DE4330670A1 - Schleifeinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifeinheit zum Herstellen von genormten Werkzeugen wie Schaftfräser, Reibahlen, Spiralbohrer, Gewindebohrer oder dergleichen.

Da derartige Werkzeuge aus hochwertigen Werkzeugstählen bestehen, ist es besonders wichtig, ein überhitzen des Werkstücks beim Schleifen durch reichliche Kühlmittelzufuhr zu vermeiden. Da die vorgenannten Werkzeuge in der Regel axial oder spiralig verlaufende Nuten aufweisen, sind die bekannten Schleifmaschinen als Universalwerkzeugschleifmaschinen gestaltet, die für die Schleifspindel und Schleifscheibe Einstellmöglichkeiten aufweisen, um sowohl die erforderlichen Nuten in das Werkstück mit unterschiedlichen Winkeln einzuschleifen, als auch das Werkstück rund zu schleifen bzw. die Schneidkanten zu hinterschleifen.

Um die notwendigen Werkstückbewegungen bezüglich der Schleifscheibe durchzuführen, weisen die Schleifmaschinen Steuerungen auf, die rein mechanisch sein können, indem für das Schleifen von spiralgenuteten Werkzeugen Leitpatronen vorgesehen werden, die dem Werkstück die erforderliche Drallbewegung erteilen.

Bei CNC-gesteuerten Schleifmaschinen werden die Bewegungen des Werkstücks und der Schleifscheibe nicht mechanisch zwangsläufig, sondern durch elektrisch gesteuerte Servomotoren bewirkt.

Die bekannten Schleifmaschinen zum Schleifen von Werkzeugen weisen im einzelnen einen Maschinenständer auf, auf dem die Elemente, die für den Schleifvorgang erforderlich sind, angeordnet sind. Die ganze Maschine ist von einer Haube umgeben, um die Kühlflüssigkeit aufzufangen und das Bedienungspersonal zu schützen. Zusätzlich zur eigentlichen Schleifmaschine werden noch Peripheriegeräte wie Hydraulikaggregate, ein Kühlmittelaggregat und ein Elektroschrank benötigt. Dies bedeutet, daß die bekannten Schleifmaschinen einen erheblichen Platzbedarf aufweisen, der auch bei CNC-gesteuerten Schleifmaschinen nicht geringer ist, da der Aufbau der Schleifmaschine prinzipiell der gleiche ist und die Peripherieaggregate ebenfalls erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleifeinheit zu schaffen, die an die Herstellung von genormten Werkzeugen wie Schaftfräser, Reibahlen, Spiralbohrer, Gewindebohrer oder dergleichen besonders angepaßt ist, einen geringen Platzbedarf aufweist und sich als Einheit zur Anpassung an unterschiedliche, herzustellende Werkzeuge leicht auswechseln läßt bzw. auswechselbare Elemente zur Anpassung an unterschiedliche Werkzeuge aufweist.

Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird eine Schleifeinheit vorgeschlagen, die erfindungsgemäß aus einem auf einer Unterstützung befestigbaren Schleifspindelträger, wenigstens einer am Schleifspindelträger befestigten Schleifspindel mit Schleifscheibe, einem auf Führungen auf dem Schleifspindelträger verschiebbaren Schlitten, einem auf Führungen auf dem Schlitten quer zur Schlittenbewegung verschiebbaren Werkstückträger und einem am Schlitten befestigten, den Werkstückträger und die Schleifscheibe eng umfassenden Schutzgehäuse besteht.

Die erfindungsgemäße Schleifeinheit läßt sich auf jeder beliebigen Unterlagen befestigen, insbesondere auf einem ohnehin vorhandenen Kühlmittelaggregat, so daß kein Maschinenständer erforderlich ist und der Platzbedarf vermindert wird. Die erfindungsgemäße Schleifeinheit läßt sich kompakt bauen und erfordert wegen des den Werkstückträger und die Schleifscheibe eng umfassenden Schutzgehäuses einen gering bemessenen Innenraum innerhalb des Schutzgehäuses, so daß es möglich ist, in das Schutzgehäuse ein Schutzgas einzubringen, das den Sauerstoff verdrängt, so daß ein Verbrennen der Oberfläche des Werkstücks durch den Luftsauerstoff verhindert wird.

Die am Schleifspindelträger befestigte Schleifspindel ist nicht einstellbar, sondern zum Schleifen eines bestimmten Werkstücks eingerichtet.

Durch die Anordnung eines auf dem Schleifspindelträger auf Führungen verschiebbaren Schlittens wird die Zustellbewegung des Werkstücks gegenüber der Schleifscheibe erreicht, während durch den auf Führungen auf dem Schlitten quer zur Schlittenbewegung verschiebbaren Werkstückträger der Vorschub ggf. in Verbindung mit einer Drehung des Werkstücks zum Schleifen von Spiralnuten ermöglicht wird.

Am Schleifspindelträger kann eine Schleifspindel mit waagerechter, zu den Führungen auf dem Schlitten paralleler Achse zum Schleifen von Mantelfasen allein oder eine Schleifspindel mit zu den Führungen auf dem Schlitten geneigt verlaufender Achse zum Schleifen von Spiralnuten angeordnet sein.

Ebenso ist es möglich, eine Schleifspindel mit waagerechter Achse und beabstandet dazu, eine Schleifspindel mit geneigter Achse am Schleifspindelträger anzuordnen, so daß sich mit derselben Schleifeinheit Spiralnuten und Mantelfasen schleifen lassen.

In diesem Fall kann der Werkstückträger im Bereich zwischen den beiden Schleifspindeln parallel zur Schleifspindel mit waagerechter Achse angeordnet sein und eine im Werkstückträger gelagerte Hohlwelle mit einem Spannzangenhalter aufweisen zur Unterstützung längerer Werkstücke und kann zusätzlich ein auf den Führungen verschiebbarer, mit dem Werkstückträger über eine federbolastete, einstellbare Verbindungsstange gekuppelter Zentrierspitzenträger vorgesehen sein mit einer Zentrierspitze, die mittels der federbelasteten Verbindungsstange gegen das Werkstück gepreßt wird.

Durch eine mit einem Anschlag am Schlitten zusammenwirkende Verlängerung der Verbindungsstange läßt sich die Zentrierspitze vom Werkstück entfernen, indem der Werkstückträger gegen den Anschlag gefahren wird, so daß die Verbindungsstange den Zentrierspitzenträger gegen die Wirkung einer Feder mit Bezug auf den Werkstückträger verschiebt.

Im Spannzangenhalter kann eine Spannzange angeordnet sein, die mittels einer mit der Spannzange verbundenen, federbelasteten Zugstange gespannt wird. Das Lösen der Spannzange kann in diesem Fall durch eine von außen kraftbeaufschlagbare, koaxiale, die Zugstange in Löserichtung der Spannzange betätigende Druckstange erfolgen.

Um zum Schleifen von Spiralnuten die erforderliche Drehung des Werkstücks bei gleichzeitiger Axialverschiebung hervorzurufen, kann die Welle eine durch ein in einem mit dem Schlitten verbundenen Gehäuse gelagertes Schneckenrad geführte Verlängerung mit Keilwellenprofilen aufweisen, während ein Drehantrieb für das Schneckenrad vorgesehen sein kann. Das Schutzgehäuse kann sich in Längsrichtung des Werkstückträgers axial erstrecken und diesen eng umgreifen, so daß im wesentlichen in Axialrichtung entsprechend der Vorschubbewegung genügend Raum vorhanden ist, während im Bereich der Schleifscheiben entsprechende, diese eng umschließende Erweiterungen vorgesehen sein können.

Zum Einsetzen und Entnehmen eines Werkstücks und zum Auswechseln der Schleifscheiben kann das Schutzgehäuse wenigstens einen den Werkstückträger und die Schleifscheiben freigebenden Deckel aufweisen. Vorteilhafterweise können die Schleifspindeln in Lagerrohren drehbar gelagert sein, so daß sich die Lagerrohre in Lagerböcken am Schlittenträger befestigen lassen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Schleifeinheit mit vom Schutzgehäuse abgenommenen Deckel, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Schleifeinheit entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1.

Die Schleifeinheit weist eine Grundplatte als Schleifspindelträger 1 auf, an dem im vorliegenden Beispiel zwei Schleifspindeln 10, 11 mit Schleifscheiben 4, 6 angeordnet sind. Zu diesem Zweck ist der Schleifspindelträger 1 mit einem Lagerbock 59 versehen, in dessen Bohrung ein Lagerrohr 5 befestigt ist. In diesem Lagerrohr 5 ist eine Schleifspindel 11 mittels Kugellagern gelagert, die an einem Ende eine Schleifscheibe 8 trägt, die an der Schleifspindel mittels eines Scheibenflansches 9 befestigt ist. Die Achse des Lagerrohrs 5 mit der Schleifspindel 11 verläuft waagerecht oberhalb von Führungsleisten 2 am Schleifspindelträger 1 und quer dazu. Am entgegengesetzten Ende des Schleifspindelträgers 1 ist ein weiterer Lagerbock 60 angeordnet, in dessen Bohrung ein Lagerrohr 4 für eine Schleifspindel 10 mit einer Schleifscheibe 6, die an der Schleifspindel 10 mittels eines Scheibenflanschs 7 befestigt ist, geneigt angeordnet ist. Der Winkel der Schleifspindel 10 im Lagerrohr 4 entspricht dem Spiralwinkel, der in ein Werkstück 27 einzuschleifenden Nuten.

Ein Schlitten 13 ist mittels Kugelumlaufschuhen 3 auf dem Schlittenträger 1 verschiebbar gelagert. An diesem Schlitten 13 ist ein Schutzgehäuse 49 befestigt, das im Bereich der Schleifscheiben 6, 8 mit Erweiterungen versehen ist und einen zweiteiligen Deckel aufweist, dessen einer Teil 50 eine Hälfte des Innenraums über dem Schlitten 13 einschließlich der Erweiterungen für die Schleifscheiben 6, 8 freigibt und dessen anderer Teil 51 als abnehmbare Platte über dem restlichen Bereich des Schutzgehäuses 49 gestaltet ist.

Die Kugelumlaufschuhe 3 sind am Schlitten 13 mittels Schrauben 12 befestigt, während das Schutzgehäuse 49 am Schlitten 13 mittels Schrauben 48 befestigt ist.

Auf der Oberseite des Schlittens 13 ist eine Führungsleiste 14 mittels Schrauben 15 verschraubt. Diese Führungsleiste 14 dient als Träger für einen Werkstückträger 19, der sich mittels spielfreier Kugelumlaufschuhe 16, 17 im wesentlichen reibungsfrei auf der Führungsleiste 14 quer zur Bewegungsrichtung des Schlittens 13 verschieben läßt.

Im Werkstückträger 19 ist eine Hohlwelle 20 mittels Kugellager 21 gelagert. Diese Kugellager 21 sind am Werkstückträger 19 mittels eines Deckels 22 axial festgelegt, während diese Kugellager 21 auf der Hohlwelle 20 mittels eines Abstandsrohres 23 auf Abstand gehalten und mittels einer Gewindemutter 24 mit der Welle 20 verspannt sind.

Am freien Ende der Welle 20 ist ein Spannzangenhalter 25 mittels Schrauben 26 befestigt. In diesen Spannzapfenhalter 25 ist eine Spannzange 28 eingesetzt, die das zylindrisches Werkstück 27 einklemmt.

Mit der Spannzange 28 ist eine Zugstange 29 verschraubt, die durch die Hohlwelle 20 hindurchgeführt ist. Die Zugstange 29 stützt sich über eine Druckfeder 30 und einen Gewindering 31 auf der Hohlwelle 20 ab, so daß die Spannzange 28 mittels der Zugstange 29 unter der Wirkung der Druckfeder 30 in den Spannzangenhalter 25 hineingezogen wird und das Werkstück 27 einspannt.

Die Gewindemutter 24 ist mit einer Keilwelle 32 verbunden, die durch ein Schneckenrad 34 axial verschiebbar, jedoch relativ zum Schneckenrad 34 undrehbar geführt ist. Das Schneckenrad 34 ist mit einer Lagerbuchse 35 versehen, auf der ein Kugellager 36 befestigt ist. Die Lagerbuchse 35 ist mit dem Schneckenrad 34 mittels Schrauben 37 verbunden. Das Kugellager 36 ist in einem mit dem Schutzgehäuse 49 verschraubten Gehäuse 56 angeordnet, in dem eine Schnecke 38 im Eingriff mit dem Schneckenrad 34 gelagert ist.

Zum Unterstützen des freien Endes 39 eines längeren Werkstücks 27 ist ein Zentrierspitzenträger 41 mit einer Zentrierspitze 40 mittels eines Kugelumlaufschuhs 43 ebenfalls auf der Führungsleiste 14 gelagert. Der Werkstückträger 19 und der Zentrierspitzenträger 41 sind über eine Verbindungsstange 43 miteinander gekuppelt. Die Verbindungsstange 43 ist durch eine Bohrung im Werkstückträger 19 geführt und stützt sich am Werkstückträger 19 über eine Druckfeder 46 und eine Druckplatte 45 ab. Diese Verbindungsstange 43 ist in ähnlicher Weise durch eine Bohrung im Zentrierspitzenträger 41 geführt und läßt sich mit dem Zentrierspitzenträger 41 mittels einer Klemmschraube 44 fest verbinden.

Um ein Werkstück 27 zu bearbeiten, wird der Werkstückträger in die in Fig. 4 dargestellte Stellung mittels eines im einzelnen nicht dargestellten Antriebs verfahren, so daß eine in einer Bohrung in der Keilwelle 32 angeordnete Druckstange 33 zur Anlage an einen Anschlag in einem am Gehäuse 56 befestigten Dichtrohr 57 gelangt. Dadurch wird die Zugstange 29 nach rechts verschoben, die ihrerseits die Spannzange 28 aus dem Spannzangenhalter 27 herausschiebt, so daß sich die Spannzange 28 spreizen kann. Gleichzeitig gelangt eine Verlängerung an der Verbindungsstange 43 zur Anlage an einer Seitenwand 47 des Schutzgehäuses 49, die einen Anschlag für die Verbindungsstange 43 bildet. Diese Verbindungsstange 43 wird somit ebenfalls unter Zusammendrücken der Druckfeder 46 nach rechts verschoben, so daß sich der Abstand zwischen dem Stückträger 19 und dem Zentrierspitzenträger 41 vergrößert. Nunmehr läßt sich das Werkstück 27 in die Spannzange 28 einführen. Wird daraufhin der Werkstückträger 19 nach rechts bewegt, wird die Spannzange 28 durch die Zugstange 29 aufgrund der Wirkung der Druckfeder 30 in den Spannzangenhalter 25 hineingezogen und spannt das Werkstück 27 ein. Gleichzeitig oder kurz danach wird der Zentrierspitzenträger 41 aufgrund der auf die Verbindungsstange 43 wirkenden Druckfeder 46 gegen das Werkstück 27 gezogen und die Zentrierspitze 40 greift in eine Zentrierbohrung im Werkstück 27 ein. Die Kraft, mit der die Zentrierspitze 40 gegen das Werkstück 27 gepreßt wird, läßt sich mittels der Klemmschraube 44 einstellen, indem bei eingespannten Werkstück 27 die Zentrierspitze 40 bei gelöster Klemmschraube 44 am Werkstück 27 zur Anlage gebracht wird und der Werkstückträger 19 so weit nach linke bewegt wird, daß die Verlängerung der Verbindungsstange 43 an der Seitenwand 47 anliegt und die Druckfeder 46 zusammenpreßt. Wird nunmehr die Klemmschraube 44 festgezogen und der Werkstückträger 19 wieder nach rechts bewegt, zieht die Druckfeder 46 die Verbindungsstange 43 durch die Bohrung in dem Werkstückträger 19 und damit die Zentrierspitze 40 mit einer vorbestimmbaren Kraft gegen das Werkstück 27.

Es versteht sich von selbst, daß die Verlängerung an der Verbindungsstange 43 früher an die Seitenwand 47 des Schutzgehäuses 49 stoßen muß, als die Druckstange 33 gegen des Ende des Dichtrohres 57, damit sich der Abstand zwischen dem Werkstückträger 19 und dem Zentrierspitzenträger 41 vergrößert und die Zentrierspitze 40 das freie Ende 39 des Werkstücks 27 freigibt, bevor die Spannzange 28 das Werkstück 27 freigibt.

Zum Einschleifen von Spiralnuten wird der Schlitten 13 in Richtung der Schleifscheibe 6 verschoben, während das zwischen dem Werkstückträger 19 und dem Zentrierspitzenträger 41 eingespannte Werkstück 27 axial auf der Führungsleiste 14 hin- und hergeschoben wird und ihm gleichzeitig eine Drehbewegung über die Schnecke 38 und das Schneckenrad 34 erteilt wird. Diese Drehbewegung ist mit der Axialbewegung so gekuppelt, daß sich eine Spiralnut mit dem vorgegebenen Winkel in das Werkstück 27 einschleifen läßt. Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei dem Werkstück 27 um einen genormten Schaftfräser mit einer 30° Spiralnut. Dementsprechend ist das Lagerrohr 4 mit der Schleifspindel 10 und der Schleifscheibe 6 entsprechend dem Drallwinkel im Lagerbock 60 angeordnet.

Zum Schleifen einer Mantelfase an den Schneidkanten des Schaftfräsers wird der Schlitten 13 gegen die Schleifscheibe verfahren und in der gleichen Weise axial mit gleichzeitiger Drehung bewegt.

Die Antrieb für die Schleifscheiben 6, 8, die Bewegung des Schlittens 13, des Werkstückträgers 19 und die Drehung des Werkstücks können aus Antriebsmotoren bestehen, die von einer nicht dargestellten CNC-Steuerung angesteuert werden.

Zum Herstellen von Gewindebohrern kann die gleiche Schleifeinheit verwendet werden, wenn der Gewindebohrer Spiralnuten mit einem Drallwinkel von 30 aufweisen kann. In diesem Fall wird die Schleifscheibe 8 durch eine Einprofil- oder Mehrprofilschleifscheibe ersetzt.

Für Gewindebohrer mit axial verlaufenden Nuten oder entsprechende Reibahlen wird der Schlittenträger 1 gegen einen solchen ausgewechselt, an dem die Schleifscheibe 6 mit einer senkrechten Achse angeordnet ist. Der Schlitten 13 mit allen damit verbundenen Einzelelementen bleibt dabei unverändert.

Große Mengen Kühlflüssigkeit, insbesondere Kühlöl werden in nicht dargestellter Weise in den Bereich des Eingriffs der Schleifscheiben 6, 8 mit dem Werkstück 27 geleitet und können aus dem Schutzgehäuse 49 durch eine Öffnung 52 abfließen. Um eine Oxidation des Werkstücks 27 durch die beim Schleifen auftretende Wärme und ggf. auch des Kühlöls zu vermeiden, kann über eine Öffnung 58 im Dichtrohr 57 ein Schutzgas, wie z. B. Stickstoff, in den Innenraum der Schleifeinheit eingeleitet werden, das die Luft und damit den Luftsauerstoff verdrängt.

Die erfindungsgemäße Schleifeinheit ist kompakt aufgebaut und läßt sich auf beliebigen Unterlagen, vorzugsweise auf einem Kühlmittelaggregat anordnen. Ggf. lassen sich mehrere derartige Schleifeinheiten auf demselben Kühlmittelaggregat anordnen.

Claims (11)

1. Schleifeinheit zum Herstellen von genormten Werkzeugen wie Schaftfräser, Reibahlen, Spiralbohrer, Gewindebohrer oder dergleichen mit

• - einem auf einer Unterstützung befestigbaren Schleifspindelträger (1),
• - wenigstens einer am Schleifspindelträger (1) befestigten Schleifspindel (10, 11) mit Schleifscheibe (6, 8),
• - einem auf Führungen (2) auf dem Schleifspindelträger (1) verschiebbaren Schlitten (13),
• - einem auf Führungen (14) auf den Schlitten (13) quer zur Schlittenbewegung verschiebbarem Werkstückträger (19) und
• - einem am Schlitten (13) befestigten, den Werkstückträger (19) und die Schleifscheibe (6, 8) eng umfassenden Schutzgehäuse (49, 50, 51).

2. Schleifeinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schleifspindel (11) mit waagerechter, zu den Führungen (14) auf dem Schlitten (13) paralleler Achse zum Schleifen von Mantelfasen.

3. Schleifeinheit nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Schleifspindel (10) mit zu den Führungen (14) auf dem Schlitten (13) geneigt verlaufender Achse zum Schleifen von Spiralnuten.

4. Schleifeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Werkstückträger (19) mit einer darin gelagerten Hohlwelle (20) mit einem Spannzungenhalter (25) und einen auf den Führungen (14) verschiebbaren, mit dem Werkstückträger (19) über eine federbelastete, einstellbare Verbindungsstange (43) gekuppelten Zentierspitzenträger (41).

5. Schleifeinheit nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine mit einem Anschlag (47) am Schlitten (13) zusammenwirkende Verlängerung an der Verbindungsstange (43).

6. Schleifeinheit nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine im Spannzangenhalter (25) angeordnete Spannzange (28, eine mit der Spannzange (28) verbundene, federbelastete Zugstange (29) und eine von außen kraftbeaufschlagbare, koaxiale, die Zugstange (29) in Löserichtung der Spannzange (28) betätigende Druckstange (33).

7. Schleifeinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine durch ein in einem mit dem Schlitten (13) verbundenen Gehäuse (56) gelagertes Schneckenrad (34) geführte Verlängerung (32) der Welle (20) mit Keilwellenprofil und einen Drehantrieb (38) für das Schneckenrad (34).

8. Schleifeinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Schutzgehäuse (49, 50, 51) über den Werkstückträger (19) axial erstreckt, im Bereich der Schleifscheiben (6, 8) entsprechende Erweiterungen aufweist und mit wenigstens einem den Werkstückträger (19) und die Schleifscheiben (6, 8) freigebenden Deckel (50, 51) versehen ist.

9. Schleifeinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifspindeln (10, 11) in Lagerrohren (4, 5) drehbar gelagert sind und die Lagerrohre (4, 5) in Lagerböcken (59, 60) am Schlittenträger (1) befestigt sind.

10. Schleifeinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Schlittenträger (1) auf einem Kühlmittelaggregat angeordnet sind.

11. Schleifeinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Schutzgehäuses mit einem Schutzgas gefüllt ist.