DE4135823C2 - Werkzeugschleifmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeug­ schleifmaschine der im Oberbegriff des Anspruches 1 ge­ nannten Art.

Derartige Werkzeugschleifmaschinen dienen dazu, Werk­ zeuge für die spanende Bearbeitung, die im folgenden im Zusammenhang mit der diese bearbeitenden Maschine als Werkstücke bezeichnet werden, zu schleifen bzw. zu schärfen. Die Schleifspindel und die Werkstückspindel sind in an sich bekannter Weise drehbar gelagert und jeweils mit einem Antrieb verbunden. Eine Drehung der Werkstückspindel ermöglicht beispielsweise im Zusammen­ hang mit einer linearen Verstellung des Werkstückspin­ delkopfes in Richtung der x-Achse eine Bearbeitung von drallgenuteten Werkstücken, beispielsweise spiralgenu­ teten Schaftfräsern. Daneben besteht vielfach bei Werk­ zeugschleifmaschinen der gattungsgemäßen Art noch die Möglichkeit, den Werkstückspindelkopf und/oder den Schleifkopf um wenigstens eine quer zu den jeweiligen Spindelachsen stehende Achse zu verschwenken, um die Lage der Schleiffläche einerseits und der zu schleifen­ den Fläche andererseits aneinander anzupassen.

Die DE 82 05 335 U1 zeigt eine Maschine, bei der die Bewegung in x-Richtung der Werkstückspindel, die Bewegungen in y-Richtung sowie in z-Richtung der Schleifspindel zugeordnet sind. Hier ergibt sich der Nachteil, daß durch das schwere Schleifspindelaggregat zwei Führungen und zwei Verstellantriebe belastet sind, was insbesondere bei gesteuerten Maschinen zu entsprechend schwer ausgelegten Führungen und Antrieben führt. Wegen der gewählten Lage des Achsensystems im Raum ist eine der Verstellbewegungen des schweren Schleifspindelaggregates eine Vertikalbewegung; d. h., daß der zugeordnete Verstellantrieb eine Leistung aufweisen muß, die zum Heben des Schleifspindelaggregates ausreicht und daß entsprechende Brems- und Halteeinrichtungen für den vertikalen Verstellschlitten vorgesehen werden müssen. Ein weiterer Nachteil wird auch noch darin gesehen, daß wegen der senkrechten Verstellung des Schleifwerkzeuges auch gegebenenfalls die Eingriffszone zwischen Schleifscheibe und Werkstück beleuchtende bzw. optisch vergrößernde Einrichtungen mit verstellt werden müssen.

Es ist bereits eine Werkzeugschleifmaschine der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art mit vertika­ ler Werkstückspindel bekannt (Prospekt der Fa. EWAG Ag Maschinen- und Werkzeugfabrik, CH-4501 Solothurn; Werkzeugmaschinentype WS 11-SP, 1980). Dabei ist dem Schleifkopf im Sinne der oben angegebenen Achsenbe­ zeichnungen eine horizontale y-Bewegung und eine verti­ kale x-Bewegung zugeordnet, während der Werkstück­ spindelkopf die z-Bewegung ausführt (die Achsenbezeich­ nungen der bekannten Maschine weichen von den hier ver­ wendeten Achsenbezeichnungen ab). Ein wesentliches Merkmal der bekannten Maschine wird darin gesehen, daß die Schleifspindel und das daran angeordnete Schleif­ werkzeug vertikal verstellbar sind. Dadurch ändert sich im Verlaufe einer Bearbeitung im allgemeinen auch die Arbeitsraumhöhe, so daß sich die Bedienungsperson stän­ dig wechselnden Arbeitshöhen anpassen muß, was sich bei längeren Werkstücken als ergonomisch nachteilig erwie­ sen hat. Außerdem muß bei dieser bekannten Anordnung der bei größeren Maschinen notwendige schwere, die Schleifspindel antreibende Schleifmotor vertikal be­ wegt, d. h. also auch angehoben werden, so daß ein ent­ sprechend starker Antriebsmotor für die Vertikalver­ stellung vorgesehen werden muß. Da der Schleifkopf zwei der drei lineare Achsenbewegungen ausführt, ergibt sich als weiterer Nachteil, daß der schwere Schleifmotor zwei Führungen belastet, so daß auch der Konstruktions- und Bauaufwand dieser Führungen entsprechend groß ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugschleifmaschine der im Oberbegriff des Anspru­ ches 1 genannten Art zu schaffen, die eine ergonomisch günstige Arbeitsraumanordnung aufweist und die kon­ struktiv und baulich einfacher ist als die bekannte Werkzeugschleifmaschine und außerdem für programmge­ steuerte Abläufe gut geeignet ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 beschriebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugschleifmaschine sind die x-Achse und die z-Achse dem Werkstückspindelkopf zugeordnet, so daß für den Schleifkopf nur noch die ho­ rizontale y-Achse verbleibt.

Da die y-Bewegung im wesentlichen nur eine Zustellbewe­ gung ist, sich die Lage des Schleifwerkzeuges in y-Richtung während einer Bearbeitung im wesentlichen also nicht mehr ändert, bleibt die Lage des Arbeitsraumes während eines Bearbeitungsvorganges im wesentlichen un­ verändert, was ergonomisch äußerst günstig ist. Dadurch kann beispielsweise auch die Ausrichtung einer den Ar­ beitsraum aus leuchtenden Lampe oder einer Vergröße­ rungsoptik während des gesamten Bearbeitungsvorganges unverändert bleiben.

Als weiterer wesentlicher Vorteil ergibt sich, daß der mit dem Schleifkopf fest verbundene schwere Schleifmo­ tor nur horizontal verstellt, nicht jedoch gehoben und abgesenkt werden muß, so daß ein gegenüber der bekann­ ten Lösung schwächer dimensionierter Verstellantrieb ausreicht. Außerdem belastet der schwere Schleifmotor bei der erfindungsgemäßen Lösung nur eine einzige Füh­ rung, die zudem eine in dieser Hinsicht besonders un­ empfindliche, auf der Oberseite des Maschinenständers ausgebildete Horizontalführung sein kann, wie weiter unten genauer ausgeführt wird.

Die vertikale Bewegung in Richtung der x-Achse sowie die horizontale Bewegung in Richtung der z-Achse sind dem Werkstückspindelkopf zugeordnet. Da die Masse des Werkstückspindelkopfes im allgemeinen geringer als die des Schleifkopfes ist, können die Antriebe und Führun­ gen zum Verstellen des Werkstückspindelkopfes entspre­ chend leicht ausgelegt werden.

Die beschriebenen Verbesserungen kommen vor allem auch programmgesteuerten Abläufen zugute, da deren Schnel­ ligkeit und Genauigkeit von der Leichtgängigkeit der zu bewegenden Maschinenteile mitbestimmt wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Werkstückspindelkopf auf einem in der x-z-Ebene verstellbaren Kreuzschlitten angeordnet, wobei diese x-z-Ebene beispielsweise mit einer Seitenwandfläche des Maschinenständers zusammenfällt. Derartige Kreuzschlit­ ten sind konstruktiv einfache, funktionssichere und deshalb bewährte Bauelemente. Der Schleifkopf ist auf einem in y-Richtung verfahrbaren Schleifkopfschlitten angeordnet, welcher vorzugsweise auf einer horizontalen oberen Fläche des Maschinenständers verfahrbar gelagert ist. Auch diese Konstruktion ist einfach und bewährt und deshalb für den schweren Schleifkopf besonders ge­ eignet. Der Kreuzschlitten umfaßt erfindungsgemäß vor­ zugsweise einen in x-Richtung verfahrbaren Unterschlit­ ten und einen in z-Richtung verfahrbaren Oberschlitten, die jeweils mittels eines Gewindespindelantriebes ver­ stellt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß die Schleifspindel aus ihrer in Richtung der y-Achse ausgerichteten Normalstellung um wenigstens eine beispielsweise quer zur y-Achse stehende Einstell­ achse verschwenkbar ist. In diesem Falle ist vorgese­ hen, daß diese Schwenkachse möglichst nahe beim Berüh­ rungspunkt zwischen dem Schleifwerkzeug und dem zu schleifenden Werkstück verläuft, so daß bei einer Ver­ schwenkung der Schleifspindel sich die Arbeitshöhe mög­ lichst wenig ändert. Durch diese Maßnahme wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe weiter gefördert, da auch eine Schwenkung der Schleifspindel nicht zu einer Verlagerung, insbesondere Höhenänderung des Arbeitsraumes führt.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen und Einzelheiten aus der folgenden Be­ schreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich der Of­ fenbarung aller nicht im Text beschriebenen Einzelhei­ ten ausdrücklich verwiesen wird. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wel­ ches im folgenden näher beschrieben wird.

Die einzige Figur zeigt in einer perspektivischen Dar­ stellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung.

Die Maschine umfaßt einen Maschinenständer 2, welcher in seinem oberen Bereich eine im wesentlichen T-förmige Querschnittsfläche hat. Diese T-förmige Querschnitts­ fläche wird durch einen Längsschenkel 4 und einen Quer­ schenkel 6 gebildet. Der Längsschenkel 4 geht nach unten in einen quaderförmigen Teil 8 des Maschinenstän­ ders 2 über derart, daß die Standfläche des Maschinen­ ständers im wesentlichen L-förmig ist.

An einer vertikalen Seitenfläche des Längsschenkels 4 bzw. des quaderförmigen Teils 8 ist eine vertikale Füh­ rung 12 angeordnet, auf der ein Unterschlitten 14 ver­ tikal, d. h. in x-Richtung verfahrbar ist. Für den An­ trieb des Unterschlittens 14 ist ein am Maschinenstän­ der 2 fest angeordneter Antriebsmotor 16 vorgesehen, welcher über ein an der oberen Stirnseite des Längs­ schenkels 4 angeordnetes, in einem Getriebegehäuse 18 untergebrachtes Getriebe mit einer nicht dargestellten, zur Führung 12 parallel angeordneten Gewindespindel verbunden ist; die Gewindespindel wirkt in an sich be­ kannter Weise mit einer im Unterschlitten 14 angeordne­ ten Gewindemutter zusammen. Durch eine Betätigung des Antriebsmotors 16 kann der Unterschlitten 14 in x-Ri­ chtung gehoben und gesenkt werden.

Am Unterschlitten 14 ist eine horizontale Führung 20 angeordnet, auf der ein Oberschlitten 22 horizontal, d. h. in z-Richtung verfahrbar ist. Für den Antrieb des Oberschlittens 22 ist ein am Unterschlitten angeordne­ ter Antriebsmotor 24 vorgesehen, welcher über ein an einer senkrechten Stirnseite des Unterschlittens 14 an­ geordnetes, in einem Getriebegehäuse 26 untergebrachtes Getriebe mit einer nicht dargestellten, zur Führung 20 parallel angeordneten Gewindespindel verbunden ist, die mit einer im Oberschlitten 22 angeordneten Spindelmut­ ter zusammenwirkt, so daß durch Betätigen des Antriebs­ motors 24 der Oberschlitten 22 in positiver und negati­ ver z-Richtung verfahrbar ist.

Der Oberschlitten 22 trägt einen Werkstückspindelkopf 28 mit einer Werkstückspindel 30, die um eine zur x-Achse parallele Drehachse 32 drehbar ist. Für den An­ trieb der Werkstückspindel 30 ist ein Antriebsmotor 34 vorgesehen, welcher über ein in einem Getriebegehäuse 36 angeordnetes Getriebe mit der Werkstückspindel 30 verbunden ist. Mittels des Antriebsmotors 34 kann die Werkstückspindel 30 in bestimmte Winkelstellungen ein­ gestellt und/oder während des Schleifvorganges koordi­ niert zur Bewegung zum Beispiel des Unterschlittens 14 gedreht werden, so daß eine Bearbeitung eines in der Werkstückspindel 30 eingespannten, drallgenuteten Werk­ stückes 38 möglich ist.

Auf der oberen Stirnfläche des Querschenkels 6 ist eine horizontale Führung 40 ausgebildet, auf der ein Schleifkopfschlitten 42 in y-Richtung verschiebbar ge­ lagert ist. Für den Antrieb des Schleifkopfschlittens 42 ist ein in der Zeichnung nicht sichtbarer Antriebs­ motor vorgesehen, welcher über ein in einem Getriebege­ häuse 44 mit einer nicht dargestellten, zur Führung 40 parallelen Gewindespindel verbunden ist, die in an sich bekannter Weise mit einer im Schleifkopfschlitten 42 angeordneten Spindelmutter zusammenwirkt, so daß bei einer Betätigung des Antriebsmotors der Schleifkopf­ schlitten 42 in positiver bzw. negativer y-Richtung verfahrbar ist. Auf dem Schleifkopfschlitten 42 ist ein Schleifkopfträger 46 angeordnet, der seinerseits den Schleifkopf 48 trägt. Im Schleifkopf 48 ist eine Schleifspindel 50 drehbar gelagert, an deren freiem Ende ein Schleifwerkzeug 52, beispielsweise ein kegeli­ ger Schleiftopf, befestigt werden kann. Für den Antrieb der Schleifspindel 50 ist ein Schleifmotor 54 vorgese­ hen, welcher über ein in einem Getriebegehäuse 56 ange­ ordnetes Getriebe mit der Schleifspindel 50 antriebs­ verbunden ist. Der Schleifmotor 54 erlaubt es, die Schleifspindel 50 mit unterschiedlichen Drehzahlen an­ zutreiben.

Der Schleifkopf 48 ist über einen Arm 58 um eine Schwenkachse 60 schwenkbar am Schleifkopfträger 46 an­ geordnet. Diese Anordnung ermöglicht eine Anpassung der Schleiffläche des Schleifwerkzeuges 52 an die zu schleifende Fläche des Werkstückes 38. Wie zu erkennen ist, verläuft die Schwenkachse 60 im wesentlichen durch eine Schleifflächenebene des Schleifwerkzeuges 52. Da­ durch wird bewirkt, daß bei einer Schwenkbewegung des Schleifkopfes 48 sich die Höhenlage des Schleifwerkzeu­ ges 52 im wesentlichen nicht ändert, so daß in der be­ reits beschriebenen Weise auch der eigentliche Arbeits­ punkt unverändert erhalten bleibt.

Es sei bemerkt, daß auch der Werkstückspindelkopf 28 noch um wenigstens eine zur Drehachse 32 senkrechte Achse schwenkbar sein kann, wie aus Gründen einer bes­ seren Übersicht in der Zeichnung nicht dargestellt wurde. Eine derartige Schwenkbarkeit läßt eine weitere Einstellung der Schleiffläche des Schleifwerkzeuges zur zu schleifenden Fläche des Werkstückes zu, was weitere Bearbeitungsmöglichkeiten eröffnet.

Claims (10)

1. Werkzeugschleifmaschine mit einer das zu bearbei­ tende Werkstück aufnehmenden Werkstückspindel und einer dazu im wesentlichen quer angeordneten Schleifspindel, wobei die Werkstückspindel und die Schleifspindel relativ zueinander in Richtung der einer Normalstellung entsprechenden Werkstückspin­ delachse (x-Achse), der einer Normalstellung ent­ sprechenden Schleifspindelachse (y-Achse) und einer zu diesen beiden Achsen rechtwinkligen drit­ ten Achse (z-Achse) verstellbar sind, und wobei die Werkstückspindel vertikal angeordnet ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindel (30) in einer senkrecht zur y-Achse stehenden Ebene in Richtung der vertikalen x-Achse und einer horizontalen z-Achse verstellbar ist, und daß die Schleifspindel (50) in Richtung einer ho­ rizontalen y-Achse verstellbar ist.

2. Werkzeugschleifmaschine nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch einen die Werkstückspindel (30) aufnehmenden Werkstückspindelkopf (28), welcher auf einem in der x-z-Ebene verstellbaren Kreuz­ schlitten (14, 22) angeordnet ist.

3. Werkzeugschleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen die Schleifspindel (50) aufnehmenden Schleifkopf (48), welcher auf einem in y-Richtung verfahrbaren Schleifkopfschlitten (42) angeordnet ist.

4. Werkzeugschleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen in einem Horizontalschnitt zumindest im oberen Be­ reich im wesentlichen T-förmigen Maschinenständer (2) aufweist, wobei die x-z-Ebene durch eine erste Seitenfläche (10) des Längsschenkels (4) und die y-Richtung durch die Längsrichtung des Querschen­ kels (6) definiert sind.

5. Werkzeugschleifmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreuzschlitten (14, 22) einen Unterschlitten (14) umfaßt, welcher auf an der ersten Seitenfläche (10) des Maschinenständers (2) angeordneten vertikalen x-Führungsschienen (12) verfahrbar ist, sowie einen Oberschlitten (22), welcher auf am Unterschlitten (14) angeord­ neten horizontalen z-Führungsschienen (20) ver­ fahrbar ist.

6. Werkzeugschleifmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkopfschlit­ ten (42) auf an der Oberseite des Querschenkels (6) angeordneten y-Führungsschienen (40) verfahr­ bar ist.

7. Werkzeugschleifmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils an dem die Führungsschienen (12, 20, 40) tragenden Bauteil eine in Richtung dieser Führungsschienen sich er­ streckende, mit einem Antriebsmotor (16, 24) ver­ bundene Gewindespindel angeordnet ist, die mit einer an dem jeweils verfahrbaren Bauteil (14, 22, 42) angeordneten Spindelmutter zusammenwirkt.

8. Werkzeugschleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleif­ spindel (50) aus ihrer Normalstellung um wenig­ stens eine Schwenkachse (60) verschwenkbar ist.

9. Werkzeugschleifmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (60) im we­ sentlichen durch die Schleiffläche eines in die Schleifspindel (50) eingespannten Schleifwerkzeu­ ges (52) hindurch verläuft.

10. Werkzeugschleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstück­ spindel (30) aus ihrer in Richtung der x-Achse ausgerichteten Normalstellung um wenigstens eine quer zur x-Achse stehende Einstellachse ver­ schwenkbar ist.