DE3430557A1

DE3430557A1 - Werkzeugmaschine zur spanabhebenden bearbeitung von werkstuecken, insbesondere innenschleifmaschine

Info

Publication number: DE3430557A1
Application number: DE19843430557
Authority: DE
Inventors: P.-Gerhard Dr.-Ing. 3000 Hannover Althaus
Original assignee: ALTHAUS P GERHARD DR ING
Current assignee: ALTHAUS P GERHARD DR ING
Priority date: 1984-08-20
Filing date: 1984-08-20
Publication date: 1986-02-27

Description

Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Werk-
stücken, insbesondere Innenschleifmaschine.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere auf eine Innenschleifmaschine, bei der das Zerspanungswerkzeug von einem langen, freitragend gelagertem, insbesondere auf Biegung beanspruchten Arm wie z. B. einer Spindel getragen wird und die Duzhbiegung des Arms von einer Meßvorrichtung ermittelt wird.
Die geringe statische Steifigkeit der die Zerspanungswerkzeuge tragenden Spindeln, insbesondere der Innenschleifdorne, führt unter Einwirkung der Zerspanungskraft zu vergleichsweise großen Auslenkungen der Zerganungswerkzeuge und somit zu Maß- und Formfehlern am Werkstück. Aus diesem Grunde ist bereits vorgeschlagen worden, die Spindelabbiegung zu messen und entsprechend dem Meßergebnis eine Lagekorrektur der Werkzeugspindel oder des Werkstückes durchzuführen. Die Messung der Spindeldurchbiegung erfolgt dabei elektrisch oder opto-elektronisch. Diese Meßeinrichtungen sind im unmittelbaren äußeren Bereich oder innerhalb der Werkzeugspindel angeordnet. Sie liegen damit entweder unmittelbar im Arbeitsraum oder es muß für jede Spindel eine separate Meßeinrichtung erstellt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Meßvorrichtung zu schaffen, die in die Maschine eingebaut ist und bereits ein Meßsignal gibt, bevor eine leichte meßbare Ausbiegung der Werkzeugspindel erfolgt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Meßvorrichtung ein Kraftmeßelement verwendet wird, welches in der Antriebsachse des Zustellschlittens angeordnet ist und die auf das Zerspanungswerkzeug einwirkende Normalkraft mißt. Da die Normalkraft der auslösende Faktor für die Durchbiegung der Werkzeugspindel ist, ist sie auch ein Maß zur Ermittlung ihrer Durchbiegungsgröße. Die Anordnung der Meßvorrichtung in der Antriebsachse des Zustellschlittens tringt keine Beeinträchtigung der dynamischen und statischen Steifigkeit der Maschine. Weiterhin tritt durch die Anwendung der Normalkraft als Maß für die Durchbiegung der Werkzeugspindel der weitere Vorteil auf, daß man bereits die die Auslenkung der Werkzeugspindel bewirkende Zerspanungskraft messen kann, bevor eine meßbare Auslenkung der Werkzeugspindel erfolgt.
Dadurch ist es möglich, die Eilzustellung bei Bearbeitungsbeginn eines Werkstückes später auf die Arbeitszustellgeschwindigkeit umzuschalten, wodurch sich die Nebenzeiten reduzieren. Neben dem Einfluß auf die Fertigungsgenauigkeit und die Zykluszeit hat die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Meßvorrichtung eine erhebliche technologische Bedeutung. Da sich die Schneidenbeschaffenheit des Werkzeuges, insbesondere in den auftretenden Normalkräften wiederspiegelt, kann damit das Standzeitende des Werkzeuges genauer bestimmt werden. Beim Schleifen z. B. zeigt die Erhöhung der Normalkraft bei einer bestimmten Schleifscheibe an, daß eine Kornabstumpfung durch Verrundung und Anflächung der einzelnen Körner erfolgt ist. Bei einer anderen Schleifscheibenart zeigt eine Verringerung der Schleifnormalkraft an, daß einzelne Körner ausgebrochen sind und dadurch die Schneidenanzahl abgenommen hat. Letzteres führt zu einer Verschlechterung der Obenlächengüte.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Meßelement ein piezoelektrischer Kraftaufnehmer verwendet, der zwischen der Spindelmutter und dem Querschlitten angeordnet ist. Um den piezoelektrischen Kraftaufnehmer in seinen Ausmaßen kleinhalten zu können, muß dieser in der Verlängerung des freien Endes der Spindel angeordnet sein. Um dieses ausführen zu können, wird nach der Erfindung weiterhin vorgeschlagen, daß die Spindelmutter in das offene Ende einer Hülse eingesetzt und fest mit dieser verbunden ist und daß die Hülse mit dem Boden des geschlossenen Endes gegen die starr mit dem Querschlitten verbundenen Kraftaufnehmer drückt. Diese Ausführungsform hat den weiteren Vorteil, daß das kraftübertragende Zwischenelement eine hohe Steifigkeit aufweist und darüber hinaus eine Kapselung der Spindel auch gegenüber dem feinen Schleifstaub einer Schleifmaschine bringt.
Die Zeichnung zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Innenschleifmaschine. Sie stellt eine Ansicht in Richtung der Achse der Schleifspindel auf die Schleifscheibe dar.
Mit 1 ist das den Antrieb der Schleifspindel 2 aufnehmende Gehäuse der Schleifmaschine bezeichnet. Dieses Gehäuse ist fest mit dem Zustellschlitten 3 verbunden. Der Zustellschlitten 3 ist verschiebbar indem Machinenbett gelagert, von dem bei 4 nur ein Teil als feststehendes Element dargestellt ist. Durch Verstellen des Zustellschlittens in Richtung X wird auch die Schleifscheibe 5 in die gleiche Richtung verstellt und damit bei Anlage der Schleifscheibe 5 am Werkstück die Nomalkraft Fn erhöht. Das erstellen des Querschlittens 3 erfolgt durch Verdrehen der Gewindespindel 6, auf der die Spindelmutter 7 aufgesetzt ist. Die Spindelmutter 7 ist bei 8 fest mit der Hülse 9 verschraubt, die mit radialem Spiel in die Sackbohrung 10 des Zustellschlittens 3 eingesetzt ist. Der Boden 11 der Hülse 9 ist mit dem Boden der Sackbohrung 10 fest verschraubt, so daß die Hülse 9 fest in der Sackbohrung 10 verankert ist. Zwischen dem Boden 11 der Hülse 9 und dem Boden der Sackbohrung 10 ist ein piezoelektrischer Eiftaufnehmer 12 angeordnet, der durch die Befestigungsschraube 13 unter Vorspannung gehalten wird. Beim Verstellen des Zustellschlittens 3 in Richtung X und damit bei der Erhöhung der Schleifnormalkraft Fn erhöht sich auch der von der Hülse 9 auf den piezoelektrischen Kraftaufnehmer 12 ausgeübte Druck. Diese Druckerhöhung wird über die elektrische Leitung 14 zu der nicht dargestellten Auswerteeinheit gegeben.
Angetrieben wird die Spindel 6 durch den Elektromotor 15 unter Zwischenschaltung einer Kupplung 16. Die Spindel 6 wird von einem Lager 17 aufgenommen, welches von dem Maschinenbett 4 getragen wird.
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Claims

Patentansprüche: 1. Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere Innenschleifmaschine, bei der das Zerspanungswerkzeug von einem langen, freitragend gelagertem, insbesondere auf Biegung beanspruchten Arm wie z. B. einer Spindel getragen wird und die Durchbiegung des Arms von einer Meßvorrichtung ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßvorrichtung ein Kraftelement 12 verwendet wird, welches in der Antriebsachse des Zustellschlittens 3 angeordnet ist und die auf das Zerspanungswerkzeug 5 einwirkende Normalkraft Fn mißt.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftelement 12 ein piezoelektrischer Kraftaufnehmer verwendet wird.
3. Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftaufnehmer 12 zwischen der Spridelmutter 7 und dem Zustellschlitten 3 angeordnet ist.
4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmutter 7 in das offene Ende einer Hülse 9 eingesetzt und fest mit dieser verbunden ist und die Hülse 9 mit cm Boden 11 des geschlossenen Endes gegen den starr mit dem Zustellschlitten 3 verbundenen Kraftaufnehmer 12 drückt.