[0001] Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] Bei bekannten Schleifmaschinen dieser Art wird die Schleifspindeleinheit, die das
Schleifwerkzeug rotierend antreibt, von einem Kreuzschlitten getragen, der auf Längsführungen
axial hin- und herbewegbar und über eine Querführung rechtwinklig dazu verstellbar
ist. Für die Werkstückhalterung ist üblicherweise ein Spindelstock vorgesehen, in
dem ein das Werkstück aufnehmendes Spannfutter umlaufend gelagert ist.
[0003] Um gute Arbeitsergebnisse zu erzielen, sind an die Stabilität und die Genauigkeit
der Führungen sehr hohe Anforderungen zu stellen, was mit einem entsprechend hohen
konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand verbunden ist.
[0004] Die erreichbare Zylindrizität der zu bearbeitenden Werkstückbohrung ist in hohem
Maße davon abhängig, wie genau die Schleifspindelachse relativ zur Werkstückachse
ausgerichtet und geführt ist. Die Führungen müssen hierbei vor der Bearbeitung der
Werkstückbohrung von Hand ausgerichtet werden.
[0005] Auftretende Fehler während der Bearbeitung, die im wesentlichen durch ungleichen
Schleifmittelabrieb am Werkstück verursacht sind, versucht man durch häufiges Abrichten
des Werkzeuges in engen Grenzen zu halten. Dies gelingt nicht immer zufriedenstellend,
und in jedem Fall kommt nachteilig hinzu, daß durch den häufigen Abrichtvorgang die
Standzeit des Werkzeuges erheblich verkürzt wird und, insbesondere bei Verwendung
von diamant- oder bornitridhaltigen Werkzeugen, teures schleifmittel verloren geht.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleifmaschine dieser Art so auszubilden,
daß sie bei konstruktiv einfachem Aufbau eine genaue Ausrichtung der Schleifspindelachse
relativ zur Werkstückachse ermöglicht.
[0007] Diese Aufgabe wird bei einer Schleifmaschine der gattungsbildenden Art erfindungsgemäß
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
[0008] Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung entfallen die sehr aufwendig herzustellenden
Längs- und Querführungen der Kreuzschlittenführung, die sehr genau aneinander angepaßt
sein müssen. Dafür sind gesonderte Führungen vorgesehen, die unabhängig voneinander
zur Anpassung an die jeweilige Lage der Werkstückachse verschwenkt werden können.
Dadurch kann mit der erfindungsgemäßen Schleifmaschine vor, nach oder während der
Bearbeitung auf einfache Weise und sehr genau die Richtung der Schleifspindelachse
relativ zur Werkstückachse eingestellt und gleichzeitig das Werkzeug gegen die zu
bearbeitende Bohrungswand zugestellt werden. Dadurch wird eine sehr hohe Bearbeitungsgenauigkeit
erreicht. Außerdem muß das Werkzeug weit weniger häufig abgerichtet werden, so daß
seine Standzeit erheblich verlängert werden kann.
[0009] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung
und den Zeichnungen.
[0010] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Schleifmaschine in schematischer Darstellung,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Teilschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 durch die Schleifmaschine,
jedoch ohne Werkstück- und Spindelstock.
[0011] Die Schleifmaschine dient vorzugsweise zum Bearbeiten von Werkstücken mit zylindrischen
Innenbohrungen. Auf einem Maschinenbett 1 der Schleifmaschine ist ein Spindelstock
2 angeordnet, indem ein Spannfutter 4 für ein Werkstück 3 drehbar gelagert ist. Es
trägt das Werkstück, dessen zylindrische Innenbohrung 6 mit einem Schleifwerkzeug
7 fein bearbeitet wird.
[0012] Das Schleifwerkzeug 7 wird mit einer an sich bekannten Schleifspindeleinheit 5 mit
hoher Drehzahl angetrieben. Sie ist auf einem Schlitten 8 befestigt, vorzugsweise
verschraubt, der axial (Pfeil P in Fig. 1) hin- und hergehend gelagert und angetrieben
ist. Der Schlitten 8 ist im Bereich seiner Schmalseiten 8' und 8" auf jeweils einer
Führung 9 und 10 gelagert. Die Führungen sind durch eine Rundführung 9 und eine mit
Abstand parallel zu ihr verlaufende Rollenführung 10 gebildet. Die Rundführung 9 besteht
im wesentlichen in bekannter Weise aus einer Rundstange 11, die auf dem Maschinenbett
1 angeordnet ist. Auf der Rundstange 11 ist der Schlitten 8 mit Gleitlagerbuchsen
12 axial verschiebbar geführt. Zum Schutz der Führungsbahn ist zu beiden Seiten des
Schlittens 8 eine vorzugsweise durch einen Faltenbalg 13 gebildete Abdeckung vorgesehen.
Auf der gegenüberliegenden Seite des Schlittens 8 ist die Rollenführung 10 angeordnet,
die eine fest mit dem Schlitten verbundene Führungsschiene 14 aufweist. Wie insbesondere
Fig. 2 zeigt, ist an der Führungsschiene 14 ein vertikal nach oben gerichteter Randabschnitt
8a vorgesehen.
[0013] Auf seiner Stirnseite ist die Führungsschiene 14 so verschraubt, daß sie in Verschieberichtung
P über die Längsseite 8"" des Schlittens 8 und über den Randabschnitt 8a ragt. Mit
ihrem in Verschieberichtung P verlaufenden, überstehenden Schienenabschnitt 14a ragt
die Führungsschiene 14 zur Führung des Schlittens 8 zwischen zwei senkrecht übereinander
auf dem Maschinenbett angeordnete Stützrollen 16 und 17, die jeweils eine ballige
Lauffläche haben. Die Stützrollen 16, 17 sind an einem Tragarm 15 der Rollenführung
10 befestigt , der parallel zur Rundstange 11 verläuft und etwa gleiche Länge wie
diese hat. Die Stützrolle 16 wird von einer Feder 44 gegen die Führungsschiene 14
gedrückt (Fig.2), um eine spielfreie Führung zu gewährleisten. Hierzu ist die Stützrolle
16 an einer Lasche 45 befestigt, die schwenkbar an einer mit dem Tragarm 15 fest verbundenen,
vertikal verlaufenden Platte 46 angelenkt ist. Die Feder 44 stützt sich an einer horizontal
verlaufenden Querplatte 47 ab, die an der oberen Stirnseite der Platte 46 vorzugsweise
verschraubt ist.
[0014] Der Schlitten 8 wird über eine Kolben-Zylinder-Einheit 18 (Fig. 1 und 3) und einen
mit ihr verbundenen OsziUerantrieb 19 angetrieben, der durch einen Exzenterantrieb
gebildet ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß das Schleifwerkzeug 7 durch die
Kolben-Zylinder-Einheit 18 in bekannter Weise in die Bohrung 6 des Werkstückes 3 ein-
und ausgefahren werden kann und dann über den Exzenterantrieb 19 innerhalb der Bohrung
6 oszillierend hin- und herbewegbar ist.
[0015] Der verstellbar an der Trägerplatte 20 auf dem Maschinenbett 1 angeordnete Exzenterantrieb
19 besteht im wesentlichen aus einer Exzenterwelle 21, deren Achse quer zur Schleifspindelachse
29 verläuft und die von einem Motor 22, z.B. einem ölmotor, rotierend angetrieben
wird. Die Exzenterwelle 21 bildet einen Lagerbolzen, auf dem die Kolben-Zylinder-Einheit
18 mit einem als sogenanntes Lagerauge ausgebildeten Lagerteil 23 auf der Exzenterwelle
21 befestigt ist. Die Kolben-Zylinder-Einheit 18 ragt durch eine Öffnung 18b (Fig.
3) einer vertikalen Trenn- oder Stützwand 28 des Maschinenbettes 1. Die lichte Weite
der öffnung 18b ist größer als die Außenabmessungen der Kolben-Zylinder-Einheit 18,
so daß sie gegenüber der Trennwand 28 verschwenkt werden kann.
[0016] Es ist auch mit Vorteil möglich, anstelle des Exzenterantriebes einen an sich bekannten
Kugelgewindetrieb vorzusehen, der von einem mittels Winkelcodierer weggesteuerten
Servomotor angetrieben wird (NC-Achse). Besonders günstig ist es, wenn der Kugelgewindetrieb
unter Wegfall der Kolben-Zylinder-Einheit direkt mit dem Schlitten 8 verbunden ist.
Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß das Schleifwerkzeug vom Kugelgewindetrieb
in die Bohrung 6 des Werkstückes ein- und ausgefahren und innerhalb der Bohrung oszillierend
hin- und herbewegt werden kann.
[0017] Das dem Exzenterantrieb 19 gegenüberliegende Ende 24 der Kolbenstange 18a der Kolben-Zylinder-Einheit
18 ist ösenartig ausgebildet und mit dem Schlitten 8 gelenkig verbunden. Hierzu liegt
das Ende 24 (Fig. 1 und 2) zwischen zwei mit Abstand nebeneinander liegenden und an
der Längsseite 8"' des Schlittens 8 befestigten Laschen 24a und 24b an, die miteinander
und mit der öffnung des Endes 24 fluchtende Stecköffnungen haben. In montierter Lage
ist durch die miteinander fluchtenden öffnungen ein Gelenkbolzen 24c gesteckt, der
die Schwenkachse für die Kolbenstange 18a bildet.
[0018] Durch Verstellen der Trägerplatte 20 kann das Schleifwerkzeug 7 innerhalb der Werkstückbohrung
6 in Längsrichtung verstellt werden. Hierzu ist die Trägerplatte 20 mit einem Bolzen
25 zwischen zwei fest auf dem Maschinenbett 1 angeordneten Klötzen 26 schwenkbar gelagert
und wird mit einer Einstellschraube 27 verstellbar gehalten, die an der Trennwand
28 angelenkt ist. Die Einstellschraube 27 ist benachbart und oberhalb der Kolben-Zylinder-Einheit
18 auf der von der Rundführung 9 abgewandten Seite an der Trennwand 28 angelenkt,
indem sie mit einem ösenförmigen Ende 27a (Fig. 3) zwischen zwei zueinander parallelen
Haltelaschen 28a, 28b der Trennwand 28 ragt, die mit der öffnung der Öse 27a fluchtende
öffnungen haben, durch die ein Lagerbolzen 28c (Fig. 1) gesteckt ist. Die Trägerplatte
20 weist eine Spindelmutter 27b auf, die auf der Einstellschraube 27 sitzt, die um
eine quer zur Schleifspindelachse 29 liegende Achse gegenüber der Trägerplatte 20
schwenkbar ist. Durch die gelenkige Befestigung der Einstellschraube 27 kann diese
beim Verschwenken der Trägerplatte 20 entsprechend nach oben oder unten mitschwenken.
[0019] Zum Einstellen und Verändern der Richtung der Schleifspindelachse 29 relativ zur
Werkstückachse 30 ist die Rundführung 9 verstellbar gelagert und angetrieben. Hierzu
ist die Rundstange 11 mit einem dem Spindelstock 2 zugewandten Ende an einem auf dem
Maschinenbett 1 befestigten Lagerbock 31 schwenkbar um eine horizontale, quer zur
Schleifspindelachse 29 liegende Drehachse 32 gelagert. Am gegenüberliegenden Ende
ist die Rundstange 11 von einer Verstelleinrichtung 33 gehalten, die an der Trennwand
28 befestigt ist.
[0020] Mit der Verstelleinrichtung 33 kann die Rundstange 11 um die Drehachse 32 in vertikaler
Richtung verstellt werden.
[0021] Die Verstelleinrichtung 33 weist eine in eine Lagerbohrung 34 der Rundstange 11 ragende
Exzenterwelle 35 auf, die über ein Antriebsglied 37, wie Reibräder, Zahnräder od.dgl.
von einem Servo- oder Schrittmotor 38 angetrieben wird. Anstelle der Exzenterverstellung
kann auch jede andere geeignete Verstelleinrichtung, z.B. ein numerisch gesteuerter
Kugelgewindetrieb (NC-Achse) verwendet werden.
[0022] Die in horizontaler Ebene parallel zur Rundführung 9 verlaufende Rollenführung 10
ist über den Tragarm 15 ebenfalls vertikal verstellbar gelagert und angetrieben. Der
Tragarm 15 ist hierzu mit seinem dem Spindelstock 2 benachbarten Ende in gleicher
Weise wie die Rundstange 11 auf dem Maschinenbett 1 in einem Lagerbock 39 gelagert
und von einer Verstelleinrichtung 40 schwenkbar um eine horizontale, quer zur Schleifspindelachse
29 liegende Drehachse 41 des Lagerbockes 39 gehalten und von einem Servo- oder Schrittmotor
42 angetrieben. Hierdurch ist die Schleifspindelachse 29 in vertikaler Richtung (Höhenlage)
relativ zur Werkstückachse 30 veränderbar, womit in einfacher Weise eine Zustelleinrichtung
für das Schleifwerkzeug 7 gebildet ist. Die Verstelleinrichtung 40 und der Motor 42
sind wie die Verstelleinrichtung 33 und der Motor 38 an der Trennwand 28 oder direkt
auf dem Maschinenbett 1 montiert.
[0023] Die Verstellanordnung für die Rundführung 9 und die Rollenführung 10 ist vorzugsweise
maßlich so getroffen, daß das in Eingriff innerhalb der Bohrung 6 stehende Schleifwerkzeug
7 in halber Breite zwischen zwei zur Verschieberichtung P senkrechten Vertikalebenen
E
1, E2 liegt, die die Berührungslinie der Stützrolle 17 mit der Führungsschiene 14 bzw.
die Drehachse 32 des Lagerbockes 31 enthalten. Durch diese Anordnung wird bei einer
Verstellung der Rundführung 9 über die Verstelleinrichtung 33 nur die Richtung der
Schleifspindelachse 29, nicht aber deren Höhenlage relativ zur Werkstückachse 30 verändert.
Die Höhenlage bzw. die Zustellung des Schleifwerkzeuges 7 erfolgt ausschließlich durch
Verstellen des Tragarmes 15 der Rollenführung 10 mittels der Verstelleinrichtung 40.
[0024] Selbstverständlich können die vorbeschriebenen Verhältnisse der Verstellanordnung
von Fall zu Fall geändert werden, so daß beispielsweise das Schleifwerkzeug 7 nicht
mittig zwischen den Ebenen E
1 und E2 liegt. In diesen Fällen tritt bei einer Verstellung der Rundführungen 9 mittels
der Verstelleinrichtung 33 neben einer Veränderung der Richtung der Schleifwerkzeugachse
auch eine Veränderung ihrer Höhenlage relativ zur Werkstückachse auf.
[0025] Durch eine gleichzeitige Verstellung der Rollenführung 10 mit der Verstelleinrichtung
40 kann die Höhenverstellung der Schleifwerkzeugachse vermieden bzw. die Verstellung
auf das für die Zustellung des Schleifwerkzeuges gewünschte Maß korrigiert werden.
Die Verstellung der Führungen 9 bzw. 10 erfolgt vorzugsweise meßgesteuert, so daß
die Schleifspindelachse 29 automatisch verstellt werden kann. Zu diesem Zweck wird
mit einer (nicht dargestellten) an sich bekannten Meßeinrichtung die Abweichung der
Werkstückbohrung 6 von der Sollform, beispielsweise der Zylinderform, und vom gewünschten
Sollmaß gemessen, wobei die Messungen während bzw. in Arbeitspausen oder nach dem
Schleifen erfolgen können. Die gemessenen Werte werden in geeigneter Form einer (nicht
dargestellten) elektronischen Auswert- und Recheneinheit zugeführt, die die Servo-r
oder Schrittmotore 38, 42 entsprechend ansteuert, welche über die Verstelleinrichtungen
33 bzw. 40 die Führungen 9 und 10 so lange nachstellen, bis das gewünschte Sollmaß
erreicht ist. Dann gibt die Auswert- und Recheneinheit ein Signal, wodurch der Schleifvorgang
beendet wird. Somit kann durch einen Vergleich der Ist- und Sollwerte und eine entsprechende
Nachstellung der Führung 9 und / oder der Führung 10 der Schleifvorgang automatisch
ablaufen und beendet werden.
[0026] Ferner kann der Schleifablauf durch eine mittelbar die Schleifkraft messende Einrichtung
automatisch gesteuert werden. Hierzu wird mittels eines geeigneten Meßwertgebers,vorzugsweise
eines Dehnungsmeßstreifens 43, die durch die Auflagekraft des Schleifschlittens 8
über die Stützrolle 17 hervorgerufene Durchbiegung des Tragarmes 15 gemessen. Diese
Durchbiegung ist ein Maß für die Auflagekraft des Schlittens 8 und für den Abnutzungsgrad
des Werkzeuges 7. Der Dehnungsmeßstreifen 43 ist vorzugsweise an der Stelle der größten
Durchbiegung, d.h. in Höhe der Stützrolle 7,auf der Unterseite des Tragbalkens 15
angeordnet. Die laufend gemessenen Werte werden einer an sich bekannten (nicht dargestellten)
elektronischen Rechen- und Steuervorrichtung zugeführt. Die Meßwerte werden zur Berechnung
der Nachstellung der Führungen 9, 10 herangezogen, so daß sie unter Berücksichtigung
des Verschleißes des Werkzeuges 7 nachgestellt werden. Mit der Rechen- und Steuervorrichtung
wird der Schleifvorgang so gesteuert, daß er optimal verläuft und Abrichtvorgänge
am Schleifwerkzeug 7 auf das notwendige Maß reduziert werden.
1. Schleifmaschine zur Bearbeitung von Innenflächen, insbesondere zylindrischen Innenbohrungen
von Werkstücken, mit einem Maschinenbett, mindestens einem Werkstückspindelstock und
einem eine Schleifspindeleinheit tragenden Schlitten, der auf dem Maschinenbett mit
Führungen verschiebbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (9,
10) auf einander gegenüberliegenden Seiten der Schleifspindeleinheit (5) liegen und
mit jeweils einer Verstelleinrichtung (33, 40) um jeweils eine quer zur Schleifspindelachse
(29) liegende Achse (32, 41) verschwenkbar sind.
2. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (9,
10) durch eine Rund- und Rollenführung gebildet sind, die parallel zueinander verlaufen.
3. Schleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenführung
(10) eine fest mit dem Schlitten (8) verbundene Führungsschiene (14) aufweist, die
zwischen oberen und unteren mit vertikalem Abstand übereinander auf dem Maschinenbett
(1) angeordneten Stützrollen (16,17) verschiebbar geführt ist, die vorzugsweise an
einem, im Maschinenbett (1) schwenkbar angeordneten Tragarm (15) angeordnet sind.
4. Schleifmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm
(15) in einem Lagerbock (39) um eine etwa horizontale, quer zur Schleifspindelachse
(29) liegende Achse (41) schwenkbar gelagert ist und mit einer der Verstelleinrichtungen
(40) verstellbar ist.
5. Schleifmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung
(40) für den Tragarm (15) eine quer zur Schleifspindelachse (29) liegende Exzenterwelle
hat, die von einem Motor (42) angetrieben ist und auf der das eine Ende des Tragarmes
(15) schwenkbar gelagert ist und daß die Verstelleinrichtung (40) für den Tragarm
(15) vorzungsweise durch einen numerisch gesteuerten Kugelgewindetrieb (NC-Achse)
gebildet ist.
6. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise
die obere Stützrolle (16) federnd auf der Führungsschiene (14) liegt und vorzugsweise
mit einer Lasche (45) an einer etwa vertikalen Platte (46) schwenkbar befestigt ist,
die fest mit dem Tragarm (15) verbunden ist.
7. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schlitten (8) über eine Kolben-Zylinder-Einheit (18) mit dem Oszillierantrieb (19),
wie einem Exzenterantrieb , einem numerisch gesteuerten Kugelgewindetrieb (NC-Achse)
verbunden ist, und daß die Kolben-Zylinder-Einheit (18) mit einem Ende (23) auf einerwelle
(21) des Oszillierantriebes (19) sitzt und daß ihr anderes Ende (24) gelenkig mit
dem Schlitten verbunden ist.
8. Schleifmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (21) des
OsziUierantriebes (19) etwa quer zur Schleifspindelachse (29) verläuft und in einer
gegenüber dem Maschinenbett (1) verschwenkbar angeordneten Trägerplatte (20) gehalten
ist, die vorzugsweise mit einem Stellglied (27) verstellbar ist, das an einer etwa
vertikalen Trennwand (28) des Maschinenbettes (1) angelenkt ist.
9. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rundführung (9) aus einer im Maschinen_bett (1) angeordneten Rundstange (11) besteht,
die mit ihrem dem Spindelstock (2) zugewandten Ende vorzugsweise in einem Lagerbock
(31) um die etwa horizontale Achse (32) schwenkbar gelagert ist.
10. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verstelleinrichtung (33) für die Rundführung (9) an der vertikalen Trennwand (28)
des Maschinentisches (1) befestigt ist und eine quer zur Schleifspindelachse (29)
liegende Exzenterwelle (35) hat, die von einem Motor (38), wie einem Servo- oder Schrittmotor,
angetrieben ist und auf der das eine Ende der Rundführung (9) schwenkbar gelagert
ist.
11. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die
Verstelleinrichtung (33) für die Rundführung (9) durch einen numerisch gesteuerten
Ku_gelgewindetrieb (NC-Achse) gebildet ist.
12. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
das Schleifwerkzeug (7) etwa gleichen Abstand von zwei quer zur Verschieberichtung
(P) des Schlittens (8) etwa vertikalen Ebenen (E1 und E2) hat, die eine Berührungslienie der unteren Stützrolle (17) mit der Führungsschiene
(14) bzw. die Schwenkachse (32) der Rundstange (11) enthalten.
13. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verstelleinrichtungen (33,40) für die beiden Führungen (9,10) an eine Soll-Istwert-Vergleicher-
und Regeleinheit angeschlossen sind, die die Verstelleinrichtungen entsprechend einer
Differenz zwischen einem Sollmaß und/oder Sollform (Geometrie) der Werkstückbohrung
und deren Istmaß und/oder Istform regelt.
14. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß
am Tragarm (15) ein Meßwertgeber (43), vorzugsweise ein Dehnungsmeßstreifen, befestigt
ist, der mit einer elektronischen Rechen-und/oder Steuervorrichtung verbunden ist,
deren Ausgang an einen Eingang der Vergleicher-Regel-Einheit angeschlossen ist.