DE3519402A1

DE3519402A1 - Nc-vertikalschleifmaschine

Info

Publication number: DE3519402A1
Application number: DE19853519402
Authority: DE
Inventors: Judel Solomonovi&ccaron; Moskau/Moskva Reibach
Original assignee: EXNII METALLOREZH STANKOV
Current assignee: EXNII METALLOREZH STANKOV
Priority date: 1985-05-23
Filing date: 1985-05-30
Publication date: 1986-12-04
Also published as: CH668574A5; FR2582560A1; FR2582560B1; US4617764A; DE3519402C2

Description

- 3 Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Sdhleifbearbeitung, insbesondere betrifft sie NC-Vetikalschleifmaschinen.

Die Erfindung kann bei der Bearbeitung von räumlichen Oberflächen im Maschinenbau, beispielsweise bei der Bearbeitung solcher Werkstücke wie Gesenke, Pressformen, Schablonen angewendet werden.

Im modernen Maschinenbau wächst fortwährend, die Typenreihe von Einzelteilen, die betriebswichtige Oberflächen komplizierter Form und hoher Genauigkeit aufweisen, weil die Geschwindigkeiten von Maschinen zunehmen und die Technologie intensiviert wird. Dies ruft eine Steigerung des Anteils von

^c vollautomatischen Maschinen hervor, die räumliche Kurventräger, Schablonen, Gesenke, Pressformen, Formwellen, Globoide und Konoide benutzen. Da derartige Teile im Bereich erhöhter Belastungen arbeiten, erfordern zur Erhöhung der Verschleissfestigkeit ihre hochbeanspruchten Oberflächen vorwiegend ei-

PQ ne Wärmebehandlung und ein nachfolgendes Schleifen mit hochgenauer Formgebung.

Es ist eine NC-Vertikalschleifmaschine (UdSSR-Urheberschein Nr. 656813, Kl. B 24 B 17/10, 1979) bekannt, die ein Bett, einen auf diesem längs Achsen X, Y verschiebbaren Zweikoordinatentisch und eine starr aufgestellte Säule mit Abrichtgerät und vertikalen Führungen enthält, welche einen Schleifbock tragen.

Jedoch ist die bekannte Maschine nur zur Bearbeitung von Werkstücken mit Oberflächen bestimmt, die durch flache

-AQ Kurven begrenzt sind. Die Bearbeitung von Werkstücken räumlicher Form mit Oberflächen doppelter Krümmung ist auf der bekannten Maschine nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine WG-Vertikalschleifmaschine einer solchen Bauart zu schaffen, die es ermöglichen würde, die Formgebung kugelförmiger Schleifwerkzeuge zustande zu bringen, eine zielgerichtete Anordnung der mit der zu bearbeitenden Oberfläche in Kontakt stehenden Mantellinie des kugelförmigen Schleifwerkzeugs oder eines Teils desselben zur Optimierung seiner Schneidfähigkeit zu

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erhalten, die Krümmung des !kugelförmigen Schleifwerkzeuges und die örtliche Krümmung der zu bearbeitenden Oberfläche zur Leistungssteigerung und zu einer effektiveren Ausnutzung des Schleifwerkzeuges in Übereinstimmung zu bringen.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass in der NC-Vertikalschleifmaschine, die ein Bett, eine auf diesem starr aufgestellte Säule mit vertikalen Führungen und einen längs Achsen X, Y verschiebbaren Zweikoordinatentisch mit Werkstück, ein Abrichtgerät, ein mit den beweglichen Baueinheiten der Maschine elektrisch gekoppeltes N0~System enthält, erfindungsgemäss an den vertikalen führungen der Säule ein längs einer Achse Z bewegbarer Schlitten (7) montiert ist, der kreisförmige Fuhrungen und eine waagerechte Welle enthält, an denen ein Wälzkörper verschiebbar längs einer kreisförmigen Koordinatenachse B angeordnet ist, welcher einen Revolverkopf trägt, der die Möglichkeit zur diskreten Drehung um seine Horizontalachse mit mindestens zwei Schleifböcken hat, deren Längsachsen zur Horizontalachse des Revolverkopfes senkrecht sind, von welchen Schleifbocken ein jeder mit einer Schleifspindel mit einer zur Schleifbockachse um einen vorgegebenen 7/inkeloC geneigten Achse ausgestattet ist, welche Schleifspindel um die Längsachse des Schleifbocks schwenkbar ist und ein kugelförmiges Schleifwerkzeug beliebigen Durchmessers trägt, dessen geometrischer Mittelpunkt auf der geomettischen Drehachse des Wälzkörpers liegt, wobei das Abrichtgerät auf dem Zweikoordinatentisch angebracht ist, und zwar an einer Stelle, die sich wahrend des Abrichtens und der Formgebung des kugelfömigen Schleifwerkzeuges auf der Schnittlinie einer Vertikalebene, die durch die Achse der waagerechten Welle verläuft, mit der Horizontalfläche des Zweikoordinatentisches befindet.

Um den Einfluss der Belastungen, die vom Gewicht der Maschine herrühren, auf die Genauigkeit derselben zu vermindem, sind zwischen den Stirnflächen der kreisförmigen Führungen des Schlittens auf dem Wälzkörper zweckmässigerweise zwei Keinen Kegelrollen angeordnet, welche mit den Stirnflächen der kreisförmigen Führungen des Schlittens über Mantellinien kontaktieren, die zur Achse der Horizontalwelle senk-

recht sind.

Die Erfindung bietet die Möglichkeit, im Maschinenbau die Bearbeitung von Gesenken, Schaufeln, Schiffsschrauben, Schablonen und anderen ähnlichen Teilen, die komplizierte räumliche Oberflächen aufweisen, zu automatisieren, wodurch eine beträchtliche Anzahl von als Schablonenmacher fungierenden Schlossern freigemacht wird, welche unter schweren Bedingungen des Schleifstaubs und der Schleifprodukte beim Einsatz von Handschleifmaschinen arbeiten und die geforderte Bearbeitungsgenauigkeit nicht gewährleisten.

Im folgenden wird die Erfindung durch ein konkretes Ausführungsbeispiel derselben und an Hand von beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen es zeigen:

1;? Pig. I das Konstruktions- und Aufbauschema der Vertikalschleifmaschinen gemäss der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II in Fig. I, gemäss der Erfindung.

Die WC-Vertikalschleifmaschine enthält ein Bett I (Fig. I), einen auf diesem längs Achsen X, Y verschiebbaren Zweikoordinatentisch 2 mit einem Werkstück 3 und einem Abrichtgerät 4 mit Diamant 4' und eine auf dem Bett aufgestellte Säule 5 mit vertikalen Führungen 6. An den vertikalen Führungen 6 der Säule 5 ist ein Schlitten 7 längs einer Achse Z bewegbar montiert, welcher kreisförmige Führungen 8 und eine waagerechte Welle 9 enthält, an denen ein Wälzkörper IO mit Verschiebungsmöglichkeit längs einer kreisförmigen Koordinatenachse B relativ zur Achse der Horizontalwelle angeordnet ist. Der Wälzkörper IO trägt einen Revolverkopf II, der um die eigene Horizontalachse 12 mit mindestens zwei Schleifböcken 13 diskret drehbar ist, deren Längsachsen 14 zur Achse 12 des Revolverkopf es II senkrecht sind.* Jeder Schleifbock 13 ist mit einer Schleifspindel 15 ausgestattet, deren Achse zur Achse 14 des Schleifbockes 13 um einen vorgegebenen Winkel c& geneigt ist, welche Schleifspindel um die Achse 14 des Schleifbocks 13 schwenkbar ist und ein kugelförmiges Schleifwerkzeug I6 beliebigen Durchmessers trägt, dessen geometrischer Mittelpunkt 17 auf der geometrischen Drehachse 18 des Wälzkörpers 10 liegt. Die geometrische Drehachse 18 des Wälzkörpers 10 ist die Achse der waagerechten Welle

Das Abrichtgerät 4 ist auf dem Zweikoordinatentisch 2 angebracht, und während des Abrichtens und der Formgebung des kugelförmigen Schleifwerkzeuges 16 befindet sich die Spitze des Diamanten 4' des Abrcihtgerätes A in einer Vertikalebene, die durch die Achse 18 der waagerechten Welle 9 verläuft.

Der Wälzkörper IO enthält Kragstücke 19, an welchen zwei Reihen Kegelrollen 20 befestigt sind, derart, dass die Mantellinien dieser Kegelrollen 20, die mit den Stirnflächen der kreisförmigen Führungen 8 kontaktieren, zur Achse 18 der waagerechten Welle 9 senkrecht sind.

Der Wälzkörper IO mit der Welle 9 ist im Schlitten 7 mittels Lagern 22 montiert.

Die NC-Steuerung der Maschine kann von bekannten Syste- ^ men der numerischen Steuerung (CNC) bewerkstelligt werden, welche die Lösung von bei der Bearbeitung räumlicher Oberflächen entstehenden Aufgaben gewährleisten, z.B. Fanuc System 6M-Model F (Katalog der Firma FANUC, Japan, Nr. MF-O,I 1984, 3). Notwendigenfalls kann auch von der mathematischen Siche-2q rung FART-DIE-II (Katalog der Firma FANUC PE-02, 1983, II) Gebrauch gemacht werden, welche die Wahl des Schemas und der Strategie der Bearbeitung sowie den Nachweis der Abnutzung der kugelförmigen Schleifwerkzeuge bei Abrichtvorgängen und Umrechnungen räumlicher A'quidistanten erfüllt, pe Die NC-Vertikalschleifmaschine arbeitet folgenderweise.

Für die Bearbeitung des Werkstücks 3 werden der Tisch 2, der Schlitten 7, der Wälzkörper 10 jeweils längs Koordinaten X, Y, Z, B aufgrund von Befehlen verschoben, die aus dem System der numerischen Steuerung - CNC 23 - kommen. ~ Das kugelförmige Schleifwerkzeug 16 wird gemäss der Form einer Kugel oder ihrer Teile durch das Abrichtgerät 4, welches beispielsweise mit einem Diamanten 4¹ bestückt ist, bei der Drehung des Wälzkörpers 10 und Rotation der Spindel 15 profiliert.

, _ In Anhängigkeit von der konkreten räumlichen Form des zu bearbeitenden Werkzstücks und der Krümmung seiner einzelnen Abschnitte werden die Schleifwerkzeuge 16 mit unterschiedlichen Durchmessern der Kugelfläche in Kontakt mit dem Werkstück 3 gebracht. Hierzu wird der Revolverkopf II in bekann-

ter V/eise indiziert und fixiert. Zur Erzielung des erforderlichen Kontaktes des kugelförmigen Schleifwerkzeuges 16 mit dem Werkstück' 3 und zu einem bequemeren Zugang zu den einzelnen Teilen des Reliefs der komplizierten Oberfläche des Werkstücks 3 kann jede der Spindeln 15 verschiedene Stellungen im Raum einnehmen, indem sie um die Achse 14 des Schleifbocks 13 schwenkt.

Auf diese Weise kommt eine zielgerichtete Anordnung der im Betrieb (im Kontakt mit dem Werkstück) befindlichen Mantellinie des kugelförmigen SchleifWerkzeuges 16 (oder eines Teils desselben) zur Optimierung seiner Schneidfähigkeit zustande.

Die Bearbeitung des Werkstücks 3 erfolgt nach dem Zeilenverfahren unter kontinuierlicher Verschiebung der Baueinheiten der Maschine längs Koordinaten X, Y und B. In diesem Fall wird die Koordinate Z zur Zeilenzustellung benutzt. Es sind auch andere Kombinationen der Bewegung der Baueinheiten der Maschine möglich, bei denen als Zeilenzustellung die Koordinate Y benutzt werden kann.

Die Zuführung jedes der Werkzuuge I6 zum Abrichten an das Abrichtgerät 4 wird durch Bewegen des Schlittens 7 in Richtung der Koordinate Z bewerkstelligt.

Bei der Notwendigkeit, ein Schleifwerkzeug geraden ?rofils abzurichten,wird der Wälzkörper IO um einen Winkel Ck/ nach der Seite gedreht, die der Anordnung der Spindel 15 entgegengesetzt ist, so dass die Achse derselben die vertikale Stellung einnimmt. Das Abrichten geschieht durch Verschieben des Schlittens 7 relativ zum Abrichtgerät 4 mit einem zusätzlichen horizontalen Diamanten (in Fig. nicht gezeigt). Die Zwischenstellungen der Achse der Spindel 15 gestatten es, das Schleifwerkzeug I6 entsprechend der Form von Kegeln und Hyperbeln zu profilieren.

Der vertikale Aufbau der Maschine und die funktionale Zweckbestimmung ihrer Hauptbaufrrupnen verlangen eine in bezug auf den Schlitten 7 spaltfreie Anordnung des metallaufwendigen Wälzkörpers IO mit dem Revolverkopf II. Hierbei ist es notwendig, die Verschiebungsmöglichkeit des Wälzkörpers IO ohne Gleitreibung rclztiv zum Schlitten 7 aufrechtzuerhalten.

Zu diesem Zweck ist beispielweise der Wälzkörper IO mit seiner Welle 9 im Schlitten 7 mittels der Wälzlager 22 (Fig, 2) montiert, während das vom Gewicht G des Wälzkörpers IO mit dem Revolverkopf H herrührende Bie/remoment durch zv/ei Reihen Kegelrollen 20 aufgenommen wird, welche ohne Spalte mit den Stirnflächen der kreisförmigen Führungen 8 des Schlittens 7 in Berührung stehen.

In Abhängigkeit von der konkreten räumlichen Form des zu bearbeitenden Werkstücks und der Krümmung seiner einzelnen Abschnitte werden die Schleifwerkzeuge 16 mit unterschiedlichen Durchmessern der Kugelfläche in Kontakt mit dem Werkstück gebracht. Dadurch, dass die Krümmung des kugelförmigen Schleifwerkzeuges und die örtliche Krümmung der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks in Übereinstimmung gebracht v/erden, kann eine effektive Ausnutzung jedes kugelförmigen Schleifwerkzeuges I6 erzielt werden.

Somit bietet die NC-Vertikalschleifmaschine die Möglichkeit, räumliche Werkstückoberfläche^ darunter auch solche mit veränderlicher und alternierender Krümmung, zu bearbeiten und <3ie Leistung bei der Bearbeitung solcher Werkstücke zu steigern.

- Leerseite -

Claims

EXPERIMENTALNY NAUCHNO-ISSLEDOVATELSKY INSTITUT METALLOREZHUSCHIKH STANKOV_/ Moskau / UdSSR

NC-VERTIKALSCHLBIPMASCHINE PATENTANSPRÜCHE:

I. NC-Vertikalschleifmaschine, enthaltend - ein Bett (I),

- eine Säule (5), die auf dem Bett (I) starr aufgestellt ist und vertikale Führungen (6) besitzt,

- einen Zweikoordinatentisch (2) mit Werkstück (3), der auf dem Bett (I) längs Achsen X und Y verschiebbar ist, - ein Abrichtgerät (4-),

- ein NC-System (23) ».das mit den beweglichen Baueinheiten der Maschine elektrisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie

- einen Schlitten (7) besitzt, der längs einer Achse Z ^auf vertikalen Führungen (6) der Säule (5) bewegbar ist und kreisförmige Führungen (8) sowie eine waagerechte Welle (9) enthält, an denen ein Wälzkörper (10) verschiebbar längs einer kreisförmigen Koordinatenachse 3 relativ zur Achse der waagerechten Welle (9) angeprdnet ist, welcher Wälzkörper - einen Revolverkopf (II) trägt, der die Möglichkeit zur diskreten Drehung um seine Horizontalachse (12) mit mindestens zwei Schleifbocken (13) hat, deren Längsachsen (14) zur Horizontalachse (12) des Revolverkopfes (II) senkrecht sind,

- und jeder Schleifbock (13) mit einer Schleifspindel (15) ausgestattet ist, deren Achse zur Achse (14) des

Schleif bocks (13) um einen vorgegebenen Winkel co geneigt ist, welche Schleifspindel um die Längsachse (14) des Schleif bocks (13) schwenkbar ist und ein kugelförmiges Schleifwerk zeug (16) beliebigen Durchmessers trägt, dessen geometrischer Mittelpunkt (17) auf der geometrischen Drehachse (18) des Wälzkörpers (10) liegt, wobei das Abrichtgerät (4) auf dem Zweikoordinatentisch (2) an einer Stelle angebracht ist, die sich während des Abrichtens und der Formgebung des kugelför-

jQ migen Schleifwerkzeuges (16) auf der Schnittlinie einer ■Vertikalebene, die durch die Achse der waagerechten Welle (9) verläuft, mit der Hörizontalflache des Zweikoorinatentisches (2) befindet.
2. NC-Vertikalschleifmaschine nach Anspruch I, d a -

-je durch gekennzeichnet, dass

- zwischen den Stirnflächen der kreisförmigen Führungen (8) des Schlittens (7) auf dem Wälzkörper (10) zwei Reihen Kegelrollen (20) angeordnet sind, welche mit den Stirnflächen der kreisförmigen Führungen (8) des Schlittens (7) über Mantellinien (21) kontaktieren, die zur Achse (18) der waagerechten Welle (9) senkrecht sind.