DE602004008351T2 - Schleifmaschine zum spitzenlosen schleifen von werkstücken - Google Patents

Schleifmaschine zum spitzenlosen schleifen von werkstücken Download PDF

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Description

  • BEREICH DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Spitzenlos-Schleifmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein Beispiel einer solchen Schleifmaschine ist in der EP 1 080 834 A beschrieben. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Spitzenlos-Schleifmaschinen mit erhöhter Festigkeit, die eine reduzierte Anzahl von unterschiedlichen Steuereinrichtungen für die linearen Achsen und entsprechende spindelgetriebene Schlitten sowie funktionale Teile erfordern, um das Profil der äußeren Oberflächen des Schleifrades und des Steuerrades wieder abzurichten.
  • HINTERGURUND DER ERFINDUNG
  • Eine Spitzenlos-Schleifmaschine ist ein Maschinenwerkzeug, das dazu verwendet werden kann, zylindrische Werkstücke zu schleifen, so zum Beispiel Drähte, Stangen, Stifte, Wellen und dergleichen. Das Werkstück kann im Querschnitt einen konstanten Durchmesser oder alternativ Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern erfordern, wobei stufenartige Änderungen des Durchmessers und sogar leicht konische Abschnitte vorhanden sein können.
  • Spitzenlos-Schleifmaschinen umfassen drei Hauptkomponenten. Ein Arbeits- oder Schleifrad, Steuerrad und eine Schiene bzw. ein Kopierlineal zum Abstützen des Werkstückes. Das Arbeitsrad, das üblicherweise als Schleifrad bezeichnet wird, ist die Maschinenkomponente, die das aktuelle Abtragen von Material von dem Werkstück ausführt. Das Schleifrad bestimmt somit die Endbearbeitung der Oberfläche und die gesamte Konfiguration des Werkstückes. Die Oberflächentextur des Arbeitsrades kann abhängig von der speziellen Schleifoperation, die ausgeführt werden soll, variieren. Im Falle von Werkstücken, die mit Bereichen von unterschiedlichen Durchmessern ge schliffen werden sollen, kann das Arbeitsrad aus Schleifrädern mit unterschiedlichen Durchmessern und mit unterschiedlicher Oberflächentextur zusammengesetzt werden.
  • Das Steuerrad, das oft aus einem mit abrasiven Partikeln beladenen Elastomer hergestellt ist, ist die Maschinenkomponente, die das Werkstück gegen das Schleifrad ausrichtet und dieses hält und ist auch verantwortlich dafür, das Werkstück während des Schleifprozesses zu drehen
  • Der Träger für das Werkstück, d. h. das Kopierlineal ist die Maschinenkomponente, die das Werkstück in dem Spalt zwischen den zwei gegensinnig drehenden Rädern üblicherweise oberhalb oder manchmal unterhalb der Mittellinie der beiden Räder abstützt. Das Steuerrad dreht das auf dem Ruhe- beziehungsweise Kopierlineal abgestützte Werkstück in einer Richtung, wohingegen das Schleifrad, das in der Gegenrichtung dreht, die Menge des Materials entfernt, die notwendig ist, um den gewünschten Durchmesser oder eine Abschrägung des Werkstückes zu erhalten. Das Kopierlineal kann horizontale, gestufte oder gegeneinander angewinkelte Stützflächen aufweisen, auf denen das Werkstück ruht. In vielen Fällen hat es ein Profil, das spiegelbildlich zu dem Profil der Umfangsoberfläche des Steuerrades ist.
  • Allgemein werden, abhängig von der Geometrie der zu richtenden Werkstücke, drei Arbeitsverfahren des Spitzenlos-Schleifers verwendet. Eine erste Art der so genannte „Vorschubmodus" wird verwendet, wenn Werkstücke, die einen Endanschlag oder einen zwischen den Enden gelegenen flanschartigen Anschlag (oder gestufte Durchmesser) haben, in einzelnen Wellenbereichen entweder zylindrisch oder konisch geschliffen werden sollen.
  • Der „Freitragmodus" wird verwendet, um Endbereiche von relativ langen Werkstücken maschinell zu bearbeiten, die ausreichend durch eine seitliche Hilfsstützeinrichtung abgestützt werden.
  • Der „Durchgangsmodus" wird exklusiv zum Bearbeiten von zylindrischen Werkstücken ohne jede stufenförmige Durchmesseränderung verwendet und ist nützlich für eine maschinelle Bearbeitung von Werkstücken mit erhöhter Produktivität, deren Länge größer als die Breite des Schleifrades ist, und steht typischerweise mit der Verwendung von automatischen Zuführ- und Entlade-Fördereinrichtungen für die Werkstücke in Verbindung.
  • Diese Hauptmodi und Varianten hiervon sind einem Fachmann wohlbekannt und erfordern jeweils spezifische Steuerungen, relatives Positionieren und Verschwenken der Achse des Steuerrades in Bezug zu der Achse des Schleifrades und ebenso spezielle geometrische Konfigurationen des das Werkstück abstützenden Kopierlineals.
  • Wie auch immer die Profile der Umfangsoberfläche des Schleifrades und des Steuerrades sind, müssen die Bearbeitungsoberflächen beider Räder, um dem Werkstück ein gewünschtes Profil der Umfangsoberfläche zu geben, aufgrund der unvermeidbaren fortschreitenden Abnutzung und dem Verlust der idealen Ausrichtung des Profiles ihrer bearbeitenden Oberfläche oder Oberflächen periodisch erneut abgerichtet werden.
  • Dieses erneute periodische maschinelle Abrichten (das generell häufiger für das Schleifrad und relativ weniger häufig für das Steuerrad nötig ist) wird ausgeführt, indem die Zufuhr von Werkstücken zu der Maschine für eine Zeit gestoppt wird, die erforderlich ist, um einen Zyklus zum erneuten Abrichten einer Radoberfläche auszuführen, während dessen präzis positionierte Abrichtwerkzeuge über die Breite der Räder verfahren werden, um die Umfangsoberfläche des Schleifrades und/oder des Steuerrades maschinell zu bearbeiten, um die Genauigkeit der Werkzeugprofile der Umfangsoberflächen der beiden Räder wieder herzustellen.
  • Das Dokument EP 1 080 843 A (D1) beschreibt einen Spitzenlos-Schleifer, der zwei unterschiedliche Abrichtschienen erfordert, wobei eine zum Abrichten des Schleifrades und die andere zum Abrichten des Steuerrades dient, und wobei die in sich schwere Anordnung des Schleifrades gemäß dem häufigst angewendeten Konzept längs zweier Achsen verschiebbar ist.
  • Ganz allgemein erfordern das Abrichtwerkzeug für das Schleifrad und das Abrichtwerkzeug für das Steuerrad komplexe Aktuatoren für eine Zweiachsen-Steuerung, um präzise das gewünschte Profil auf den Arbeitsbereichen der Umfangsoberflächen der jeweiligen erneut abzurichtenden Räder zu erzeugen.
  • Das erneute Abrichten der Umfangsoberfläche des Steuerrades, dessen Achse oft um einen gewissen Winkel in Bezug zu der Achse des Schleifrades verschwenkt ist, um eine gewünscht transversale Fortbewegung des Werkstückes auszuführen oder um das drehende Werkstück, das einen gestuften Durchmesser aufweist, in einer stabilen Anlage gegen die Seite des Steuerrades zu halten, bringt das Problem mit sich, die Umfangsoberfläche des Steuerrades gemäß einer hyperboloiden Form erneut abzurichten, um eine im Wesentlichen gerade Kontaktlinie mit dem drehenden Werkstück sicherzustellen. Diese Berechnungsprobleme können in hohem Umfang erleichtert werden, indem das geneigte Steuerrad mit einem Werkzeug maschinell bearbeitet wird, dessen Arbeitsweg so eingestellt wird, dass er soweit wie möglich mit der Kontaktlinie einer Umfangsoberfläche des Rades mit dem Werkstück während des Schleifprozesses zusammenfällt, d. h. dass die Umfangsoberfläche des Steuerrades mit einem Abrichtwerkzeug maschinell bearbeitet wird, das auf der Frontseite des Steuerrades und nicht auf der Rückseite oder auf der Oberseite positioniert ist, wie diese im Stand der Technik allgemein üblich ist.
  • In jedem Falle sind die kumulativen Kosten von zahlreichen unabhängigen in linearen Achsen arbeitenden Steuereinrichtungen, die in der Maschine eingesetzt werden, offensichtlich.
  • Eine Grundvoraussetzung für die Belastungsstruktur eines Spitzenlos-Schleifers ist die Steifigkeit in Anbetracht der relativ großen Masse der Anordnung des Schleifrades, das häufig Zugspannungen und Stößen ausgesetzt ist, die Vibrationen verursachen können. Tatsächlich kann die Präzision der arbeitsintensiv gefundenen optimalen Abrichtsteuerungen durch Vibrationen verschlechtert werden, die durch zufällige Schocks von außergewöhnlicher Intensität verursacht werden, und zwar selbst im Falle von großzügig bemessenen Belastungsstrukturen, die das schwere und schnell drehende Schleifrad abstützen. Nebenbei können, wenn die im Betrieb gefundenen Abrichtparameter hoch gesetzt werden, Vibrationen die Abrichtwerkzeuge, die allgemein teure synthetische Diamanten enthalten, beschädigen oder irreparabel zerstören. Die Notwendigkeit, das schwere und schnell drehende Schleifrad auf mehreren linear bewegliche Schlitten zu montieren (zum Bewegen längs zweier orthogonaler Achsen mit genauer Steuerung), reduziert die gesamte Steifheit und macht die Anordnung noch empfindlicher für Vibrationen.
  • In einem weiteren Aspekt muss das Schleiffluid, das üblicherweise dem Schleifrad mit hohen Flussraten zugeführt wird, kontinuierlich und effektiv abgezogen werden, um die Überflutung der Arbeitszone durch gelegentliche Verklumpungen zu verhindern.
  • AUFGABEN UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Um diese wichtigen und teilweise gegensätzlichen Anforderungen zu erfüllen, gibt die vorliegende Erfindung eine außergewöhnlich effektive und einfache technische Lösung mithilfe einer Schleifmaschine gemäß Anspruch 1 an.
  • Es wurde gefunden, dass dann, wenn eine Anwendung einer die Oberfläche abrichtenden maschinellen Bearbeitung der Arbeitsoberflächen der zwei kooperierenden Räder in einer im Wesentlichen Koinzidenz mit den entsprechenden Kontaktlinien mit dem Werkstück erlaubt wird, das Schleifrad lediglich auf einem einzigen Schlitten montiert werden kann, der durch eine Steuereinrichtung in einer relativ linearen Achse seitwärts längs nur einer transversalen Achse angetrieben wird, um eine die Oberfläche abrichtende Phase der Umfangsoberflächen des Schleifrades und/oder des Steuerrades auszuführen.
  • Durch die Verwendung lediglich eines einzigen transversal bewegbaren Schlittens, anstelle von üblicherweise zwei orthogonal bewegten Schlitten, können die Steifigkeitseigenschaften der Anordnung des Schleifrades insgesamt verbessert werden, das dann auch weniger empfindlich für Schwingungen ist.
  • Vorzugsweise ist die Anordnung des Schleifrades, die den einzigen Schlitten zum Bewegen des Schleifrades in einer seitlichen Verschwenkung orthogonal zu der Längsachse des Maschinenbettes während einer Abrichtphase umfasst, in einer Ebene der Laststruktur der Maschine abgestützt, die in Bezug zu der Ebene des Maschinenbettes (das üblicherweise horizontal ist), auf dem das Steuerrad und das Kopierlineal für das Werkstück abgestützt sind, mit einem Winkel geneigt angeordnet, wobei dieser Winkel zwischen einigen Grad und 90 Grad liegen kann.
  • Im Falle einer besonders schweren Anordnung für das Schleifrad, wird der Neigungswinkel vorzugsweise auf maximal 45 Grad begrenzt.
  • Eine solche optionale und in vielen Fällen bevorzugte Anordnung verbessert weiterhin die Toleranz für zufällig auftretende Zugspannungen und Stöße auf die Anordnung des Schleifrades, wobei nebenbei signifikant die Bedingungen für eine leichtere und schnellere Abfuhr des Kühlfluids verbessert werden, das dem Schleifrad zugeführt wird.
  • Die Abrichtwerkzeuge zum maschinellen Bearbeiten der Umfangsoberflächen der beiden Räder sind jeweils (zum Abrichten der Oberfläche des Steuerrades) auf der Anordnung für das Schleifrad beziehungsweise (zum Abrichten der Oberfläche des Schleifrades) auf dem longitudinal angetriebenen Schlitten installiert, der die Anordnung des Steuerrades trägt, und zwar jeweils seitwärts an einem Ende und am gegenüber liegenden Ende des Stellrades bzw. des Steuerrades.
  • Das Abrichtwerkzeug für das Steuerrad, das auf der Anordnung für das Schleifrad montiert ist, ist an einem schwenkbar gehaltenen Arm angeordnet, der in eine Warte- oder zurückgezogene Position während des Schleifprozesses platziert und in eine nach vorne reichende Position bewegt werden kann, um die Umfangsoberfläche des Steuerrades während eines erneuten Abrichtzyklusses maschinell zu bearbeiten.
  • Die relative Lage des Steuerrades und der Halterung für das Kopierlineal zum Unterstützen des Werkstückes, das auf dem längs beweglichen Schlitten getragen wird, kann entweder durch ein manuell betätigbares Stellrad eingestellt werden oder indem alternativ hierzu ein zweiter Schlitten verwendet wird, der das Steuerrad trägt und in Längsrichtung auf dem (ersten) Schlitten, der sich auf dem Maschinenbett bewegt, durch eine dritte Steuereinrichtung in einer linearen Achse verschiebbar ist.
  • Das Steuerrad ist in einem Schwenkgestell gehalten, um das Verschenken seiner Achse um einen gewissen Winkel (üblicherweise zwischen 1° und 9° zu erlauben, wenn in einem „Durchgangsmodus" gearbeitet wird.
  • Optional kann die Anordnung für das Steuerrad auf dem Maschinenbett in der horizontalen Ebene des Betts um einen gewissen Winkel verdreht werden, um konische Werkstücke zu schleifen.
  • Die Bewegung des longitudinal verschiebbaren Hauptschlittens, der das Gestell für das Kopierlineal, das Abrichtwerkzeug für das Schleifrad und die verschwenkbare Anordnung für das Steuerrad trägt, und/oder die Bewegung des zweiten Schlittens für eine Längsverschiebung des Steuerrades oder die Bewegungen sowohl der längs verschieblichen Haupt- und Sekundärschlitten sowie die transversale Bewegung der Anordnung für das Steuerrad und für das Abrichtwerkzeug für das Steuerrad können koordiniert gesteuert werden, um das gewünschte erneuerte Profil der Umfangsoberfläche des Schleifrades und/oder des Steuerrades zu erzeugen, wenn das jeweilige auf der Anordnung für das Schleifrad getragene Abrichtwerkzeug in eine Betriebsposition platziert wird, um die Umfangsoberfläche des Steuerrades maschinell zu bearbeiten.
  • In der Praxis kann die gesamte Anzahl der Steuereinrichtungen für eine lineare Achse, die zum Abrichten der Arbeitsoberflächen des Schleifrades und des Steuerrades erforderlich sind, gerade mal zwei oder gemäß einer alternativen Ausführungsform drei sein, sodass eine deutliche Kostenersparnis im Vergleich zu anzahlmäßig mehreren Steuereinrichtungen für eine lineare Achse erreicht wird, die in bekannten Maschinen mit vergleichbarer Kapazität und Leistung verwendet werden.
  • In jedem Falle verwendet die (wegen ihres relativ hohen Gewichts und der Drehgeschwindigkeit) hochkritische Anordnung für das Schleifrad einen einzigen transversal bewegbaren Schlitten, sodass eine erhöhte Steifigkeit erreicht wird und praktisch keine Vibrationen auftreten.
  • Die Tatsache, dass die maschinelle Bearbeitung der Oberfläche des Schleifrades und der Oberfläche des Steuerrades an deren jeweiligen Vorderseiten stattfindet, d. h. in anderen Worten längs einer Trajektorie der Spitze des Abrichtwerkzeuges, die praktisch mit der Kontaktlinie des Rades mit dem Werkstück zusammenfällt, vereinfacht sehr eine äußerst genaue Interpolation der jeweils orthogonalen Bewegungen der Anordnungen der zwei Räder, die die jeweiligen Abrichtwerkzeuge tragen und erzeugt effektiv ein gradliniges Profil, selbst dann, wenn die Achse des Steuerrades aus der parallelen Lage mit der Achse des Schleifrades herausgeschwenkt wird.
  • Die Erfindung ist präziser in den anhängenden Ansprüchen definiert.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Gesamtansicht einer Spitzenlos-Schleifmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
  • 2 ist eine Gesamtansicht einer Spitzenlos-Schleifmaschine gemäß einer alternativen Ausführungsform.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht der Spitzenlos-Schleifmaschine gemäß 2, in der eine Schleifphase dargestellt ist.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht der Spitzenlos-Schleifmaschine gemäß 2, in der die maschinelle Bearbeitung der Umfangsoberfläche des Schleifrades dargestellt ist.
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht der Spitzenlos-Schleifmaschine gemäß 2, in der die maschinelle Bearbeitung der Umfangsoberfläche des Steuerrades dargestellt ist.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN GEMÄSS DER ERFINDUNG
  • 1 ist eine Grunddarstellung einer bevorzugten beispielhaften Ausführung eines Spitzenlos-Schleifers gemäß der Erfindung.
  • Die Maschine hat eine Basis 1, auf der fest ein horizontales Maschinenbett beziehungsweise Werkbankelement 2 und eine separate Stützstruktur 3 für das Schleifrad G befestigt sind.
  • Das horizontale Werkbankelement 2 kann in der horizontalen Ebene um den Zapfen 4 gedreht werden, um konische Werkstücke zu bearbeiten, wie dieses für diese Maschinen üblich ist.
  • Das Kopierlineal 5, das das Werkstück W abstützt, ist in einem Kopierlinealträger 6 gehalten, der auf einem ersten Schlitten 7 befestigt ist, auf dem ebenfalls ein aufrechter Ständer 18 montiert ist, an dessen Spitze ein mit Diamanten bestücktes Abrichtwerkzeug 17 zur maschinellen Bearbeitung der Oberfläche des Schleifrades G befestigt ist. Der Schlitten 7, der das schwenkbare Steuerrad C trägt und dessen Drehzapfen mit 8 bezeichnet ist, wird in Längsrichtung auf dem horizontalen Bankelement 2 durch eine Steuereinrichtung für eine erste lineare Achse verschoben, wobei die Steuereinrichtung schematisch durch den Betätigungsmotor M1 und die Spindel 9 angegeben ist.
  • Das Steuerrad C ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf einem zweiten Schlitten 10 montiert, der in Längsrichtung auf den ersten Schlitten 7 verschiebbar ist, indem ein manuell betätigbares Stellrad 11 verdreht wird, das die Spindel 12 antreibt, um die Entfernung des Steuerrades C von dem auf dem Kopierlineal 5 abgestützten Werkstück einzustellen.
  • Das Schleifrad G ist auf einem einzigen Schlitten 13 montiert, der transversal zu der Längsachse der Maschine bewegt wird.
  • Die transversale Bewegung der Schleifradanordnung wird durch eine zweite, in einer linearen Achse wirkende Steuereinrichtung ausgeübt, die schematisch durch den Betätigungsmotor M2 und die Spindel 14 angegeben ist.
  • Ein Abrichtwerkzeug 15 zur periodischen maschinellen Bearbeitung der Umfangsoberflächen des Steuerrades C wird am Ende eines Schwenkarmes 16 getragen, der seitwärts von dem Schleifrad montiert ist. Der schwenkbar gehaltene Arm 16 kann von seiner Ruheposition in eine aktive Position verdreht werden, um eine Abrichtphase der Umfangsoberfläche des Steuerrades C auszuführen.
  • In 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Maschine gemäß dieser Erfindung gezeigt. Bei dieser alternativen Ausführung ersetzt eine in einer linearen Achse wirkende Steuereinrichtung, die durch den Betätigungsmotor M3 angegeben ist, das manuell betätigte Stellrad 11 in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht der Maschine gemäß 2 in einer Stellung während eine Schleifbearbeitung des Werkstücks W.
  • In dieser perspektivischen Ansicht ist die Position des mit Diamanten bestückten Abrichtwerkzeugs 17 für die maschinelle Bearbeitung der Oberfläche des Schleifrades G, das am oberen Ende des aufrechten Ständers 18 montiert ist, welcher auf dem ersten Schlitten 7 gemeinsam mit dem Träger 6 für das Kopierlineal befestigt ist, deutlicher zu ersehen.
  • Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Maschine gemäß dieser Erfindung sind beide Abrichtwerkzeuge 15 und 17 so angeordnet, dass das entsprechende Rad an dessen „Stirnseite" maschinell bearbeitet wird. Insbesondere sind während der Ausführung einer Abrichtphase die räumlichen Wege der Schneidspitzen der Abrichtwerkzeuge 15 und 17 relativ zu den Arbeitsoberflächen des durch das Abrichtwerkzeug bearbeiteten Rades parallel zueinander und fallen mit den Kontaktlinien des jeweilig bearbeiteten Rades mit dem Werkstück W während des Schleifprozesses zusammen.
  • Diese Bedingung zum Ausführen des Abrichtens der Arbeitsoberflächen des Schleifrades und des Steuerrades eliminiert praktisch die Notwendigkeit einer akkuraten Berechnung einer optimalen Hyperboloidkurve, wie dieses in vielen Umständen notwendig wäre, um eine gerade Kontaktlinie des bearbeiteten Rades mit einer zylindrischen Oberfläche des Werkstückes sicherzustellen, wobei ein eventueller Schwenkwinkel der Achse des Steuerrades in Bezug zu der Achse des Schleifrades berücksichtigt wird, wie dieses normal notwendig ist, um eine gewisse Vorschubgeschwindigkeit der Werkstücke W während des Schleifens gemäß einem so genannten „Durchgangsmodus" in transversaler Richtung auszuführen.
  • Bei der Maschine des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels wird das Abrichten eines bestimmten Arbeitsprofils des Schleifrades G und des Steuerrades C durch koordiniert gesteuerte Bewegungen von zwei Schlitten erreicht, nämlich eine Bewegung des ersten Schlittens 7 in seiner Längsachse, der das Steuerrad C und das Abrichtwerkzeug 17 trägt, und die Bewegung des zweiten Schlittens 13 in einer transversalen Achse, der das Schleifrad G und das Abrichtwerkzeug 15 trägt.
  • Die relative Lage des Steuerrades C in Bezug zu dem Träger 6 des Kopierlineals wird in Funktion der Dimensionen des Werkstückes W entweder manuell durch Verdrehen des Stellrades 11 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 oder automatisch durch die Steuereinrichtung M3 für eine dritte lineare Achse bei dem alternativen Ausführungsbeispiel gemäß 2 eingestellt.
  • Natürlich verstärkt die Verwendung einer Steuereinrichtung für eine dritte lineare Achse die Möglichkeiten, eine vollautomatische Steuerung des Arbeitsprozesses auszuführen einschließlich der Suche und der Aufrechterhaltung von optimalen abgeglichenen Bedingungen beim Ausführen des Schleifprozesses.
  • In jedem Fall ist die gesamte Anzahl von Steuereinrichtungen in einer linearen Achse für eine gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Maschine kleiner als die Anzahl, die üblicherweise bei Maschinen mit vergleichbarer Kapazität und Leistung verwendet wird.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ebene der Einspannstruktur, die die Anordnung des Schleifrades abstützt, nicht horizontal, sondern um einen Winkel α angeneigt. Obwohl diese Bedingung nicht strikt wesentlich ist, um die Aufgaben dieser Erfindung mit einer minimalen Anzahl von Steuereinrichtungen für eine lineare Achse zu erreichen, verstärkt sie weiterhin die Steifheit der Anordnung des Schleifrades, sodass diese etwaigen Vibrationen weniger ausgesetzt ist. Der Neigungswinkel α ist vorzugsweise gleich oder kleiner als 45 Grad im Falle von relativ großen und schweren Anordnungen für das Schleifrad, kann jedoch sogar 90 Grad sein.
  • In jedem Falle verbessert eine Neigung der Stützebene für das Schleifrad in Bezug zu der Ebene des Maschinenbettes 2 die Bedingungen für eine schnellere und weniger problematische Abführung des Schleiffluides.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht der Maschine gemäß 2, wobei eine Schleifphase dargestellt ist. Bei dieser perspektivischen Ansicht können die funktionalen Elemente und deren Lage genauer erkannt werden, die oben in Bezug zu den 1 und 2 beschrieben wurden.
  • Wie schematisch dargestellt, kann die Anordnung des Steuerrades, das auf dem zweiten Schlitten 10 montiert ist, in der vertikalen Ebene um den Drehzapfen 8 in den 1 und 2 verschwenkt werden, wie dieses schematisch durch die Pfeile angedeutet ist, um die Achse des Steuerrades C in Bezug auf die Achse des Schleifrade G um einen gewissen Winkel zu neigen, um den Vorschub der Werkstücke transversal entlang der Arbeitsoberflächen der zwei Räder zu verbessern, wenn die Maschine in einem „Durchgangsmodus" betrieben wird. Dies wird generell getan, um lange zylindrische Werkstücke (länger als die Breite der Räder) zu schleifen. Der Schwenkwinkel der Achse des Steuerrades kann etwa 1° oder bis zu 9° betragen. Selbst wenn die Ach se des Steuerrades C verschwenkt wird, bleibt die Position des Abrichtwerkzeugs 17 unverändert, da das Abrichtwerkzeug 17 auf dem ersten Schlitten 7 gemeinsam mit dem Träger 6 für das Kopierlineal montiert ist.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht der Maschine, wobei die Ausführung einer Abrichtphase für die Umfangsoberfläche des drehenden Schleifrads G dargestellt ist.
  • Um eine solche periodische Abrichtphase für das Schleifrad G auszuführen, wird die Zufuhr von Werkstücken zu der Maschine kurzzeitig unterbrochen, und die Steuereinrichtung M1 für eine lineare Achse des longitudinal bewegten ersten Schlittens 7 und die Steuereinrichtung M2 für eine lineare Achse des transversal bewegten Schlittens 13 für die Anordnung des Steuerrades werden koordiniert angetrieben, um die gewünschte maschinelle Bearbeitung der Umfangsoberfläche des Schleifrades G während dessen transversalen Verschwenkens durch das mit Diamanten bestückte Abrichtwerkzeug 7, das von dem longitudinal bewegten Antriebsschlitten 7 getragen wird, zu erzeugen. Wenn das maschinelle Abrichten beendet ist, wird der das Abrichtwerkzeug 17 tragende Schlitten 7 zurückgezogen, und die Anordnung für das Schleifrad wird in dessen normale Arbeitsposition durch die entsprechende Steuereinrichtung M2 für eine lineare Achse zurückgeführt. Danach werden die Schleifparameter erneut gesetzt und der Schleifprozess für Werkstücke kann wieder aufgenommen werden.
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht der Maschine, in der die Ausführung einer Abrichtphase für das drehende Steuerrad C durch das entsprechende Abrichtwerkzeug 15, das an der Spitze des Schwenkarmes 16 gehalten ist, dargestellt wird.
  • Dieser Arbeitsgang kann simultan mit einem Abrichtverfahren für das Schleifrad ausgeführt werden oder separat hiervon, indem die relativen Positionen des Steuerrads und des mit Diamanten bestückten Abrichtwerkzeugs 14 durch eine Verschiebung auf dem zweiten Schlitten 10 modifiziert werden.
  • Um eine solche Abrichtphase für das Steuerrad C auszuführen, wird die Zufuhr von Werkstücken kurzfristig unterbrochen, im Falle, dass die Werkbank 2 in eine geneigte Position gesetzt war (in der horizontalen Ebene gedreht), und zwar aufgrund der Konizität der der Maschine zugeführten Werkstücke, und die Werkbank 2 wird kurzfristig in eine perfekte Ausrichtung mit der Längsachse der Maschine gebracht.
  • Der Schwenkarm 16 wird verdreht, um das Abrichtwerkzeug 15 in eine Arbeitsposition zu bringen, und die Steuereinrichtung M1 für eine lineare Achse des ersten longitudinal bewegten Schlittens 7 und die Steuereinrichtung M2 für eine lineare Achse des transversal bewegten Schlittens 13 werden koordiniert aktiviert, um die Anordnung des Schleifrades transversal anzutreiben, um die Umfangsoberfläche des drehenden Steuerrades C längs einer Linie parallel zu und praktisch zusammenfallend mit der Kontaktlinie des Steuerrades C mit dem Werkstück während einer Schleifphase maschinell zu bearbeiten.
  • Sobald das maschinelle Abrichten beendet ist, wird der Schlitten 7 zurückgezogen und die Anordnung für das Schleifrad geht in ihre normale Arbeitsposition zurück, der Schwenkarm 16 wird in seine (inaktive) Ruheposition angehoben, und das Schleifen von Werkstücken kann wieder aufgenommen werden (nach dem Zurückfahren der Werkbank 2 in die gewünschte geneigte Orientierung, falls dieses der Fall ist). Im Gegensatz dazu wird die Neigung der Drehachse des Steuerrades C, wenn sie denn für den speziellen auszuführenden Prozessvorgang gesetzt wird, auch während der Abrichtphase des Steuerrades C aus dem oben diskutierten Gründen aufrechterhalten.
  • Die Fähigkeit, das maschinelle Abrichten der Oberflächen des Schleifrades und des Steuerrades längs räumlicher Wege der Werkzeuge auszuführen, die praktisch mit der Kontaktlinie der jeweiligen Räder mit dem drehenden Werkstück zusammenfallen, sichert eine fast perfekte geradlinige maschinelle Bearbeitung der Oberflächen der Räder unabhängig von dem Schwenkwinkel der Achse des Steuerrades C in Bezug zu der Achse des Schleifrades G, der zum Ausführen eines gewissen Schleifprozesses festgesetzt werden kann, ohne eine zentrale Prozessoreinheit mit komplexen Berechnungen zu belasten, die eine korrekte Interpolation der wechselseitig orthogonalen Bewegun gen der Schlitten oder von unabhängigen Anordnungen von Werkzeughaltern, die durch entsprechende Steueraktuatoren in eine linearen Achse angetrieben werden, regeln.

Claims (8)

  1. Spitzenlos-Schleifmaschine mit einer Einspannstruktur (2, 3), die ein Maschinenbett (2), einen Träger (6) für ein Kopierlineal (5) zum Unterstützen des Werkstückes (W) und ein Steuerrad (C) aufweist, die beide auf einem ersten Schlitten (7) montiert sind, der in Längsrichtung durch eine erste in einer linearen Achse verstellbare Steuereinrichtung (M1) auf dem Bett verschiebbar ist, und mit einer Einrichtung zum Vorbewegen des Steuerrades (C) in Richtung auf den Träger (6) für das Kopierlineal und zum engen Umfassen und Verdrehen des abgestützten Werkstücks (W), mit einem Schleifrad (G), das auf der Einspannstruktur (3) abgestützt ist, um Material von der Oberfläche des abgestützten und gedrehten Werkstückes durch das Steuerrad (C) auf dem Kopierlineal (5) abzutragen, mit einem ersten Abrichtwerkzeug (17), um periodisch die Schneidoberfläche des Schleifrades zu bearbeiten, das auf dem ersten Schlitten (7) seitwärts von einem Ende des Steuerrades (C) montiert ist, mit einem zweiten Abrichtwerkzeug (15), um die Oberfläche des Steuerrades, das in das Werkstück eingreift und an dem Ende eines Schwenkarmes (16) angeordnet ist, der seitwärts von dem Rand des Schleifrades (G) auf der dem Rand des Steuerrades (C) gegenüber liegenden Seite gelegen ist, und mit einer Einrichtung (8) zum Verschwenken der Achse des Steuerrades (C) gegenüber der Achse des Schleifrades (G), wenn ein Schleifen in einem Durchgangsmodus erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifrad (G) auf einem einzigen Schlitten (13) montiert ist, der durch eine zweite Steuereinrichtung (M2) längs einer linearen Achse in einer Ebeneder Einspannstruktur (3) in einer Richtung orthogonal zu der Längsachse des Betts (2) bewegbar ist; der einzige Schlitten (13) transversal durch die zweite Steuereinrichtung (M2) längs einer linearen Achse bewegt wird, um die Oberfläche des Schleif rades (G) durch das erste Abrichtwerkzeug (17) zu bearbeiten und/oder die Oberfläche des Steuerrades (C) durch das zweite Abrichtwerkzeug (15) zu bearbeiten, wenn dieses durch den Schwenkarm (16) gezielt positioniert wird.
  2. Spitzenlos-Schleifmaschine nach Anspruch 1, wobei die Längsbewegung des ersten Schlittens (7) und die transversale Bewegung des zweiten Schlittens (13) koodiniert während einer Abrichtphase gesteuert werden, um das gewünschte Profil der Umfangsoberfläche des Rades (G, C) zu erzeugen, die durch das jeweilige Abrichtwerkzeug (17, 15) bearbeitet wird.
  3. Spitzenlos-Schleifmaschine nach Anspruch 1, wobei die Ebene der Einspannstruktur (3), die das auf dem transversal bewegbaren zweiten Schlitten (13) montierte Schleifrad (G) abstützt, in Bezug zu der Ebene der Maschinenbetts (2) geneigt ist.
  4. Spitzenlos-Schleifmaschine nach Anspruch 3, wobei der Inklinationswinkel gleich oder geringer als 45° ist.
  5. Spitzenlos-Schleifmaschine nach Anspruch 3, wobei der Inklinationswinkel gleich oder geringer als 90° ist.
  6. Spitzenlos-Schleifmaschine nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Einstellen der relativen Lage des Steuerrades (C) gegenüber dem Gestell für die Kopierschablone (6) und gegenüber dem ersten Abrichtwerkzeug (17) als Teil eines zweiten Schlittens (10) ausgebildet ist, der das an einem Gelenk (8) montierte Steuerrad (C) trägt und in Längsrichtung auf dem ersten Schlitten (2) durch ein manuell betätigtes, eine Spindel (12) verdrehendes Stellrad (11) verschiebbar ist.
  7. Spitzenlos-Schleifmaschine nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Einstellen der relativen Lage des Steuerrades (C) gegenüber dem Träger (6) der Kopierschablone und gegenüber dem ersten Abrichtwerkzeug (17) als ein zweiter Schlitten (10) ausgebildet ist, der das an einem Gelenk (8) angeordnete Steuerrad (C) trägt und in Längsrichtung auf dem ersten Schlitten (7) durch eine dritte Steuereinrichtung (M3) längs einer linearen Achse verschiebbar ist.
  8. Spitzenlos-Schleifmaschine nach Anspruch 1, wobei die Verstellwege der Schneidspitzen der Abrichtwerkzeuge (17, 15) parallel zu den Kontaktlinien mit einer Umfangsfläche des jeweiligen Rades mit dem drehenden Werkzeug sind und insbesondere mit diesen zusammen fallen, wenn der einzige Schlitten (13) transversal verschwenkt wird, selbst wenn die Verschwenkeinrichtung (8) die Achse der Räder (G, C) außerhalb einer perfekten Parallelanordnung hält.
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