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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schleifbearbeiten einer Außenfläche eines kegelförmigen Abschnitts eines Werkstücks. Die Schleifvorrichtung weist dabei eine Werkstückspindel, die um eine Werkstückspindelachse drehend angetrieben und dazu eingerichtet ist, das zu bearbeitende Werkstück spitzenlos aufzunehmen, und ein zylindrisches Schleifwerkzeug auf, das um eine Werkzeugspindelachse einer ersten Werkstückspindel drehend angetrieben ist. Dabei kommt während der Schleifbearbeitung die zylindrische Umfangsfläche des Schleifwerkzeugs mit der zu schleifenden Außenfläche des Werkstücks in schleifenden Kontakt. Gleichzeitig ist die Werkzeugspindelachse unter einem Achsanstellwinkel in Bezug auf die Werkstückspindelachse ausgerichtet, der dem Winkel entspricht, welchen die zu schleifende Außenfläche des Werkstücks mit der Werkstückspindelachse einschließt.
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Vorrichtungen der hier in Rede stehenden Art werden zum so genannten ”spitzenlosen” Außenrundschleifen beispielsweise von Werkstücken, wie mit einem Synchronkegel versehenes Getriebeteil für ein Fahrzeuggetriebe, eingesetzt, die einen nach Art einer Kegelscheibe ausgebildeten Absatz mit einer umlaufenden, gleichmäßig angeschrägten Außenfläche aufweisen. Das Werkstück wird dabei an seiner einen Seite in der Werkstückaufnahme der Werkstückspindel so gehalten, dass seine gegenüberliegende Seite und seine zu bearbeitende Umfangsfläche frei zugänglich sind.
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Die Dicke des für die Schleifbearbeitung bei Außenrundschleifmaschinen der hier in Rede stehenden Art eingesetzten, in der Regel als Zylinderscheibe ausgeführten Schleifwerkzeugs ist üblicherweise so bemessen, dass das Schleifwerkzeug bei entsprechend der Anschrägung der zu schleifenden Werkstückaußenfläche geneigter Werkzeugdrehachse die betreffende Außenfläche über ihre gesamte Höhe abdeckt. Dadurch, dass das Werkzeug zylindrisch ausgebildet ist, seine mit der zu schleifenden Außenfläche in Kontakt kommende Umfangsfläche also achsparallel zur Werkzeugdrehachse ausgerichtet ist, ist gewährleistet, dass das Werkzeug mit einer über seine gesamte Dicke gleichmäßigen Umfangsgeschwindigkeit mit der zu bearbeitenden Außenfläche in schleifenden Eingriff kommt. Dementsprechend gleichmäßig und exakt sind der Materialabtrag und das Schleifergebnis. Allerdings müssen dafür relativ lange Bearbeitungszeiten in Kauf genommen werden.
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Aus dem Bereich der Schleifbearbeitung von zwischen den Spitzen einer Halteeinrichtung eingespannten und um ihre jeweilige Längsachse rotierenden zylindrischen Werkstücken, wie beispielsweise Wellen oder Achsen, ist es bekannt, dass die Bearbeitungszeiten beim Schleifen durch die Verwendung von zwei oder mehr Schleifscheiben verkürzt werden kann, wenn diese in geeigneter Weise so versetzt zueinander angeordnet und während des Schleifprozesses gleichzeitig mit dem Werkstück in Eingriff sind. Durch die gewählte Anordnung der Schleifscheiben kompensieren sich die während der Bearbeitung entstehenden Prozesskräfte, welche aus den jeweils in einer Kontaktzone zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück und den Schleifscheiben auftretenden Normalkräften und Tangentialkräften resultieren (
DE 10 2007 023 894 A1 ).
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Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die beim spitzenlosen Außenrundschleifen mit einseitiger Einspannung eine zeitsparende Schleifbearbeitung der Kegelfläche eines Werkstücks ermöglicht. In Bezug auf die Vorrichtung ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine gemäß Anspruch 1 ausgebildete Vorrichtung gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schleifbearbeiten der Außenfläche eines kegelförmigen Abschnitts eines Werkstücks ist dementsprechend in Übereinstimmung mit dem eingangs erläuterten Stand der Technik mit einer Werkstückspindel, die um eine Werkstückspindelachse drehend angetrieben und dazu eingerichtet ist, das zu bearbeitende Werkstück spitzenlos aufzunehmen, und mit einem zylindrischen Schleifwerkzeug ausgestattet, das um eine Werkzeugspindelachse einer ersten Werkzeugspindel drehend angetrieben ist, wobei während der Schleifbearbeitung die zylindrische Umfangsfläche des Schleifwerkzeugs mit der zu schleifenden Außenfläche des Werkstücks in schleifenden Kontakt kommt, und die Werkzeugspindelachse unter einem Achsanstellwinkel in Bezug auf die Werkstückspindelachse ausgerichtet ist, der dem Winkel entspricht, welchen die zu schleifende Außenfläche des Werkstücks mit der Werkstückspindelachse einschließt.
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Erfindungsgemäß ist nun bei einer solchen Vorrichtung
- – ein zweites zylindrisches Schleifwerkzeug vorgesehen, das um eine zweite Werkzeugspindelachse einer zweiten Werkzeugspindel drehend angetrieben ist, die in Bezug auf die Werkstückspindelachse unter dem betragsmäßig gleichen Achsanstellwinkel ausgerichtet ist wie die Werkzeugspindelachse des ersten Schleifwerkzeugs,
- – der Abstand der die Schleifwerkzeuge antreibenden Werkzeugspindeln und der Werkstückspindel zueinander verstellbar und
- – mindestens ein Stellantrieb zum Verstellen des Abstands der Werkzeugspindeln und der Werkstückspindel während der Schleifbearbeitung in Abhängigkeit vom Fortschritt des Schleifprozesses vorgesehen.
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Die erfindungsgemäße Bauart einer Schleifvorrichtung eröffnet mindestens zwei Möglichkeiten einer wirtschaftlich effektiven Betriebsweise.
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Bei der ersten Möglichkeit wird das jeweils zu bearbeitende Werkstück in die Werkstückspindel eingespannt und anschließend durch beide Schleifwerkzeuge synchron schleifbearbeitet, wobei während der Schleifbearbeitung die Schleifwerkzeuge und das Werkstück relativ zueinander derart bewegt werden, dass der jeweilige Abstand der Drehachsen der Schleifwerkzeuge von der Drehachse des Werkstücks gleich bleibt, bis die Schleifbearbeitung abgeschlossen ist. In diesem Fall befinden sich also beide Schleifwerkzeuge gleichzeitig in Eingriff mit dem Werkstück, so dass gegenüber einer mit einem einzigen Schleifwerkzeug bestückten Maschine bei gleicher Bearbeitungszeit ein doppeltes Spanvolumen erzielt wird. Zu diesem Zweck können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die beiden Schleifwerkzeuge eine identische Schleifbearbeitung ausführen. Dabei erfolgt bei entsprechender Anordnung des zweiten Schleifwerkzeugs auch bei einer spitzenlosen Einspannung, wie sie bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen ist, die Bearbeitung unter minimaler Biegemomentbelastung des Werkstücks. Selbstverständlich ist es dabei denkbar, eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit mehr als zwei Schleifwerkzeugen auszustatten, um das innerhalb der jeweiligen Bearbeitungszeit abgetragene Schleifvolumen weiter zu erhöhen. Bei der ersten Betriebsart einer erfindungsgemäßen Vorrichtung tragen die in den Werkzeugspindeln gehaltenen Schleifwerkzeuge somit in gleichem Maße zum Schleiferfolg bei.
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Bei der zweiten Möglichkeit einer wirtschaftlich effektiven Betriebsweise wird das jeweils zu bearbeitende Werkstück ebenfalls in die Werkstückspindel eingespannt.
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Dann erfolgt eine erste Schleifbearbeitung des Werkstücks durch das eine Schleifwerkzeug. Bei dieser Schleifbearbeitung kann es sich beispielsweise um ein Schruppschleifen handeln, bei dem große Spanvolumen in kurzer Zeit jedoch geringer Genauigkeit abgetragen werden. Anschließend erfolgt dann durch das zweite Schleifwerkzeug eine Feinbearbeitung, um dem Werkstück seine geforderte Endbeschaffenheit zu verleihen. Entscheidend ist dabei, dass während der ersten Schleifbearbeitung nicht nur das bearbeitende erste Schleifwerkzeug und die Werkstückspindel zur Aufrechterhaltung der vorgegebenen Schnittbedingungen relativ zueinander bewegt werden, sondern dass zusätzlich auch das nicht bearbeitende Schleifwerkzeug so bewegt wird, dass es in einem konstanten, optimalerweise minimierten Abstand zu der zu schleifenden Umfangsfläche des Werkstücks gehalten wird. Wenn die Schleifbearbeitung durch das erste Schleifwerkzeug abgeschlossen ist, kann das zweite Schleifwerkzeug über einen minimalen Stellweg innerhalb kürzester Zeit die zweite Schleifbearbeitung aufnehmen. Optimalerweise wird dazu während der Schleifbearbeitung des ersten Schleifwerkzeugs das zweite Schleifwerkzeug so nah am zu bearbeitenden Werkstück geführt, dass nach Beendigung der ersten Schleifbearbeitung die zweite Schleifbearbeitung im Wesentlichen unterbrechungsfrei aufgenommen werden kann. Die Schleifbearbeitung des Werkstücks durch das zweite Schleifwerkzeug erfolgt dann solange, bis die geforderte Endbeschaffenheit erreicht, d. h. die zweite Schleifbearbeitung abgeschlossen ist. Bei einer für diese Betriebsweise vorgesehenen erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dementsprechend das erste Schleifwerkzeug für eine erste Schleifbearbeitung und das andere Schleifwerkzeug für eine Schleifbearbeitung vorgesehen, die sich von der ersten Schleifbearbeitung unterscheidet.
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Um die verschiedenen Betriebsmöglichkeiten mit geringstem Steuerungsaufwand innerhalb jeweils kurzer Bearbeitungszeiten zu realisieren, sind bei einer erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung die Werkzeugspindeln unter betragsmäßig gleichen Winkeln in Bezug auf die Drehachse der Werkstückspindel angeordnet. Auf diese Weise können beide Schleifwerkzeuge als zylinderförmige Scheiben ausgebildet sein, die mit ihren ebenen Zylinderumfangsflächen gleichmäßig mit der zu bearbeitenden Umfangsfläche des Werkstücks in Kontakt kommen.
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Der Durchmesser der beim Schleifen bearbeiteten Kegelfläche des Werkstücks verringert sich in Folge des jeweils abgeschliffenen Materials im Zuge der Schleibearbeitung laufend. Entscheidend für die Qualität des Bearbeitungsergebnisses ist daher, dass bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung die Werkstückspindel und die jeweils bearbeitenden Werkzeuge während der Bearbeitung laufend so nachgeführt werden, dass sich des jeweils bearbeitende Werkzeug bzw. die gleichzeitig bearbeitenden Werkzeuge kontinuierlich und unter Aufrechterhaltung konstanter Schnittbedingungen im Eingriff mit dem zu schleifenden Werkstück befinden. Dies bedingt einerseits eine relative Beweglichkeit von Werkstück und Werkzeugen und andererseits eine Bewegungssteuerung, die unter Zugrundelegung des zeitlichen Verlaufs der Schleifbearbeitung und der gegebenen geometrischen Bedingungen laufend die relative Position der Werkzeuge und des zu bearbeitenden Werkstücks verstellt.
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Im einfachsten Fall kann die relative Beweglichkeit von Werkstück und Werkzeugen in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch verwirklicht werden, dass die Werkstückspindel und die Werkzeugspindel eines Schleifwerkzeugs in mindestens einer linearen Bewegung mittels geeigneter Führungen und Antriebe relativ zueinander verschiebbar beweglich sind.
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Die Relativbewegungen von Werkzeugen und Werkstück können beispielsweise entlang von mindestens zwei linearen Achsen durchgeführt werden, um durch den Schleifabtrag eintretende Durchmesseränderungen des Werkstücks auszugleichen. Diese können achsparallel oder orthogonal zueinander ausgerichtet sein, wobei eine Bewegungsachse achsparallel zur Drehachse des Werkstücks und eine andere Bewegungsachse rechtwinklig dazu ausgerichtet sind.
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Beispielsweise kann die Werkzeugspindel während der Bearbeitung als ortsfester Bezug für die Relativbewegungen der in diesem Fall beweglichen Werkzeuge gewählt werden. Die Werkzeuge werden in diesem Fall während der Schleifbearbeitung entlang einer orthogonal zur Drehachse des Werkstücks bzw. der Werkstückspindel in Richtung des Werkstücks laufend aufeinander zu bewegt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass trotz der notwendigen Beweglichkeit der Werkzeuge nur minimale Biegebelastungen des Werkstücks während der Schleifbearbeitung auftreten, wenn die Werkzeuge an gleichmäßig um die Drehachse der Werkstückspindel verteilten Zonen das Werkstück angreifen.
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Alternativ ist es auch möglich, eine der Werkzeugspindeln während der Schleifbearbeitung ortsfest anzuordnen, während der Abstand der anderen Werkzeugspindel und der Abstand der Werkstückspindel jeweils zu der ortsfest angeordneten Werkzeugspindel verstellbar sind. In diesem Fall werden die Werkstückspindel und die während der Bearbeitung bewegliche Werkzeugspindel im Schleifbetrieb auf achsparallelen linearen Bewegungsbahnen in Richtung der währenddessen feststehenden Werkzeugspindel bewegt.
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Die Vielseitigkeit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann zudem dadurch erhöht werden, dass die Werkzeugspindeln oder die Werkstückspindel nicht nur während der Schleifbearbeitung, sondern auch zum Beladen mit einem neu zu bearbeitenden Werkstück und zum Entladen eines fertig bearbeiteten Werkstücks sowie zum Einrichten der Maschine, wenn ein neu gestaltetes Bauteil bearbeitet werden soll, relativ zueinander bewegt werden können. Hierzu kann es zweckmäßig sein, wenn die Werkstückspindel entlang einer achsparallel zu ihrer Drehachse ausgerichteten Richtung verstellbar ist. Darüber hinaus ist es für denselben Zweck günstig, wenn der Achsanstellwinkel der Werkzeugspindeln, d. h. die Schwenkstellung der Werkzeugspindeln in Bezug auf die Drehachse der Werkstückspindel, verstellt werden kann. Auf diese Weise kann auch der Winkel, unter dem die zylindrisch geformten Schleifwerkzeuge mit ihrer achsparallel zur Drehachse des jeweiligen Werkzeugs ausgerichteten Umfangsfläche mit dem Werkstück in Eingriff kommen, jeweils optimal an den individuellen schrägen Verlauf der zu schleifenden Außenfläche des jeweiligen kegeligen Werkstückabschnitts angepasst werden.
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Ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit mehr als zwei Werkstückspindeln für jeweils ein Schleifwerkzeug ausgestattet, so dass beispielsweise mehr als zwei Schleifwerkzeuge gleichzeitig im Eingriff mit dem Werkstück sein können, so sind die Drehachsen der Werkzeugspindeln vorteilhafterweise in gleichmäßigen Winkelabständen um die Drehachse der Werkstückspindel verteilt angeordnet. Auf diese Weise wird auch bei einer größeren Zahl von gleichzeitig arbeitenden Schleifwerkzeugen eine gleichmäßige Kräftebelastung des Werkstücks während der Bearbeitung gewährleistet.
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Sind entsprechend einer praxisgerechten Ausgestaltung der Erfindung nur zwei Werkzeugspindeln vorgesehen, so sind diese bevorzugt gegenüberliegend zueinander so angeordnet, dass ihre Drehachsen mit der Drehachse der Werkstückspindel in einer Ebene liegen. In diesem Fall ergibt sich eine in Bezug auf die Werkstückspindelachse spiegelsymmetrische Abstützung des Werkstücks ähnlich der, wie sie bei einem Zweipunktlager gegeben ist. Diese Abstützung führt nicht nur zu einer besonders platzsparenden Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, sondern bewirkt bei einer Betriebsart, bei der beide Werkzeuge gleichzeitig im Eingriff sind, auch, dass sich die beim Schleifen im jeweiligen Bereich des Eingriffs der Werkzeuge auftretenden Kräfte weitestgehend gegeneinander aufheben.
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Mit der Erfindung steht somit eine Vorrichtung zur Verfügung, die auch beim spitzenlosen Rundschleifen von kegeligen Umfangsflächen eines Werkstücks ein erhöhtes Zerspanvolumen und damit einhergehend erhöhte Stückzeiten bei optimierter Genauigkeit der Bearbeitungsqualität ermöglicht.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Die einzige Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 zur Schleifbearbeitung eines ringförmigen, eine zentrale Öffnung umgrenzenden Werkstücks 2, bei dem es sich beispielsweise um einen so genannten ”Synchronkegel” für ein Fahrzeuggetriebe handeln kann.
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Das Werkstück 2 weist einen nach Art einer Kegelscheibe ausgebildeten Absatz 3 auf, dessen umlaufende Außenumfangsfläche 4 in Richtung der freien Stirnseite 5 des Werkstücks 2 konisch zulaufend so angeschrägt ist, dass ihre gedachte Verlängerung mit der Drehachse des Werkstücks 2 einen spitzen Winkel einschließt.
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Zur Schleifbearbeitung der Außenumfangsfläche 4 des Werkstücks 2 umfasst die Vorrichtung 1 eine Werkstückspindel 6 sowie zwei Werkzeugspindeln 7, 8.
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Die Werkstückspindel 6 trägt an ihrer unteren Stirnseite eine Werkstückaufnahme 9, die in die zentrale Öffnung des Werkstücks 2 greift und mit einem hier im Einzelnen nicht gezeigten Drehantrieb der Werkstückspindel 6 verkoppelt ist, der das Werkstück 2 im Schleifbetrieb um eine vertikal ausgerichtete Drehachse C1 rotiert. Gleichzeitig ist die Werkstückspindel 6 in einer an einem Schlitten 10 ausgebildeten Linearführung entlang einer vertikal ausgerichteten Achse Z1 verschiebbar gelagert. Der Schlitten 10 ist wiederum auf einer horizontal ausgerichteten, sich über die Breite der Vorrichtung 1 erstreckenden Linearführung 11 entlang einer horizontalen Achse X1 verschiebbar. Die Position der Werkstückspindel 6 und mit ihr des Werkstücks 2 kann dementsprechend in den beiden orthogonal zueinander ausgerichteten Achsen X1, Z1 verstellt werden.
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Die erste Werkzeugspindel 7 weist an ihrem oberen, der Werkstückspindel 6 zugeordneten Stirnseite eine Werkzeugaufnahme für ein Schleifwerkzeug 12 auf, das die Form einer Zylinderscheibe mit einer ebenen, achsparallel zur Drehachse C2 des Schleifwerkzeugs 12 ausgerichteten Umfangsfläche 13 besitzt, die mit der zu schleifenden Außenumfangsfläche 4 des Werkstücks 2 in Eingriff kommt. Das Schleifwerkzeug 12 ist dabei über einen hier nicht gezeigten Drehantrieb der Werkzeugspindel 7 um seine Drehachse C2 rotierend angetrieben. Gleichzeitig ist die Werkzeugspindel 7 auf einem Schlitten 14 gelagert. Auf diesem ist die Werkzeugspindel 7 einerseits entlang einer achsparallel zur Drehachse C2 ausgerichteten Achse Z2 linear verschiebbar und andererseits um eine Achse B2 verschwenkbar gelagert, die jeweils orthogonal zu den Achsen Z1 und X1 ausgerichtet ist. Der Schlitten 14 selbst ist zudem auf einer achsparallel zur Linearführung 11 ausgerichteten und sich ebenfalls über die Breite der Vorrichtung 1 erstreckenden zweiten Linearführung 15 entlang einer achsparallel zur Achse X1 ausgerichteten Achse X2 verschiebbar.
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Die zweite Werkzeugspindel 8 ist in gleicher Weise wie die andere Werkzeugspindel 7 aufgebaut und weist an ihrem oberen, der Werkstückspindel 6 zugeordneten Stirnseite ebenfalls eine Werkzeugaufnahme für ein Schleifwerkzeug 16 auf. Das Schleifwerkzeug 16 ist dabei ebenfalls über einen hier nicht gezeigten Drehantrieb der Werkzeugspindel 7 um seine Drehachse C2 rotierend angetrieben. Gleichzeitig ist die Werkzeugspindel 7 auf einem Schlitten 17 gelagert. Auf diesem ist die Werkzeugspindel 7 einerseits entlang einer achsparallel zur Drehachse C3 ausgerichteten Achse Z3 linear verschiebbar und andererseits um eine Achse B3 verschwenkbar gelagert, die jeweils orthogonal zu den Achsen Z1 und X1 ausgerichtet ist. Der Schlitten 17 selbst ist zudem ebenfalls auf der Linearführung 15 entlang einer ihm zugeordneten, achsparallel zur Achse X1 und koaxial zur Achse X2 ausgerichteten Bewegungsachse X3 verschiebbar.
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Für die Verstellung der Schlitten 10, 14 entlang der ihnen zugeordneten linearen Bewegungsachsen X1, X2 sind jeweils separate Stellantriebe 18, 19 vorgesehen, die über eine hier nur symbolisch dargestellte Steuereinrichtung 21 gesteuert werden.
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Bei einer ersten Betriebsweise sind die Werkzeugspindeln 7, 8 mit identisch geformten Schleifwerkzeugen 12, 16 bestückt. Dementsprechend stimmt die Form des Schleifwerkzeugs 16 mit der Form des Schleifwerkzeugs 12 überein. Auch das Schleifwerkzeug 16 besitzt daher die Form einer Zylinderscheibe mit einer ebenen, achsparallel zur Drehachse C3 des Schleifwerkzeugs 16 ausgerichteten Umfangsfläche, die mit der zu schleifenden Außenumfangsfläche 4 des Absatzes 3 des Werkstücks 2 in Eingriff kommt.
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Bei einer zweiten Betriebsweise sind die Werkzeugspindeln 7, 8 mit unterschiedlichen Schleifwerkzeugen 12, 16 bestückt, die jeweils zwar die Form einer Zylinderscheibe mit einer ebenen, achsparallel zu ihrer jeweiligen Drehachse C2, C3 ausgerichteten, mit der zu schleifenden Außenumfangsfläche 4 in Eingriff kommenden Umfangsfläche aufweisen, dabei jedoch aus unterschiedlichen Materialien bestehen, um unterschiedliche Bearbeitungen an dem jeweiligen Werkstück 2 durchzuführen. So kann es sich bei dem Schleifwerkzeug 12 in diesem Fall um ein Schruppschleifwerkzeug und bei dem Schleifwerkzeug 16 um ein Feinschleifwerkzeug handeln, das für eine Finish-Bearbeitung eingesetzt wird, bei der die endgültige Gestalt der zu schleifenden Umfangsfläche des Werkstücks 2 erzeugt wird.
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Unabhängig davon, in welcher Weise die Vorrichtung 1 betrieben wird, kann zum Beladen der Vorrichtung 1 mit einem neu zu bearbeitenden Werkstück 2 die Werkstückspindel 6 mittels des Stellantriebs 20 in Richtung ihrer Bewegungsachse Z1 verfahren werden.
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Die Drehachsen C1, C2 und C3 liegen genauso in einer gemeinsamen Vertikalebene wie die linearen, horizontal ausgerichteten Bewegungsachsen X1, X2, X3.
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Die Verstellung der Werkzeugspindeln 7, 8 in ihre jeweilige lineare Bewegungsrichtung Z2, Z3 sowie die Verschwenkung um die ihnen jeweils zugeordnete Schwenkachse B2, B3 wird bei der unter Berücksichtigung der Geometrie des zu bearbeitenden Werkstücks 2 erfolgenden Einrichtung der Vorrichtung 1 jeweils einmalig manuell vorgenommen. Für diese Einrichtung werden die Werkzeugspindeln 7, 8 zunächst so positioniert, dass die eine Werkzeugspindel 7 auf der in der Zeichnung linken Seite der Drehachse C1 des Werkstücks 2 angeordnet ist, während sich die andere Werkzeugspindel 8 auf der anderen Seite der Drehachse C1 des Werkstücks 2 befindet. Anschließend werden die Werkzeugspindeln 7, 8 um die ihnen jeweils zugeordnete Schwenkachse B2, B3 spiegelsymmetrisch zueinander so verschwenkt, dass ihre jeweilige Umfangsfläche 13 parallel zur zu schleifenden Außenumfangsfläche 4 des Werkstücks 2 angeordnet ist. Zudem werden die Werkstückspindeln in ihrer jeweiligen Bewegungsrichtung Z2, Z3 so verschoben, dass die Schleifwerkzeuge 12, 16 mit ihrer jeweiligen Umfangsfläche 13 die Außenumfangsfläche 4 des Werkstücks 2 überdecken. Abschließend wird die Position der Werkstückspindel 8 in Richtung ihrer Bewegungsachse X3 festgelegt.
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Diese Position bildet den Bezug für die Bewegungen, die die Werkzeugspindel 7 und die Werkstückspindel 6 während der anschließend aufgenommenen Schleifbearbeitung in Relation zu der feststehenden Werkzeugspindel 8 entlang der ihnen zugeordneten Bewegungsachsen X1, X2 ausführen.
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Bei der ersten Betriebsweise, bei der die Schleifwerkzeuge 12, 16 gleichzeitig in Eingriff mit der zu schleifenden Außenumfangsfläche 4 des Absatzes 3 des Werkstücks 2 kommen, werden von Beginn der Schleifbearbeitung an die Werkzeugspindel 7 und die Werkstückspindel 6 in Abhängigkeit vom Fortschritt des Materialabtrags an der zu schleifenden Außenumfangsfläche 4 des Werkstücks 2 mittels der Stellantriebe 18, 19 kontinuierlich entlang der Bewegungsachsen X1, X2 auf die feststehende Werkzeugspindel 8 zu bewegt. Die Steuerung der Bewegung der Werkzeugspindel 7 und der Werkstückspindel 6 erfolgt dabei über die Steuereinrichtung 21, die Steuersignale an die Stellantriebe 18, 19 in Abhängigkeit von den jeweiligen geometrischen Verhältnissen sowie den Betriebsparametern, wie Drehzahl, Abtragsrate etc. abgibt. Sobald das Werkstück 2 im Bereich seiner bearbeiteten Außenumfangsfläche 4 das Sollmaß erreicht hat, wird die Schleifbearbeitung abgebrochen und das nun fertig bearbeitete Werkstück 2 an eine Weiterverarbeitung übergeben.
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In der zweiten Betriebsweise wird zunächst das hier zum Schruppschleifen mit hohem Spanvolumen, jedoch geringer Genauigkeit genutzte Schleifwerkzeug 12 in Eingriff mit der zu schleifenden Außenumfangsfläche 4 gebracht. Gleichzeitig wird das zweite Schleifwerkzeug 16 so nahe benachbart zur betreffenden Außenumfangsfläche 4 des Werkstücks 2 positioniert, dass das Werkstück 2 zwar noch ohne Kollision mit dem Schleifwerkzeug 16 rotieren kann, jedoch nur ein minimaler Stellweg der Werkstückspindel 6 erforderlich ist, um das Schleifwerkzeug 16 mit dem Werkstück 2 in Eingriff zu bringen.
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Durch Nachführen der Werkstückspindel 6 und der beweglichen Werkzeugspindel 7 werden während der Bearbeitung durch das Schruppschleifwerkzeug 12 einerseits die Schleifbedingungen, unter denen das Schruppschleifen stattfindet, konstant gehalten. Anderseits wird auch der geringe Abstand des zweiten Schleifwerkzeugs 16 während der gesamten ersten Schleifbearbeitung aufrechterhalten. Ist diese abgeschlossen, wird die Werkstückspindel über eine minimal kurze Wegstrecke auf das Finish-Schleifwerkzeug 16 zubewegt, so dass diese im unmittelbaren Anschluss an die erste Schleifbearbeitung die zweite Schleifbearbeitung aufnimmt. Durch die so in einer Aufspannung ermöglichte Folge von Schrupp- und Finish-Schleifbearbeitung lässt sich ebenfalls in kürzester Bearbeitungszeit eine hochwertige Schleifbearbeitung des Werkstücks 2 bewerkstelligen.
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Mit der Erfindung steht somit eine Vorrichtung zum Schleifbearbeiten der Außenfläche 4 eines kegelförmigen Werkstückabschnitts 3 zur Verfügung, die eine um eine Werkstückspindelachse C1 drehend angetriebenen Werkstückspindel 6 zum spitzenlosen Aufnehmen des Werkstücks 2 und ein um eine Werkzeugspindelachse C2 einer ersten Werkstückspindel 7 rotierenden Schleifwerkzeug 12 aufweist, wobei die Werkzeugspindelachse C2 in Bezug auf die Werkstückspindelachse C1 unter einem Achsanstellwinkel ausgerichtet ist, der gleich dem von der Außenfläche 4 des Werkstücks 2 mit der Werkstückspindelachse C1 eingeschlossenen Winkel ist. Um bei einer solchen Vorrichtung ein zeitsparendes Schleifen zu ermöglichen, ist ein zweites zylindrisches Schleifwerkzeug 16 vorgesehen, das um eine zweite Werkzeugspindelachse C3 einer zweiten Werkzeugspindel 8 drehend angetrieben ist, die in Bezug auf die Werkstückspindelachse C1 unter dem betragsmäßig gleichen Achsanstellwinkel ausgerichtet ist wie die Werkzeugspindelachse C2. Gleichzeitig ist der Abstand der Werkzeugspindeln 7, 8 und der Werkstückspindel 6 mittels mindestens eines Stellantriebs während der Schleifbearbeitung in Abhängigkeit vom Fortschritt des Schleifprozesses veränderbar.
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Bezugszeichenliste
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- B2
- Schwenkachse der Werkzeugspindel 7
- B3
- Schwenkachse der Werkzeugspindel 8
- C1
- Drehachse der Werkstückspindel 6
- C2
- Drehachse des Schleifwerkzeugs 12
- C3
- Drehachse des Schleifwerkzeugs 16
- X1
- lineare Bewegungsachse der Werkstückspindel 6
- X2
- lineare Bewegungsachse der Werkzeugspindel 7
- X3
- lineare Bewegungsachse der Werkzeugspindel 8
- Z1
- lineare Bewegungsachse der Werkstückspindel 6
- Z2
- lineare Bewegungsachse der Werkzeugspindel 7
- Z3
- lineare Bewegungsachse der Werkzeugspindel 8
- 1
- Vorrichtung zur Schleifbearbeitung
- 2
- Werkstück
- 3
- Absatz des Werkstücks 2
- 4
- Außenumfangsfläche des Absatzes 3
- 5
- freie Stirnseite des Werkstücks 2
- 6
- Werkstückspindel
- 7, 8
- Werkzeugspindeln
- 9
- Werkstückaufnahme
- 10
- Schlitten der Werkstückspindel 6
- 11
- Linearführung des Schlittens 10
- 12
- Schleifwerkzeug
- 13
- Umfangsfläche des Schleifwerkzeugs 12
- 14
- Schlitten der Werkzeugspindel 7
- 15
- Linearführung des Schlittens 14
- 16
- Schleifwerkzeug
- 17
- Schlitten der Werkzeugspindel 8
- 18–20
- Stellantriebe
- 21
- Steuereinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007023894 A1 [0004]