Licht Schmidt Hansmann & Herrmann Patentanwälte
• 9b·
' Licht. Schmidt. Hansmann, Herrmann -Postfach 701206 -8000 München 70 ' Dipl.-Ing. Martin Licht
Dr. Reinhold Schmidt Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann
Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann
Albert-Roßhaupter-Str. 8000 München 70
Telefon: (089)7603091 Telex: 5 212284 pats d
Telegramme: Lipatli München
27.Dezember 1977 ML/Hei/Hö
THE WARNER & SWASEY COMPANY
University Circle Research Center
110D0 Cedar Avenue,
Cleveland, Ohio 44106
V.St.A.
Maschine und Verfahren zum Schleifen von Rotationsflächen
809835/0509 "2"
Deutsche Bank München, Kto.-Nr. 82/08050 (BLZ 70070010). Postscheck München Nr. 163397-802
27b82'/b
Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine und ein Verfahren zum Schleifen von Rotationsflächen
an einem umlaufenden Werkstück. Schleifmaschinen dieser Art, bei denen sich die Richtung des Vorschubes
Jr=J- Schleifscheibe in einem spitzen Winkel zur Umlaufachse
des Werkstücks erstreckt sind bekannt, vergleiche US-PS 2 813 379, 2 955 391, 3 145 507 und
3 762 102. Beim Betrieb einiger dieser bekannten Maschinen werden am Werkstück durch Einstechen der
Schleifscheibe eine Seitenfläche des Werkstücks und eine
Schulter an diesem geschliffen. Zu diesem Zweck wird die Schleifscheibe in Richtung auf die Umlaufachse des
Werkstücks vorgeschoben. Dabei schleift eine Ringfläche der Schleifscheibe die zylindrische Seitenfläche des
Werkstücks bis auf einen gewünschten Durchmesser ab. Gleichzeitig greift dabei eine ringförmige Kantenfläche
der Schleifscheibe eine radiale Schulterfläche des Werkstücks
ab.
Bei diesem Einstechschleifen einer bekannten Maschine
wird nur ein verhältnismäßig kurzer axialer Abschnitt des Werkstücks durch die Schleiffläche der Schleifscheibe
abgeschliffen. Will man die sich in Achsenrichtung erstreckende
Seitenfläche des Werkstücks über eine größere Länge hin schleifen, die größer bemessen ist als die
Schleiffläche der Schleifscheibe, dann erfährt die Schleifscheibe
einen Vorschub in Richtung von der Schulterfläche des Werkstücks fort, nachdem das Einstechen beendet
ist. Dann wird das Werkstück längs seiner Umlaufachse hin und her bewegt und dabei werden eine Reihe von Längsschliffen
ausgeführt. Während das geschieht, nähert sich die Kantenfläche der Schleifscheibe der Schulterfläche
des Werkstücks nur bis auf einen gewissen Abstand, da ja dies2 Schulterfläche bereits bis auf die gewünschte Tiefe
309835/0509
■as-
geschliffen ist. Bei diesen Längsschliffen kommt also
nur die vordere Schleiffläche der Schleifscheibe zur
Wirkung, um die zylindrische Seitenfläche des Werkstücks zu bearbeiten.
Für die bekannten Schleifmaschinen hat man verschiedene
Steueranlagen entwickelt, vergleiche die bereits aufgeführten Patentschriften. Weitere Steueranlagen für
Schleifscheiben ergeben sich aus US-PS Nr. 2 701 494, 3 634 978, 3 818 642, 3 820 287 und 3 919 614. Manche
Steueranlagen sind auch bei Schleifmaschinen zur Verwendung gelangt, bei denen die Schleifscheibe längs
einer Bahn vorgeschoben wird, die sich in einem spitzen Winkel zur Umlaufachse des Werkstücks erstreckt. Soweit
diesseits bekannt, enthalten diese Steueranlagen Register, in denen Angaben gespeichert werden, die sich auf die
Stellung der Schleifscheibe längs ihrer Vorschubbahn beziehen.
Nun können sich aber die Stellungen der Kantenfläche
und der Vorderfläche der Schleifscheibe gegenüber
dem Werkstück beim Vorschub der Schleifscheibe längs
der Bahn ändern, die sich in einem spitzen Winkel zur
Umlaufachse des Werkstücks erstreckt. Deshalb läßt sich aus den Angaben, welche die Lage der Schleifscheibe längs
ihrer Vorschubbahn angeben, noch nicht ersehen, welche Lage die Kantenfläche und die Stirnfläche der Schleifscheibe
mit Bezug auf eine radiale Schulterfläche und mit Bezug
auf eine axiale Seitenfläche des Werkstücks haben.
Wenn bei einer Schleifmaschine, bei welcher der Vorschub
der Schleifscheibe längs einer zur Umlaufachse des
Werkstücks in einem spitzen Winkel verlaufenden Bahn erfolgt, die Kantenfläche und die Vorderfläche der Schleifscheibe
27^8275
gerichtet werden, dann verändert sich dadurch die Lage der Vorderfläche der Schleifscheibe mit Bezug auf
die sich axial erstreckende Seitenfläche des Werkstücks. Ebenso ändert sich die Lage der Kantenfläche der
Schleifscheibe mit Bezug auf eine radiale Schulterfläche
des Werkstücks. Nach dem Abrichten muß daher die Steueranlage für die Schleifscheibe so verstellt werden,
daB sich ein Ausgleich für die beim Abrichten von der Schleifscheibe entfernte Werkstoffmenge ergibt. Das
ist bisher durch Verstellen der im Register gespeicherten Angaben geschehen, welche die Lage der Schleifscheibe
längs der geneigten Vorschubbahn mit Bezug auf das Werkstück angeben. Soweit diesseits bekannt, hatten aber die bekannten
Steueranlagen keine Einrichtung, um diejenigen Angaben zu speichern und zu ändern, die den Abstand zwischen der
Kantenfläche der Schleifscheibe und einer radialen Schulterfläche
des Werkstücks angeben, um dadurch beim Abrichten der Schleifscheibe einen Ausgleich herbeizuführen.
Vorrichtungen zum Abrichten der Vorderfläche und der Kantenfläche einer Schleifscheibe einer Maschine, bei der die
Vorschubbahn der Schleifscheibe in einem spitzen Winkel
zur Umlaufachse des Werkstücks verläuft, sind bekannt, vergleiche US-PS 3 916 581. Es sind auch verschiedene
andere Abrichtvorrichtungen für Schleifscheiben bekannt,
vergleiche US-PS 2 Θ94 360, 2 895 265, 2 900 974 und
2 907 315.
Um die Flächen eines Werkstücks gegenüber einer Schleifscheibe genau auszurichten, verwendet man einen Fühler, der
sich an eine Bezugsfläche anlegt, vergleiche US-PS 3 885 734. Dabei muß das Werkstück so verschoben werden, daß seine
Bezugsfläche genau in eine ganz bestimmte Stellung gelangt. Jeder Einstellfehler, der dabei erfolgen könnte, führt zu
einem fehlerhaften Schleifergebnis. Das genaue Einstellen
3Ό·
der Bezugsfläche in seine Sollstellung kann aber ein
zeitraubendes Verfahren erfordern.
Aber nicht nur das genaue Einstellen einer Bezugsfläche
des Werkstücks gegenüber seiner Umlaufachse kann Schwierigkeiten begegnen; schwierig ist es auch, eine
Schleifscheibe in sehr kleine Strecken mit Bezug auf
das Werkstück beizustellen. Bei manchen bekannten Schleifmaschinen
findet noch gar keine Beistellung um eine sehr kurze Strecke in Richtung auf das Werkstück statt, wenn
man das dazu erforderliche Signal gibt. Gibt man dieses Signal noch einmal, wenn man bemerkt, daß die gewünschte
Beistellung der Schleifscheibe in Richtung auf das Werkstück
noch nicht erfolgt ist, dann kann es geschehen, daB nach wiederholtem Signalgeben die Schleifscheibe um eine zu große
Strecke in Richtung auf die Achse des Werkstücks beigestellt wird. Eine solche zu starke Beistellung kann aber dazu führen,
daß das Werkstück eine falsche Gestalt erhält.
Es hat sich ferner als schwierig erwiesen, bei jedem Umlauf des Werkstücks immer eine gleich große Spanstärke abzuheben,
wenn das Werkstück an Stellen verschiedenen Durchmessers bearbeitet wird. Hat der bearbeitete Teil des Werkstücks
einen kleinen Durchmesser, dann kann die Vorschubgeschwindigkeit der Schleifscheibe so bemessen sein, daß bei jedem Umlauf
des Werkstücks nur eine kleine Fletallmenge zerspant wird.
Es kann zwar erwünscht sein, bei jedem Umlauf des Werkstücks an Stellen von verhältnismäßig großem Werkstückdurchmesser
immer dieselbe Spanstärke abzuheben; doch ist die Vorschubgeschwindigkeit bei manchen bekannten Schleifmaschinen so
bemessen, daß die bei jedem Umlauf des Werkstücks abgehobene Spanstärke verschieden ausfällt, wenn die bearbeitete Stelle
des Werkstücks einen verhältnismäßig großen Durchmesser hat.
809335/0509
2768275 ·3ΐ·
Der Grund liegt in folgendem: Ist die Werkstückspindeldrehzahl
je nach dem Werkstückdurchmesser unterschiedlich eingestellt, dann sind die Vorschubgeschwindigkeiten der
Schleifscheibe von Hand auf bestimmte Werte gemessen in
Längeneinheit je Zeiteinheit eingestellt. Infolge der Einstellung der Schleifscheiben-Vorschubgeschwindigkeit
auf eine bestimmte Grenze ergeben sich verschiedene Spanstärken bei jedem Umlauf des Werkstücks in Abhängigkeit
davon, welchen Durchmesser der jeweils bearbeitete Werkstückabschnitt hat.
Da die Schleifscheiben mit verhältnismässig hoher Umlaufgeschwindigkeit
arbeiten und vor zu starker Belastung geschützt werden müssen, damit sie nicht brechen, erfordert
der SchleifVorgang große Vorsicht. Insbesondere muB unter
allen Umständen verhindert werden, daß die Schleifscheibe
mit dem Werkstück zusammenstößt, wenn sie oder das Werkstück mit Eilgeschwindigkeit verstellt werden. Denn sonst würde
die Schleifscheibe übermässig belastet werden. Auch eine
zu hohe Vorschubgeschwindigkeit der Schleifscheibe beim SchleifVorgang kann dazu führen, daß die Schleifscheibe
bricht.
Wenn nun aus irgendwelchen Gründen, etwa infolge einer falschen Bedienung der Maschine, eine Panne eintritt, etwa
ein Versagen der Antriebe zum Einstellen und Antreiben der Schleifscheibe und des Werkstücks, dann ergibt sich
eine weitere Schwierigkeit. Bricht z.B. die Antriebswelle zum Einstellen der Schleifscheibe, dann kann die Steueranlage
der Maschine die Schleifscheibe nicht mehr vom Werkstück zurückziehen. Tritt etwa ein Bruch der Welle ein,
die derr Einstellen des Werkstücks dient, dann kann die Steueranlage nicht mehr eine Schulter des Werkstücks von
der Schleifscheibe zurückziehen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die geschilderten
Schwierigkeiten zu überwinden, denen man beim Betrieb mancher bekannten Schleifscheiben begegnet
ist. Mit der Schleifmaschine nach der Erfindung kann man
sowohl eine radiale Schulterfläche des Werkstücks als
auch eine sich in Achsenrichtung erstreckende Seitenfläche des Werkstücks während wiederholter Längsschliffhübe
mittels einer Schleifscheibe bearbeiten, die ein
Winkelprofil aufweist. An dem einen Hubende gelangt jedesmal eine Kantenfläche der Schleifscheibe zur Anlage an
der radialen Schulterfläche des Werkstücks während die
Vorderfläche der Schleifscheibe die Seitenfläche des
Werkstücks schleift. LJm die Verschiebung der Schleifscheibe in
Richtung auf die Werkstückschulter längs der schrägen Bahn
auszugleichen, ist die Ausgangsstellung der Kantenfläche
der Schleifscheibe versetzt gegenüber der Ebene der
radialen Werkstückschulter, und zwar um eine Strecke, die derjenigen Strecke gleicht, welche die Schleifscheibe auf
ihrem Vorschub längs der schrägen Bahn in Richtung auf die Schulter durchläuft.
Hatman einen Abschnitt des Werkstücks geschliffen, das
einen ersten Durchmesser aufweist, dann wird die Schleifscheibe vor dem Schleifen eines Werkstückabschnitts
anderen Durchmessers zurückgezogen bis in eine Frei stellung. In dieser Lage hält die Vorderfläche der Schleifscheibe
von dem nächsten Werkstücksabschnitt einen gewissen radialen Abstand ein. Wählt man eine Freistelle, in der
die Schleifscheibe nur einen kleinen radialen Abstand zur nächsten zu schleifenden Werkstückfläche hat, dann
erfolgt der Rückzug der Schleifscheibe nur um das dazu
notwendige Maß.
Zwar verläuft die Vorschubbahn der Schleifscheibe in einem
spitzen Winkel zur Umlaufachse des Werkstücks; doch erstreckt sich die Vorderfläche der Schleifscheibe parallel
zur Werkstückumlaufachse, und die Kantenflächen der Schleifscheibe
erstreckt sich rechtwinklig zur Werkstückumlaufachse.
Dank dieser Beziehung zwischen den Flächen der Schleifscheibe
und dem Werkstück ist es erwünscht, die Lage der Schleifscheibenflächen
gegenüber dem Werkstück in einem rechtwinkligen Koordinatensystem festzustellen und nicht in
einem Koordinatensystem anderer Art, obgleich die Schleifscheibe eine Vorschubbahn hat, die sich zur Umlaufachse
des Werkstücks in einem spitzen Winkel erstreckt.
Dementsprechend ist ein der Z-Achse zugeordnetes Register vorgesehen, das der Steuerung der Angaben über die Lage
der Kantenfläche der Schleifscheibe längs der Umlaufachse
des Werkstücks dient. Auch der X-Achse ist ein Register zugeordnet, das der Speicherung der Angaben bezüglich der
Lage der Vorderfläche der Schleifscheibe längs der X-Achse
dient, die sich rechtwinklig zur Umlaufachse des Werkstücks erstreckt. Die Stellungen der beiden Schleifscheibenflächen
mit bezug auf die beiden rechtwinklig zueinander verlaufenden Achsen ändern sich mit der Verschiebung der Schleifscheibe
längs der Bahn, die sich in einem spitzen Winkel zu diesen Achsen erstreckt. Daher ändern sich auch die in den beiden
Registern gespeicherten Angaben bei der Verschiebung der Schleifscheibe längs dieser Bahn. Um nun die Wirkung der
Schräglage der Bewegungsbahn der Schleifscheibe auszugleichen,
werden die in den Registern gespeicherten Angaben entsprechend dem Kosinus bzw. dem Sinus des spitzen Winkels geändert,
den die Verschiebungsbahn der Schleifscheibe mit der Umlaufachse
des Werkstücks einschließt. Da sich aber die Lage der Vorderfläche der Schleifscheibe gegenüber der Umlaufachse
des Werkstücks bei dessen Verschiebung längs seiner Umlaufachse nicht ändert, ändern sich nur die im Register der Z-Achse
gespeicherten Angaben bei Verschiebung des Werkstücks längs seiner Umlaufachse. Wird das Werkstück in der Schleifmaschine
80983S/0503
nach der Erfindung in seine Anfangsstellung gebracht, dann
braucht eine Bezugsfläche des Werkstücks noch nicht in eine ganz genaue Lage zu einer Bezugsebene der Maschine gebracht
zu werden es genügt vielmehr, wenn das Werkstück in seiner Anfangslage mit seiner Bezugsfläche dicht an der Bezugsebene
der Maschine zu liegen kommt. Die im Register der Z-Achse
gespeicherten Angaben werden dann so verstellt, daß sich ein Ausgleich für den Abstand ergibt, den die Bezugsfläche
des Werkstücks von der radialen Bezugsebene der Maschine
hat. Erstreckt sich die Bezugsfläche des Werkstücks im Abstand von der Bezugsebene der Maschine, dann muß man bei
der Einstellung der Kantenfläche der Schleifscheibe mit
Bezug auf eine sich achsparallel erstreckende Zylinderfläche
des Werkstücks darauf Rücksicht nehmen. Man muß daher die im Register der Z-Achse gespeicherten Angaben für den Abstand
umrechnen, um den die Bezugsfläche des Werkstücks gegenüber der radialen Bezugsebene der Maschine versetzt ist.
Beim Betrieb der Schleifmaschine nach der Erfindung kann
eine Verschiebung der Schleifscheibe in Richtung auf die
Umlaufachse des Werkstücks um sehr kleine Streckeneinheiten erforderlich werden. Diese Verschiebung erfolgt in der
Weise, daß man zunächst die Schleifscheibe um eine längere
Strecke vom Werkstück fort zurückzieht und dann die Schleifscheibe
wieder in Richtung auf das Werkstück um die Summe der längeren Strecke des Rückzuges plus der kleinen Streckeneinheit
vorschiebt, um die die Schleifscheibe in Richtung auf das Werkstück beigestellt werden soll. Das Ergebnis
dieses Rückzuges und Vorschubes der Schleifscheibe ist eine
Beistellung um eine sehr kleine Strecke in Richtung auf das Werkstück.
809835/0509
Eine radiale Plan- oder Schulterfläche des Werkstücks kann
man längs der Umlaufachse des Werkstücks in entsprechender Weise um sehr kleine Strecken verschieben. Soll z.B. die
Planfläche um eine kleine Strecke von der Schleifscheibe fort zurückgezogen werden, dann geht man so vor, daß man
das Werkstück zunächst um eine längere Strecke von der Schleifscheibe fort zurückzieht und das Werkstück dann in
Achsenrichtung wieder in Richtung auf die Schleifscheibe
um eine Strecke vorschiebt, die der längeren Strecke vermindert um die kleine Strecke entspricht.
Erfindungsgemäß kann die Schleifscheibe so betrieben werden,
daß bei jedem Umlauf des Werkstücks dieselbe Spanstärke abgehoben wird, gleichgültig, welchen Durchmesser der bearbeitete
Abschnitt des Werkstücks haben mag. Das wird durch eine solche Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit
der Schleifscheibe erreicht, daß diese bei jedem Umlauf des Werkstücks um die gleiche Strecke in Richtung auf
das Werkstück beigestellt wird, gleichgültig, ob das Werkstück mit einer gleichbleibenden Umfangsgeschwindigkeit
angetrieben wird. Die von Hand eingestellten Werte für den Werkstückdurchmesser und für die Umfangsgeschwindigkeit
des Werkstücks werden selbsttätig durch die Steueranlage so ausgewertet und verrechnet, daß der die Schleifscheibe
tragende Vorschubschlitten mit der richtigen Laufgeschwindigkeit verschoben wird. Bei dieser richtigen Laufgeschwindigkeit
entspricht die Spanstärke, die bei jedem Umlauf vom Werkstück abgehoben wird, dem Sollwert.
Erfolgen die Verstellung der Schleifscheibe gegenüber dem
Werkstück und die Verstellung des Werkstücks gegenüber der Schleifscheibe mit Eilgeschwindigkeit, dann ist der Antriebs
motor der Schleifscheibe nur verhältnismässig gering belastet
. Er verbraucht daher nur einen verhältnismässig schwachen Strom, der gerade ausreicht, um den Leerlauf der
809335/05Q9
Schleifscheibe aufrecht zu erhalten. Sobald indessen die
Schleifscheibe mit dem Werkstück oder irgendeinem Hindernis
in Berührung gelangt, wächst dieser Strom an. Dadurch wird die mit Eilgeschwindigkeit erfolgende relative Verschiebung
zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück sofort beendet,
und die Schleifscheibe wird zurückgezogen. Auch dann findet
eine Unterbrechung des SchleifVorganges statt, um eine
Überlastung der Schleifscheibe zu verhindern, wenn während
des SchleifVorganges die Stromaufnahme des die Schleifscheibe
antreibenden Motors einen bestimmten Höchstwert überschreitet.
Zwar wirken der Antrieb der Schleifmaschine und die Steueranlage
für die Verschiebung der Schleifscheibe und des
Werkstücks im normalen Betrieb ordnungsgemäß? doch kann es vorkommen, daß Pannen eintreten, etwa infolge einer
falschen Behandlung der Maschine oder infolge anderer
unvorhergesehener Umstände. Wenn das geschieht, so muß es sofort angezeigt werden. Zu diesem Zweck gelangt ein
Stromstoßerzeuger in der Steuerschaltung der Maschine zur
Verwendung. Dieser Stromstoßerzeuger sendet eine schnelle Folge von Stromstössen aus und ist an das eine Ende einer
Antriebswelle angeschlossen, während ein anderer Stromstoßerzeuger,
der eine verhältnismässig langsame Folge von Stromstössen liefert, mit dem entgegengesetzten Ende der
Antriebswelle gekuppelt ist. Die von diesen beiden Stromstoßerzeugern
gelieferten Stromstoßfolgen stimmen nicht mehr überein, falls eine elektrische Rückkopplung infolge
von Leitungsschäden ausfällt oder falls ein Stromstoßerzeuger nicht richtig funktioniert oder die Antriebswelle zwischen
den beiden Stromstoßerzeugern gebrochen sein sollte. Man kann daher eine solche Betriebsstörung dadurch feststellen,
daß man die von den beiden Stromstoßerzeugern gelieferten Stromstoßfolgen vergleicht. Unterscheiden sich diese um
einen bestimmten Betrag, dann bedeutet das eine Betriebs-
809835/0509
275827b . 31-·
störung. Die Schleifmaschine wird dann stillgesetzt.
In den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der
Erfindung veranschaulicht sind, zeigen
Fig.1 eine schaubildliche Ansicht einer Schleifmaschine
nach der Erfindung,
Fig. 2 einen in kleinerem Maßstab dargestellten Grundriß der Maschine betrachtet in Richtung der Pfeile
der Fig. 1,
Fig. 3 den Grundriß in schematischer Darstellung zur Erläuterung der gegenseitigen Lage von Schleifscheibe
und Werkstück und zur Erläuterung der Steueranlage,
Fig. 4 eine Einzelheit der Fig. 3 in größerem Maßstäbe
unter Darstellung eines Meßwerts für den Abstand zwischen einer Bezugsfläche des Werkstücks und
einer Bezugsebene der Maschine, Fig. 5-18 schematische Darstellungen der gegenseitigen
Lage zwischen Schleifscheibe und Werkstück beim Schleifen verschiedener Planflächen und Längsflächen
des Werkstücks,
Fig. 19 auf Blatt 4 eine Teildarstellung von Werkstück und Schleifscheibe in größerem Maßstab zur Erläuterung
der axialen Verschiebung des Werkstücks beim Schleifen einer radialen Planfläche und einer
verhältnismässig kurzen zylindrischen Seitenfläche des Werkstücks,
Fig. 20 eine der Fig. 19 entsprechende Darstellung der
Art und Weise, in der ein Werkstück in Achsenrichtung verschoben wird, um die Bewegung der
Schleifscheibe auf einer Bahn auszugleichen, die in einem spitzen Winkel zur Umlaufachse des Werkstücks
verläuft,
Fig. 21 eine schematische Darstellung der in Fig. 20 gezeigten Anordnung zur Erläuterung der Art und Weise
in der die ScJlI aifscj-i ei belauf einer Bahn verschoben
wird, die sich in einem spitzen Winkel zur Umlaufachse
des Werkstücks erstreckt,
Fig. 22 ein Schaltschema der beiden Register zum Speichern
der Angaben,
Fig. 23 eine Abrichtvorrichtung für die Schleifscheibe,
Fig. 24 die Antriebsspindel für die axiale Verschiebung des Werkstücks mit dem Antriebsmotor und mit zwei
mit der Spindel unmittelbar gekuppelten Stromstoßerzeugern,
Fig. 25 den Schnitt nach der Linie 25-25 der Fig. 24 zur
Darstellung eines der Stromstoßerzeuger,
Fig. 26 die Vorschubspindel für die Beistellung der Schleifscheibe
nebst Antriebsmotor und nebst zweier zugehöriger Stromstoßerzeuger,
Fig. 27 den Schnitt nach der Linie 27-27 der Fig. 26 zur Darstellung des einen in Fig. 26 gezeigten Stromstoßerzeugers
,
Fig. 28 ein Schaltschema der Stromstoßerzeuger der Fig. 24
und 25,
Fig. 29 eine der Fig. 20 entsprechende Darstellung einer
anderen Betriebsweise zum Ausgleich der Verschiebung der Schleifscheibe auf ihrer zur Spindelachse im
spitzen Winkel verlaufenden Vorschubbahn.
Auf dem Bett 32 (Fig. 1) der Schleifmaschine 30 befindet
sich eine zur Spindelachse parallele Gleitbahn für den das Werkstück tragenden Längsschlitten 34. Diese Gleitbahn
besteht aus parallelen Gleisen 40 und 42, und der Schlitten 34 ist darauf durch eine Leitspindel 38 verschiebbar, die
mit einem Antriebsmotor 36 (Fig. 3) gekuppelt ist. Dieser Motor wird vom Bett 32 getragen. Die Gleitbahn ist durch
eine teleskopartig ausgeführte Abdeckung 46 geschützt,
809835/^509
- vr-
welche die Verschiebung des Längsschlittens 34 auf dem Bett 32 gestattet.
Der Längsschlitten 34 trägt einen Spindelstock 52 und einen
Reitstock 54, mit deren Hilfe das Werkstück 50 (Fig. 1) um seine waagerechte Längsache 56 drehbar gelagert ist.
Diese Achse fällt mit der Z-Achse der Maschine zusammen und verläuft parallel zur Leitspindel 38 und zu den Gleisen
40 und 42. Wird die Leitspindel 38 durch ihren Motor 36 in Umlauf versetzt, dann verschiebt sich der Längsschlitten
34 auf den beiden Gleisen 40 und 42 und nimmt dabei das Werkstück 50 längs seiner Umlaufachse mit.
Die im Spindelstock 52 gelagerte Werkstückspindel wird durch einen Motor 60 angetrieben und versetzt das Werkstück
um die Spindelachse 56 in Umlauf. Der den Spindelstock 52, den Reitstock 54 und den Motor 60 tragende Bettschlitten
34 wird also auf der Gleitbahn 40, 42 des Bettes durch die Leitspindel 38 in Bewegung versetzt, wenn diese durch
ihren Motor 36 angetrieben wird. Denn die Leitspindel steht mit dem Bettschlitten 34 durch eine Mutter in Verbindung,
die auf die Leitspindel aufgeschraubt ist.
Die Schleifscheibe 62 (Fig. 1 und 3), die mit einer Abdeckung
64 versehen ist, läuft um eine Achse 66 um, die sich in einem spitzen Winkel zur Werkstückspindelachse 56 erstreckt
(Fig. 3) und vorzugsweise in einer waagerechten Ebene liegt. Beim in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt
der spitze Winkel 30°, und die Achse 66 liegt in derselben waagerechten Ebene wie die Werkstückspindelachse
56. Unter Umständen kann es aber erwünscht sein, die Umlaufachse 66 der Schleifscheibe gegenüber der Werkstückspindelachse
versetzt anzuordnen und den spitzen Winkel abweichend von 30° zu bemessen.
2758m
Die Lager für die Welle der Schleifscheibe sind auf einem
Vorschubschlitten 70 angeordnet, der auf einer auf dem Bett 32 befindlichen waagerechten Führungsbahn gleitet.
Diese wird von parallelen Gleisen 72 und 74 gebildet und erstreckt sich in einem spitzen Winkel zur Achse 56 der
Werkstückspindel. Beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel
beläuft sich dieser spitze Winkel auf BO . Die Verschiebung des Schlittens 70 mit der Schleifscheibe 62
in Richtung auf das Werkstück 50 zu und von ihm fort erfolgt durch eine am Bett 32 unverschiebbar gelagerte Schraubspindel
B4, die durch einen Motor Θ2 antreibbar und durch eine Mutter mit dem Schlitten 70 verbunden ist und sich
parallel zu den Gleisen 72 und 74, also parallel zur Verschiebungsrichtung der Schleifscheibe 62, erstreckt.
Auf dem Schlitten 70 ist der Motor 88 angeordnet, der die
Schleifscheibe 62 in Umlauf versetzt.
Der Lauf der Schleifmaschine 30 wird durch eine Steueranlage
gesteuert, zu der ein Rechenwerk 92, Fig. 3, gehört, das durch ein Kabel 96 (Fig. 1 und 3] mit einer Schalttafel
verbunden ist, auf der die verschiedenen Steuergrößen einstellbar sind. Von dieser Schalttafel 94 aus werden die
verschiedenen dort eingestellten Angaben auf Speicherwerke
übertragen, die in dem Rechenwerk 92 angeordnet sind. Diese Angaben dienen der Auswahl des Registers, der Übermittlung
der auszuführenden Befehle und verschiedene Zahlengrößen.
Die Auswahl des Registers erfolgt durch besondere Tasten. Die Zahlenangaben, die sich auf den auszuführenden Schleifvorgang
beziehen, werden auf der Schalttafel durch Zahlentasten
eingestellt, die einer von Hand zu bedienenden Tastatur angehören. Sind die Angaben, die sich auf das
Schleifen eines besonderen Werkstücks beziehen, in das
809835/0509
Rechenwerk 92 eingeführt, dann wird an der Schalttafel 94
die Maschine zur Ausführung eines einzigen Arbeitszyklus in Gang gesetzt. Das bietet die Möglichkeit, die Einstellung
nachzuprüfen und die Zeitdauer des Arbeitszyklus auf ihren Bestwert zu bringen. Ist dieser einzige Arbeitszyklus
beendet, dann wird die Maschine auf selbsttätigen Betrieb umgeschaltet und schleift nacheinander die gewünschte
Anzahl von Werkstücken genau nach dem gleichen Maß.
Die Schalttafel 94 hat Tasten zum Einstellen von zehn Gruppen von Angaben, wobei jede Gruppe einundzwanzig EinstellgröBen
umfaßt. Von diesen einundzwanzig EinstellgröBen sind zehn Stellungen der beiden Schlitten 34 und 70, neun sind Geschwindigkeiten
und zwei geben Betriebsgrößen an. Zu diesen Betriebsgrößen gehört eine Zahl, die den Durchmesser
des Werkstücks angibt. Durch diese Angabe wird die Anzahl der Längsschliffe identifiziert. Die zweite Betriebsgröße
gibt den Werkstücksdurchmesser beim vorhergehenden Arbeitszyklus der Maschine wieder und stellt die Rechenlage
entsprechend ein, wenn noch weitere Längsschliffe folgen
müssen.
Bei den Stellungen, auf die sich die zehn EinstellgröBen beziehen sind die Stellung des Vorschubschlittens 70 und des
Werkstückschlittens 34. Sechs EinstellgröBen, die sich auf den Vorschubschlitten 70 beziehen, geben folgende Stellungen
an: Eine Frei-Stellung, bei der der Vorschubschlitten 70 ganz zurückgezogen ist und die Ausgangslage für den Eilvorschub
einnimmt. Ferner eine Stellung, bei welcher der
Eilvorschub des Werkstückschlittens 34 aufhört und der Eilvorschub des Vorschubschlittens 70 beginnt. Ferner eine
HilfsStellung, die sich auf Hilfsgeräte bezieht, wie beispielsweise
eine Lünette oder auch irgend eine andere selbsttätig zur Wirkung gebrachte Hilfseinrichtung, die beim Schleifverfahren
zum Einsatz kommt. Ferner eine Mittelstellung,
- yf -
275827b
bei welcher der Eilvorschub des Vorschubschlittens 70 aufhört
und ein Vorschub dieses Schlittens mit mittlerer Vorschubgeschwindigkeit erfolgt. Ferner die Stellung des Vorschubschlittens
70, bei welcher der Vorschub mit mittlerer Geschwindigkeit aufhört und ein langsamer Vorschub der
Schleifscheibe beginnt. Schließlich eine Stellung, bei der
der weitere Vorschub des Schleifscheibenschlitter.s 70
aufhört, weil dann der gewünschte Werkstückdurchmesser erreicht ist.
Ferner sind auf der Schalttafel 94 zusätzlich zu den vorstehend erläuterten Tasten für die Stellungen der Schleifscheibe
weitere Tasten für die Stellungen des Werkstückschlittens vorgesehen. Es handelt sich dabei um die folgenden
Stellungen, die je durch eine von Hand zu drückende Taste herbeigeführt werden: Erstens die Strecke, um die der
Vorschubschlitten 70 beigestellt wird, wenn sich die Schleifscheibe beim Längsschliff einer zylindrischen Werkstückfläche
links an dieser Fläche befindet. Zweitens die Strecke, um die der Vorschubschlitten 70 beigestellt wird, wenn
beim Längsschliff einer zylindrischen Fläche die Schleifscheibe sich rechts an dieser Fläche befindet. Drittens
die Stellung des Werkstückschlittens in dem Zeitpunkt, in welchem eine Beistellung der Schleifscheibe erfolgt und
dann nach einer Pause die Bewegung des Werkstückschlittens 34 gewendet wird. Das erfolgt nämlich, wenn sich die Schleifscheibe
62 am linken Ende der zylindrischen Werkstückfläche befindet. Viertens eine Stellung des Schlittens 34 in dem
Zeitpunkt, in welchem sich die Schleifscheibe 62 am rechten Ende der zylindrischen Werkstückfläche befindet und beigestellt
wird und dann nach einer Pause der Werkstückschlitten 34 gewendet wird.
809835/0509
- YG -
Alle Einstellungen, die sich auf die Stellungen des die Schleifscheibe tragenden Vorschubschlittens 70
beziehen, sind positiv, weil sich die Schleifscheibe 62
stets auf der einen Seite der Werkstückachse befindet,
nämlich mit Bezug auf Fig. 3 darüber. Alle Angaben über Stellungen des Werkstückschlittens 34 haben ein Vorzeichen.
Das ist deshalb erforderlich, weil sich bei manchen Werkstücken die Nullstellung längs der Z-Achse, nämlich
die Lage des Schnittpunktes der Z-Achse und der X-Achse,
an einer anderen Stelle befinden können, als am äußersten linken Ende des Werkstücks. Stellungen links von dem Schnittpunkt
der Achsen 100 und 56 haben ein negatives Vorzeichen
und Stellungen rechts von diesem Schnittpunkt ein positives. Die Lage der X-Achse 100 gegenüber dem Werkstückschlitten
34 steht fest. Mithin wandert der Schnittpunkt der Achsen 100 und 56 gegenüber dem Bett 32 der Maschine zusammen mit
dem Schlitten 34 längs der Führungsbahn 40, 42. Mit diesem Schnittpunkt wandert auch der Schnittpunkt der Mittelachse
78 der Bewegungsbahn der Schleifscheibe 62 (Fig. 3) mit der Z-Achse Y, wenn sich der Schlitten 34 längs seiner Bahn 40,
42 verschiebt.
Von den neun Geschwindigkeitseinstellungen auf der Schalttafel 94 beziehen sich vier auf die Laufgeschwindigkeit
des die Schleifscheibe tragenden Vorschubschlittens, vier weitere auf die Laufgeschwindigkeit des Werkstücktisches
und eine auf die Werkstückspindeldrehzahl. Die Laufgeschwindigkeiten des Vorschubschlittens sind folgende:
Erstens eine Eilgeschwindigkeit, mit der die Schleifscheibe
bis dicht an das Werkstück herangefahren wird und nur in
Ausnahmefällen zum Schnitt kommt. Zweitens die beim Schleifen
des Werkstücks erfolgende Beistellgeschwindigkeit des Schlittens während des Schruppschleifens, bei welchem der
größte Teil der zu zerspanenden Werkstoffmenge abgenommen wird,
809835/0509
Drittens die beim Schlichten wirksame niedrige Beistellgeschwindigkeit
des Vorschubschlittens, bei der sich der Anpreßdruck der Schleifscheibe am Werkstück auf ein
geringes Maß verringert, bevor im Vorschub eine endgültige Pause eingeschaltet wird. Die vierte Geschwindigkeitseinstellung
gelangt zur Verwendung während dieser Pause. Dabei handelt es sich nicht um eine Größe, die in Längeneinheiten
je Zeiteinheit zum Ausdruck gelangt. Vielmehr handelt es sich um eine Beistellung, die sich auf Null beläuft.
Beim Einstechschleifen wird sie nach Sekunden bemessen und
beim Längsschliff wird sie dann verwendet, wenn der Werkstücktisch
im Leerlauf hin und her geht, ohne daß dadurch eine Beistellung der Schleifscheibe erfolgt. Während dieses
Vorganges werden außerordentlich kleine Materialmengen zerspant. Die beiden Laufgeschwindigkeiten des Werkstückschlittens
34 sind die Geschwindigkeiten, mit denen der Tisch längs der Z-Achse 56 wandert. Die "linke Geschwindigkeit" ist diejenige
Laufgeschwindigkeit des Tisches, mit der sich dieser mit Bezug
auf Fig. 3 nach rechts bewegt. Diese Einstellung gibt die Geschwindigkeit an, mit der sich die Schleifscheibe 62 dem
linken Werkstückende mit Bezug auf Fig. 2 nähert. Die "rechte Geschwindigkeit" ist die Geschwindigkeit, mit der der
Werkstücktisch 34 sich nach links mit Bezug auf Fig. 3 bewegt. Diese Einstellung gibt die Geschwindigkeit an, mit
der sich die Schleifscheibe 62 dem rechten Ende des Werkstücks
mit Bezug auf Fig. 3 nähert. Zusätzlich zu diesen beiden Geschwindigkeitseinstellungen gibt es zwei weitere, die mit
dem Tisch 34 zu tun haben. Bei ihnen handelt es sich nicht um Geschwindigkeitsgrößen, die in Längeneinheit je Zeiteinheit
ausgedrückt werden. Vielmehr bestimmen diese Einstellungen die Zeitdauer der Pausen. Eine Einstellung, die "linke Durchmessergeschwindigkeit"
stellt die Zeit dar, während welcher der Tisch stillsteht und die Schleifscheibe 62 sich am linken
8G983S/0509
- 20 -
Ende der Längsschliffstrecke befindet, der Tisch 34 also
am rechten Ende seiner Hin- und Herbewegung. In entsprechender Weise gibt es eine "rechte Durchmessergeschwindigkeifj diese
stellt die Zeit dar, während derer der Tisch stillsteht und sich die Schleifscheibe 62 am rechten Ende der Längsschliffstrecke
und der Tisch 34 am äußersten linken Ende seiner Laufbahn befindet. Die Dauer dieser Pausen werden in
Sekunden ausgedrückt. Während dieser Pausen schleift die Schleifscheibe die Enden der Zylinderfläche des Werkstücks
und verbessert dabei die Geradlinigkeit des Längsschnittprofils des Werkstücks.
Weiter sind auf der Schalttafel 94 von Hand bedienbare Tasten vorgesehen, die zum Eintragen und zum Anzeigen der
gespeicherten GröBen dienen. Die Eintragstaste drückt
man, wenn man Zahlenangaben in das Speicherwerk des Rechenwerks 92 einführen will, um dadurch bereits darin gespeicherte
Angaben zu ersetzen. Die Anzeigetaste bewirkt, daß die Zahlenangaben in einem Fenster 104 der Schalttafel 94 erscheinen,
vergleiche Fig. 1 und 3.
Vor Beginn eines SchleifVorgangs ist es erforderlich,
die Stellung des Werkstücks 50 in Achsenrichtung, also längs der X-Achse 100 zu bestimmen. Bisher wurde zu diesem Zweck
das Werkstück längs der Z-Achse 56 so weit verschoben, bis eine bestimmte Bezugsfläche des Werkstücks genau in einer
Bezugsebene der Maschine lag. Ist das nicht der Fall, dann nimmt das Werkstück nicht die richtige Lage gegenüber der
X-Achse 100 ein, und das kann beim Schleifvorgang zu Irrt urne rn führen.
Um nun die Lage des Werkstücks genau zu bestimmen, entfällt bei dem hier beschriebenen Verfahren die Notwendigkeit,
die Bezugsfläche des Werkstücks genau in die Bezugsebene der
809835/0509
Maschine zu bringen. Vielmehr braucht die Bezugsfläche des Werkstücks nur dicht in der Nähe der Bezugsebene
der Maschine zu liegen. Es ist nämlich ein Meßwerk 1D8, Fig. 4, vorgesehen, das den Abstand miBt, den die Bezugsfläche 110 des Werkstücks 50 von der Bezugsebene 112 der
Maschine einhält, und ein dem Meßergebnis entsprechendes Ausgangssignal liefert. Die Bezugsebene 112 der Maschine
erstreckt sich parallel zur X-Achse 100 und liegt bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel rechts von der X-Achse 100.
Diese Bezugsebene 110 könnte aber auch links von der Achse
100 liegen oder mit ihr zusammenfallen.
Das Meßwerk 1OB hat einen Fühler 115, der schwenkbar
durch ein Gelenk 118 am Werkstückschlitten 34 angebracht
ist und mit seinem Ende 120 an der ringförmigen Bezugsfläche 110 des Werkstücks anliegt. Das andere Ende 122 des Fühlers
116 stellt auf einem spulenförmigen Widerstand 124 eines
Potentiometers eine bestimmte Spannung ein. Man kann
natürlich gewünschtenfalls auch andere Arten von Signalgebern verwenden.
Fallen die Bezugsfläche 110 des Werkstücks und die Bezugsebene 112 der Maschine zusammen, dann beläuft sich die
Spannung des Ausgangssignals auf Null. Diese Spannung wird über eine Leitung 12B in einen Umwandler 126 eingeführt,
der den Analogwert in einen Digitalwert umwandelt. Für
dieses Signal, das der Stellung entspricht, bei welcher die Bezugsfläche 110 des Werkstücks genau mit der Bezugsebene
112 der Maschine zusammenfällt, liefert der Umwandler
ein entsprechendes Ausgangssignal von Null. Positiv fällt das Ausgangssignal des Umwandlers 126 aus, wenn die Werkstückfläche
110 gegenüber der Bezugsebene 112 in der in Fig. 4 gezeigten Weise versetzt liegt. Die positive Ausgangsgröße
entspricht dann dem Abstand der Fläche 110 von der
809835/0503
Ebene 112. Die Ausgangsgröße des Umwandlers 126 stellt eine binäre Zahl dar, die aus mehreren Bits besteht. Negativ
ist das binäre Ausgangssignal des Umwandlers 126, wenn sich die Werkstückfläche 110 links von der Bezugsebene 112 der
Maschine befindet. Auch in diesem Falle gibt die Zahl den Abstand der Fläche 110 von der Bezugsebene 112 an.
Die digitalen Ausgangssignale des Umwandlers 126 werden in einem Register gespeichert, das die Stellung der ringförmigen
Kantenfläche 130 der Schleifscheibe 62 (Fig.
3 und 4) mit Bezug auf die X-Achse 100 angibt. Liegt die Werkstücksfläche 110 rechts von der Bezugsebene 112, dann
bewirkt das Ausgangssignal des Umwandlers 126 eine entsprechende Verringerung der in diesem Stellungsregister gespeicherten
Größe, wodurch angezeigt wird, daß der Abstand der ringförmigen Kantenfläche 130 der Schleifscheibe von der X-Achse
100 den Sollwert unterschreitet, weil das Werkstück 50 gegenüber der Bezugslage nach rechts versetzt ist. Ist hingegen
die Werkstückfläche 110 mit Bezug auf Fig. 4 auf die linke Seite der Bezugsebene 112 versetzt, dann bewirkt die Ausgangsgröße
des Umwandlers 126, daß die im Register gespeicherte Zahl einen größeren Abstand der Schleifscheibenfläche 130
von der Achse 100 anzeigt. Dadurch wird ein Ausgleich dafür geschaffen, daß die Werkstückfläche 110 gegenüber der
Bezugsebene 112 der Maschine versetzt zu liegen kommt.
Zwar gelangt im vorliegenden Fall das Meßwerk 1OB zur Verwendung an einer Schleifmaschine, deren Schleifscheibe
62 sich auf einer Bahn verschiebt, die mit der X-Achse einen spitzen Winkel einschließt! doch kann auch bei einer Schleifmaschine,
bei der diese Bahn rechtwinklig zur Z-Achse 56, also parallel zur X-Achse 100 verläuft, die Bezugsfläche
des Werkstücks entsprechend gelegen sein. Wenn auch das Meßwerk 10Θ besondere Vorteile bietet, könnten andere Meßwerke
bei der hier beschriebenen Schleifmaschine 30 verwendet
809835/0509
• I,?·
werden, um die Lage des Werkstücks zu messen. Ferner könnte
das Werkstück so gelegen sein, daß seine Bezugsfläche von der X-Achse abgewandt ist, statt ihr gemäß Fig. 4 zugewandt
zu sein .
Wie nun die Planflächen und die verschiedene Durchmesser aufweisenden Längsflächen mit der Maschine 30 geschliffen
werden, ist in den Fig. 5-10 dargestellt. Bei Beginn des SchleifVorgangs ist die Schleifscheibe 62
eine erhebliche Strecke vom Werkstück 50 fort zurückgezogen. Mittels des Meßwerks 108 ist in der beschriebenen Weise die
Stellung registriert, die das Werkstück 50 längs seiner Umlaufachse 56 einnimmt.
Um den SchleifVorgang einzuleiten, erfährt die Schleifscheibe
62 zunächst durch den Motor 82 längs der sich in einem spitzen Winkel zur Werkstückspindelachse erstreckenden
Bahn einen einwärts gerichteten Eilvorschub, durch den die Schleifscheibe in eine Stellung gelangt, die unmittelbar
vor dem Punkt liegt, an dem das Programm die hohe Vorschubgeschwindigkeit vorsieht. Dann wird die Schleifscheibe mit
dieser Vorschubgeschwindigkeit in Richtung auf das Werkstück beigestellt. Diese Vorschubgeschwindigkeit ist geringer als
die Eilgeschwindigkeit. Erreicht die Schleifscheibe dann
die Stelle, an der das Programm eine mittlere Vorschubgeschwindigkeit vorsieht, dann wird der Vorschub der Schleifscheibe
wiederum bis auf diesen Wert herabgesetzt.
Der Einwärtsvorschub der Schleifscheibe 62 in Richtung
auf das Werkzeug dauert dann mit dieser verringerten Geschwindigkeit an, und dabei schleift die ringförmige Kantenfläche 130 der Schleifscheibe die radiale ringförmige Planfläche
134 des Werkstücks in der in Fig. 6 gezeigten Weise. Die Vorderfläche 138 der Schleifscheibe 62 kommt zur Anlage
809β35/ί)5Ο9
^758275
an einer zylindrischen Längsfläche 140 des Werkstücks. Beim Einwärtsvorschub der Schleifscheibe ausgehend von
der Stellung der Fig. 5 bis in die Stellung der Fig. B werden die Schleifscheibe und das Werkstück ständig durch
ihre Motoren 88 bzw. 60 in Umlauf versetzt, vergleiche Fig. 3.
Ist die Schleifscheibe zur Anlage an der Planfläche
134 und der Längsfläche 140 des Werkstücks gelangt, dann wird sie um eine bestimmte Strecke einwärts vorgeschoben,
um die Planfläche 134 so abzuschleifen, daß sie zur Längsfläche
radial verläuft und dabei in eine bestimmte Stellung mit Bezug auf die Z-Achse 56 gelangt. Gleichzeitig mit
dem Abschleifen der Planfläche 134 durch die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe 62 schleift die Vorderfläche 138
der Schleifscheibe 62 die Längsfläche 140 des Werkstücks
50 bis auf den gewünschten Durchmesser ab. Da sich die Längsfläche 140 rechtwinklig zur Planfläche 134 erstreckt,
können die zueinander rechtwinklig verlaufenden Flächen und 130 der Schleifscheibe 62 gleichzeitig die Planfläche
und die Längsfläche des Werkstücks abschleifen.
Nach erfolgtem Abschleifen der Planfläche 134 und der
Längsfläche 140 des Werkstücks zieht der Antriebsmotor 82 die Schleifscheibe 62 vom Werkstück 50 bis zu einer durch
das Programm festgelegten Frei-Stellung zurück,die in
Fig. 7 gezeigt ist. Ist diese Frei-Stellung erreicht, dann nimmt die Vorderfläche 13B der Schleifscheibe 62 einen
größeren Abstand von der Werkzeugspindelachse ein als die Längsfläche 44 des Werkstücks, die danach geschliffen
werden soll, vergleiche Fig. 7. Die Fläche 144 liegt also der Z-Achse 56 näher als irgendein Punkt der Schleifscheiben-Stirnfläche
138.
809835/0509
27S8275
Ist die stetig umlaufende Schleifscheibe bis in die
erste Frei-Stellung zurückgezogen worden, dann wandert
das stetig umlaufende Werkstück 50 mit Bezug auf Fig. 8 längs der Werkzeugspindelachse 56 nach rechts, bis dadurch
die Planfläche 146 in eine ganz bestimmte Stellung gegenüber der Kantenfläche 130 der Schleifscheibe 62 gelangt
ist. Dann erfolgt ein Vorschub der Schleifscheibe 62 zum
Einstechen in das Werkzeug ausgehend von der Frei-Stellung
der Fig. 8 bis in die in Fig. 9 gezeigte Lage. Bei diesem Einstechen schleift die Vorderfläche 136 der Schleifscheibe
die zylindrische Längsfläche 144 des Werkstücks, während die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe die Planfläche 146
schleift. Mithin erfolgt das Abschleifen der beiden Werkstückflächen 144 und 146 bei einem einzigen Einstechvorgang.
Der Grund hierfür liegt darin, daß das umlaufende Werkstück 50 zunächst längs seiner Umlaufachse 56 genau in die Stellung
gebracht wird, an der die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe
62 gegenüber der Planfläche 146 in der in Fig. 8 schematisch veranschaulichten Weise nach rechts versetzt ist. Dann wird
die Schleifscheibe 62 in Richtung auf das Werkstück längs
seiner zur Z-Achse in einem spitzen Winkel verlaufenden Bahn derart vorgeschoben, daß die Kantenfläche 130, die sich
rechtwinklig zur Vorderfläche 138 erstreckt, die Planfläche 146 schleift. In entsprechender Weise kommt dann die Vorderfläche
138, die parallel zur Z-Achse 56 verläuft, zur Einwirkung auf die Längsfläche 144 des Werkstücks.
Ist die Schleifscheibe 62 beim Längsschliff in der in
Fig. 9 gezeigten Lage am Ende der Längsfläche des Werkstücks angelangt, dann wird sie von der Z-Achse 56 zurück bis
in eine zweite durch das Programm festgelegte Frei-Stellung zurückgezogen, die in Fig. 10 gezeigt ist. In dieser Stellung
hat die Vorderfläche 138 der Schleifscheibe von der Z-Achse
einen größeren Abstand als die sich an die Planfläche 146 anschließende Längsfläche 154. Die Schleifscheibe befindet sich
809835/0509
also in einem größeren Abstand von der Z-Achse als es der Fall in der ersten Frei-Stellung der Fig. 8 war.
Denn die Planfläche 146 hat einen größeren Außendurchmesser als die Planfläche 134.
Es gilt also für beide Frei-Stellungen, daß sie von der Z-Achse einen etwas größeren Abstand haben als der
Außendurchmesser der nächsten danach zu schleifenden Fläche. Dadurch werden übermäßig lange Vorschübe und Rückzüge
der Schleifscheibe 62 vermieden. Nimmt die Schleifscheibe 62 also die Frei-Stellung der Fig. 7 ein, so ist
ihr Abstand von der Z-Achse kleiner als der Abstand, den die Schleifscheibe von der Z-Achse einhält, wenn sie sich
in der zweiten Frei-Stellung der Fig. 10 befindet. Diese verschiedenen Frei-Stellungen der Schleifscheibe sind
programmgemäß auf der Schalttafel 94 von Hand eingestellt. Nun kann es aber vorkommen, daß man es absichtlich oder
unabsichtlich unterläßt die nächste Frei-Stellung zu programmieren. Dann bestimmt das Rechenwerk 92 durch
Abtasten seiner Speicher die Abmessung des nächsten Werkstückdurchmessers und bewirkt selbsttätig die Verschiebung
der Schleifscheibe 62 bis in eine Stellung, die weit genug
nach außen von dem Höchstmaß des Durchmessers entfernt ist, welches der nächste zu bearbeitende Werkstückabschnitt aufweist.
Dadurch ist verhindert, daß die Schleifscheibe 62 bei der axialen Verschiebung des Werkstücks 50 gemäß
Fig. 8 an dieses anstößt.
Damit die Längsflächen 140 und 144 des Werkstücks sehr gut geschlichtet werden, kann das umlaufende Werkstück
nach Einstechen des Werkzeugs längs seiner Umlaufachse hin- und herverschoben werden. Wie dies beim Schlichten
der Längsfläche 140 geschieht, ist in Fig. 19 gezeigt. Währen i sich also die umlaufende Schleifscheibe 62 auf der
sich in einem spitzen Winkel zur Z-Achse 56 erstreckenden
803835/0509
275827b
- tf -
■ 51-
Bahn einwärts verschiebt, wird das Werkstück 50 längs seiner
Umlaufachse in Richtung des Pfeiles 150, Fig. 19 hin- und herbewegt. Kommt dabei das Werkstück am Ende der Bewegung
nach rechts zum Stillstand in der in Fig. 19 gezeigten Lage, dann befindet sich das Werkstück 50 stets in derselben
Stellung gegenüber der Kantenfläche 130 der Schleifscheibe
und gegenüber dem Bett 32 der Maschine. Nimmt das Werkstück 50 diese Endstellung ein, dann liegt die Ebene, in der
sich die geschlichtete Planfläche 134 des Werkstück befinden soll, an einer Ebene an, in der die Kantenfläche 130 der
Schleifscheibe 62 am Ende des Schleifscheibenvorschubes gelegen
ist.
Durch Hin- und Herverschieben des Werkstücks 50 längs seiner Umlaufachse bei dem Vorschub der Schleifscheibe 62 wird
die Längsfläche 140 des Werkstücks in Achsenrichtung an der Vorderseite 138 der Schleifscheibe verschoben, wodurch die
Längsfläche 140 außerordentlieh fein geschlichtet wird.
Wollte man versuchen, die Schleifscheibe 62 längs ihrer
Umlaufachse 66 hin- und herzuverschieben, dann würde dadurch die Längsfläche 140 des Werkstücks nicht auf den gewünschten
Durchmesser geschlichtet werden. Denn die Umlaufachse 66 der Schleifscheibe erstreckt sich ja in einem spitzen Winkel
zur Z-Achse 56. Zwar ist in Fig. 19 die Hin- und Herbewegung des Werkstücks 50 durch einen Doppelpfeil auf der Seitenfläche
140 dargestellti doch gilt dies genauso für die Seitenfläche 144, die ebenso durch Hin- und Herverschieben gegenüber
der Schleifscheibe 62 geschlichtet werden kann.
Dem Hin- und Herverschieben des Werkstücks 50 beim Einstechvorgang
dient vorzugsweise dieselbe Antriebsanordnung, die auch dazu benutzt wird, das Werkstück 50 längs seiner Umlaufachse
in seine Anfangsstellung zu bringen. Der Motor 36 verschiebt daher zunächst mittels der Leitspindel 3B das Werkstück
50 und den Werkstückschlitten 34 mit Bezug auf Fig. 3
8Q983S/GS09
. SZ-
nach links. Dann wird der Antrieb des Motors 36 gewendet
und läßt das Werkstück nach rechts um dieselbe Strecke zurücklaufen, die zuvor beim Lauf nach links zurückgelegt
wurde. Durch Verwendung desselben Motors 36 für die beiden Zwecke, das Werkstück gegenüber der Schleifscheibe einzustellen
und das Werkstück hin- und herzuverschieben, vereinfacht sich die Bauart der Schleifmaschine 30.
Sind die Planflächen 134 und 146 und die Längsflächen 140 und
144 des Werkstücks 50 in der in den Fig. 5-9 schematisch dargestellten Weise geschliffen, dann wird das Werkstück
in die zweite Frei-Stellung der Fig. 10 gebracht, also auf einen größeren Abstand von der Achse 56 als ihn die
Außenkante der Flanflache 146 aufweist. Dann wandert das
umlaufende Werkstück 40 längs seiner Umlaufachse in der in Fig. 11 gezeigten Weise nach rechts. Dieser Längslauf des
Werkstücks 50 wird unterbrochen, wenn die Planfläche 146 neben die Vorderfläche 138 der Schleifscheibe 62 zu liegen kommt.
Die Schleifscheibe 62 wird dann einwärts beigestellt, so
daß ihre Vorderfläche 13Θ sich an die zylindrische Längsfläche
154 des Werkstücks 50 in der in Fig. 11 gezeigten Weise anlegt. Dann wandert das umlaufende Werkstück 50
nach rechts mit Bezug auf die Schleifscheibe 62 ausgehend von der in Fig. 11 gezeigten bis in die in Fig. 12 gezeigte
Lage. Bei diesem Längsvorschub des Werkstücks 50 längs seiner Umlaufachse überfährt die Vorderfläche der Schleifscheibe
62 die zylindrische Längsfläche 154 des umlaufenden Werkstücks.
Am Ende des Längsvorschubes des Werkstücks 50 gelangt die
Schleifscheibe 62 mit ihrer Kantenfläche 130 zur Anlage an
die Planfläche 158 des Werkstücks 50. Bei Beendigung der Verschiebung des Werkstücks 50 nach rechts schleift dann
die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe 62 die äußere radiale Zone 162 der rfi=mrl%OhZe^f5« %is auf die gewünschte
, Si».
axiale Stellung ab.Während die Zone 162 der Planfläche
158 in dieser Weise durch die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe bis zum Schlichtschliff bearbeitet wird, verspant
die Schleifscheibe mit ihrer Vorderfläche 138 den Werkstoff
bis an die Planfläche 158 heran.
Um nun die Längsfläche 154 des Werkstücks 50 bis auf die
gewünschte Tiefe abzuschleifen muß man dieSchleifscheibe
nach innen in Richtung auf die Z-Achse 56 ausgehend von der in den Fig. 12 und 20 gezeigten Lage einwärts beistellen.
Soll die Längsfläche 154 des Werkstücks 50 bis auf eine Tiefe abgeschliffer. werden, die in Fig. 20 durch die gestrichelte
Linie 166 wiedergegeben ist, dann muß die Schleifscheibe 62 längs der sich in einem spitzen Winkel zur
Z-Achse erstreckenden Bahn um eine Strecke vorgeschoben werden, die in Fig. 20 bei 168 gezeigt ist. Die Größe dieser Strecke
162 ist in Fig. 20 der Klarheit halber übertrieben.
Der Vorschub der Schleifscheibe 62 über die Strecke 168,
Fig. 20, in Richtung auf die Z-Achse hat zur Folge, daß die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe einwärts und nach
links von der in Fig. 20 gezeigten Stellung aus um eine Strecke 170, Fig. 20 verstellt wird. Würde das Werkstück
dabei die in Fig. 20 gezeigte Stellung beibehalten, dann würde die Schulter 158 aus ihrer in Fig. 20 gezeigten Sollstellung
durch den von der Schleifscheibe mit ihrer Fläche 130 bewirkten Abschliff nach links verlagert werden. Diese
unerwünschte Verlagerung der Planfläche 158 würde daher rühren, daß die Vorschubbahn der Schleifscheibe in einem spitzen
Winkel zur Z-Achse 56 verläuft.
Um diese unerwünschte Verlagerung der Planfläche 158 zu vermeiden,
wird das Werkstück 50 um den Betrag nach links verschoben, um den sich die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe
8 Π 9 8 3 5 / η 5 0 9
mit Bezug auf Fig. 20 beim Vorschub der Schleifscheibe 62
bis zur gestrichelten Linie 166 nach links verschiebt. Das geschieht, bevor die Schleifscheibe 62 ihren Vorschub
in Richtung auf die Z-Achse erfährt.
Diese Verschiebung des Werkstücks nach links hat zur Folge, daß zwischen der Kantenflache 130 der Schleifscheibe 62
und der Planfläche 15B ein Abstand geschaffen wird, der der Strecke 170 entspricht. Erst dann erfolgt der Vorschub
der Schleifscheibe 62 um die Strecke 168 der Fig. 20 und Beim Vorschub der Schleifscheibe 62 um die Länge der Strecke
168 wandert dann die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe in
dieselbe Ebene zurück, in der sie in Fig. 20 gezeigt ist, wobei sie jedoch in radialer Richtung gegenüber der Längsfläche
154 einwärts versetzt wird. Beim Vorschub der Schleifscheibe 62 über die Strecke 168 wird eine innere
Zone 174 der Planfläche 158 des Werkstücks abgeschliffen,
so daß sie die zuvor abgeschliffene Zone 162 der Planfläche
158 verlängert. Die Strecke 174 dieser Verlängerung stellt das Produkt der Vorschubstrecke 168 der Schleifscheibe
mit dem Sinus des Winkels A der Fig. 21 dar. Es ist dies der Winkel zwischen der Vorschubbahn der Schleifscheibe
und der Z-Achse. In Fig. 21 ist die Strecke 174 in größerem Maßstäbe als in Fig. 20 dargestellt. Gleichzeitig verschiebt
sich die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe in Richtung auf die X-Achse um die Strecke 170. Diese stellt das Produkt der
Vorschubstrecke 168 mit dem Kosinus des Winkels A dar. Da das Werkstück 50 zunächst um die Strecke 170 nach links
zurückgezogen wird, bevor der Vorschub der Schleifscheibe
erfolgt, unterbleibt eine Verlagerung der Planfläche 158 in Ac'.senrichtung während des Vorschubes der Schleifscheibe.
Ohne diese Verschiebung des Werkstücks nach links würde nämlich die Planfläche 158 durch Abschleifen um die Strecke
170 verschoben werden.
809835/0509
. 56·
Nach dem Vorschub der Schleifscheibe 62 bis zur gestrichelten
Linie 166 der Fig. 20 und nach dem Anliegen der Kantenfläche 130 der Schleifscheibe an der inneren
radialen Zone 174 und der äußeren radialen Zone 162 der Planfläche 15Ö wandert das Werkstück 50 aus der
Lage der Fig. 12 nach links in die Lage der Fig. 13.
Dabei überfährt die Schleifscheibe die Längsfläche 154
des Werkstücks ein zweites Mal.Die Strecke 174 ist der Deutlichkeit halber in der Zeichnung übertrieben lang
dargestellt. Nach dem Überfahren der Längsfläche wird die
Schleifscheibe 62 wiederum in Richtung auf die Z-Achse 56 beigestellt, und dann wandert das umlaufende Werkstück
50 in der in Fig. 14 gezeigten Weise an der Schleifscheibe 62 ein dritttes Mal entlang. Diese Längsschliffe werden so
oft wiederholt, bis die Längsfläche 154 des Werkstücks und
die Planfläche 158 bis auf die gewünschten Abmessungen und die gewünschte Oberflächengüte abgeschliffen ist. Dann wird
die Schleifscheibe 62 von der Z-Achse 56 fort bis in eine im Programm vorgesehene Frei-Stellung zurückgezogen, die
in Fig. 15 gezeigt ist. In dieser Frei-Stellung hat die Schleifscheibe von der Z-Achse einen größeren Abstand als
die nächste zu schleifende Längsfläche 180 des Werkstücks 50.
Während dann die Schleifscheibe 62 in der Frei-Stellung der
Fig. 15 verbleibt, wandert das Werkstück 50 nach rechts, um die Schleifscheibe der Längsfläche 180 gegenüberzustellen.
Dann wird die Schleifscheibe 62 wieder einwärts vorgeschoben
und sticht in das Werkstück in der zuvor beschriebenen Weise ein, wobei dann gleichzeitig die zylindrische Fläche
und die Planfläche 184 des Werkstücks geschliffen wird. Bei diesem Einstichvorgang kann das Werkstück 50 längs
seiner Umlaufachse hin- und herverschoben werden, um dadurch
809835/0509
ORIGINAL INSPECTED
die Oberflächengüte der zylindrischen Fläche 180 zu verbessern
.
Nach dem Schlichten der Werkzeugflächen 180 und 184 wird
die Schleifscheibe bis zu einer Frei-Stellung zurückgezogen,
und die zylindrische Längsfläche 186 des Werkstücks wird dann in der schematisch in Fig. 7 dargestellten Weise geschliffen.
Die Schleifscheibe 62 wird dann bis in die Lage der Fig. 18 zurückgezogen, und der Werkstückschlitten 34
läuft zurück bis in die erste Schleifstellung, damit das
fertige Werkstück 62 aus der Maschine 30 ausgespannt werden kann.
Beim Schleifen des Werkstücks 50 werden also Schleifscheibe
62 und Werkstück entweder relativ zueinander in der schematisch in den Fig. 6-9 gezeigten Weise derart verschoben, daß
ein Einstechvorgang stattfindet, oder in der schematisch in den Fig. 12 bis 14 gezeigten Weise, daß ein Längsschliff
erfolgt. Indessen kommt bei manchen Werkstücken auch eine Relativbewegung von Schleifscheibe und Werkstück in Frage,
durch die Einstechen und Längsschleifen beim Schlichten
einer einzigen Planfläche und beim axialen Verlängern einer Längsfläche des Werkstück vereinigt werden. Das geschieht,
wenn die Planfläche verhältnismässig große radiale Abmessungen hat, so daß sie nicht beim Längsschleifen des Werkstücks
geschlichtet werden kann, wobei die Schleifscheibe am Ende der Längsverschiebung des Werkstücks die Planfläche mit
Schlichtschnitt abschleift.
Hat eine Planfläche des Werkstücks ein verhältnismässig großes radialesMaß, dann geht man folgendermaßen vor: Zunächst
läßt man die Schleifscheibe 62 auf ihrer Schrägbahn vorlaufen.
Dadurch gelangt die Schleifscheibe in eine Stellung,
809835/0509
275827b ■S3-
in der sie an einer äußeren Zone der Planfläche anliegt.
Die Schleifscheibe 62 schleift dann bei weiterem Vorschub
in Einwärtsrichtung die neben der Planfläche gelegene Zone der zylindrischen Längsfläche des Werkstücks und
gleichzeitig eine innere Zone der Planfläche. Anschließend wird das Werkstück in Achsenrichtung auf seinem Bett
verschoben, so daß die Schleifscheibe mit ihrer Vorderseite
138 einen Längsschliff des Werkstücks durchführt. Dieser Längsschliff wird dann durch Hin- und Herbewegung
des Werkstücks in der Weise wiederholt, wie es mit Bezug auf die Längsfläche 154 des Werkstücks 50 erläutert wurde.
Wenn sich am Ende dieser Längsschliffe die Schleifscheibe
neben der Planfläche des Werkstücks befindet, muß das Werkstück in Achsenrichtung derart verschoben werden, daß
sich seine Planfläche von der Schleifscheibe zurückzieht.
Die Schleifscheibe wird dann einwärts in Richtung auf die
Umlaufachse des Werkstücks vorgeschoben. Dabei bearbeitet dann die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe die innere
Zone der Planfläche bis zum Schlichtschliff. Der Rückzug
der Planfläche von der Kantenfläche 130 der Schleifscheibe muß dabei um eine Strecke erfolgen, die man dadurch errechnen
kann, daß man die Einwärtsverschiebung der Schleifscheibe
62 auf die Z-Achse 56 zu parallel zur X-Achse 100 gemessen
mit dem Kotangens des Winkels multipliziert, den die Vorschubbahn der Schleifscheibe mit der Z-Achse 56 einschließt,
um die das Werkstück umläuft. Mithin gelangt am Ende des einwärts gerichteten Vorschubes der Schleifscheibe deren
Kantenfläche 130 in dieselbe Ebene, in der sich diese Kantenfläche 130 am Ende des vorhergehenden Längsschliffes befand.
Unter Umständen kann es erwünscht sein, die Verschiebung der
Kantenfläche der Schleifscheibe 62 auf die Planfläche 158 zu
dadurch auszugleichen, daß man den vorhergehenden Längs-
- 809835/0509
schliff bereits beendet, wenn sich die Schleifscheibe mit
ihrer Kantenfläche noch in einem gewissen Abstand 170, Fig. 20 von der Planfläche des Werkstücks befindet. Das
ist schematisch in Fig. 29 gezeigt. Dort ist die Schleifscheibe 62 in der Lage dargestellt, in der sie sich befindet,
wenn das Werkstück ausgehend von der in Fig. 11 gezeigten Lage nach rechts bis in die in Fig. 12 gezeigte Stellung
verschoben und dabei in Längsrichtung abgeschliffen worden
ist. Diese Verschiebung des Werkstücks nach rechts ist unterbrochen worden, sobald sich die Schleifscheibe mit
ihrer Kantenfläche 130 der Planfläche 158 bis auf den Abstand 170 genähert hat. Dann kommt das Werkstück zum
Stillstand und die Schleifscheibe 62 wird in Richtung auf
die Z-Achse um die Strecke 16Ba vorgeschoben. Dabei wird der Werkstoff zerspant, der zwischen der Kantenfläche 130
der Schleifscheibe und der radialen Ebene der Planfläche 156 liegt. Denn der Vorschub der Schleifscheibe 62 erfolgt
ja längs der im spitzen Winkel zur Z-Achse geneigten Bahn.
Der Vorschub der Schleifscheibe endet, sobald die Kantenfläche
130 der Schleifscheibe an der Planfläche 158 anliegt.
Dann befindet sich die Schleifscheibe in der Lage, in welcher der nächste Längsschliff stattfindet. Die Vorderfläche
138 der Schleifscheibe ist dabei in Tiefenrichtung bis zur gestrichelten Linie 166a vorgeschoben. Wenn dann
das Werkstück in der schematisch in den Fig. 12 und 13 gezeigten Weise nach links läuft, erfolgt der nächste
Längsschliff des Werkstücks.
Bei dem in den Fig. 5 bis 18 gezeigten Schleifverfahren
kann es erwünscht sein, den Vorschub der Schleifscheibe
auf die Werkstückspindelachse zu auf sehr kurze Schritte
809835/0509 °*GfNAL »nspecteo
2'/b827b
zu begrenzen. Diese kurzen Schritte des Vorschubes können so klein sein, daß der Antrieb auf ein an der Schalttafel
94 gegebenes entsprechendes Kommando nicht reagiert und der Motor 82 also den gewünschten Vorschub der Schleifscheibe
nicht ausführt. Wiederholt man dann dieses Kommando, so kann es geschehen, daß das erste und das zweite Kommando
gleichzeitig auf den Antrieb wirken und dabei die Schleifscheibe 62 in Richtung auf die Z-Achse um eine Strecke
vorschieben, die sich aus den beiden kurzen Schritten zusammensetzt .
Das muß aber verhindert werden. Zu diesem Zweck zieht man
die Schleifscheibe 62 zuvor von der Z-Achse 56 um eine verhältnisrnäss
ig große Strecke zurück, z.U. um 0,125 mm, und dann läßt man die Schleifscheibe wieder in Richtung auf
die Achse Z um eine Strecke vorlaufen, welche die große Strecke von 0,125 mm um den kleinen Schritt verlängert,
um den die Schleifscheibe von ihrer Ausgangslage aus vorgeschoben
werden sollte. Der vorhergehende Rückzug der Schleifscheibe von der Z-Achse fort um eine verhältnismässig
lange Strecke und der anschließende Vorschub der Schleifscheibe
in Richtung auf die Z-Achse um eine Strecke, welche die Summe der langen Strecke und des kurzen Schrittes darstellt,
hat die Wirkung, die Schleifscheibe in Richtung auf die Z-Achse um den kleinen Schritt vorzuschieben.
In entsprechender Weise geht man vor, wenn der Werkzeugschlitten 34 um einen sehr kleinen Schritt verschoben
werden soll. Das ist beispielsweise erforderlich, wenn eine Planfläche des Werkstücks, z.B. die Planfläche 134 um einen
sehr kleinen Schritt auf die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe zu verschoben werden soll. Dann verschiebt man den
Werkstückschlitten 34 zunächst um eine verhältnismässig
80983 5/0509
lange Strecke zurück und dann um eine Strecke vor, welche
die Summe dieser langen Strecke und des kurzen Schrittes darstellt. Das hat dann die Wirkung, daß die Planfläche
134 des Werkstücks um den kleinen Schritt in Richtung auf die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe vorgeschoben wird.
Entsprechendes gilt für eine Verschiebung des Werkstückschlittens 34 um einen sehr kurzen Schritt in der entgegengesetzten
Richtung. Will man also die Planfläche 134 des Werkstücks um einen sehr kurzen Schritt von der Schleifscheibe
zurückziehen, dann zieht man diese Planfläche erst um eine lange Strecke zurück und dann wieder um eine
Strecke vor, die sich aus der Differenz der langen Strecke
und des kurzen Schrittes ergibt.
Das Rechenwerk 92, Fig. 3, beruht auf dem von der Computerabteilung
der Firma Warner & Swasey entwickelten Modellnummer CS-4A Mikrocomputer-Steuersystem. Diese Mikro-Rechen
anlage enthält ein zentrales Schaltelement, das auf einem durch Intel-Nr. 4040 genormten Chip beruht. Dieses nimmt
die Angaben auf, die durch die Tastatur auf dem Schaltbrett 94 von Hand eingeführt werden. Zu diesem Chip gehören
weitere Schnittstellenmodule.Dieses zentrale Schaltelement verarbeitet die Angaben entsprechend den gegebenen Befehlen
und sorgt für die Zeiteinteilung und das Zählen und übermittelt die Angaben über die Wirkung der Maschine zu den
Ausgangsschnittstellenmodulen.
Ein in dem Rechenwerk 92 vorgesehener Speicher mit willkürlichem Zugriff beruht auf der Wirkung eines Chips nach
der Norm Intel-Nr. 5101, der durch Verwendung einer Stützbatterie von 30 Tagen Lebensdauer löschsicher gemacht ist.
Dieser löschsichere Speicher mit willkürlichem Zugriff speichert die Angaben des Programms für das zentrale Schaltelement.
Ein weiterer Speicher mit willkürlichem Zugriff,
809835/0509
27^8275
- Yf -
der auf der Wirkung eines Chips Intel-.".r. Ξ1Ι1 beruht,
dient der vorübergehenden Speicherung der -ngacen. Löscnfähige
programmierbare Festwertspeicher, die auf sir.="'
durch ultraviolettes Licht löschbaren Ihip nach Intel-".r.
1702A beruhen, gelangen bei einem Programm zur Verwendung,
das Weisungen für das zentrale Schaltelement vorsieht.
Dadurch werden Angaben behandelt, die van aan Schnittstellenmodulen
und den Speichern mit willkürlichem Zugriff geliefert
werden.
Um das Rechenwerk 92 mit Angaben zu beliefern, welche dia Lage der X-Achse 100 gegenüber der Kantenfläche 133 der
Schleifscheibe 62 betreffen, wird ein StromstoSerzeuger 190,
Fig. 3,durch den Motor 36 gleichzeitig mit der Gleitspindel
38 angetrieben. Das Ausgangssignal wird von diesem Stromstoßerzeuger
190 über eine Leitung 192 dem Rechenwerk 92 geliefert. Dieses steuert den Motor 36 über eine Leitung 194.
In entsprechender Weise ist mit dem Motor 32 ein StramstoiB-erzeuger
198, Fig. 3 gekuppelt, der die Antriebsspindel für den Schleifscheibenschlitten antreibt. Die von diesem
Stromstoßerzeuger gelieferten Stromstösse geben die Strecke
an, um die die Schleifscheibe in Richtung auf die Z-Achse
56 vorgeschoben oder zurückgezogen wird. Diese Stromstösse
werden dem Rechenwerk 92 über eine Leitung 200 zugeführt. Gesteuert wird die Wirkung des Motors 82 durch Signale,
die über eine Leitung 202, Fig. 3, zugeführt werden.
Beim SchleifVorgang liefert das Rechenwerk 92 über eine
Leitung 204, Fig. 3 dem Motor 60 ein Signal, durch das dieser stetig in Umlauf versetzt wird. Dieser Motor treibt
die Werkstückspindel um die Z-Achse 56 derart an, daß die Umfangsgeschwindigkeiten des Werkstück den im Programm
vergesehenen Größen entsprechen. Ferner bewirkt das Rechenwerk
92, daß der Motor 88 stetig die Schleifscheibe 62 antreibt. Die Laufgeschwindigkeit des Motors 88 ändert sich,
809835/0509
27S827S
63-
entsprechend den programmierten Befehlen unter Steuerung durch Signale, die über eine Leitung 206 geliefert werden.
Weil die Vorschubbahn der Schleifscheibe mit der Z-Achse
56 einen spitzen Winkel einschließt, ändern sich beim Vorschub der Schleifscheibe 62 auf das Werkstück 50 zu
und beim Rückzug vom Werkstück 50 fort sowohl die Lage der Kantenfläche 130 gegenüber der X-Achse 100 als auch
die Lage der Vorderfläche 136 der Schleifscheibe gegenüber
der Z-Achse 56. Die Lage der X-Achse 100 gegenüber der
Kantenfläche 130 ändert sich auch, wenn der Werkstückschlitten 34 längs der Werkstückspindelachse verschoben
wird.
Damit das Rechenwerk 92 die jeweilige Stellung der Schleifscheibenkantenflache
130 gegenüber der X-Achse 100 ständig überwachen kann, enthält es ein der Z-Achse zugeordnetes
Register 210, das ein voreinstellbares Zählwerk darstellt. Dieses Zählwerk kann vorwärts und rückwärts zählen. Gewünschtenfalls
kann das Register 210 auch durch andere Schaltwerke ersetzt werden. Es speichert die Angaben, welche sich auf
die Lage der Kantenfläche 130 gegenüber der X-Achse 100
in Richtung der Z-Achse 56 beziehen.
In dem Rechenwerk 92 ist noch ein zweites Register 214 vorgesehen,
das der X-Achse zugeordnet ist und ebenfalls ein vorwärts und rückwärts zählendes Zählwerk darstellt und
gewünschtenfalls durch ein anderes Schaltwerk ersetzt werden
kann. Dieses der X-Achse zugeordnete Register 214 speichert
die Angaben, die sich auf die Lage der Vorderfläche 138
gegenüber der Z-Achse 56 in Richtung der X-Achse 100 beziehen.
Die in den beiden Registern 210 und 214 gespeicherten Angaben
können nacheinander abgelesen werden. Diesem Zweck dient ein in der Schalttafel vorgesehenes Anzeigewerk 104, Fig.
und 22. Soll diese die im Register 210 der Z-Achse gespeicherten
809835/0509
Werte anzeigen, dann schließt das Rechenwerk 92 einen
Schalter 218, Fig. 22, der an eine UND-Verknüpfung 220
angeschlossen ist. Dank dieser Verknüpfung können die im Register der Z-Achse gespeicherten Angaben zum Anzeigegerät
104 übertragen werden. Sollen die im X-Register gespeicherten Angaben auf das Anzeigegerät 104 übertragen
werden, dann wird durch das Rechenwerk 92 ein Schalter 222, Fig. 22, umgeschaltet, so daß die UND-Verknüpfung
224 die Angaben dem Anzeigewerk 104 übermittelt. Diese Übermittlung erfolgt über eine Leitung 228. Eine
entsprechende Stromkreisschaltung gelangt zur Verwendung, um jedes gewünschte Programm wahlweise anzuzeigen.
Es sei nun angenommen, daß bei der anfänglichen Einstellung
des Werkstücks 50 gegenüber der X-Achse dessen Bezugsfläche 110 versetzt ist gegenüber einer Bezugsebene 112 der Maschine,
wie es zuvor mit Bezug auf das Meßwerk 108 in Fig. 4 erläutert wurde. In diesem Falle wird von dem Analog-Digital-Umsetzer
126 ein mehrstelliges binäres Signal zum Register 210, Fig. 22, über eine Leitung 232 übertragen. Wenn das Werkstück
50 vor Beginn seiner Bearbeitung gegenüber der X-Achse 100 eingestellt wird, ist ein Schalter 234, Fig. 22, geschlossen.
Dadurch wird bewirkt, daß das von dem Analog-Digital-Umsetzer 126 dem Register 210 übermittelte Signal
im Register entsprechend dem Abstand eingestellt wird, um welchen die Bezugsfläche 110 des Werkstücks von der
Bezugsebene 112 der Maschine entfernt ist. Durch diese Voreinstellung des der Z-Achse zugeordneten Registers
wird ein Ausgleich für diesen Abstand geschaffen.
Bei der Verschiebung des Werkstückschlittens 34 durch den Motor 36 mit Bezug auf Fig. 3 nach rechts nimmt der Abstand
der Kantenfläche 130 der Schleifscheibe 62 von der X-Achse
stetig ab, so daß die im Register 210 der Z-Achse gespeicherte Größe kleiner wird. Dabei schließt das Rechenwerk
809835/0509
275827b
- 413 -
einen Schalter 238. Das hat zur Folge, daß die vom Stromstoßerzeuger
190 erzeugten Stromstösse über die UND-Verknüpfung
240 und die Leitung 192 dem Z-Register 210 zugeführt werden. Auch schließt das Rechenwerk 92 einen
Schalter 242, wodurch die vom StromstoBerzeuger 190
gelieferten Stromstöße dem Register 210 zugeführt werden und diesen rückwärts zählend verstellen. Da aber der
Stromstoßerzeuger 190 vom Motor 36 synchron mit der Leitspindel 38 des Werkzeugschlittens angetrieben wird,
geben die vom StromstoBerzeuger 190 gelieferten Stromstösse an, um welche Strecke sich der Schlitten 34 mit dem Werkstück
50 gegenüber dem Bett 32 und der Schleifscheibe 62 verschiebt.
Mithin werden im Register 210 die vom StromstoBerzeuger 190 gelieferten Stromstösse rückwärts gezählt und verringern
daher den gespeicherten Betrag um ein MaB, das der Verringerung des Abstandes der Schleifscheibenfläche 130 von der X-Achse
100 entspricht.
Verschiebt der Motor 36 den Werkstückschlitten 34 nach links mit Bezug auf Fig. 3, so daß der Abstand der Kantenfläche
130 der Schleifscheibe 62 von der X-Achse 100 zunimmt, dann
ist ein Schalter 246 geschlossen, was zur Folge hat, daß die vom Stromstoßerzeuger 190 gelieferten Stromstösse, die
über die UND-Verknüpfung 240 dem Register 210 geliefert
werden, dieses vorwärts zählend verstellen. Die im Register 210 gespeicherte Größe nimmt also um einen Betrag zu,
welcher der Zunahme des Abstandes der Kantenfläche 130 der Schleifscheibe von der X-Achse entspricht, die bei der
Verschiebung des Werkstückschlittens 34 von der Schleifscheibe fort stattfindet. Beim Vorschub der Schleifscheibe 62 durch
den Motor 82 auf das Werkstück zu, also bei einer Verringerung der Entfernung der Kantenfläche 130 von der X-Achse 100
entsprechend einer Kosinus-Funktion des Winkels, den die Bewegungsbahn der Schleifscheibe 62 mit der Z-Achse 56 einschließt,
werden die vom StromstoBerzeuger 198 gelieferten
809835/0509
Stromstöße vor ihrer Zuführung zum Register 210 der Z-Achse
durch einen Multiplikator 250, Fig. 22 geschickt. Dieser verringert die Zahl der StromstöBe, welche alsdann über die
UND-Verknüpfung 252 gesandt werden. Denn zu dieser Zeit
hat das Rechenwerk 92 diese Verknüpfung durch Schließen eines Schalters 254 geöffnet. Da sich der Winkel zwischen
der Bahn der Schleifscheibe 62 und der Z-Achse 56 beim
beschriebenen Ausführungsbeispiel auf 60 beläuft, erhält
daher das Register 210 vom Multiplikator 250 eine Anzahl
von Stromstössen, die der vom Erzeuger 19 8 gelieferten
Zahl multipliziert mit dem Kosinus 60° entspricht. Da sich
die Schleifscheibe 62 in Richtung auf das Werkstück bewegt
und der Rückwärtszählschalter 242 geschlossen ist, werden
die Stromstösse während der Bewegung der Schleifscheibenkantenfläche
130 auf die X-Achse 100 zu im Register 210 rückwärts gezählt.
Der Vorwärtszählschalter 246 ist geschlossen, wenn die
Schleifscheibe 62 von der Z-Achse 56 fort verschoben wird
und den Abstand ihrer Kantenfläche 130 von der X-Achse vergrößert.
809835/0509
Daher werden die vom StromstoBerzeuger 19B gelieferten
Stromstöße über den Multiplikator 250 und die UND-Verknüpfung 252 im Register 210 vorwärtsgezählt. Gleichgültig,
ob sich die Schleifscheibe dem Werkstück nähert oder sich
von ihm zurückzieht ändert sich also der im Register gespeicherte Betrag entsprechend einer Kosinusfunktion
des Winkels, den die Bewegungsbahn der Schleifscheibe
mit der Z-Achse einschließt.
Der in Richtung der X-Achse 100 gemessene Abstand zwischen der Vorderfläche 138 der Schleifscheibe und der
Z-Achse ändert sich nur, wenn die Schleifscheibe 62 in
Richtung auf die Z-Achse 56 vorgeschoben oder zurückgezogen wird, während die Verschiebung des Werkstückschlittens
34 längs der Werkstückspindelachse keinen Einfluß auf diesen Abstand hat. Aus diesem Grunde bewirkt der Lauf
des Werkstückschlittens 34 längs der Z-Achse keine Änderung
der im Register 214 der X-Achse gespeicherten Angaben.
Bei Vorschub oder Rückzug der Schleifscheibe 62 in Richtung auf das Werkstück 50 oder von ihm fort ändert
sich der Abstand der Vorderfläche 138 der Schleifscheibe
von der Z-Achse 56. Aus diesem Grunde werden die von dem StromstoBerzeuger 198 gelieferten Stromstöße über eine
Leitung 260 (Fig. 22) und einen Multiplikator 262 einer UND-Verknüpfung 264 zugeführt, die das Rechenwerk durch
Schließen eines Schalters 268 immer dann öffnet, wenn der Vorschub oder Rückzug der Schleifscheibe 62 mit Bezug
auf das Werkstück stattfindet. Der Multiplikator 260 multipliziert die vom StromstoBerzeuger 198 gelieferten
Stromstöße mit dem Sinus des Winkels, den die Vorschubbahn der Schleifscheibe 62 mit der Z-Achse 56 einschließt.
Da sich dieser Winkel beim vorliegenden Ausführungsbeispiel auf 60° beläuft, multipliziert der Multiplikator 262 die
Anzahl der vom Stromstoßerzeuger 198 gelieferten Stromstöße
809815/0509
mit Sinus 60°. Die über die UND-Verknüpfung 264 gelieferten
Stromstöße werden dann im Register 214 der X-Achse gespeichert. Beim Vorschub der Schleifscheibe
62 in Richtung auf das Werkstück 50 wird ein Rückwärtsschalter 272 geschlossen, der bewirkt, daß die dem
Register 214 zugeführten Stromstöße rückwärts gezählt werden und daher die gespeicherte Größe abnimmt. Bei
Rückzug der Schleifscheibe 62 vom Werkstück 50 fort
wird ein Vorwärtszählschalter 274 geschlossen und bewirkt, daß die von der UND-Verknüpfung 264 gelieferten Stromstöße
den im Register 214 gespeicherten Wert vergrößern.
Die in den Fig. 4 und 22 gezeigte Schaltung soll nun die Wirkungsweise verständlich machen. Gewünschtenfalls
können andere und auch verwickeitere Schaltungen verwendet werden.
Da nach längerem Betrieb die Flächen 130 und 138 der Schleifscheibe verschleißen und stumpf werden, müssen
sie abgerichtet werden. Diesem Zweck dient ein Abrichtwerkzeug 280, Fig. 23, das durch eine nicht näher dargestellte
Schablone gesteuert auf die Umlaufachse 66 der Schleifscheibe
62 zu und von ihr fort verschoben wird, vergleiche US-PS 2 900 974. Dieses Abrichtwerkzeug wird von einem Schlitten
284 getragen, der auf Gleisen 286 und 288 läuft, die sich
parallel zur Umlaufachse 66 der Schleifscheibe 62 erstrecken.
Beim Vorbeilauf an der Schleifscheibe richtet das Werkzeug 280 die Flächen 130 und 138 der Schleifscheibe ab.
Dabei erfolgt die Verschiebung des Schlittens 284 durch eine von einem Elektromotor 294 angetriebene Schraubspindel
292, die am Bett 32 der Maschine drehbar aber unverschiebbar gelagert ist.
Die Flächen 138 und 130 der Schleifscheibe wandern beim
809835/0509
Abrichten ausgehend von der in Fig. 23 mit ausgezogenen
Linien gezeigten Lage bis in die mit gestrichelten Linien gezeigte Lage. Sie liegen dann also dichter an der Umlaufachse
66 der Schleifscheibe. Das MaB 300, um das die
Flächen abgerichtet sind, entspricht der Menge des beim Abrichten von der Schleifscheibe entfernten Schleifstoffes.
Durch die Verringerung der Radien der Flächen 130 und 138 ändert sich die Lage dieser Flächen zur Z-Achse 56
und zur X-Achse 100. Das Abrichten hat also zur Folge,
daß die Kantenfläche 130 mit Bezug auf Fig. 3 nach rechts von der X-Achse 100 fortwandert, so daß die im Register
210 gespeicherte Größe entsprechend zunehmen muß. In entsprechender Weise bewirkt das Abrichten, daß sich die
Vorderfläche 138 mit Bezug auf Fig. 3 von der Z-Achse 56
entfernt und daher die im Register 214 gespeicherte Größe entsprechend zunehmen muß.
Beim Abrichten wandern also die Kantenflache und die
Vorderfläche der Schleifscheibe in radialer Richtung um
dieselbe Strecke einwärts, die sich parallel zur Vorschubbahn der Schleifscheibe in Richtung auf das Werkstück 50
zu oder von ihm fort erstreckt und in Fig. 23 mit 300 bezeichnet ist. Da dieser Abstand 300 für die beiden Flächen
138 und 130 gilt, müssen die in den Registern 210 und 214 gespeicherten Größen um dasselbe Maß verändert werden, um
die Verschiebung der Flächen 138 und 130 der Schleifscheibe beim Abrichten auszugleichen.
Zu diesem Zweck wird ein Schalter 304, Fig. 22, geschlossen, und eine bestimmte Anzahl von Stromstößen wird
vom StromstoBerzeuger 360 durch den Multiplikator 308 zu der UND-Verknüpfung 310 geschickt. Die Anzahl dieser Stromstöße
entspricht dem Abstand 300, um den die Flächen der Schleifscheibe durch das Abrichten ersetzt worden sind. Der
Multiplikator 308 multipliziert die Anzahl der Stromstöße
809835/0509
275827b
mit einem Faktor, der dem Kosinus des Winkels entspricht,
den die Vorschubbahn der Schleifscheibe 62 mit der Z-Achse
56 einschließt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt
es sich dabei um den Kosinus von 60 . Dabei wird der Vorwärtszählschalter 246 durch das Rechenwerk 92 geschlossen.
Die durch die UND-Verknüpfung 310 zum Z-Achsenregister 210
übermittelten Stromstöße vergrößern daher den im Register gespeicherten Betrag.
Ferner werden die Stromstöße vom Stromstoßerzeuger 306 über eine Leitung 314, Fig. 22, und einen Multiplikator
316 zur UND-Verknüpfung 318 geschickt, wobei das Rechenwerk einen Schalter 320 geschlossen und dadurch die UND-Verknüpfung
318 geöffnet hat. Diese übermittelt .die Stromstöße zum X-Achsenregister 214. Dabei multipliziert der
Multiplikator 316 die Zahl der Stromstöße, die an die Leitung 314 abgegeben werden, mit einem Faktor, der dem
Sinus des Winkels entspricht, den die Vorschubbahn der Schleifscheibe 62 mit der Z-Achse 56 einschließt. Beim vorliegenden
Falle handelt es sich also um Sinus 60 . Bei Übermittlung der Stromstöße von der UND-Verknüpfung 318 ist der Vorwärtszählschalter
274 geschlossen. Daher werden die Stromstöße im Register 214 der darin gespeicherten Zahl zugezählt.
Dadurch wird die Verschiebung der Vorderfläche 138 von der Z-Achse 56 fort ausgeglichen.
Bei bekannten Schleifmaschinen verschiebt sich der die Schleifscheibe tragende Schlitten unter Antrieb durch seinen
Motor in Richtung auf das Werkstück zu mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit gemessen in Längeneinheit je
Zeiteinheit. Dabei ändert sich die Werkzeugspindeldrehzahl derart, daß sich die gewünschte Schnittgeschwindigkeit, das
heißt die relative Geschwindigkeit der Umfange des Werkstücks und der Schleifscheibe, ergibt, wenn Werkstückabschnitte verschiedenen
Durchmessers geschliffen werden. Wenn die dafür
809835/0509
erforderlichen Änderungen der Werkstückspindeldrehzahl
herbeigeführt werden, wird auch die Vorschubgeschwindigkeit des die Schleifscheibe tragenden Schlittens in Richtung
auf das Werkstück geändert. Bei der hier beschriebenen
Maschine wird nun diese Änderung der Vorschubgeschwindigkeit des Schleifscheibenschlittens in neuartiger Weise so
bemessen, daß am Werkstück bei jedem seiner Umläufe, gleichgültig wie groß der Durchmesser des jeweils bearbeiteten
Werkstückabschnitts sein mag, die Spanstärke dieselbe ist.
Zu diesem Zweck wird die Vorschubgeschwindigkeit des Schleifscheibenschlittens 70 so berechnet, daß bei jedem
Werkstückumlauf die radiale Dicke der zerspanten Werkstoffschicht gleichbleibt, unabhängig davon, wie groß der Durchmesser
des Werkstücks sein mag. Dieser Berechnung liegen die an der Schalttafel eingestellten Größen für den Durchmesser,
die Umfangsgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit der axialen Verschiebung des Werkstücks zugrunde. Das
Rechenwerk 92 errechnet hieraus die Drehzahl des Schleifscheibenvorschubmotors 82. Als Ergebnis wird bei jedem
Umlauf des Werkstücks von diesem eine Werkstoffschicht der
gleichen radialen Dicke zerspant, gleichgültig, ob sich die Drehzahl der Werkstückspindel für dessen Abschnitte verschiedenen
Durchmessers ändert.
Läuft die Werkstückspindel mit hoher Drehzahl beim Schleifen eines Werkstückabschnitts von verhältnismäßig kleinem
Durchmesser, wie es erforderlich ist, um die gewünschte Schnittgeschwindigkeit (Relativgeschwindigkeit zwischen den
Umfangen der geschliffenen zylindrischen Längsfläche des
Werkstücks und der Schleifscheibe) zu erhalten, wird die
Schleifscheibe 62 verhältnismäßig schnell vorgeschoben, um
den Durchmesser des Werkstücks bei jedem Umlauf der Werkstückspindel um denselben vorbestimmten Betrag zu verringern. Hat
der jeweils geschliffene Abschnitt des Werkstücks einen großen
809835/0509
275827b
• T2-
Durchmesser, dann läuft die Werkstückspindel langsamer um, um die gewünschte Schnittgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.
Um dabei dieselbe Oberflächengüte zu erreichen, wie beim
Schleifen des Werkstückabschnitts kleineren Durchmessers, wird bei jedem Umlauf des Werkstücks eine Werkstoffschicht
derselben Dicke gemessen in Längeneinheiten zerspant. Darum wird die Schleifscheibe 62 in Richtung auf das Werkstück
zu langsamer vorgeschoben. Die Vorschubstrecke des Schleifscheibenschlittens 70 ist also für jeden Umlauf der
Werkstückspindel gleich groß, unabhängig vom Durchmesser
des jeweils geschliffenen Werkstückabschnitts.
Beim Eillauf der Schleifscheibe oder des Werkstücks
wird für gewöhnlich zwischen der Schleifscheibe 62 und dem
Werkstück 50 ein Sicherheitsabstand eingehalten. Denn wenn dabei die Schleifscheibe 62 an das Werkstück 50 anstoßen
sollte, dann könnte die durch ihren Motor 88 ständig mit hoher Geschwindigkeit angetriebene Schleifscheibe 62 zerspringen.
Sollte dennoch aus Unachtsamkeit bei der Bedienung die Schleifscheibe 62 an das Werkstück 50 während der mit
Eilgeschwindigkeit erfolgenden Verstellung anstoßen, dann muß die Schleifscheibe 30 stillgesetzt oder Schleifscheibe
und Werkstück müssen dann sofort wieder getrennt werden.
Um beim Eillauf von Schleifscheibe 62 oder dem Werkstück
50 ein Berühren beider dem Rechenwerk 92 anzuzeigen, überwacht ein Fühler 326 ständig die Stromaufnahme oder die
Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom des Motors 88, Fig. 3, der über eine Leitung 206 gespeist wird. Wenn
beim Eillauf von Werkstück 50 oder Schleifscheibe der verhältnismäßig
schwache Leerlaufstrom für den Antrieb der
Schleifscheibe 62 durch den Motor 88 eine bestimmte Grenze
überschreitet, liefert der Fühler 326 über eine Leitung
809835/0509
275827S
dem Rechenwerk 92 ein Signal, so daß dieses einen Rückzug
der Schleifscheibe 62 vom Werkstück 50 bewirkt und die
Schleifscheibe 30 stillsetzt. Denn die Zunahme des den
Motor 88 speisenden Stroms zeigt genau an, daß die
Schleifscheibe 62 beim Eillauf an ein Hindernis angestoßen
ist.
Auch beim Schleifvorgang kann die Schleifscheibe 62
überlastet werden, was zum Zerspringen der Schleifscheibe
führen kann. Aus diesem Grunde wird während des Schleifvorganges die Belastung der Schleifscheibe 62 überwacht und
zu diesem Zweck der dem Motor 88 über die Leitung 206 zugeführte Strom kontrolliert. Im Falle einer Überlastung der
Schleifscheibe sendet der Fühler 326 dem Rechenwerk 92 ein Signal, das den Schleifscheibenschlitten 70 durch den Motor
82 vom Werkstück fort zurückziehen läßt und die Schleifmaschine 30 abschaltet.
Werden aus Nachlässigkeit beim Betrieb der Schleifscheibe 30 verschiedene Teile von ihr überlastet oder wird
die Maschine unzureichend gepflegt, dann kann es geschehen, daß die elektrische Steuerung versagt oder die Leitspindel
38 des Werkstückschlittens, Fig. 3, oder die Schraubspindel 84 für den Antrieb des Schleifscheibenschlittens 70 bricht.
Bei der beschriebenen Maschine ist nun dafür Vorsorge getroffen, daß in diesem Falle die Schleifmaschine 30 selbsttätig abgeschaltet
wird.
Um eine solche Störung zu entdecken, ist die Leitspindel
38 des Werkstückschlittens, die an ihrem einen Ende mit dem Stromstoßerzeuger 190, Fig. 24, gekuppelt ist, an ihrem
anderen Ende mit einem zweiten Stromstoßerzeuger 332 gekuppelt.
Während nun der Stromstoßerzeuger 190 eine schnelle Folge von Stromstößen liefert, die genau anzeigen, um wieviel Winkeleinheiten
die Leitspindel 38 angetrieben worden ist und um welche Strecke sie den Werkstückschlitten 34 verschoben hat, dient
809835/0509
der StromstoBerzeuger 332, Fig. 24, nur dem Zweck, eine
Störung der Maschine der geschilderten Art, etwa einen Bruch
der Leitspindel 38, anzuzeigen. Aus diesem Grunde braucht der Stromstoßerzeuger 332keine so schnelle Folge von Stromstößen
zu liefern wie der Stromstoßerzeuger 190. Er liefert
vielmehr eine grob unterteilte Reihe von Stromstößen und weist zu diesem Zweck ein Rad 336 aus einem rnagnetisierbaren
Werkstoff auf (Fig. 25), und dieses Rad 336 hat einen Kranz von Zähnen 338, die beim Umlauf der Leitspindel 38
an einem Näherungsschalter 340 vorbei laufen, wobei dieser
bei jedem Vorbeilauf eines Zahnes einen Stromstoß liefert. Da die Zähne 338 einen großen Winkelabstand haben, liefert
der Näherungsschalter eine Folge von Stromstößen mit niedriger Frequenz. Diese niederfrequenten Stromstöße des Erzeugers
werden nun mit den höherfrequenten Stromstößen des Stromstoßerzeugers
190 verglichen. Unterscheiden sich die Pausen zwischen den Stromstößen des Erzeugers 332 von den Pausen
der schnell aufeinanderfolgenden Stromstöße des Erzeugers
um einen bestimmten Betrag, dann bedeutet das, daß der Motor das eine Ende der Leitspindel 38 mit einer Geschwindigkeit antreibt,
die von der Laufgeschwindigkeit des anderen Endes der Leitspindel abweicht, was nur der Fall sein kann, wenn entweder
die Leitspindel 38 gebrochen ist, oder die Maschine nicht richtig funktioniert. Daher wird die Maschine 30 durch das
Rechenwerk 92 sofort abgeschaltet, wenn das geschieht.
Entsprechendes gilt für die Schraubspindel 84 zum Antrieb des Schleifscheibenscn'.littens 70. Auch diese Schraubspindel,
die an dem einen Ende mit dem Stromstoßerzeuger 198, Fig. 22, gekuppelt ist, ist an ihrem anderen Ende mit einem zweiten
Stromstoßerzeuger 334 verbunden, der eine grobe Folge von Stromstößen sendet und zu diesem Zweck Zahnlücken oder Nuten
350 hat, vergleiche Fig. 27. Jedes Mal, wenn eine solche Zahnlücke
an einem Näherungsschalter 352 vorbeiläuft, sendet dieser einen Stromstoß. Die durch lange Pausen getrennten Stromstöße
809835/0509
dieses groben Erzeugers 334 werden nun mit der Folge der
schnell aufeinanderfolgenden " Stromstöße verglichen, die
der StromstoBerzeuger 19B liefert. Ändern sich die Pausen
zwischen den Stromstößen des Erzeugers 198 von den Pausen zwischen den Stromstößen des Erzeugers 334 um einen bestimmten
Betrag, dann wird die Maschine 30 abgeschaltet.
Die Schaltung zur überwachung der Leitspindel 38 durch
Vergleichen dieser Pausen ist in Fig. 28 gezeigt. Zu dieser Schaltung gehört ein Multiplikator 358, der die dicht
aufeinanderfolgenden Stromstöße von dem einen Ende der Leitspindel
angekuppelten StromstoBerzeuger 190 empfängt und die Frequenz verringert, so daß er eine Reihe von Stromstößen
mit größeren Pausen dazwischen liefert. Diese Stromstöße entsprechen je einem bestimmten Drehwinkel der Leitspindel
38. Der Ausgang des Multiplikators 358 und der Stromstoßerzeuger 332 der am anderen Ende der Leitspindel angekuppelt
ist, werden nun den Eingängen einer Subtrahierschaltung 362 zugeführt, deren Ausgang an eine Vergleichsschaltung 364
angeschlossen ist. Diese Vergleichsschaltung vergleicht das Ausgangssignal der Subtrahierschaltung 362 mit einem Signal,
das über eine Leitung 366 zugeführt wird und einen noch zulässigen
Fehler darstellt, übertrifft die Ausgangsgröße der
Subtrahierschaltung 362 diesen Fehler, dann liefert die Vergleichsschaltung 364 ein Ausgangssignal über eine Leitung
368. Beim normalen Funktionieren der Schleifmaschine 30 entspricht die Zahl der vom Multiplikator 358 gelieferten
Stromstöße der Zahl der vom StromstoBerzeuger 332 gelieferten Stromstöße. Daher übertrifft das Ausgangssignal der Subtrahierschaltung
362 nicht die Fehlergrenze, die der Vergleichsschaltung 264 geliefert wird. Wenn aber eine Störung im
Betrieb der Schleifmaschine 30 eintritt, etwa weil die Leitspindel 38 gebrochen ist oder andere Ursachen vorliegen,
dann unterscheidet sich die Zahl der vom Multiplikator 358
809835/0509
-sr-
gelieferten Stromstöße von der Zahl der vom Stromstoßerzeuger
332 gelieferten Stromstöße um eine Differenz, die schnell die verhältnismäßig niedrige Fehlergröße überschreitet,
die der Vergleichsschaltung 364 zugeführt wird. Diese gibt daher an eine Leitung 36Θ ein Notsignal ab,
und dieses veranlaßt das Rechenwerk 92, die Schleifmaschine 30 abzuschalten.
Eine ähnliche Schaltung, wie sie in Fig.28 gezeigt und
vorstehend erläutert ist, ist nun für die Überwachung der
Vorschubspindel Θ4 des Schleifscheibenschlittens 70 vorgesehen
und an die Stromstoßerzeuger 198 und 344 angeschlossen.
Die Schleifmaschine 30 wird also so betrieben, daß sie
mit ihrer Schleifscheibe 62, die ein Winkelprofil aufweist,
beim wiederholten Überfahren einer Längsfläche des Werkstücks gemäß den Figuren 10 bis 15 eine radial verlaufende Planfläche
158 und die in Achsenrichtung verlaufende zylindrische Fläche 154 des Werkstücks 150 schleift. Kommt sie beim überfahren
der Längsfläche an deren Ende zum Stillstand gemäß Fig. 12, dann legt sich die Kantenfläche 130 der Schleifscheibe
62 an die Planfläche 158 des Werkstücks an, während die Vorderfläche 138 der Schleifscheibe an der Längsfläche
154 des Werkstücks anliegt. Zum Ausgleich der Verschiebung der Schleifscheibe 62 in Richtung auf dasWerkstück 50 zu längs
der schrägen Bahn wird das Werkstück 50 verschoben, wenn die Schleifscheibe die Längsfläche des Werkstücks überfahren hat.
Durch diese Verschiebung des Werkstücks wird dessen Planfläche von der Kantenfläche 130 der Schleifscheibe 62 zurückgezogen.
Erst dann erfolgt der Vorschub der Schleifscheibe in Richtung auf die Achse des Werkstücks.
Ist ein Abschnitt des Werkstücks 50 mit einem bestimmten Durchmesser gemäß Fig. 6 geschliffen und soll nun ein anderer
Abschnitt des Werkstücks mit größerem Durchmesser geschliffen werden, dann wird zunächst die Schleifscheibe 62 gemäß Fig. 7 bis
809835/0509
27b827b
in eine Frei-Stellung zurückgezogen. Ist das geschehen,
dann befindet sich die Vorderfläche der Schleifscheibe
in einem größeren Abstand von der Werkstückspindelachse als der nächste zu schleifende Werkstückabschnitt. Dieser
Abstand ist klein bemessen. Denn die Schleifscheibe wird
nur um das erforderliche MaB zurückgezogen.
Wenn auch die Vorschubbahn der Schleifscheibe 62 mit
der Werkstückspindelachse einen spitzen Winkel einschließt, so verläuft doch die Vorderfläche 13B der Schleifscheibe
parallel zur Werkstückspindelachse und ihre Kantenfläche lotrecht zur Werkstückspindelachse. Dank dieser Winkellage
der Schleifscheibenflächen zum Werkstück ist es erwünscht,
die Stellungen der Schleifscheibenflächen gegenüber dem
Werkstück in einem rechtwinkligen Koordinatensystem anzugeben und nicht etwa in einem anderen Koordinatensystem, wenn auch
die Schleifscheibe 62 längs einer Bahn verschoben wird,
die in einem spitzen Winkel zur Werkstückspindelachse verläuft
.
Dementsprechend dient ein Register oder Speicher 210,
welcher der Z-Achse zugeordnet ist, zum Speichern der Angaben über die Lage der Kantenfläche 130 der Schleifscheibe längs
der Werkstückspindelachse. Um die Angaben zu speichern, welche die Stellung der Vorderfläche 138 der Schleifscheibe längs
einer Achse angeben, die sich lotrecht zur Werkstückspindelachse erstreckt, ist ein der X-Achse zugeordnetes Register
214 vorgesehen. Da sich die Stellungen der beiden Flächen 130 und 138 der Schleifscheibe 62 mit Bezug auf die beiden
rechtwinklig zueinander verlaufenden Achsen ändern, wenn sich die Schleifscheibe 62 längs ihrer Bewegungsbahn verschiebt,
die sich in spitzen Winkeln zu den Achsen erstreckt, werden die in den beiden Registern 210 und 214 gespeicherten
Angaben laufend geändert, wenn sich die Schleifscheibe 62
längs ihrer schräg verlaufenden Bahn verschiebt. Diese Änderung
809835/0509
stellt für das Register 210 eine Kosinusfunktion und
für das Register 214 eine Sinusfunktion des spitzen
Winkels dar, den die Schleifscheibenbahn mit der Werk"
stückspindelachse einschließt. Verschiebt sich der Werks'tücksch
litten längs der Werkstückspindelachse so ändert sich der Abstand der Vorderfläche 138 von der Umlaufachse
des Werkstücks 50 nicht. Es ändern sich dabei nur die in dem Z-Achsenregister 210 gespeicherten Angaben.
Beim Einstellen eines Werkstücks 50 vor Beginn seiner
Bearbeitung braucht eine am Werkstück vorgesehene Bezugsfläche 110, Fig. 4, mit Bezug auf eine Bezugsebene 112
des Bettes 32 der Maschine 30 keine bestimmte Stellung einnehmen. Es genügt, wenn die Bezugsfläche 110 an die Bezugsebene
der Maschine dicht herangerückt wird. Die im Z-Achsenregister
210 gespeicherten Angaben werden dann dem Abstand der Bezugsfläche 110 des Werkstücks von der Bezugsebene 112
entsprechend verstellt. Der Abstand zwischen der Bezugsfläche
110 des Werkstücks und der Bezugsebene der Maschine beeinflußt
die Lage der Kantenfläche 130 der Schleifscheibe mit Bezug auf
eine Planfläche des Werkstücks. Darum müssen die im Z-Achsenregister 210 eingestellten Angaben entsprechend diesem Abstand
eingestellt werden.
Muß die Schleifscheibe 62 in Richtung auf die Werkstückspindelachse
um sehr kleine Schritte verstellt werden, dann geht man so vor, daß man zunächst die Schleifscheibe 62 vom
Werkstück 50 um eine verhältnismäßig große Strecke zurückzieht und dann die Schleifscheibe wieder in Richtung auf das
Werkstück eine Strecke weit vorschiebt, welche die Summe der großen Rückzugsstrecke und der kurzen Strecke darstellt, um
die man die Schleifscheibe in Richtung auf das Werkstück
beistellen will. Das Gesamtergebnis dieser Verschiebungen der Schleifscheibe erst vom Werkstück fort und dann wieder auf
809835/0509
das Werkstück zu ist es, daß die Schleifscheibe zum Werkstück
um eine sehr kleine Strecke beigestellt wird.
In ähnlicher Weise geht man vor, wenn man eine Planfläche
des Werkstücks 50, etwa die Planfläche 134, um eine sehr kurze Strecke längs der Werkstückspindelachse verschieben
will. Soll die Planfläche 134 um eine kurze Strecke von der Schleifscheibe 62 zurückgezogen werden, dann verschiebt
man zunächst das Werkstück 50 um eine verhältnismäßig große Strecke in Achsenrichtung von der Schleifscheibe
fort und dann wieder in Achsenrichtung zurück auf die Schleifscheibe 62 zu um eine Strecke, die der großen Rückzugstrecke
vermindert um die kurze Strecke entspricht.
Die Steuerung der Schleifmaschine zeichnet sich dadurch
aus, daß unabhängig vom Durchmesser des jeweils bearbeiteten Werkstückabschnitts bei jedem Umlauf des Werkstücks eine
Schicht der gleichen Dicke zerspant wird. Das gewährleistet dieselbe Oberflächengüte der verschiedenen Werkstückabschnitte
trotz verschiedener Durchmesser. Diese Steuerung besteht darin, daß die Vorschubgeschwindigkeit der Schleifscheibe
in Richtung auf das Werkstück für jeden Umlauf der Werkstückspindel um die gleiche Strecke erfolgt, gleichgültig
mit welcher Drehzahl die Werkstückspindel umlaufen mag. Denn diese Drehzahl hängt vom Werkstückdurchmesser ab,
weil sie so gesteuert wird, daß sich eine gleichbleibende Umfangsgeschwindigkeit des Werkstücks ergibt. Die Steuergrößen,
nämlich die verschiedenen Durchmesser der Werkstückabschnitte und die Werkstückumfangsgeschwindigkeit, werden
zuvor eingestellt. Die Steueranlage errechnet dann selbsttätig die erforderliche Vorschubgeschwindigkeit der Schleifscheibe
gemessen in Längeneinheiten je Zeiteinheit und bewirkt den Schleifscheibenvorschub mit der errechneten Geschwindigkeit.
Das hat dann zur Folge, daß bei jedem Umlauf des Werkstücks an diesem eine Schicht der gewünschten Starke zerspant wird.
809835/0509
Werden Schleifscheibe 62 und Werkstück 50 mit Eillaufgeschwindigkeit
verstellt, belastet der Leerlauf der Schleifscheibe den Antriebsmotor 88 der Schleifscheibe nur sehr wenig,
Der den Antriebsmotor 88 der Schleifscheibe 62 antreibende
Strom ist daher während der Eilverstellungen von Schleifscheibe und Werkstück sehr niedrig. Würde es aber dabei
geschehen, daß die Schleifscheibe an das Werkstück oder
sonstwo anstößt, dann wächst dieser Strom plötzlich. Die Steuerung spricht darauf an und beendet den Eillauf
und zieht die Schleifscheibe in eine sichere Stellung zurück.
Auch beim Schleifen wird der Strom des die Schleifscheibe
antreibenden Motors überwacht. Überschreitet dieser Strom eine bestimmte Grenze, dann unterbricht die Steuerung den
SchleifVorgang, um zu verhindern, daß die Schleifscheibe
überlastet wird.
Infolge falscher Behandlung der Maschine oder durch unvorhersehbare
Umstände kann es geschehen, daß die elektrische Schaltung nicht richtig funktioniert und daß die Spindeln
38 und 84 zum Antrieb des Werkstücks und der Schleifscheibe
brechen. Um eine solche Störung sofort anzuzeigen, ist mit dem einen Ende einer jeden Spindel der Stromstoßerzeuger
190 oder 19Θ gekuppelt, der gemäß Fig. 22 die Vorschübe
und Rückzüge steuert und der schnell aufeinanderfolgende
Stromstösse liefert, während mit dem anderen Ende der
Spindel ein zweiter Stromstoßerzeuger 332 bzw. 344 gekuppelt ist, der Stromstöße in größerem Abstand voneinander liefert.
Tritt ein Bruch einer Spindel zwischen den beiden an ihren Enden angekuppelten Stromstoßerzeugemein oder treten
andere Störungen auf, dann sind die von den beiden Stromstoßerzeugem
einer jeden Spindel gelieferten Stromstoßreihen nicht mehr aufeinander abgestimmt. Das wird abgefühlt
und führt dann zur Stillsetzung der Schleifmaschine.
27S827S
Viele der vorstehend beschriebenen Eigentümlichkeiten der Schleifmaschine 30 kommen nur dann in Betracht, wenn
die Vorschubbahn der Schleifscheibe 62 einen spitzen
Winkel mit der Umlaufachse des Werkstücks 50 einschließt. Es sind jedoch auch zahlreiche Eigentümlichkeiten der
Schleifmaschine 30 beschrieben, die auch dann anwendbar sind, wenn die Vorschubbahn der Schleifmaschine rechtwinklig
zur Werkstückspindelachse verläuft. Das gilt z.B. für den in Fig. 4 gezeigten Fühler zum Einstellen des
Werkstücks in Bezug auf die Schleifscheibe. Das gilt
ferner für die mit Bezug auf Fig. 24 - 28 beschriebenen Sicherheitseinrichtungen.Statt des beschriebenen Rechenwerks
92 können auch Rechenwerke anderer Bauart an der Schleifmaschine 30 verwendet werden. Schließlich kann
die Gleitbahn 40, 42 für den Werkstückschlitten 34 auf einer Drehscheibe mit lotrechter Achse angeordnet sein,
damit man kegelige Flächen des Werkstücks bearbeiten kann.