EP2107959B1

EP2107959B1 - Verfahren und schleifmaschine zum schleifen von stabförmigen werkstücken

Info

Publication number: EP2107959B1
Application number: EP08750189A
Authority: EP
Inventors: Georg Himmelsbach
Original assignee: Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2028-05-08
Also published as: CN101610874A; JP5027259B2; DE102008009124A1; BRPI0806075B1; BRPI0806075A2; DE102008009124B4; JP2010510898A; EP2107959A1; RU2441739C2; US8475229B2; US20110195635A1; ES2408658T3; CN101610874B; RU2009120199A; WO2009100771A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen von stabförmigen Werkstücken, die einen unrunden, durch ebene und/oder gekrümmte Linien gebildeten Querschnitt und ebene, parallel zueinander verlaufende Stirnseiten aufweisen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Schleifmaschine, bei der zwei Schleifspindeln in Tandembauart angeordnet sind und die besonders für die Durchführung des Verfahrens geeignet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10. Ein Verfahren der genannten Art ist aus der DE 10 2006 007 055 A1 bekannt und eine Schleifmaschine der genannten Art aus der EP-A-0 522 272 .
Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung sollen vor allem kurze und/oder stabförmige Werkstücke geschliffen werden. Der Ausdruck "kurze und/oder stabförmige Werkstücke" bedeutet, dass nur solche Werkstücke gemeint sind, die keine Schleifbearbeitung mit einer Verstellung der Schleifscheibe in Z-Richtung, d.h. der Längsrichtung des Werkstücks erfordern, oder allenfalls nur eine geringe Verstellung in Z-Richtung etwa zur Erzeugung einer Fase im Bereich der Stimflächen. Die Zustellung der Schleifscheiben erfolgt somit nur in der hierzu senkrechten X-Richtung. Die Werkstücke weisen jedenfalls zwei parallel zueinander liegende Stimflächen und eine hierzu vorzugsweise senkrecht liegende Außenkontur der Länge "L" auf, wobei die Länge L größer oder kleiner als der effektive Durchmesser der Stirnfläche sein kann. Es sind somit sowohl stab- als auch scheibenförmige Werkstücke umfasst, deren Querschnitt/Außenkontur beliebig sein kann. Der Kürze halber wird im Folgenden "stabförmiges Werkstück" verwendet, wobei auch scheibenförmige Werkstücke umfasst sein sollen.
Ein bevorzugtes und beispielhaft genanntes Anwendungsgebiet derartiger kurzer, stabförmiger Werkstücke sind mechanische Stell-, Schalt- und Steuereinrichtungen, in denen stabförmige Teile als Stellglieder Bewegungen und Kräfte übertragen. In diesem Fall können die stabförmigen Werkstücke eine Länge zwischen vorzugsweise 10 und 80 mm und einen quadratischen Querschnitt mit einer Kantenlänge zwischen vorzugsweise 2 und 15 mm haben. Als Werkstoff kommen unterschiedliche Metalle, aber auch Keramik-Werkstoffe in Frage. Durch den unrunden Querschnitt wird bei entsprechender Führung erreicht, dass die stabförmigen Stellglieder sich im eingebauten Zustand nur in ihrer Längsrichtung bewegen, aber nicht verdrehen.
In diesem Anwendungsfall werden an das fertig geschliffene stabförmige Werkstück sehr hohe Anforderungen gestellt; genannt seien vor allem die Maßhaltigkeit der Grundabmessungen, die Parallelität der Stirnflächen, die exakte Einhaltung des rechten Winkels zwischen den Längs- und Stirnseiten, die Ebenheit der Stirnflächen und die maximale Rauheitsprofilhöhe Rz.
Die in konkreten Anwendungsfällen verlangte Genauigkeit kann erreicht werden, indem jede Seite des stabförmigen Werkstücks einzeln durch Horizontal-Flachschleifen bearbeitet wird. Diese Methode ist aber auf geometrische Querschnitte mit geraden Kanten beschränkt. Die Schleifzone ist bei diesem Schleifverfahren auf Grund des Flächenkontakts mit der Schleifscheibe nur schwierig mit Kühlschmierstoff zu versorgen. Aus diesem Grund kann man nicht dasselbe Zeitspanvolumen wie beim Umfangschleifen erreichen. Außerdem muss das Werkstück dabei so häufig gewendet und umgespannt werden, dass eine wirtschaftliche Massenfertigung nicht gegeben ist. Auf Grund des Wendens und Umspannens des Werkstücks lassen sich die engen Fertigungstoleranzen wie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht realisieren.
Bei dem Verfahren und der Vorrichtung zur Schleifbearbeitung derartiger Werkstücke gemäß der genannten DE 10 2006 007 055 A1 wird das Werkstück zunächst an seinem Umfang gehalten und einer Schleifstation zugeführt. Dort werden mittels einer Doppelscheibe beide Stirnflächen gleichzeitig vor- und feingeschliffen. Bei der Doppelscheibe umgreifen zwei im Abstand voneinander gleichachsig angeordnete, rotierende Schleifscheiben das Werkstück. Die Schleifscheiben tragen an den einander zugewandten Innenseiten Schleifbeläge für das Schruppen und nachfolgende Schlichten, die durch Verschieben der Schleifspindel in Zustellrichtung (X-Achse) nacheinander in Eingriff kommen. Der Abstand der Schlichtbereiche der Schleifscheiben entspricht dem Schleifmaß des zu bearbeitenden Werkstücks. Nach der Bearbeitung der Stirnflächen wird das Werkstück an eine zweite Aufspannung übergeben, in welcher es über seine Stimflächen eingespannt wird. Dort werden die Außenkonturen des Werkstücks durch Unrundschleifen erzeugt, wozu eine zweite Schleifspindel in die Bearbeitungsposition eingeschwenkt wird. Die erste Schleifspindel für das Doppelschleifen, die auf demselben schwenkbaren Gehäuse wie die zweite Schleifspindel sitzt, wird hierbei aus dem Bearbeitungsbereich ausgeschwenkt. Nach Bearbeitung der Außenkontur wird das fertig bearbeitete Werkstück entnommen, und das nächste Werkstück wird in die Position für das Doppelschleifen der Stirnflächen gebracht, wofür die erste Schleifspindel erneut eingeschwenkt und zugestellt werden muss.
In der Praxis hat sich ergeben, dass für das abwechselnde Einschwenken und Zustellen der beiden Schleifspindeln in die Bearbeitungsposition ein beträchtlicher Zeitaufwand erforderlich ist, in welchem keine Bearbeitung der Werkstücke erfolgen kann. Hierunter leidet die Produktivität der Anlage, was besonders im Hinblick auf die üblicherweise sehr großen Stückzahlen der herzustellenden Werkstücke von erheblichem Nachteil ist. Die nicht für das Schleifen nutzbaren Zeiten bzw. Zeiten in denen nicht zumindest teilweise zeitparallel geschliffen werden kann, können nämlich 30% bis 50% der gesamten Bearbeitungszeit für ein Werkstück beanspruchen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Schleifmaschine der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass eine Verringerung der Taktzeit erfolgt, und so eine verbesserte wirtschaftliche Massenfertigung in Verbindung mit einem sehr guten Schleifergebnis erreicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Verfahren, das die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die vollständige Schleifbearbeitung des stabförmigen Werkstücks in zwei Teilvorgängen in einer Weise durchgeführt, dass die Komplettbearbeitung auf einer einzigen Schleifmaschine in einem kontinuierlichen Fertigungsvorgang erfolgen kann. Dabei erfolgen nacheinander zwei verschiedene Einspannstellungen oder Einspannungen, die getaktet ineinander übergehen. Zunächst wird jedes Werkstück in einer von mehreren Spannvorrichtungen einer bewegbaren Halteeinrichtung einzeln an seinen Längsseiten eingespannt, also nicht etwa nur in die profilierte Ausnehmung einer Trägerscheibe eingesetzt, dies ist die erste Einspannung. Die Spannvorrichtungen sind bevorzugt als Beladegreifer ausgebildet, die zwei aufeinander zu und voneinander weg bewegbare Backen aufweisen, zwischen denen das Werkstück durch Klemmung der Seitenflächen fixiert werden kann. Die mit dem Werkstück in Berührung kommenden Seiten sind bevorzugt an die äußere Form eines Werkstückrohlings angepasst, um ihn für den Transport durch die Schleifmaschine und für die Schleifbearbeitung sicher zu halten. Die Beladegreifer sind so dimensioniert, dass beide Stirnseiten des Werkstücks seitlich aus ihnen hervorragen, so dass ihre Schleifbearbeitung ungehindert möglich ist. Sie müssen auch so geformt sein, dass sie in der Lage sind, auch fertiggeschliffene Werkstücke übernehmen und für den Transport zu einer Entladestelle zu halten.
In dieser Einspannung wird das Werkstück in einen ersten Bearbeitungsbereich überführt, in welchem zumindest das Fertigschleifen der beiden Stirnseiten erfolgt. In der Regel werden die Stirnseiten in dieser Einspannung vor- und fertiggeschliffen. Ein getrenntes Vorschleifen ist aber an dieser Stelle nicht immer erforderlich. Bei entsprechender Gestaltung der Spannvorrichtung führt das Doppelplanschleifen zu einem ausgezeichneten Ergebnis an den Stirnseiten. Das nach wie vor eingespannte, also in der ersten Einspannung befindliche Werkstück wird sodann mittels einer Bewegung der Halteeinrichtung zwischen zwei gleichachsig im Abstand voneinander befindliche Spannbacken überführt und von diesen an seinen Stirnseiten eingespannt, die bereits fertig geschliffen sind und dadurch die besten Voraussetzungen für eine präzise Weiterbearbeitung bieten. Hierbei ist streng darauf zu achten, dass beim Umspannen keine Längsverschiebung des Werkstücks stattfindet, die seine Lage in Bezug auf die Position der zweiten Schleifscheibe von der geforderten Soll-Lage verändert. Durch die Ausführung der Bewegungen der Spannbacken, mit denen das Werkstück an seinen Stirnseiten eingespannt wird, und der Wahl der Spannkräfte der Beladegreifer, die die Einspannung für die erste Schleifbearbeitung sicherstellen, ist bewirkt, dass das Werkstück beim Einspannen mit den Spannbacken der Werkstückspindelstöcke an seinen Stirnseiten nicht in seiner Längsrichtung verschoben wird.
Die Spannbacken bewirken die zweite Einspannung des stabförmigen Werkstücks; die erste Einspannung wird jetzt aufgehoben. Indem nunmehr die beiden Spannbacken synchron und phasengleich gesteuert gedreht werden, kann an dem Werkstück ein CNC-gesteuertes Umfangsschleifen nach dem Prinzip der C-X-Interpolation vorgenommen werden. Dabei entspricht jeder Drehstellung des von den beiden Spannbacken in Drehung versetzten Werkstückes (Drehachse C) ein bestimmter Abstand der Schleifscheibe in Richtung der X-Achse. Die Einzelheiten hierzu sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Schleiftechnik von dem CNC-gesteuerten Unrundschleifen geläufig und brauchen daher nicht näher beschrieben zu werden.
Wenn das stabförmige Werkstück nach dem Prinzip des Unrundschleifens bearbeitet wird, liegt - im Gegensatz zum Flachschleifen - eine Linienberührung zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück vor. Die Kühlmittelzufuhr ist dadurch verbessert, und es wird ein höheres Zeitspanvolumen erreicht, so dass die Bearbeitungszeit erheblich verkürzt wird.
Mit dem CNC-gesteuerten Umfangsschleifen können stabförmige Werkstücke mit unterschiedlichen Querschnitten vor- und fertig geschliffen werden, also einfache quadratische oder rechteckige Querschnitte mit abgerundeten Längskanten oder ebenen Fasen an den Längskanten bis hin zu prismatischen Querschnitten oder auch Querschnitte mit unterschiedlich gekrümmten Begrenzungslinien bis hin zu Mischformen aus allem. Mit der einfachen Möglichkeit, in einem Zuge ebene Längsseiten mit gebrochenen oder abgerundeten Kanten zu schleifen, ebenso aber auch Querschnitte mit durchweg gekrümmten Konturen, werden die Probleme der Gratbildung als Folge eines Planschleifens vermieden. Eine Auswahl der Möglichkeiten ist in der Figur 1 des Ausführungsbeispiels zusammengestellt.
Wenn das Umfangsschleifen durch eine die gesamte Länge des stabförmigen Werkstücks überdeckende profilierte Schleifscheibe erfolgt, kann auch die Längskontur des Werkstücks unterschiedlich gestaltet werden. Beispiele hierfür sind in der Figur 2 des Ausführungsbeispiels zusammengestellt. Zu dieser unterschiedlichen Längskontur gehören auch stirnseitige Fasen und Abrundungen.
Mit dem Auseinanderfahren der Spannbacken nach dem Fertigschleifen ist die zweite Einspannung gelöst, und das fertige stabförmige Werkstück ist wiederum von den Spannbacken der ersten Einspannung in der Halteeinrichtung gespannt und gehalten. Die Halteeinrichtung wird weitergetaktet, d.h. um einen durch die Anzahl der Spannstellen (mindestens 3, bevorzugt 4, 5 oder 6) vorbestimmten Winkelbetrag α gedreht, und bringt das fertige Werkstück in eine Entladeposition wo es an eine Entladeeinrichtung übergeben wird.
Im Vergleich zu dem aus der DE 2006 007 055 A1 bekannten Verfahren besteht der entscheidende Unterschied darin, dass die erste und zweite Bearbeitungsposition, denen die bewegliche Halteeinrichtung nacheinander die stabförmigen Werkstücke zugeführt, jeweils zumindest eine erste und eine zweite Schleifscheibe in einer solchen Tandemanordnung enthält, dass die zumindest eine obere erste Schleifscheibe der ersten Bearbeitungsposition vor der zweiten Schleifscheibe der zweiten Bearbeitungsposition in Schleifeingriff gelangt.
Dadurch, dass an einem Werkstück nacheinander zwei Schleifbearbeitungen durchgeführt werden, wobei die beiden Schleifscheiben lediglich um geringe Strecken in X-Richtung zugestellt und vom Werkstück entfernt werden müssen, ergibt sich eine erhebliche Zeitersparnis gegenüber der Bearbeitung nach dem in der DE 10 2006 007 055 A1 beschriebenen Verfahren. Diese Zeitersparnis kann über 30% bis 50% der gesamten Taktzeit für die Schleifbearbeitung eines Werkstücks betragen. Die Zeitersparnis ergibt sich schon daraus, dass die relativ langen Zeiten für das Ein- und Ausschwenken der Schleifspindeln in den Bearbeitungsbereich völlig entfallen, da sich erfindungsgemäß beide Schleifspindeln in einer Tandemanordnung ständig in unmittelbarer Nähe zu dem zugehörigen Bearbeitungsbereich befinden. Innerhalb eines eng umgrenzten Gebiets führen die gemeinsam auf einem Spindelstock angeordneten Schleifspindeln und Schleifscheiben nur eine Bewegung in X-Richtung aus. Anstelle des aufwändigen Schwenkens der Schleifspindeln nach dem Stand der Technik ist lediglich das Werkstück von einer ersten Bearbeitungsposition mit einer ersten Schleifscheibe zu einer zweiten Bearbeitungsposition mit einer zweiten Schleifscheibe zu transportieren, was sehr schnell geschehen kann. Zudem können auf der Halteeinrichtung, die mehrere Spannstellen aufweist, gleichzeitig mehrere Werkstücke gespannt und getaktet dem Schleifbereich zugeführt werden. Von diesen Werkstücken werden in jedem Bewegungstakt der Halteeinrichtung jeweils zwei bearbeitet, wobei das eine in der ersten Bearbeitungsposition eine Fertigbearbeitung beider Stirnseiten erfährt und ein weiteres Teil in einer zweiten Bearbeitungsposition fertig geschliffen wird. Hierdurch wird der Durchsatz merklich beschleunigt.
Eine weitere Beschleunigung kann sich dadurch ergeben, dass beide Werkstücke in den Bearbeitungspositionen zumindest zeitweise zeitgleich geschliffen werden, was für bestimmte Außenkonturen der Werkstücke ohne weiteres möglich ist. Zumindest ist eine zeitgleiche Bearbeitung zweier Werkstücke für kürzere Zeitabschnitte im Bearbeitungszyklus erzielbar, etwa derart, dass das Fertigschleifen der Stirnseiten in der ersten Bearbeitungsposition sich zeitlich mit dem Beginn des Unrundschleifens in der zweiten Bearbeitungsposition überlappt. Diese wesentlichen Vorteile gegenüber dem Stand der Technik ergeben sich in besonderer Weise durch die Tandemanordnung der beiden Schleifspindeln auf einem Schleifspindelstock, die sich auch bei Verwendung anderer Transport- und Spannvorrichtungen, als der hier beschriebenen, erzielen lassen.
Im Anspruch 2 sind vorteilhafte Einzelheiten zu dem ersten Schleifvorgang, dem Doppelplanschleifen der Stirnseiten, angegeben. Hierzu wird das in der Halteeinrichtung eingespannte Werkstück bis an die erste Schleifscheibe, die als "Doppelschleifscheibe" aus zwei einzelnen Schleifscheiben zusammengesetzt sein kann, herangefahren, was durch Drehen der Halteeinrichtung um einen vorgegebenen Winkelbetrag α geschieht. Der Vorgang des Planschleifens selbst erfolgt durch Verfahren der in üblicher Weise an einer ersten Schleifspindel gelagerten ersten Schleifscheibe. Zur Bearbeitung ist die rotierende erste Schleifscheibe, die Doppel-schleifscheibe, in der Richtung der X-Achse verfahrbar. Die beiden Schleifscheiben der Doppel-schleifscheibe umgreifen bei dem Schleifvorgang das stabförmige Werkstück, das dabei mit seiner Längsrichtung parallel zu der Rotationsachse der ersten Schleifscheibe verläuft. Im Folgenden werden die Begriffe "erste Schleifscheiben", "erste Schleifscheibe" und "Doppelschleifscheibe" synonym verwendet, da es nur darauf ankommt, dass die damit gemeinte Schleifscheibe zwei Schleifbeläge aufweist, mit denen gleichzeitig beide Stirnseiten des Werkstücks geschliffen werden können. Dies gilt auch für das Verständnis der Ansprüche.
Alternativ kann das Doppelplanschleifen der Stirnseiten des Werkstücks auch derart erfolgen, dass die das Werkstück eingespannt tragende Halteeinrichtung relativ zu der ersten Schleifscheibe, der Doppelschleifscheibe, im Sinne einer Zustellung bewegt wird. Diese Bewegung erfolgt im Falle einer drehbaren Halteeinrichtung, z. B. in Form einer Taktscheibe, bevorzugt als Rotation. Die Bewegung kann selbstverständlich auch als lineare Verschiebung der Halteeinrichtung realisiert sein. Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht einen weiteren Zeitgewinn für den Bearbeitungszyklus, da zwei Werkstücke praktisch gleichzeitig geschliffen werden können. Hierzu wird ein bereits an den Stirnseiten fertig bearbeitetes Werkstück von der Halteeinrichtung in die zweite Bearbeitungsposition verbracht und dort von der zweiten Spanneinrichtung übernommen, worauf die es bisher haltenden Spannbacken auseinander gefahren werden. Es hat somit keinen Kontakt mehr mit der Halteeinrichtung und kann - von der zweiten Spanneinrichtung in Rotation versetzt - an den Längsseiten geschliffen werden. Diese Entkopplung des betreffenden Werkstücks von der Halteeinrichtung erlaubt es, die Halteeinrichtung, die ein weiteres Werkstück trägt, dessen Stirnflächen zu bearbeiten sind, derart zu bewegen, dass das weitere Werkstück in den Schleifbereich der ersten Schleifscheibe gelangt und von dieser fertig geschliffen wird. Dieses Doppelplanschleifen erfolgt bei dieser Abwandlung des Verfahrens im Wesentlichen zeitgleich mit dem Unrundschleifen der Außenkontur des zuerst genannten Werkstücks. Falls die beiden Schleifscheiben gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 3 in Tandemanordnung auf einem gemeinsamen Schleifspindelstock angeordnet sind, so ergibt sich zwangsläufig, dass die erste Schleifscheibe der Bewegung der zweiten Schleifscheibe beim Unrundschleifen folgt. Dies hat jedoch für das Doppelplanschleifen gemäß der beschriebenen Verfahrensvariante keine Bedeutung, da der Bewegungsumfang nur gering ist und die Bewegung im Vergleich zur Rotationsgeschwindigkeit der ersten Schleifscheibe nur sehr langsam erfolgt. Das Schleifergebnis der ersten Schleifscheibe wird hierdurch nicht beeinträchtigt.
Das Verfahren kann an dieser Stelle aber auch so geführt werden, dass das Werkstück ortsfest in seiner Position verbleibt und die erste Schleifscheibe in Längs- und Querrichtung zum Werkstück verfahrbar ist. Das Verfahren der Schleifscheibe in Längsrichtung dient bevorzugt zum Justieren der Schleifscheiben in Bezug auf das Werkstück oder in Bezug auf die Position der zweiten Schleifscheibe zur Bearbeitung der Außenkontur.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 3 gibt eine vorteilhafte Möglichkeit an, wie der erste Teilvorgang des Planschleifens in den zweiten Teilvorgang des Umfangsschleifens übergehen kann. Es wird hierzu die Lösung gewählt, die erste Schleifscheibe einerseits und mindestens eine zweite Schleifscheibe andererseits mit den zugehörigen Schleifspindeln auf einem gemeinsamen Schleifspindelstock zu lagern, der in X-Richtung verschoben werden kann. Durch Verschwenken der Halteeinrichtung werden die einzelnen Werkstücke nacheinander zuerst dem Wirkungsbereich der ersten Schleifscheibe und anschließend der zweiten Schleifscheibe zugeführt. Für die beim Schleifen erforderliche Zustellbewegung in Richtung der X-Achse wird der gemeinsame Schleifspindelstock in der Richtung der X-Achse gesteuert verfahren.
Mit dem Auseinanderfahren der Spannbacken nach dem Fertigschleifen ist die zweite Einspannung gelöst, und das fertige stabförmige Werkstück wird erneut der Halteeinrichtung übergeben. Es wird von dieser beim nächsten Arbeitstakt durch entsprechende Drehung in eine Entladeposition verbracht, wo es von einer Entladeeinrichtung übernommen werden kann.
Nach Anspruch 7 sind in vorteilhafter Weise Sensoren in die Beladegreifer der Haltevorrichtung integriert, mit denen das Schleifaufmaß der einzelnen gespannten Werkstücke ermittelt werden kann. Die so gewonnenen Werte werden an die Steuereinrichtung der Schleifmaschine übermittelt und werden von dieser für die Festlegung des Ablaufs des Umfangsschleifens berücksichtigt. Auch hierdurch kann sich eine Beschleunigung der Bearbeitung ergeben.
Da beim Unrundschleifen der Außenkontur der Werkstücke beachtliche Drücke quer zur Längsachse des Werkstücks auftreten können, die zu einer Verbiegung des Werkstücks führen, wird das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 8 dahingehend ergänzt, dass eine Lünette zur Abstützung des Werkstücks gegen Verbiegung durch Querkräfte vorgesehen wird. Diese Lünetten, von denen jeweils eine einem Beladegreifer, d.h. einer Spannstelle, für das Werkstück zugeordnet ist, sind auf der Halteeinrichtung zusammen mit den Beladegreifern montiert. Die Lünetten sind auf der Halteeinrichtung in Bezug auf die Position des Werkstücks zustellbar oder von dieser Position entfernbar und gelangen nur in der zweiten Bearbeitungsposition für das Schleifen der Außenkontur mit der zweiten Schleifscheibe in Einsatz. Ihr Einsatz erfolgt gemäß Anspruch 8 wie folgt: Nachdem das Werkstück in der zweiten Bearbeitungsposition von den Spannbacken übernommen und gespannt ist, werden die Backen des Beladegreifers geöffnet, so dass das Werkstück frei rotieren kann und die zweite Schleifscheibe für die Bearbeitung freien Raum hat. In diesem Zustand werden zuerst die Seitenkanten des Werkstücks auf Fertigmaß rund geschliffen, was bedeutet, das hiermit die größten Durchmesser des fertigen Werkstücks festgelegt sind. Hierauf wird die Lünette soweit auf das Werkstück zugestellt, dass sie in zumindest punktuelle Anlage an das Werkstück kommt und dieses somit gegen Querkräfte abstützt. Die Bewegung der Lünette erfolgt bevorzugt über hydraulische oder pneumatische Verstellmittel, die dem Fachmann geläufig sind. Die Lünette weist auf ihrer Eingriffseite mit dem Werkstück eine bevorzugt im Querschnitt halbkreisförmige Ausnehmung auf, die an die erwähnten größten Durchmesser des fertig bearbeiteten Werkstücks angepasst ist. Hierdurch wird erreicht, dass bei Rotation des Werkstücks in der Lünette mindestens ein Bereich am Umfang des Werkstücks mit der Lünette in Kontakt ist, so dass diese in allen Phasen der Rotation ihre Stützwirkung entfalten kann. Mit angestellter Lünette erfolgt sodann die Fertigbearbeitung der Außenflächen des Werkstücks, dessen Schleifbearbeitung damit beendet ist. Hierauf wird die Lünette vom Werkstück entfernt, die Beladegreifer der Halteeinrichtung ergreifen und spannen das Werkstück erneut, worauf die Spannbacken der Werkzeugspindelstöcke auseinander gefahren werden und diese für den Transport durch die Halteeinrichtung freigeben. Die Halteeinrichtung wird dann erneut im Rahmen eines neuen Arbeitstakts um den Winkel α gedreht, wodurch das fertige Werkstück aus dem zweiten Bearbeitungsbereich entfernt und schließlich einer Entladeeinrichtung zugeführt wird. Letztere wird je nach Anzahl der Spannstellen auf der Halteeinrichtung und der Anordnung der Entladestation in Bezug auf die Halteeinrichtung eventuell erst nach weiteren Arbeitstakten erreicht.
Im Anspruch 9 ist eine Variante dieses Verfahrens angegeben, gemäß welcher die Seitenkanten nur bis annähernd an das Fertigmaß geschliffen werden. Unter "annähernd" ist hier zu verstehen, dass nur noch wenige hundertstel Millimeter ,etwa 1 bis 3 hundertstel mm, bis zum Fertigmaß abgeschliffen werden müssen. Die Lünette wird sodann, wie bei dem Verfahren nach Anspruch 8 beschrieben, an das Werkstück angestellt und dieses wird ebenfalls bis annähernd an das Fertigmaß geschliffen. Daraufhin wird die Lünette entfernt, und die gesamte Außenkontur wird auf Fertigmaß geschliffen. Da hierfür nur ein sehr geringer Abtrag notwendig ist, der nur geringen Schleifdruck erfordert, wird die Genauigkeit des Schleifens nicht beeinträchtigt.
Im Folgenden besteht auch die Möglichkeit, dass die Lünette derart angesteuert ist, dass sie zum Fertigschleifen des Restaufmaßes nicht zurückgezogen werden muss und das Werkstück dann bis zum Erreichen des Fertigmaßes abgestützt bleibt.
Durch den Lünetteneinsatz lassen sich nicht nur erhöhte Genauigkeiten bei langen, dünnen Werkstücken erreichen, sondern es kann auch mit einem höheren Zerspanvolumen pro Zeiteinheit beim Schleifen gearbeitet werden, was wiederum die Schleifzeit am Werkstück verringert.
Die Verfahren gemäß den Ansprüchen 8 und 9 sind besonders für solche Formen des Werkstückquerschnitts geeignet, wie sie in Figur 1 (mit Ausnahme von Fig. 1g) gezeigt sind. Für derartige Werkstücke mit im Wesentlichen regelmäßigen, Symmetrien aufweisenden Konturen und Querschnitten lässt sich die Präzision der Herstellung deutlich erhöhen.
Wie eingangs schon angegeben worden ist, betrifft die Erfindung auch eine Schleifmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10, wie sie aus der EP-A- 0 522 272 bekannt ist. Diese betrifft eine Gewindeschleifmaschine, ist also zum Schleifen von rotationssymmetrischen Werkstücken bestimmt. Dabei ist ein verfahrbarer Schleiftisch vorgesehen, auf dem ein Werkstückspindelstock und ein Reitstock angeordnet sind. Das Werkstück wird zwischen diesen eingespannt und in Rotation um seine Längsachse versetzt. Die Bewegungsrichtung des Schleiftisches stimmt mit der Richtung von Rotations- und Längsachse des Werkstücks überein. Beim Schleifen wird das Werkstück an zwei oder drei im Abstand voneinander befindlichen Schleifscheiben vorbeigeführt, die zu unterschiedlichen Schleifoperationen bestimmt sind und senkrecht gegen das Werkstück zugestellt werden können. Die Schleifscheiben können sich an unabhängig voneinander zustellbaren Schleifspindeln befinden, die mit parallel verlaufenden Rotationsachsen auf einen gemeinsamen Schleifspindelstock angeordnet sind, der dort als "Hubschlitten" bezeichnet ist. Dadurch wird eine Tandem-Anordnung mit waagerecht nebeneinander liegenden Schleifspindeln verwirklicht. Der Schleifspindelstock kann nur in einer Richtung parallel zu der Rotations- und Längsachse des Werkstücks verfahren werden. Es können aber auch zwei Schleifscheiben mit gemeinsamer Rotationsachse an einer einzigen Schleifspindel gelagert sein. Auf diese Weise können an einem einzelnen Werkstück verschiedene Schleifoperationen vorgenommen werden, ohne dass die Aufspannung gewechselt werden muss. Zum Übergang von der einen auf die andere Schleifoperation muss aber das Werkstück seitlich verfahren werden, und es kann immer nur ein einziges Werkstück in seiner unveränderten Aufspannung geschliffen werden. Die Bearbeitungszeit ist damit zu lang.
Es besteht somit die Aufgabe, die Schleifmaschine der genannten Art so zu gestalten, dass die Schleifzeit verringert wird und eine wirtschaftliche Massenfertigung von runden und/oder unrunden Werkstücken in Verbindung mit einem sehr guten Schleifergebnis erreicht wird; insbesondere soll dadurch eine Schleifmaschine geschaffen werden, mit der sich das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchführen lässt.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einer Schleifmaschine, welche die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 10 aufweist.
Das Besondere an dieser Schleifmaschine liegt darin, dass zwei Schleifspindeln mit parallelen Rotationsachsen auf einem Schleifspindelstock in einer "Tandemanordnung" montiert sind, wobei die beiden Schleifspindeln nicht nur nebeneinander, sonder auch übereinander und mit fest zueinander angeordneten parallelen Spindelachsen angeordnet sind und gemeinsam durch den Schleifspindelstock in einer Richtung senkrecht zu der Längsachse der Werkstücke bewegbar sind. Der Begriff "Tandemanordnung" nimmt auf die Art der Anordnung der Schleifspindeln bzw. Schleifscheiben Bezug und soll zum Ausdruck bringen, dass die Schleifscheiben beider Schleifspindeln zumindest zeitweise gleichzeitig eine Bearbeitung an zwei Werkstücken durchführen können, wofür jedoch nur ein Vorschubmechanismus erforderlich ist. Dieses Merkmal unterscheidet diese Anordnung prinzipiell von der bekannten Schleifmaschine gemäß der EP-A-0 522 272 und auch von bekannten Anordnungen mit zwei Schleifspindeln auf einem Schleifspindelstock, bei denen die einzelnen Schleifspindeln durch Verschwenken von Teilen des Schleifspindelstocks um eine Drehachse zum Eingriff an einem einzigen Werkstück gebracht werden. Das zeitraubende Verschwenken der Schleifspindeln entfällt bei der Tandemanordnung völlig. Der Zeitaufwand für das Heranführen der Werkstücke von einer Bearbeitungsstelle zu der anderen bei der erfindungsgemäßen Schleifmaschine ist demgegenüber gering, zumal auch bei den bekannten Schleifmaschinen etwa nach der DE 10 2006 007 055 A1 das Werkstück in die Bearbeitungsposition gebracht und wieder herausgeführt werden muss.
Die Schleifmaschine nach Anspruch 10 bietet zudem den Vorteil, dass jeweils mehrere stabförmige Werkstücke gleichzeitig durch die Maschine transportiert und bearbeitet werden, die dabei in der ersten Spannstellung an den Stirnseiten plangeschliffen und in der zweiten Spannstellung an den Längsseiten durch Umfangsschleifen bearbeitet werden. Nach dem Durchlaufen der Schleifmaschine sind die stabförmigen Werkstücke fertig geschliffen. Die Handling-Zeiten sind auf ein Minimum reduziert.
Nach Anspruch 11 ist es besonders vorteilhaft, wenn die Halteeinrichtung für die Werkstücke, die sowohl zum Spannen der Werkstücke als auch zu deren Transport zu den Bearbeitungspositionen und durch die Schleifmaschine von einer Belade- zu einer Entladeeinrichtung dient, als Taktscheibe ausgebildet ist. Die bevorzugt als kreisförmige Platte ausgebildete Taktscheibe ist um eine horizontale Achse drehbar und trägt in der Peripherie oder am äußeren Rand angeordnete Spannstellen, die bevorzugt als Beladegreifer mit zwei aufeinander zu- und weg bewegbaren Greiferbacken ausgebildet sind. Die Spannstellen, von denen mindestens drei, bevorzugt 4, 5 oder 6 vorhanden sind, befinden sich in gleichen Abständen am Umfang der Taktscheibe. Sie sind je nach Anzahl in einem Drehwinkel α zwischen ihnen angeordnet, der sich als 360° geteilt durch die Anzahl der Spannstellen ergibt. Im Betrieb besteht ein Takt der Taktscheibe in einer Drehung um den Winkel α. Hierbei wird bevorzugt zumindest ein Werkstück-Rohling von der Beladeposition in die erste Bearbeitungsposition überführt, ein an den Stimflächen fertig geschliffenes Werkstück in die zweite Bearbeitungsposition gebracht und ein vollständig fertig geschliffenes Werkstück aus dem Bearbeitungsbereich der Schleifmaschine entnommen.
Weitere Ausgestaltungen der Schleifmaschine nach den Ansprüchen 10 und 11 sind in den Unteransprüchen 12 bis 27 angegeben.
Die Ansprüche 23 und 24 sind darauf gerichtet, dass die zweite Schleifscheibe der erfindungsgemäßen Schleifmaschinen an die Längskontur des fertigen stabförmigen Werkstücks angepasst ist und auch dessen stirnseitige Fasen mit umfassen kann. Die Bearbeitung der Werkstück-Seitenflächen durch das numerisch gesteuerte Umfangsschleifen nach dem Prinzip der C-X-Interpolation ermöglicht es, dass Abrundungsradien oder Fasen an den Kanten ohne Taktzeitverlängerung zusammen mit den Seitenflächen geschliffen werden. Das gilt auch für die stirnseitigen Fasen, wenn die Kontur der Schleifscheibe entsprechend profiliert ist. Die stirnseitigen Fasen werden in derselben Einspannung in einem Konturzug zeitgleich mit den Seitenflächen und mit den längs verlaufenden Fasen oder Abrundungsradien geschliffen. Ein Umspannen entfällt. Der Prozess ist insgesamt in Bezug auf die geforderten Geometriedaten (Maß-; Form- und Lagetoleranzen) wesentlich einfacher und sicherer beherrschbar. Es wird nicht nur Bearbeitungszeit eingespannt, sondern insbesondere wird auch die mit dem Umspannen verbundene Gefahr von Ungenauigkeiten vermieden. Es kommt noch hinzu, dass die Kontur der Schleifscheiben beim Abrichten mit einer Genauigkeit eingestellt werden kann, die im µm-Bereich liegt. Somit ergeben sich stirnseitige Fasen, die über ihre gesamte Länge und untereinander stets genau dieselbe Breite haben. Auch in dieser Hinsicht wird somit durch die Erfindung zugleich mit der Schnelligkeit der Bearbeitung auch die Genauigkeit des Ergebnisses verbessert. Weiterhin ist es auch möglich entsprechend profilierte, beispielsweise galvanisch belegte Schleifscheiben einzusetzen, die nicht abgerichtet werden müssen.
Der Anspruch 12 betrifft die vorteilhafte und bevorzugte Ausbildung des Antriebs der Taktscheibe, die sowohl in Vorwärtsrichtung als auch in der entgegengesetzten Rückwärtsrichtung antreibbar ist. Hierdurch ist es möglich, einen im Wesentlichen zeitgleichen Schleifeinsatz beider Schleifscheiben an je einem Werkstück zu erreichen, was zu einer besonders kurzen Taktzeit für die Komplettbearbeitung der Werkstücke führt, wie im Folgenden anhand der Fig. 10 und 11 erläutert ist.
Die erfindungsgemäße Schleifmaschine arbeitet mit bewährten Grundelementen der modernen Schleiftechnik, die aber durch ein intelligentes Förder- und Spannsystem auf neue Weise miteinander verknüpft sind. Der Aufbau der Schleifmaschine bleibt einfach. Das Beladen der Schleifmaschine kann mit einer Ladezelle durch eine Ladeluke erfolgen, so dass beispielsweise die sogenannte "Schlüsselloch-Lösung" möglich ist, bei der die Werkstücke zugeführt werden. Hierbei sind auch andere Ausführungen von Fördersystemen zur Zu- und Abführung der Werkstücke zu und von der Halteeinrichtung möglich.
Mit den erfindungsgemäßen Schleifmaschinen können auch kleinere Losgrößen wirtschaftlich gefertigt werden, weil sie dazu eingerichtet sind, an einem bestimmten Werkstück-Typ eine Komplettbearbeitung vorzunehmen. Es besteht also eine hohe Stückzahl-Flexibilität. Insbesondere durch das numerisch gesteuerte Umfangsschleifen nach dem Prinzip der C-X-Interpolation ist auch eine hohe Typenflexibilität gegeben; die Rüstzeiten beim Umstellen auf eine andere Querschnittsform der stabförmigen Werkstücke können sehr kurz sein. Beispielsweise ist es möglich, bei einem stabförmigen Werkstück mit quadratischem Querschnitt die Umstellung von durch Fasen gebrochenen Längskanten auf abgerundete Längskanten innerhalb von 3 Minuten vorzunehmen, weil die Umstellung lediglich durch das Teileprogramm für das zu erzeugende Werkstück erfolgt. Dabei passt sich auch die Fase zusammen mit dem Querschnitt an.
Die Erfindung wird anschließend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Die Figuren zeigen das Folgende:

Fig. 1 gibt verschiedene unrunde Querschnitte von stabförmigen Werkstücken wieder, die gemäß der Erfindung geschliffen werden sollen.
Fig. 2 zeigt unterschiedliche Längskonturen, die das zu schleifende stabförmige Werkstück haben kann.
Fig. 3 ist eine Ansicht von oben auf eine Ausführungsform einer Schleifmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 4 zeigt eine schematisierte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine in Höhe der Halteeinrichtung in der Z-Richtung gesehen.
Fig. 5A zeigt die relative Lage der ersten und der zweiten Schleifscheiben sowie die jeweilige Bearbeitungsposition von zwei Werkstücken.
Fig. 5B zeigt die relative Lage der ersten und der zweiten Schleifscheiben sowie die jeweilige Bearbeitungsposition von zwei Werkstücken, wobei beide Schleifscheiben zumindest teilweise zeitgleich im Eingriff mit dem Werkstück sind.
Fig. 6 zeigt einen Teil-Querschnitt durch eine Doppel-Schleifscheibe mit Schrupp- und Schlichtschleifbelag sowie ein zu bearbeitenden Werkstück.
Fig. 7 zeigt eine Detailansicht einer zweiten Schleifscheibe im Eingriff mit einem zwischen rotierenden Backen gespannten Werkstück.
Fig. 8 zeigt eine Detailansicht eines Werkstücks in Bearbeitungsposition für die Außenkontur, das mittels einer Lünette abgestützt ist.
Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 8 im Schnitt.
Fig. 10 zeigt eine erste Phase der annähernd gleichzeitigen Bearbeitung von zwei Werkstücken.
Fig. 11 zeigt eine weitere Phase der Verfahrensführung nach Fig. 10.

Figur 1 vermittelt beispielhaft einen Eindruck von der Form, welche die Querschnitte des zu schleifenden stabförmigen Werkstücks 1 haben können. In der einfachsten Form ist das stabförmige Werkstück 1 ein quaderförmiges Stäbchen mit quadratischen Stirnseiten 2 und rechteckförmigen Längsseiten 3, die sich in Seitenkanten 3a treffen, s. Fig. 1a bis 1d. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet derartiger stabförmiger Werkstücke 1 sind Stellglieder in mechanischen Schalt- oder Stelleinrichtungen. Diese Stellglieder können eine Länge L zwischen 10 und 80 mm und einen Querschnitt zwischen 2 und 15 mm haben; jedoch handelt es sich hierbei nur um ein Beispiel. Als Material derartiger stabförmiger Werkstücke 1 kommen unterschiedliche Metalle, aber auch Keramik-Werkstoffe in Frage. Je nach der gewünschten Funktion kann der Querschnitt auch von der Form des geometrisch strengen Quadrats (b) abweichen. So können die Längskanten abgerundet (c) oder mit ebenen Fasen (d) versehen sein. Die Quadratform kann auch zu einem Quadrat mit konvexen Flächen (e) oder mit konkaven Flächen (f) variiert werden. Ferner sind Konturen mit allein durch gekrümmte Linien begrenzten Querschnitten (g), also auch ovale Konturen (h) oder Polygone jeder Ordnung (k) möglich, bei denen die für den quadratischen Querschnitt angegebenen Abwandlungen gleichfalls Gültigkeit haben.
Auch die Längskontur des zu schleifenden stabförmigen Werkstücks 1 ist keinesfalls auf die geometrisch strenge Form des Rechtecks festgelegt, wie sie noch einmal in Figur 2a dargestellt ist.
Figur 2 zeigt die Längsseiten 3 des stabförmigen Werkstücks 1 in unterschiedlichen Varianten. So können auch im Übergang zu den Stirnseiten 2 ebene Fasen 2a (Fig. 2b) oder Abrundungen 2b (Fig. 2c) vorhanden sein. Die strenge Rechteckform kann zu einer balligen Form (d) variiert werden. Ferner sind konische Längskonturen (e) möglich, aber auch eine rechteckige Grundform mit abgesenktem Mittelteil (f).
Figur 3 stellt die erfindungsgemäße Ausführungsform einer Schleifmaschine dar, mit der ausgehend von einem Rohling die Komplettbearbeitung des stabförmigen Werkstücks 1 möglich ist. Auf einem Maschinenbett 4 ist ein Schleiftisch mit einer Gleitbahn 5 ausgebildet. Die Halteeinrichtung 6 ist in der Richtung dieser Gleitbahn 5 verfahrbar. Diese Verfahrbarkeit dient insbesondere zur Justierung der Position der Halteeinrichtung 6 zur Anpassung an verschiedene Werkstücke 1 und deren Abmessungen. Abweichend von der Fig. 3 ist es auch möglich, dass die Verschiebebewegung der Schleifscheiben 14, 15 in Bezug auf das Werkstück 1 in Richtung der Z-Achse als Kreuzschlittenlösung unterhalb der X-Achse auf dem Maschinenbett 4 angeordnet sein kann.
Die Halteeinrichtung 6 besteht bevorzugt aus einer kreisförmigen Taktscheibe 6b, die um ihren Mittelpunkt drehbar in einer Ebene senkrecht zur Z-Richtung (d.h. der Richtung der Gleitbahn 5) angeordnet ist. Die Taktscheibe 6b ist mit einem Sockelteil 6a mit der Gleitbahn 5 verbunden und befindet sich im Wesentlichen über dieser. Die Taktscheibe 6b trägt in der Nähe ihres Umfangsbereichs mehrere in gleichen Winkelabständen angeordnete Spannstellen 40 zur Aufnahme der zu bearbeitenden Werkstücke 1, 1'. Die Spannstellen 40 sind hierzu als Beladegreifer 24 ausgebildet, die den Außenumfang des Werkstücks 1 zwischen zwei Spannbacken 24a fest einspannen oder durch Auseinanderbewegen der Spannbacken 24a freigeben können. Die Form der dem Werkstück 1 zugewandten Spannbacken 24a der Beladegreifer 24 ist bevorzugt der äußeren Form der unbearbeiteten Werkstücke 1 angepasst, um diese für das Schleifen sicher zu fixieren. Selbstverständlich müssen die Beladegreifer 24 in der Lage sein, auch ein fertig bearbeitetes Werkstück 1 sicher zu halten, und sie dürfen nicht mit den Schleifscheiben 14, 15 während der Bearbeitung in Konflikt kommen.
Die Mindestanzahl von Spannstellen 40 ist drei, wobei im Betrieb zumindest eine (bei dem Bezugszeichen 43) jeweils zum Be- oder Entladen der Werkstücke 1 dient und sich die anderen beiden an je einer Bearbeitungsposition 41, 42 der ersten und zweiten Schleifscheiben 14, 15 befinden. Bevorzugt werden jedoch mehr als drei Spannstellen 40 vorgesehen, wie dies in Figur 4 gezeigt ist, wo sechs von ihnen vorhanden sind. Hierdurch lassen sich die Be- und Entladebereiche auch voneinander trennen. Bevorzugt wird jedoch, dass das Be- und Entladen der Werkstücke an derselben Be- und Entladeposition 43 erfolgt, da hierdurch am wenigsten Platz benötigt wird. Hierfür sind natürlich beliebige Be- und Entladeeinrichtungen konzipierbar, die dem Fachmann geläufig sind. Unabhängig von der Anzahl der Spannstellen 40 sind jedoch stets höchstens zwei Werkstücke 1, 1' unter Bearbeitung, da erfindungsgemäß nur zwei Schleifspindeln 12, 13 vorhanden sind, jedoch kann die erste Schleifscheibe 14 mit zwei einzelnen Schleifscheiben 14a, 14b bestückt sein.
Zu beiden Seiten der Halteeinrichtung 6 befinden sich die Werkstückspindelstöcke 7a und 7b, die ebenfalls auf der Gleitbahn 5 verfahrbar sind. Die Werkstückspindelstöcke 7a, 7b können einzeln oder gemeinsam verfahrbar sein. In den Werkstückspindelstöcken 7a, 7b sind Spannbacken 8a, 8b gelagert, die zur Rotation angetrieben werden können. Dabei ist eine Steuerung vorgesehen, durch die die beiden gleichachsig im Abstand von einander befindlichen Spannbacken 8a, 8b streng synchron und phasengleich verdreht werden.
An ihren äußeren Enden tragen die Spannbacken 8a, 8b je einen Reibbelag 9a, 9b, mit dem die Spannbacken 8a, 8b gegen die Stirnseiten 2 des stabförmigen Werkstücks 1 gepresst werden können, um dieses einzuspannen, vergleiche hierzu auch Figur 7. Die Reibbeläge 9a, 9b der Spannbacken 8a, 8b bestehen aus einem sehr verschleißfesten Material, beispielsweise Hartmetall, dadurch wird ihr Verschleiß vermindert.
Streng senkrecht zu dem Schleiftisch mit der Gleitbahn 5 und zu der seitlichen Verschieberichtung der Werkstückspindelstöcke 7a, 7b und/oder ihrer Spannbacken 8a, 8b ist ein Schleifspindelstock 10 in X-Richtung, d.h. senkrecht in Bezug auf die Gleitbahn 5 verschiebbar. Der Schleifspindelstock 10 trägt zwei Schleifspindeln 12 und 13, die in der Höhe und in Bezug auf den horizontalen Abstand von der Gleitbahn 5 zueinander versetzt angeordnet sind, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Die erste Schleifspindel 12 trägt zwei erste Schleifscheiben 14a, 14b, während die zweite Schleifspindel 13 mit der zweiten Schleifscheibe 15 versehen ist. Die Schleifspindeln 12 und 13 treiben die zugehörigen Schleifscheiben 14a, b und 15 zur Drehung um ihre Rotationsachsen 14c und 15a an.
In der üblichen Bezeichnung der Schleiftechnik definiert die Gleitbahn 5 mit der seitlichen Verschieberichtung der beweglichen Halteeinrichtung 6 und der Werkstückspindelstöcke 7a, 7b die Z-Achse. Die gemeinsame Dreh- und Antriebsachse 30 der Spannbacken 8a, 8b bildet die Drehachse C, während die senkrecht zu der Z-Achse und der C-Achse verlaufende Verschieberichtung des Schleifspindelstocks 10 die X-Achse ist.
Einzelheiten einer in Zwillingsanordnung von zwei einzelnen Schleifscheiben 14a, 14b vorgesehenen ersten Schleifscheibe 14, der Doppelschleifscheibe 14, gehen aus Figur 6 hervor. Die beiden Schleifscheiben 14a, 14b sind auf der gemeinsamen Rotationsachse 14c der ersten Schleifspindel 12 in einem axialen Abstand D angeordnet, der durch die Distanzscheibe 17 definiert ist. Jede Schleifscheibe 14a, 14b besteht aus einem Grundkörper 18a, 18b. Die beiden einander zugewandten Breitseiten 19a, 19b der Grundkörper 18a, 18b weisen in ihrem äußeren Umfangsbereich je eine Vertiefung 20a, 20b auf, in der sich eine äußere ringförmige Zone 21a, 21 b mit einem Schruppbelag und eine innere ringförmige Zone 22a, 22b mit einem Schlichtbelag befindet. Die beiden Beläge 21 a, 21 b und 22a, 22b bilden ringförmige Körper innerhalb der Vertiefungen 20a, 20b. Dabei haben die äußeren ringförmigen Zonen 21a, 21 b mit dem Schruppbelag eine sich konisch nach außen erweiternde Form.
Da in den übrigen Figuren Einzelheiten der Zwillingsanordnung nicht zu erkennen sind, wird abgesehen von Fig. 6 in der gesamten Anmeldung die Bezugsziffer 14 als maßgebend für die erste Schleifscheibe beibehalten.
Figur 5A verdeutlicht die Anordnung der beiden Schleifscheiben 14, 15 und damit der Achsen 14c und 15a der zugehörigen Schleifspindeln 12, 13 in Bezug zueinander und zur Halteeinrichtung 6 mit den Werkstücken 1. Es handelt sich um eine seitliche Ansicht in Z-Richtung. Zu dem gezeigten Zeitpunkt hat die erste Schleifscheibe 14 bereits die Bearbeitung der Stirnseiten 2 des Werkstücks 1 beendet und ist durch Verfahren in X-Richtung in einer Position angelangt, in welcher die beiden Schleifbeläge der Doppelschleifscheibe nicht mehr im Eingriff mit dem Werkstück 1 stehen. Das Werkstück 1, dessen Außenkontur noch nicht bearbeitet ist, wird hierbei noch von dem Beladegreifer 24 der Spannstelle gehalten.
Die zweite Schleifscheibe 15 beginnt gerade in Berührung mit einem anderen Werkstück 1 zu treten, dessen Stirnseiten 2 in einem vorigen Takt von der ersten Schleifscheibe 14 fertig bearbeitet wurden. Das Werkstück 1 wird von nicht gezeigten Spannbacken 8a, 8b in Längsrichtung gespannt und wird durch die zugehörigen Antriebe der beiden nicht gezeigten Werkstückspindelstöcke 7a, 7b synchron um die C-Richtung in Rotation versetzt. Die Spannbacken 24a des Beladegreifers 24 sind vom Werkstück 1 gelöst, nachdem das Werkstück 1 von den Spannbacken 8a, 8b ergriffen und gespannt ist.
IN Fig. 5B ist eine Variante hierzu dargestellt, bei der die erste Schleifscheibe 14 noch im Bearbeitungseingriff mit den Stirnseiten 2 des einen Werkstücks 1 ist, während die zweite Schleifscheibe 15 gerade mit dem Schleifen der Außenkontur beginnt. Bei einer derartigen Anordnung, die im Wesentlichen auf einem geringeren horizontalen Abstand der beiden Achsen 14c und 15a der Schleifspindeln 12, 13 beruht, findet somit eine zumindest teilweise zeitlich überlappende Bearbeitung von zwei verschiedenen Werkstücken 1 statt. Dies führt zu einer weiteren Reduzierung der Taktzeit und damit zu erhöhter Produktivität.
In der Halteeinrichtung 6 sind in jeder Spannstelle 40 zwei Spannbacken 24a eines Beladegreifers 24 diametral zueinander angeordnet und gegenläufig zueinander beweglich gesteuert. Mit ihren Spannbacken 24a sind die Beladegreifer 24 an den Querschnitt des stabförmigen Werkstücks 1 angepasst. In der Beladeposition 43 der Figur 4 sind die Spannbacken 24a des Beladegreifers 24 auseinander gefahren. In Position 41 haben die Spannbacken 24a des Beladegreifers 24 das stabförmige Werkstück 1 ergriffen und stellen sich ausgleichend beidseitig gegen dieses an. Diese Art des Greifens und Spannens hat den Vorteil, dass beim Ergreifen und Einspannen des stabförmigen Werkstücks 1 dessen Längsmitte auch bei unterschiedlichem Schleifmaß der Werkstücke 1 immer in derselben waagerechten Ebene bleibt. Im Gegensatz zu einer starren Werkstückauflage hat somit das Schleifaufmaß keinen Einfluss auf die Lage der Werkstückmitte. Beim späteren Umfangsschleifen wird das Aufmaß gleichmäßig abgetragen. Wie die Position 41 der Figur 4 zeigt, kann die Halteeinrichtung 6 das eingespannte stabförmige Werkstück 1 bis dicht an die erste Schleifscheibe 14 heranfahren.
Im Folgenden wird der Ablauf eines Schleifvorganges auf einer Schleifmaschine gemäß Figur 4 im Einzelnen beschrieben.
Der Rohling des stabförmigen Werkstücks 1 wird von einem üblichen Transportsystem an die Halteeinrichtung 6 an eine Spannstelle 40 in der Beladeposition 43 übergeben. Dort wird das Werkstück 1, wie schon beschrieben, mittels der Spannbacken 24a des Beladegreifers 24 zentrisch eingespannt, vergleiche die erste Bearbeitungsposition 41 der Figur 4. Die Halteeinrichtung 6 dreht danach die Taktscheibe 6b um den Winkel α und führt das Werkstück 1 bis in den Wirkungsbereich der ersten Schleifscheibe 14 vor. In dieser ersten, aus Figur 4 ersichtlichen Einspannung in der ersten Bearbeitungsposition 41 läuft das zeitgleiche Doppelplanschleifen der beiden Stirnseiten 2 an dem stabförmigen Werkstück 1 ab. Hierzu fährt der Schleifspindelstock 10 in Richtung der X-Achse gegen das stabförmige Werkstück 1 vor, vergleiche die Figur 4. Die äußeren ringförmigen Zonen 21a, 21 b mit dem Schruppbelag (s. Fig 6) schleifen je eine Stirnseite 2 des stabförmigen Werkstücks 1 vor. Sodann überstreichen die inneren ringförmigen Zonen 22a, 22b mit dem Schlichtbelag je eine Stirnseite 2, so dass die Stirnseiten 2 fertig geschliffen sind.
Anschließend fährt der Schleifspindelstock 10 weiter in X-Richtung, wodurch die zweite Schleifscheibe 15 in Eingriff mit der Oberfläche eines weiteren Werkstücks 1 gelangt, das von den beiden Werkstückspindelstöcken 7a, 7b gehalten ist und sich in der zweiten Bearbeitungsposition 42 befindet. Nach Beendigung der Oberflächenbearbeitung dieses Werkstücks 1 kehrt der Schleifspindelstock 10 sodann in Richtung der X-Achse in seine Ausgangsstellung zurück, so dass alle Schleifscheiben 14, 15 außer Eingriff mit Werkstücken 1 sind. Hierauf wird die Taktscheibe 6b der Halteeinrichtung 6 um das durch die Anzahl der Spannstellen 40 vorbestimmte Winkelmaß α weitergedreht, und ein neuer Arbeitstakt beginnt. Dieser Beginn besteht darin, dass ein noch unbearbeitetes Werkstück 1 in den Bearbeitungsbereich der ersten Schleifspindel 12 gebracht wird und ein an dieser Stelle bereits an den Stirnseiten 2 fertig geschliffenes Werkstück 1 in den Bearbeitungsbereich der zweiten Schleifscheibe 15 gefördert wird. Das stabförmige Werkstück 1 befindet sich dann im Bereich der gemeinsamen Dreh- und Antriebsachse 30 der beiden Spannbacken 8a, 8b. Dort wird dieses Teil durch eine Aufeinander-zu-Bewegung der Spannbacken ergriffen und gespannt, worauf die Beladegreifer 24 das Werkstück 1 freigeben. Sodann beginnt ein neuer Schleifzyklus, indem die Schleifscheiben 14 und 15 durch erneutes Verschieben des Schleiftisches in X-Richtung auf die Halteeinrichtung 6 und damit auf die Werkstücke 1 zugestellt werden. Das Planschleifen kann auch schon während des Umspannens erfolgen. Hierdurch wird eine weitere Taktzeitreduzierung erreicht, da während des Umspannens schon planseitig in der ersten Bearbeitungsposition 41 geschliffen wird.
In der zweiten Bearbeitungsposition 42 fahren die beiden Werkstückspindelstöcke 7a, 7b beidseitig an das stabförmige Werkstück 1 heran, bis die Spannbacken 8a, 8b mit ihren Reibbelägen 9a, 9b das stabförmige Werkstück 1 an seinen Stirnseiten 2 eingespannt haben. Je nach Ausführung der Werkstückspindelstöcke 7a, 7b kann das Einspannen des stabförmigen Werkstücks 1 an seinen Stirnseiten 2 aber auch allein durch die Spannbacken 8a, 8b erfolgen, wenn diese nicht nur rotierend antreibbar, sondern auch axial verfahrbar sind. Danach werden die Beladegreifer 24 der Spannstelle 40 an der Taktscheibe 6b auseinandergefahren.
Der Vorteil dieser Art des Umspannens besteht darin, dass das Werkstück 1 zwischen den beiden Schleifbearbeitungen nicht mehr separat mit einem Beladehandling gegriffen werden muss. Dadurch kann für das Einspannen zwischen den Spannbacken 8a, 8b eine optimale Genauigkeit erreicht werden; denn es können keine weiteren Positionierfehler durch ein Beladehandling mehr vorkommen. Durch die Ausführung der Bewegungen der Spannbacken 8a, 8b und der Spannkräfte der Beladegreifer 24 ist sichergestellt, dass das Werkstück 1 während des Umspannens in seiner Längsrichtung nicht verschoben wird.
Das stabförmige Werkstück 1 wird durch die beiden Spannbacken 8a, 8b nicht nur in seiner zweiten Einspannung eingespannt, sondern von den beiden Spannbacken 8a, 8b auch gesteuert zur Drehung angetrieben, wobei die gemeinsame Dreh- und Antriebsachse 30 der beiden Spannbacken 8a, 8b die C-Achse des Schleifvorganges bildet. Natürlich können die Spannbacken 8a, 8b das stabförmige Werkstück 1 erst dann drehen, wenn es sich außerhalb der Beladegreifer 24 befindet, die erste Spannstellung somit aufgehoben ist. Im Übrigen zeigen die Figuren 5A und 5B, wie die zweite Schleifscheibe 15 in Richtung der X-Achse an den Umfang des stabförmigen Werkstücks 1 herangefahren und zugestellt wird.
Figur 7 zeigt den Zustand des Umfangsschleifens in der zweiten Einspannung von oben, wobei die Spannbacken 8a, 8b das stabförmige Werkstück 1 einspannen und zugleich verdrehen. Die gemeinsame Dreh- und Antriebsachse 30 bildet die C-Achse des Schleifvorganges. Die zweite Schleifscheibe 15 überdeckt mit ihrer axialen Breite B die Länge L des stabförmigen Werkstücks 1.
Es erfolgt ein Umfangsschleifen nach dem Prinzip der C-X-Interpolation, wobei jeder Drehstellung des stabförmigen Werkstücks 1 ein bestimmter Abstand zwischen der C-Achse und der Rotationsachse 15a der zweiten Schleifscheibe in Richtung der X-Achse entspricht. Dieser Vorgang ist dem Fachmann im Prinzip von dem bekannten CNC-Unrundschleifen geläufig und braucht hier nicht näher erläutert zu werden. Ersichtlich können nach diesem Prinzip die in Figur 1 dargestellten und ähnliche Querschnitte ausgeführt werden. Die gegenseitige Bewegung von Werkstück 1 und zweiter Schleifscheibe 15 wird dabei durch Verschieben des Schleifspindelstocks 10 in Richtung der X-Achse erzeugt. Das Vor- und Fertigschleifen kann mit einer einzigen zweiten Schleifscheibe 15 erfolgen.
Die in Figur 2 dargestellten unterschiedlichen Längskonturen lassen sich verwirklichen, indem die Umfangskontur 15a der zweiten Schleifscheibe 15 entsprechend profiliert ist, vgl. Fig. 2d. Insbesondere lassen sich auch stirnseitige Fasen 2a oder Abrundungen 2b an dem stabförmigen Werkstück 1 in einem Konturzug und in derselben Einspannung zeitgleich mit dem Schleifen der Längsseiten 3 anschleifen. Die Umfangskontur 15b der zweiten Schleifscheibe 15 muss hierzu entsprechend geformt sein, vgl. Fig. 2b.
Ersichtlich erfüllt die Halteeinrichtung 6 im Zuge der erfindungsgemäßen Verfahrensführung wechselnde Aufgaben. Sie dient zunächst als Transporteinrichtung, die stabförmige Werkstücke 1 bis in den Wirkungsbereich der ersten Schleifscheibe 14 befördert. Dort dient sie zugleich als Spanneinrichtung, welche die erste Einspannung des stabförmigen Werkstücks 1 beim Schleifen der Stirnseiten 2 gewährleistet. Danach dient die Halteeinrichtung 6 wieder als Fördermittel, welches das stabförmige Werkstück 1 in den Bereich der beiden Spannbacken 8a, 8b entsprechend der zweiten Bearbeitungsposition 42 gemäß Figur 4 überführt. Das Einspannen in die zweite Einspannung zum Durchführen des Umfangsschleifens wird danach von den Spannbacken 8a, 8b übernommen. Die Halteeinrichtung 6 transportiert das fertig geschliffene Werkstück 1 weiter zu einer Entladeposition, von wo es von einer nicht dargestellten Entladevorrichtung entnommen werden kann. Die so frei gewordene Spannstelle kann dann mit einem neuen Werkstück-Rohling bestückt werden, was bevorzugt mittels einer in einer in der Nähe einer eigenen Beladeposition 43 angeordneten Beladevorrichtung erfolgt.
In Fig. 8 und 9 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, bei welcher die einzelnen Spannstellen 40 der Taktscheibe 6b mit Lünetten 50 als Einrichtungen zum Stützen des Werkstücks 1 während der Bearbeitung der Außenkontur mittels der zweiten Schleifscheibe 15 vorgesehen sind. Hierzu ist auf der Taktscheibe 6b jeweils ein in radialer Richtung verschiebbares, die Lünette 50 bildendes Bauteil vorgesehen, welches bei auseinander gefahrenen Spannbacken 24a der Beladegreifer 24 in Anlage an das von den Spannbacken 8a, 8b gehaltene und rotierend angetriebene Werkstück 1 bringbar ist. Dieses Bauteil weist auf der dem Werkstück 1 zugewandten Vorderseite eine an die Abmessungen des Werkstücks 1 angepasste, im Wesentlichen halbkreisförmige Ausnehmung 51 auf, wie in der Seitenansicht nach Fig. 8 gezeigt ist. Durch die Dimensionierung der Ausnehmung 51 und die Form der Innenkontur lässt sich erreichen, dass das Werkstück 1 bei der Rotation um seine Längsachse in C-Richtung zumindest im Mittenbereich stets an zumindest einem Punkt seiner Außenkontur sicher unterstützt ist. Hierdurch wird ein Durchbiegen des Werkstücks 1 unter dem Einfluss des Schleifdrucks verhindert, so dass eine besonders hohe Schleifgenauigkeit und höheres Zerspanvolumen erreicht werden kann.
In Fig. 9 ist eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 8 dargestellt, die einen Querschnitt durch das als Lünette 50 dienende Bauteil zeigt. Erkennbar ist in dieser Darstellung, das die Innenkontur des Bauteils ballig ausgebildet sein kann, so dass im Wesentlichen nur ein Punkt- oder Linienkontakt der Lünette 50 mit dem Werkstück 1 in seinem Mittelbereich stattfinden kann. Hierdurch ergibt sich eine minimale Beeinträchtigung der Rotation des Werkstücks 1 und eine Minderung des Risikos der Riefenbildung oder sonstiger Beschädigungen auf dem Werkstück. Die Bezugszeichen in den Fig. 8 und 9 haben dieselbe Bedeutung wie in den übrigen Figuren.
Die erfindungsgemäßen Lünetten werden von in den Figuren 8 und 9 nicht gezeigten Betätigungseinrichtungen, die hydraulisch, pneumatisch oder über elektrische Stelleinrichtungen gesteuert in Anlage an das Werkstück 1 gebracht oder von diesem entfernt, wie im Zusammenhang mit den Ansprüchen 8 und 9 ausführlich erläutert ist. Die erforderlichen Bewegungen der Lünetten 50 ergeben sich aus den Erfordernissen des jeweils angewandten Verfahrens.
Das hier beschriebene Umfangsschleifen bietet einen besonderen Vorteil, wenn das stabförmige Werkstück 1 einen in Querrichtung geschichteten Aufbau hat, wie das für manche Anwendungsfälle wertvoll ist. Es können also abwechselnd fest verbundene Schichten aus unterschiedlichen Werkstoffen im Werkstück 1 vorgesehen sein. Im Gegensatz zum Planlängsschleifen werden beim Umfangsschleifen die Werkstoffe der einzelnen Schichten im Bereich der Seitenflächen nicht miteinander verschmiert.
Die Figur 10 zeigt eine erste Phase der erfindungsgemäßen Verfahrensführung, bei der das Doppelplanschleifen der Stirnseiten des Werkstücks 1, 1' durch Bewegung der Halteeinrichtung 6 erfolgt. Diese Variante des Verfahrens entspricht der zweiten Alternative im Anspruch 2, Merkmale c2). Mit dieser Ausgestaltung des Verfahrens ist es möglich, zwei Werkstücke 1 und 1' im Wesentlichen gleichzeitig zu bearbeiten. Hierzu wird die als Taktscheibe 6b ausgebildete Halteeinrichtung für die Werkstücke 1, 1' derart angesteuert und betrieben, dass sie sowohl in Vorwärtsrichtung, d. h. Richtung A in Fig. 4, als auch zeitweise in Rückwärtsrichtung gedreht wird. Gezeigt ist in Fig. 10 ein Zustand im Verfahrensablauf, bei dem ein erstes Werkstück 1 sich in der zweiten Bearbeitungsposition 42 befindet und dort - von nicht gezeigten Spannbacken 8a, 8b (s. Fig. 7) gehalten - von der zweiten Schleifscheibe 15 am Umfang geschliffen wird. Die Spannbacken 24a, die das Werkstück für den Transport und das Doppelplanschleifen der Stirnseiten 2 gehalten haben, sind hierbei weit auseinander gefahren. Folglich besteht kein Kontakt mehr mit der Taktscheibe 6b, da die zuvor genannten Spannbacken 8a, 8b, die das erste Werkstück 1 in der zweiten Bearbeitungsposition 42 in Längsrichtung spannen und gemäß dem Pfeil C in Rotation versetzen, unabhängig von der Taktscheibe 6b angeordnet sind. Die geöffneten Spannbacken 24a kommen auch bei Drehung der sie tragenden Taktscheibe 6b in einem begrenzten Winkelbereich nicht in Konflikt mit der zweiten Schleifscheibe 15. Die Taktscheibe 6b ist somit frei beweglich, während das erste Werkstück 1 von der Schleifscheibe 15 am Umfang geschliffen wird. Ein weiteres Werkstück 1' ist an der Taktscheibe 6b mittels der zugehörigen Spannbacken 24b fest eingespannt und befindet sich kurz vor dem Eingriff mit den ersten Schleifscheibe 14, mittels welcher die beiden Stirnseiten 2 plangeschliffen werden sollen. Dies geschieht derart, dass die Taktscheibe 6b vorwärts gedreht wird, bis der in Fig. 11 gezeigte Zustand erreicht ist, bei dem das weitere Werkstück 1' an den Stirnseiten fertig geschliffen ist. Hierauf wird die Taktscheibe 6b so weit rückwärts gedreht, dass das in der zweiten Bearbeitungsposition 42 fertig geschliffene erste Werkstück 1 erneut von den Spannbacken 24a ergriffen werden kann. Dies entspricht im Wesentlichen wieder dem in Fig. 10 dargestellten Zustand. Nach dem Ergreifen werden die anderen Spannbacken in der zweiten Bearbeitungsposition 42 gelöst, und das nunmehr vollständig fertig geschliffene Werkstück 1 ist von der Taktscheibe 6b zu der nicht gezeigten Entladeposition 43 (s. Fig. 4) verbringbar, was durch Drehen der Taktscheibe 6b in Vorwärtsrichtung A geschieht. Das andere Werkstück 1' wird hierbei von der ersten Bearbeitungsposition 41 in die zweite Bearbeitungsposition 42 verfahren, wo es seinerseits der Endbearbeitung durch Umfangsschleifen der Längsseiten 3 zugeführt wird. Zugleich rückt ein weiteres Werkstück 1 bzw. 1' von der nicht gezeigten Beladeposition in die erste Bearbeitungsposition 41 vor, wo es für die Bearbeitung der beiden Stirnseiten 2 mittels der ersten Schleifscheibe 14 bereit steht. Dieser Vorgang wird sukzessiv für alle zu bearbeitenden Werkstücke 1, 1' durchgeführt.
Das weitere Werkstück 1' durchfährt bei dem beschriebenen Verfahren zwangsläufig mehrmals den Wirkungsbereich der ersten Schleifscheibe 14. Das erste Durchfahren erfolgt relativ langsam in Vorwärtsrichtung A zum Doppelplanschleifen der beiden Stirnseiten 2. Anschließend fährt das weitere Werkstück 1' einmal durch die erste Schleifscheibe 14 hindurch zurück, um die Taktscheibe 6b in die Übemahmeposition für das fertig geschliffene erste Werkstück 1 zu bringen. Zuletzt wird das weitere Werkstück 1' wieder vorwärts bewegt, um das an den Stirnseiten 2 fertig geschliffene weitere Werkstück 1' in die zweite Bearbeitungsposition 42 zu überführen. In den beiden zuletzt genannten Phasen der Bewegung, die als reine Transportschritte relativ schnell erfolgen können, hat die erste Schleifscheibe 14 im Wesentlichen keine Schleifwirkung mehr auf das Werkstück 1', da dieses ja bereits fertig geschliffen ist. Alternativ kann der Schleifspindelstock 10 für die kurze Zeit des Rückdrehens und erneuten Vorwärtsdrehens der Taktscheibe 6b auch in X-Richtung (s. Fig. 4) von der Schleifposition so weit entfernt werden, dass die beiden Schleifscheiben 14, 15 außerhalb der Bewegungsbahn der Werkstücke zu liegen kommen. Hierdurch wird jede negative Beeinflussung des Werkstücks 1 während des Transports ausgeschlossen.
Dadurch, dass bei dieser Variante des Verfahrens beide Schleifscheiben 14 und 15 gleichzeitig je ein Werkstück 1, 1' bearbeiten, ergibt sich gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Technik und auch gegenüber der zuvor anhand der Fig. 5A und 5B erläuterten Verfahrensführung, bei der nur ein Schleifen, aber keine Zurückbewegung erfolgt, ein erheblicher Zeitgewinn. Dieser Zeitgewinn liegt insbesondere darin, dass keine der Schleifscheiben 14 und 15 Leerzeiten hat, die durch Abwarten auf das Fertigschleifen mittels der jeweils anderen Schleifscheibe bedingt sind. Beide Schleifscheiben 14, 15 sind praktisch - bis auf relativ kurze Transport- und Umspannzeiten für die Werkstücke 1, 1' - ständig im Einsatz.
Es versteht sich, dass der seitliche und vertikale Abstand der Achse 14c der ersten Schleifspindel 12 von der Achse 15a der zweiten Schleifspindel 13 in der Tandemanordnung auf dem zugehörigen Schleifspindelstock 10 bei dieser Verfahrensführung an die besonderen Erfordernisse angepasst sein müssen. So müssen die beiden Achsen 14c und 15a in diesem Fall näher zusammenrücken als bei der anderen Variante der Verfahrensführung nach den Fig. 5A und 5B, bei der zum Schleifen nur die Schleifspindeln 12, 13 zugestellt werden, während die Halteeinrichtung 6 für die Werkstücke 1, hier die Taktscheibe 6b, nicht im Sinne einer Zustellung bewegt wird. Der Abstand der Achsen 14c und 15a ist so zu wählen, dass bei der Übergabe eines Werkstücks 1 in die Spannbacken 8a, 8b der zweiten Einspannung ein weiteres Werkstück 1' in der ersten Einspannung noch nicht in Kontakt mit der ersten Schleifscheibe 14 gelangt, wie dies in Fig. 10 zu sehen ist.

Bezugszeichen

1, 1': stabförmiges Werkstück
2: Stirnseite
2a: Stirnfase
2b: stirnseitige Abrundung
3: Längsseite
3a: Seitenkante
4: Maschinenbett
5: Gleitbahn
6: Halteeinrichtung
6a: Sockelteil
6b: Taktscheibe
7a, b: Werkstückspindelstock
8a, b: Spannbacken
9a, b: Reibbelag
10: Schleifspindelstock
11: lotrechte Achse
12: erste Schleifspindel
13: zweite Schleifspindel
14: Doppelschleifscheibelerste Schleifscheibe
14a, b: erste Schleifscheiben
14c: Rotationsachse der ersten Schleifscheibe, zugleich Rotationsachse der 1. Schleifspindel
15: zweite Schleifscheibe
15a: Rotationsachse der zweiten Schleifscheibe, zugleich Rotationsachse der 2. Schleifspindel
15b: Umfangskontur der zweiten Schleifscheibe
16: Antriebe und Führungen
17: Distanzscheibe
18a, b: Grundkörper
19a, b: Breitseite
20a, b: Vertiefung
21a, b: äußere ringförmige Zone
22a, b: innere ringförmige Zone
23: Sockelteil der Spannstation
24: Beladegreifer
24a: Spannbacken
30: gemeinsame Dreh- und Antriebsachse
31: Schleifaufmaß
40: Spannstellen
41: erste Bearbeitungsposition
42: zweite Bearbeitungsposition
43: Be- und Entladeposition
50: Lünette
51: Ausnehmung
A: Drehrichtung der Taktscheibe
B: axiale Breite der zweiten Schleifscheibe
C: Rotationsachse des stabförmigen Werkstücks beim Umfangsschleifen
D: Abstand der ersten Schleifscheiben voneinander
L: Länge des stabförmigen Werkstücks
X: Achsrichtung der Zustellbewegung senkrecht zur Längsachse des stabförmigen Werkstücks
α: Winkel zwischen benachbarten Spannstellen

Claims

Verfahren zum Schleifen von stabförmigen Werkstücken (1),
die einen unrunden, durch ebene und/oder gekrümmte Linien gebildeten Querschnitt und ebene, parallel zueinander verlaufende Stirnseiten (2) aufweisen,
mit den folgenden Verfahrensschritten:
a) das unbearbeitete stabförmige Werkstück wird einer beweglichen Halteeinrichtung (6) übergeben und wird in einer ersten Einspannung an seinen Längsseiten (3) eingespannt;

b) das eingespannte stabförmige Werkstück (1) wird durch die Halteeinrichtung (6) in eine erste Bearbeitungsposition (41) verbracht;

c) die beiden Stirnseiten (2) des stabförmigen Werkstücks (1) werden in der ersten Bearbeitungsposition (41) zeitgleich durch Doppelplanschleifen fertiggeschliffen;

d) das eingespannte stabförmige Werkstück (1) wird durch die Halteeinrichtung (6) in eine zweite Bearbeitungsposition (42) zwischen zwei gleichachsig im Abstand voneinander befindliche Spannbacken (8a, 8b) überführt und von diesen in einer zweiten Einspannung an seinen bereits bearbeiteten Stirnseiten (2) eingespannt, wonach die erste Einspannung an den Längsseiten (3) aufgehoben wird;

e) die Spannbacken (8a, 8b) werden synchron gesteuert zur Drehung angetrieben, und die Längsseiten (3) des stabförmigen Werkstücks (1) werden durch CNC-gesteuertes Umfangsschleifen nach dem Prinzip der C-X-Interpolation in der zweiten Bearbeitungsposition (42) fertiggeschliffen, wobei die C-Achse durch die gemeinsame Dreh- und Antriebsachse (30) der beiden Spannbacken (8a, 8b) gebildet wird und die X-Achse senkrecht zu der C-Achse verläuft;

f) zum Lösen der zweiten Einspannung werden die Spannbacken (8a; 8b) auseinander gefahren, das stabförmige Werkstück (1) wird in eine Entladeposition gebracht und anschließend an eine Entladeeinrichtung übergeben;
dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden weiteren Verfahrensschritte vorgesehen sind:

g) die zu schleifenden Werkstücke (1) werden von der Halteeinrichtung (6), die mehrere Spannstellen (40) aufweist, gehalten und einer ersten Schleifscheibe (14) sowie einer zweiten Schleifscheibe (15) zum Schleifen der Werkstücke (1) zugeführt, wobei die Schleifscheiben (14, 15) in Tandembauart nacheinander angeordnet sind und die Tandemanordnung derart ausgebildet ist, dass die erste Schleifscheibe (14) und die zweite Schleifscheibe (15) mit parallel zueinander verlaufenden Rotationsachsen (14c, 15a) übereinander und parallel zueinander seitlich versetzt angeordnet sind, sodass die obere erste Schleifscheibe (14) vor der zweiten Schleifscheibe (15) liegt und vor dieser beim jeweils zugeordneten Werkstück (1) in Schleifeingriff gelangt;

h) nach dem Lösen der zweiten Einspannung wird das stabförmige Werkstück (1) erneut von der Halteeinrichtung (6) übernommen und in die Entladeposition gebracht.
Verfahren nach Anspruch 1, mit den folgenden; den Schritt c) präzisierenden Verfahrensschritten:
c1) zum Doppelplanschleifen seiner Stirnseiten (2) wird das stabförmige Werkstück (1) in seiner ersten Bearbeitungsposition (41) der als Doppelschleifscheibe ausgebildeten ersten Schleifscheibe (14) zugeführt, wobei diese aus zwei rotierenden, gleichachsig im axialen Abstand D voneinander befindlichen einzelnen Schleifscheiben (14a, 14b) bestehen kann oder aus einer einzigen, den beiden ersten Schleifscheiben (14a, 14b) entsprechende Schleifbeläge aufweisenden Schleifscheibe, die im Querschnitt gabelförmig ausgebildet ist, wobei die Längsrichtung des stabförmigen Werkstücks (1) parallel zu der gemeinsamen Rotationsachse (14c) der ersten Schleifscheibe (14) verläuft;

c2) das Planschleifen erfolgt durch Bewegung der ersten Schleifscheibe (14) in Richtung der X-Achse oder durch Bewegung der Halteeinrichtung (6) mit dem eingespannten Werkstück (1) relativ zu der ersten Schleifscheibe (14);

c3) bei der jeweiligen Bewegung durchlaufen die beiden Stirnseiten (2) des stabförmigen Werkstücks (1) schleifwirksam nacheinander an den einander zugekehrten Breitseiten (19a, 19b) der ersten Schleifscheibe (14) angeordnete äußere ringförmige Zonen mit einem Schleifbelag.
Verfahren nach Anspruch 2,
bei dem die Längsseiten (3) des stabförmigen Werkstücks (1) in seiner zweiten Bearbeitungsposition (42) durch eine rotierende zweite Schleifscheibe (15) geschliffen werden, deren Rotationsachse (15a) parallel zu der gemeinsamen Dreh- und Antriebsachse (30) der beiden Spannbacken (8a, 8b) verläuft, wobei die ersten und zweiten Schleifscheiben (14, 15) mit parallel zueinander verlaufenden Rotationsachsen (14c, 15a) auf einem gemeinsamen Schleifspindelstock (10) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
bei dem zur selben Zeit je ein Werkstück (1) in der ersten Bearbeitungsposition (41) und in der zweiten Bearbeitungsposition (42) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifen der beiden Werkstücke (1) zumindest über Zeitabschnitte gleichzeitig erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei dem das stabförmige Werkstück von mindestens zwei an der Halteeinrichtung (6) befindlichen Beladegreifern (24) ergriffen wird, die an den Querschnitt des stabförmigen Werkstücks (1) angepasst sind und sich einander gegenüberliegend an die Längsseiten (3) des stabförmigen Werkstücks (1) anlegen, so dass das Werkstück (1) gespannt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Halteeinrichtung (6) eine Mehrzahl größer als drei von Paaren von Beladegreifern (24) aufweist und um eine Drehachse gesteuert beweglich ist, die parallel zu der gemeinsamen Dreh- und Antriebsachse (30) der beiden Spannbacken (8a, 8b) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Beladegreifer (24) auch zur Ermittlung des Schleifaufmaßes (31) dienen, das für den Ablauf des Umfangsschleifens in der zweiten Einspannung maßgeblich ist, die parallel zu der gemeinsamen Dreh- und Antriebsachse (30) der beiden Spannbacken (8a, 8b) verläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende weitere Verfahrensschritte umfasst:
- in der zweiten Bearbeitungsposition (42) werden zuerst alle Seitenkanten (3a) des Werkstücks (1) auf Fertigmaß geschliffen;

- daraufhin wird eine Lünette (50) mit einer im Wesentlichen halbkreisförmigen Ausnehmung (51) für die Aufnahme des Werkstücks (1) an das Werkstück (1) angestellt;

- mit angestellter Lünette (50) erfolgt die weitere Bearbeitung der Längsseiten (3) des Werkstücks (1) bis auf Fertigmaß;

- anschließend wird die Lünette (50) vom Werkstück (1) entfernt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende weitere Verfahrensschritte umfasst:
- in der zweiten Bearbeitungsposition (42) werden zuerst alle Seitenkanten (3a) des Werkstücks (1) annähernd auf Fertigmaß geschliffen,

- daraufhin wird eine Lünette (50) mit einer im Wesentlichen halbkreisförmigen Ausnehmung (51) für die Aufnahme des Werkstücks (1) an das Werkstück (1) angestellt;

- mit angestellter Lünette (50) erfolgt die weitere Bearbeitung der Längsseiten (3) des Werkstücks (1) bis auf annähernd Fertigmaß;

- anschließend wird die Lünette (50) vom Werkstück (1) entfernt, und

- das Werkstück (1) wird fertig geschliffen.
Schleifmaschine zum Schleifen von stabförmigen Werkstücken, die einen unrunden, durch ebene und/oder gekrümmte Linien gebildeten Querschnitt und ebene, parallel zueinander verlaufende Stirnseiten aufweisen, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit den folgenden Merkmalen:
a) eine erste Schleifspindel mit einer ersten Schleifscheibe und eine zweite Schleifspindel mit einer zweiten Schleifscheibe sind in einer Tandembauart auf einem gemeinsamen Schleifspindelstock angeordnet, der auf dem Maschinenbett gesteuert verschiebbar ist, wobei die Achsen der zu den beiden Schleifspindeln gehörenden Schleifscheiben im festen Abstand parallel zueinander verlaufen;

b) es ist eine bewegbare Halteeinrichtung vorgesehen, in der die zu schleifenden Werkstücke nacheinander den an der ersten und zweiten Schleifspindel angeordneten Schleifscheiben zum Schleifen zugeführt werden;

c) zwei Spanneinheiten, die auf einer Gleitbahn einzeln oder gemeinsam verschiebbar und feststellbar angeordnet sind, haben eine gemeinsame Dreh- und Antriebsachse, die parallel zu den Achsen der Schleifscheiben verläuft und die C-Achse eines Schleifvorgangs bildet, bei dem die Werkstücke zwischen den Spanneinheiten eingespannt sind;

d) beim Schleifen werden die an den Schleifspindeln befindlichen Schleifscheiben in der senkrecht zu der C-Achse verlaufenden X-Richtung gegen die Werkstücke zugestellt,
dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden weiteren Merkmale vorgesehen sind:

e) die Verschieberichtung des Schleifspindelstocks (10) verläuft senkrecht zu der gemeinsamen Dreh- und Antriebsachse (30);

f) die erste Schleifspindel (12) und die zweite Schleifspindel (13) sind übereinander und in Bezug auf den horizontalen Abstand von der Gleitbahn (5) parallel zueinander seitlich versetzt angeordnet, wobei die erste Schleifspindel (12) höher und näher zur Gleitbahn (5) liegt als die zweite Schleifspindel (13);

g) die Halteeinrichtung ist zwischen zwei als Werkstückspindelstöcke (7a, 7b) ausgebildeten Spanneinrichtungen um eine zu der gemeinsamen Dreh- und Antriebsachse (30) parallele Drehachse drehbar angeordnet und weist an ihrem Umfang mehrere Spannstellen (40) zur Aufnahme der zu schleifenden Werkstücke (1) auf.
Schleifmaschine nach Anspruch 10, bei welcher die Halteeinrichtung (6) als kreisförmige Taktscheibe ausgebildet ist.
Schleifmaschine nach Anspruch 10, bei der die Taktscheibe über einen Antrieb sowohl in Vorwärtsrichtung (A) als auch in Rückwärtsrichtung antreibbar ist.
Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der die Halteeinrichtung (6) mindestens drei Spannstellen (40) aufweist, die als Beladegreifer (24) mit je zwei Spannbacken (24a) ausgebildet sind.
Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 13, mit den folgenden Merkmalen:
a) in den Werkstückspindelstöcken (7a, 7b) sind Spannbacken (8a, 8b) gelagert, deren Spannflächen einander zugewandt sind;

b) jeder Werkstückspindelstock (7a, 7b) weist einen elektromotorischen Drehantrieb für die an ihm befindliche Spannbacke (8a, 8b) auf;

c) es ist eine Steuereinrichtung vorgesehen mit der möglichen Funktion, die beiden Spannbacken (8a, 8b) in eine synchrone, phasengleiche Drehbewegung um die gemeinsame Dreh- und Antriebsachse (30) zu versetzen, und mit der möglichen weiteren Funktion, durch Zusammenfahren der Spannbacken gegen die Stirnseiten (2) des stabförmigen Werkstücks (1) dieses zwischen sich einzupannen,

d) wobei ein von den beiden Werkstückspindelstöcken (7a, 7b) gehaltenes Werkstück (1) sich in dem Bearbeitungsbereich der zweiten Schleifscheibe (15) befindet.
Schleifmaschine nach Anspruch 14, bei der die Spannbacken (8a, 8b) mit einem Reibbelag (9a, 9b) zur Anlage an die Stirnseiten (2) des stabförmigen Werkstücks (1) versehen sind.
Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei welcher die erste Schleifscheibe (14) und die zweite Schleifscheibe (15) einen solchen Abstand voneinander aufweisen und so zueinander angeordnet sind, dass die erste Schleifscheibe (14) ihre Schleifoperation beendet hat, bevor die zweite Schleifscheibe (15) ihre Schleifoperation beginnt.
Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 16, bei welcher die erste Schleifscheibe (14) und die zweite Schleifscheibe (15) einen solchen Abstand voneinander aufweisen und so zueinander angeordnet sind, dass zumindest während eines Zeitbereiches sowohl die erste Schleifscheibe (14) als auch die zweite Schleifscheibe (15) zeitparallel ihre Schleifoperationen ausführen.
Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 17, bei welcher die relative Lage der Spindelachse (14c) der ersten Schleifscheibe (14) zu der Spindelachse (15a) der zweiten Schleifscheibe (15) einstellbar ist.
Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 18, bei der die erste Schleifscheibe als Doppelschleifscheibe ausgebildet ist und aus zwei rotierenden einzelnen Schleifscheiben (14a, 14b) besteht, die sich gleichachsig im axialen Abstand D voneinander befinden und mit ihren einander zugewandte Breitseiten beim Schleifvorgang das stabförmige Werkstück (1) umgreifen, das dabei parallel zu der Rotationsachse der ersten Schleifscheibe verläuft und an seinen Stirnseiten (1) durch Doppelplanschleifen geschliffen wird.
Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 18, bei der die erste Schleifscheibe (14) als Doppelschleifscheibe im Querschnitt gabelförmig ausgebildet ist und Schleifbeläge aufweist, welche beim Schleifvorgang das stabförmige Werkstück (1) umgreifen, das dabei parallel zu der Rotationsachse der ersten Schleifscheibe verläuft und an seinen Stirnseiten (1) durch Doppelplanschleifen geschliffen wird.
Schleifmaschine nach Anspruch 19 oder 20, bei der die die beiden Stirnseiten (2) des Werkstücks (1) schleifenden Schleifbeläge der Doppelschleifscheibe in ihrem äußeren Umfangsbereich je eine äußere ringförmige Zone (21a, 21b) mit einem Schruppbelag und eine innere ringförmige Zone (22a, 22b) mit einem Schlichtbelag aufweisen, wobei der axiale Abstand der beiden äußeren ringförmigen Zonen voneinander sich nach außen hin vergrößert.
Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 21, bei welcher die zweite Schleifscheibe (15) eine Breite B aufweist, die zumindest so groß wie die Länge L des Werkstückes (1) ist.
Schleifmaschine nach Anspruch 22, bei der die Umfangskontur (15b) der die Länge L des stabförmigen Werkstücks überdeckenden zweiten Schleifscheibe (15) abweichend von der Zylinderform gestaltet ist und der Längskontur des fertig geschliffenen stabförmigen Werkstücks entspricht.
Schleifmaschine nach Anspruch 22, bei der die Umfangskontur (15b) der zweiten Schleifscheibe (15) auch entsprechend der Form einer stirnseitigen Fase (2a) oder stirnseitigen Abrundung (2b) geformt ist, die an dem stabförmigen Werkstück (1) angeschliffen werden soll.
Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 24, bei welcher jedem Spannbereich (40) in der Taktscheibe (6b) eine diesem zustellbare Lünette (50) zugeordnet ist, welche während des Schleifens mit der zweiten Schleifscheibe (15) an das Werkstück (1) zu dessen Abstützung anstellbar ist.
Schleifmaschine nach Anspruch 25, bei welcher die Lünette (50) eine im Querschnitt halbkreisförmige Ausnehmung (51) als Abstützbereich zur Anlage an das zu schleifende Werkstück (1) aufweist.
Schleifmaschine nach Anspruch 25 oder 26, bei der die Lünette (50) über elektrische, hydraulische oder pneumatische Antriebe gesteuert an das Werkstück anstellbar oder von diesem weg bewegbar ist.