EP4166276B1 - Kühlschmierstoffdüsenträger für eine schleifmaschine, schleif-maschine mit einem solchen kühlschmierstoffdüsenträger und verfahren zum betrieb eines kühlschmierstoffdüsenträgers - Google Patents
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- EP4166276B1 EP4166276B1 EP22188015.6A EP22188015A EP4166276B1 EP 4166276 B1 EP4166276 B1 EP 4166276B1 EP 22188015 A EP22188015 A EP 22188015A EP 4166276 B1 EP4166276 B1 EP 4166276B1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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- B05B13/04—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
- B05B13/0405—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with reciprocating or oscillating spray heads
Definitions
- cooling lubricants for example oils or emulsions of oils with water and additives, which are sprayed with nozzles to the point where the heat is generated.
- oil or emulsions of oils with water and additives, which are sprayed with nozzles to the point where the heat is generated.
- the object of the invention is to provide a cooling lubricant nozzle carrier for a grinding machine, a grinding machine with such a cooling lubricant nozzle carrier and a method for operating a cooling lubricant nozzle carrier, which improve the prevention of a collision and enable increased precision in the provision of the cooling lubricant at the location where it is needed.
- This object is achieved by a cooling lubricant nozzle carrier with the features of patent claim 1, a grinding machine with the features of patent claim 10 and a method for operating a cooling lubricant nozzle carrier with the features of patent claim 15.
- the cooling lubricant nozzle carrier according to the invention for a grinding machine has a central leg and two side legs arranged on the central leg so as to be movable relative to the central leg and has at least two cooling lubricant nozzles, of which at least one is arranged on each of the side legs.
- the middle leg can also be formed from an existing component of a grinding machine, for example the console of the spindle.
- the side legs are each mounted so that they can move relative to the middle leg that the cooling lubricant nozzle, which is mounted on a respective side leg is arranged, moves together with the side leg on a section of a circular path during the movement of the respective side leg, so that the cooling lubricant nozzles can be positioned at least in sections around a grinding wheel, the drive axis of which forms the central axis of the circular path.
- the two coolant nozzles can be used as a cooling nozzle and a quenching nozzle. This means in particular that no coolant nozzle has to be able to be guided more than 180° around the grinding wheel and avoids ring-shaped coolant nozzle carriers, which bring with them an increased risk of collision. At the same time, this increases the choice of possible coolant positions.
- the separate adjustability of the two coolant nozzles supports optimal placement of the coolant and helps to reduce the risk of collision, while the ability to move along a circular path ensures positioning on the circumference of the grinding wheel, which greatly reduces the risk of collisions with the workpiece.
- the side legs are driven by a drive so that they can be moved individually.
- Different types of drive are possible; in addition to (gear) motors, hydraulic, pneumatic or mechatronic drives can also be used.
- At least one coolant nozzle is equipped with a Motor, in particular a geared motor, so that it can be pivoted or rotated individually relative to the side leg on which it is arranged.
- a Motor in particular a geared motor
- this can be done by arranging an external toothing on a holding section of the cooling lubricant nozzle, which interacts with a rack section or gear segment moved by the motor.
- cooling lubricant nozzles are interchangeable, so that the cooling lubricant nozzles can be adapted to the grinding wheel used.
- a further cooling lubricant nozzle is arranged on the middle leg, which can be used in particular as a flushing nozzle.
- the further cooling lubricant nozzle can have a replaceable nozzle plate - for example after loosening a screw connection.
- a side leg is in particular in the shape of a circular ring sector if at least one of its surfaces running parallel to the plane of the circular path on which the side leg is at least partially displaceable relative to the middle leg has the shape of a circular sector, which may also have holes if necessary.
- a further reduction in the risk of collision and an increase in the degrees of freedom of movement of the cooling lubricant nozzle carrier is achieved by the fact that, according to the invention, the side legs are offset from one another relative to the center axis of the circular path on which the cooling lubricant nozzles move together with the side leg when the respective side leg moves. In particular, this makes it possible for the side legs to also be moved into positions in which both cooling lubricant nozzles are positioned relatively close to the center leg.
- the grinding machine according to the invention with a control which can in particular be designed as a CNC control, with a workpiece holder for holding a workpiece to be machined and with a grinding wheel arranged on a driven axis is characterized in that the grinding machine further comprises a cooling lubricant nozzle carrier according to the invention.
- the control is designed and configured to operate two cooling lubricant nozzles arranged on different side legs either as a cooling nozzle or as a quenching nozzle.
- the control can simply swap the roles of the cooling lubricant nozzles, which can also be accompanied by a change in the direction of travel of the grinding wheel.
- control system is designed and configured to change the position of the coolant nozzles during operation, it is possible to react immediately to shifts in the grinding point, for example due to wear of the grinding wheel, changes in the grinding strategy or special features of the workpiece geometry.
- the grinding machine has a device for the automated replacement of the cooling lubricant nozzles, for example a robot arm, a linear handling system or cooling lubricant nozzle holders, in which the cooling lubricant nozzles are placed and from which the cooling lubricant nozzles can be picked up by the grinding spindle using the pick-up method.
- a device for the automated replacement of the cooling lubricant nozzles for example a robot arm, a linear handling system or cooling lubricant nozzle holders, in which the cooling lubricant nozzles are placed and from which the cooling lubricant nozzles can be picked up by the grinding spindle using the pick-up method.
- the center leg of the cooling lubricant nozzle carrier can also be formed by an existing component of the grinding machine, in particular by a console of a spindle of the grinding machine.
- the cooling lubricant nozzle carrier therefore does not necessarily have to be formed by a completely separate assembly.
- a cooling lubricant nozzle is used as a cooling nozzle and a cooling lubricant nozzle is used as a quenching nozzle. It is characterized in that during grinding at least one of the cooling lubricant nozzles is moved at least on a section of a circular path. This circular path expediently leads around the grinding wheel of the grinding machine.
- the method allows the direction of rotation of the grinding wheel to be changed at least once during grinding and the role of the cooling lubricant nozzles to be changed and/or if at least once During grinding, one of the coolant nozzles is rotated relative to the side leg to which it is attached in order to respond to changes in the grinding geometry in situ during grinding.
- Figure 1 shows a grinding machine 1 in a perspective that primarily allows a view into its processing area 2, in which the machining of the workpiece 3 to be machined takes place.
- the workpiece 3 is clamped in the workpiece carrier 4 so that it can rotate about its longitudinal axis, for example, which is arranged so that it can move on a carriage 5.
- the workpiece 3 is machined using the grinding wheel 6, which can be driven in both directions of rotation by means of a driven axis 7 and can be moved together with the driven axis 7 and the associated drive relative to the workpiece carrier 4 in several degrees of freedom.
- FIG. 1 A special feature of the Figure 1
- the main component of the grinding machine 1 shown is the cooling lubricant nozzle carrier 100, which is also described below with reference to the Figures 2 to 6 , which show different views of the cooling lubricant nozzle carrier 100, are explained in more detail.
- the cooling lubricant nozzle carrier 100 has, as in each of the Figures 2 to 6 can be seen, two cooling lubricant nozzles 110,120, which are each arranged in the end region of one of the two circular sector-shaped side legs 130,140.
- the circular sector-shaped side legs 130,140 are mounted on a central leg 150 in such a way that they are each movable in a plane that is perpendicular to the axis 7 of the grinding wheel 6 along a circular path, which can in particular be given by a center line of the circular sector-shaped side legs 130, 140.
- the cooling lubricant nozzles 110,120 can be freely positioned around the grinding wheel 6 on a circular path, which can in particular run parallel to the circumference of the grinding wheel 6, wherein a particularly well-positioned Figure 5 recognizable offset of the circular sector-shaped side legs 130, 140 in the direction of the driven axis 7 to each other, it is ensured that in all positions a collision of the circular sector-shaped side legs 130,140 with each other is avoided.
- the spray heads 111,121 of the cooling lubricant nozzles 110,120 are fastened to holding sections 112,122 of the cooling lubricant nozzles 110,120, which have a different length adapted to the offset of the annular side legs 130,140.
- the holding sections 112, 122 in the interior of which the supply lines (not shown in the figures) also run, via which the spray heads 111, 121 are supplied with cooling lubricant, can in a preferred embodiment be connected via a bayonet lock to the circular sector-shaped side legs 130, 140 and supply lines for cooling lubricant arranged in or on them.
- a sealing element e.g. a sealing ring
- connection production and release of the connection can be carried out in an automated manner simply by using a robot arm or in the pick-up method carried out by the grinding spindle, for example when the grinding wheel 6 is changed and therefore spray heads 111,121 with a different shape are desired.
- Cooling lubricant nozzles 110,120 In the end region of the holding sections 112,122 of the Cooling lubricant nozzles 110,120 also have external gearing 113,123. This external gearing enables rotation of the cooling lubricant nozzles 110,120 by means of driven gear segments 132,142, so that the direction in which the spray heads 111,121 spray can be adjusted or adjusted. In this way, for example, a shifting grinding point, e.g. as a result of wear of the grinding wheel 6, can be easily compensated.
- the gear segments 132, 142 are provided with a guide slot 132a, 142a into which pins or screws 130a, 140a engage, so that the gear segments 132, 142 can be displaced on the respective circular sector-shaped side leg 130, 140 in such a way that a section with internal toothing 132b, 142b interacting with the respective external toothing 113, 123 causes the holding section 112, 122 to rotate.
- This displacement is driven by motors 155,156 arranged on the center leg, which interact with an external toothing 132c,142c of the racks 132,142 via gear wheel arrangements 157,158 and which receive their travel commands from a control system of the grinding machine in order to automatically move the cooling lubricant nozzles 110,120 and bring them into the desired position.
- the circular sector-shaped side legs 130,140 each have an external toothing 131,141. This makes it possible to drive the circular sector-shaped side legs 130,140 each via pinions 151,152 or, if required, via a gear with (gear) motors 153,154 arranged on the middle leg 150, which receive their driving commands from a control system of the grinding machine. received, automatically moved and brought into the desired position.
- the drives, in particular the (gear) motors, and the cooling lubricant supply are designed in such a way that the nozzles can be adjusted during operation, in particular at a cooling lubricant pressure of more than 30 bar and a cooling lubricant volume flow of 260 l/min.
- the cooling lubricant nozzles 110,120 can be moved independently of one another and in an automated manner, in particular CNC-controlled, due to these degrees of freedom of movement, so that one supplies cooling lubricant as a cooling nozzle for cooling the grinding point or workpiece in the direction of rotation of the wheel shortly before the current grinding point in order to avoid unacceptably high temperatures, while the other is used as an extinguishing nozzle for extinguishing/cooling sparks that have nevertheless occurred, which guides cooling lubricant past the grinding wheel after the grinding point in the opposite direction to the direction of rotation of the grinding wheel.
- the cooling lubricant nozzles 110,120, the line systems with which they are supplied with cooling lubricant and the control of the cooling lubricant supply with regard to pressure and throughput volume of the cooling lubricant are adapted so that each of the cooling lubricant nozzles 110,120 can be used both as a cooling and as an extinguishing nozzle, depending on the current direction of rotation of the grinding wheel 6. This design minimizes the risk of a collision with the workpiece, clamping device or other machine components.
- FIG. 1 In the embodiment of the cooling lubricant nozzle carrier 100 shown in FIG. 1, a further cooling lubricant nozzle 160 is present, namely the one shown in FIG. Figure 3 Particularly clearly visible is the flushing nozzle, which is fixed to the middle leg 150 of the cooling lubricant nozzle carrier, whose spray pattern is controlled by a replaceable nozzle plate 161, which can be Figure 5 can be influenced particularly well.
- the flushing nozzle is typically operated with higher coolant pressure, for example 70 bar, and lower coolant volume flows, for example 30 l/min, than the cooling and extinguishing nozzles.
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Description
- Beim Schleifen kann die Wechselwirkung der Schleifscheibe mit dem Werkstück zu einer erheblichen Wärmeentstehung führen, die insbesondere auf die Reibung und die geleistete Scherarbeit beim Heraustrennen von Spänen aus dem Werkstück zurückgeht. Wird diese Wärme in das Werkstück abgeführt, kann es zu Überhitzungen kommen, die die Materialeigenschaften des Werkstücks ändern, insbesondere zum Auftreten von Schleifbrand. Darüber hinaus kann unzureichende Kühlung auch zu Funkenflug oder in Gegenwart von Ölnebeln zu Verpuffungen führen.
- Um derartigen Effekten entgegenzuwirken ist es bekannt, beim Schleifen Kühlschmierstoffe zu verwenden, beispielsweise Öle oder Emulsionen von Ölen mit Wasser und Additiven, die mit Düsen an die Stelle gespritzt werden, an der die Wärmeentstehung erfolgt. Auf diese Weise können die Produktivität der Schleifmaschine und die Qualität der hergestellten Werkstücke ebenso wie auch die Sicherheit der Schleifmaschine spürbar verbessert werden.
- Allerdings erweist es sich als kritisch, diese Kühlschmierstoffe zu allen Zeitpunkten des Bearbeitungsprozesses an der richtigen Stelle bereitzustellen. Daher ist es aus dem Stand der Technik, insbesondere der
EP 3 208 037 B1 bekannt, Kühlschmierstoffdüsen auf einem beweglichen Kühlschmierstoffdüsenträger anzuordnen, mit dem die Position der Kühlschmierstoffdüsen angepasst werden kann. Bei der Verwendung der bisher bekannten Kühlschmierstoffdüsenträger kann aber in manchen Situationen das Risiko einer Kollision mit dem Werkstück, dem Spannmittel und anderen Maschinenteilen nicht ausgeschlossen werden oder nur dadurch vermieden werden, dass Kompromisse hinsichtlich der Präzision, mit der der Kühlschmierstoff an die Bearbeitungsstelle gespritzt wird, gemacht werden. Weitere Kühlschmierstoffdüsenträger, Schleifmaschinen mit solchen Kühlschmierstoffdüsenträgern und Verfahren zum Betrieb solcher Kühlschmierstoffdüsenträger offenbaren dieDE 10 2016 012 904 A1 , die , dieJP 2015 051478 A DE 10 2015 116 035 A1 , dieDE 10 2012 104 263 A1 , dieWO 2014/035789 A1 , dieEP 1 886 764 A1 , dieDE 200 05 648 U1 und dieUS 4 929 130 A . Insbesondere offenbart dieDE 10 2016 012 904 A1 einen Kühlschmierstoffdüsenträqer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. - Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kühlschmierstoffdüsenträqer für eine Schleifmaschine, eine Schleifmaschine mit einem solchen Kühlschmierstoffdüsenträger und ein Verfahren zum Betrieb eines Kühlschmierstoffdüsenträgers bereitzustellen, der, die bzw. das Vermeiden einer Kollision verbessern und eine erhöhte Präzision bei der Bereitstellung des Kühlschmierstoffs an der Stelle, an der er benötigt wird, ermöglichen. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kühlschmierstoffdüsenträqer mit den Merkmalen des Patenanspruchs 1, eine Schleifmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 und ein Verfahren zum Betrieb eines Kühlschmierstoffdüsenträgers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
- Der erfindungsgemäße Kühlschmierstoffdüsenträger für eine Schleifmaschine hat einen Mittelschenkel und zwei relativ zum Mittelschenkel beweglich an dem Mittelschenkel angeordnete Seitenschenkel und weist mindestens zwei Kühlschmierstoffdüsen auf, von denen mindestens eine an jedem der Seitenschenkel angeordnet ist.
- Der Mittelschenkel kann dabei auch von einem ohnehin vorhandenen Bauteil einer Schleifmaschine gebildet werden, beispielsweise der Konsole der Spindel.
- Erfindungswesentlich ist, dass die Seitenschenkel jeweils so relativ zum Mittelschenkel beweglich gelagert sind, dass die Kühlschmierstoffdüse, die auf einem jeweiligen Seitenschenkel angeordnet ist, sich bei der Bewegung des jeweiligen Seitenschenkels gemeinsam mit dem Seitenschenkel auf einem Abschnitt einer Kreisbahn bewegt, so dass die Kühlschmierstoffdüsen zumindest abschnittsweise um eine Schleifscheibe, deren Antriebsachse die Mittelachse der Kreisbahn bildet, herum positioniert werden können.
- Die beiden Kühlschmierstoffdüsen können jeweils als Kühldüse und Löschdüse verwendet werden. Dies bedeutet insbesondere, dass keine Kühlschmierstoffdüse mehr als 180° um die Schleifscheibe herumgeführt werden können muss und vermeidet ringförmige Kühlschmierstoffdüsenträger, die ein erhöhtes Kollisionsrisiko mit sich bringen. Gleichzeitig wird dadurch die Auswahl möglicher Kühlschmierstoffpositionen erhöht.
- Die getrennte Einstellbarkeit der beiden Kühlschmierstoffdüsen unterstützt dabei eine optimale Platzierung des Kühlschmierstoffs und trägt dazu bei, das Kollisionsrisiko zu reduzieren, wobei durch die Verschiebbarkeit entlang einer Kreisbahn gewährleistete Positionierbarkeit am Umfang der Schleifscheibe das Risiko von Kollisionen mit dem Werkstück stark reduziert wird.
- Besonders bevorzugt für eine Minimierung des Kollisionsrisikos ist dabei, wenn die Seitenschenkel mit einem Antrieb angetrieben sind, so dass sie einzeln bewegt werden können. Dabei sind unterschiedliche Antriebsarten möglich, neben (Getriebe-) Motoren sind beispielsweise auch hydraulische, pneumatische oder mechatronische Antriebe einsetzbar.
- Für eine weitere Optimierung der Position der von den Kühlschmierstoffdüsen ausgestoßen Kühlschmierstoffstrahlen ist es hilfreich, wenn mindestens eine Kühlschmierstoffdüse mit einem Motor, insbesondere einem Getriebemotor angetrieben ist, so dass sie einzeln relativ zu dem Seitenschenkel, an dem sie angeordnet ist, schwenkbar bzw. drehbar ist. Dies kann in einer vorteilhaften Ausführungsform dadurch geschehen, dass an einem Halteabschnitt der Kühlschmierstoffdüse eine Außenverzahnung angeordnet ist, die mit einem von dem Motor bewegten Zahnstangenabschnitt oder Zahnradsegment zusammenwirkt.
- Besonders bevorzugt ist es, wenn die Kühlschmierstoffdüsen auswechselbar sind, so dass eine Anpassung der Kühlschmierstoffdüsen an die verwendete Schleifscheibe ermöglicht wird.
- Eine konkrete Möglichkeit, dies zu realisieren ist, dass die Kühlschmierstoffdüsen mit einem Bajonettverschluss an den Seitenschenkeln befestigt sind; es sind aber auch andere schnell herstell- und lösbare mechanische Verbindungen anwendbar.
- Bevorzugt ist es darüber hinaus, wenn am Mittelschenkel eine weitere Kühlschmierstoffdüse angeordnet ist, die insbesondere als Freispüldüse verwendet werden kann. Um auch hier eine Anpassung des emittierten Kühlschmierstoffstrahls zu ermöglichen, kann die weitere Kühlschmierstoffdüse eine -Beispielsweise nach Lösen einer Verschraubung - auswechselbare Düsenplatte aufweist.
- Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Seitenschenkel kreisringsektorförmig sind. Im Sinne dieser Beschreibung ist ein Seitenschenkel insbesondere dann kreisringsektorförmig, wenn mindestens eine seiner parallel zu der Ebene der Kreisbahn, auf der der Seitenschenkel relativ zum Mittelschenkel zumindest abschnittsweise verschiebbar ist, verlaufenden Oberflächen die Form eines Kreissektors, der gegebenenfalls auch Löcher haben kann, aufweist.
- Eine weitere Verringerung des Kollisionsrisikos und Erhöhung der Bewegungsfreiheitsgrade, das bzw. die der Kühlschmierstoffdüsenträger aufweist, wird dadurch realisiert, dass erfindungsgemäß die Seitenschenkel zueinander relativ zu der Mittelachse der Kreisbahn, auf der sich die Kühlschmierstoffdüsen bei der Bewegung des jeweiligen Seitenschenkels gemeinsam mit dem Seitenschenkel bewegen, versetzt sind. Insbesondere wird dadurch ermöglicht, dass die Seitenschenkel auch in Positionen gefahren werden können, in denen beide Kühlschmierstoffdüsen relativ nahe am Mittelschenkel positioniert sind.
- Die erfindungsgemäße Schleifmaschine mit einer Steuerung, die insbesondere als CNC-Steuerung ausgeführt sein kann, mit einer Werkstückaufnahme zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks und mit einer an einer angetriebenen Achse angeordneten Schleifscheibe zeichnet sich dadurch aus, dass die Schleifmaschine ferner einen erfindungsgemäßen Kühlschmierstoffdüsenträger aufweist.
- Vorzugsweise ist die Steuerung ausgelegt und eingerichtet, um zwei an unterschiedlichen Seitenschenkeln angeordnete Kühlschmierstoffdüsen entweder als Kühldüse oder als Löschdüse zu betreiben. Die Steuerung kann mit anderen Worten also die Rollen der Kühlschmierstoffdüsen einfach vertauschen, was insbesondere gegebenenfalls auch von einer Änderung der Laufrichtung der Schleifscheibe begleitet sein kann.
- Wenn die Steuerung ausgelegt und eingerichtet ist, um die Position der Kühlschmierstoffdüsen im laufenden Betrieb zu ändern, kann unmittelbar auf Verlagerungen des Schleifpunkts, beispielsweise durch Abnutzung der Schleifscheibe, Änderung der Schleifstrategie oder Besonderheiten der Werkstückgeometrie reagiert werden.
- In einer vorteilhafte Weiterbildung der Schleifmaschine ist vorgesehen, dass die Schleifmaschine eine Vorrichtung zum automatisierten Auswechseln der Kühlschmierstoffdüsen, beispielsweise einen Roboterarm, ein Linearhandling oder Kühlschmierstoffdüsenablagen, in welche die Kühlschmierstoffdüsen abgelegt und von welchen Kühlschmierstoffdüsen durch die Schleifspindel durch das Pick-Up-Verfahren abgeholt werden können, aufweist. Auf diese Weise kann ohne Zugang zum Bearbeitungsraum beispielsweise ein automatisierter Wechsel der Schleifscheibe begleitet werden.
- In einigen Ausführungsformen der Schleifmaschine kann der Mittelschenkel des Kühlschmierstoffdüsenträgers auch von einem ohnehin vorhandenen Bauteil der Schleifmaschine gebildet werden, insbesondere von einer Konsole einer Spindel der Schleifmaschine. Der Kühlschmierstoffdüsenträger muss also nicht zwingend durch eine vollständig separate Baugruppe gebildet werden.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine wird eine Kühlschmierstoffdüse als Kühldüse eingesetzt und eine Kühlschmierstoffdüse als Löschdüse eingesetzt. Es zeichnet sich dadurch aus, dass während des Schleifens mindestens eine der Kühlschmierstoffdüsen zumindest auf einem Abschnitt einer Kreisbahn bewegt wird. Zweckmäßigerweise führt diese Kreisbahn um die Schleifscheibe der Schleifmaschine herum.
- Besonders vorteilhaft ist, es, wenn das Verfahren ermöglicht, dass mindestens einmal während des Schleifens die Drehrichtung der Schleifscheibe geändert und dabei die Rolle der Kühlschmierstoffdüsen getauscht wird und/oder wenn mindestens einmal während des Schleifens eine der Kühlschmierstoffdüsen relativ zum Seitenschenkel, an dem sie befestigt ist, rotiert wird, um auf Änderungen der Schleifgeometrie in situ während des Schleifens zu reagieren.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele zeigen, näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1:
- Einen Blick in den Bearbeitungsraum einer Schleifmaschine;
- Fig. 2:
- einen Kühlschmierstoffdüsenträger, befestigt an der Konsole der Schleifspindel;
- Fig. 3:
- den Kühlschmierstoffdüsenträger aus
Fig. 2 von vorne; - Fig. 4:
- den Kühlschmierstoffdüsenträger aus
Fig. 2 von der einen Seite; - Fig. 5:
- den Kühlschmierstoffdüsenträger aus
Fig. 2 von unten; und - Fig. 6:
- den Kühlschmierstoffdüsenträger aus
Fig. 2 von der anderen Seite. - Da in den Figuren dieselbe Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, werden jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet. Allerdings sind zur Verbesserung der Übersichtlichkeit nicht alle Bezugszeichen in allen Figuren angetragen.
-
Figur 1 zeigt eine Schleifmaschine 1 in einer Perspektive, die in erster Linie den Blick in deren Bearbeitungsraum 2 erlaubt, in dem die Bearbeitung des zu bearbeitenden Werkstücks 3 erfolgt. - Das Werkstück 3 ist dafür um seine Längsachse drehbar in den Werkstückträger 4 beispielsweise eingespannt, der auf einem Schlitten 5 verfahrbar angeordnet ist. Die Bearbeitung des Werkstücks 3 erfolgt mit der Schleifscheibe 6, die mittels einer angetriebenen Achse 7 in beide Drehrichtungen angetrieben werden kann und mitsamt der angetriebenen Achse 7 und dem zugehörigen Antrieb relativ zum Werkstückträger 4 in mehreren Freiheitgraden bewegt werden kann.
- Eine Besonderheit der in
Figur 1 dargestellten Schleifmaschine 1 ist der Kühlschmierstoffdüsenträger 100, der nachfolgend auch unter Bezugnahme auf dieFiguren 2 bis 6 , die unterschiedliche Ansichten des Kühlschmierstoffdüsenträgers 100 zeigen, näher erläutert wird. - Der Kühlschmierstoffdüsenträger 100 weist, wie in jeder der
Figuren 2 bis 6 zu sehen ist, zwei Kühlschmierstoffdüsen 110,120 auf, die jeweils im Endbereich eines der zwei kreisringsektorförmigen Seitenschenkel 130,140 angeordnet sind. Die kreisringsektorförmigen Seitenschenkel 130,140 sind an einem Mittelschenkel 150 derart gelagert, dass sie jeweils in einer Ebene, die senkrecht zur Achse 7 der Schleifscheibe 6 steht, längs einer Kreisbahn beweglich sind, die insbesondere durch eine Mittellinie der kreisringsektorförmigen Seitenschenkel 130, 140 gegeben sein kann. Dementsprechend können die Kühlschmierstoffdüsen 110,120 auf einer Kreisbahn, die insbesondere parallel zum Umfang der Schleifscheibe 6 verlaufen kann, um die Schleifscheibe 6 herum frei positioniert werden, wobei durch einen besonders gut in derFigur 5 erkennbaren Versatz der kreisringsektorförmigen Seitenschenkel 130, 140 in Richtung der angetriebenen Achse 7 zueinander sichergestellt ist, dass in allen Positionen eine Kollision der kreisringsektorförmigen Seitenschenkel 130,140 miteinander vermieden ist. - Um dennoch eine symmetrische Anordnung der Kühlschmierstoffdüsen 110,120 zu ermöglichen, sind die Sprühköpfe 111,121 der Kühlschmierstoffdüsen 110,120 an Halteabschnitten 112,122 der Kühlschmierstoffdüsen 110,120 befestigt, welchen eine an den Versatz der kreisringförmigen Seitenschenkel 130,140 angepasste unterschiedliche Länge haben.
- Die Halteabschnitte 112,122, in deren Innerem auch die in den Figuren nicht dargestellten Versorgungsleitungen verlaufen, über welche die Sprühköpfe 111,121 mit Kühlschmierstoff versorgt werden, können in einer bevorzugten Ausführungsform über einen Bajonettverschluss mit den kreisringsektorförmigen Seitenschenkeln 130,140 und in oder an diesen angeordneten Versorgungsleitungen für Kühlschmierstoff verbunden sein. Bei dieser Art der Verbindung kann einerseits leicht die notwendige Abdichtung gegen Austritt von Kühlschmierstoff erreicht werden, beispielsweise durch Zusammendrücken eines Dichtelements, z.B. eines Dichtrings, im Übergangsbereich zwischen den jeweiligen Versorgungsleitungen.
- Andererseits ist d Herstellung und Lösung der Verbindung einfach durch Verwendung eines Roboterarms oder im Pick-Up-Verfahren, ausgeführt von der Schleifspindel, automatisiert durchführbar, etwa wenn die Schleifscheibe 6 gewechselt wird und daher Sprühköpfe 111,121 mit anderer Form erwünscht sind.
- In dem dem jeweiligen kreisringsektorförmigen Seitenschenkel 130,140 zugewandten Endbereich der Halteabschnitte 112,122 der Kühlschmierstoffdüsen 110,120 ist zudem eine Außenverzahnung 113,123 vorhanden. Diese Außenverzahnung ermöglicht eine Rotation der Kühlschmierstoffdüsen 110,120, durch angetriebene Zahnradsegmente 132,142, so dass die Richtung, in der die Sprühköpfe 111,121 sprühen, eingestellt bzw. nachgeführt werden kann. Auf diese Weise kann beispielsweise ein sich verschiebender Schleifpunkt, z.B. als Folge der Abnutzung der Schleifscheibe 6, einfach kompensiert werden.
- Dazu sind die Zahnradsegmente 132,142, deren Form an die des jeweiligen kreisringsektorförmigen Seitenschenkels 130,140 angepasst ist, auf dem sie aufliegen, mit einem Führungsschlitz 132a,142a versehen, in den Zapfen oder Schrauben 130a,140a eingreifen, so dass die Zahnradsegmente 132,142 auf dem jeweiligen kreisringsektorförmigen Seitenschenkel 130,140 derart verschiebbar sind, dass ein mit der jeweiligen Außenverzahnung 113,123 wechselwirkender Abschnitt mit Innenverzahnung 132b,142b den Halteabschnitt 112,122 in Drehung versetzt. Diese Verschiebung wird durch am Mittelschenkel angeordnete Motoren 155,156, welche über Getrieberadanordnungen 157,158 mit einer Außenverzahnung 132c,142c der Zahnstangen 132,142 wechselwirken und die ihre Fahrbefehle von einer Steuerung der Schleifmaschine erhalten, angetrieben, um die Kühlschmierstoffdüsen 110,120 automatisch zu bewegen und in die jeweils gewünschte Position zu bringen.
- An ihrem von der Schleifscheibe 6 weg zeigenden Rand weisen die kreisringsektorförmigen Seitenschenkel 130,140 jeweils eine Außenverzahnung 131,141 auf. Dies ermöglicht es, die kreisringsektorförmigen Seitenschenkel 130,140 jeweils über Ritzel 151,152 oder bei Bedarf auch über ein Getriebe mit am Mittelschenkel 150 angeordneten (Getriebe-)Motoren 153,154, die ihre Fahrbefehle von einer Steuerung der Schleifmaschine erhalten, automatisch zu bewegen und in die jeweils gewünschte Position zu bringen.
- Die Antriebe, insbesondere die (Getriebe-)Motoren, und die Kühlschmierstoffversorgung sind dabei so ausgelegt, dass eine Verstellung der Düsen im laufenden Betrieb, insbesondere bei einem Kühlschmierstoffdruck von mehr als 30 bar und einem Kühlschmierstoffvolumenstrom von 260 l/min, möglich ist.
- Die Kühlschmierstoffdüsen 110,120 können durch diese Bewegungsfreiheitsgrade unabhängig voneinander und automatisiert, insbesondere CNC-gesteuert bewegt werden, so dass die eine als Kühldüse zur Kühlung der Schleifstelle bzw. Werkstückkühlung in Drehrichtung der Scheibe kurz vor dem aktuellen Schleifpunkt Kühlschmierstoff zuführt, um unzulässig hohe Temperaturen zu vermeiden, während die andere als Löschdüse zum Löschen/Abkühlen von dennoch entstandenen Funken, die entgegen der Drehrichtung der Schleifscheibe nach dem Schleifpunkt Kühlschmierstoff nahe der Schleifscheibe vorbeiführt, verwendet wird.
- Dabei sind die Kühlschmierstoffdüsen 110,120, die Leitungssysteme, mit denen sie mit Kühlschmierstoff versorgt werden und die Ansteuerung der Kühlschmierstoffversorgung im Hinblick auf Druck und Durchsatzvolumen des Kühlschmierstoffs so angepasst, dass jede der Kühlschmierstoffdüsen 110,120, sowohl als Kühlals auch als Löschdüse verwendet werden kann, je nach aktuellem Drehsinn der Schleifscheibe 6. Durch diese Ausgestaltung wird das Risiko einer Kollision mit Werkstück, Spannmittel oder sonstigen Maschinenkomponenten minimiert.
- Darüber hinaus ist in der in den
Figuren 1 bis 6 gezeigten Ausführungsform des Kühlschmierstoffdüsenträgers 100 eine weitere Kühlschmierstoffdüse 160 vorhanden, nämlich die inFigur 3 besonders gut zu erkennende, ortsfest am Mittelschenkel 150 des Kühlschmierstoffdüsenträgers angeordnete Freispüldüse, deren Sprühmuster durch eine auswechselbare Düsenplatte 161, die man inFigur 5 besonders gut sieht beeinflusst werden kann. Die Freispüldüse wird typischerweise mit höherem Kühlschmierstoffdruck, beispielsweise 70 bar und geringeren Kühlschmierstoffvolumenströmen, beispielsweise 30l/min, betrieben als die Kühl- und die Löschdüse. -
- 1
- Schleifmaschine
- 2
- Bearbeitungsraum
- 3
- Werkstück
- 4
- Werkstückträger
- 5
- Schlitten
- 6
- Schleifscheibe
- 7
- Achse
- 100
- Kühlschmierstoffdüsenträger
- 110,120,160
- Kühlschmierstoffdüse
- 111,121
- Sprühkopf
- 112,122
- Halteabschnitt
- 113,123
- Außenverzahnung
- 130,140
- Seitenschenkel
- 130a,140a
- Zapfen oder Schrauben
- 131,141
- Außenverzahnung
- 132,142
- Zahnradsegment
- 132a,142a
- Führungsschlitz
- 132b,142b
- Innenverzahnung
- 132c,142c
- Außenverzahnung
- 150
- Mittelschenkel
- 151,152
- Ritzel
- 153,154,155,156
- Motor
- 157,158
- Getrieberadanordnung
- 161
- Düsenplatte
Claims (17)
- Kühlschmierstoffdüsenträger (100) für eine Schleifmaschine (1), wobei der Kühlschmierstoffdüsenträger (100) einen Mittelschenkel (150) und zwei relativ zum Mittelschenkel (150) beweglich an dem Mittelschenkel (150) angeordnete Seitenschenkel (130,140) aufweist, und wobei der Kühlschmierstoffdüsenträger (100) mindestens zwei Kühlschmierstoffdüsen (110,120) aufweist, von denen mindestens eine an jedem der Seitenschenkel (130,140) angeordnet ist,
wobei die Seitenschenkel (130,140) jeweils so relativ zum Mittelschenkel (150) beweglich gelagert sind, dass die Kühlschmierstoffdüse (110,120), die auf einem jeweiligen Seitenschenkel (130, 140) angeordnet ist, sich bei der Bewegung des jeweiligen Seitenschenkels (130,140) gemeinsam mit dem Seitenschenkel (130,140) auf einem Abschnitt einer Kreisbahn bewegt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenschenkel (130,140) zueinander relativ zu der Mittelachse der Kreisbahn, auf der sich die Kühlschmierstoffdüsen (110,120) bei der Bewegung des jeweiligen Seitenschenkels (130,140) gemeinsam mit dem Seitenschenkel (130,140) bewegen, versetzt sind. - Kühlschmierstoffdüsenträger (100) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenschenkel (130,140) mit einem Antrieb angetrieben sind, so dass sie einzeln bewegt werden können. - Kühlschmierstoffdüsenträger (100) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kühlschmierstoffdüse (110,120) mit einem Motor (155,156) angetrieben ist, so dass sie einzeln schwenkbar ist. - Kühlschmierstoffdüsenträger (100) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Motor (155,156) angetriebene Kühlschmierstoffdüse (110,120) dadurch schwenkbar ist, dass an einem Halteabschnitt (112,122) der Kühlschmierstoffdüse (110,120) eine Außenverzahnung (113,123) angeordnet ist, die mit einer von dem Motor (155,156) bewegten Abschnitt einer Zahnstange oder einem Zahnradsegment (132,142) mit Innenverzahnung (132b, 142b) zusammenwirkt. - Kühlschmierstoffdüsenträger (100)nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlschmierstoffdüsen (130,140) auswechselbar sind. - Kühlschmierstoffdüsenträger (100) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlschmierstoffdüsen (110,120) mit einem Bajonettverschluss an den Seitenschenkeln (130,140) befestigt sind. - Kühlschmierstoffdüsenträger (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass am Mittelschenkel (150) eine weitere Kühlschmierstoffdüse (160) angeordnet ist. - Kühlschmierstoffdüsenträger (100) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Kühlschmierstoffdüse (160) eine auswechselbare Düsenplatte (161) aufweist. - Kühlschmierstoffdüsenträger (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenschenkel (130,140) kreisringsektorförmig sind. - Schleifmaschine (1) mit einer Steuerung, einer Werkstückaufnahme (4) zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks (3) und einer an einer angetriebenen Achse (7) angeordneten Schleifscheibe (6),
dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifmaschine (1) ferner einen Kühlschmierstoffdüsenträger (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist. - Schleifmaschine (1) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ausgelegt und eingerichtet ist, um zwei an unterschiedlichen Seitenschenkeln (130,140) angeordnete Kühlschmierstoffdüsen (110,120) entweder als Kühldüse zur Kühlung der Schleifstelle und/oder des Werkstücks durch Zufuhr von Kühlschmierstoff in Drehrichtung der Scheibe kurz vor dem aktuellen Schleifpunkt oder als Löschdüse zum Löschen und/oder Abkühlen von entstandenen Funken, die entgegen der Drehrichtung der Schleifscheibe nach dem Schleifpunkt Kühlschmierstoff nahe der Schleifscheibe vorbeiführt, zu betreiben, verwendet wird. - Schleifmaschine (1) nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ausgelegt und eingerichtet ist, um die Position der Kühlschmierstoffdüsen (110,120) im laufenden Betrieb zu ändern. - Schleifmaschine (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifmaschine (1) eine Vorrichtung zum automatisierten Auswechseln der Kühlschmierstoffdüsen (110,120) aufweist. - Schleifmaschine (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelschenkel (150) von einem Bauteil der Schleifmaschine (1) gebildet wird, insbesondere von einer Konsole einer Spindel der Schleifmaschine (1). - Verfahren zum Betrieb einer Schleifmaschine (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem eine Kühlschmierstoffdüse (110,120) als Kühldüse zur Kühlung der Schleifstelle und/oder des Werkstücks durch Zufuhr von Kühlschmierstoff in Drehrichtung der Scheibe kurz vor dem aktuellen Schleifpunkt eingesetzt wird und eine Kühlschmierstoffdüse (120,110) als Löschdüse zum Löschen und/oder Abkühlen von entstandenen Funken, die entgegen der Drehrichtung der Schleifscheibe nach dem Schleifpunkt Kühlschmierstoff nahe der Schleifscheibe vorbeiführt, eingesetzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass während des Schleifens mindestens eine der Kühlschmierstoffdüsen (110,120) zumindest auf einem Abschnitt einer Kreisbahn bewegt wird. - Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einmal während des Schleifens die Drehrichtung der Schleifscheibe (6) geändert und dabei die Rolle der Kühlschmierstoffdüsen (110,120) getauscht wird. - Verfahren nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einmal während des Schleifens eine der Kühlschmierstoffdüsen (110,120) relativ zum Seitenschenkel (130,140), an dem sie befestigt ist, rotiert wird.
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