-
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum Schleifen von Werkstücken, insbesondere zum Schleifen von Bremsscheiben, wobei die Werkzeugmaschine eine Werkstückspindel für ein zu bearbeitendes Werkstück sowie zwei Schleifspindeln mit daran angeordneten Schleifscheiben umfasst.
-
Derartige Werkzeugmaschinen sind aus der Praxis in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Sie werden beispielsweise dazu benutzt, die Flächen von Bremsscheiben zu bearbeiten. Beim Schleifen von Werkstücken, insbesondere beim Schleifen von Bremsscheiben kann sogenannter Schleifbrand entstehen, der die Güte des bearbeiteten Werkstücks beeinträchtigen kann. Schleifbrand kann insbesondere dann entstehen, wenn sich eine Kontaktfläche zwischen den Schleifscheiben und dem zu bearbeitenden Werkstück während der Bearbeitung lokal stark erhitzt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art bereitzustellen, die das Risiko von Schleifbrand während der Bearbeitung des Werkstücks reduziert oder gar vollständig vermeidet.
-
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die die Mittel und Merkmale des unabhängigen Anspruchs aufweist. So wird bei einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art insbesondere vorgeschlagen, dass Rotationsachsen der Schleifspindeln quer, insbesondere rechtwinklig, zu einer Rotationsachse der Werkstückspindel ausgerichtet sind und dass die Schleifscheiben jeweils eine Schneide aufweisen, deren Breite kleiner als eine in Bezug auf die Rotationsachse der Werkstückspindel in radialer Richtung messbare Breite einer zu bearbeitenden Fläche eines zu bearbeitenden Werkstücks ist.
-
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine erlaubt eine etwa linienförmige oder nahezu punktförmige Bearbeitung des Werkstücks. So wird die Kontaktfläche zwischen dem Werkstück und den Schleifscheiben reduziert, was günstig zur Vermeidung einer lokalen Überhitzung des Werkstücks und damit zur Vermeidung von Schleifbrand ist. Ferner können mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine Schleifspuren an dem Werkstück erzeugt werden, die nicht bogenförmig auf dem Werkstück verlaufen und somit keine Zykloiden bilden. Die linienförmige oder punktförmige Bearbeitung, die die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine erlaubt, ermöglicht eine genauere und eine schnellere Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere von Bremsscheiben. Vor allem bei der anspruchsvollen Bearbeitung von mit Hartstoffen beschichteten Bremsscheiben hat die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine Vorteile. Bei der Bearbeitung derartiger Bremsscheiben kann das Risiko von lokalen Überhitzungen und Schleifbrand aufgrund der Werkstoffe, aus denen die Schleifscheiben einerseits und die Beschichtung der Bremsscheiben andererseits bestehen, erhöht sein. Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine, bei der die Kontaktfläche zwischen Werkstück und Schleifscheiben geringer als bei vorbekannten Werkzeugmaschinen ist, kann eine lokale Erhitzung oder Überhitzung bei derartigen Bremsscheiben effektiv verringert oder vermieden werden.
-
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Schleifscheiben und die Werkstückspindel während der Bearbeitung einer zu bearbeitenden Fläche eines an der Werkstückspindel aufgespannten Werkstücks um einen Stellweg relativ zueinander bewegbar sind, insbesondere rechtwinklig zur Rotationsachse der Werkstückspindel, dessen gesamte Länge größer als eine Breite der Schneiden der Schleifscheiben ist. Dadurch ist es möglich, dass die Schleifscheiben jeweils nur einen Teil der zu bearbeitenden Fläche des Werkstücks mit ihren Schneiden kontaktieren, was einer Erhitzung des Werkstücks und des Auftretens von Schleifbrand entgegenwirken kann.
-
An dieser Stelle sei erwähnt, dass sich der Stellweg der zuvor beschriebenen relativen Stellbwegung aus einzelnen Stellwegen zusammensetzen kann, die von der Werkstückspindel einerseits und den Schleifscheiben andererseits zurückgelegt werden können. Vorteilhaft ist es, wenn eine Breite der Schneiden der Schleifscheiben kleiner als der gesamte Stellweg der Relativbewegung zur Bearbeitung der Fläche des Werkstücks ist. In jedem Fall sind die Schneiden der Schleifscheiben schmaler als eine in Bezug auf die Rotationsachse der Werkstückspindel in radialer Richtung messbare Breite der zu bearbeitenden Flächen des Werkstücks.
-
So ist es möglich, die Schleifscheiben zur Bearbeitung eines an der Werkstückspindel aufgespannten Werkstücks quer, insbesondere rechtwinklig, zur Rotationsachse der Werkstückspindel entlang eines Stellwegs zu bewegen. Ferner kann auch die Werkstückspindel mit einem daran aufgespannten Werkstück relativ zu den Schleifscheiben entlang des Stellwegs oder eines Teils des Stellwegs bewegt werden.
-
Auf beide Weisen ist es möglich, die gesamte zu bearbeitende Fläche des Werkstücks mit Hilfe der Schleifscheiben nach und nach zu bearbeiten. Die Schleifscheiben können so dimensioniert sein, dass die Breite der Schneiden der Schleifscheiben kleiner als der Stellweg der Schleifscheiben bei der Bearbeitung des Werkstücks ist. Dies begünstigt die zuvor beschriebene feine und dennoch schnelle Bearbeitung des Werkstücks bei gleichzeitiger Minimierung des Risikos von Schleifbrand.
-
Besonders geeignet können Schleifscheiben sein, die einen Durchmesser aufweisen, der ein Mehrfaches oder ein Vielfaches, insbesondere zumindest ein Fünffaches oder zumindest ein Achtfaches oder zumindest ein Zehnfaches oder zumindest ein Fünfzehnfaches oder zumindest ein Zwanzigfaches, der Breite der Schneiden beträgt.
-
An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Rotationsachsen der Schleifspindeln parallel zueinander ausgerichtet sein können. In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, wenn die Rotationsachsen der Schleifspindeln dann in einem rechten Winkel zu der Rotationsachse der Werkstückspindel angeordnet sind.
-
Zumindest eine der Schleifscheiben kann an ihrer Umfangsseite eine umlaufende Schrägfläche aufweisen. Die umlaufende Schrägfläche kann vorzugsweise der Rotationsachse der Werkstückspindel abgewandt sein. Ferner kann die Schrägfläche an die Schneide der Schleifscheibe angrenzen. Die benachbart zur Schneide der Schleifscheibe ausgebildete, umlaufende Schrägfläche kann eine Abfuhr von Spänen und Schleifstaub begünstigen und so dazu beitragen, das Risiko von Schleifbrand weiter zu reduzieren oder gar zu vermeiden. Ferner können derartige Schrägflächen an einer oder an beiden Schleifscheiben eine zügige Abfuhr von Spänen aus dem Arbeitsbereich der Schleifscheiben bewirken, wodurch auch eine beträchtliche Menge an Prozesswärme abgeführt werden kann. Dies die Güte des bearbeiteten Werkstücks begünstigen. Wenn die umlaufende Schrägfläche der zumindest einen der beiden Schleifscheiben an der der Rotationsachse der Werkstückspindel abgewandten Seite der Schleifscheibe angeordnet ist, entsteht auf der Rückseite der Schleifscheibe ein Freiraum, der ebenfalls zur Kühlung der Schleifscheibe einerseits und des Werkstücks andererseits beitragen kann. Da das Werkstück während seiner Bearbeitung mit den Schleifscheiben in der Regel um die Rotationsachse der Werkstückspindel rotiert, kann die dadurch entstehende Fliehkraft zur Spanabfuhr aus dem Eingriffsbereich der Schleifscheiben genutzt werden. Insofern ist es vorteilhaft, wenn die umlaufende Schrägfläche der Rotationsachse der Werkstückspindel abgewandt ist.
-
Die Schleifscheiben können in Schleifstellung zwischen sich einen Bearbeitungsraum zur Aufnahme und Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere einer Bremsscheibe ausbilden. Auf diese Weise ist es möglich, zwei einander abgewandte Seiten des Werkstücks, zum Beispiel zwei einander abgewandte Flachseiten einer Bremsscheibe gleichzeitig zu bearbeiten. Auch aus Gründen der Statik und Kraftab- beziehungsweise - einleitung kann eine derartige beidseitige Bearbeitung eines Werkstücks günstig sein. Auch diese Anordnung der Schleifscheiben relativ zu einem zwischen den Schleifscheiben in Bearbeitungsstellung befindlichem Werkstück kann eine genaue und zügige Bearbeitung des Werkstücks begünstigen.
-
Um die Schleifscheiben von Zeit zu Zeit abrichten und von Schleifstaub befreien zu können, kann es vorteilhaft sein, wenn die Werkzeugmaschine eine Abrichtvorrichtung mit einem Abrichtwerkzeug aufweist.
-
Die Abrichtvorrichtung kann eine Abrichtspindel umfassen, mit der das Abrichtwerkzeug drehbar antreibbar ist. Dabei kann eine Rotationsachse der Abrichtspindel quer, insbesondere rechtwinklig, zu der Rotationsachse der Werkstückspindel ausgerichtet sein. Ferner ist es möglich, dass die Rotationsachse der Abrichtspindel parallel zu den Rotationsachsen der Schleifspindeln für die Schleifscheiben ausgerichtet ist.
-
Das Abrichtwerkzeug kann in Abrichtposition zwischen den beiden Schleifscheiben positioniert sein. Auf diese Weise ist es möglich, beide Schleifscheiben gleichzeitig mit ein und demselben Abrichtwerkzeug abzurichten. Wenn das Abrichtwerkzeug in Abrichtposition zwischen den beiden abzurichtenden Schleifscheiben positioniert ist, können sich beim Abrichten der Schleifscheiben auftretende Reaktionskräfte gegenseitig aufheben, was eine Lagerung des Abrichtwerkzeugs vereinfachen kann.
-
Bei einer Ausführungsform der Werkzeugmaschine ist vorgesehen, dass die Schleifscheiben in eine Abrichtposition an dem Abrichtwerkzeug positionierbar sind. Bei einer anderen Ausführungsform der Werkzeugmaschine ist das Abrichtwerkzeug in eine Abrichtposition an den Schleifscheiben positionierbar. Bei einer dritten Ausführungsform der Werkzeugmaschine ist vorgesehen, dass sowohl die Schleifscheiben als auch das Abrichtwerkzeug entsprechend positionierbar sind, um in die zum Abrichten der Schleifscheibe erforderlichen Positionen relativ zueinander zu gelangen.
-
Das Abrichtwerkzeug der Abrichtvorrichtung kann ein Abrichtprofil aufweisen, das an eine stirnseitige Geometrie, insbesondere an eine umlaufende Schrägfläche der Schleifscheiben angepasst ist.
-
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder in Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale des Ausführungsbeispiels. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
- 1 eine stark schematisierte Seitenansicht einer Werkzeugmaschine mit zwei in Schleifstellung an einer zu bearbeitenden Bremsscheibe befindlichen Schleifscheiben,
- 2 die Werkzeugmaschine aus 1 mit in Abrichtposition an einem Abrichtwerkzeug befindlichen Schleifscheiben, sowie
- 3 eine weitere Ausführungsform einer Werkzeugmaschine mit Schleifscheiben in Schleifstellung an einer Bremsscheibe, wobei die Schleifscheiben an ihren einer Rotationsachse einer Werkstückspindel der Werkzeugmaschine abgewandten Rückseiten jeweils eine umlaufende Schrägfläche aufweisen.
-
Die 1, 2 und 3 zeigen zwei jeweils im Ganzen mit 10 bezeichnete Werkzeugmaschinen zum Schleifen von Werkstücken 2, nämlich zum Schleifen von Bremsscheiben 2. Jede der gezeigten Werkzeugmaschinen 10 weist eine Werkstückspindel 1 sowie zwei Schleifspindeln 4 und 8 auf, an denen jeweils eine Schleifscheibe 3 beziehungsweise 7 angeordnet ist.
-
Die in den 1 und 2 einerseits und 3 andererseits gezeigten Werkzeugmaschinen 10 unterscheiden sich lediglich durch ihre Schleifscheiben 3 und 7 voneinander.
-
Die Rotationsachsen 9 und 11 der Schleifscheiben 4 und 8 sind erkennbar rechtwinklig zu einer Rotationsachse 12 der Werkstückspindel 1 ausgerichtet. Die Schleifscheiben 3 und 7 weisen jeweils eine Schneide 13 auf, deren Breite kleiner als eine in Bezug auf die Rotationsachse 12 der Werkstückspindel 1 in radialer Richtung messbare Breite einer zu bearbeitenden Fläche des zu bearbeitenden Werkstücks 2 ist. Die Schleifscheiben 3 und 7 haben ferner einen Durchmesser aufweisen, der ein Vielfaches der Breite der Schneiden 13 beträgt.
-
Die Werkstückspindel 1 wird relativ zu den Schleifscheiben 3 und 7 zur Bearbeitung des an der Werkstückspindel 1 aufgespannten Werkstücks 2 rechtwinklig zur Rotationsachse 12 der Werkstückspindel 1 entlang eines Stellwegs verfahren, wobei die Breite der Schneiden 13 der Schleifscheiben 3 und 7 kleiner als der Stellweg der Werkstückspindel 1 ist. Der Stellweg der Schleifscheiben 3 und 7 verläuft dabei entlang der in den Figuren eingezeichneten X-Achse. Die Werkstückspindel 1 ist somit entlang der X-Achse bewegbar und kann auch entlang der Z-Achse, die in Richtung der Rotationsachse 12 der Werkstückspindel 1 ausgerichtet ist, bewegt werden.
-
Die Rotationsachsen 9 und 11 der Schleifspindeln 3 und 7 sind parallel zueinander und rechtwinklig zu der Rotationsachse 12 der Werkstückspindel 1 ausgerichtet.
-
Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Werkzeugmaschine 10 weisen beide Schleifscheiben 3 und 7 an ihrer Umfangsseite 14 jeweils eine umlaufende Schrägfläche 15 auf. Die umlaufenden Schrägflächen 15 sind dabei der Rotationsachse 12 der Werkstückspindel 1 abgewandt, was eine Spanabfuhr auch durch die Rotation des Werkstücks 2 um die Rotationsachse 12 der Werkstückspindel 1 begünstigt. Die Schrägflächen 15 grenzen an die Schneiden 13 der Schleifscheiben 3 beziehungsweise 7 jeweils an.
-
Die 1 und 3 zeigen die Werkzeugmaschinen 10 mit jeweils in Schleifstellung befindlichen Schleifscheiben 3 und 7. In dieser Schleifstellung bilden die beiden Schleifscheiben 3 und 7 zwischen sich einen Bearbeitungsraum 16, der zur Aufnahme des Werkstücks 2 dient. Bei in Schleifstellung befindlichen Schleifscheiben 3 und 7 ist das Werkstück 2, hier die Bremsscheibe 2, also zwischen den beiden Schleifscheiben 3 und 7 in diesem Bearbeitungsraum 16 angeordnet, so dass eine gleichzeitige Bearbeitung von zwei sich abgewandten Seiten des Werkstücks 2 möglich ist.
-
Beide Ausführungsformen von Werkzeugmaschinen 10 weisen jeweils eine Abrichtvorrichtung 17 auf. Die Abrichtvorrichtung 17 umfasst jeweils ein Abrichtwerkzeug 6, mit dem die Schleifscheiben 3 und 7 abgerichtet werden können. Beim Abrichten werden die Schleifscheiben 3 und 7 mit Hilfe des Abrichtwerkzeugs 6 beispielsweise von Schleifstaub, der sich in Poren der Schleifscheiben 3 und 7 festsetzen kann, befreit.
-
Die Abrichtvorrichtung 17 umfasst eine Abrichtspindel 5, mit der das Abrichtwerkzeug 6 drehbar angetrieben wird. Die Abrichtspindel 5 kann zusammen mit dem Abrichtwerkzeug 6 in Richtung ihrer Rotationsachse 18 und entlang der X-Achse in ihre Abrichtposition verstellt werden. Die Rotationsachse 18 der Abrichtspindel 5 ist dabei parallel zu den Rotationsachsen 9 und 11 der Schleifspindeln 4 und 8 und rechtwinklig zu der Rotationsachse 12 der Werkstückspindel 1 ausgerichtet.
-
In seiner Abrichtposition, die in 2 gezeigt ist, ist das Abrichtwerkzeug 6 zwischen den beiden Schleifscheiben 3 und 7 positioniert. Auf diese Weise können beide Schleifscheiben 3 und 7 gleichzeitig mit ein und demselben Abrichtwerkzeug 6 abgerichtet werden.
-
Die Schleifscheiben 3 und 7 werden durch eine Bewegung in Richtung der in den Figuren gezeigten Z-Achse in ihre Abrichtposition gemäß 2 bewegt. Somit sind die Schleifspindeln 4 und 8 zumindest entlang der Z-Achse positionierbar. Das Abrichtwerkzeug 6 wird aus seiner in den 1 und 3 gezeigten Ausgangsstellung durch eine Bewegung entlang der X-Achse in seine Abrichtposition zwischen den beiden Schleifscheiben 3 und 7 positioniert. Gemäß den 1 und 2 weist das Abrichtwerkzeug 6 ein Abrichtprofil 19 auf, das an eine stirnseitige Geometrie und hier konkret an die umlaufenden Schrägflächen 15 der Schleifscheiben 3 und 7 angepasst ist.
-
Die Erfindung befasst sich mit Verbesserungen auf dem technischen Gebiet der Werkzeugmaschinen zum Schleifen von Werkstücken 2, insbesondere zum Schleifen von Bremsscheiben 2. Hierzu wird eine Werkzeugmaschine 10 vorgeschlagen, deren Schleifscheiben 3 und 7 um Rotationsachsen 9 und 11 rotieren, die quer, insbesondere rechtwinklig, zu einer Rotationsachse 12 einer Werkstückspindel 1 der Werkzeugmaschine 10 ausgerichtet sind. Ferner weisen die Schleifscheiben 3 und 7 der Werkzeugmaschine 10 eine Breite auf, die kleiner als eine in Bezug auf die Rotationsachse 12 der Werkstückspindel 1 in radialer Richtung messbare Breite einer zu bearbeitenden Fläche des Werkstücks 2 ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Werkstückspindel
- 2
- Werkstück, Bremsscheibe
- 3
- Schleifscheibe
- 4
- Schleifspindel
- 5
- Abrichtspindel
- 6
- Abrichtwerkzeug
- 7
- Schleifscheibe
- 8
- Schleifspindel
- 9
- Rotationsachse von 4
- 10
- Werkzeugmaschine
- 11
- Rotationsachse von 8
- 12
- Rotationsachse von 1
- 13
- Scheide an 3, 7
- 14
- Umfangsseite von 3, 7
- 15
- Schrägfläche an 3, 7
- 16
- Bearbeitungsraum zwischen 3, 7
- 17
- Abrichtvorrichtung
- 18
- Rotationsachse von 5
- 19
- Abrichtprofil von 6
