstücken.

2. Maschine zum Schleifen von gekrümmten Flächen an Werkstücken nach dem Verfahren nach Anspruch 1, mit einem rotierenden Werkstückträger und mit diesem zugeordneten Spann- und Vorschubmitteln zur Halterung und Zuführung von geraden Stangen als Ausgangsmaterial für die Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger als Trommelmagazin (6, 7) ausgebildet ist, welches mit mehreren außermittig über den Umfang verteilten Aufnahmen (8), denen die Spann- und Vorschubmittel (1 bzw. 2) jeweils zugeordnet sind, für die Stangen (3) versehen ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trommelmagazin (6, 7) im Eingriffsbereich des zum Abstechen verwendeten Werkstücks mit einer Ringnut (41) versehen ist.

4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Trommelmagazin (6, 7) stirnseitig ein Anschlag (46) für die Stangen (3) zugeordnet ist.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (46) als Ring ausgebildet und in Achsrichtung des Werkstückträgers in zwei Anschlagpositionen arretierbar ist.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trommelmagazin (6, 7) als auswechselbare Einheit der Rundschleifmaschine ausgebildet ist.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trommelmagazin (6, 7) eine zentrale Stützwelle (6) und eine diese konzentrisch umschließende Spanntrommel (7) aufweist.

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanntrommel (7) mit radial gegen die Stützwelle (6) bewegbaren bzw. die Werkstückstangen (3) beaufschlagenden Spannkugeln (9) versehen ist.

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkugeln (9) mittels Spannfedern (13) in der Spannstellung gehalten werden.

10. Maschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkugeln (9) durch einen motorisch bewegbaren, drehfest angeordneten Stößel (23) lösbar sind.

11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (23) als die Stützwelle (6) umgrenzender Ringkolben (24) ausgebildet ist.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubmittel (2) eine in Achsrichtung des Werkstückträgers verlaufende, an die Stützwelle (6) anschließende und mit dieser drehfest kuppelbare Führungsstange (21) mit einem drehgesicherten Stellkolben (29) und einen auf der Führungsstange (21) gelagerten, beim Stillstand des Werkstückträgers gegen die Stangen (3) bewegbaren Schubstangenkranz (28) aufweisen.

13. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Trommelmagazins (6, 7) ein Sammelschacht (44) für die abgestochenen Werkstücke (4) angeordnet ist.