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Stw.: SCHAUDT-Gewinde schleifen-NC-Meßkopf-Zusammenfassung
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Verfahren und Schleifmaschine zum meßgesteuerten Gewindeschleifen
Gewindeschleifen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum meßgesteuerten Gewindeschleifen.
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Ferner betrifft sie eine Schleifmaschine zum meßgesteuerten Gewindeschleifen
mit einem Werkstückspindelstock und einem Reitstock, zwischen denen das Werkstück
eingespannt ist und die mit dem Werkstück auf einem gemeinsamen Schlitten in Richtung
der Werkstücklängsachse verfahrbar sind, sowie mit einem schwenkbaren, ein Schleifwerkzeug
aufnehmenden Schleifspindelstodk, insbesondere durch Durchführung dieses Verfahrens.
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Moderne, automatisch arbeitende Gewindeschleifmaschinen sollen bei
möglichst kurzen Schleifzeiten Gewinde mit hoher Genauigkeit und einem hohen Grad
von Reproduzierbarkeit erzeugen. Dabei ist es besonders wesentlich, daß sie eine
flexible Fertigung gestatten, d. h. auf einer Maschine die unterschiedlichsten Gewindearten
in allen Gewindegröflen herstellbar #ind.
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Der Erfindung liegt -deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
meßgesteuerten Gewindeschleifen zu schaffen, das diesen Forderungen gerecht wird.
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Ferner soll eine Gewindeschleifmaschine so ausgebildet werden, daß
sie die Durchführung dieses Verfahrens zum meßgesteuerten Gewindeschleifen ermöglicht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum meßgesteuerten Gewindeschleifen
besteht darin, daß das Schleifen des Außendurchmessers und des Gewindeprofils eines
Werkstückes gleich-
Stw.: SCHAUDT-Gewinde schleifen-NC-Meßkopf-Zusammenfassung
zeitig in einem gemeinsamen Schleifdurchgang erfolgt, wobei der Gewindeaußendurchmesser
ständig gemessen und die exakte Profilierung des Schleifmittels über den ganzen
Schleifprozeß aufrechterhalten werden.
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Erfindungsgemäß erfolgt zusätzlich zur Inprozeßmessung des Durchmessers
eine Inprozeßmessung des Radialschlages des Werkstückes.
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Eine Schleifmaschine zur Durchführung dieses meßgesteuerten Gewindeschleifverfahrens
besteht gemäß der Erfindung darin, daß ihr Schleifwerkzeug zum gleichzeitigen Schleifen
des Außendurchmessers und des Gewindeprofils des Werkstückes ausgebildet ist, daß
ein Meßkopf zur Inprozeßmessung des Außendurchmessers vorhanden ist und daß Mittel
zur Aufrechterhaltung der exakten Profilierung des Schleifwerkzeuges während des
ganzen Schleifprozesses vorgesehen sind.
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Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß der Meßkopf
zusätzlich zur Inprozeßmessung des Radialschlages des Werkstückes verwendet wird.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das Schleifwerkzeug
aus einer Schleifscheibe, die nebeneinander ein Profil zum Schleifen des Gewindes
aufweist, wobei das Profil zum Schleifen des Außendurchmessers dem Gewindeprofil
in Werkstückvorschubrichtung vor- oder nachgeordnet ist.
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Hierbei besteht gemäß der Erfindung das Schleifscheibenprofil zum
Schleifen des Außendurchmessers aus einer Schruppschräge und einem zylindrischen
Teil.
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Stw.: SCHAUDT-Gewinde schleifen-NC-Meßkopf-Zusammenfassung Eine weitere
erfindungsgemäße Ausführungsform des Schleifwerkzeuges besteht darin, daß das Schleifwerkzeug
aus nebeneinander angeordneten Einzelschleifscheiben besteht, wobei die eine mit
dem Profil zum Schleifen des Außendurchmessers und die andere mit dem Gewindeprofil
versehen ist.
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Erfindungsgemäß weist der Meßkopf einen unteren Meßbacken und einen
oberen Meßtaster auf.
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Der untere Meßbacken gewährleistet eine sichere Anlage zum Außendurchmessermessen
bei nahezu allen Gewindeabmessungen und Gewindeprofilen.
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Der obere Meßtaster dient neben der Durchmessermessung auch zur Ausmittlungsmessung
beim Schleifen bereits vorgeschnittenen Gewindes und ist erfindungsgemäß, seitliche
Auslenkungen erfassend, insbesondere schwenkbar ausgebildet.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß das Mittel
zur Aufrechterhaltung der exakten Profilierung des Schleifwerkzeuges während des
Schleifprozesses darin besteht, daß eine Schleifscheibe aus verschleißfestem Material
verwendet wird.
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Eine andere Möglichkeit zur Aufrechterhaltung der exakten Profilierung
des Schleifwerkzeuges während des Schleifprozesses besteht darin, daß eine Abrichteinrichtung
zum kontinuierlichen Abrichten vorgesehen ist.
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Die Erfindung gewährleistet eine flexible Fertigung, d.h.
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es können Gewinde der unterschiedlichsten Art und Größe, Rechts- und
Linksgewinde, ein- und mehrgängige Gewinde,
Stw.: SCHAUDT-Gewinde
schleifen-NC-Meßkopf-Zusammenfassung
unterschiedliche Gewindesteigungen und unterschiedliche
Profilformen meßgesteuert erzeugt werden.
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Die Früher dem Gewindeschleifen notwendigerweise vorgelagele Schlei
foperation des Außendurchmesserschleifens über die gesamte Gewindelänge entfällt
nunmehr durch die erfindungsgemäße Vereinigung von Außendurchmesserschleifen und
Gewindeprofilschleifen zu einer Schleifoperation, was sich positiv auf die Schleifzeit
auswirkt.
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Unterschiedliche, auf das jeweilige Gewindeprofil abgestimmte Meßtaster,
wie sie bei bisherigen Gewindeschleifverfahren noch notwendig waren, sind nicht
mehr erforderlich, so daß auch diesbezügliche Umrüstarbeiten und -zeiten vermieden
werden.
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Stw,: SCHAUDT-Cewinde schleifen-NC-MeßkopF-Zusammenfassung Die Erfindung
soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
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In den Zeichnungen zeigen: Figur 1 die perspektivische Ansicht einer
Gewindeschleifmaschine, Figur 2 das Schleifen eines Spitzgewindes in der Vorderansicht
mit sichtbarer Meßkopfanordnung, Figur 3 das Schleifen eines Spitzgewindes gemäß
Figur 2 in Draufsicht mit sichtbarer Schleifscheibe in Kompaktausführung, Figur
4 ein aus zwei Einzelschleifscheiben für das Außendurchmesserschleifen und für das
Cewindeprofilschleifen bestehendes Schleifwerkzeug, Figur 5 die Ausmittlungsmessung
für den Schleifprozeß eines vorgeschnittenen Gewindeprofils für eine Kugelgewindespindel,
Figur 6 und 7 den Figuren 2 und 3 entsprechende Ansichten, bezogen auf ein Kugelgewindeprofil.
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Stw.: SCHAUDT-Gewinde schleifen-NC-Meßkopf-Zusammenfassung In Figur
1 ist der Aufbau einer Gewindeschleifmaschine dargestellt.
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Diese besteht aus einem Maschinenbett 1 mit einer Führung 2 für einen
Schlitten 3 mit einem Tisch 4, auf dem ein Werkstückspindelstock 6 fest und ein
Reitstock 7 zur Anpassung an die Werkstücklänge verschiebbar angeordnet sind. Ein
Werkstück 8 ist einerseits in einem angetriebenen umlaufenden Spannfutter 9 des
Werkstückspindelstockes 6 und andererseits in seiner Zentrierbohrung mittels der
Reitstockpinole 11 eingespannt. Bei sehr langen Werkstücken 8 sind diese durch einen
oder mehrere Setzstöcke 12 zusätzlich abgestützt. Einer für das Gewindeschleifen
entsprechend profilierten Schleifscheibe 13 ist eine Abrichteinrichtung 14 zugeordnet.
Außerdem ist ein Meßkopf 16 vorhanden, der mit seinen Meßtastern 17, 18 an das Werkstück
8 herangeführt werden kann, in Figur 1 aber im abgeschwenkten Zustand gezeigt ist.
Das Uerschwenken des Meßkopfes 16 erfolgt mittels eines in der Zeichnung nicht ersichtlichen
Hebelparallelogramms um die Achsen 19, 21.
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Bislang war es üblich, daß dem eigentlichen Gewindeschleifen ein Schleifen
des Außendurchmessers des Werkstückes über die gesamte spätere Gewindelänge vorausging.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt nun das Schleifen des
Außendurchmessers und des Gewindeprofils gleichzeitig in einem gemeinsamen Schleifdurchgang,
wobei der Außendurchmesser ständig gemessen und die exakte , dem zu schleifenden
Gewinde entsprechende Profilierung des Schleifwerkzeuges über den ganzen Schleifprozeß
aufrechterhalten werden.
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Stw.: SCHAUOT-Cewinde schleifen-NC-Meßkopf-Zusammenfassung Hierzu
ist bei einer Schleifmaschine der in Figur 1 gezeigten Art die Schleifscheibe 13
so ausgebildet, daß sie für das Außendurchmesserschleifen und das Gewindeprofil.
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schleifen entsprechend profilierte Abschnitte 13a, 13b aufweist, die
in einer kompakten Schleifscheibe 13 integriert (Figur 3 und 7) oder als auf einer
gemeinsamen Achse nebeneinander angeordnete einzelne Schleifscheiben 13 A, 138 (Figur
4) ausgeführt sein können. Dabei besteht der für das Schleifen des Außendurchmessers
erforderliche Profilabschnitt 13a, der bei getrennten Schleifscheiben (Figur 4)
der Scheibe 13A entspricht, aus einer Schrupp schräge 22 und einem zylindrischen
Teil 23.
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Eine derart ausgebildete Schleifscheibe 13 bzw. 13A, 138 ermöglicht
ein gleichzeitiges Schleifen des Außendurchmessers 24 und des Gewindeprofils 26
des Werkstückes 8, so daß die bisher dem Gewindeprofilachleifen vorgelagerte Schleifoperation
des Außendurchmesserschleifens entfällt.
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Wesentlich ist dabei jedoch, daß eine ständige. Außendurchmessermessung
(Inprozeßmessung) vorgenommen wird, und daß die Profilierung der Schleifscheibe
13 bzw. 13A, 13B während des gesamten Schleifprozesses erhalten bleibt.
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Es ist deshalb ein Meßkopf 16 vorgesehen (Figur 1), beispielsweise
der NC-Meßkopf Diatronic 2 der Anmelderin, dessen unterer Meßtaster 18 als Meßbacken
(Figuren 2 und 6) ausgebildet ist, so daß er für die unterschiedlichsten Gewindeprofile
und Gewindeabmessungen stets eine einwandfreie Anlage bietet und somit eine genaue
Außendurchmessermessung zuläßt.
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Stw.: SCHAUDT-Gewinde schleifen-NC-Meßkopf-Zusammenfassung Der obere
Meßtaster 17 dient zur Längsausrichtung des Werkstückes 8, insbesondere zu der noch
an anderer Stelle zu beschreibenden Ausmittlungsmessung beim Schleifen vorgeschnittener
Gewindeprofile.
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Der Meßkopf 16 gibt die von seinen Meßtaster 17, 18 abgetasteten Werte
zur Verrechnung in einen Rechner 27, welcher ein Signal an die Maschinensteuerung
28 abgibt (Figur 2), die in bekannter und hier nicht näher zu beschreibender Weise
gegebenenfalls erforderliche Verstellbewegungen an der Schleifmaschine zur Korrektur
des Schleifprozesses bewirkt.
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Das Aufrechterhalten der exakten Profilierung der Schleifscheibe 13
bzw. 13A, 138 während des Schleifprozesses ist erreichbar durch ein kontinuierliches
Abrichten (CD-Abrichten ) während des Schleifens oder durch eine Schleifscheibe
aus verschleißarmen Werkstoff (CBN).
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Die Außendurchmessermessung und die Einhaltung der Profilierung der
Schleifscheibe gewährleisten somit eine hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit
des Gewindes.
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Das Schleifen eines normalen Spitzgewindes, wie es in den Figuren
2 und 3 bzw. 4 gezeigt ist, ist auf einfache Weise im sogenannten Tiefschleifverfahren
möglich, wobei die Schleifscheibe 13 bzw. 13A, 138 gleich auf die volle Gewindeprofiltiefe
zugestellt wird und das Gewinde gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem Schleifdurchgang
direkt aus dem vollen Material geschliffen wird.
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Anders sind die Bedingungen beispielsweise beim Schleifen des Gewindes
für eine Kugelgewindespindel (Figur 5 bis 7), deren Gewindegänge hohen Beanspruchungen
ausgesetzt sind.
Stw.: SCHAUDT-Gewinde schleifen-#C-Meakopf-Zusammenfassung
Bei diesen wird das Gewinde vorgeschnitten, z. 8. auf einer Drehmaschine, gehärtet
und erst dann mittels Schleifen fertig bearbeitet. Um nun den richtigen Einsatzpunkt
für das Schleifwerkzeug zu finden, ist ein Ausmitteln der vor dem Schleifen auf
der Drehmaschine erzeugten und durch Härteverzug von der Sollsteigung abweichenden
Gewindeflanken erforderlich.
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Hierzu dient, wie bereits an anderer Stelle erwähnt, der obere Meßtaster
17 des Meßkopfes 16.
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Zum Ausmitteln (Figur 5) wird der Meßtaster 17 durch Drehen des Werkstückes
8 um seine Achse 30 mittels des Spannfutters 9 des Werkstückspindelstockes 6 (Figur
1) zuerst in die eine und dann in die andere Richtung mit den entsprechenden sich
gegenüberliegenden Gewindeflanken 29 und 3i in Berührung gebracht. Der Meßtaster
17 ist um die Achse 32 schwenkbar. Beide Meßtasterberührungen werden in den Rechner
27 eingegeben, der sie verrechnet und einen Mittelwert an die Maschinensteuerung
abgibt (Fig. 2) die die genaue längsaxiale Positionierung des Werkstückes 8 zur
Schleifscheibe 13 bewirkt.
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Danach verläuft der Schleifprozeß gemäß dem eingangs geschilderten
erfindungsgemäßen Verfahren.
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Alternativ ist zum Ausmitteln anstelle des Verdrehens des Werkstückes
8 auch eine Verschiebung der Z-Achse möglich. Während beim Verdrehen des Werkstückes
8 winkelversetzte Flankenabschnitte in die Messung eingehen, sind es bei der Verschiebung
der Z-Achse genau gegenüberliegende Flankenabschnitte.
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Ein zusätzliches Problem beim Außengewindeschleifen von Gewindespindeln,
insbesondere bei den vorstehend genannten Kugelgewindespindeln (Kugelrollspindeln),
stellen die
Stw.: SCHAUDT-Gewinde schleifen-NC-Meßkopf-Zusammenfassung
auftretenden Radialschläge dar.
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Trotz entsprechender Vorbehandlung der Werkstücke 8 zu deren Entspannen
stellen sich beim Schleifen zwar kleinere, aber immer noch unzulässige Radialschläge
ein, so daß auf zwischenzeitliche Kontrollmessungen und Werkstückausrichtungen nicht
verzichtet werden kann.
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Zusätzlich zur Inprozeßmessung des Durchmessers läßt sich mit dem
Meßkopf 16 auch eine Inprozeßmessung des Radialschlages durchführen, wobei nur der
radiale Ausschlag des oberen Meßtasters 17 ausgewertet und steuerungsmäßig in hier
nicht zu beschreibender Weise umgesetzt wird.
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Die Inprozeß-Radialschlagmessung erfolgt dabei in einer programmierten
Z-Achsenposition zwischen jeweils zwei Setzstöcken. Wenn der gemessene Radialschlag
einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird über die Maschinensteuerung das Schleifprogramm
unterbrochen und nach dem Richten des Werkstückes fortgeführt.
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