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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Zuführen
von Kühlmittel
in einer Schleifmaschine während
des Schleifens eines Werkstücks
durch Drehen eines Schleifrads und insbesondere das Verfahren und
die Vorrichtung zum Zuführen
des Kühlmittels,
während
die Schleifmaschine ein Tiefschleifen ausführt (siehe z. B. JP-A-11 347
934).
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In
einer Schleifmaschine wird eine Hauptspindel gedreht, um ein Werkstück mit einem
Schleifrad zu schleifen, wobei das Schleifrad an der Hauptspindel
angebracht ist, die relativ zu dem Werkstück bewegt werden kann. Eine
Kühlmittelzufuhrvorrichtung
zum Zuführen
von Kühlmittel
(Schneidfluid, Schleiffluid und dergleichen) ist in der Schleifmaschine
vorgesehen.
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Die
Kühlmittelzufuhrvorrichtung
spritzt das Kühlmittel
zum Kühlen
eines Schleifpunkts aus, an dem das Schleifrad das Werkstück schleift,
und das Kühlmittel
kühlt die
Umgebung des Schleifpunkts, um dadurch die Erzeugung von Wärme zu verhindern, während die
Schleifmaschine schleift.
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Es
ist ideal, dass das Kühlmittel
in einer Tangentialrichtung auf den Schleifpunkt ausgespritzt wird.
Im Unterschied zu anderen Werkzeugen in anderen Werkzeugmaschinen
verringert sich während der
Tätigkeit
des Schleifens des Werkstücks
ein Durchmesser des Schleifrads zum Schleifen des Werkstücks allmählich durch
Abrieb und Abrichten des Schleifrades.
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Wenn
eine Düse
an einer Abdeckung eines Schleifrades angebracht ist und das Kühlmittel
zum Kühlen
des Schleifpunktes in einer Richtung einer Tangentiallinie des Schleifrades
wie in einer Oberflächenschleifmaschine
ausgespritzt wird, trifft daher das Kühlmittel nicht an dem Schleifrad
auf, wenn sich der Durchmesser des Schleifrades allmählich verringert.
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Es
gibt demzufolge eine herkömmliche
technische Lösung,
wobei eine Düse
im Voraus an einer vorgegebenen Position in einer Richtung vorgesehen wird,
die in Bezug auf die Tangentiallinie geringfügig geneigt ist, und das Kühlmittel
wird durch die Düse ausgespritzt,
um lediglich die Umgebung des Schleifpunkts zu kühlen.
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Um
zu verhindern, dass Späne
auf das Schleifrad geladen werden, ist es außerdem vorzuziehen, dass das
Kühlmittel
zum Reinigen auf eine Umfangsfläche
des Schleifrades ausgespritzt wird. Es gibt deswegen außerdem eine
technische Lösung,
bei der das Kühlmittel
auf eine Umfangsfläche an
einem Zwischenabschnitt zwischen dem Schleifpunkt und der Reinigungsposition
des Schleifrades ausgespritzt wird, so dass eine Kühloperation
des Schleifpunkts und eine Reini gungsoperation des Schleifrades
durch eine einzige Düse
gleichzeitig ausgeführt
werden können.
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Um
stabil zu schleifen, besteht einer der wichtigen Faktoren übrigens
darin, stets ausreichend Kühlmittel
wenigstens an den Schleifpunkt ununterbrochen zuzuführen, während das
Schleifrad schleift.
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Wenn
die Schleifmaschine ein Tiefschleifen ausführt, ist die Schneidmenge des
Schleifrades an dem Werkstück
größer und
das Schleifrad wird mit geringer Geschwindigkeit bewegt, um ein
Profil des Werkstücks
und dergleichen zu schleifen. Insbesondere dann, wenn ein Tiefschleifen
ausgeführt
wird, ist es im Vergleich zu einem Quer- bzw. Längsschleifen oder dergleichen
wichtig, das Kühlmittel
stets ununterbrochen zuzuführen,
während
die Schleifmaschine schleift.
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Da
im oben beschriebenen Stand der Technik zum Kühlen der Umgebung des Schleifpunkts nicht
verhindert werden kann, dass die Späne auf das Schleifrad geladen
werden, besteht die Gefahr, dass es schwierig wird, das Tiefschleifen
auszuführen.
Im Einzelnen tritt an einer zu schleifenden Oberfläche des
Werkstücks
ein Schleifbrand auf und die Schleifkraft wird nachteilig größer.
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Außerdem besteht
im oben beschriebenen Stand der Technik zum gleichzeitigen Ausführen der Kühloperation
des Schleifpunkts und der Reinigungsoperation des Schleifrades mit
der einzelnen Düse die
Tendenz, dass das Kühlen
des Schleifpunkts mit dem Kühlmittel
unzureichend wird. Es ist vorzuziehen, dass das Kühlmittel
zur Reinigung in einer Richtung (d. h. in Richtung der Normallinie)
senkrecht zur Umfangsfläche
(die Schleif-Umfangsfläche)
des Schleifrades ausgespitzt wird.
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Im
oben beschriebenen Stand der Technik besteht jedoch eine Gefahr,
dass eine Ausspritzrichtung des Kühlmittels zum Reinigen von
der Normallinie in Bezug auf die Umfangsfläche des Schleifrades beträchtlich
verschoben ist, wobei als eine Folge die Reinigungswirkung des Kühlmittels
schlechter wird. Außerdem
ist es im Stand der Technik unmöglich, den
Schleifbrand und das Ansteigen der Schleifkraft zu verhindern.
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Bei
einem weiteren Aspekt des Standes der Technik ist eine Düse an einem
spitzen Ende eines Roboterarms vorgesehen, der an einem Maschinenkörper befestigt
ist, wobei der Arm in eine gewünschte
Richtung bewegt wird, um das Kühlmittel
zuzuführen.
Dabei ist jedoch der Bewegungsbereich des Arms eingeschränkt. Aus
diesem Grund kann der Arm in Abhängigkeit
von einer Beziehung zwischen einer Form des Werkstücks und
dem Schleifpunkt, der sich zwischen dem Schleifrad und dem Werkstück befindet,
nicht die Umgebung des Schleifpunkts erreichen und ist deswegen
nicht in der Lage, das Kühlmittel
ununterbrochen auszuspritzen.
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Deswegen
wird das Schleifen dann, wenn der Umfangsfläche des Schleifrades und dem Schleifpunkt
keine ausreichende Menge des Kühlmittels
zugeführt
wird, instabil und es kommt zu einer Beschädigung des Schleifrades und
es wird schwierig, das Werkstück
vorteilhaft zu schleifen.
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Um
die oben dargestellten Nachteile zu überwinden, besteht eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Zuführen
von Kühlmittel
in einer Schleifmaschine zu schaffen, wobei selbst dann, wenn sich
ein Durchmesser eines Schleifrades der Schleifmaschine ändert, das
Kühlmittel
stets längs
einer Tangentiallinie des Schleifrades zu einem Schleifpunkt, an
dem das Schleifrad ein Werkstück
schleift, ausgespritzt wird, wobei es stets im Wesentlichen in einer
Richtung senkrecht zu einer Umfangsfläche des Schleifrades, zu der
Umfangsfläche
hin, weg von dem Schleifpunkt ausgespritzt wird, wodurch ununterbrochen
und stabil geschliffen werden kann.
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Diese
Aufgaben können
durch ein Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 12 und eine Vorrichtung nach
den Ansprüchen
13 oder 19 gelöst
werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum Zuführen von Kühlmittel in einer Schleifmaschine,
während
die Schleifmaschine schleift, die ein Werkstück durch Drehen eines an einer
Hauptspindel angebrachten Schleifrades und durch relatives Bewegen
des Werkstücks
und des Schleifrades längs
wenigstens dreier quer zueinander verlaufender Achsen, die eine
Richtung parallel zu einer Achse der Hauptspindel umfassen, schleift, wobei
das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Anbringen wenigstens
einer ersten Düse
an einem beweglichen Element zum Kühlen eines Schleifpunkts, an
dem das Schleifrad das Werkstück schleift,
und wenigstens einer zweiten Düse
an dem beweglichen Element zum Reinigen einer Umfangsfläche des
Schleifrades, und Bewegen des beweglichen Elements in einer Richtung,
die mit einer ersten Normallinie im Wesentlichen übereinstimmt,
relativ zum Schleifrad, das um einen ersten vorgegebenen Winkel
von einer geraden Referenzlinie beabstandet positioniert ist, die
durch den Schleifpunkt verläuft und
zu der Achse der Hauptspindel senkrecht ist, wodurch die erste Düse das Kühlmittel
mit einem Ausspritzauslassanschluss, der in einer Richtung orientiert
ist, die mit einer Tangentiallinie des Schleifrades im Wesentlichen übereinstimmt
und durch den Schleifpunkt verläuft,
ausspritzt, und die zweite Düse das
Kühlmittel
mit einem Ausspritzauslassanschluss, der in einer Richtung orientiert
ist, die mit der Normallinie in Bezug auf das Schleifrad im Wesentlichen
zusammenfällt,
ausspritzt.
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Es
ist bevorzugt, dass das bewegliche Element entsprechend einer Änderung
des Durchmessers des Schleifrades beweglich ist und der Ausspritzauslassanschluss
der ersten Düse,
während sich
der Durchmesser des Schleifrades ändert, stets in einer Richtung
orientiert ist, die mit der Tangentiallinie des Schleifrades im
Wesentlichen übereinstimmt und
durch den Schleifpunkt verläuft,
und der Ausspritzauslassanschluss der zweiten Düse stets in einer Richtung
orientiert ist, die mit der Normallinie in Bezug auf das Schleifrad
im Wesentlichen übereinstimmt.
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Das
bewegliche Element ist vorzugsweise in einer Richtung parallel zur
Achse der Hauptspindel beweglich. Das bewegliche Element schwenkt
um die Achse der Hauptspindel.
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Es
ist bevorzugt, dass die erste Düse
und die zweite Düse
an einem einzigen Unterstützungselement
angebracht sind, das an dem beweglichen Element abnehmbar angebracht
ist.
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Das
Unterstützungselement
kann vorzugsweise durch ein anderes Unterstützungselement ausgetauscht
werden, wobei an dem zuletzt genannten, anderen Unterstützungselement
wenigstens eine erste Düse
und wenigstens eine zweite Düse
jeweils an Positionen angebracht sind, die zu den Anbringungspositionen
der ersten Düse
bzw. der zweiten Düse
an dem zuerst genannten Unterstützungselement
entgegengesetzt sind, und das andere Unterstützungselement an dem beweglichen
Element abnehmbar angebracht ist.
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Es
ist außerdem
bevorzugt, dass nachdem das bewegliche Element im Betrieb um die
Achse der Hauptspindel geschwenkt worden ist, so dass das bewegliche
Element an eine Position einer zweiten Normallinie in Bezug auf
das Schleifrad bewegt wird, die zu der Position der ersten Normallinie
in Bezug auf die gerade Referenzlinie entgegengesetzt ist und um
einen zweiten vorgegebenen Winkel von der geraden Referenzlinie
beabstandet angeordnet ist, wobei das bewegliche Element in einer
Richtung bewegt wird, die mit der zweiten Normallinie im Wesentlichen übereinstimmt,
die erste Düse
an einer Gegenposition das Kühlmittel
mit einem Ausspritzauslassanschluss, der in einer Richtung orientiert
ist, die mit der Tangentiallinie des Schleifrades im Wesentlichen übereinstimmt
und durch den Schleifpunkt verläuft, ausspritzt,
und die zweite Düse
an der Gegenposition das Kühlmittel
mit einem Ausspritzauslassanschluss, der in einer Richtung orientiert
ist, die mit einer Normallinie in Bezug auf das Schleifrad im Wesentlichen übereinstimmt,
ausspritzt.
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Der
erste vorgegebene Winkel ist vorzugsweise aus einem Bereich von
15 bis 50 Grad ausgewählt.
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Es
ist bevorzugt, dass das Kühlmittel,
das bei einer vorgegebenen Durchflussmenge einen vorgegebenen Druck
hat, der ersten Düse
zugeführt
wird, um den Schleifpunkt zu kühlen,
und das Kühlmittel, das
einen höheren
Druck als den vorgegebenen Druck hat, mit einer kleineren Durchflussmenge
als die vorgegebene Durchflussmenge zum Reinigen der zweiten Düse zugeführt wird.
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Es
ist bevorzugt, dass das bewegliche Element eine Bewegung ausführt, um
stets die gleiche Stellung längs
einer vorgegebenen Ebene, die die Achse der Hauptspindel enthält, aufrechtzuerhalten.
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Die
Schleifmaschine umfasst vorzugsweise ein Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement,
das wenigstens ein Abrichtwerkzeug zum Abrichten des Schleifrades
drehbar unterstützt,
wobei das Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement relativ zu der Hauptspindel
wenigstens in einer Richtung, die zu der Achse der Hauptspindel
senkrecht ist, beweglich ist, wobei die Schleifmaschine mit kontinuierlicher Abrichtung
schleifen kann, wobei ein Abrichtvorgang des Schleifrades mit dem
Abrichtwerkzeug und ein Schleifvorgang mit dem Schleifrad gleichzeitig
ausgeführt
werden, wobei das Kühlmittel
in einer Richtung ausgespritzt wird, die mit der Tangentiallinie
im Wesentlichen übereinstimmt,
wobei die Schleifmaschine mit kontinuierlicher Abrichtung schleift,
und das Kühlmittel
in einer Richtung ausgespritzt wird, die mit der Normallinie im
Wesentlichen übereinstimmt, während die
Schleifmaschine mit kontinuierlicher Abrichtung schleift.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ferner eine Vorrichtung zum Zuführen von Kühlmittel in einer Schleifmaschine
geschaffen, die ein Werkstück durch
Drehen eines Schleifrades, das an einer Hauptspindel angebracht
ist, und durch relatives Bewegen des Werkstücks und des Schleifrades längs wenigstens
dreier quer zueinander verlaufender Achsen, die eine Richtung parallel
zu einer Achse der Hauptspindel enthalten, schleift, wobei die Vorrichtung
umfasst: ein bewegliches Element, das an einem Spindelkopf vorgesehen
ist, um die Hauptspindel drehbar zu unterstützen, wobei das bewegliche Element
in einer Ebene senkrecht wenigstens zu der Achse der Hauptspindel
relativ zu dem Schleifrad beweglich ist; wenigstens eine erste Düse, die
an dem beweglichen Element vor gesehen und mit dem Ausspritzauslassanschluss
versehen ist, der in einer Richtung orientiert ist, die mit einer
Tangentiallinie des Schleifrades im Wesentlichen übereinstimmt
und durch den Schleifpunkt verläuft,
um den Schleifpunkt, an dem das Schleifrad das Werkstück schleift,
zu kühlen;
wenigstens eine zweite Düse,
die an dem beweglichen Element vorgesehen ist und mit einem Ausspritzauslassanschluss
versehen ist, der in einer Richtung orientiert ist, die mit einer
Normallinie in Bezug auf das Schleifrad im Wesentlichen übereinstimmt,
um eine Umfangsfläche
des Schleifrades zu reinigen; und eine Düsenbewegungssteuereinheit zum
Steuern der Bewegung des beweglichen Elements in einer Richtung,
die mit einer ersten Normallinie im Wesentlichen übereinstimmt,
relativ zu dem Schleifrad, das um einen ersten vorgegebenen Winkel
beabstandet von einer geraden Referenzlinie angeordnet ist, die
durch den Schleifpunkt verläuft
und zu der Achse der Hauptspindel senkrecht ist.
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Eine
Düsenunterstützungsvorrichtung,
die das bewegliche Element enthält,
ist vorzugsweise an dem Spindelkopf angebracht und die Düsenunterstützungsvorrichtung
weist einen Mechanismus zum Bewegen des beweglichen Elements in
einer Richtung parallel zu der Achse der Hauptspindel auf. Der Mechanismus
zum Bewegen des beweglichen Elements in einer Richtung parallel
zu der Achse der Hauptspindel umfasst einen Armschwenkmechanismus
und einen Parallelverbindungsmechanismus und das bewegliche Element
führt eine
Bewegung aus, in der es stets die gleiche Stellung längs einer vorgegebenen
Ebene, die die Achse der Hauptspindel enthält, aufrechterhält.
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Es
ist bevorzugt, dass eine Schwenkhülse um den Spindelkopf so angebracht
ist, dass sie um die Hauptspindel schwenken kann, um die Achse der Hauptspindel
zu zentrieren, und an der Schwenkhülse eine Düsenunterstützungsvorrichtung, die das
bewegliche Element aufweist, angebracht ist, wobei das bewegliche
Element dann, wenn ein Antriebsmotor so angetrieben wird, dass die
Schwenkhülse
eine Schwenkbewegung ausführt,
um die Hauptspindel geschwenkt wird, um die Achse der Hauptspindel
zu zentrieren.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wird eine Vorrichtung zum Zuführen
von Kühlmittel
in einer Schleifmaschine geschaffen, die ein Werkstück durch
Drehen eines an einer Hauptspindel angebrachten Schleifrades und
durch relatives Bewegen des Werkstücks und des Schleifrades längs wenigstens
dreier quer zueinander verlaufender Achsen, die eine Richtung parallel
zu einer Achse der Hauptspindel enthalten, schleift, wobei ein Abrichtwerkzeug-Unterstützungsele ment
zum drehbaren Unterstützen
wenigstens eines Abrichtwerkzeugs zum Abrichten des Schleifrades
relativ zu der Hauptspindel in wenigstens einer Richtung, die zu
der Achse der Hauptspindel senkrecht ist, bewegt wird, wobei die Vorrichtung
umfasst: wenigstens eine Kühlungsdüse, die
dazu vorgesehen ist, einen Schleifpunkt zu kühlen, an dem das Schleifrad
das Werkstück
schleift, wobei die Kühlungsdüse das Kühlmittel
mit einem Ausspritzauslassanschluss ausspritzt, der stets in einer
Richtung orientiert ist, die mit einer Tangentiallinie des Schleifrades
im Wesentlichen übereinstimmt
und durch den Schleifpunkt verläuft;
eine bewegliche Einheit, die sich in einer Richtung bewegt, die
zu der Bewegungsrichtung des Abrichtwerkzeug-Unterstützungselements
entgegengesetzt ist, und die sich mit dem gleichen Bewegungsbetrag
wie das Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement
bewegt; und eine Hilfskühlungsdüse zum unterstützenden
Kühlen
des Schleifpunkts, wobei die Hilfskühlungsdüse an der beweglichen Einheit
vorgesehen ist und sich an einer Position befindet, die der Kühlungsdüse zugewandt ist,
wobei ein Ausspritzauslassanschluss der Hilfskühlungsdüse stets in einer Richtung
orientiert ist, die mit der Tangentiallinie des Schleifrades im
Wesentlichen übereinstimmt
und durch den Schleifpunkt verläuft,
und das Kühlmittel
zu dem Schleifpunkt in einer zu der Richtung der Kühlungsdüse im Wesentlichen entgegengesetzten
Richtung ausspritzt.
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Die
Vorrichtung zum Zuführen
von Kühlmittel umfasst
vorzugsweise ferner eine Reinigungsdüse, wobei der Ausspritzauslassanschluss
der Reinigungsdüse
stets in einer Richtung orientiert ist, die mit der Normallinie
des Schleifrades im Wesentlichen übereinstimmt, so dass der Ausspritzauslassanschluss
der Reinigungsdüse
das Kühlmittel
zur Umfangsfläche
des Schleifrades ausspritzt.
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Mit
dem oben beschriebenen Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung
wird selbst dann, wenn sich der Durchmesser des Schleifrades der
Schleifmaschine ändert,
eine ausreichende Menge Kühlmittel
wenigstens zu dem Schleifpunkt ununterbrochen ausgespritzt, um dadurch
kontinuierlich und stabil zu schleifen. Es besteht im Einzelnen
keine Gefahr des Schleifbrands des Werkstücks und es besteht keine Gefahr
der Vergrößerung der
Schleifkraft. Es ist außerdem
möglich,
die Standzeit des Schleifrades zu verlängern.
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Die
Erfindung wird nun in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung genau erläutert.
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Die 1 bis 6A und
die 6B sind Ansichten einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; wobei
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1 eine
perspektivische Ansicht ist, die eine Schleifmaschine zeigt;
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2 eine
Seitenansicht von rechts ist, die einen schematischen Aufbau eines
Hauptteils der Schleifmaschine zeigt;
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3 eine
Ansicht des schematischen Aufbaus ist, die eine Kühlmittelzufuhrvorrichtung
zeigt, die an der Schleifmaschine angebracht ist;
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4A eine
Ansicht des schematischen Aufbaus ist, die einen Verbindungsmechanismus
einer Düsenunterstützungsvorrichtung
zeigt;
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4B eine
Ansicht des schematischen Aufbaus ist, die einen Betrieb der Düsenunterstützungsvorrichtung
zeigt;
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5 eine
Ansicht des schematischen Aufbaus ist, die einen Zustand zeigt,
in dem ein Kühlmittel
zugeführt
wird;
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6A eine
Ansicht längs
einer Linie VI von 5 ist und einen festgeklemmten
Zustand zeigt; und
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6B eine
Ansicht längs
einer Linie VI von 5 ist und einen nicht festgeklemmten
Zustand zeigt;
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die 7 bis 9 zeigen
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; wobei
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7 eine
Seitenansicht von links ist, die einen schematischen Aufbau einer
Schleifmaschine zeigt;
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8 eine
vergrößerte Ansicht
in einer Richtung VIII von 7 ist; und
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9 eine
Ansicht in einer Richtung IX-IX von 7 ist.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt ist, ist in der Schleifmaschine 1 auf
einem Bett 3 eine Säule 4 so
vorgesehen, dass sie in einer horizontalen Richtung beweglich ist,
und an der Säule 4 ist
ein Spindelkopf 5 so vorgesehen, dass er in einer vertikalen Richtung
beweglich ist.
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Eine
Hauptspindel 6 unterstützt
den Spindelkopf 5 drehbar. Die Hauptspindel 6 wird
durch einen (nicht gezeigten) Hauptspindelmotor rotatorisch angetrieben.
Ein Schleifrad 8, das als ein Werkzeug zum Schleifen eines
Werkstücks 7 verwendet
werden soll, ist an einem vorderen Endabschnitt der Hauptspindel 6 abnehmbar
angebracht.
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Ein
wohlbekannter Festklemm- und Lösemechanismus,
der ein Werkzeug (d. h. ein Schleifrad), wie etwa ein Werkzeug mit
einer BT-Werkzeugwelle (Werkzeugwelle mit Konus 7/24) und ein durch
zwei Oberflächen
begrenztes Werkzeug, wie etwa ein HSK-Werkzeug (Werkzeug mit Hohlwellenkegel),
an einer Spindelspitze anbringt, ist an der Hauptspindel 6 vorgesehen.
Das Schleifrad 8 wird durch den Festklemm- und Lösemechanismus
an der Hauptspindel 6 festgeklemmt oder von dieser gelöst.
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Es
wird gleichzeitig angenommen, dass eine Richtung der Z-Achse eine
Richtung parallel zu einer Achse der Hauptspindel 6 ist,
und eine Richtung der X-Achse
(eine Achse in der horizontalen Richtung) und eine Richtung der
Y-Achse (eine Achse in der vertikalen Richtung) Achsenrichtungen
sind, die jeweils die Richtung der Z-Achse schneiden und ein rechtwinkliges
Koordinatensystem bilden.
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Ein
Paar parallele Führungsschienen 25 (für eine Führungsbahn
der X-Achse) sind
in der Richtung der X-Achse auf einer oberen Oberfläche des Betts 3 vorgesehen.
Die Säule 4 ist
so angeordnet, dass sie längs
der beiden Führungsschienen 25 in der
Richtung der X-Achse beweglich ist. Die Führungsbahn der X-Achse zum Führen der
Säule 4 kann
aus einer Rollenführung,
einer Gleitlagerführung
und dergleichen ausgewählt
sein.
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Die
Säule 4 wird
in der Richtung der X-Achse auf dem Bett 3 durch einen
Servomotor der X-Achse mittels einer (nicht gezeigten) Kugelumlaufspindel der
X-Achse hin und
her bewegt.
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Der
Spindelkopf 5 enthält
einen Kopfkörperabschnitt 30,
der zur Säule 4 bewegbar
unterstützt wird,
und einen Spitzenabschnitt 31, der in der Richtung der
Z-Achse von dem Kopfkörperabschnitt 30 vorsteht.
Ein Paar Führungsschienen 32 (für eine Führungsbahn
der Y-Achse), die zueinander parallel sind, sind an der Säule 4 in
der Richtung der Y-Achse vorgesehen. Der Kopfkörperabschnitt 30 wird
durch die Führung
der Führungsschienen 32 in
der Richtung der Y-Achse bewegt. Die Führungsbahn der Y-Achse zum
Führen
des Spindelkopfs 5 kann aus einer Rollenführung, einer
Gleitlagerführung
und dergleichen ausgewählt
sein.
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Die
Schraubenwelle 33 der Kugelumlaufspindel der Y-Achse ist
in der Richtung der Y-Achse parallel zu den Führungsschienen 32 angeordnet. Eine
(nicht gezeigte) Mutter, die an dem Kopfkörperabschnitt 30 befestigt
ist, bewegt sich schraubenförmig
auf der Schraubenwelle 33.
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Die
Schraubenwelle 33 wird durch einen Servomotor 35 der
Y-Achse, der an einem oberen Abschnitt der Säule 4 angebracht ist,
in den Richtungen nach vorne und hinten rotatorisch angetrieben.
Wenn die Schraubenwelle 33 durch den Servomotor 35 der Y-Achse
rotatorisch angetrieben wird, wird die Spindel über die Mutter durch die Führungsschienen 32 geführt und
wird in der Richtung der Y-Achse
hin und her bewegt.
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Ein
Paar Führungsschienen
(für die
Richtung der Z-Achse) 26 sind parallel zueinander auf der
oberen Oberfläche
des Betts 3 in der Richtung der Z-Achse vorgesehen. Eine
Tischvorrichtung 13 ist auf den beiden Führungsschienen 26 in
der Richtung der Z-Achse beweglich angeordnet. Die Führungsbahn
der Z-Achse zum Führen
der Tischvorrichtung 13 kann aus einer Rollenführung, einer
Gleitlagerführung
und dergleichen ausgewählt
sein.
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Wenn
ein (nicht gezeigter) Servomotor der Z-Achse angetrieben wird, wird
die Tischvorrichtung 13 über eine (nicht gezeigte) Kugelumlaufspindel durch
die Führungsschienen 26 geführt und
wird in der Richtung der Z-Achse hin und her bewegt.
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Die
Tischvorrichtung 13 weist einen Tisch 13a auf.
Der Tisch 13a ist längs
einer B-Achse (Richtung um die Y-Achse) drehbar und indexierbar,
um das Werkstück 7 um
die B-Achse zu drehen und zu indexieren.
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Ein
Indexkopf 27 ist längs
einer A-Achse (Richtung um die horizontale Achse, die senkrecht zur
B-Achse verläuft)
auf einer oberen Oberfläche des
Tisches 13a drehbar und indexierbar. Der Indexkopf 27 trägt das Werkstück 7 über eine
Befestigungseinrichtung 28 abnehmbar und kann das Werkstück 7 um
die A-Achse drehen
und indexieren.
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Die
Erläuterung
erfolgt hier für
eine Schleifmaschine 1, bei der die Bewegung in Richtung
der X-Achse durch die Bewegung der Säule 4 erfolgt, die Bewegung
in Richtung der Y-Achse durch die Bewegung des Spindelkopfs 5 erfolgt
und die Bewegung in Richtung der Z-Achse durch die Bewegung der Tischvorrichtung 13 erfolgt.
Das anwendbare System ist jedoch nicht darauf oder dadurch beschränkt.
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Es
ist im Einzelnen ausreichend, eine Schleifmaschine zu verwenden,
bei der das Schleifrad 8, das an der Hauptspindel angebracht
ist, gedreht wird und das Werkstück 7 und
das Schleifrad 8 längs
wenigstens dreier quer zueinander verlaufender Achsen, die eine
Richtung parallel zu der Achse der Hauptspindel enthalten, relativ
zueinander bewegt werden können,
um dadurch das Werkstück 7 zu
schleifen.
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Ein
Werkzeugmagazin 15, das ein einzelnes Schleifrad oder mehrere
Schleifräder 8 aufnimmt,
ist an einer Seite des Betts 3 vorgesehen. Ein automatischer
Werkzeugwechsler 14 (der nachfolgend als ein ATC bezeichnet
wird), ist an einem Körper
des Werkzeugmagazins 15 vorgesehen.
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Der
ATC 14 besitzt einen Werkzeugwechselarm 16 des
Doppelarmtyps.
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Die
Werkzeugwechseloperation wird durch den Werkzeugwechselarm 16 zwischen
der Hauptspindel 6 und dem Werkzeugmagazin 15 ausgeführt.
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Der
Werkzeugwechselarm 16 ergreift lösbar die Schleifräder 8 mit
einem Greifabschnitt 17 bzw. mit dem anderen Greifabschnitt 18.
Dann führen
die Greifabschnitte 17 und 18 eine Schwenkoperation um
eine (nicht gezeigte) Schwenkachse des Werkzeugwechselarms 16 sowie
in einer axialen Richtung der Schwenkwelle eine Operation der Vorschub-
und Rückzugbewegung
aus, um dadurch die Wechseloperation der Schleifräder 8 an
der Hauptspindel 6 und den Aufnahmen des Werkzeugmagazins 15 zu
erreichen.
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Das
Schleifrad 8, das durch den ATC 14 an der Hauptspindel 6 angebracht
ist, und das auf dem Tisch 13a befindliche Werkstück 7 werden
längs dreier
quer zueinander verlaufender Achsen (X, Y, Z), die eine Richtung
parallel zu einer Mittelachse CL der Hauptspindel (die im Folgenden
als eine Hauptspindelachse bezeichnet wird) enthalten, relativ zueinander
bewegt und/oder um die A-Achse und die B-Achse gedreht. Gleichzeitig
wird die Hauptspindel 6 rotatorisch angetrieben, so dass
das Werkstück 7 durch das
sich drehende Schleifrad 8 geschliffen wird. Ein Schleifbereich
ist durch eine Abdeckung 19 des Teleskoptyps (siehe 3),
einen (nicht gezeigten) Spritzschutz und dergleichen abgedeckt.
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Eine
Kühlmittelzufuhreinheit 22 ist
in der Nähe
eines Maschinenkörpers
der Schleifmaschine 1 vorgesehen. Die Kühlmittelzufuhreinheit 22 ist
mit einem Vorratsbehälter
zum Aufnehmen des Kühlmittels,
einer Pumpe zum Zuführen
des Kühlmittels
La und Lb bei einem vorgegebenen Druck und einer vorgegebenen Durchflussmenge
und weiteren Einrichtungen versehen.
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Während die
Schleifmaschine 1 schleift, führt die Kühlmittelzufuhreinheit 22 das
Kühlmittel
La, das einen vorgegebenen Druck besitzt, bei einer vorgegebenen
Durchflussmenge einem Schleifpunkt P1 (d. h. der Schleifposition)
zu, an dem das Schleifrad 8 das Werkstück 7 schleift, wodurch
eine Kühlungsoperation
und eine Entfernungsoperation von Schleifspänen (Schleifrückstände) gleichzeitig
ausgeführt werden.
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Außerdem führt die
Kühlmittelzufuhreinheit 22 das
Kühlmittel
Lb zum Reinigen einer Umfangsfläche
(eine Schleif-Umfangsfläche)
des Schleifrades 8 zu, während die Schleifmaschine 1 schleift,
wodurch die Schleifspäne
entfernt werden, die ein Laden von Spänen auf die Umfangsfläche des
Schleifrades 8 bewirken. Das Kühlmittel Lb wird bei einem
höheren Druck
und bei einer kleineren Durchflussmenge als der vorgegebene Druck
bzw. die vorgegebene Durchfluss menge des Kühlmittels La zugeführt.
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Eine
Düsenunterstützungsvorrichtung 21 ist an
dem Spindelkopf 5 angebracht. Die Kühlmittel La und Lb werden durch
die Düsenunterstützungsvorrichtung 21,
die eine Kühlungsdüse 37 und
eine Reinigungsdüse 38 unterstützt, vorgegebenen
Positionen zugeführt
(siehe 3).
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Eine
Vorrichtung 10 zum kontinuierlichen Abrichten der Schleifmaschine 1 wird
nun beschrieben.
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Die
Vorrichtung 10 zum kontinuierlichen Abrichten, die das
Schleifrad 8 während
des Schleifens kontinuierlich abrichtet, ist so vorgesehen, dass
sie mittels Führung
durch die Führungsschienen 32 beweglich
ist. Im Einzelnen ist der Abrichtvorrichtungskörper 11 dieser Vorrichtung 10 zum
kontinuierlichen Abrichten so an der Säule 4 vorgesehen,
dass er zu dem Spindelkopf 5 in der Richtung der Y-Achse
relativ beweglich ist, wobei er von dem Spindelkopf 5 beabstandet
vorgesehen ist.
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Ein
Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement 45 ist
an dem Abrichtvorrichtungskörper 11 so vorgesehen,
dass es wenigstens in der Richtung der X-Achse senkrecht zu der
Richtung der Hauptspindelachse CL relativ zu dem Abrichtvorrichtungskörper 11 beweglich
ist. Wenigstens ein Abrichtwerkzeug 12 (Abrichter), das
an dem Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement 45 drehbar
unterstützt ist,
wird gedreht, um dadurch das Schleifrad 8 abzurichten.
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Während die
Schleifmaschine 1 mit kontinuierlicher Abrichtung schleift,
werden eine Operation zum Abrichten des Schleifrades 8 mit
dem Abrichtwerkzeug 12 und eine Operation zum Schleifen
des Werkstücks 7 mit
dem Schleifrad 8 gleichzeitig ausgeführt. Während die Schleifmaschine 1 mit
kontinuierlicher Abrichtung schleift, wird der Abrichtvorrichtungskörper 11 zu
einer Abrichtposition bewegt, an der das Abrichtwerkzeug 12 das
Schleifrad 8 in der Umgebung des Spindelkopfes 5 abrichten
kann. Dadurch wird das Werkstück 7 durch
das Schleifrad 8 geschliffen, während das Schleifrad 8 durch
das Abrichtwerkzeug 12 abgerichtet wird.
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Während die
Schleifmaschine 1 dagegen normal und nicht mit kontinuierlicher
Abrichtung schleift, wird der Abrichtvorrichtungskörper 11 von dem
Spindelkopf 5 größer beabstandet
und wird in eine zurückgezogene
Position bewegt, in der sich das Werkstück 7 und die Vorrichtung 10 zum
kontinuierlichen Abrichten gegenseitig nicht stören. Somit wird das Schleifrad 8 wie
gewünscht
in einen Um kreis des Werkstücks 7 relativ
zu diesem bewegt, so dass das Schleifrad 8 das Werkstück 7 schleifen kann.
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Das
Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement 45,
das mit einem Servomotor 47 der Abrichtwerkzeugachse hin
und her bewegt werden kann, ist auf dem Abrichtvorrichtungskörper 11 vorgesehen. Ein
Paar Führungsschienen 44 (für eine Führungsbahn
der V-Achse) sind in einer Richtung der V-Achse, die zu der Richtung
der Y-Achse parallel verläuft, zueinander
parallel auf dem Abrichtvorrichtungskörper 11 angebracht.
Das Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement 45 wird
durch die Führung
der zwei Führungsschienen 44 in
Richtung der V-Achse bewegt. Die Führungsbahn der V-Achse zum
Führen des
Abrichtwerkzeug-Unterstützungselements 45 kann
aus einer Rollenführung,
einer Gleitlagerführung
und dergleichen ausgewählt
sein.
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Die
Schraubenwelle 46 einer Kugelumlaufspindel der V-Achse
ist parallel zu den Führungsschienen 44 zwischen
den beiden Führungsschienen 44 vorgesehen.
Eine (nicht gezeigte) Mutter, die an dem Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement 45 befestigt
ist, bewegt sich schraubenförmig
an der Schraubenwelle 46.
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Die
Schraubenwelle 46 wird durch den Servomotor 47 der
Abrichtwerkzeugachse, der an dem Abrichtvorrichtungskörper 11 angebracht
ist, in einer Vorwärtsrichtung
oder einer Rückwärtsrichtung
rotatorisch angetrieben. Wenn die Schraubenwelle 46 durch
den Servomotor 47 der Abrichtwerkzeugachse rotatorisch
angetrieben wird, wird das Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement 45 über die
Mutter in Richtung der V-Achse hin und her bewegt, während das
Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement 45 durch
die Führungsschienen 44 geführt wird.
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Da
das Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement 45 durch
den Servomotor 47 der Abrichtwerkzeugachse angetrieben
wird und in Richtung der V-Achse relativ zu dem Spindelkopf 5 bewegt
wird, kann das Schleifrad 8 abgerichtet werden, indem das Abrichtwerkzeug 12 zentimeterweise
an einer vorgegebenen Stelle bewegt wird.
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Ein
Motor 48 zum rotatorischen Antreiben des Abrichtwerkzeugs
ist in dem Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement 45 enthalten.
Das Abrichtwerkzeug 12 besitzt eine Mittelachse CL1 in
einer Richtung parallel zur Hauptspindelachse CL. Um den Wellenabschnitt
des Abrichtwerkzeugs 12 an dem Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement 45 drehbar
zu unterstützen,
werden beide Endabschnitte des Abrichtwerkzeugs 12 durch
Lagervorrichtungen 49 und 50, in denen Lager enthalten
sind, drehbar unterstützt.
Das Abrichtwerkzeug 12 wird über Riemenschei ben 51 und 52 und
einen Riemen 53 durch den Abrichtwerkzeug-Drehantriebsmotor 48 rotatorisch
angetrieben.
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Ein
Erfassungsabschnitt 41 ist an dem Abrichtvorrichtungskörper 11 vorgesehen.
Wenn ein erster Sensor S1, der an der Säule 4 angebracht ist, den
Erfassungsabschnitt 41 erfasst, wird dadurch erfasst, dass
sich der Abrichtvorrichtungskörper 11 in der
zurückgezogenen
Position befindet.
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Um
den Spindelkopf 5 und den Abrichtvorrichtungskörper 11 miteinander
zu koppeln, sind Kopplungs- und Freigabemittel 54 vorgesehen.
Die Kopplungs- und Freigabemittel 54 führen eine Kopplungs- und Freigabeoperation über einen
(nicht gezeigten) Festklemm- und Lösemechanismus durch eine Vorrichtung 59 mit
Festklemm- und Lösezylinder aus,
die an dem Abrichtvorrichtungskörper 11 angebracht
ist.
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Die
Kopplungs- und Freigabemittel 54 besitzen die Funktion,
den Spindelkopf 5 und den Abrichtvorrichtungskörper 11 miteinander
zu koppeln, während
die Schleifmaschine 1 mit kontinuierlicher Abrichtung schleift,
und die Kopplung zwischen dem Spindelkopf 5 und dem Abrichtvorrichtungskörper 11 zu
lösen,
während
die Schleifmaschine 1 normal schleift.
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Wenn
der Abrichtvorrichtungskörper 11 durch
die Kopplungs- und Freigabemittel 54 in dem gekoppelten
Zustand gehalten wird, wird der Abrichtvorrichtungskörper 11 so
gesteuert, dass er sich gemeinsam mit dem Spindelkopf 5 in
die Richtung der Y-Achse bewegt. Ein Satz aus Kopplungs- und Freigabemitteln 54 kann
verwendet werden, vorzugsweise können
jedoch wenigstens zwei Sätze
aus Kopplungs- und Freigabemitteln 54 an dem Kopfkörperabschnitt 30 oder
an dem Kopfkörperabschnitt 30 und dem
Nasenabschnitt 31 vorgesehen sein, um dadurch einen Lastausgleich
und eine Lastverteilung während
der Kopplung zu schaffen.
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Haltemittel 55 weisen
eine Zylindervorrichtung 56 auf, die an der Säule 4 angebracht
sind. Die Haltemittel 55 besitzen die Funktion, den Abrichtvorrichtungskörper 11 an
der Säule 4 in
einer vorgegebenen zurückgezogenen
Position zu halten, wobei er von dem Spindelkopf 5 weit
zurückgezogen
ist, wenn die Schleifmaschine 1 mit dem Schleifrad 8 normal schleift.
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Eine
Kolbenstange 58 der Zylindervorrichtung 56 hält ein Halteelement 57 des
Abrichtvorrichtungskörpers 11,
so dass der Abrichtvorrichtungskörper 11 durch
die Haltemittel 55 in der oben beschriebenen zurückgezogenen
Position an der Säule 4 gehalten
wird.
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Ein
Erfassungsabschnitt 42 ist an dem Kopfkörperabschnitt 30 des
Spindelkopfes 5 angebracht. Dieser Erfassungsabschnitt 42 kann
durch einen zweiten und einen dritten Sensor S2 bzw. S3 erfasst werden,
die an der Säule 4 angebracht
sind. Der zweite Sensor S2 erfasst die Tatsache, dass sich der Spindelkopf 5 zu
einer oberen Grenzposition bewegt hat. Der dritte Sensor S3 erfasst
die Tatsache, dass sich der Spindelkopf 5 zu einer unteren
Grenzposition bewegt hat.
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Eine
Richtung zum Bewegen des Abrichtvorrichtungskörpers 11 ist eine
vertikale Richtung. Ein Gegengewichtszylinder 40 ist zwischen
der Säule 4 und
dem Abrichtvorrichtungskörper 11 vorgesehen, um
ein Gleichgewicht der Vorrichtung 10 zum kontinuierlichen
Abrichten aufrechtzuerhalten. Eine Kolbenstange 39 dieses
Gegengewichtszylinders 40 ist mit dem Abrichtvorrichtungskörper 11 gekoppelt.
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Der
Gegengewichtszylinder 40 zieht im Einzelnen den Abrichtvorrichtungskörper 11 stets
in eine Richtung, in der der Abrichtvorrichtungskörper 11 auf eine
Last angehoben wird, die im Wesentlichen ein Gleichgewicht mit dem
Gewicht der Vorrichtung 10 zum kontinuierlichen Abrichten
aufrechterhalten kann.
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Somit
kann selbst dann, wenn der Spindelkopf 5 und die Vorrichtung 10 zum
kontinuierlichen Abrichten einteilig miteinander gekoppelt sind,
eine Bewegungssteuerung ausgeführt
werden, ohne den Servomotor 35 der Y-Achse mit einer zusätzlichen Last
zu beaufschlagen.
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Eine
Kühlmittelzufuhrvorrichtung 60 zum
Zuführen
des Kühlmittels
La und Lb, während
die Schleifmaschine schleift, wird anschließend beschrieben.
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Wie
in den 1, 3 bis 6A sowie 6B gezeigt
ist, besitzt die Düsenunterstützungsvorrichtung 21 ein
bewegliches Element 61, das am Spindelkopf 5 vorgesehen
ist. Wenigstens eine Kühlungsdüse 37,
die als eine erste Düse
verwendet wird, und wenigstens eine Reinigungsdüse 38, die als eine
zweite Düse
verwendet wird, sind auf dem beweglichen Element 61 vorgesehen.
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Die
Kühlungsdüse 37 ist
eine Düse
zum Einspritzen des Kühlmittels
La bei einem vorgegebenen Druck (z. B. 40 kgf/cm2,
d. h. 3,9 × 106 Pa) und einer vorgegebenen Durchflussmenge
(z. B. 0,25 m3/min) zu dem Schleifpunkt
P1 ausspritzt, an dem das Schleifrad 8 und das Werkstück 7 zum
Schleifen in Kontakt gebracht werden. Das Kühlmittel La kann zwangsläufig und
ausreichend dem Schleifpunkt P1 bei dem Druck und der Durchflussmenge
zugeführt werden,
bei denen ein Kühlen
der Umgebung des Schleifpunkts P1 und ein Entladen von Schleifspänen in ausreichender
Form ausgeführt
werden können.
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Die
Reinigungsdüse 38 ist
eine Düse,
die das Kühlmittel
Lb auf eine Umfangsfläche 8a des Schleifrades 8 bei
einem vorgegebenen Druck und einer vorgegebenen Durchflussmenge
zum Reinigen ausspritzt. Diese Reinigung verhindert das Laden der Schleifspäne auf einer
umlaufenden Oberfläche
des Schleifrades als die Umfangsfläche 8a.
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Um
das Laden von Spänen
auf die Umfangsfläche
des Schleifrades zu verhindern ist es ausreichend, das Kühlmittel
Lb bei einem höheren
Druck als der des Kühlmittels
La und mit einer kleineren Durchflussmenge als die des Kühlmittels
La zuzuführen.
Das Kühlmittel
Lb kann im Einzelnen einen Druck und eine Durchflussmenge aufweisen,
bei denen das Material, wie etwa die Schleifspäne, das an der Umfangsfläche des
Schleifrades anhaftet, weggespült
wird, bevor das Material das nächste
Mal mit einer zu schleifenden Oberfläche des Werkstücks in Kontakt
gebracht werden kann.
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Die
Kühlungsdüse 37 und
die Reinigungsdüse 38 sind
an einem einzelnen Unterstützungselement 62 angebracht.
Das Unterstützungselement 62 ist
an dem beweglichen Element 61 abnehmbar angebracht.
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Eine
Düsenbewegungssteuereinheit 69 enthält einen
Servomotor-Steuerabschnitt, der mit einem NC-System (numerisches
Steuerungssystem) verbunden ist. Die Düsenbewegungssteuereinheit 69 steuert
eine Bewegung des beweglichen Elements 61 in einer Richtung,
die mit einer ersten Normallinie K2 im Wesentlichen übereinstimmt,
zu dem Schleifrad 8, das unter einem ersten vorgegebenen
Winkel θ1
von einer geraden Referenzlinie K1 beabstandet ist, die zu der Hauptspindelachse
CL senkrecht ist und durch den Schleifpunkt P1 verläuft.
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Das
bewegliche Element 61 ist in einer Richtung parallel zu
der Hauptspindelachse CL beweglich, wie durch einen Pfeil E mit
zwei Spitzen angegeben ist (siehe 3), indem
die Düsenunterstützungsvorrichtung 21 betätigt wird.
Außerdem
ist das bewegliche Element 61 in einer Ebene senkrecht
zu der Hauptspindelachse CL in Bezug auf das Schleifrad 8 beweglich.
Ferner führt
das bewegliche Element eine Bewegung aus, um stets die gleiche Stellung
längs einer
vorgegebenen Ebene, die die Hauptspindelachse CL enthält, aufrechtzuerhalten.
Zu diesem Zweck besitzt die Düsenunterstützungsvorrichtung 21 einen
Mechanismus zum Bewegen des beweglichen Elements in einer Richtung
parallel zu der Hauptspindelachse CL. Die Düsenunterstützungsvorrichtung 21 ist
mit einem Armschwenkmechanismus 63a und einem Parallelverbindungsmechanismus 63b versehen,
wie in den 4A und 4B gezeigt
ist.
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Eine
Schwenkhülse 64 ist
um den Nasenabschnitt 31 so angebracht, dass sie um die
Hauptspindel 6 schwenken kann, um die Hauptspindelachse CL
zu zentrieren. Die Düsenunterstützungsvorrichtung 21,
die das bewegliche Element 61 aufweist, ist an der Schwenkhülse 64 angebracht.
Der Armschwenkmechanismus 63a und der Parallelverbindungsmechanismus 63b sind
an der Schwenkhülse 64 angebracht.
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Ein
C-Achsen-Antriebsmotor 65 ist an dem Kopfkörperabschnitt 30 angebracht.
Ein Antriebsmoment des C-Achsen-Antriebsmotors 65 wird über eine
Drehzahlreduziereinrichtung 66, die an einer Außenseite
des Motors 65 vorgesehen ist, auf ein Kettenrad 67 übertragen.
Eine Kette 68 ist um das Kettenrad 67 und ein
(nicht gezeigtes) Kettenrad an der Seite der Schwenkhülse, die
an einem äußeren Umfang
der Schwenkhülse 64 vorgesehen
ist, gelegt.
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Wenn
der C-Achsen-Antriebsmotor 65 angetrieben wird, führt demzufolge
die Schwenkhülse 64 eine
Schwenkbewegung um die C-Achse, die konzentrisch zu der Hauptspindelachse
CL verläuft, über die
Drehzahlreduziereinrichtung 66, das Kettenrad 67,
die Kette 68 und das Kettenrad an der Schwenkhülsenseite
aus. Somit kann das bewegliche Element 61 um die Hauptspindel 6 geschwenkt
werden, um die Hauptspindelachse CL zu zentrieren.
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Wie
in 4A gezeigt ist, sind ein Motor 70 der α-Achse und
ein Motor 71 der β-Achse
an der Schwenkhülse 64 angebracht.
Drehzahlreduziereinrichtungen (die nicht gezeigt sind) sind an äußeren Abschnitten
des Motors 70 der α-Achse
bzw. des Motors 71 der β-Achse
angebracht.
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Obwohl
ein Drehzentrum O1 des Motors 70 der α-Achse und ein Drehzentrum O2
des Motors 71 der β-Achse
konzentrisch sind, ist 4A in der Weise dargestellt,
als ob ein Abschnitt des Drehzentrums O2 gegenüber dem Drehzentrum O1 verschoben
wäre, um
den Aufbau deutlicher zu zeigen.
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Der
Armschwenkmechanismus 63a ist mit einem ersten Arm 72,
der durch den Motor 70 der α-Achse um die α-Achse geschwenkt
wird, und einen zweiten Arm 73 versehen, der mit dem ersten
Arm 72 schwenkbar gekoppelt ist. Der zweite Arm 73 ist
um eine β-Achse
schwenkbar. Das bewegliche Element 61 ist mit dem zweiten
Arm 73 schwenkbar gekoppelt.
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Ein Übertragungsmechanismus
enthält
einen Verbindungsmechanismus mit einem Verbindungselement 74,
das durch den Motor 71 der β-Achse geschwenkt wird, ein
Verbindungselement 75, das einteilig an dem zweiten Arm 73 befestigt ist,
und ein Verbindungselement 76, das die beiden Verbindungselemente 74 und 75 miteinander
koppelt.
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Wenn
der Motor 71 der β-Achse
angetrieben wird, schwenkt demzufolge der zweite Arm 73 über die
Verbindungselemente 74, 75 und 76 um
die β-Achse.
Der Verbindungsmechanismus mit den Verbindungselementen 74, 75 und 76 ist
im Einzelnen dafür
vorgesehen, das Drehmoment des Motors 71 der β-Achse auf
den zweiten Arm 73 zu übertragen.
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4B ist
eine Ansicht, die die Parallelbewegung des beweglichen Elements 61 veranschaulicht,
um stets die gleiche Stellung aufrechtzuerhalten.
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Wie
in 4B gezeigt ist, besitzen der erste Arm 72 und
der zweite Arm 73 den Parallelverbindungsmechanismus 63b.
Der erste Arm 72 ist um ein Drehzentrum O3 schwenkbar,
das zu den oben beschriebenen Drehzentren O1 und O2 konzentrisch ist.
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Ein
Ende eines Verbindungselements 80 ist mit dem Drehzentrum 03 verbunden
und das andere Ende des Verbindungselements 80 ist mit
einem Unterstützungspunkt
H der Schwenkhülse 64 verbunden.
Ein Verbindungselement 81 verläuft parallel zu dem ersten
Arm 72 und ist an dem Unterstützungspunkt H mit dem Verbindungselement 80 verbunden. Ein
Verbindungselement 82 verläuft parallel zu dem Verbindungselement 80 und
ist mit dem ersten Arm 72 und dem Verbindungselement 81 verbunden.
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Demzufolge
enthält
ein erster Verbindungsmechanismus zum Definieren einer Parallelepipedform
die Verbindungselemente 80, 81, 82 und
den ersten Arm 72. Das Drehzentrum O3 und der Unterstützungspunkt
H sind die festen Punkte an der Schwenkhülse 64. Wenn der erste
Arm 72 um das Drehzentrum O3 (O1) schwenkt, führt demzufolge das
Verbindungselement 82 eine Parallelbewegung aus, um stets
eine parallele Stellung zum Verbindungselement 80 aufrechtzuerhalten.
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Das
Verbindungselement 82 ist mit dem zweiten Arm 73 verbunden.
Ein Verbindungselement 83 ist mit dem Verbindungselement 82 verbunden und
verläuft
parallel zum zweiten Arm 73. Ein Verbindungselement 84 ist
einteilig an dem beweglichen Element 61 befestigt. Das
Verbindungselement 84 ist mit dem zweiten Arm 72 und
dem Verbindungselement 83 verbunden.
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Somit
enthält
ein zweiter Verbindungsmechanismus zum Definieren einer Parallelepipedform die
Verbindungselemente 82, 83, 84 und den
zweiten Arm 73. Wenn der zweite Arm 73 um die β-Achse schwenkt,
führt demzufolge
das Verbin dungselement 84 eine Parallelbewegung aus, um
stets eine parallele Stellung zum Verbindungselement 82 aufrechtzuerhalten.
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Als
Zusammenfassung dieser Operationen führt das bewegliche Element 61,
das an dem Verbindungselement 84 befestigt ist, selbst
dann, wenn der erste und der zweite Arm 72 und 73 schwenken,
die Parallelbewegung aus, um stets die gleiche Stellung längs der
vorgegebenen Ebene, die die Hauptspindelachse CL enthält, aufrechtzuerhalten.
Wenn die Schwenkhülse 64 um
die Hauptspindelachse CL schwenkt, wird dabei die vorgegebene Ebene,
die als Referenz dient, ebenfalls geändert.
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Der
Motor 70 der α-Achse
und der Motor 71 der β-Achse
werden gemäß Befehlen
der Düsenbewegungssteuereinheit 69 angesteuert.
Es ist somit möglich,
das bewegliche Element 61 durch den Armschwenkmechanismus 63a und
den Parallelverbindungsmechanismus 63b längs der
oben beschriebenen vorgegebenen Ebene zu bewegen. Das bewegliche
Element 61 wird nach Belieben in einer radialen Richtung
(radiale Richtung der Hauptspindel 6), um die Hauptspindelachse
CL zu zentrieren, und in der Richtung (die in 3 durch
den Pfeil E angegeben ist) parallel zur Hauptspindelachse CL bewegt.
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Außerdem wird,
wie in den 3, 4A und 4B gezeigt
ist, der Antriebsmotor 65 der C-Achse gemäß Befehlen
der Düsenbewegungssteuereinheit 69 angesteuert.
Dadurch wird die Düsenunterstützungsvorrichtung 21 mit
dem beweglichen Element 61 nach Belieben in einem Winkelbereich
von 360° um
die Hauptspindelachse CL geschwenkt.
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Demzufolge
können
die Kühlungsdüse 37 und
die Reinigungsdüse 38,
die an dem beweglichen Element 61 angebracht sind, in einem
dreidimensionalen Raum in jede gewünschte Position bewegt werden.
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Wie
in den 5, 6A und 6B gezeigt
ist, sind die Kühlungsdüse 37 und
die Reinigungsdüse 38 an
dem blockähnlichen
Unterstützungselement 62 angebracht.
Das Unterstützungselement 62 ist
abnehmbar an einem Anbringungsabschnitt 61b angebracht,
der an einem spitzen Endabschnitt 61a des beweglichen Elements 61 vorgesehen
ist. Das Unterstützungselement 62 kann
durch einen Festklemm- und Lösemechanismus 86 in
Bezug auf das bewegliche Element 61 festgeklemmt und gelöst werden.
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In
dem Festklemm- und Lösemechanismus 86 ist
in dem beweglichen Element 61 ein Lochabschnitt 87 ausgebildet.
Ein Wellenabschnitt 88 ist an dem Unterstützungselement 62 angebracht.
Eine Eingriffnut 88c ist in dem Wellenab schnitt 88 ausgebildet.
Ein Kolben 88c ist in einen ersten Lochabschnitt 61c und
einen zweiten Lochabschnitt 61d des beweglichen Elements 61 eingesetzt.
Ein Lochabschnitt 88d mit großem Durchmesser und ein Lochabschnitt 88e mit
kleinem Durchmesser sind in einem Innendurchmesserabschnitt des
Kolbens 88c ausgebildet.
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Außerdem sind
ein einzelnes Loch oder mehrere Löcher 61f in einem
Wellenzwischenabschnitt 61e des beweglichen Elements 61 ausgebildet.
Mehrere kugelähnliche
Eingriffelemente 88a sind in den entsprechenden Löchern 61f so
aufgenommen, dass sie in den radialen Richtungen beweglich sind.
Eine erste Zylinderkammer 88g und eine zweite Zylinderkammer 88h sind
zwischen dem ersten Lochabschnitt 61c des beweglichen Elements 61 und dem
Kolben 88c ausgebildet. Eine Druckfeder 88f ist in
der zweiten Kammer 88h angeordnet. Die Druckfeder 88f drückt den
Kolben 88c nach vorn.
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Wenn
komprimierte Luft 89 in die erste Zylinderkammer 88g eingeleitet
wird, wird demzufolge der Kolben 88c nach hinten zurückgezogen.
Da der Lochabschnitt 88d mit großem Durchmesser zu einer Position
der Eingriffelemente 88a bewegt wird, können die Eingriffelemente 88a dann
in die radialen Richtungen bewegt werden. Dieser Zustand ist ein gelöster Zustand,
der in 6B gezeigt ist, in dem das Unterstützungselement 62 relativ
zu dem beweglichen Element 61 eingesetzt und entfernt werden kann.
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Wenn
die Zufuhr der komprimierten Luft 89 unterbrochen wird,
wird der Kolben 88c durch eine Kraft der Druckfeder 88f nach
vorn bewegt. Dadurch werden die radialen Bewegungen der Eingriffelemente 88a eingeschränkt. Die
Eingriffelemente 88a halten im Einzelnen den Eingriffzustand
mit der Eingriffnut 88b des Wellenabschnitts 88 des
Unterstützungselements 62 aufrecht.
Dieser Zustand ist ein Klemmzustand, der in 6A gezeigt
ist, bei dem das Unterstützungselement 62 an
dem beweglichen Element 61 festgeklemmt ist.
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Da
das Unterstützungselement
von dem beweglichen Element 61 abnehmbar ist, kann ein
Unterstützungselement 62a mit
einem anderen Aufbau als der des Unterstützungselements 62 an
dem beweglichen Element 61 angebracht und somit ausgetauscht
werden. Wenigstens eine Kühlungsdüse (erste
Düse) 37a und
wenigstens eine Reinigungsdüse
(zweite Düse) 38a sind
an dem anderen Unterstützungselement 62a an
Gegenpositionen zu den Anbringungspositionen der Kühlungsdüse 37 bzw.
der Reinigungsdüse 38 angebracht.
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Das
Austauschen des Unterstützungselements 62 und
des anderen Unterstützungselements 62a an
dem beweglichen Element 61 kann durch eine automatische
Düsenwechseleinrichtung
(nicht gezeigt), die in der Schleifmaschine 1 vorgesehen
ist, automatisch ausgeführt
werden.
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Es
werden nun Schritte beschrieben, um das Kühlmittel in geeigneter Weise
zuzuführen,
wenn das Werkstück 7 durch
das Schleifrad 8 geschliffen wird. Wenn das Schleifrad 8 das
Werkstück 7 schleift,
wird der Durchmesser des Schleifrades 8 durch den Verschleiß und das
Abrichten des Schleifrades 8 und dergleichen kleiner. In 5 ändert sich
das Profil des Schleifrades 8 allmählich von einem Durchmesser
D1 zu einem Durchmesser D2. 5 zeigt
einen Zustand, in dem das Schleifrad 8 in einer Richtung
eines Pfeils F zum Werkstück 7 relativ
bewegt wird, während
das Schleifrad 8 sich in einer Richtung eines Pfeils J
(in 5 in Uhrzeigerrichtung) dreht.
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Die
Düsenunterstützungsvorrichtung 21 wird so
gesteuert, dass sich das bewegliche Element 61 entsprechend
dem sich ändernden
Durchmesser des Schleifrades 8 in einer Richtung bewegt,
die mit der ersten Normallinie K2 in Bezug auf das Schleifrad 8 im
Wesentlichen übereinstimmt.
Die erste Normallinie K2 ist eine vorgegebene Normallinie, die um
einen ersten vorgegebenen Winkel θ1 von der geraden Referenzlinie
K1, die den Schleifpunkt P1 und die Hauptspindelachse CL verbindet,
beabstandet ist.
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Dadurch
werden die Kühlungsdüse 37 und die
Reinigungsdüse 38 gemeinsam
mit dem Unterstützungselement 62,
das an dem beweglichen Element 61 angebracht ist, in der
Richtung bewegt, die mit der ersten Normallinie K2 übereinstimmt,
wie durch einen Pfeil M gezeigt ist.
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Während sich
der Durchmesser des Schleifrades 8 ändert, spritzt ein Ausspritzauslassanschluss 34 der
Kühlungsdüse 37 durch
die Bewegungsoperation des beweglichen Elements 61 das
Kühlmittel
La zu dem Schleifpunkt P1 aus, wobei der Auslassanschluss 34 stets
in einer Richtung orientiert ist, die mit einer Tangentiallinie
K3 des Schleifrades 8 im Wesentlichen übereinstimmt und durch den
Schleifpunkt P1 verläuft.
Während
sich der Durchmesser des Schleifrades 8 ändert, spritzt
außerdem
ein Ausspritzauslassanschluss 36 der Reinigungsdüse das Kühlmittel
Lb zur Umfangsfläche 8a des
Schleifrades 8 aus, wobei der Auslassanschluss 36 stets
in einer Richtung orientiert ist, die mit einer Normallinie K4 (d. h.
eine Normallinie des Schleifrades 8 in einem Ausspritzpunkt
P2 an der Umfangsfläche 8a)
in Bezug auf das Schleifrad 8 im Wesentlichen übereinstimmt.
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Somit
wird selbst dann, wenn der Durchmesser des Schleifrades 8 sich
von der Abmessung D1 zur Abmessung D2 ändert, das Kühlmittel
La stets durch die Kühlungsdüse 37 zu
dem Schleifpunkt P1 ausgespritzt, wodurch die Umgebung des Schleifpunkts
P1 ununterbrochen gekühlt
wird und ein kontinuierliches und stabiles Schleifen ermöglicht wird.
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Wenn
sich der Durchmesser des Schleifrades 8 ändert, wird
andererseits eine Einspritzrichtung des Kühlmittels Lb, das durch die
Reinigungsdüse 38 eingespritzt
werden soll, in Bezug auf die Normmallinie K4 von einer Seite zur
anderen Seite etwas verändert.
Nahezu die gesamte Energie, die das Reinigungskühlmittel Lb besitzt, wirkt
jedoch in der Richtung der Normallinie K4. Wenn ein dritter Winkel γ, der zwischen
der Einspritzrichtung des Kühlmittels Lb
und der Richtung der Normallinie K4 definiert ist, in einem Bereich
von etwa ±30° liegt, ist
es dementsprechend möglich,
das Schleifrad 8 ausreichend zu reinigen.
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Um
in einigen Fällen
ein anderes Schleifen an dem Werkstück 7 auszuführen, wird
das Schleifrad 8 in der entgegengesetzten Richtung (in 5 in Gegenuhrzeigerrichtung)
zu der durch den Pfeil J angegebenen Richtung gedreht und die Kühlungsdüse 37a und
die Reinigungsdüse 38a,
die an Gegenpositionen an dem anderen Unterstützungselement 62a angebracht
sind, werden verwendet.
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In
diesem Fall wird die Düsenunterstützungsvorrichtung 21 so
gesteuert, dass das bewegliche Element 61 betriebsfähig um die
Hauptspindelachse CL geschwenkt wird, wie durch einen Pfeil N angegeben
ist. Dadurch wird das bewegliche Element 61 im Wesentlichen
zu einer Position der zweiten Normallinie K5 bewegt. Die zweite
Normallinie K5 in Bezug auf das Schleifrad 8 ist der Position
der ersten Normallinie K2 in Bezug auf die gerade Referenzlinie
K1 gegenüberliegend
und ist um einen zweiten vorgegebenen Winkel θ2 von der geraden Referenzlinie
K1 beabstandet angeordnet.
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Es
ist bevorzugt, dass der erste vorgegebene Winkel θ1 etwa 30
Grad beträgt
und der zweite vorgegebene Winkel θ2 etwa 40 Grad beträgt. Da dabei
der erste und der zweite vorgegebene Winkel θ1 und θ2 durch den Durchmesser des
Schleifrades 8, das Profil des Werkstücks 7, die Bedingung
des Schleifens, die Störung
mit anderen Elementen, mit dem Werkstück 7 und dergleichen
beeinflusst werden, ist es ausreichend, dass die vorgegebenen Winkel θ1 und θ2 die gewünschten
Winkel sind, die aus einem Bereich von 15 bis 50 Grad ausgewählt sind.
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Daraufhin
wird das bewegliche Element 61 entsprechend der Änderung
des Durchmessers des Schleifrades 8 in einer Richtung bewegt,
die mit der zweiten Normallinie K5 im Wesentlichen übereinstimmt,
wie durch einen Pfeil M1 angegeben ist. Dadurch spritzt ein Ausspritzauslassanschluss 34a der Kühlungsdüse 37a der
Gegenposition das Kühlmittel La
zu dem Schleifpunkt P1 aus, wobei der Auslassanschluss 34a stets
in einer Richtung orientiert ist, die mit einer Tangentiallinie
K6 des Schleifrades 8 im Wesentlichen übereinstimmt und durch den
Schleifpunkt P1 verläuft.
Außerdem
spritzt ein Ausspritzauslassanschluss 36a der Reinigungsdüse 38a der
Gegenposition das Kühlmittel
Lb zu der Umfangsfläche 8a des
Schleifrades 8, wobei der Auslassanschluss 36a stets
in einer Richtung orientiert ist, die mit der Normallinie K7 in
Bezug auf das Schleifrad 8 im Wesentlichen übereinstimmt.
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Die
Funktionsweise der Schleifmaschine 1 wird nun beschrieben.
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Wie
in den 1 bis 6A sowie in 6B gezeigt
ist wird angenommen, dass das gewünschte Schleifrad 8 an
der Hauptspindel 6 angebracht ist und der Abrichtvorrichtungskörper 11 durch die
Haltemittel 55 an der Säule 4 in
der zurückgezogenen
Position gehalten wird, wodurch die Schleifräder zwischen dem Werkzeugmagazin 15 und
der Hauptspindel 6 durch den Betrieb des Werkzeugwechselarms 16 der
ATC 14 und dergleichen gewechselt werden.
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Wenn
die Schleifmaschine 1 mit kontinuierlicher Abrichtung schleift
(d. h., das Abrichtwerkzeug 12 richtet das Schleifrad 8 während des
Schleifens kontinuierlich ab), ist es erforderlich, den Spindelkopf 5 und
den Abrichtvorrichtungskörper 11 miteinander zu
koppeln.
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Aus
diesem Grund wird zunächst
der Servomotor 35 der Y-Achse so angetrieben, dass der
Spindelkopf 5 auf die vorgegebene Kopplungsposition angehoben
wird. Dann werden die Kopplungs- und Freigabemittel 54 betätigt, so
dass der Spindelkopf 5 und der Abrichtvorrichtungskörper 11 miteinander
gekoppelt werden. Die Haltemittel 55 werden außerdem betätigt, um
die Kolbenstange 58 von dem Halteelement 57 zu
lösen.
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Wenn
anschließend
der Servomotor 35 der Y-Achse angesteuert wird, werden
der Spindelkopf 5 und der Abrichtvorrichtungskörper 11 gemeinsam
in die Richtung der Y-Achse bewegt. Wenn der Servomotor 47 der
Abrichtwerkzeugachse angetrieben wird, wird das Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement 45 durch
die Kugelumlaufspindel in die Richtung der V-Achse bewegt und das
Ab richtwerkzeug 12 wird mit dem Schleifrad 8 in
Kontakt gebracht oder von diesem gelöst.
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Wenn
das Abrichtwerkzeug 12, das durch den Abrichtwerkzeug-Drehantriebsmotor 48 rotatorisch
angetrieben wird, mit dem Schleifrad 8 in Kontakt gebracht
wird, kann das Schleifrad 8 abgerichtet werden. Da das
Abrichtwerkzeug 12 an beiden Enden durch das Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement 45 unterstützt ist,
wird das Abrichtwerkzeug 12 während des Abrichtens niemals
durch eine Belastung von dem Schleifrad 8 getrennt.
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Wenn
das Schleifen mit kontinuierlicher Abrichtung fortgesetzt wird,
verringert sich der Durchmesser des Schleifrades 8 allmählich. Entsprechend dieser Änderung
des Durchmessers richtet das Abrichtwerkzeug 12 das Schleifrad 8 kontinuierlich
ab, wenn der Servomotor 47 der Abrichtwerkzeugachse angetrieben
wird und das Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement 45 zum
Spindelkopf 5 bewegt wird.
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Somit
sind der Spindelkopf 5 und der Abrichtvorrichtungskörper 11 einteilig
miteinander verbunden und ihre Bewegung in Richtung der Y-Achse
wird gesteuert und die Bewegung von Säule 4 und Tisch 13a wird
in Richtung der X-Achse bzw. in Richtung der Z-Achse gesteuert.
Ferner wird das Werkstück 7 durch
den Tisch 13a und den Indexkopf 27 um die B-Achse
sowie um die A-Achse gedreht und indexiert. Die Hauptspindel 6 wird
rotatorisch angetrieben. Dadurch wird das Werkstück 7 durch das Schleifrad 8 geschliffen,
während
das Abrichtwerkzeug 12 das Schleifrad 8 kontinuierlich
abrichtet.
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Ein
Betrieb in dem Fall, bei dem die Operation nach dem oben beschriebenen
Schleifen mit kontinuierlicher Abrichtung zum normalen Schleifen wechselt,
wird nun beschrieben.
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Um
die Kopplung zwischen dem Spindelkopf 5 und dem Abrichtvorrichtungskörper 11 zu
lösen, wird
zunächst
der Servomotor 35 der Y-Achse so angesteuert, dass der
Spindelkopf 5 nach oben in Richtung der Y-Achse zu einer
vorgegebenen Kopplungsposition bewegt wird. Die Kolbenstange 58 der
Zylindervorrichtung 56 der Haltemittel 55 wird
an dem Eingriffelement 57 gehalten.
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Anschließend werden
die Kopplungs- und Freigabemittel 54 betätigt, um
dadurch die Kopplung zwischen dem Abrichtvorrichtungskörper 11 und
dem Spindelkopf 5 zu lösen.
Daraufhin wird der Spindelkopf 5 durch den Servomotor 35 der
Y-Achse abwärts zu
einer Position zum Schleifen bewegt.
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Da
der Abrichtvorrichtungskörper 11 zu
der oberen zurückgezogenen
Position für
eine Anordnung an der Verwendungsstelle bewegt wird, ist es möglich, das
Werkstück 7 mit
dem Schleifrad 8 zu schleifen, während das Schleifrad 8 bei
Bedarf relativ um das Werkstück 7 bewegt
wird. Es ist im Einzelnen möglich,
einen gesamten Umfang des Werkstücks 7 zu
schleifen. Der Abrichtvorrichtungskörper 11 wird durch
die Haltemittel 55 in der zurückgezogenen Position an der
Säule 4 gehalten.
Das dient der Betriebssicherheit.
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Die
Kühlmittel
La und Lb werden von der Kühlmittelzufuhreinheit 22 durch
die Kühlmittelzufuhrvorrichtung 60 zugeführt, während die
Schleifmaschine 1 mit kontinuierlicher Abrichtung schleift
bzw. normal schleift.
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Um
das bewegliche Element 61 und das Unterstützungselement 62,
auf dem die Kühlungsdüse 37 und
die Reinigungsdüse 38 angebracht
sind, zu bewegen, werden der Antriebsmotor 65 der C-Achse, der
Motor 70 der α-Achse
und der Motor 71 der β-Achse
gemäß den Befehlen
der Düsenbewegungssteuervorrichtung 69 angesteuert.
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Es
ist somit möglich,
das bewegliche Element 61 in die Richtung, die mit der
ersten Normallinie K2 im Wesentlichen übereinstimmt, entsprechend dem
sich ändernden
Durchmesser des Schleifrades 8 zu bewegen. Da der Ausspritzauslassanschluss 34 der
Kühlungsdüse 37 das
Kühlmittel
La zu dem Schleifpunkt P1 ausspritzt, wobei der Auslassanschluss 34 stets
im Wesentlichen in Richtung der Tangentiallinie K3 des Schleifrades 8 orientiert
ist, die durch den Schleifpunkt P1 verläuft, ist es folglich möglich, die
Wärmeerzeugung
zu verhindern, während
das Schleifrad 8 das Werkstück 7 schleift. Es
ist außerdem
möglich,
die Schleifspäne
und die Schleifreste gleichmäßig zu entladen.
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Außerdem wird
das bewegliche Element 61 in der Richtung bewegt, die mit
der ersten Normallinie K2 im Wesentlichen übereinstimmt, so dass der Ausspritzauslassanschluss 36 der
Reinigungsdüse 38 das
Kühlmittel
Lb zu der Umfangsfläche 8a des Schleifrades 8 ausspritzt,
wobei der Auslassanschluss 36 stets im Wesentlichen in
Richtung der Normallinie K4 des Schleifrades 8 orientiert
ist.
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Somit
können
kleine Mengen von Schleifspänen
und dergleichen, die während
des Schleifens erzeugt werden und an der Umfangsfläche 8a des Schleifrades 8 anhaften,
entfernt werden, um das Laden von Spänen zu verhindern. Im Einzelnen
kann die Schnittleistung des Schleifrades vorteilhaft für eine lange
Zeitdauer aufrechterhalten werden.
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In
der ersten Ausführungsform
wurde dabei der Fall, bei dem die Kühlmittelzufuhrvorrichtung 60 vorgesehen
ist, auf der Grundlage eines Beispiels der Schleifmaschine 1,
die mit kontinuierlicher Abrichtung schleifen kann, erläutert. In
der vorliegenden Erfindung ist es jedoch möglich, eine Schleifmaschine-
zu verwenden, die lediglich normal und nicht mit kontinuierlicher
Abrichtung schleifen kann.
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Bei
der Kühlmittelzufuhrvorrichtung 100 der Schleifmaschine 90,
die in den 7 bis 9 gezeigt
ist, wurden der Schleifmaschine gemäß der ersten Ausführungsform
eine bewegliche Einheit 91 und ein Mechanismus zum Bewegen
der beweglichen Einheit 91 hinzugefügt und die Kühlmittel
La und Lb werden zugeführt,
während
die Schleifmaschine 90 schleift.
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Dabei
werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder ähnliche
Abschnitte oder Komponenten wie die der ersten Ausführungsform anzugeben,
wobei deren Erläuterung
weggelassen wird. Es erfolgt lediglich die Erläuterung, die unterschiedliche
Abschnitte und Komponenten betrifft.
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Bei
der Schleifmaschine 90 gemäß der zweiten Ausführungsform
wird außerdem
angenommen, dass das Schleifrad 8b in der Richtung gedreht
wird, die durch den Pfeil J angegeben ist. Das bewegliche Element 61,
das Unterstützungselement 62,
die Kühlungsdüse 37 und
die Reinigungsdüse 38 sind
wie in der ersten Ausführungsform
in der gleichen Weise an einer Seite in Bezug auf den Schleifpunkt
P1 angeordnet. Die bewegliche Einheit 91 ist auf der anderen Seite
vorgesehen, damit sie relativ zu dem Schleifpunkt P1 beweglich ist.
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Der
Ausspritzauslassanschluss der Kühlungsdüse 37 spritzt
das Kühlmittel
La zu dem Schleifpunkt P1 aus, um ihn zu kühlen, wobei der Auslassanschluss
stets in der Richtung orientiert ist, die mit der Tangentiallinie
des Schleifrades 8 im Wesentlichen übereinstimmt und durch den
Schleifpunkt P1 verläuft.
Der Ausspritzauslassanschluss der Reinigungsdüse 38 spritzt das
Kühlmittel
Lb zu der Umfangsfläche
des Schleifrades 8 aus, wobei der Auslassanschluss stets
in der Richtung orientiert ist, die mit der Normallinie des Schleifrades 8 im
Wesentlichen übereinstimmt.
Während
die Schleifmaschine 90 mit kontinuierlicher Abrichtung
schleift, ist es gleichfalls möglich,
auf die Reinigungsdüse 38 zu verzichten.
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Wenigstens
eine Hilfskühlungsdüse 92 ist
an der beweglichen Einheit 91 vorgesehen und an einer Position
angeordnet, die der Kühlungsdüse 37 zugewandt
ist. Die bewegliche Einheit 91 bewegt sich in einer entgegengesetzten
Richtung (die durch einen Pfeil G2 angegeben ist) zu einer Bewegungsrichtung (die
durch einen Pfeil G1 angegeben ist) des Abrichtwerkzeug-Unterstützungselements 45 und
bewegt sich mit dem gleichen Bewegungsbetrag wie der des Abrichtwerkzeug-Unterstützungselements 45.
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Die
Hilfskühlungsdüse 92 ist
eine Düse
zum unterstützenden
Kühlen
des Schleifpunkts P1. Aus diesem Grund spritzt ein Ausspritzauslassanschluss der
Hilfskühlungsdüse 92 das
Kühlmittel
La zu dem Schleifpunkt P1 im Wesentlichen in einer zu der Kühlungsdüse 37 entgegengesetzten
Richtung aus, wobei der Auslassanschluss stets in einer Richtung
orientiert ist, die mit der Tangentiallinie des Schleifrades 8 im
Wesentlichen übereinstimmt
und durch den Schleifpunkt P1 verläuft.
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Eine
Führungsschiene 93 ist
an dem Abrichtvorrichtungskörper 11 angebracht.
Wenigstens ein Gleitblock 94 ist an der Führungsschiene 93 in
Eingriff, derart, dass er aufwärts
und abwärts
bewegt werden kann. Der Gleitblock 94 und eine erste Zahnstange 95 sind
an einem ebenen Anbringungselement 96 befestigt.
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Ein
Ritzel 97 ist an dem Abrichtvorrichtungskörper 11 drehbar
angebracht. Eine zweite Zahnstange 98 ist an dem Abrichtwerkzeug-Unterstützungselement 45 befestigt.
Die erste Zahnstange 95 und die zweite Zahnstange 98 sind
zueinander parallel angeordnet, um das Ritzel 97 sandwichartig
zu umgeben. Demzufolge wird die erste Zahnstange 95 in
einer entgegengesetzten Richtung zu der Bewegungsrichtung der zweiten
Zahnstange 98 bewegt, wobei sie mit dem gleichen Bewegungsbetrag
wie die zweite Zahnstange 98 bewegt wird.
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Ein
Düsenunterstützungselement 99 ist
an dem Anbringungselement 96 so angebracht, dass es in
der Aufwärts-/Abwärtsrichtung
(Richtung der V-Achse) orientiert ist. Die Hilfskühlungsdüse 92 ist an
einem unteren Endabschnitt des Düsenunterstützungselements 99 abnehmbar
angebracht.
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Die
bewegliche Einheit 91 zum Bewegen der Hilfskühlungsdüse 92 nach
oben und unten enthält das
Anbringungselement 96, den Gleitblock 94, die erste
Zahnstange 95 und das Düsenunterstützungselement 99.
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In
dieser Ausführungsform
wird die Hilfskühlungsdüse 92 in
die entgegengesetzte Richtung zu der Bewegungsrichtung des Abrichtwerkzeug-Unterstützungselements 45 bewegt
und wird mit dem gleichen Bewegungsbetrag wie der des Abrichtwerkzeug-Unterstützungselements 45 bewegt.
Somit ist selbst dann, wenn sich der Durchmesser des Schleifrades 8 allmählich verringert,
der Ausspritzauslassanschluss der Hilfskühlungsdüse 92 stets im Wesentlichen
in die Richtung der Tangentiallinie des Schleifrades 8,
die durch den Schleifpunkt P1 verläuft, orientiert. Daher kann
das Kühlmittel
La durch die Hilfskühlungsdüse 92 stets
zu dem Schleifpunkt p1 ausgespritzt werden.
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Es
ist somit möglich,
das Kühlmittel
La mit der Kühlungsdüse 37 zu
dem Schleifpunkt P1 in einer Drehrichtung (die durch den Pfeil J
angegeben ist) des Schleifrades 8 auszuspritzen und gleichzeitig das
Kühlmittel
La mit der Hilfskühlungsdüse 92 im Wesentlichen
in der entgegengesetzten Richtung zu der Ausspritzrichtung der Kühlungsdüse 37 auszuspritzen.
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Es
ist folglich möglich,
die Wärmeerzeugung in
der Umgebung des Schleifpunkts P1 wirkungsvoll zu verhindern, während das
Schleifrad 8 das Werkstück 7 schleift.
Es ist z. B. möglich,
ein Schleifen vorteilhaft auszuführen,
bei dem die Wärmeerzeugung beträchtlich
ist, wie etwa das Tiefschleifen. Außerdem können die Schleifspäne gleichmäßig entladen werden.
Es ist gleichzeitig möglich,
die Idee der zweiten Ausführungsform
bei dem Fall anzuwenden, bei dem das Schleifrad 8 in einer
entgegengesetzten Richtung zu dem Pfeil J gedreht wird.
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Wie
in der ersten und in der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, ändert sich
der Schleifpunkt P1 im dreidimensionalen Raum, wenn das Werkstück 7 und
das Schleifrad 8 in einem dreidimensionalen Raum relativ
zueinander bewegt werden, um das Werkstück 7 zu schleifen.
Der Durchmesser des Schleifrades 8 verringert sich durch
das Schleifen allmählich
und die Länge
des Schleifrades 8 ist in der axialen Richtung veränderlich.
Demzufolge ändert
sich auch der Schleifpunkt P1 im dreidimensionalen Raum.
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Da
in diesem Fall ein Bewegungsbereich des beweglichen Elements 61 gemäß der vorliegenden Erfindung
groß ist,
ist es möglich,
an gewünschten Positionen
im dreidimensionalen Raum die Kühlmittel
La und Lb stets zu dem Schleifpunkt P1 bzw. zur Umfangsfläche 8a auszuspritzen.
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Außerdem ist
es dann, wenn die Kühlungsdüse 37a und
die Reinigungsdüse 38a verwendet werden,
die an den Gegenpositionen zu der Kühlungsdüse 37 und der Reinigungsdüse 38 angeordnet
sind, möglich,
das Kühlmittel
La stets zu dem Schleifpunkt P1 aus der anderen Richtung ununterbrochen
auszuspritzen und auch die Umfangsfläche 8a mit dem Kühlmittel
Lb zu reinigen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die an dem Schleifpunkt P1 erzeugte Wärme durch
das Kühlmittel
La ausreichend abgeführt
und die Umfangsfläche 8a des
Schleifrades 8 wird durch das Kühlmittel Lb gereinigt, so dass
das Laden von Spänen
auf das Schleifrad 8 verhindert werden kann. Es ist demzu folge
immer möglich,
stabil zu schleifen. Der Wirkungsgrad des Schleifens (d. h. die
Rate der Abtragung von Spänen)
kann wenigstens auf mehr als das 10-fache (z. B. das 100-fache und
mehr) gegenüber
dem Wirkungsgrad des Standes der Technik verbessert werden. Es ist
außerdem
möglich,
die Standzeit des Schleifrades zu verlängern. Die vorliegende Erfindung
ist besonders wirkungsvoll beim Tiefschleifen.
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Dabei
werden in der gesamten Zeichnung die gleichen Bezugszeichen verwendet,
um ähnliche oder
gleiche Teile zu bezeichnen.