[0001] Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine zum Umfangs- und Konturschleifen von
Werkstücken.
[0002] Bei der Schleifbearbeitung von scheibenförmigen Werkstücken ist es häufig notwendig,
den Umfang des Werkstückes und dessen Kontur zu schleifen. Beispielsweise werden bei
Schneidplatten und insbesondere Wendeschneidplatten für spanabhebende Werkzeugmaschinen
zunächst in einem ersten Schritt die Planseiten der Schneidplatte geschliffen. Anschließend
wird der Umfang geschliffen, um der Schneidplatte ihre Form zu geben, und schließlich
wird die Kontur, das heißt das Schneidkantenprofil der Schneidplatten geschliffen.
Für die beiden letztgenannten Schleifbearbeitungen werden die Schneidplatten üblicherweise
zwischen zwei in einer Spannachse fluchtenden Stößeln gespannt, die einen gesteuerten
Drehantrieb aufweisen, um das Werkstück in Umfangsrichtung in Bezug auf das Schleifwerkzeug
zu positionieren.
[0003] Aus der
DE 10 2006 035 845 A1 ist eine Schleifmaschine zum Schleifen von Wendeschneidplatten bekannt, bei welcher
die Schneidplatten zwischen zwei Stößeln einer rotierend antreibbaren Werkstückspindel
gespannt wird. Die Werkstückspindel ist in einer zu ihrer Rotationsachse parallelen
linearen Achse bewegbar. Eine rotierend antreibbare Schleifspindel trägt ein Schleifwerkzeug,
welches als plane Schleifscheibe ausgebildet ist. Die Schleifspindel ist in einem
Schleifspindelstock gelagert, der in einer zur Achse der Werkstückspindel senkrechten
linearen Achse bewegbar ist. Die Achse der Schleifspindel liegt dabei in der Ebene,
die von den linearen Bewegungsachsen der Werkstückspindel und des Schleifspindelstocks
aufgespannt wird. In dieser Ebene ist die Schleifspindelachse schwenkbar, indem der
Schleifspindelstock um eine zu dieser Ebene senkrechte Schleifspindel-Schwenkachse
schwenkbar ist.
[0004] Aus der
DE 42 40 063 A1 ist eine Schleifmaschine zum Umfangs- und Konturschleifen von Schneidplatten bekannt,
bei welcher die zu schleifende Schneidplatte zwischen Stößeln einer rotierend antreibbaren
Werkstückspindel gespannt wird. Die Werkstückspindel ist um eine zu ihrer Achse senkrechte
Werkstückspindel-Schwenkachse schwenkbar. Eine rotierend antreibbare Schleifspindel,
die ein als plane Schleifscheibe ausgebildetes Schleifwerkzeug trägt verläuft in der
Schwenkebene der Werkstückspindel und ist in zwei zueinander senkrechten linearen
Achsen in dieser Ebene bewegbar.
[0005] Aus der
DE 43 01 214 A1 ist eine Schleifmaschine zum Schleifen von Schneidplatten bekannt, die im Wesentlichen
der Schleifmaschine der
DE 42 40 063 A1 entspricht. Das Schleifwerkzeug ist jedoch als topfförmige Schleifscheibe ausgebildet.
[0006] Allen diesen bekannten Schleifmaschinen gemeinsam ist, dass diese Schleifmaschinen
als Vier-Achsen-Schleifmaschinen ausgebildet sind. Die Werkstückspindel und die Schleifspindel
sind in zwei linearen Achsen gegeneinander verschiebbar. Die in der Werkstückspindel
gespannte Schneidplatte ist mittels der Werkstückspindel um eine rotatorische Achse
drehbar, um die unterschiedlichen Umfangsbereiche der Schneidplatte mittels des Schleifwerkzeugs
zu bearbeiten. In einer zweiten rotatorischen Achse können die Achsen der Werkstückspindel
und der Schleifspindel in einer die Werkstückspindelachse einschließenden Ebene gegeneinander
verschwenkt werden, um den Anstellwinkel des Schleifwerkzeugs gegenüber der Schneidplatte
zu ändern. Die in einem vorangehenden Bearbeitungsschritt an ihren Planseiten geschliffenen
Schneidplatten bzw. Wendeschneidplatten werden zwischen den Stößeln der Werkstückspindel
gespannt und können in dieser einen Aufspannung sowohl in ihrer Umfangsform geschliffen
werden, indem die Schneidplatte mittels der Werkstückspindel gedreht wird, als auch
in ihrer Kontur, d. h. in der Profilform des Schneidplattenrandes, indem die Achsen
der Schleifspindel und der Werkzeugspindel gegeneinander verschwenkt werden.
[0007] Bei diesen bekannten Vier-Achsen-Schleifmaschinen können jedoch nur solche Umfanglinien
und Konturflächen geschliffen werden, die plan oder konvex nach außen gewölbt sind.
Solche geraden Umfangslinien sind insbesondere die Schneidkanten der Schneidplatten
und insbesondere der Wendeschneidplatten. Ebene Konturflächen sind beispielsweise
Fasen der Schneidkanten und an die Schneidkante anschließende Freiwinkel. Oft ist
es allerdings auch erforderlich, Umfangslinien und/oder Konturflächen zu schleifen,
die konkav nach innen gewölbt sind. Solche konkaven Umfangslinien und Konturflächen
treten beispielsweise auf, wenn an den Schneidplatten vorspringende Zähne für das
Einstichdrehen oder senkrecht zur Schneidplattenebene verlaufende Nuten ausgearbeitet
werden sollen. Hierzu sind die bekannten Vier-Achsen-Schleifmaschinen nicht geeignet,
sodass das Werkstück für eine separate Schleifbearbeitung nochmals gespannt werden
muss.
[0008] Aus der
DE 28 28 168 A1 ist eine Schleifmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, mit
welcher eine 6-achsige Schleifbearbeitung möglich ist. Hierzu ist die das Schleifwerkzeug
tragende Schleifspindel in zwei linearen Achsen numerisch gesteuert verfahrbar, wobei
die Schleifspindel zusätzlich um eine zur Schleifspindelachse senkrecht verlaufende
Schleifspindel-Schwenkachse verschwenkbar ist. Das Werkstück ist an einer Werkstückspindel
spannbar, die um ihre Werkstückspindelachse rotierend antreibbar ist. Die Werkstückspindelachse
ist um eine diese Werkstückspindelachse schneidende Werkstückspindel-Schwenkachse
schwenkbar und auf einem in der dritten linearen Achse verfahrbaren Schlitten gelagert.
Der Aufbau dieser Schleifmaschine ist aufwendig. Ein Umrüsten der Schleifmaschine
für die Bearbeitung unterschiedlicher Werkstücke ist schwierig.
[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleifmaschine zum Umfangs- und Konturschleifen
von Werkstücken, insbesondere von Schneidplatten und Wendeschneidplatten zur Verfügung
zu stellen, welches die Schleifbearbeitung in einer einzigen Aufspannung des Werkstückes
und ein flexibles Umrüsten zur Anpassung an unterschiedliche Werkstücke ermöglicht.
[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1.
[0011] Vorteilhafte Ausführung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0012] Die erfindungsgemäße Schleifmaschine ist als Sechs-Achsen-Schleifmaschine ausgebildet.
Die rotierend antreibbare Schleifspindel, an welcher das Schleifwerkzeug gespannt
wird, und die rotierend antreibbare Werkstückspindel, an welcher das Werkstück, insbesondere
eine Schneidplatte oder Wendeschneidplatte spannbar ist, sind in drei linearen Achsen
relativ zueinander numerisch gesteuert bewegbar. Die das Werkstück spannende Werkstückspindel
ist um ihre Achse gesteuert drehbar, um das Schleifwerkzeug mit den verschiedenen
Umfangsbereichen des Werkstückes in Eingriff bringen zu können. Die Werkstückspindel
ist weiter um eine ihre Achse schneidende Werkstückspindel-Schwenkachse gesteuert
schwenkbar, sodass das Schleifwerkzeug die Profilkontur der Schneidplatte abfahren
kann. Zusätzlich zu diesen zwei rotatorischen Achsen ist die Schleifspindel auch noch
um eine Schleifspindel-Schwenkachse als dritte rotatorische Achse schwenkbar, wobei
diese Schleifspindel-Schwenkachse quer zur Schleifspindelachse verläuft. Durch diese
dritte rotatorische Achse ist es möglich, die Schleifspindelachse im Winkel gegenüber
der Werkstückspindel zu verschwenken, sodass die Achse der Schleifspindel und damit
die Achse des rotierenden Schleifwerkzeuges die Schwenkebene der Werkstückspindel
schneidet. Auf diese Weise kann das Schleifwerkzeug mit seiner Rotationsachse auch
so in Bezug auf das Werkstück ausgerichtet werden, dass das Schleifwerkzeug an dem
Werkstück parallel zu der Achse der Werkstückspindel und damit zur Achse des Werkstücks
angreift. Auf diese Weise können auch konkave Umfangslinien und konkave Konturflächen
des Werkstückes geschliffen werden, ohne dass das Werkstück umgespannt werden muss.
[0013] Bei der erfindungsgemäßen Schleifmaschine sind die Werkstückspindel und ein diese
Werkstückspindel rotierend antreibbarer Servomotor in einer Spannvorrichtung aufgenommen,
die als modulare Baueinheit an der Werkstück-Schwenkspindel montierbar ist. Bei montierter
Spannvorrichtung schneidet dabei die Werkstückspindelachse die Werkstück-Schwenkachse
rechtwinklig. Eine herkömmliche Schleifmaschine mit einer Rotationsachse für das Werkstück
kann mittels der Spannvorrichtung in einfacher Weise in eine Schleifmaschine mit einer
zusätzlichen Werkstück-Rotationsachse umgerüstet werden. Weiter ermöglicht die modulare
Ausgestaltung der Spannvorrichtung ein einfaches Umrüsten der Schleifmaschine zur
Anpassung an unterschiedliche Werkstücke, da sämtliche für das Spannen des Werkstückes
erforderlichen Elemente in der Spannvorrichtung angeordnet sind.
[0014] Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen
- Figur 1
- schematisch den Grundaufbau der Schleifmaschine,
- Figur 2
- in perspektivischer Ansicht die wesentlichen Teile der Schleifmaschine,
- Figur 3
- eine Figur 2 entsprechende Darstellung in einer anderen Arbeitsposition und
- Figur 4
- in perspektivischer Ansicht eine Spannvorrichtung.
[0015] In Figur 1 ist schematisch der Grundaufbau einer Schleifmaschine gezeigt. Die Schleifmaschine
weist ein Maschinenbett 10 mit einer vertikalen Rückwand 12 auf. Auf dem Maschinenbett
10 ist ein Tisch 14 angeordnet, der in einer horizontalen Y-Achse senkrecht zur vorderen
Bedienerseite und zur Rückwand 12 numerisch gesteuert linear verfahrbar ist. An der
Rückwand 12 ist ein Kreuzschlitten angeordnet, der in einer zur Y-Achse senkrechten
horizontalen linearen X-Achse und in einer zu der X-Achse und der Y-Achse senkrechten
vertikalen linearen Z-Achse numerisch gesteuert verfahrbar ist. Unten an dem Schlitten
16 ist eine Schleifspindeleinheit 18 angeordnet, die um eine zur Z-Achse parallele
C-Achse drehbar in dem Schlitten 16 gelagert ist und um diese C-Achse numerisch gesteuert
angetrieben schwenkbar ist. In der Schleifspindeleinheit 18 ist horizontal eine Schleifspindel
gelagert, die durch einen Spindelmotor 20 angetrieben wird und an ihrem freien Ende
ein Schleifwerkzeug 22 trägt, das in der Zeichnung als topfförmige Schleifscheibe
dargestellt ist, aber auch als ebene Schleifscheibe ausgebildet sein kann. Auf dem
Tisch 14 ist eine Werkstück-Schwenkspindeleinheit 24 angeordnet, die eine Werkstück-Schwenkspindel
26 aufnimmt. Die Werkstück-Schwenkspindel 26 ist mittels eines Motors 28 numerisch
gesteuert um ihre zur X-Achse parallele A-Achse drehbar.
[0016] Wie in den Figuren 2 und 3 zu sehen ist, ist an der Werkstück-Schwenkspindel 26 eine
Spannvorrichtung montiert, wie sie in Figur 4 gezeigt ist. Die Spannvorrichtung ist
eine selbständige Baueinheit, die modular an der A-Achse angebaut werden kann.
[0017] Die Spannvorrichtung weist einen Grundkörper 30 auf. An dem Grundkörper 30 sind Kupplungsmittel
angebracht, mit welchen der Grundkörper 30 fest mit der Werkstück-Schwenkspindel 26
verbunden werden kann. Die Kupplungsmittel bestehen im dargestellten Ausführungsbeispiel
aus einem Schaftkegel 32, der in den Aufnahmeflansch der Werkstück-Schwenkspindel
26 eingesetzt und mit diesem verschraubt wird. Der Grundkörper 30 ist somit über die
Werkstück-Schwenkspindel 26 gesteuert um die A-Achse schwenkbar.
[0018] In dem Grundkörper 30 ist eine Werkstückspindel gelagert. Hierzu ist in dem Grundkörper
30 ein Servomotor 34 fest aufgenommen. An einem Flansch 36 der Motorwelle des Servomotors
34 ist ein Gegenstößel 38 montiert, der koaxial mit der Motorwelle des Servomotors
34 fluchtet. Der Gegenstößel 38 kann mittels des Servomotors 34 numerisch gesteuert
um seine Mittelachse, die als Werkstück-Spindelachse bezeichnet wird, gedreht werden.
Der Servomotor 34 und der Gegenstößel 38 sind in dem Grundkörper 30 so angeordnet,
dass die Achse des Gegenstößels 38, d.h. die Werkstückspindelachse die Mittelachse
des Schaftkegels 32 und damit die A-Achse orthogonal schneidet. Dementsprechend kann
die Werkstückspindelachse auch als B-Achse bezeichnet werden, wie dies in Figur 2
angedeutet ist.
[0019] Unterhalb der Werkstückspindelachse und von dieser beabstandet ist in dem Grundkörper
30 ein Führungsblock 40 gelagert. Der Führungsblock 40 ist in einer zur Werkstückspindelachse
parallelen Richtung linear verschiebbar in dem Grundkörper 30 geführt. Hierzu weist
der Grundkörper 30 beispielsweise eine Aussparung auf, in welcher der Führungsblock
40 angeordnet ist und auf Führungen 42 gleitet, die parallel zur Werkstückspindelachse
verlaufen und in dem Grundkörper 30 angebracht sind. Die Führungen 42 sind in dem
dargestellten Ausführungsbeispiel als Führungsstangen ausgebildet. Der Führungsblock
40 kann sich auf den Führungen 42 frei bewegen mit einem Hub von beispielsweise etwa
10 Millimetern.
[0020] Auf dem Führungsblock 40 ist eine Führungsbuchse 44 befestigt. Die Führungsbuchse
44 ist axial fluchtend mit der Mittelachse des Gegenstößels 38 ausgerichtet. In der
Führungsbuchse 44 ist ein Spannstößel 46 spielfrei sowohl axial als auch rotatorisch
frei beweglich geführt. Der Spannstößel 46 ist an seinem dem Gegenstößel 38 zugewandten
Ende vorzugsweise konisch ausgebildet. Ein Werkstück, insbesondere eine Wendeschneidplatte
48, kann zwischen dem Gegenstößel 38 und dem Spannstößel 46 gespannt werden, indem
die Wendeschneidplatte 48 mittig zur Werkstückspindelachse angeordnet wird und der
Spannstößel 46 gegen den Gegenstößel 38 kraftbeaufschlagt bewegt wird. Der Spannstößel
46 kann dabei in eine Spannmulde oder Spannbohrung der Wendeschneidplatte 48 eindringen,
um diese zentriert an dem Gegenstößel 38 zu spannen.
[0021] Die Wendeschneidplatte 48 kann beispielsweise durch einen Handling-Greifer 68 erfasst
werden, der mittels des Kreuzschlittens 16 verfahren wird. Der Handling-Greifer 68
legt die geschliffene Wendeschneidplatte 48 beispielsweise in einer Kassette 70 ab,
entnimmt der Kassette 70 eine unbeschliffene Wendeschneidplatte 48 und bringt diese
in die Spannstellung zwischen dem Gegenstößel 38 und dem Spannstößel 46.
[0022] Das Werkstück, nämlich die Wendeschneidplatte 48, wird mittels der Schleifscheibe
22 geschliffen. Mittels des Kreuzschlittens 16 wird die Schleifscheibe 22 in der X-Achse
und der Z-Achse zugestellt, während eine Zustellbewegung in der Y-Achse über den Tisch
14 erfolgen kann. Zum Umfangschleifen der Wendeschneidplatte 48 wird die Spannvorrichtung
um die A-Achse so geschwenkt, dass die durch den Gegenstößel 38 und den Spannstößel
46 definierte Werkstückspindelachse horizontal, d.h. parallel zur Y-Achse steht. Der
Umfang kann nun geschliffen werden, indem der Gegenstößel 38 mittels des Servomotors
34 um die Werkstückspindelachse gedreht wird. Dabei wird das Werkstück, die Wendeschneidplatte
48 reibschlüssig mitgedreht und auch der Spannstößel 46 dreht sich frei in der Führungsbuchse
44. Anschließend kann die Schneidenkontur der Wendeschneidplatte 48 in derselben Spannung
geschliffen werden, wozu die Spannvorrichtung mittels des Motors 28 um die A-Achse
geschwenkt wird. Dadurch wird der Anstellwinkel der Werkstückspindelachse gegen die
Achse der Schleifscheibe 22 geschwenkt, um beispielsweise Fasen der Schneidkante,
Freiwinkelflächen am Umfang und eventuelle Mulden in den Plattenebenen herzustellen.
[0023] Da die Schleifspindel mit dem Schleifwerkzeug 23 um die C-Achse geschwenkt werden
kann, kann auch der Winkel verstellt werden, den die Schleifspindelachse mit der Ebene
einschließt, in welcher die Werkstückspindelachse verschwenkt wird, wenn die Spannvorrichtung
um die A-Achse gedreht wird. Es können topfförmige Schleifscheiben 22 verwendet werden,
die mit Schleifbelägen am Außenumfang und/oder am Innenumfang und/oder an dem stirnseitigen
Rand ausgebildet sind. Ebenso können Planschleifscheiben eingesetzt werden, die Schleifbeläge
am Außenumfang und/oder an den seitlichen Randflächen aufweisen. Diese Schleifwerkzeuge
können an dem Werkstück, insbesondere einer Wendeschneidplatte so angreifen, dass
die Schleifbewegung in Umfangsrichtung der Wendeschneidplatte läuft. Hierzu wird die
Schleifspindel um die C-Achse so geschwenkt, dass sie in der Schwenkebene der Werkstück-Spindelachse
liegt, d. h. in der Y-Z-Ebene. Dies entspricht der Bearbeitung bei herkömmlichen Vier-Achsen-Schleifmaschinen.
Es können konvexe und gerade Umfangslinien und Konturflächen geschliffen werden. Die
Schleifspindel kann auch um die C-Achse in eine Stellung geschwenkt werden, in der
sie senkrecht zur Schwenkebene der Werkstück-Spindelachse steht, d. h. parallel zur
X-Achse, wie dies in Figur 2 gezeigt ist. Die Schleifbewegung läuft dabei senkrecht
zur Wendeschneidplatte und deren Umfangsrichtung. Damit können auch konkave Umfangslinien
und Konturflächen geschliffen werden. Die Positionierung des Schleifwerkzeugs in Bezug
auf den Umfang der Wendeschneidplatte erfolgt durch die gesteuerte X-Achse, während
der Vorschub in der Kontur durch die gesteuerte Y-Achse erfolgt. Sämtliche Schleifbearbeitungen
können dabei in derselben Aufspannung des Werkstückes durchgeführt werden.
[0024] Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, ist der Gegenstößel 38 so geformt, dass
sich sein Durchmesser von dem an dem Wellenflansch des Servomotors 34 angeflanschten
Ende konisch gegen das am Werkstück 48 anliegende Ende verringert. Dadurch weisen
die Stößel 38 und 46 beiderseits der gespannten Wendeschneidplatte 48 einen kleinen
Durchmesser auf, so dass ausreichender Freiraum vorhanden ist, um mit der Schleifscheibe
22 beidseitig an der Wendeschneidplatte 48 angreifen zu können.
Bezugszeichenliste
[0025]
- 10
- Maschinenbett
- 12
- Rückwand
- 14
- Tisch
- 16
- Schlitten
- 18
- Schleifspindeleinheit
- 20
- Spindelmotor
- 22
- Schleifwerkzeug
- 24
- Werkstückspindeleinheit
- 26
- Werkstücks-Schwenkspindel
- 28
- Motor
- 30
- Grundkörper
- 32
- Schaftkegel
- 34
- Servomotor
- 36
- Flansch
- 38
- Gegenstößel
- 40
- Führungsblock
- 42
- Führungen
- 44
- Führungsbuchse
- 46
- Spannstößel
- 48
- Wendeschneidplatte
- 68
- Handling-Greifer
- 70
- Kassette
1. Schleifmaschine zum Umfangs- und Konturschleifen von Werkstücken, insbesondere Schneidplatten
und Wendeschneidplatten, mit einer rotierend antreibbaren Schleifspindel, an welcher
ein Schleifwerkzeug (22) spannbar ist, mit einer rotierend antreibbaren Werkstückspindel
(38, 46), an welcher ein Werkstück (48) spannbar ist, wobei die Schleifspindel und
die Werkstückspindel (38, 46) in drei zueinander senkrechten linearen Achsen (X-,
Y-, Z-Achse) gesteuert gegeneinander bewegbar sind, wobei die Schleifspindel um eine
quer zur Schleifspindelachse verlaufende Schleifspindel- Schwenkachse (C-Achse), die
zu einer der linearen Achsen (Z-Achse) parallel verläuft, schwenkbar ist und wobei
die Werkstückspindel (38, 46) um eine die Werkstückspindelachse (B-Achse) rechtwinklig
schneidende Werkstückspindel-Schwenkachse (A-Achse), die zu einer anderen der linearen
Achsen (X-Achse) parallel verläuft, gesteuert schwenkbar ist,
dadurch gekennzeichnet, das die Werkstückspindel (38, 46) und ein Servomotor (34) für ihren rotierenden Antrieb
in einer Spannvorrichtung aufgenommen sind, dass die Spannvorrichtung als modulare
Baueinheit mit Kupplungsmittel fest an der Werkstück-Schwenkspindel (26) montierbar
ist und dass bei montierter Spannvorrichtung die Werkstückspindelachse (B-Achse) die
Werkstückspindel-Schwenkachse (A-Achse) rechtwinklig schneidet.
2. Schleifmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifspindel um die Schleifspindel-Schwenkachse (C-Achse) schwenkbar in einem
Schlitten (16) gelagert ist, der in zwei zueinander senkrechten linearen Achsen (X-und
Z-Achse) verfahrbar ist, und dass die Werkstückspindel (38, 46) in der dritten linearen
Achse (Y-Achse) verfahrbar ist.
3. Schleifmaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückspindel (38, 46) auf einem Tisch (14) angeordnet ist, der horizontal
(Y-Achse) auf einem Maschinenbett (10) der Schleifmaschine bewegbar ist und dass der
Schlitten (16) an einer vertikalen Rückwand (12) des Maschinenbettes (10) in den zwei
linearen Achsen (X- und Z-Achse) bewegbar ist.
4. Schleifmaschine nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifspindel hängend unten an dem Schlitten (16) angeordnet ist.
5. Schleifmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückspindel zwei kraftbeaufschlagte axial gegeneinander gerichtete Stößel
(38, 46) aufweist, zwischen denen das Werkzeug gespannt wird.