DE3524438C2 - Einrichtung zur Zylinderfehlerkompensation an einer Schleifmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zylinderfehlerkompensation an einer Schleifmaschine zum Außen- und Innenrundschleifen mit einem Werkstückspindelstock, einem Reitstock und einem Schleifspindelstock, wobei zur Korrektur der Achslage von Schleifspindelachse und Werkstückachse zueinander eine am Werkstückspindelstock oder am Reitstock angreifende Verstelleinrichtung vorgesehen ist.

Derartige Einrichtungen zur Zylinderfehlerkompensation sind bereits bekannt, wie beispielsweise aus der DE 29 27 650 A1 hervorgeht. So gibt es Einrichtungen, bei denen entweder die Reitstockpinole oder die Werkstückspindelstockpinole einzeln verschiebbar oder drehbar angeordnet sind. Zur Zylinderfehlerkompensation bei Außenrundschleifmaschinen wird vorzugsweise die Reitstockpinole verschoben oder geschwenkt.

Es sind aber auch Einrichtungen bekannt, bei denen der Werkstückspindelstock verschoben oder verschwenkt wird, um die gleiche Verstellmöglichkeit zu erzielen.

Beim Innenrundschleifen wird meistens der Werkstückspindel­ stock drehbar gelagert, um die Achsflucht des innen zu schleifenden Werkstückes zu der Schleifsupportachse ausrichten zu können.

Zur Erzielung eines besseren Schleifergebnisses ist es beim Außenrundschleifen vorteilhafter, die Werkstückaufnahmespitzen parallel zur Werkstückachse zu verschieben, als diese zu verschwenken. Beim Innenrundschleifen dagegen muß die Möglichkeit des Schwenkens gegeben sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderfehlerkompensationseinrichtung zu schaffen, die eine große Flexibilität aufweist.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Verstelleinrichtung aus zwei in einem festen Abstand zueinander angeordneten, am Spindelstock oder am Reitstock angreifenden Stellgliedern besteht, welche wahlweise gleichzeitig mit gleichgroßen Verstellwegen oder wechselseitig mit unterschiedlichen Verstellwegen betätigbar sind. Auf diese Weise ist das zur Achskorrektur zu verstellende Schleifmaschinenteil parallel zur Werkstückachse verschiebbar oder um einen frei wählbaren Punkt schwenkbar ist.

In besonders vorteilhafter Weise läßt sich dies dadurch bewerkstelligen, daß erfindungsgemäß die beiden Stellglieder auf ein als lageveränderliche Platte ausgebildetes Trägerelement wirken, auf dem der Spindelstock oder der Reitstock angeordnet ist.

Hierdurch ist es möglich, die Verstellbewegung zur Zylinder­ fehlerkompensation nicht direkt in das zu verstellende Schleifmaschinenteil einzuleiten, sondern über ein dieses Schleifmaschinenteil aufnehmendes Trägerelement.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht weiterhin darin, daß die Platte mittels einer Spanneinrichtung auf einem Maschinentisch der Schleifmaschine aufspannbar ist und daß zur Verschiebung oder Verschwenkung der Platte zur Zylinderfehlerkompensation diese durch Bildung eines Druckluftkissens vom Maschinentisch anlüftbar ist. Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, daß zum Anlüften der Platte in der mit ihr kontaktierten Fläche des Maschinentisches ein mit Druckluft beaufschlagtes Kanalsystem angeordnet ist.

Eine günstige Anordnung der Zylinderfehlerkompensationseinrichtung ergibt sich, wenn man diese gleich in Verbindung mit der Spanneinrichtung bringt. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, daß die Verstelleinrichtung über die Platte so mit der Spanneinrichtung in Verbindung steht, daß in der Spanneinrichtung vorgesehene Spannbolzen die Bezugspunkte für den Angriff der Stellglieder sind, so daß deren konstanter Abstand dem der Stellbolzen zueinander entspricht.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß jedes der beiden Stellglieder mit einem separaten Antriebsmotor versehen ist.

Vorteilhaft ist es, wenn nach der Erfindung der Antriebsmotor ein Schrittmotor ist.

Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß jedes der beiden Stellglieder mit einem Wegmeßsystem zur Messung des Stellweges versehen ist. Erfindungsgemäß ist dieses Wegmeßsystem als induktives Wegmeßsystem ausgebildet.

Die erfindungsgemäße Zylinderfehlerkompensationseinrichtung ist in ihrer Anwendung sehr flexibel, da sie sowohl Parallelverschiebungen von Achsen als auch Verschwenkungen zuläßt und sie somit sowohl für das Innen- als auch für das Außenrundschleifen, insbesondere aber für entsprechend kombinierte Schleifmaschinen, einsetzbar ist. Ihre Flexibilität zeichnet sich aber auch durch die freie Wahl der Schwenkpunktlage aus, so daß dieser beispielsweise in eine Setzstockposition oder in die Schleifscheibe (beim Innenrundschleifen) gelegt werden kann.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert werden.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht einer Schleifmaschine für das Außenrundschleifen mit Anordnung der Zylinder­ fehlerkompensationseinrichtung in vereinfachter Darstellung,

Fig. 2 die Draufsicht einer Schleifmaschine für das Innenrundschleifen mit Anordnung der Zylinder­ fehlerkompensationseinrichtung in vereinfachter Darstellung,

Fig. 3 die Draufsicht der zur Zylinderfehlerkompensation zu verstellenden Platte mit Aufnahmen für das zu verstellende Schleifmaschinenteil (Werkstück­ spindelstock),

Fig. 4 den Schnitt IV-IV nach Fig. 3,

Fig. 5 den Schnitt V-V nach Fig. 3,

Fig. 6 den Schnitt VI-VI nach Fig. 3.

In Fig. 1 ist eine Schleifmaschine für das Außenrundschlei­ fen in vereinfachter Darstellung in der Draufsicht gezeigt. Diese besteht im wesentlichen aus einem Werkstückspindel­ stock 1, einem Reitstock 2 und einem Schleifspindelstock 3. Ein Werkstück 4 ist zwischen einer Aufnahmespitze 6 des Werkstückspindelstockes 1 und einer Aufnahmespitze 7 des Reitstockes 2 eingespannt. Die Aufnahmespitze 6 ist über den Werkstückspindelantrieb, welcher aus einem Antriebs­ motor 8 und einem Riementrieb 9 besteht, angetrieben und versetzt das Werkstück 4 mittels nicht gezeigter Mitnehmer in eine Drehbewegung. Der Riemen­ trieb 9 besteht aus einem über eine Riemenscheibe 11 des Antriebsmotors 8 und über eine Riemenscheibe 12 des Werkstückspindelstockes 1 umlaufenden Riemen 13. Der Reit­ stock 2 ist längsaxial verschiebbar, um die Werkstückein­ spannung der Länge des Werkstückes 4 anzupassen. Im Schleif­ spindelstock 3 läuft eine Schleifspindel 14, auf deren Kopf 16 eine Schleifscheibe 17 für die Bearbeitung des Werkstückes 4 befestigt ist. Die Schleifspindel 14 mit der Schleifscheibe 17 ist ebenfalls über einen Riementrieb 18, bestehend aus einer auf der Schleifspindel 14 befestig­ ten Riemenscheibe 19, einem Riemen 21 und einer Riemenschei­ be eines nicht dargestellten Antriebsmotors, angetrieben. Mit strichpunktierten Linien ist außerdem eine Schleifschei­ be 17a für die Bearbeitung der Werkstückstirnseite angedeu­ tet.

Beim Rundschleifen eines Werkstückes 4 wird dessen Zylindri­ zität erreicht, wenn die Werkstückachse 22 eine genaue parallele Lage zur Schleifspindelachse 23 aufweist. Abwei­ chungen von dieser Achslage stellen einen sogenannten Zylinderfehler dar. Ein solcher ist in Fig. 1 zur besseren Erkenntbarkeit stark übertrieben dargestellt. Es ist hier deutlich sichtbar, daß die Werkstückachse 22 nicht parallel zur Schleifspindelachse 23 verläuft und diese somit auch nicht mit der zur Schleifspindelachse 23 parallel liegenden Werkstückspindelachse 24 fluchtet. Dieser Zylinderfehler muß durch eine entsprechende Korrektur der Achslage kompen­ siert werden, wozu erfindungsgemäß eine Verstelleinrichtung 26 vorgesehen ist, die aus zwei in einem festen Abstand A zueinander angeordneten Stellgliedern 26a, 26b besteht. Diese Verstelleinrichtung 26 ist in Fig. 1 nur schema­ tisch angedeutet und wird noch an anderer Stelle näher gezeigt und beschrieben.

Die Verstelleinrichtung 26 ist in bevorzugter Weise so angeordnet, daß ihre Stellglieder 26a, 26b auf den Werk­ stückspindelstock 1 wirken.

Im Falle der Fig. 1 wird nun eine Zylinderfehlerkompen­ sation derart vorgenommen, daß eine Parallelverschiebung der Werkstückspindelachse 24 in Richtung zur Schleifspin­ delachse 23 erfolgt. Das wird erreicht, indem beide Stell­ einrichtungen 26a, 26b gleichzeitig in der entsprechenden Richtung mit einem gleich großen Verstellweg F betätigt werden und den Werkstückspindelstock 1 um diesen Betrag verschieben.

In Fig. 2 ist die gleiche Verstelleinrichtung 26 in un­ veränderter Anordnung für das Innenrundschleifen vorge­ sehen. Bei der hier dargestellten vereinfachten Drauf­ sicht der Innenrundschleifmaschine sind die in Fig. 1 bereits gezeigten Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Das innen zu schleifende hohle Werkstück 4a ist hier jedoch in einem drehenden Spannfutter 25 einseitig eingespannt, so daß in dieses eine rotierende Innenschleifspindel 14a mit einer auf dieser befestigten kleinen Schleifscheibe 17b eingebracht werden kann.

Wenn es beim Außenrundschleifen (Fig. 1) für die Erzie­ lung eines guten Schleifergebnisses besser ist, zur Zylin­ derfehlerkompensation eine Parallelverschiebung der Werk­ stückspindelachse, d. h. ein gleichzeitiges Verstellen beider Stellglieder 26a, 26b um den gleichen Verstellweg vorzunehmen, so ist beim Innenrundschleifen die Möglichkeit des Schwenkens des Werkstückspindelstockes 1 vorzusehen. Dies ist mit derselben Verstelleinrichtung 26 möglich, indem beide Stellglieder 26a, 26b um unterschiedliche Verstellwege F1, F2 bei freier Wahl des Schwenkpunktes mit Abstand B verstellt werden. Die unterschiedlichen Verstellwege F1, F2 der beiden Stellglieder 26a, 26b zur Zylinderfehlerkompensation errechnen sich aus den Abständen des gewählten Schwenkpunktes S zu den beiden Stellgliedern 26a, 26b.

In Fig. 2 wurde der Schwenkpunkt S in die Innenschleif­ scheibe 17b in Höhe der Werkstückendkante 27 gelegt. Der Schwenkpunkt S kann aber auch, was in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, in der Setzstockposition (Einspannstelle) liegen. Die Verwendung von geschlossenen Setzstöcken macht sich nämlich beim Innenrundschleifen langer Werkstücke erforderlich. Mit der Verstelleinrichtung 26 ist also sowohl eine Zylinderfehlerkompensation beim Außenrundschlei­ fen als auch beim Innenrundschleifen möglich, da sie entspre­ chend notwendige Verstellvarianten zuläßt. Sie ist deshalb besonders für kombinierte Innen- und Außenrundschleifmaschi­ nen geeignet. Wenn die Verstelleinrichtung 26 hier auch nur in vorteilhafter Weise zur Verstellung des Werkstück­ spindelstockes 1 beschrieben ist, so ist es aber auch denkbar, nach dem gleichen Prinzip den Reitstock 2 oder den Schleifspindelstock 3 zu verstellen, was in den Fig. 1 und 2 durch strichlinierte Doppelpfeile angedeutet ist, die für die Stellglieder 26a, 26b stehen.

Die Feststellung eines Zylinderfehlers erfolgt in bekann­ ter und hier nicht gezeigter Weise durch eine Durchmesser­ messung an möglichst weit auseinanderliegenden Stellen des Werkstückes mittels Meßtastern während des Schleifvor­ ganges. Der ermittelte Zylinderfehler wird rechnergesteu­ ert in die erforderlichen Verstellwege der Stellglieder 26a, 26b umgesetzt.

Im folgenden soll anhand der Fig. 3 bis 6 der Aufbau der Verstelleinrichtung 26 näher erläutert werden.

Zur Verschiebung oder Verschwenkung des Werkstückspindel­ stockes 1 ist dieser auf einer Platte 28 aufgebracht, in die die Verschiebe- und Schwenkbewegungen durch die Stellglieder 26a, 26b eingebracht werden.

Die in Fig. 3 dargestellte Draufsicht zeigt diese Platte 28, die mit Prismenführungen 29a, 29b zur Aufnahme des hier nicht gezeigten, auswechselbaren Werkstückspindel­ stockes versehen ist. Die Platte 28 ist auf dem Maschinen­ tisch 31 mittels Schraubenbolzen 32a, 32b, 32c fixiert, allerdings so, daß zwischen deren Kopfteilen und den Boh­ rungslaibungen der Platte 28 ein die Lageveränderung der Platte 28 gewährleistendes Spiel Sp besteht. Dies ist insbesondere auch aus der Fig. 4 ersichtlich, die einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3 darstellt. Das Aufspannen des Werkstückspindelstockes 1 auf die Platte 28 und gleichzeitig das Verspannen der Platte 28 mit dem Maschinentisch 31 erfolgen gemäß Fig. 4 mittels einer Spanneinrichtung 33, wie sie bereits in der älteren, noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 34 37 315.2 der Anmelderin beschrieben wurde.

Diese Spanneinrichtung 33 besteht im wesentlichen aus zwei Spannbolzen 34a, 34b und einem Hydraulikkolben 36. Beide Spannbolzen 34a, 34b sind an ihren unteren Enden 37a, 37b mit einer sie verbindenden Koppel 38 verbunden, an der mittig zwischen diesen die Kolbenstange 39 des Hydraulikkolbens 36 befestigt ist. Unter der Wirkung von Druckfedern 41a, 41b halten die Spannbolzen 34a, 34b den Werkstückspindelstock 1 mittels Druckstücken 42a, 42b auf der Platte 28. Unter dieser Federvorspannung läßt sich die Schwenk- und Schiebebewegung der Platte 28 zur Zylinderfehlerkompensation durchführen. Für den Schleif­ zyklus erfolgt jedoch die endgültige Verspannung des Werk­ stückspindelstockes 1 mittels einer hydraulischen Zusatz­ kraft durch den Hydraulikkolben 36, der im oberen Zylinder­ raum 43 mit Druckmittel beaufschlagt wird und bei seinem Abwärtshub über die Koppel 38 und die beiden Spannbolzen 34a, 34b auf die Druckstücke 42a, 42b zusätzliche Spann­ kräfte aufbringt. Der Aufwärtshub des Hydraulikkolbens 36 erfolgt durch Druckmittelbeaufschlagung im unteren Zylinderraum 44, wonach die Werkstückspindelstockklemmung für einen automatischen Werkstückspindelstockwechsel geöff­ net ist. Der Zylinder 46 für den Hydraulikkolben 36 ist unterhalb der Platte 28 am Maschinentisch 31 befestigt. Zum Anlüften der Platte 28 ist unterhalb dieser in der kontaktierten Fläche des Maschinentisches 31 ein mit Druck­ luft beaufschlagtes Kanalsystem 47 angeordnet, das teilweise in den Fig. 3 und 4 sichtbar ist. Ein am Maschinentisch 31 angebrachtes Druckluftanschlußteil 48 dient zur Zuführung der erforderlichen Druckluft zu diesem Kanalsystem 47 aus einer nicht gezeigten Druckluftquelle. Die Verschiebung bzw. Verschwenkung der Platte 28 erfolgt, wie bereits beschrieben, mittels zweier in ihrem Aufbau identischer Stellglieder 26a, 26b. Die Stellglieder 26a, 26b sind dabei in einem dem Achsabstand der Spannbolzen 34a, 34b entsprechenden Abstand zueinander so angeordnet, daß die Achsen 49a bzw. 49b der Stellglieder 26a bzw. 26b senk­ recht zu den Achsen 51a bzw. 51b der Spannbolzen 34a bzw. 34b verlaufen (Fig. 3, 5 und 6). Die Stellglieder 26a, 26b (Fig. 5 und 6) bestehen aus je einem Antriebsmotor 52a, 52b, die an einem Teil 31a des Maschinentisches 31 befestigt sind. Ein Kupplungsglied 53a bzw. 53b verbindet die Motorwelle 54a bzw. 54b mit einer mit Außengewinde versehenen Gewindehülse 56a bzw. 56b derart, daß zwischen der Motorwelle 54a bzw. 54b und dem Kupplungsglied 53a bzw. 53b mittels eines Paßstiftes 57a bzw. 57b eine dreh- und verschiebefeste Verbindung besteht, während zwischen dem Kupplungsglied 53a bzw. 53b und der Gewindehülse 56a bzw. 56b mittels einer Nut-Feder-Verbindung 58a bzw. 58b eine zwar drehfeste, aber eine Längsbewegung gewährleisten­ de Verbindung besteht. Die Gewindehülse 56a bzw. 56b läuft einerseits in einem fest mit dem Teil 31a verbundenen, mit Innengewinde versehenen Gewindeteil 59a bzw. 59b und andererseits in einem mit Innengewinde versehenen Gewinde­ teil 61a bzw. 61b, welches fest mit einem längsbeweglichen Teil 62a bzw. 62b verbunden ist (Fig. 4, 5 und 6). Dieses Teil 62a bzw. 62b ist mittels Schrägrollenlagern 63a bzw. 63b beiderseits in stationären Führungsteilen 64a bzw. 64b geführt (Fig. 4). Die Führungsteile 64a bzw. 64b sind von einem U-förmigen Teil 66a bzw. 66b auf­ genommen, welches sich auf einem Kugeldrehkranz 67a bzw. 67b abstützt. Die Teile 62a bzw. 62b sowie 66a bzw. 66b sind von den Spannbolzen 34a bzw. 34b durchdrungen, wobei die Teile 66a bzw. 66b ein für die Verstellwege ausreichen­ des Spiel zu diesen aufweisen. Eine den Spannbolzen 34a bzw. 34b umgebende Buchse 68a bzw. 68b ist fest mit dem längsbeweglichen Teil 62a bzw. 62b verbunden und weist mit ihrem im Maschinentisch 31 liegenden Absatz 69a bzw. 69b ein genügendes Spiel zu diesem auf. Zwischen dem Absatz 71a der Buchse 68a und der Platte 28 sind sowohl ein Dreh­ rollenlager 72a als auch ein Längsrollenlager 73 angeord­ net (Fig. 5). Zwischen dem Absatz 71b der Buchse 68b und der Platte 28 ist hingegen nur ein Drehrollenlager 72b vorgesehen (Fig. 6).

Der Kraftfluß der Verstellbewegung verläuft somit, am Beispiel der Fig. 5 erläutert, von der Motorwelle 54a über das Kupplungsglied 53a, die Gewindehülse 56a, das Gewindeteil 61a, das längsbewegliche Teil 62a, die Buchse 68a, die Lager 72a und 73 zur Platte 28. Der Kraftfluß des anderen Stellgliedes ist diesem analog.

Die beschriebenen Spiel- und Lageranordnungen gewährleisten die notwendige Lageveränderung (Verschiebung oder Verschwen­ kung) der Platte 28 und somit des Werkstückspindelstockes 1 mittels der beiden Stellglieder 26a, 26b. Die dabei sehr kleinen Verstellwege lassen sich infolge des an den Gewindehülsen 56a bzw. 56b vorhandenen Differenzgewindes (Steigung 0,5 mm) und der verwendeten Schrittmotoren (1000 Schritte pro Umdrehung) gut erzielen. Ein jedem Stellglied 26a, 26b zugeordnetes induktives Wegmeßsystem 74a bzw. 74b dient zur Messung des jeweiligen Verstellweges. Mit "SM" ist in den Fig. 5 und 6 die Lage der Spitzenmitte der Aufnahmespitzen 6, 7 für das Werkstück 4 angedeutet.

Claims (9)

1. Einrichtung zur Zylinderfehlerkompensation an einer Schleifmaschine zum Außen- und Innenrundschleifen mit einem Werkstückspindelstock, einem Reitstock und einem Schleifspindelstock, wobei zur Korrektur der Achslage von Schleifspindelachse und Werkstückachse zueinander eine am Werkstückspindelstock oder am Reitstock angreifende Verstelleinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (26) aus zwei in einem festen Abstand (A) zueinander angeordneten Werkstück, am Spindelstock (1) oder am Reitstock (2) angreifenden Stellgliedern (26a, 26b) besteht, welche wahlweise gleichzeitig mit gleichgroßen Verstellwegen (F) oder wechselseitig mit unterschiedlichen Verstellwegen (F1, F2) betätigbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß die beiden Stellglieder (26a, 26b) auf ein als lageveränderliche Platte (28) ausgebildetes Trägerelement wirken, auf dem der Spindelstock (1) oder der Reitstock (2) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (28) mittels einer Spanneinrichtung (33) auf einem Maschinentisch (31) der Schleifmaschine aufspannbar ist und daß zur Verschiebung oder Verschwenkung der Platte (28) zur Zylinderfehlerkompensation diese durch Bildung eines Druckluftkissens vom Maschinentisch (31) anlüftbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anlüften der Platte (28) in der mit ihr kontaktierten Fläche des Maschinentisches (31) ein mit Druckluft beaufschlagtes Kanalsystem (47) angeordnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (26) über die Platte (28) so mit der Spanneinrichtung (33) in Verbindung steht, daß in der Spanneinrichtung (33) vorgesehene Spannbolzen (34a, 34b) die Bezugspunkte für den Angriff der Stellglieder (26a, 26b) sind, so daß deren konstanter Abstand (A) dem Abstand der Spannbolzen (34a, 34b) zueinander entspricht.

6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Stellglieder (26a, 26b) mit einem separaten Antriebsmotor (52a, 52b) versehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (52a 52b) ein Schrittmotor ist.

8. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Stellglieder (26a, 26b) mit einem Wegmeßsystem (74a, 74b) zur Messung des Verstellweges versehen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegmeßsystem (74a, 74b) ein induktives Wegmeßsystem ist.