DE3740199A1 - Verfahren und vorrichtung zum bahngesteuerten abrichten einer schleifscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum bahngesteuerten Abrichten eines Schleifscheibenprofils, bei dem Abricht­ werkzeug und die Schleifscheibe entsprechend dem abzurich­ tenden Profil wenigstens in zwei quer zueinander verlaufen­ den Achsen unter gegenseitiger Berührung relativ zueinander bewegt werden und die Schleifscheibe und das Abrichtwerkzeug während dieser Abrichtbewegung entsprechend dem Schleif­ flächenverlauf zueinander geschwenkt werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum bahnge­ steuerten Abrichten eines Schleifscheibenprofils auf einer Schleifmaschine mit einem wenigstens eine Schleifspindel mit wenigstens einer Schleifscheibe aufweisenden Schleif­ kopf, einer ein Abrichtwerkzeug aufweisenden Abrichtein­ richtung, Antriebsmitteln zum Verändern der relativen Position von Schleifkopf und Abrichteinrichtung in zwei quer zueinander verlaufenden Achsen, Ausrichtmitteln zum Verändern der Winkellage von Schleifscheibe und Abricht­ werkzeug zueinander während des bahngesteuerten Abricht­ vorgangs und einer Steueranordnung zum Steuern der Antriebs­ mittel zum Erzeugen einer dem abzurichtenden Schleif­ scheibenprofil entsprechenden Abrichtbewegung.

Zum Abrichten einfacher Schleifscheibenprofile werden ein Abrichtwerkzeug und die Schleiffläche einer Schleifscheibe bahngesteuert in zwei quer, meist senkrecht zueinander verlaufenden Achsen verfahren, wobei der Berührungspunkt zwischen dem Abrichtwerkzeug und der Schleifscheibe dem Verlauf des gewünschten Schleifscheibenprofils folgt. Zum bahngesteuerten Abrichten komplizierterer Profile ist es bekannt, zusätzlich eine Schwenkbewegung des Abricht­ werkzeugs vorzusehen, die es erlaubt, das Abrichtwerkzeug in einem optimalen Winkel zum jeweiligen Verlauf des Schleifscheibenprofils anzustellen (US-PS 46 03 677). Dazu wird gewöhnlich ein Abrichtgerät mit zusätzlichen linearen und rotativen Abrichtachsen verwendet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum bahn­ gesteuerten Abrichten eines Schleifscheibenprofils weiter zu verbessern und zu vereinfachen.

Bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schwenkbewegung zum Ausrichten des Abrichtwerkzeugs zum Schleifflächenverlauf durch Schwenken der Schleifscheibe ausgeführt wird. Das führt zu optimalen Abrichtergebnissen, wobei gleichzeitig für den Abrichtvorgang die ohnehin vor­ handenen Maschinenachsen benutzt werden. Zusätzliche Abrichtachsen, die den Maschinenaufbau komplizieren und verteuern, sind gemäß der Erfindung nicht erforderlich.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens sind in den Unteransprüchen enthalten.

Bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schleifkopf schwenkbar angeordnet und als Ausrichtmittel der Schleifkopf vorgesehen ist. Weiterbildungen der Erfindung und Ausgestaltungen der gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 8 bis 12 enthalten. Die Ansprüche 8 und 9 geben Ausführungsformen der Schleifkopfanordnung an. Die Ansprüche 10 und 12 betreffen die Ausbildung der Steueran­ ordnung für die Steuerung der Antriebe der für den Abrichtvorgang genutzten Maschinenachsen. Anspruch 11 betrifft eine besonders bevorzugte Ausbildung der Vorrich­ tung nach der Erfindung.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie ein optimales Abrichtergebnis ermöglicht, weil das Abricht­ werkzeug beim bahngesteuerten Abrichten eines Schleif­ scheibenprofils immer in einer optimalen Ausrichtung zur Schleiffläche steht. Dafür ist nur ein geringer maschinen­ baulicher Aufwand erforderlich, weil das Abrichten in den Maschinenachsen erfolgt, ohne daß zusätzliche gesteuerte Abrichtachsen erforderlich sind. Die Schwenkbewegung des Schleifkopfes beim Abrichten kann in die numerische Steuerung der Maschine einbezogen werden.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Schleifmaschine mit einer Vorrichtung zum bahngesteuerten Abrichten gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine ausschnittsweise Darstellung von zwei unterschiedlichen Abrichtpositionen in einer schematischen Draufsicht.

Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Rundschleifmaschine mit einem Maschinenbett 1, auf dem ein Schleifkopf 2 und ein Maschinentisch 3 angeordnet sind.

Der Maschinentisch 3 ist an Längsführungen 4 und 4 a in Richtung der Z-Achse der Maschine (Doppelpfeil Z) linear verfahrbar. Er wird in der Z-Achse von einem Motor 6 über einen Spindeltrieb 6 a angetrieben. Der Maschinentisch 3 trägt einen Werkstückspindelstock 7 mit einer angetriebenen Zentrierspitze 8 und einem Mitnehmer 8 a sowie einen Reit­ stock 9 mit einer Zentrierspitze 11 an einer Reitstock­ pinole 12. Auf der Reitstockpinole ist als Abrichtwerkzeug eine torusförmige Diamantrolle 16 gelagert, die von einem Motor 13 über einen Riementrieb 14 angetrieben ist. Zwischen den Zentrierspitzen 8 und 11 ist ein Werkstück 17 eingespannt, dessen Nut 18 zu schleifen ist.

Der Schleifkopf 2 weist einen auf einem Drehtisch 19 mon­ tierten Schleifkopfsupport 21 mit Längsführungen 22 und 22 a auf. Der Schleifkopfsupport 21 trägt einen entlang den Längsführungen 22 und 22 a mittels eines Motors 23 und eines Spindeltriebs 24 in Richtung der X-Achse der Maschine (Doppelpfeil X) antreibbaren Schleifspindelstock 26 mit einer Schleifspindel 27, die eine Schleifscheibe 28 trägt. Auf dem Drehtisch 19 sind der Schleifkopfsupport 21 und der Schleifspindelstock 26 mit der Schleifscheibe 28 mittels eines Motors 29 und eines Schneckentriebes 31 um eine zur X- und Z-Achse vertikale Schwenkachse B (Doppelpfeil 19 a) schwenkbar.

Das Schleifscheibenprofil ist auf die zu bearbeitende Werkstücknut 18 abgestimmt und weist hinterzogene Flanken 32 auf, damit diese bei der Bearbeitung der Flanken der Werkstücknut nicht zu stark an diesen reiben.

Die Maschine ist mit einer Steueranordnung 33 ausgestattet, die eine herkömmliche Schleifmaschinensteuerung 34 aufweist. Die Steuerung 34 ist über einen 3-Achs-Interpolator 36 mit Reglern 37 Z, 37 B und 37 X verbunden, an welche der Z-Antrieb 6, der B-Antrieb 29 und der X-Antrieb 23 respek­ tive angeschlossen sind.

Für das Abrichtergebnis ist es nun besonders günstig, wenn das Abrichtwerkzeug möglichst vertikal zur Tangente an das Schleifscheibenprofil 39 im jeweiligen Berührungspunkt zwischen Schleifscheibe und Abrichtwerkzeug ausgerichtet ist. Aus diesem Grunde wird gemäß der Erfindung beim Abrichten eines Profils einer Schleifscheibe der Schleif­ kopf 2 mit der Schleifscheibe 28 während des Abrichtvor­ ganges so gedreht, daß das Abrichtwerkzeug zum Schleif­ flächenverlauf im Berührungspunkt so ausgerichtet wird, daß ein optimaler Freiwinkel α zwischen der Flanke des Abrichtwerkzeugs und der Profilflanke entsteht. Wenn es die Konstruktion der Schleifmaschine und die Geometrie des Abrichtwerkzeugs und des Schleifscheibenprofils erlau­ ben, wird in vielen Fällen zum Abrichten eine orthogonale Ausrichtung des Abrichtwerkzeugs zum Schleifflächenverlauf angestrebt werden. Die entsprechende Steuerung der Schwenkung des Schleifkopfes erfolgt entsprechend dem abzurichtenden Schleifscheibenprofil von der Schleifmaschi­ nensteuerung 34 aus, wo der abzurichtende Profilverlauf und die jeweils zugehörigen Schwenkwinkel β programmiert sind. Die Schleifmaschinensteuerung 34 gibt die dem gewünsch­ ten Schleifscheibenprofil 38 entsprechenden Positionsdaten der Z- und X-Achse über die Z- und X-Regler an die Z- und X-Antriebe 6 und 23. So kann durch Vorgabe einer X-Position des Schleifspindelstocks 26 und einer Folge von Z-Positionen des Abrichtwerkzeugs 16 auf dem Maschinentisch 3 ein gerad­ linig verlaufender Profilabschnitt wie die Umfangsfläche 39 des Schleifscheibenprofils 38 abgerichtet werden. Das ist in Fig. 2 mit ausgezogenen Linien schematisch dargestellt. Beim Übergang von der Umfangsfläche 39 zur linken Flanke 32 des Schleifscheibenprofils wird, wie Fig. 2 zeigt, der Schleifkopf mit der Schleifscheibe 28 gemäß der Erfindung um seine Schwenkachse B herum im Sinne der Annäherung an eine orthogonale Ausrichtung des Abrichtwerkzeugs zum Schleifflächenverlauf um den Winkel β geschwenkt, so daß zwischen der Schleifprofilkante 32 a und der Flanke des Abrichtwerkzeugs ein genügend großer Freiwinkel α (vgl. Fig. 1) entsteht. Eine orthogonale Ausrichtung des Abricht­ werkzeugs zum Schleifscheibenprofil wäre zwar bevorzugt, wird wegen der Profilgeometrie und des Schleifmaschinen­ aufbaus in vielen Fällen aber nicht möglich sein. Dann soll die Schwenkung der Schleifscheibe aber jedenfalls eine optimale Anstellung des Abrichtwerkzeugs zum Schleifschei­ benprofil im Sinne der Annäherung an eine orthogonale Ausrichtung ermöglichen und so das Abrichtergebnis ver­ bessern.

Da die Schwenkachse B nicht durch die Berührungszone zwischen dem Abrichtwerkzeug 16 und dem Schleifscheiben­ profil verläuft, sind bei der Schwenkung der Schleifscheibe gleichzeitig auch Bahnänderungen der Abrichtbewegung in den beiden zum Abrichten benutzten Maschinenachsen X und Z erforderlich. Fig. 2 zeigt gestrichelt die Position 28 a der Schleifscheibe und 26 a des Schleifspindelstocks nach Schwenkung um den Winkel β beim Abrichten der Profilflanke 32 a. Mit der Schwenkung der Schleifscheibe aus der Position 28 in die Position 28 a um den Winkel β ist dem­ nach eine Verschiebung des Schleifspindelstocks aus der Position 26 in die in Fig. 2 gestrichelt gezeigte Position 26 a in Richtung der X-Achse um den Betrag X 1 erforderlich. Gleichzeitig muß das Abrichtwerkzeug aus der Position 16 in die gestrichelt dargestellte Position 16 a in Z-Richtung um den Betrag Z 1 verschoben werden. Diese Kompensation der Z- und X-Position während des Abrichtens und des Schwenkens des Schleifspindelstocks 26 geschieht mit Hilfe des 3-Achs-Interpolators 36, der mit der Maschinensteuerung 34 verbunden ist. Dieser Interpolator 36 ordnet den von der Schleifmaschinensteuerung 34 entsprechend dem gespei­ cherten Programm vorgegebenen X- und Z-Positionsdaten Korrekturdaten zu, die dem jeweiligen Schwenkwinkel β entsprechen und die von der Schleifmaschinensteuerung abgegebenen Positionsdaten überlagern. Der Interpolator 36 errechnet also die Schwenkung um die B-Achse berücksichti­ gende, korrigierte Positionsdaten für die Z- und X-Achse, bei denen die beim Schwenken der Schleifscheibe entstehenden Bahnabweichungen kompensiert sind.

Mit diesen Positionsdaten werden die Achsantriebe 6, 23 und 29 beaufschlagt und gesteuert.

Das weitere Abrichten der geradlinigen Schleifprofilflanke 32 a kann dann ohne weitere Schwenkung allein durch pro­ grammgesteuerte Verschiebung von Schleifscheibe 28 und Abrichtwerkzeug 16 in den Maschinenachsen Z und X erfolgen, bis im Abrichtvorgang wieder eine Schleifscheibenschwenkung erforderlich ist.

Der Vorteil dieser Vorgehensweise ist, daß zum bahnge­ steuerten Abrichten eines Schleifscheibenprofils die Maschinenachsen Z, X und B verwendet werden können und somit zusätzliche Abrichtachsen für das Abrichtgerät nicht erforderlich sind. Gleichzeitig ist ein optimales Abricht­ ergebnis gewährleistet.

Claims (12)

1. Verfahren zum bahngesteuerten Abrichten eines Schleif­ scheibenprofils, bei dem das Abrichtwerkzeug und die Schleifscheibe entsprechend dem abzurichtenden Profil wenigstens in zwei quer zueinander verlaufenden Achsen unter gegenseitiger Berührung relativ zueinander bewegt werden und die Schleifscheibe und das Abrichtwerkzeug während dieser Abrichtbewegung entsprechend dem Schleif­ flächenverlauf zueinander geschwenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung zum Ausrichten des Abrichtwerkzeugs zum Schleifflächenverlauf durch Schwenken der Schleifscheibe ausgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung während des Abrichtvorgangs im Sinne der Annäherung an eine orthogonale Ausrichtung des Abrichtwerkzeugs zum Schleifflächenverlauf erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schleifscheibe um eine nicht durch den Berüh­ rungsbereich des Abrichtwerkzeugs auf dem Schleifscheiben­ profil verlaufende Achse geschwenkt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe um eine orthogonal zu den Achsen der linearen Abrichtbewegung verlaufende Achse geschwenkt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abrichtwerkzeug und/oder die Schleifscheibe bei der Schwenkbewegung als Funktion dieser Schwenkbewegung zusätzlich in zwei zueinander orthogonalen linearenAchsen zueinander bewegt werden und daß diese von der Schwenkbewegung abhängige Relativbewegung der dem ab­ zurichtenden Profil folgenden Abrichtbewegung überlagert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Abrichtbewegungen vorhandene Maschinenachsen benutzt werden.

7. Vorrichtung zum bahngesteuerten Abrichten eines Schleif­ scheibenprofils auf einer Schleifmaschine mit einem wenig­ stens eine Schleifspindel mit wenigstens einer Schleif­ scheibe aufweisenden Schleifkopf, einer ein Abrichtwerkzeug aufweisenden Abrichteinrichtung, Antriebsmitteln zum Verändern der relativen Position von Schleifkopf und Abrichteinrichtung in zwei quer zueinander verlaufenden Achsen, Ausrichtmitteln zum Verändern der Winkellage von Schleifscheibe und Abrichtwerkzeug zueinander während des bahngesteuerten Abrichtvorgangs und einer Steueranordnung zum Steuern der Antriebsmittel zum Erzeugen einer dem abzu­ richtenden Schleifscheibenprofil entsprechenden Abricht­ bewegung, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkopf (2) schwenkbar angeordnet und als Ausrichtmittel der Schleif­ kopf vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkopf (2) um eine nicht durch den Berührungs­ bereich des Abrichtwerkzeugs (16) auf dem Schleifscheiben­ profil (38) verlaufende Achse (B) schwenkbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schleifkopf (2) um eine Achse (B) schwenkbar ist, die orthogonal zu den die Abrichtbewegungen des Abrichtwerkzeugs (16) und der Schleifscheibe (28) vor­ gebenden Achsen (X, Z) verläuft.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung (33) die durch die Schwenkbewegung der Schleifscheibe (28) beim Abricht­ vorgang sich ergebenden Bahnabweichungen der Abrichtbewe­ gung in den beiden zum Abrichten benutzten Achsen (X, Z) ermittelndund durch entsprechende Steuerung der Antriebs­ mittel (6, 23) kompensierend ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Abrichtwerkzeug (16) auf dem Maschinentisch (3) angeordnet ist und daß das Abrichtwerk­ zeug und die Schleifscheibe (28) zum Abrichten in zwei Maschinenachsen (X, Z) zueinander verfahrbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung (33) eine Maschi­ nensteuerung (34) mit einem Interpolator (36) aufweist, daß an den Interpolator Regler (37 Z, 37 B, 37 X) für die Antriebe (6, 23, 29) der beiden linearen Abrichtachsen (Z, X) und der Schwenkachse (B) angeschlossen sind, daß die Maschinensteuerung (34) dem gewünschten Schleifschei­ henprofil (38) entsprechende Positionsdaten für die Achs­ antriebe an den Interpolator abgibt und daß der Inter­ polator die Positionsdaten der linearen Abrichtachsen in Abhängigkeit von der Winkelposition (β) der Schwenkachse (B) im Sinne der Kompensation von sich durch die Schwenk­ bewegung ergebenden Positionsabweichungen in den linearen Abrichtachsen korrigierend ausgebildet ist.