Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft Schleifmaschinen nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1. Ein Beispiel einer solchen Maschine wird in der US-PS 5 103 596
offenbart.
Vorgeschichte der Erfindung
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Historisch gesehen wurden Schleifmaschinen auf das Schleifen einer großen Zahl
eines bestimmten Bauteils, wie zum Beispiel einer Nockenwelle für einen Motor
eines Kraftfahrzeugs, eingerichtet. Mit dem Trend zu einer größeren Vielfalt von
Motoren ergab sich die Notwendigkeit zum Herstellen kleinerer Stückzahlen von
verschiedenen Nockenwellen und anderen zu schleifenden Bauteilen.
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Anstelle des Ausbildens verschiedener Maschinen zum Schleifen der
verschiedenen Bauteile unter Beanspruchung wertvoller Werkstattflächen und einer
Erhöhung des Verwaltungsüberbaus sieht die vorliegende Erfindung für diese
Schwierigkeit eine alternative Lösung vor.
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In der Patentschrift FR-A-2 614 226 wird eine Schleifmaschine mit einem Tisch
oder Rahmen und einer Schleifscheibe, gegenüber der der Tisch verschiebbar ist,
erläutert. Der Tisch trägt erstens einen Spindel- und einen Reitstock, zwischen
denen das Werkstück drehbar gehalten wird und die in ihrem Abstand auf dem
Tisch relativ verstellbar sind, und zweitens eine einstellbare Werkstückauflage.
Da jedoch alle diese Verschiebungen und Einstellungen unter mechanischer
Beobachtung durchgeführt werden müssen, ist diese bekannte Maschine nicht ausreichend
flexibel zum schnellen Bearbeiten kleinerer Mengen unterschiedlicher
Bauteile.
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In ähnlicher Weise offenbart die US-A-5 103 596 eine Schleifmaschine mit einem
Arbeitstisch und einer Schleifscheibe, gegenüber der der Arbeitstisch
verschiebbar ist. Der letztere trägt erstens einen Spindel- und einen Reitstock, die im
Abstand einstellbar sind, und zweitens eine verschiebbare Werkstückauflage oder
eine eine Durchbiegung verhindernde Vorrichtung, wobei die Werkstückauflage
und mindestens der Spindel- oder der Reitstock gegenüber dem Arbeitstisch
verstellbar sind. Eine solche Maschine eignet sich insbesondere zum genauen
Schleifen von schlanken zylinderförmigen Werkstücken.
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Das Dokument JP 5 031 667 A offenbart ein automatisiertes Schleifsystem, bei
dem ein Bearbeitungsdaten enthaltendes Speichermedium mit einem zu
schleifenden Werkstück körperlich zusammenwirkt und eine NC-Vorrichtung diese
Daten liest und damit mit dem Werkstück in Eingriff gelangende Elemente wie eine
Schleifscheibe, einen Spindelstock, einen Reitstock, Werkstückauflagen und
Meßanordnungen steuert. Dieses bekannte System offenbart jedoch kein Mittel
zum Verhindern von möglichen Fehlern in der Seitenpositionierung des
Werkstücks.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung einer
verbesserten computergesteuerten Schleifmaschine, bei der diese
Seitenpositionierungsfehler berichtigt werden können.
Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Schleifmaschine mit einem
Arbeitstisch und einer Schleifscheibe vorgesehen, gegenüber der der Arbeitstisch
verschiebbar ist, der erstens einen Spindelstock und einen gegenüber diesem im
Abstand einstellbaren Reitstock und zweitens eine verstellbare Werkstückauflage
trägt, wobei mindestens der Spindelstock oder der Reitstock und zusätzlich die
Werkstückauflage gegenüber dem Arbeitstisch verstellbar sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Relativbewegungen und Einstellungen unabhängig von der
Relativlage der Schleifscheibe und des Arbeitstisches durch programmierbare,
mindestens teilweise gegenüber einem Seitenbezugspunkt programmierte
Antriebsmittel rechnergesteuert sind, wobei der Seitenbezugspunkt zum Bestimmen der
Relativlage der Schleifscheibe und des Arbeitstisches in einer Richtung parallel
zu einer zwischen dem Spindelstock und dem Reitstock verlaufenden Achse
dient, um damit den Spindelstock und/oder den Reitstock und/oder die
Werkstückauflage zu positionieren und die Positionierung von verschiedenen
Werkstücken und deren Teilen zum Schleifen in ihrer genauen Stellung vor der
Schleifscheibe zu ermöglichen.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden in den beigehefteten Patentansprüchen
dargelegt.
Beschreibung der Ausführungsform
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Die Erfindung wird nun weiter an einem Beispiel unter Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben. In diesen ist:
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Fig. 1 eine allgemeine Ansicht einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine,
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Fig. 2 eine Nahansicht mit Darstellung des an einer Radialfläche des Werkstücks
anliegenden Tastkopfes,
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Fig. 3 eine Nahansicht mit Darstellung der Schleifscheibe und der
Werkstückauflagen,
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Fig. 4 eine Innenansicht der Maschine mit Darstellung des auf der
Maschinenbasis montierten Arbeitskopfes und
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Fig. 5 die Darstellung des Antriebsmechanismus zum Drehen des
Scheibenkopfes um eine Vertikalachse.
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Gemäß der Darstellung in Fig. 1 trägt das Hauptmaschinenbett 10 einen nicht
sichtbaren Scheibenkopf in der verschiebbaren Umkleidung 12, die zum
Einsetzen und Herausnehmen von Werkstücken geöffnet werden kann und ein
Sichtfenster 14 aufweist. Eine computergestützte Steuer- und Regelanordnung 16 steht
neben der Maschine und kann zu ihrer Steuerung mit der Hand eingestellt
werden, so daß verschiedene Werkstücke gemäß der einprogrammierten Information
aufgenommen und geschliffen werden.
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In Fig. 2 wird ein Tastkopf 18 gezeigt, der an der Radialschulter 20 eines
vorbearbeiteten Abschnittes des Werkstücks 22 anliegt. Der Tastkopf läßt sich mit dem
Maschinendurchmesser des Segmentes 22 in Anlage bringen und wird dann
radial bis zur Anlage an der Radialschulter, die er sucht, verschoben. Hieraus wird
eine Stellungsinformation abgeleitet und dem Computer-Steuer- und
Regelzentrum 16 zugeleitet.
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Das Werkstück ist auch in Fig. 2 sichtbar und trägt das Bezugszeichen 24.
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Auch Werkstückauflagen sind bei 26 und 28 zu erkennen, und ein in diesen
angeordnetes Antriebsmittel verstellt sie senkrecht zum Werkstück und - falls
erforderlich - auch seitlich zum Werkstück.
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Signale zum Steuern der Antriebe für die Werkstückauflagen 26 und 28 werden
vom Steuer- und Regelzentrum 16 abgenommen.
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Fig. 3 zeigt das gleiche Teil der Maschine, von einer entfernter liegenden Stelle
gesehen, mit Darstellung des Anfangs der Spindelstockanordnung 30 und des
Reitstockes bei 32. Fig. 3 zeigt auch die zusätzlichen Werkstückauflagen bei 34
und 36. Jeder dieser letzteren enthält Antriebe ähnlich denen für die Werkstückauflagen
26 und 28 und läßt sich in gleicher Weise vom Steuer- und
Regelzentrum 16 betätigen.
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Die Schleifscheibe 38 ist auch in Fig. 3 zu sehen.
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Zum Erreichen einer weiteren Steigerung der Anpassung an das Werkstück ist
die Schleifkopfanordnung der Schleifmaschine auf einer verschwenkbaren
Plattform befestigt. Fig. 4 zeigt die auf einer Basis 42 befestigte Schleifkopfanordnung
bei 40. Die Basis 42 selbst ist gegenüber einer auf dem Maschinenbett 46
gehaltenen Unterbasis 44 schwenkbar. Durch Bewegen der Basis 42 um eine in Fig. 4
nicht gezeigte Schwenkachse, aber vorzugsweise unter 90º zu der Drehachse der
Schleifscheibe, kann der Bearbeitungswinkel der Scheibe gegenüber dem
Werkstück eingestellt werden.
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Antriebsmittel zum Bewirken dieser Verschiebung und damit zum Schwenken
oder Kippen der Scheibenkopfanordnung 40 werden in Fig. 5 gezeigt. Diese
enthält einen hydraulischen oder pneumatischen Druckkolben 48, der zwischen der
Plattform 42 und seiner Schwenklagerung 50 an der Unterbasis 44 zur Wirkung
kommt. Auf dieser ist bei 52 eine Steuervorrichtung für den Druckkolben
angeordnet und ermöglicht ein Vorschieben und Zurückziehen des letzteren unter der
Einwirkung von Steuersignalen aus dem Steuer- und Regelzentrum 16.
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Über ein Bauteilprogramm werden von einer Konstruktionszeichnung
abgenommene Maßeinzelheiten der Steuerung und Regelung unmittelbar als
Eingangsdaten zugeführt.
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Die zum Herstellen eines Bauteils benötigten Maße sind wie folgt:
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1. Die Seitenpositionen der Nocken oder die einfachen Durchmesser einer
festgelegten Seitenbezugsstellung (ABSZ).
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2. Im Fall eines Nockenhöckers, die Profilform jedes Nockenhöckers, festgelegt
als "Hub"-Entfernungen über einem bestimmten minimalen Nockenhalbmesser
(Grundkreis) bei bestimmten Winkeln für einen bestimmten Halbmesser des
Stößels, und der Winkel jedes Nockenhöckers aus einer vorgegebenen
Winkelbezugsstellung (PROFILE).
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3. Im Fall eines Einfachdurchmessers, der Durchmesser.
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4. Der Neigungswinkel der Oberfläche jedes Nockenhöckers oder
Einfachdurchmessers wird unter Bezug auf die Mittellinie der Drehung der Nockenwelle
(ANGLE) festgelegt.
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5. Die Seitenstellung der Werkstücklagerhaltedurchmesser gegenüber der oben
erwähnten bestimmten Seitenbezugsstellung (ABSZ2, ABSZ3).
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6. Die Seitenstellung einer Meßbezugsseite, die senkrecht zu der Drehachse
liegt, gegenüber der oben erwähnten bestimmten Seitenbezugsstellung
(ABSZ).
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7. Die Länge des Bauteils (ABSZO).
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Mehrere radiale Werkstücklager (Werkstückauflagen) und ein axiales
Werkstücklager (Reitstock oder Reitstockspitze) werden auf dem Werkzeugtisch gehalten,
und jedes Lager wird vom Computer seitlich gegenüber dem Werkstücktisch
unabhängig positioniert. Der Spindelstock ist gegenüber dem Werkstücktisch fixiert.
Dies muß aber nicht unbedingt der Fall sein.
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Der Werkstücktisch kann auch durch den Computer seitlich gegenüber der
Schleifscheibe auf dem Scheibenkopf positioniert werden. Es leuchtet ein, daß
sich die Werkstückauflagen, die Reitstockspitze und der Spindelstock, die auf
dem Werkstücktisch befestigt sind, bei Verschieben des Werkstücktisches auch
bewegen. Die eingestellte Lage des Arbeitstisches bestimmt einen seitlichen
Bezugspunkt.
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Zum automatischen Positionieren der Reitstockspitze auf dem Arbeitstisch
verwendet das Steuer- und Regelsystem die sich auf das Bauteil beziehende
Längeninformation zum Ausbilden des notwendigen Axialschubes zum
zweckmäßigen Halten des Bauteils.
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Zum automatischen Positionieren der Werkstückauflagen auf dem Arbeitstisch
verwendet das Steuer- und Regelsystem die sich auf die Seitenstellung des
Durchmessers der Werkstückhalterung beziehende Information, so daß sich die
Werkstückauflagen in Seitenrichtung mit den
Bauteil-Werkstücklagerdurchmessern ausrichten.
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Zum automatischen Positionieren des Arbeitstisches verwendet das Steuer- und
Regelsystem die Seitenstellungen der Nockenhöcker und der
Einfachdurchmesser, so daß die Nockenhöcker und die Einfachdurchmesser nacheinander vor die
Schleifscheibe verbracht werden, so daß sie geschliffen werden können.
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Durch Verwendung des elektronischen Meßtastkopfes werden Schwankungen in
der Seitenstellung der Nockenhöcker/Einfachdurchmesser und der Durchmesser
der Werkstücklager aufgrund von Schwankungen in der Bauteiltoleranz, zum
Beispiel Schwankungen in der Mittelpunktstiefe, vermieden. Zu Beginn jedes Zyklus
nach der Positionierung der Reitstockspitze zum Halten des Bauteils wird der
Tastkopf unter Computersteuerung automatisch vorgeschoben. Der Arbeitstisch
wird so positioniert, daß er an seiner gegenüber dem Tastkopf theoretisch
richtigen Stelle eine Meßbezugsfläche setzt. Der Tastkopf wird bis zu der Meßfläche
vorgeschoben und mißt den Fehler in der Seitenstellung der Meßbezugsfläche.
Der gemessene Fehler wird dann algebraisch mit den programmierten
Seitenstellungen der Nockenhöcker/Einfachdurchmesser und der
Werkstücklagerdurchmesser, wie sie von der Bauteilzeichnung genommen werden, summiert, und damit
wird jeder mögliche Fehler in der Seitenstellung berichtigt.
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Der Neigungswinkel jedes Nockenhöckers oder Einfachdurchmessers wird vor
jedem Schleifvorgang zum Schwenken der Schleifscheibendrehachse um eine
Vertikalachse in einen bestimmten Winkel automatisch verwendet, so daß die
gewollte Oberflächenneigung auf dem fertigen Bauteil erreicht wird.
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Die sich auf das Nockenprofil beziehenden Daten werden zum Schleifen unrunder
Formen in den besonderen Winkelstellungen verwendet.