DE69935533T2

DE69935533T2 - Werkzeugmaschine und einrichtung zum zuführen der dafür vorgesehenen arbeitsflüssigkeit

Info

Publication number: DE69935533T2
Application number: DE69935533T
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Hiramoto; Keigo Tada
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2019-11-16
Also published as: EP1151823B1; JP4036646B2; EP1151823A4; EP1151823A1; US6585564B1; DE69935533D1; WO2001036150A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeugmaschinensystem und auf eine zugehörige Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Werkzeugmaschinensystem und eine zugehörige Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung, die das Entfernen von Spänen und das Kühlen mit einer Bearbeitungsflüssigkeit am passendsten erzielen kann, indem sie diese immer von einer optimalen Position und in einer optimalen Richtung in Bezug auf einen Teil des bearbeiteten Werkstücks während der Bearbeitung des Werkstücks mit einem Werkzeug ausstößt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Werkzeugmaschinensystem und eine Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung, die eine Bearbeitungsflüssigkeit in einem optimalen Bearbeitungsflüssigkeitszuführmodus auf einen Teil eines sich in Bearbeitung befindlichen Werkstücks, das gemäß dem Durchmesser und dem Bearbeitungszustand eines Werkstücks bearbeitet wird, das Umfangsarbeitselemente, wie ein Schleifrad oder verschiedene Fräser aufweist, und gemäß der Variation der Positionsbeziehung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück, wenn das Werkstück mit dem Werkzeug bearbeitet wird, ausstößt.
STAND DER TECHNIK
Insbesondere dann, wenn ein Metallwerkstück durch ein Werkzeug eines Werkzeugmaschinensystems bearbeitet wird, ist es wesentlich, eine Bearbeitungsflüssigkeit über den Teil des Werkstücks, der bearbeitet wird, zuzuführen, um eine zufriedenstellende Kühlungsaktion für das Entfernen der Wärme, die in dem Teil des Werkstücks, der bearbeitet wird, erzeugt wird, zu liefern, und um eine glatte Bearbeitungsaktion des Werkzeugs durch das Entfernen der Späne, die durch die Bearbeitung erzeugt werden, zu fördern.
Eine konventionelle Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung, die in einem konventionellen Maschinenwerkzeug verwendet wird, kann beispielsweise eine Schleifflüssigkeitszuführvorrichtung, die im nicht geprüften, veröffentlichten Japanischen Gebrauchsmuster (Kokai) mit der Nr. 61-124366 offenbart ist, sein, wobei diese nachfolgend als erster Stand der Technik bezeichnet wird. Die Veröffentlichung beschreibt, was man einen manuell betätigten Typ einer Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung nennen kann, bei der eine Bearbeitungsflüssigkeitsdüse in Ausrichtung mit einer Tangente eines Schleifrades an einem Schleifpunkt auf einem Radschutz getragen wird, so dass sie in Richtungen rechtwinklig zur selben Tangente zum Schleifrad beweglich ist, so dass die Bearbeitungsflüssigkeit in einer Richtung tangential zum Schleifrad am Schleifpunkt ausgestoßen werden kann, durch eine Bedienperson, die einen Einstellgriff bedient, unabhängig von einer Änderung im Durchmesser des Schleifrades. Die Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung gemäß dem ersten Stand der Technik ist jedoch nicht vollständig zufriedenstellend, da wenn der Schleifpunkt während des Verfahrens des Schleifens eines Werkstücks mit einem Schleifrad geändert wird, die Bearbeitungsflüssigkeit nicht in einer Richtung tangential zum Schleifrad an einem geänderten Schleifpunkt ausgestoßen werden kann.
Ein zweiter Stand der Technik ist ein Verfahren der Steuerung einer Position einer Schleifflüssigkeitssprühdüse, das in der nicht geprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldung (Kokai) mit der Nummer 1-146662 offenbart ist. Insbesondere offenbart diese Patentveröffentlichung ein Verfahren, in dem eine Schleifflüssigkeitssprühdüse so angeordnet ist, dass sie um eine Spindel, die ein Schleifrad hält, gedreht werden kann, sie während eines Konturschleifverfahrens mit dem Schleifrad weitergeschaltet werden kann, und bei dem die Schleifflüssigkeitssprühdüse in eine Position gesteuert wird, um sie direkt auf einen Schleifpunkt zu richten, gemäß einem Programm für das Steuern der Bewegung des Schleifrades während des Schleifverfahrens. In diesem konventionellen Verfahren des Herausspritzens der Schleifflüssigkeit gemäß dem zweiten Stand der Technik, wird die Richtung des Spritzens der Schleifflüssigkeit jedoch durch das Drehen der Schleifflüssigkeitssprühdüse um die Spindel eingestellt, wenn der Schleifpunkt, an dem das Schleifrad ein Werkstück schleift, versetzt wird, und somit kann sich die Sprühdüse der Schleifflüssigkeit nicht radial in Bezug auf das Zentrum des Schleifrades bewegen. Somit gibt der zweite Stand der Technik nichts über ein Verfahren des korrekten Einstellens der Sprührichtung der Schleifflüssigkeit der Sprühdüse der Schleifflüssigkeit an, wenn das Schleifverfahren mit einem Schleifrad eines anderen Durchmessers, das auf der Spindel gehalten wird, ausgeführt wird.
Ein dritter Stand der Technik ist eine Wassersprühvorrichtung für ein Bearbeitungszentrum, die in der nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) mit der Nr. 6-31582 offenbart ist. Diese Wassersprühvorrichtung für ein Bearbeitungszentrum kann Wasser entweder in einer horizontalen Richtung oder einer vertikalen Richtung durch eine Wassersprühdüse in vielfältiger Weise zu einem Bearbeitungspunkt sprühen, bei dem das Werkzeug des Bearbeitungszentrums ein Werkstück schneidet, um es immer zu ermöglichen, dass das Wasser zum Bearbeitungspunkt ausgestoßen wird. Diese Wassersprühvorrichtung ist so konfiguriert, dass die Wassersprühdüse um eine Spindel bewegt werden kann, die ein Werkzeug hält, durch die Drehung eines Eingriffs, und wenn sich der Bearbeitungspunkt horizontal bewegt, so kann sich die Wassersprühdüse bewegen und dem Bewegungswinkel folgen, um Wasser auf den Bearbeitungspunkt zu sprühen. Wenn sich der Bearbeitungspunkt in der Höhe ändert, so wird andererseits der Basisteil der Wassersprühdüse gedreht, um ihre Spitze vertikal zu bewegen, um es somit zu ermöglichen, dass die Wassersprühdüse Wasser zum Bearbeitungspunkt hin ausstößt.
Die Wassersprühvorrichtung für ein Bearbeitungszentrum gemäß dem dritten Stand der Technik ist jedoch nicht konfiguriert, um radial in Bezug auf das Zentrum des Werkzeugs, das auf der Spindel gehalten wird, bewegbar zu sein. Wenn sich somit der Durchmesser des Werkzeugs ändert, kann die Wasserausstoßrichtung der Wassersprühdüse leider nicht in Bezug auf den Bearbeitungspunkt mit einer ausreichenden Genauigkeit ausgerichtet werden.
Ein vierter Stand der Technik ist eine Schleifmaschine, die mit einem Radschutz für ein Schleifrad versehen ist, wie sie im US-Patent Nr. 4,619,078 angegeben ist. Bei dieser bekannten Schleifmaschine bedeckt der Radschutz das Schleifrad, das auf einer Spindel getragen wird, und sie trägt eine Zuführdüse für eine Bearbeitungsflüssigkeit, die so konfiguriert ist, dass sie um die Spindel zusammen mit dem Radschutz gedreht werden kann, um radial in Bezug auf die Spindel gemäß dem Durchmesser des Schleifrads bewegbar zu sein, um somit die Bearbeitungsflüssigkeit zum Kontaktpunkt zwischen dem Schleifrad und dem Werkstück zu liefern. Insbesondere wird die Zuführdüse für die Bearbeitungsflüssigkeit zusammen mit dem Radschutz gedreht, so dass der Radschutz und das Werkstück sich nicht in die Quere kommen, und in Reaktion auf einen reduzierten Durchmesser des Schleifrades durch Verschleiß wird die Düse in Bezug auf den Radschutz durch das Ansteuern eines Motors eingestellt, um somit die Richtung einzustellen, in der die Bearbeitungsflüssigkeit geliefert wird, oder um den Radschutz in einer radialen Richtung des Schleifrades zu bewegen.
Der vierte Stand der Technik ist jedoch ein Spezialmaschinenwerkzeug, wie eine Oberflächenschleifvorrichtung, und der Radschutz für das Abdecken des Schleifrades ist eine wesentliche Komponente. Somit führt der Versuch, ein Werkzeug lösbar auf der Spindel mittels einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung, wie in einem Bearbeitungszentrum, zu montieren, zu dem Problem, dass die automatische Werkzeugwechseloperation nicht erzielt werden kann, da der Radschutz die Werkzeugwechseloperation der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung stört. Der Nachteil dieses Stands der Technik ist somit das Fehlen der Vielseitigkeit der Anwendbarkeit der Bearbeitungsteile verschiedener Bearbeitungswerkzeuge, bei denen es sich nicht um die Oberflächenschleifvorrichtung handelt. Weiterhin weist die bekannte Schleifmaschine keine Achse auf, um die das Werkstück gedreht wird, und sie kann das Werkstück nur linear entlang dreier Achsen, das sind die X-, Y- und Z-Achsen, bewegen. Somit weist sie das Problem auf, dass einige Werkstücke einer speziellen Form unvermeidlich das Schleifrad stören, oder dass die Bearbeitungsflüssigkeit nicht passend zum Bearbeitungsbereich geliefert werden kann, wenn eine Störung zwischen dem Werkstück und dem Radschutz vermieden wird. Es gibt dort auch keine spezielle Offenbarung einer Struktur oder einer Anordnung für das Rotieren oder radiale Bewegen des Radschutzes oder der damit verbundenen Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse, in Erwiderung auf die Antriebskraft vom Motor. Somit ist die Brauchbarkeit dieses Stands der Technik im Hinblick auf die praktische Anwendung ungenügend. Zusätzlich ist der vierte Stand der Technik nicht mit irgend einer Werkzeugmessvorrichtung für das Messen des Durchmessers des Schleifrades versehen, und es ist nichts angegeben im Hinblick auf Techniken für das automatische Einstellen der radialen Position der Zuführdüse für die Bearbeitungsflüssigkeit in Bezug auf das Schleifrad auf der Basis einer erworbenen Messung des Werkzeugdurchmessers des Schleifrades, wenn das Schleifrad abgerieben ist oder sein Durchmesser beim Abrichten oder Richten geändert wird. Weiterhin stößt ein Versuch, die Umfangsposition der Zuführdüse für die Bearbeitungsflüssigkeit um das Schleifrad einzustellen auf das Problem, dass die Positionierung über den gesamten Umfang des Schleifrads durch den Radschutz behindert wird.
Die EP 1004396 (auf der Basis der PCT/JP98/02195) ist Stand der Technik unter Artikel 54(3) EPÜ und offenbart ein Werkzeugmaschinensystem für das Bearbeiten eines Werkstücks durch das Bewegen eines Schleifrades, das auf einer Spindel montiert ist, und des Werkstücks, das auf einem Tisch montiert ist, der im Werkzeugmaschinensystem eingeschlossen ist, relativ zueinander in drei Richtungen entlang einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse, wobei dieses Werkzeugmaschinensystem umfasst: einen Spindelkopf für das drehbare Tragen der Spindel; eine Säule für das bewegliche Tragen des Spindelkopfes; ein Werkzeugmontagemittel für das lösbare Montieren des Schleifrades auf der Spindel; ein Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittel, das eine Bearbeitungsflüssigkeitsdüse einschließt, für das Ausstoßen einer Bearbeitungsflüssigkeit zu einem Bearbeitungsbereich, wo das Schleifrad in das Werkstück eingreift, und das durch ein Rohrleitungssystem mit einer Bearbeitungsflüssigkeitsquelle verbunden ist; eine zylindrische Tragevorrichtung, die in einem Bereich angeordnet ist, der den Umfang der Spindel umgibt, für das bewegliche Tragen der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse des Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittels; ein Radialbewegungsmittel für das Positionieren der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse des Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittels, das auf dem zylindrischen Tragemittel getragen wird, in einer radialen Richtung des Schleifrads, durch das lineare Bewegen der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse in der radialen Richtung in Bezug auf die Zentralachse der Spindel; und ein Umfangsbewegungsmittel für das Positionieren der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse des Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittels über dem gesamten Umfang des Schleifrades durch das Drehen des zylindrischen Tragemittels um die Spindel.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Werkzeugmaschinensystem und dessen Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung, die eine Bearbeitungsflüssigkeitsdüse, die in der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung eingeschlossen ist, in einer optimalen Position relativ zu einem Eingriffsbereich, wo ein Werkzeug in ein Werkstück eingreift, vom Standpunkt der Spanentfernung und der Kühlung gemäß einer Änderung des Durchmessers eines Werkzeugs, das lösbar auf einer Spindel montiert ist, oder einer Änderung eines Bearbeitungspunktes verschiedener Maschinenwerkzeuge, die nicht auf einen spezifischen Typ einer Maschinenwerkzeugs begrenzt sind, einstellen kann, wobei zur selben Zeit die Bearbeitungsflüssigkeit in den Eingriffsbereich geliefert wird.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Werkzeugmaschinensystem und dessen Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung zu liefern, das eine Bearbeitungsflüssigkeitsdüse der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung in der optimalen Bearbeitungsflüssigkeitszuführposition relativ zu einem Bereich, wo ein Werkzeug in ein Werkstück eingreift, positionieren kann, durch das Bewegen der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung an eine gewünschte Bearbeitungsflüssigkeitszuführposition mittels eines Rotationsmechanismus, der keinen toten Winkel aufweist, um eine Spindel des Werkzeugmaschinensystems, und weiter durch das Positionieren der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse an der optimalen Bearbeitungsflüssigkeitsposition im Zusammenwirken mit einem Linearbewegungsmechanismus für das lineare Bewegen der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse in einer radialen Richtung. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Werkzeugmaschinensystem und dessen Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung zu liefern, die ein Bearbeitungsverfahren starten können, wenn ein Werkzeug aufgearbeitet wird, nach einer Neupositionieren der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse, die automatisch einer Vorher-Nachher-Änderung im Durchmesser des aufgearbeiteten Werkzeugs folgt. Insbesondere wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Werkzeugmaschinensystem für das Bearbeiten eines Werkstücks durch das Bewegen eines Schleifrades, das auf einer Spindel montiert ist, und des Werkstücks, das auf einem Tisch montiert ist, der im Werkzeugmaschinensystem enthalten ist, relativ zueinander in drei Richtungen entlang einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse, geliefert, wobei dieses Werkzeugmaschinensystem umfasst: einen Spindelkopf für das drehbare Tragen der Spindel; eine Säule für das bewegliche Tragen des Spindelkopfes; ein Werkzeugmontagemittel für das lösbare Montieren des Schleifrades auf der Spindel; ein Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittel, das eine Bearbeitungsflüssigkeitsdüse umfasst, für das Ausstoßen einer Bearbeitungsflüssigkeit zu einem Bearbeitungsbereich, wo das Schleifrad in das Werkstück eingreift, und das durch ein Rohrleitungssystem mit einer Bearbeitungsflüssigkeitsquelle verbunden ist; ein zylindrisches Tragemittel, das in einem Bereich angeordnet ist, der den Umfang der Spindel umgibt, für das bewegliche Tragen der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse des Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittels; ein Radialbewegungsmittel für das Positionieren der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse des Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittels, das auf dem zylindrischen Tragemittel getragen wird, in einer radialen Richtung des Schleifrads, durch ein lineares Bewegen der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse in der radialen Richtung in Bezug auf die zentrale Achse der Spindel; und ein Umfangsbewegungsmittel für das Positionieren der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse des Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittels über dem gesamten Umfang des Schleifrades durch das Drehen des zylindrischen Tragemittels um die Spindel, wobei das Radialbewegungsmittel eine Zahnstange umfasst, die auf der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse des Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittels angeordnet ist, ein Zahnrad, das drehbar relativ zum zylindrischen Tragemittel bewegbar ist und sich im Eingriff mit dem Zahnrad befindet, ein Schneckenrad, das drehbar relativ zum zylindrischen Tragemittel zusammen mit dem Zahnrad bewegbar ist, eine Schnecke im Eingriff mit dem Schneckenrad, und ein Linearbewegungsmotor, der auf der Säule befestigt ist, um die Schnecke rotierend anzutreiben.
Vorzugsweise umfasst das Umfangsbewegungsmittel ein Schneckenrad, das mit dem zylindrischen Tragemittel integriert ist, eine Schnecke im Eingriff mit dem Schneckenrad und einen Rotationsbewegungsmotor, der auf der Säule befestigt ist, für einen rotierenden Antrieb der Schnecke.
Vorzugsweise umfasst das System weiter einen Drehtisch, der mindestens eine Rotationszuführwelle aufweist, und ein Werkstückrotationsmittel für das drehbare Zuführen des Werkstücks, das auf dem Drehtisch montiert ist.
Zusätzlich umfasst das Werkzeugmaschinensystem weiter ein Werkzeugmessmittel, das in einem Teil einer Struktur des Werkzeugmaschinensystems angeordnet ist, für das Messen eines Durchmessers oder einer Spitzenposition des Schleifrades, das auf der Spindel montiert ist. Darüber hinaus umfasst das Werkzeugmaschinensystem weiter ein Werkzeugaufarbeitungsmittel, das auf der Säule angeordnet ist, für das Richten oder Abrichten eines äußeren Umfangsteils des Schleifrades, das auf der Spindel montiert ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung eines Werkzeugmaschinensystems vorgesehen, für das Liefern der Bearbeitungsflüssigkeit zu einem Bearbeitungsbereich, wo ein Werkzeug, das auf einer Spindel montiert ist, in ein Werkstück eingreift, das auf einem Tisch montiert ist, der im Werkzeugmaschinensystem eingeschlossen ist, wobei diese Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung umfasst: ein Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittel, das eine Bearbeitungsflüssigkeitsdüse einschließt, für das Ausstoßen der Bearbeitungsflüssigkeit zum Bearbeitungsbereich hin, und die mit einem Rohleitungssystem mit einer Bearbeitungsflüssigkeitsquelle verbunden ist, ein zylindrisches Tragemittel, das in einem Bereich angeordnet ist, der den Umfang der Spindel umgibt, für das bewegliche Tragen der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse des Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittels; ein Radialbewegungsmittel für das Positionieren der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse des Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittels, das auf dem zylindrischen Tragemittel getragen wird, in einer radialen Richtung des Werkzeugs, durch das lineare Bewegen der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse in der radialen Richtung in Bezug auf die zentrale Achse der Spindel; und ein Umfangsbewegungsmittel für das Positionieren der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse des Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittels über dem gesamten Umfang des Werkzeugs durch das Drehen des zylindrischen Tagemittels um die Spindel, wobei das Radialbewegungsmittel eine Zahnstange umfasst, die auf der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse des Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittels angeordnet ist, ein Zahnrad, das sich drehend relativ zum zylindrischen Tragemittel bewegen kann und im Eingriff mit der Zahnstange steht; ein Schneckenrad, das drehbar relativ zum zylindrischen Tragemittel zusammen mit dem Zahnrad bewegbar ist, eine Schnecke, die sich im Eingriff mit dem Schneckenrad befindet, und einen Linearbewegungsmotor, der auf der Säule für das Antreiben der Rotation der Schnecke befestigt ist.
Vorzugsweise umfasst das Umfangsbewegungsmittel ein Schneckenrad, das mit dem zylindrischen Tragemittel integriert ist, eine Schnecke in Eingriff mit dem Schneckenrad und einen Rotationsbewegungsmotor, der auf einem Teil einer Struktur des Werkzeugmaschinensystems befestigt ist, um die Schnecke drehbar anzutreiben. Durch das Vorsehen des zylindrischen Tragemittels für das bewegliche Tragen der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse des Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittels für das Ausstoßen der Bearbeitungsflüssigkeit zum Bearbeitungsbereich, wo das Werkzeug in das Werkstück eingreift, auf dem Bereich, der den Umfang der Spindel umgibt, die drehbar auf dem Spindelkopf getragen wird, kann die vorliegende Erfindung Operationen der linearen Bewegung oder des Drehens der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse des Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittels in der radialen Richtung des Werkzeugs mittels des Radialbewegungsmittels erreichen, das auf dem zylindrischen Tragemittel angeordnet ist, und die Bearbeitungsflüssigkeitsdüse des Bearbeitungsflüssigkeitszuführmittels über den gesamten Umfang um das Werkzeug drehen, um so die Bearbeitungsflüssigkeitsdüse so zu positionieren, dass sie die Bearbeitungsflüssigkeit zum Bearbeitungsbereich hin ausstößt.
Das Werkzeugmaschinensystem und die Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung gemäß der Erfindung, die die oben beschriebene Anordnung und Operationen aufweisen, können beim Durchführen eines Bearbeitungsverfahrens, wie dem Schleifen oder Fräsen, auf dem Werkstück W durch ein Bearbeitungswerkzeug T, wie ein Schleifrad oder einen Fräser der Werkzeugmaschine MT die Bearbeitungsflüssigkeit durch die Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung zum Bearbeitungsbereich oder Kontaktbereich P des Werkzeugs T von der optimalen Bearbeitungsflüssigkeitszuführposition, das ist von der passendsten Position für das Entfernen der Bearbeitungsspäne und das Kühlen des Werkzeugs T und des Werkstücks W zuführen und ausstoßen. Weiterhin kann, wenn das Öffnungsende der Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse in der passendsten Position und Ausrichtung für eine optimale Zuführung der Bearbeitungsflüssigkeit eingestellt ist, die Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung selbst über den gesamten Umfang um die Drehachse der Spindel bewegt werden. Somit kann das Einstellen der Position und der Ausrichtung ohne jede Schwierigkeit trotz der Änderungen bei einer der verschiedenen Zustände, wie der Form und der Begrenzung der Installation des Werkstücks W, ausgeführt werden.
Es sollte aus der vorangehenden Beschreibung verständlich werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Schleifmaschine für das Ausführen des Schleifverfahrens beschränkt ist, sondern dass sie auf ein anderes Werkzeugmaschinensystem, wie eine Fräsmaschine, die einen Fräser verwendet, mit gleichem Effekt anwendbar ist.
Zusätzlich kann gemäß der vorliegenden Erfindung, sogar wenn der Durchmesser des verwendeten Werkzeugs durch ein Austauschen der Werkzeuge T, wie dem Schleifrad T, unter Verwendung des Werkzeugwechselmittels oder durch eine Abnutzung des verwendeten Werkzeugs, was eine Änderung seines Durchmessers bewirkt, geändert wird, der Werkzeugdurchmesser gemessen werden, und es kann die Einstellung der Position und der Ausrichtung der Zuführdüse der Bearbeitungsflüssigkeit der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung auf der Basis des gemessenen Durchmessers des Werkzeugs passend eingestellt und verändert werden. Auf diese Weise kann die Bearbeitungsflüssigkeit immer von der optimalen Position auf den Bearbeitungsbereich des Werkzeugs zugeführt werden.
Wie oben beschrieben wurde, können in Anbetracht der Tatsache, dass die Position für das Zuführen der Bearbeitungsflüssigkeit zum Bearbeitungsbereich des Werkzeugs des Werkzeugmaschinensystems immer in einem optimalen Zustand für eine Kühlfunktion und ein Entfernen der Späne gebracht werden kann, sowohl die Bearbeitungsgenauigkeit als auch die Oberflächenrauhigkeit bei der Bearbeitungsoperation, die vom Werkzeug T am Werkstück W vorgenommen wird, merklich verbessert werden. Weiterhin kann das Bearbeitungswerkzeug immer passend und wirksam gekühlt werden, während zur gleichen Zeit die Späne entfernt werden. Dies kann die Abnutzung des Werkzeugs vermindern und zu reduzierten Bearbeitungskosten führen.
Die Erfindung ist auch so konfiguriert, dass das Einstellen und Positionieren der Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung automatisch sowohl in radialen Richtungen als auch Umfangsrichtungen in Bezug auf die Achse der Spindel erzielt werden kann, durch das Drehbewegungsmittel und das Linearbewegungs- oder Schwenkbewegungsmittel, die einen Antriebsmotor mit einem Servomotor als Antriebsquelle enthalten. Die Anwendung der Erfindung auf eine automatische Werkzeugmaschine, wie ein Bearbeitungszentrum, kann somit zur Optimierung der automatischen Zuführung der Bearbeitungsflüssigkeit beitragen.
Ein Vergleich der vorliegenden Erfindung mit dem oben erwähnten vier Vorrichtungen des Stands der Technik wird unten beschrieben. Der erste Stand der Technik ist so konfiguriert, dass die Position der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse nur in einer Richtung entlang dem Durchmesser, das heißt radial zum Werkzeug (Schleifrad), eingestellt werden kann. Der zweite und dritte Stand der Technik sind so konfiguriert, dass die Position der Zuführdüse der Bearbeitungsflüssigkeit nur in einer Umfangsrichtung, das heißt in einer Richtung tangential zum Werkzeug (Schleifrad) am Bearbeitungspunkt eingestellt werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann im Gegensatz dazu die Position der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse sowohl in radialen Richtungen als auch in Umfangsrichtungen des Werkzeugs eingestellt werden, und somit kann die Bearbeitungsflüssigkeit in Reaktion auf eine Änderung beim Werkzeugdurchmesser oder dem Bearbeitungspunkt aus der optimalen Position zugeführt werden. Weiterhin ist der vierte Stand der Technik so konfiguriert, dass die Position der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse sowohl in radialer Richtung als auch der Umfangsrichtung des Werkzeugs eingestellt werden kann, wobei aber die Einstellung der Umfangsposition begrenzt ist. Im Gegensatz dazu weist die vorliegende Erfindung keine solche Begrenzung der Position der Einstellung der Bearbeitungsflüssigkeitsdüse in der Umfangsrichtung des Werkzeugs auf, und sie ist so konfiguriert, dass die Positionseinstellung über den gesamten Umfang des Werkzeugs möglich ist. Somit kann die Bearbeitungsflüssigkeit ohne jeden toten Winkel passend zugeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unten in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen weiter erläutert.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines wesentlichen Teils eines Werkzeugmaschinensystems, das eine Schleifmaschine bildet, die eine Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung für das Zuführen einer Bearbeitungsflüssigkeit zu einem Teil, der von einem Schleifrad geschliffen wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Teilvorderansicht, die die Beziehung zwischen einer Zuführdüse der Bearbeitungsflüssigkeit der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung und dem Teil des Werkstücks, das vom Schleifrad geschliffen wird, zeigt, und die Positionsbeziehung zwischen dem Schleifrad und einem Werkzeugaufarbeitungsmittel für das Richten oder Abrichten eines Werkzeugs, wie dem Schleifrad, gesehen von der Vorderseite einer Spindel der in 1 gezeigten Schleifmaschine;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines wesentlichen Teils, die ein zylindrisches Tragemittel zeigt, das auf einem Bereich angeordnet ist, der den Umfang der Spindel umgibt, drehbar innerhalb des Spindelkopfes der Schleifmaschine, wobei das zylindrische Tragemittel ausgelegt ist, um die Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung zu tragen, die eine Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse aufweist, die in zwei Richtungen, das heißt in Umfangsrichtung und in radialer Richtung, durch Linearbewegungsmittel und Rotationsbewegungsmittel bewegbar ist;
4 ist eine perspektivische Schnittansicht eines wesentlichen Teils, die einen Eingriff zwischen einer Schnecke und einem Schneckenrad zeigt, die das Rotationsbewegungsmittel und das Linearbewegungsmittel bilden, und einen Eingriff zwischen einer Zahnstange und einen Zahnrad, um es somit der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung zu ermöglichen, in der Umfangsrichtung beziehungsweise der Radialrichtung bewegt zu werden.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines wesentlichen Teils, die ein zylindrisches Tragemittel zeigt, das auf einem Bereich angeordnet ist, der den Umfang der Spindel umgibt, drehbar innerhalb des Spindelkopfes der Schleifmaschine, wobei das zylindrische Tragemittel ausgelegt ist, die Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung, die eine Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse aufweist, die in zwei Richtungen, das heißt in der Umfangsrichtung und der radialen Richtung, durch Schwenkbewegungsmittel und Drehbewegungsmittel beweglich ist, zu tragen;
6 ist eine Vorderansicht, die eine Konfiguration einer Schleifmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei sie einen Spindelkopf, der eine Spindel aufweist, auf der ein Schleifrad montiert ist, und ein Bett mit einem Werkstück und einem darauf montierten Werkzeugmessmittel, einschließt; und
7 ist eine Seitenansicht, die eine Anordnung des Werkzeugmessmittels und eines Werkstück-Montagedrehkopfes, die auf dem Bett der 6 durch eine Drehkopfbasis montiert sind, zeigt.
BESTE ART FÜR DAS AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Zuerst ist unter Bezug auf die 1 und 2 eine Werkzeugmaschine MT als eine Schleifmaschine gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Die Werkzeugmaschine MT weist einen Spindelkopf 10 auf, und eine Spindel 12 wird für eine Hochgeschwindigkeitsrotation im Spindelkopf 10 getragen. Ein Schleifrad oder Werkzeug, ein Beispiel eines Werkzeugs ist T, ist auf eine Werkzeughalterung 12a der Spindel 12 montiert. Der Spindelkopf 10 ist auf einer Maschinensäule 14 montiert, so dass er relativ zum nicht gezeigten Bett zusammen mit der Maschinensäule 14 oder relativ zur Maschinensäule 14 in Richtungen parallel zu zwei rechtwinkligen Achsen (das sind die X- und Y-Achsen) bewegt werden kann, wie das gezeigt ist. Die jeweiligen Bewegungen des Spindelkopfs 10 und der Spindel 12, die vom Spindelkopf 10 getragen wird, in Richtungen parallel zu diesen rechtwinkligen Achsen werden von (nicht gezeigten) Positionsdetektoren, wie Skalen, die auf der Werkzeugmaschine angeordnet und mit diesen zwei Achsen jeweils verbunden sind, detektiert.
Auch ist die Werkzeugmaschine MT, das ist die Schleifmaschine, gemäß dieser Ausführungsform mit einer Werkzeugaufarbeitungseinheit D versehen, die ein Werkzeugaufarbeitungsverfahren ausführen kann, während das Schleifverfahren weitergeht, durch das Richten oder Abrichten des Schleifrades oder Werkzeugs, das auf der Spindel 12 durch die Werkzeughalterung 12a montiert ist. Ein Abrichtwerkzeug DT ist auf dem vordersten Teil der Werkzeugeinstelleinheit D montiert.
Die Werkzeugmaschine MT ist weiter mit einem zylindrischen Tragekörper 16 versehen, der drehbar mittels einer Lagereinheit, die später beschrieben wird, in einem Bereich, der den Spindelkopf 10 umgibt, angeordnet ist. Die Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 wird auf dem zylindrischen Tragekörper 16 so getragen, dass sie um die zentrale Achse des Spindelkopfes 10, das heißt um die Rotationszentralachse der Spindel 12, zusammen mit der Rotation des zylindrischen Tragekörpers 16 drehbar ist.
Die Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 ist mit einer Bearbeitungsflüssigkeitsaufnahmeeinheit 18a, die mit einer (nicht gezeigten) Bearbeitungsflüssigkeitsquelle verbunden ist, einer Rohrleitungseinheit 18b und einer Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20, die am vorderen Ende 18c der Rohrleitungseinheit 18b durch eine passende drehbare Verbindungsvorrichtung 18d (siehe 2) montiert ist, verbunden. Die Bearbeitungsflüssigkeit wird von einem offenen Ende der Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 zum Bearbeitungsteil zwischen dem Werkzeug T und dem Werkstück W (siehe 2), das heißt zum Kontaktbereich P zwischen dem Schleifrad T und dem Werkstück W abgegeben und zugeführt.
Der Kontaktbereich P zwischen dem Schleifrad T und dem Werkstück W wird in jedem Moment mit dem Fortschreiten des Schleifverfahrens und dem Abrieb des Schleifrades T versetzt. Ein Rotationsbewegungsmechanismus (Rotationsbewegungsmittel) und ein Linearbewegungsmechanismus (Linearbewegungsmittel) für das Einstellen einer Position und einer Ausrichtung der Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse bewegen die Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 über den zylindrischen Tragekörper 16, um das offene Ende der Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 der Werkzeugmaschine MT immer auf den Kontaktbereich P unter den optimalen Bedingungen für das Zuführen der Bearbeitungsflüssigkeit, das heißt in einer Weise, um dem Versatz des Kontaktbereichs P während des Fortschreitens des Schleifverfahrens auf dem Werkstück W zu folgen, zu richten. Es werden nun diese zwei Mechanismen unter Bezug auf die 1 und 2 und auch 3 und 4 erläutert.
Der zylindrische Tragekörper 16 für das Tragen der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 ist um den Spindelkopf 10 mittels Drehlagern 22a, 22b (siehe 4), wie beispielsweise wohlbekannten Kugellagern oder dergleichen, in einer Weise montiert, dass er um 360° um die Achse des Spindelkopfes 10 und der Spindel 12 drehbar ist, wie das oben beschrieben ist, das heißt, um den gesamten Umfang des Spindelkopfes 10 und der Spindel 12. Zusammen mit der Drehung des zylindrischen Tragekörpers 16 kann somit die Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 auch über 360° um den gesamten Umfang um die Achse des Spindelkopfes 10 und der Spindel 12 gedreht werden.
Andererseits ist ein linearer Führungsteil 16a als L-förmiger nach außen vorstehender Vorsprung in der Radialrichtung auf einem Teil der vorderen Kante des zylindrischen Tragekörpers 16 ausgebildet. Die Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 ist integral mit einem linearen Stab 17 gekoppelt, der linear verschiebbar in einer linearen Führungsrille 16, die in einem Führungsblock 16b des linearen Führungsteils 16a ausgebildet ist, befestigt ist, um es somit zu ermöglichen, dass die Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 linear bewegt werden kann. Die lineare Bewegung der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 ist konstruiert und voreingestellt, um die Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 in einer radialen Richtung zu und weg von der Achse der Spindel 12 zu bewegen. Somit ist das offene Ende der Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20, das in 1 gezeigt ist, in einer radialen Richtung zu und weg von der Rotationsachse des Schleifrades T, das auf der Spindel 12 montiert ist, bewegbar.
Das erste Schneckenrad 32 des zylindrischen Tragekörpers 16, das den Rotationsbewegungsmechanismus 30 bildet, ist mittels passender Befestigungsmittel auf der Seite der hinteren Kante axial beabstandet von der Seite der vorderen Kante, die den linearen Führungsteil 16a des zylindrischen Trageelements 16 aufweist, fest befestigt. Die erste Schnecke 34 befindet sich in Eingriff mit dem ersten Schneckenrad 32. Durch einen drehenden Antrieb der ersten Schnecke 34 wird die Drehkraft auf das erste Schneckenrad 32 übertragen, mit dem Ergebnis, dass der zylindrische Tragekörper 16 über 360° um die Achse des Spindelkopfes 10 und die Spindel 12 mittels der Drehlager 22a, 22b drehbar ist. In dem Verfahren wird die Welle 36 der ersten Schnecke 34 mittels eines passenden Drehlagers zwischen einem Paar Rotationshalteteilen 38a, 38b, die auf einem Träger 38 angeordnet sind, der auf dem Spindelkopf 10 montiert ist, drehbar gehalten, wie das klar in 3 gezeigt ist. Eine Riemenscheibe 36a ist am Ende der Welle 36 der ersten Schnecke 34 montiert, während ein Antriebsmotor 40, wie beispielsweise ein Servomotor, auf dem Träger 38 gehalten wird. Eine Riemenscheibe 42a ist am vorderen Ende der Abtriebswelle 40a des Antriebsmotors 40 montiert. Die Riemenscheibe 42a auf der Seite des Antriebsmotors 40 und die Riemenscheibe 36a auf der Seite der ersten Schnecke 34 sind durch einen wohl bekannten Steuerriemen 44 verbunden, so dass die erste Schnecke 34 durch die Drehkraft des Antriebsmotors 40 gedreht wird.
Insbesondere umfasst der Rotationsbewegungsmechanismus 30 für das drehbare Bewegen der Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 über den zylindrischen Tragekörper 16 einen Riemen-Riemenscheibenmechanismus, der den Antriebsmotor 40, den Steuerriemen 44 und die Riemenscheiben 36a, 42a, die erste Schnecke 34 und das erste Schneckenrad 32 aufweist. Auf diese Weise kann durch das Steuern der Drehung des Antriebsmotors 40 und des Antriebsmotors 76, der später beschrieben wird, in synchroner Weise, die Größe der Rotationsbewegung des zylindrischen Tragekörpers 16 um die Achse der Spindel über den gesamten Umfang gesteuert werden, um den Tragekörper 16 an einer gewünschten Umfangsposition zu lokalisieren und festzulegen. Ein zylindrischer Zahnradträger 50 ist an einem Zwischenteil zwischen den vorderen und hinteren Enden des zylindrischen Tragekörpers 16 angeordnet, um um die Achse des Spindelkopfs 10 und der Spindel 12 in Bezug auf diese mittels Kugellagern 52a, 52b drehbar zu sein. Ein zweites Schneckenrad 54 ist parallel zum ersten Schneckenrad 32 auf dem äußeren Umfang des Zahnradträgers 50 fest befestigt. Mit anderen Worten, das zweite Schneckenrad 54 ist auf dem Zahnradträger 50 montiert, um zusammen mit dem Zahnradträger 50 drehbar zu sein. Ein Zahnrad 56 ist auch fest auf dem Zahnradträger 50 parallel zum zweiten Schneckenrad 54 befestigt. Die Zähne 58 der Zahnstange, die auf einer inneren Fläche einer Zahnstange 60 ausgebildet sind, befinden sich in Eingriff mit dem Zahnrad 56, wie das klar in 4 gezeigt ist. Zur selben Zeit ist die Zahnstange 60 mit der linearen Stange 17, die oben beschrieben wurde, durch passende Befestigungsmittel, wie einen Bolzen, gekoppelt, und somit mit der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 integriert. Somit bewegt die Rotation des Zahnradträgers 50 durch den Eingriff der Zahnstange 60 mit dem Zahnrad 56 die Zahnstange linear in einer Längsrichtung. Somit wird die Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18, die mit der Zahnstange 60 über die lineare Stange 17 integriert ist, linear bewegt, so dass sich die Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 in radialer Richtung des Spindelkopfes 10 und der Spindel 12 in Bezug zu deren Achsen bewegt. Eine zweite Schnecke 66 befindet sich im Eingriff mit dem zweiten Schneckenrad 54, wie das klar in 3 gezeigt ist. Die zweite Schnecke 66 weist eine Welle 68 auf und ist mittels einem Drehlager (nicht gezeigt) an einem Paar Haltevorrichtungen 72a, 72b, die auf dem Träger 70, der auf dem Spindelkopf 10 montiert ist, angeordnet sind, drehbar montiert. Eine Riemenscheibe 74 ist fest an einem Ende der Welle 68 der zweiten Schnecke 66 befestigt, während eine Riemenscheibe 78a am vorderen Ende der Abtriebswelle 76a des Antriebsmotors 76, wie beispielsweise einem Servomotor, der auf dem Träger 70 gehalten wird, montiert ist. Ein Steuerriemen 78b wird unter Spannung zwischen die Riemenscheibe 78a und die Riemenscheibe 74 der zweiten Schnecke 66 gebracht. Somit wird durch das Steuern der Rotation des Antriebsmotors 76 die Bearbeitungsflüssigkeitsdüse 20 der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 in einer radialen Richtung des Spindelkopfes 10 und der Spindel 12 in Bezug auf deren Zentralachsen, wie das oben beschrieben ist, durch den Riemen-Riemenscheibenmechanismus, der den Steuerriemen 78b und die Riemenscheiben 74, 78a einschließt, und durch den Linearbewegungsmechanismus 80, der die zweite Schnecke 66, das zweite Schneckenrad 54, das Zahnrad 56 und die Zahnstange 60 einschließt, angetrieben. Im Verfahren ist es notwendig, den Antriebsmotor 40, der das erste Schneckenrad 32 dreht, zu stoppen, um den zylindrischen Tragekörper 16 zu verriegeln. Es ist natürlich möglich, die Drehrichtung des zweiten Schneckenrades 54 und des Zahnrades 56 umzukehren, so dass sich die Bearbeitungsflüssigkeitsdüse 20 zu oder weg von der zentralen Achse des zylindrischen Tragekörpers 16 in einer radialen Richtung bewegt.
Für das lineare Bewegen der Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 zu oder weg von der zentralen Achse der Spindel 12 können die Länge der Zahnstange 60, die Größe und die Anzahl der Zähne 58 der Zahnstange und der Zähne des Zahnrades 56 in Abhängigkeit von einem geforderten maximalen Bereich und einer minimalen Einheit einer linearen Bewegung in Abhängigkeit von einem maximalen Wert eines Durchmessers T eines zu verwendenden Schleifrades passend gewählt werden. Das Zahnrad 56 kann, sofern notwendig, auch als ein Teilzahnrad ausgebildet werden.
Der Rotationsbewegungsmechanismus 30 und der Linearbewegungsmechanismus 80 für das drehende beziehungsweise lineare Bewegen der Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung sind ausgelegt, um die Antriebsmotoren 40, 76 auf den Trägern 38, 70 zu tragen, die im äußeren Umfangsbereich angeordnet sind, der den Umfang des Spindelkopfes 10 umgibt, der den zylindrischen Tragekörper 16, der drehbar darauf montiert, umfasst, während sie zur selben zeit ausgelegt sind, mittels der relativ kleineren ersten und zweiten Schnecken 34, 66 den zylindrischen Tragekörper 16 und die darauf montierten ersten und zweiten Schneckenräder 42, 54, anzutreiben und zu drehen. Somit wird die Rotation des zylindrischen Tragekörpers 16 mechanisch nicht durch irgend welche Elemente oder mechanische Teile gestört. Somit ermöglicht dies, dass die Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 und die Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 über 360° über den gesamten Umfang um die Achse der Spindel 12 gedreht werden können. Weiterhin kann in Kombination mit der linearen Bewegung der Flüssigkeitszuführvorrichtung 18 in radialer Richtung das offene Ende der Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 in eine optimale Position und Ausrichtung für das Liefern der Bearbeitungsflüssigkeit zum Kontaktbereich P zwischen dem Schleifrad T und dem Werkstück W positioniert und festgelegt werden.
Eine Ausführungsform, die sich von der vorher erwähnten Ausführungsform unterscheidet, wird unter Bezug auf 5 erläutert. Bezugszahlen, die ähnlich denen der Ausführungsform, die in den 1 bis 4 gezeigt ist, die oben beschrieben ist, sind, werden nicht erläutert.
Die in 5 gezeigte Ausführungsform und die Ausführungsform, die in den 1 bis 4 gezeigt ist, unterscheiden sich im Vorsehen eines Schwenkbewegungsmechanismus 120 statt des linearen Bewegungsmechanismus 80. Der Schwenkbewegungsmechanismus 120 ist ausgelegt, um einen Antriebsmotor 122 durch den Träger 70 zu tragen, der im äußeren Umfangsbereich angeordnet ist, der den Spindelkopf 10 umgibt, der den zylindrischen Tragekörper 16 drehbar befestigt auf sich aufweist, und um ein drittes Schneckenrad 126 anzutreiben, das auf dem zylindrischen Tragekörper 16 montiert ist, über die dritte Schnecke 124. Die Antriebskraft des Antriebsmotors 122 wird zur dritten Schnecke 124 wie im Linearbewegungsmechanismus 80 durch einen Riemen-Riemenscheibenmechanismus übertragen. Ein Zahnrad 126 ist integriert mit dem dritten Schneckenrad 125 und befindet sich im Eingriff mit einem Zahnrad 128. Ein Wellenteil 130, der die Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 am vorderen Ende oder der Spitze aufweist, ist mit dem Zahnrad 128 integriert und wird drehbar mittels eines wohl bekannten Lagers oder dergleichen in der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 getragen. Insbesondere ist die Welle 130, die die Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 120 aufweist, ausgelegt, um um deren Achse zu schwenken, durch die dritte Schnecke 124, das dritte Schneckenrad 125, das Zahnrad 126 und das Zahnrad 128 durch ein Antreiben des Antriebsmotors 122.
Gemäß dieser Ausführungsform erzielt eine Kombination der Schwenkbewegung durch den Schwenkbewegungsmechanismus 120 und der Rotationsbewegung durch den Rotationsbewegungsmechanismus 30 die Positionierung der Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 in Bezug zum Kontaktbereich P zwischen dem Schleifwerkzeug T und dem Werkstück W. Der Unterschied dieser Ausführungsform gegenüber der vorher erwähnten Ausführungsform besteht darin, dass die Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 in der radialen Richtung des Schleifwerkzeugs T durch den Schwenkbewegungsmechanismus 120 positioniert wird. Insbesondere der synchrone Betrieb des Rotationsbewegungsmechanismus 30 und des Schwenkbewegungsmechanismus 120 macht es möglich, die Bearbeitungsflüssigkeitsdüse 20 in Bezug zum Kontaktbereich P zwischen dem Schleifwerkzeug T und dem Werkstück W zu positionieren.
Das Positionieren der Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 in Umfangsrichtung des Schleifwerkzeugs T durch die Rotationsoperation des Rotationsbewegungsmechanismus 30 und das Positionieren der Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 in der radialen Richtung des Schleifwerkzeugs T durch die Schwenkbewegung des Schwenkbewegungsmechanismus 120 können getrennt voneinander ausgeführt werden. Auch die Sequenz der Operationen ist nicht spezifisch eingeschränkt. Sogar das Vorsehen des Schwenkbewegungsmechanismus 120 ermöglicht dennoch, dass die Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 über 360° über den gesamten Umfang der Spindel 12 um die Achse der Spindel 12 ohne jede Störung, wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform, gedreht werden kann.
Wenn das Werkstück W geschliffen wird, wobei die Bearbeitungsflüssigkeit von der Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 der Werkzeugmaschine (Schleifmaschine) MT geliefert wird, kann das Schleifen des Werkstücks W ausgeführt werden, wobei die Bearbeitungsflüssigkeit ihm unter im wesentlichen dem optimalen Zustand zugeführt wird, wenn der Spindelkopf 10 ausgelegt ist, in Richtungen entlang zweier rechtwinkliger Achsen in Bezug auf die Säule 14 beweglich zu sein, und wenn ein (nicht gezeigter) Arbeitstisch vorgesehen wird, der das Werkstück W in der Richtung der Z-Achse, das ist die Richtung einer anderen Achse rechtwinklig zu den vorher erwähnten zwei orthogonalen Richtungen (X- und Y-Achsen) in einer Ebene bewegen kann, so dass das Werkstück W, das auf diesem Arbeitstisch platziert ist, unter Verwendung des Schleifrades T geschliffen wird.
Andererseits ist eine andere Ausführungsform einer Werkzeugmaschine MT in den 6 und 7 gezeigt, in welcher ein Arbeitstisch, der das Werkstück nur in einer Richtung entlang der Z-Achse bewegen kann, durch einen Drehtisch ersetzt wird, der das darauf platzierte Werkstück W nicht nur entlang der Z-Achse in einer Ebene zuführen kann, sondern der das Werkstück W auch beispielsweise um eine horizontale Achse drehen kann, und bei der das Werkstück W auf diesem Drehtisch montiert ist, und bei der die Schleifräder T mit unterschiedlichen Durchmessern, die in einem Werkzeuglagermittel gelagert sind, ausgewählt gewechselt und auf der Spindel 12 montiert werden, um somit das gewünschte Schleifverfahren auszuführen. In dieser Ausführungsform sind dieselben Komponenten wie die der in den 1 bis 5 gezeigten Werkzeugmaschine jeweils mit denselben Bezugszahlen bezeichnet.
Wenn man die 6 und 7 betrachtet, so ist die Werkzeugmaschine MT mit einer Werkzeuglagereinheit 90, wie einem wohlbekannten Werkzeugmagazin oder dergleichen, versehen, wie das später beschrieben wird. Eines der Werkzeuge (Schleifräder) T, die in der Werkzeuglagereinheit 90 gelagert sind, oder eine Werkstückmessvorrichtung M_R, die die äußeren Abmessungen und die Form des Werkstücks durch direkten Kontakt messen kann, können lösbar auf der Spindel 12, die im Spindelkopf 10 getragen wird, mittels eines Werkzeugwechselmittels (nicht gezeigt), wie einem wohl bekannten Werkzeugwechselarm montiert werden. Die durchgehenden Linien im oberen Teil der 6 zeigen einen Zustand, in welchem ein Schleifrad T, das ist ein Beispiel eines Werkzeugs T, das aus der Werkzeuglagereinheit 90 genommen wurde, auf der Spindel 12 durch die Werkzeugwechselmittel montiert ist, während die unterbrochenen Linien im unteren Teil der 6 einen Zustand zeigen, in welchem die Werkstückmessvorrichtung M_R auf der Spindel 12 montiert ist.
Andererseits ist ein Tisch 94 auf dem Bett 92 gegenüber dem Spindelkopf 10 montiert, so dass er in einer Richtung (entlang der Z-Achse) orthogonal zu den vorher erwähnten Richtungen entlang den zwei Achsen bewegbar ist. Ein Drehkopf 98 ist auf dem Tisch 94 durch eine Drehkopfbasis 96 montiert. Das zu bearbeitende Werkstück W wird von einer Werkstückgreifvorrichtung 100, die für ein Weiterschalten drehbar ist, ergriffen und in einem zentralen Teil des Drehkopfes 98 gehalten. Die Werkstückgreifvorrichtung 100 kann für ein Weiterschalten durch einen (nicht gezeigten) Antriebsmotor, wie einen Servomotor, der im Drehkopf 98 eingeschlossen ist, gedreht werden.
Die Werkzeugmaschine MT ist mit einer Maschinensteuereinheit 102 verbunden. Gemäß einer Instruktion von der Maschinensteuereinheit 102 wird die oben beschriebene Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 in der Position und Ausrichtung festgelegt, und ansonsten kann die Operation aller der beweglichen Teile der Maschine gesteuert werden.
Es ist auch eine automatische Werkzeugmessvorrichtung 110 an einer vorbestimmten Position auf dem Tisch 94 angeordnet. Insbesondere ist die automatische Werkzeugmessvorrichtung 110 an einer vorbestimmten Referenzposition in Bezug auf die X-, Y- und Z-Achsen auf dem Tisch 94 angeordnet, und die Referenzpositionsdaten (Koordinaten auf einem Koordinatensystem, das durch die X-, Y- und Z-Achsen definiert wird) sind als Referenzpositionsdaten im Voraus bekannt. Wie in 7 gezeigt ist, kann die automatische Werkzeugmessvorrichtung 110 innerhalb des Tisches 94 verstaut werden, um eine Beschädigung zu vermeiden, und sie kann dann mit einem Deckel 112 abgedeckt werden. Die automatische Werkzeugmessvorrichtung 110 hat an ihrem vorderen Ende eine Messspitze 110a, wie einen Messfühler, der aus einem harten Material geformt ist. Die Bewegungen des Spindelkopfs 10 und der Maschinensäule 14 in zwei Richtungen entlang den Richtungen der X- und Y-Achse, und die Bewegung des Tisches 94 entlang der der Z-Achse bringen das Werkzeug T (Schleifrad), das auf der Spindel 12 gehalten wird, in Kontakt mit der Messspitze 110a der automatischen Werkzeugmessvorrichtung 110, um somit den äußeren Durchmesser des Schleifrades T zu messen. Insbesondere werden die Referenzpositionsdaten auf der Referenzposition der Messspitze 110a der automatischen Werkzeugmessvorrichtung 110 in Bezug auf das Bett 92 in den Richtungen entlang der X-, Y- und Z-Achsen im Vorhinein als bekannte Daten in der Maschinensteuereinheit 102 gespeichert. Somit kann durch das Versorgen der Maschinensteuereinheit 102 mit den Positionsdaten der Messspitze 110a in Bezug auf die X-, Y- und Z-Achsen, die vom Positionsdetektor auf der Maschine zu der Zeit eingegeben werden, zu der das Schleifrad T in Kontakt mit der Messspitze 110a gelangt, das tatsächliche Maß des äußeren Durchmessers des Schleifrades T durch Berechnungen bestimmt werden.
Auch in dem Fall, bei dem die Werkstückmessvorrichtung M_R auf der Spindel 12 montiert ist, wie das oben beschrieben ist, wird die Position des Zentrums der Spindel 12 in der Maschinensteuereinheit 102 als bekannte Daten gespeichert. Wenn sich somit die Spindel 12 und der Tisch 94 einander in den Richtungen entlang der drei Achsen (X-, Y- und Z-Achsen) nähern, und somit die Messspitze der Werkstückmessvorrichtung M_R in Kontakt mit der äußeren Oberfläche des Werkstücks W, das in der Werkstückgreifvorrichtung 100 montiert ist, kommt, können die äußeren Abmessungen des Werkstücks W durch einfache arithmetische Operationen in der Maschinensteuereinheit 102 aus der gemessenen Bewegung der Spindel 12 und den bekannten Daten der Referenzposition der Spindel 12 bestimmt werden. Im Verfahren kann die automatische Werkzeugmessvorrichtung 110 natürlich eine kontaktlose Messvorrichtung sein, die die Abmessungen des Werkstücks ohne ein Berühren des Werkstücks W messen kann.
In der Werkzeugmaschine gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18 und die Werkzeugaufarbeitungseinheit D für das Richten oder Abrichten des Werkzeugs konstant im Bereich installiert, der den Umfang des Spindelkopfs 10, der in der Spindel 12 vorgesehen ist, umgibt. Diese Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung 18, wie sie unter Bezug auf die vorangehenden Ausführungsformen beschrieben ist, weist ein offenes Ende der Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 auf und ist mit einem Rohrleitungssystem mit einer Bearbeitungsflüssigkeitsquelle, wie einem Bearbeitungsflüssigkeitstank und dergleichen, die in den 6 und 7 nicht gezeigt ist, verbunden. Die Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse 20 ist in einer Weise angeordnet, dass wenn das Werkstück W durch das Schleifrad T geschliffen wird, die Späne, die in einem Bearbeitungsbereich erzeugt werden, schnell weggespült werden, indem die Bearbeitungsflüssigkeit durch das offene Ende am vorderen Ende der Düse 20 zum Kontaktgebiet P ausgestoßen wird, wo das Schleifrad T und das Werkstück T ineinander eingreifen, um das Werkstück W zu bearbeiten, während zur gleichen Zeit sowohl das Schleifrad T als auch das Werkstück W gekühlt werden, um eine geeignete und glatte Bearbeitung zu gewährleisten.

10: Spindelkopf
12: Spindel
14: Säule
16: Zylindrischer Tragekörper
16a: linearer Führungsteil
16b: Führungsblock
16c: lineare Führungsrille
17: linearer Stab
18: Bearbeitungsflüssigkeitszuführvorrichtung
18a: Bearbeitungsflüssigkeitsaufnahmeeinheit
18b: Rohrleitungseinheit
18c: vorderes Ende
18d: Verbindungsvorrichtung
20: Bearbeitungsflüssigkeitszuführdüse
22a, 22b: Drehlager
30: Rotationsbewegungsmechanismus
32: erstes Schneckenrad
34: erste Schnecke
36: Welle
36a: Riemenscheibe
38: Träger
40: Antriebsmotor
40a: Abtriebswelle
42a: Riemenscheibe
44: Steuerriemen
50: Zahnradträger
52a, 52b: Kugellager
54: zweites Schneckenrad
56: Zahnrad
58: Zahnstangenzähne
60: Zahnstange
66: zweite Schnecke
68: Welle
70: Träger
72a, 72b: Haltevorrichtung
74: Riemenscheibe
76: Antriebsmotor
76a: Abtriebswelle
78a: Riemenscheibe
78b: Steuerriemen
80: Linearbewegungsmechanismus
90: Werkzeuglagereinheit
92: Bett
94: Tisch
96: Drehkopfbasis
98: Drehkopf
100: Werkstückgreifvorrichtung
102: Maschinensteuereinheit
110: automatische Werkzeugmessvorrichtung
110a: Messspitze
112: Deckel
120: Schwenkbewegungsmechanismus
122: Antriebsmotor
124: dritte Schnecke
125: drittes Schneckenrad
126: Zahnrad
128: Zahnrad
130: Wellenteil
T: Werkzeug
MT: Werkzeugmaschine
M_R: Werkstückmessvorrichtung
W: Werkstück
P: Kontaktbereich

Claims

Maschinenwerkzeug-System zum Bearbeiten eines Werkstücks durch Bewegen eines Schleifrades (T), das auf einer Spindel (12) befestigt ist, und wobei das Werkstück auf einem Tisch (94) befestigt ist, der in dem Maschinenwerkzeug-System in drei Richtungen relativ zueinander entlang einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse eingeschlossen ist, wobei das Maschinenwerkzeug-System umfasst: einen Spindelkopf (10) um die Spindel drehbar zu tragen; eine Säule (14), um den Spindelkopf beweglich zu tragen; ein Werkzeug-Montagemittel (12a) zum lösbaren Montieren des Schleifrades (T) auf der Spindel; ein Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführungsmittel (18), das eine Bearbeitungsflüssigkeits-Düse (20) zum Herausspritzen einer Bearbeitungsflüssigkeit in Richtung eines Bearbeitungsbereichs einschließt, in dem das Schleifrad in das Werkstück eingreift, und das durch ein Rohrleitungssystem mit einer Bearbeitungsflüssigkeits-Quelle verbunden ist; ein zylindrisches Tragemittel (16), das in einem Bereich angebracht ist, der den Umfang der Spindel umgibt, zum beweglichen Tragen der Bearbeitungsflüssigkeits-Düse des Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführungsmittels; ein Radialbewegungsmittel (80), um die Bearbeitungsflüssigkeits-Düse des Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführungsmittels, das auf dem zylindrischen Tragemittel getragen wird, durch lineares Bewegen der Bearbeitungsflüssigkeits-Düse in einer radialen Richtung bezüglich der Zentralachse der Spindel, in radialer Richtung des Schleifrades zu positionieren; und ein Umfangs-Bewegungsmittel zum Positionieren der Bearbeitungsflüssigkeits-Düse des Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführungsmittels über dem gesamten Umfang des Schleifrades durch Drehen des zylindrischen Tragemittels um die Spindel, wobei das Radialbewegungsmittel (80) umfasst eine Zahnstange (60), die auf der Bearbeitungsflüssigkeits-Düse (20) des Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführungsmittels (18) angeordnet ist, ein Zahnrad (56), das drehbar beweglich bezüglich des zylindrischen Tragemittels ist und das mit der Zahnstange in Eingriff steht, ein Schneckenrad (54) das zusammen mit dem Zahnrad bezüglich des zylindrischen Tragemittels drehbar beweglich ist, eine Schnecke (66), die mit dem Schneckenrad in Eingriff steht, und einen linearen Bewegungs-Motor (76), der an der Säule (14) befestigt ist, um das Drehen der Schnecke anzutreiben.
Maschinenwerkzeug-System gemäß Anspruch 1, wobei das Umfangs-Bewegungsmittel (30) ein Schneckenrad (32), das in das zylindrische Tragemittel (16) integriert ist, eine Schnecke (34), die mit dem Schneckenrad in Eingriff steht und einen Drehbewegungsmotor (40), der an der Säule (14) befestigt ist, um das Drehen der Schnecke anzutreiben umfasst.
Maschinenwerkzeug-System gemäß Anspruch 1, weiter umfassend einen Drehtisch (98), der mindestens einen Drehzuführungs-Schaft und ein Arbeits-Drehmittel zum Dreh-Zuführen des Werkstücks umfasst, das auf dem Drehtisch befestigt ist.
Maschinenwerkzeug-System gemäß Anspruch 1, weiter umfassend ein Werkzeug-Messmittel (110), das in einem Teil einer Anordnung des Maschinenwerkzeug-Systems zum Messen eines Durchmessers oder einer Spitzen-Position des Schleifrades platziert ist, das auf der Spindel montiert ist.
Maschinenwerkzeug-System gemäß Anspruch 1, weiter umfassend ein Werkzeug-Aufarbeitungsmittel (D), das an der Säule (14) angeordnet ist zum Richten oder Abrichten eines äußeren peripheren Teils des Schleifrades, das auf der Spindel (12) befestigt ist.
Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführungsvorrichtung eines Maschinenwerkzeug-Systems zur Zuführung einer Bearbeitungsflüssigkeit zu einem Bearbeitungsbereich, in dem ein Werkzeug (T), das auf einer Spindel (12) montiert ist in ein Werkstück (W) eingreift, das auf einem Tisch (94) montiert ist, der eingeschlossen ist in dem Maschinenwerkzeug-System, wobei das Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführungsgerät umfasst: ein Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführungsmittel (18), das eine Bearbeitungsflüssigkeits-Düse (20) zum Herausspritzen der Bearbeitungsflüssigkeit in Richtung des Bearbeitungsbereichs einschließt und das durch ein Rohrleitungssystem mit einer Bearbeitungsflüssigkeits-Quelle verbunden ist; ein zylindrisches Tragemittel (16), das in einem Bereich angebracht ist, der den Umfang der Spindel (12) umgibt, zum beweglichen Tragen der Bearbeitungsflüssigkeits-Düse des Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführungsmittels; ein Radialbewegungsmittel (80), um die Bearbeitungsflüssigkeits-Düse des Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführungsmittels, das auf dem zylindrischen Tragemittel getragen wird, durch lineares Bewegen der Bearbeitungsflüssigkeits-Düse in der radialen Richtung bezüglich der Zentralachse der Spindel, in einer radialen Richtung des Werkzeuges zu positionieren; und ein Umfangs-Bewegungsmittel (30) zum Positionieren der Bearbeitungsflüssigkeits-Düse des Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführungsmittels über dem gesamten Umfang des Werkzeuges durch Drehen des zylindrischen Tragemittels um die Spindel, wobei das Radialbewegungsmittel (80) umfasst: eine Zahnstange (60), die auf der Bearbeitungsflüssigkeits-Düse (20) des Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführungsmittels (18) angeordnet ist, ein Zahnrad (56), das drehbar beweglich bezüglich des zylindrischen Tragemittels ist und das mit der Zahnstange in Eingriff steht, ein Schneckenrad (54) das drehbar beweglich bezüglich des zylindrischen Tragemittels zusammen mit dem Zahnrad ist, eine Schnecke (66), die mit dem Schneckenrad in Eingriff steht, und einen linearen Bewegungs-Motor (76), der an der Säule (14) befestigt ist, um das Drehen der Schnecke anzutreiben.
Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführungsgerät eines Maschinenwerkzeug-Systems gemäß Anspruch 6, wobei das Umfangs-Bewegungsmittel (30) ein Schneckenrad (32), das in das zylindrische Tragemittel (16) integriert ist, eine Schnecke (34), die mit dem Schneckenrad in Eingriff steht und einen Drehbewegungsmotor (40), der an einem Teil einer Anordnung des Maschinenwerkzeug-Systems befestigt ist, um das Drehen der Schnecke anzutreiben umfasst.