DE102006038097B4

DE102006038097B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten und Auswuchten flacher Werkstücke

Info

Publication number: DE102006038097B4
Application number: DE102006038097A
Authority: DE
Inventors: Markus Hessbrüggen
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2006-08-14
Filing date: 2006-08-14
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2026-08-15
Also published as: WO2008019643A1; DE102006038097A1

Abstract

Verfahren zum Bearbeiten und Auswuchten flacher Werkstücke (8), zum Beispiel Radnaben oder Bremsscheiben für Kraftfahrzeuge, mit einer Bearbeitungsmaschine mit einem Werkstückträger (6), mit einem Werkzeugrevolver (2) mit mindestens einem Werkzeug (4) zur spanabhebenden Bearbeitung, mit einer Transporteinrichtung (7) für die Werkstücke (8) und mit einer Unwuchtmesseinrichtung (3) mit folgenden Verfahrensschritten: a) Aufnehmen des Werkstücks (8) von der Transporteinrichtung (7) durch den Werkstückträger (6), b) Bewegen der Werkstücks (8) vom Werkstückträger (6) in den Wirkbereich des Werkzeugs (4) und Durchführen der spanabhebenden, maß- und formhaltigen Bearbeitung durch Drehen, c) Ablegen des Werkstücks (8) im Anschluss an die spanende Bearbeitung auf der Unwuchtmesseinrichtung (3) und Bestimmung der statischen Unwucht am ruhenden Werkstück (8) nach Richtung und Größe d) Aufnehmen des Werkstücks (8) durch den Werkstückträger (6) e) Beseitigen der Unwucht durch spanabhebende Bearbeitung des Werkstücks (8), f) Ablegen des Werkstücks (8) auf der Transporteinrichtung (7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten und Auswuchten flacher Werkstücke, zum Beispiel Radnaben oder Bremsscheiben für Kraftfahrzeuge. Neben anderen Präzisionsbauteilen müssen in der Fahrzeugtechnik Radnaben und Bremsscheiben innerhalb sehr enger Toleranzen ausgewuchtet werden. Die Unwuchten werden auf handelsüblichen Auswuchtmaschinen an den rotierenden Werkstücken bestimmt und durch Materialabtrag oder durch Anbringen von Zusatzgewichten ausgeglichen. Aus der DE 101 16 689 A1 ist eine Auswuchtmaschine mit einer Messstation und einem Ladeportal bekannt. Der Messstation werden fertigbearbeitete Kurbelwellen zugeführt. Nach dem Messvorgang wird die Unwucht in einer Ausgleichsstation ausgeglichen. Zum Abgleich der Messstation können Meisterteile eingeschleust werden. Die DE 101 16 689 A1 enthält keine Information, wie der Ausgleich der Unwucht erfolgt. Bei der Unwuchtmessstation nach der DE 36 38 158 A1 wird die Messstation direkt von einem Transportband oder einer Transportkette mit auszuwuchtenden Rotoren durchlaufen. Zur dynamischen Messung der Unwucht werden die Rotoren durch ein Magnetfeld in Rotation versetzt. In einer nachfolgenden Ausgleichsstation sind Einrichtungen zum Abtragen oder Auftragen von Material vorgesehen. Eine weitere vollautomatische Auswuchtmaschine zeigt die US 3 159 059 A . Dabei werden die Werkstücke auf einem Förderband der Maschine zugeführt und von oben auf eine stehende Spindel aufgesetzt. Dort werden sie mit einem Adapter fixiert und in Rotation versetzt. Dann wird die Wuchtgüte überprüft und bei unzulässigen Abweichungen durch Materialabtrag oder Aufschweißen korrigiert. Die US 4 986 149 A beschreibt ein Verfahren zum Auswuchten von Bremstrommeln. Eventuelle Unwuchten werden auf einer statischen Auswuchtwaage erkannt und markiert. Anschließend wird die Unwucht auf einer separaten Maschine durch eine Drehbearbeitung ausgeglichen. Aus der DE 39 27 314 C2 ist ein Verfahren zum Messen der statischen Unwucht mit optimierter Regelung bekannt, wobei die Auslenkungen eines Waagetellers kompensiert werden. Um die Taktzeit zu verkürzen, werden je nach Rotorgewicht unterschiedliche Regelparameter verwendet. Die DE 25 27 592 A1 offenbart eine Auswuchtwaage mit kardanisch aufgehängtem Auswuchtteller und elektromagnetischer Kompensation. Der Aufnahmeteller ist mit axial starren Torsionsstäben gelagert. Dadurch werden die Messungen nicht durch die Lagerreibung der bis dahin üblichen Wälzlager verfälscht. Aus der DE 2 215 529 A ist ein Verfahren bekannt, wobei an der Stelle, an der die Unwucht liegt, eine spanabhebende Bearbeitung vorgenommen wird, beispielsweise durch Bohren oder Abtrag eines Kreisabschnitts längs einer Sekante durch Fräsen, Schleifen oder Räumen. Die DE 195 26 751 A1 beschreibt eine Werkzeugmaschine mit integrierter Wuchteinrichtung. Dabei werden die Prüflinge in Rotation versetzt und über Sensoren Größe und Phasenlage einer auszugleichenden Unwucht ermittelt. Gleichzeitig wird ein ebenfalls rotierendes Schneidwerkzeug auf den Prüfling zugestellt, so dass Material abgetragen wird. Dabei sind die Phasenwinkel von Schneidwerkzeug und Prüfling synchronisiert. Dabei erfolgt die Zustellbewegung für den Eingriff mit dem Prüfling immer dann, wenn der den Mittelpunkt der Drehbewegung des Prüflings mit Massenschwerpunkt des Unwuchtmasse verbindende Unwuchtvektor die Zustellbahn des Schneidwerkzeuges schneidet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken anzugeben, wobei der Aufwand für das Auswuchten und die für die Werkstückbearbeitung erforderliche Zykluszeit verringert werden. Es ist auch Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen nach Patentanspruch 5.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Werkstück von einem Werkstückträger aus einer Fördereinrichtung entnommen, zur spanabhebenden Bearbeitung, z. B. Drehen, Fräsen oder Schleifen, eingespannt und maß- und formhaltig bearbeitet. Ferner ist eine Unwuchtmesseinrichtung zur Bestimmung der statischen Unwucht nach Richtung und Größe vorgesehen. Ein vorteilhafter Aspekt der Erfindung liegt darin eine Auswuchtwaage einzusetzen. Die Messgenauigkeit von derartigen Auswuchtwaagen wurde in den letzten Jahren ständig verbessert. Obwohl sie sich beim Wuchten von Körpern mit sehr geringer Festigkeit, z. B. ungebrannten Schleifscheibenrohlingen, bewährt haben, setzten sich bei anderen flachen Werkstücken die Auswuchtvorrichtungen mit rotativem Antrieb durch. Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft auf einer Bearbeitungsmaschine mit vertikaler Pick-up-Spindel ausgeführt werden. Im Anschluss an die maß- und formhaltige Bearbeitung des Werkstücks wird dieses direkt auf der Auswuchtwaage abgelegt. Nachdem die Unwucht ermittelt wurde, wird das Werkstück von der Pick-up-Spindel erneut aufgenommen und kann dann sofort an der Stelle, an der sich die Unwucht befindet spanabhebend bearbeitet werden.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten und Auswuchten zeigt die 1. Das Maschinengestell 1 trägt an seiner Oberseite die Führungsbahnen 9. Auf diesen ist der Kreuzschlitten 5 in Richtung der X-Achse beweglich geführt. Er wird vom Motor 10 über die Gewindespindel 11 bewegt. Am Kreuzschlitten 5 ist der Werkstückträger 6 in Richtung der Z-Achse beweglich geführt. Der Werkstückträger 6 ist als vertikale Motorspindel ausgeführt und trägt an seiner Unterseite die Spannvorrichtung 12 zum Aufnehmen, Spannen, Antreiben und Ablegen von Werkstücken 8. Im Maschinengestell 1 ist auf der linken Seite der Werkzeugrevolver 2 mit den Werkzeugen 4 aufgenommen. An der mittleren Wand 13 des Maschinengestells 1 ist die Unwuchtmesseinrichtung 3 angeordnet. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beginnt ein Arbeitszyklus damit, dass der Werkstückträger 6 ein Werkstück 8 von der Fördereinrichtung 7 entnimmt und durch Verfahren entlang der X-Achse in den Arbeitsraum 15 transportiert. Dort wird das Werkstück 8 zunächst von den Werkzeugen 4 maß- und formhaltig gedreht. An die spanende Bearbeitung schließt sich der Auswuchtvorgang an. Dazu wird das Werkstück 8 vom Werkstückträger 6 auf der Unwuchtmesseinrichtung 3 abgelegt.
Dort wird die statische Unwucht nach Richtung und Größe bestimmt. Dann nimmt der Werkstückträger 6 das Werkstück 8 wieder auf. Falls die Unwucht außerhalb vorbestimmter Toleranzen liegt, wird das Werkstück 8 an der Stelle, an der die Unwucht liegt, spanabhebend bearbeitet, beispielsweise durch Bohren oder Abtrag eines Kreisabschnitts längs einer Sekante durch Fräsen, Schleifen oder Räumen. Nachdem das Werkstück 8 ausgewuchtet ist, wird es vom Werkstückträger 6 wieder auf der Fördereinrichtung 7 zurückgelegt. Eine Tür 24 schützt die schmutzempfindliche Unwuchtmesseinrichtung vor Verunreinigungen wie Spänen, Kühlmittel usw. 2 zeigt die Unwuchtmesseinrichtung 3 in vergrößerter Darstellung. Die Aufnahme 17 ist kardanisch aufgehängt und kann um zwei orthogonal zueinander angeordnete Schwenkachsen 21, 22 geschwenkt werden. Die beim Messvorgang entstehenden Auslenkungen der Aufnahme 17 werden über Messglieder 18 erfasst und können über die Stellglieder 20 kompensiert werden. In 3 wurde ein Werkstück 8 auf die Unwuchtmesseinrichtung 3 aufgelegt, so dass der Schwerpunkt sich lotrecht über dem Kardandrehpunkt befindet. Eine Unwucht bewirkt jedoch, dass die Aufnahme 17 eine Drehbewegung um die Schwenkachse 22 ausführt. Dadurch liegt der Schwerpunkt seitlich neben dem Kardandrehpunkt. Er erzeugt dabei ein Moment, welches eine nicht vorhandene Unwucht vortäuscht. Zur Vermeidung derartiger Messfehler ist eine Kompensationseinrichtung vorgesehen, welche mit Messgliedern 18 die Auslenkung 23 erfasst und über die Stellglieder 20 die Aufnehme 17 zurückdreht, bis die Auslenkung 23 den Wert Null annimmt.
Bezugszeichenliste

1: Maschinengestell
2: Werkzeugrevolver
3: Unwuchtmesseinrichtung
4: Werkzeuge
5: Kreuzschlitten
6: Werkstückträger
7: Fördereinrichtung
8: Werkstück
9: Führungsbahn
10: Motor
11: Gewindespindel
12: Spannvorrichtung
13: Wand
14: Unwuchtmessposition
15: Bearbeitungsposition
16: Aufnahme-Ablageposition
17: Aufnahme
18: Messglied
19: Steuerung
20: Stellglied
21, 22: Schwenkachse
23: Auslenkung
24: Tür

Claims

Verfahren zum Bearbeiten und Auswuchten flacher Werkstücke (8), zum Beispiel Radnaben oder Bremsscheiben für Kraftfahrzeuge, mit einer Bearbeitungsmaschine mit einem Werkstückträger (6), mit einem Werkzeugrevolver (2) mit mindestens einem Werkzeug (4) zur spanabhebenden Bearbeitung, mit einer Transporteinrichtung (7) für die Werkstücke (8) und mit einer Unwuchtmesseinrichtung (3) mit folgenden Verfahrensschritten: a) Aufnehmen des Werkstücks (8) von der Transporteinrichtung (7) durch den Werkstückträger (6), b) Bewegen der Werkstücks (8) vom Werkstückträger (6) in den Wirkbereich des Werkzeugs (4) und Durchführen der spanabhebenden, maß- und formhaltigen Bearbeitung durch Drehen, c) Ablegen des Werkstücks (8) im Anschluss an die spanende Bearbeitung auf der Unwuchtmesseinrichtung (3) und Bestimmung der statischen Unwucht am ruhenden Werkstück (8) nach Richtung und Größe d) Aufnehmen des Werkstücks (8) durch den Werkstückträger (6) e) Beseitigen der Unwucht durch spanabhebende Bearbeitung des Werkstücks (8), f) Ablegen des Werkstücks (8) auf der Transporteinrichtung (7).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verfahrensschritte c), d) und e) wiederholt werden, bis die im Werkstück (8) verbleibende Unwucht innerhalb vorbestimmter Toleranzen liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Werkstück (8) zur Bestimmung der Unwucht auf einer in mindestens einem Freiheitsgrad gegen die Wirkung einer Gegenkraft beweglich angeordneten Aufnahme (17) abgelegt wird, und die Gegenkraft den Ausschlag der Aufnahme (17) kompensiert.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei zur Kompensation mindestens ein auf den Ausschlag (23) der Aufnahme (17) ansprechendes Messglied (18) und eine Steuerung (19) vorgesehen sind, und die Aufnahme (17) durch die Wirkung der erzeugten Gegenkraft in die Ausgangslage zurückgestellt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zur spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks (8) durch Drehen, mit einem in Richtung der X-Achse beweglich geführten Kreuzschlitten (5) und einem daran in Richtung der Z-Achse beweglichen als vertikale Motorspindel ausgeführten Werkstückträger (6) zum Aufnehmen, Spannen, Antreiben und Ablegen von Werkstücken (8), mit einem Werkzeugrevolver (2) mit Werkzeugen (4) zur maß- und formhaltigen Bearbeitung der Werkstücke (8), wobei die Werkzeuge (4) und der Werkstückträger (6) zur Erzielung einer die gewünschte Werkstückgeometrie erzeugenden Relativbewegung zwischen Werkstück (8) und Werkzeugen (4) gesteuert beweglich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unwuchtmesseinrichtung (3) vorgesehen ist und dass der Werkstückträger (6) zwischen einer Position (16) zum Aufnehmen und/oder Ablegen des Werkstücks (8), einer Position (15) zur spanabhebenden Bearbeitung und einer Unwuchtmessposition (14) zur Bestimmung der Unwucht verfahrbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Unwuchtmesseinrichtung (3) als Auswuchtwaage ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine in mindestens einem Freiheitsgrad gegen die Wirkung einer Gegenkraft beweglich angeordnete Aufnahme (17) vorgesehen ist, und dass die Auslenkung (23) der Aufnahme (17) durch die Wirkung der Gegenkraft kompensierbar ist.