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BEREICH DER ERFINDUNG
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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.
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HINTERGURUND DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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Der „Freitragmodus" wird verwendet,
um Endbereiche von relativ langen Werkstücken maschinell zu bearbeiten,
die ausreichend durch eine seitliche Hilfsstützeinrichtung abgestützt werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In
jedem Falle sind die kumulativen Kosten von zahlreichen unabhängigen in
linearen Achsen arbeitenden Steuereinrichtungen, die in der Maschine eingesetzt
werden, offensichtlich.
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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.
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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.
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AUFGABEN UND ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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Im
Falle einer besonders schweren Anordnung für das Schleifrad, wird der
Neigungswinkel vorzugsweise auf maximal 45 Grad begrenzt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Erfindung ist präziser
in den anhängenden
Ansprüchen
definiert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Gesamtansicht einer Spitzenlos-Schleifmaschine gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung.
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2 ist
eine Gesamtansicht einer Spitzenlos-Schleifmaschine gemäß einer
alternativen Ausführungsform.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht der Spitzenlos-Schleifmaschine gemäß 2,
in der eine Schleifphase dargestellt ist.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht der Spitzenlos-Schleifmaschine gemäß 2,
in der die maschinelle Bearbeitung der Umfangsoberfläche des Schleifrades
dargestellt ist.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht der Spitzenlos-Schleifmaschine gemäß 2,
in der die maschinelle Bearbeitung der Umfangsoberfläche des Steuerrades
dargestellt ist.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
GEMÄSS
DER ERFINDUNG
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1 ist
eine Grunddarstellung einer bevorzugten beispielhaften Ausführung eines
Spitzenlos-Schleifers gemäß der Erfindung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das
Schleifrad G ist auf einem einzigen Schlitten 13 montiert,
der transversal zu der Längsachse
der Maschine bewegt wird.
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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.
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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.
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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.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht der Maschine gemäß 2 in einer
Stellung während eine
Schleifbearbeitung des Werkstücks
W.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht der Maschine, wobei die Ausführung einer
Abrichtphase für
die Umfangsoberfläche
des drehenden Schleifrads G dargestellt ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.