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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Rundschleifen bei der Herstellung von Werkzeugen aus Hartmetall
auf einer Rundschleifmaschine, die einen Werkstückspindelstock und einen Reitstock aufweist,
wobei von einem aus Hartmetall bestehenden Rundstab als Ausgangsmaterial
ausgegangen wird, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Nach dem aus der betrieblichen Praxis
bekannten Stand der Technik geht man in der Regel von Rundstäben aus
gesintertem Hartmetall aus. Diese Stäbe haben dann für den Schaftbereich
ein Schleifaufmaß und
werden auf die erforderliche Werkzeuglänge abgelängt, oder die Ausgangskörper werden
in ihrer gesamten Länge
durch spitzenloses Rundschleifen, das sogenannte Centerless-Schleifen,
auf das erforderliche Schaftmaß gebracht
und anschließend
abgelängt.
Aus den einzelnen abgelängten
Stangenstücken
wird sodann das Werkzeug durch Schleifen aus dem Vollem hergestellt.
Hierzu werden die Hartmetall-Werkzeuge beim Schleifen zwischen Hohlkörnern, Spitzen
oder in einem Spannfutter aufgenommen. Das Schleifen erfolgt entweder im
konventionellen Schleifverfahren oder im Schälschleifverfahren mittels Diamantschleifscheiben.
Auf jeden Fall ist ein mehrmaliges Umspannen erforderlich, weil
zuerst die einzelnen Stangenstücke
durch Schleifen und Ablängen,
gegebenenfalls auch in umgekehrter Reihenfolge, hergestellt werden
und sodann in nachgeschalteten Schleifvorgängen, welche auf anderen Maschinen
stattfinden, das Herausschleifen der Werkzeug- Konturen sowie der Schneiden, Abstufungen,
Spiralnuten und dergleichen erfolgt.
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Die bekannten Verfahren nach dem
Stand der Technik arbeiten zufriedenstellend, bringen jedoch die
Gefahr der Rundlauffehler mit sich. Diese Fehler sind vor allem
in dem mehrmaligen Umspannen begründet. Selbst wenn mit großem Aufwand hinsichtlich
der Präzision
gearbeitet wird, sind derartige Rundlauffehler nicht immer zu vermeiden.
Sie machen sich am fertigen Werkzeug durchaus unangenehm bemerkbar.
Das gilt besonders für
Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungen, zum Beispiel im Flugzeugbau.
Hier wird mit Fräswerkzeugen
gearbeitet, die mit Umdrehungszahlen von 30.000 bis 60.000 Umdrehungen
pro Minute arbeiten. Bei der Bearbeitung von den im Flugzeugbau
weitverbreiteten Leichtmetall-Teilen macht sich auch der kleinste Rundlauffehler
am Werkzeug sehr störend
bemerkbar.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren in der
Richtung zu verbessern, dass Rundlauffehler bei vergleichbaren Herstellkosten
mit Sicherheit vermieden werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt
gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 durch die folgenden Verfahrensschritte:
- a) Einspannen des Rundstabes, dessen Länge ein
Vielfaches der Länge
eines einzelnen Werkzeugs beträgt,
in ein Spannfutter des Werkstückspindelstocks,
das bei gelöstem
Spannfutter ein axiales Verschieben des Rundstabes ermöglicht, wobei
ein aus dem Werkstückspindelstock
herausragender Endbereich des Rundstabes dem Reitstock zugewandt
ist;
- b) Anschleifen mindestens eines Lünettensitzes an dem aus dem
Werkstückspindelstock
herausragenden Endbereich des Rundstabes und Anstellen der Lünette an
den Lünettensitz;
- c) Anschleifen eines ersten Stirnkonus an die dem Reitstock
zugewandte Stirnfläche
des Rundstabes;
- d) Festspannendes Ineinanderfahren des ersten Stirnkonus mit
einem Hohlkörner,
der sich an einer Pinole des Reitstockes befindet;
- e) Rundschleifen des aus dem Werkstückspindelstock herausragenden
Endbereiches des Rundstabes über
etwa die dem einzelnen Werkzeug entsprechende Gesamtlänge bis
auf dessen Rundschleif-Endkontur;
- f) Abstechen des insoweit fertiggeschliffenen einzelnen Werkzeugs
von dem Rundstab;
- g) Lösen
des bis dahin gespannt gebliebenen Spannfutters des Werkstückspindelstocks,
Verschieben des Rundstabes in dem Werkstückspindelstock in Richtung
auf den Reitstock und anschließendes
Spannen des Spannfutters, wobei ein weiterer zu bearbeitender Endbereich
des Rundstabes aus dem Werkstückspindelstock
herausragt.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
somit „von
der laufenden Stange gearbeitet". Hierzu
wird der aus gesintertem Hartmetall bestehende Rundstab, der beispielsweise
eine Länge
von 300 bis 400 mm aufweisen kann, schrittweise durch das Spannfutter
des Werkstückspindelstocks
hindurchgeschoben und jeweils festgespannt, wenn ein bestimmter,
dem herzustellenden Werkzeug in seiner Länge etwa entsprechender Endbereich
des Rundstabes aus dem Werkstückspindelstock
herausragt und dem Reitstock zugewandt ist. Das Besondere des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, dass der herausragende Endbereich, noch während er
mit dem übrigen
Rundstab verbunden ist, auf seine Rundschleif-Endkontur abgeschliffen
wird. Die Rundschleif-Endkontur des herzustellenden Hartmetall-Werkzeugs
ist diejenige Kontur des fertiges Werkzeugs, die durch Rundschleifen
herzustellen ist. Anschließend
müssen
noch Schneiden, Spiralnuten und dergleichen in anschließenden Verfahren
in das Werkzeug eingearbeitet werden. Da der aus dem Werkstückspindelstock
herausragende Endbereich je nach Werkzeug eine beachtliche Länge aufweisen kann,
ist es erforderlich, ihn an seinem freien Ende einzuspannen, wozu
wiederum eine Kontur von hoher Genauigkeit erforderlich ist. Deswegen
wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zunächst
mindestens ein Lünettensitz
an den frei herausragenden Endbereich angeschliffen. Wenn dann der
Endbereich mittels des mindestens einen Lünettensitzes an einer oder
mehreren Lünetten
abgestützt
ist, kann das Anschleifen eines ersten Stirnkonus an die dem Reitstock
zugewandte Stirnfläche
des Rundstabes bzw. seines Endbereiches mit der erforderlichen Genauigkeit
erfolgen. Der Stirnkonus wird sodann mit einem Hohlkörner an
einer Pinole des Reitstockes festspannend ineinandergefahren. Der
Endbereich ist nunmehr an seinen beiden Enden eingespannt, ohne dass
ein Lösen
der ersten Aufspannung im Werkstückspindelstock
erforderlich war. Nunmehr kann das Rundschleifen auf die schon erläuterte Rundschleif-Endkontur
mit der erforderlichen Genauigkeit vorgenommen werden.
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Anschließend wird das insoweit fertiggeschliffene
einzelne Werkzeug von dem Rundstab abgestochen; das bis dahin gespannt
gebliebene Spannfutter des Werkstückspindelstocks wird gelöst und der
Rundstab wird in dem gelösten
Spannfutter ein Stück
weiter in Richtung auf den Reitstock vorgeschoben, wobei ein weiterer
zu bearbeitender Endbereich des Rundstabes aus dem Werkstückspindelstock
herausragt.
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In dem hier vorliegenden Zusammenhang bedeutet
die Vorschrift eines „insoweit
fertiggeschliffenen einzelnen Werkzeuges" etwas anderes als ein Fertigschleifen
im Sinne des Schlichtens als Gegensatz zum Schruppen. Es bedeutet
auch nicht, dass das herzustellende Hartmetall-Werkzeug bereits
gebrauchsfertig sein muss. Vielmehr bedeutet der Begriff des Fertigschleifens
hier nur, dass das entstehende Hartmetall-Werkzeug in seiner ersten
Aufspannung so weit fertig herausgeschliffen ist, wie das durch
Rundschleifen die Aufgabe ist, eben bis zu seiner gewünschten
Rundschleif-Endkontur.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
bestehen vor allem darin, dass mehrmaliges Aufspannen vermieden
wird. Somit werden Umspannfehler vermieden, und es ergeben sich
beste Rundlaufergebnisse und Form- und Lagetoleranzen in Bezug auf
Schaft und Schneidenteil. Dabei sind trotz höherer Anschaffungskosten der
Rundschleifinaschine die Kosten für das einzelne Werkstück verringert,
weil das entstehende Werkzeug in einer einzigen Maschine vom Roh-
zum Halbfertigteil oder auch Fertigteil bearbeitet wird. Weiterhin
sind die Durchlaufzeiten verringert; und es kann sehr schnell auf
die Bestellung eines bestimmten Hartmetall-Werkzeuges reagiert werden,
weil die gewünschten
Endbereiche in unterschiedlichen Längen von dem Rundstab abgestochen
werden können.
Somit kann schließlich
auch die Lagerhaltung von Halbfabrikaten verringert werden, weil
flexibel und schnell gefertigt werden kann.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, dass beim Rundschleifen des aus dem Werkstückspindelstock herausragenden
Endbereiches des Rundstabes die Lünette von dem Lünettensitz
zurückgefahren
ist. Die Lünette
dient vor allem dazu, das dem Reitstock zugewandte Einspannende
des aus dem Werkstückspindelstock
herausragenden Endbereichs des Rundstabes mit größtmöglicher Genauigkeit anzuschleifen.
Hingegen kann das Einschleifen der Werkzeug-Kontur ohne zusätzliche
Abstützung
durch Lünetten
erfolgen. Hierdurch wird der Bearbeitungsvorgang vereinfacht, und
es lässt
sich ohne Weiteres eine einwandfreie Oberfläche der Rundschleif-Endkontur
erreichen.
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Bei hohen Anforderungen an die Genauigkeit
selbst dünner
Rundstäbe
können
an dem Endbereich des Rundstabes zwei Lünettensitze axial beabstandet
angeschliffen werden. In vielen Fällen, also bei kürzeren Hartmetall-Werkzeugen, wird
aber ein einziger Lünettensitz
ausreichen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, dass der aus dem Werkstückspindelstock herausragende Endbereich
des Rundstabes nach dem Rundschleifen von dem verbleibenden Rundstab
abgetrennt wird, indem mit einer einzigen Schleifscheibe zunächst bei
rotierendem Rundstab ein zweiter Stirnkonus an die dem Werkstückspindelstock
zugewandte Stirnfläche
des insoweit fertigen Werkzeugs angeschliffen wird, sodann nach
Zurückfahren
und axialem Versetzen der Schleifscheibe gegenüber dem Rundstab ein nur einen
zentralen Verbindungsbund belassender Trennschnitt angebracht und
schließlich nach
Stillsetzen der Rotationsbewegung des Rundstabes der Trennvorgang
durch Wegschleifen des Verbindungsbundes abgeschlossen wird.
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Bei dieser Vorgehensweise bleibt
der herausragende Endbereich des Rundstabes bis zum letzten möglichen
Zeitpunkt mit dem übrigen
Rundstab verbunden, nämlich über den
zentralen Verbindungsbund. Somit ist bis zuletzt ein zweiseitiges
Einspannen des Endbereiches ohne nochmaliges Umspannen gewährleistet,
und die Bearbeitungsgenauigkeit wird ohne zusätzlichen Aufwand weiter verbessert.
Ferner kann so lang wie möglich
am rotierenden Rundstab geschliffen werden, was für die thermische Belastung
des entstehenden Werkzeugs vorteilhaft ist.
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Beim endgültigen Abstechen des fertig
geschliffenen einzelnen Werkzeugs werden sodann der Reitstock und/oder
die Pinole von dem entstehenden fertigen Werkzeug zurückgefahren,
und dieses wird von einer Greifereinheit gehalten. Die Greifereinheit kann
nach dem Ende des Trennvorganges das insoweit fertige Werkzeug aus
der Maschine entfernen und ablegen, wodurch die Wirtschaftlichkeit
des Verfahrens weiter erhöht
wird.
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Für
den wichtigsten Vorgang des Rundschleifens gemäß dem Verfahrensschritt e)
in Anspruch 1 können
die bekannten Rundschleif-Techniken zur Anwendung kommen. So kann
das Rundschleifen zum Erzeugen der Werkzeugkontur mit einer schmalen
Schleifscheibe im Schälschleifverfahren
und/oder mit einer breiten Schleifscheibe in Pendelschleifverfahren
erfolgen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenso in
einer fast handwerklichen Vorgehensweise wie in einer hochautomatisierten
Ausgestaltung durchgeführt werden.
Im letzteren Fall ist vor allem dafür Sorge zu tragen, dass das
letzte zu bearbeitende Stangenstück
nicht etwa nur mit einer zu geringen axialen Erstreckung im Spannfutter
des Werkstückspindelstocks
eingespannt ist. In diesem Falle können nämlich Fehler auftreten, die
durch einen schlechten Rundlauf infolge zu geringer Einspannlänge bedingt
sind. Durch unvollkommenes Spannen können Beschädigungen der Maschine oder
sogar Unfälle
auftreten, wenn nicht mit der nötigen
Sorgfalt gearbeitet wird. Um dies zu verhindern, ist nach einer weiteren
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorgesehen, dass die zum Durchschieben des Rundstabes durch das
Spannfutter des Werkstückspindelstocks
noch zur Verfügung
stehende Restlänge
des Rundstabes zumindest bei jedem Spannvorgang kontrolliert und
beim Unterschreiten einer Mindestrestlänge ein Signal gegeben und/oder die
Rundschleifmaschine stillgesetzt wird.
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Auf diese Weise ist die größte mögliche Sicherheit
des Verfahrensablaufes gewährleistet.
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Die Erfindung betrifft auch eine
Rundschleifmaschine zum Schleifen von zylindrischen Ausgangskörpern bei
der Herstellung von Werkzeugen aus Hartmetall, insbesondere zur
Durchführung
des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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Gemäß Anspruch 8 ist eine derartige
erfindungsgemäße Maschine
mit einem Maschinenbett vorgesehen, mit einem auf dem Maschinenbett
verfahrbaren Schleiftisch, auf dem ein Werkstückspindelstock und ein Reitstock
angeordnet sind, mit einem Spannfutter an dem Werkstückspindelstock,
das ein axiales Hindurchschieben eines als Ausgangsmaterials dienenden
Rundstabes und sein Festspannen in unterschiedlichen axialen Stellung
ermöglicht, mit
mindestens einer im Bereich zwischen dem Werkstückspindelstock und dem Reitstock
angeordneten Lünette
und einer in demselben Bereich angeordneten Greifereinheit, wobei
ein durch das Spannfutter des Werkstückspindelstocks hindurchgeschobener
und festgespannter Endbereich des Rundstabes wahlweise durch den
Reitstock und/oder die Lünette
und/oder die Greifereinheit zusätzlich
gehalten werden kann, und mit mindestens einem Schleifspindelstock
mit einer oder mehreren Schleifspindeln, durch den eine oder mehrere
unterschiedliche Schleifscheiben an den Rundstab anstellbar sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Maschine
gemäß dem Anspruch
8 wirken somit eine Vielzahl von Merkmalen zusammen, damit die beschriebenen Vorteile
des Verfahrens erzielt werden können.
Neben dem Spannfutter des Werkstückspindelstocks, der
ein Hindurchschieben und schrittweises Festspannen des aus Hartmetall
bestehenden Rundstabes erlaubt, sind auch die zahlreichen Einrichtungen zum
Abstützen
des herausragenden Endbereiches des Rundstabes erforderlich, also
der Reitstock, die eine oder mehrere Lünetten und wahlweise auch die Greifereinheit.
Das Zusammenwirken aller dieser Einzelteile in dem vorgeschriebenen
Sinne ist erforderlich, damit die Hartmetall-Werkzeuge wirtschaftlich
und dennoch mit hoher Präzision
hergestellt werden können.
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Grundsätzlich ist es möglich, bei
der erfindungsgemäßen Rundschleifinaschine
mit einer einzigen Schleifscheibe auszukommen, wenn diese in Schrägstellung
mit dem Rundstab in Eingriff gebracht werden kann. Auf diese Weise
lässt sich
nämlich
der Stirnkonus an den beiden Enden des entstehenden Werkzeuges anbringen,
während
bei Parallelstellung von Schleifscheibe und Rundstab das Rundschleifen auf
die gewünschte
Endkontur durchgeführt
werden kann. Es wird jedoch bevorzugt, wenn gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rundschleifmaschine
ein Schleifspindelstock vorgesehen ist, der zwei Schleifspindeln
trägt und
um eine Schwenkachse schwenkbar ist, die senkrecht zu einer Ebene
gerichtet ist, in der die gemeinsame Achse von Werkstückspindelstock,
Rundstab und Reitstock liegt.
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Auf diese Weise lassen sich schnell
zwei verschiedene Schleifspindeln in Wirkstellung bringen, wobei
jede dieser Schleifspindeln noch mehrere Schleifscheiben tragen
kann.
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Besonders bevorzugt wird dabei die
Anordnung einer Mehrfachschleifscheibe, bei der sich zwei oder mehr
Schleifscheiben von unterschiedlichem Durchmesser, unterschiedlicher
Breite und/oder unterschiedlicher Außenkontur unmittelbar nebeneinander
auf einer gemeinsamen angetriebenen Achse befinden.
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Auf diese Weise wird jeweils eine
ganz bestimmte, für
einen bestimmten Vorgang speziell ausgebildete Schleifscheibe zum
Einsatz gebracht, ohne dass dabei die unmittelbar daneben befindliche
weitere Schleifscheibe stören
muss. Beispielsweise kann von zwei benachbarten Einzelscheiben die
eine zum Rundschleifen im Schälschleifverfahren
ausgebildet sein, während
die andere mit einer kegligen Schleifkontur auf optimale Weise das
Anschleifen eines Stirnkonus übernimmt.
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Wenn ein Bedarf nach größeren Stückzahlen dieser
Mehrfach-Schleifscheiben besteht, kann es auch vorteilhaft sein,
dass die unterschiedlichen Schleifscheiben zu einem gemeinsamen
Schleifkörper
vereinigt sind. Es liegt dann ein angepasster Formschleifkörper vor,
bei dem nur ein einziger Trägerkörper erforderlich
ist.
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Die erfindungsgemäße Rundschleifinaschine kann
in vorteilhafter Weise mit einer CNC-Steuerung versehen sein, womit
dann der gesamte Schleifvorgang weitgehend automatisiert wird.
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In Anbetracht des schon geschilderten
Problems, wonach es gerade beim hochautomatisierten Ablauf erforderlich
ist, den Schleifvorgang selbsttätig zu überwachen,
wird nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung dem Spannfutter
des Werkstückspindelstock
ein Sensor zugeordnet, durch den die zum Durchschieben den Rundstabes
durch das Spannfutter noch zur Verfügung stehende Restlänge des
Rundstabes zumindest bei jedem Spannvorgang kontrolliert und beim
Unterschreiten einer Mindestrestlänge ein Signal gegeben und/oder
die Rundschleifmaschine still gesetzt wird.
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Bei einer derartigen Ausgestaltung
wird mit Sicherheit vermieden, dass das letzte Reststück einer
Rundstange mit einer zu kleinen Einspannlänge geschliffen wird, wodurch
sich leicht Fehler oder sogar Unfälle ergeben können.
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Bei der erfindungsgemäßen Rundschleifmaschine
wird in vorteilhafter Weise zudem ein Reitstock mit einer einen
Hohlkörner
tragenden Pinole verwendet. Ein Hohlkörner eignet sich besonders
gut dazu, den Stirnkonus eines zu schleifenden zylindrischen Teils
zentrierend und sicher aufzunehmen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Rundschleifmaschine
sind nicht nur zum Schleifen von Hartmetall-Werkzeugen hervorragend geeignet, sondern
auch für
sämtliche Werkstücke mit ähnlich gelagerter
Kontur und Problematik.
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Die Erfindung wird anschließend anhand
von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In
den Figuren ist das Folgende dargestellt:
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1 ist
eine Ansicht von oben auf eine Schleifmaschine zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
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2 stellt
Einzelheiten der Schleifmaschine gemäß 1 beim Anschleifen von Lünettensitzen
dar;
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3 ist
eine der 2 entsprechende
Darstellung, wobei das Anschleifen eines Stirnkonus an den Rundstab
gezeigt wird.
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4 zeigt
alle Möglichkeiten,
den aus dem Werkstückspindelstock
herausragenden Endbereich des Rundstabes einzuspannen.
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5 stellt
zusätzlich
die Greifereinheit dar, die beim Abtrennen des Endbereichs von dem
Rundstab zum Einsatz kommt.
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Die 5a, 5b und 5c zeigen den Ablauf des Trennvorgangs
nach dem Rundschleifen des entstehenden Werkzeugs.
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6 gibt
schematisch den Übergang
zum Rundschleifen des folgenden Endbereichs an dem Rundstab wieder.
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7 veranschaulicht
zwei verschiedene Hartmetall-Werkzeuge im Zustand ihrer Rundschleif-Endkontur
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1 ist
die vereinfachte Ansicht von oben auf eine Schleifmaschine zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Mit der Bezugsziffer 1 ist das Maschinenbett dargestellt,
auf dem im vorderen Bereich ein Schleiftisch 2 aufgesetzt
ist. Der Schleiftisch 2 ist in Richtung der Achse Z mittels
einer CNC-Steuerung verfahrbar. Auf dem Schleiftisch 2 ist auf
der linken Seite ein Werkstückspindelstock 3 aufgesetzt,
der ein Spannfutter 4 aufnimmt, das mittels eines nicht
dargestellten Elektromotors rotatorisch angetrieben ist. Das Spannfutter 4 ist
vorne an dem Werkstückspindelstock 3 erkennbar.
Es dient zum Einspannen des Werkstücks, in diesem Fall also des Rundstabs 6.
Das Spannfutter 4 ist derart ausgebildet, dass der Rundstab 6 durch
das Spannfutter hindurchgeschoben und in gewünschten axialen Stellungen
mittels der Spannbacken 5 (2)
festgespannt werden kann. Dem Werkstückspindelstock 3 entgegengesetzt
ist auf dem Schleiftisch 2 ein Reitstock 7 angebracht,
der eine in Axialrichtung verfahrbare Pinole 8 aufnimmt.
Die Pinolenbewegung ist durch den Pfeil 9 dargestellt.
Das dem Werkstückspindelstock 3 zugewandte äußere Ende
der Pinole 8 ist als Hohlkörner 10 ausgebildet
und dient dazu, das als Stirnkonus zugeschliffene Ende des Rundstabes
aufzunehmen.
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Mit 11 und 12 sind
zwei Lünetten
bezeichnet, die zum zusätzlichen
Abstützen
an den Endbereich des Rundstabs 6 angestellt werden können. Die
Verschiebebewegung der Lünetten 11 und 12 ist
in 2 durch die Pfeile 13 und 14 gekennzeichnet.
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Der Rundstab 6, der Werkstückspindelstock 3 und
das Spannfutter 4 sowie die Pinole 8 und der Reitstock 7 bilden
eine gemeinsame Mittelachse 15, die auch als gemeinsame
Funktionsachse bezeichnet werden kann.
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Aus 1 geht
weiter ein Schleifspindelstock 16 hervor, der eine erste
Schleifspindel 17 und eine zweite Schleifspindel 18 trägt. Die
erste Schleifspindel 17 ist mit einer ersten Schleifscheibe 20 und die
zweite Schleifspindel 18 mit einer zweiten Schleifscheibe 21 ausgestattet.
Der Schleifspindelstock 16 ist um eine Schwenkachse 19 verschwenkbar,
die senkrecht zu einer Ebene gerichtet ist, in der die gemeinsame
Achse 15 von Werkstückspindelstock 3, Rundstab 6 und
Reitstock 7 liegt. Wie ohne Weiteres aus der Darstellung
gemäß 1 hervorgeht, kann durch
Verschwenken des Schleifspindelstocks 16 um die Schwenkachse 19 wahlweise
die erste Schleifscheibe 20 oder die zweite Schleifscheibe 21 in
Wirkstellung gebracht werden. Darüberhinaus ist der Schleifspindelstock 16 auch
in Richtung der X-Achse linear
verfahrbar. Das Verfahren in Richtung der X-Achse erfolgt ebenfalls
CNC-gesteuert. Die Schleifspindeln 17 und 18 enthalten
integrierte Elektromotoren, wodurch die Schleifscheiben 20, 21 rotatorisch
angetrieben werden.
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Zusätzliche Einzelheiten der in 1 dargestellten Rundschleifinaschine
gehen aus den 2 bis 4 hervor.
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So sind in 2 die Spannbacken 5 des Spannfutters 4 erkennbar,
durch die der Rundstab 6 für den Schleifvorgang eingespannt
wird. Wie schon gesagt, kann der Rundstab 6 durch das Spannfutter 4 hindurchgeschoben
und in wählbaren
axialen Stellung festgespannt werden. Hierbei ragt jeweils ein Endbereich 23 des
Rundstabs 6 aus dem Spannfutter 4 bzw. dem Werkstückspindelstock 3 heraus.
Die Länge
des Endbereichs 23 entspricht etwa der Länge des
herzustellenden Hartmetall-Werkzeugs zuzüglich einer bestimmten Einspann-
und Bearbeitungslänge,
vgl. 5.
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In 5 ist
außerdem
schematisch eine Greifereinheit 22 dargestellt, deren Spannteile 24 und 25 den
Endbereich 23 des Rundstabs von außen umgreifen und halten können. Die
Bewegung der Spannteile 24, 25, ist durch Pfeile 26, 27 angedeutet.
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Die 2 zeigt,
wie die erste Schleifspindel 17 des Schleifspindelstocks 16 in
die Wirkstellung gefahren ist. Die erste Schleifscheibe 20 ist
hier vergrößert dargestellt.
Sie weist einen Grundkörper 28 von
größerer axialer
Erstreckung und einen aus diesem radial herausragenden schmalen
Bereich 29 auf. Der schmale Bereich 29 trägt den Schleifbelag 30 von
zylindrischer Kontur. Die Schleifscheibe 20 ist beispielsweise
als Diamant-Schleifscheibe mit einer Höhe des Schleifbelages von ca.
5 mm ausgeführt.
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In 3 hingegen
ist die zweite Schleifspindel 18 mit der zweiten Schleifscheibe 21 in
Wirkstellung gebracht. Die zweite Schleifscheibe 22 weist eine
erste Einzelscheibe und eine zweite Einzelscheibe 32 auf.
Die zweite Schleifscheibe kann dabei als Mehrfach-Schleifscheibe
ausgebildet sein. Die beiden Einzelscheiben 31 und 32 können aber
auch Teile eines gemeinsamen Schleifkörpers mit einem einzigen Grundkörper sein.
Mit 33 und 34 sind die Schleifbeläge der beiden
Einzelscheiben 31 und 32 bezeichnet. Die beiden
Einzelscheiben 31 und 32 haben eine unterschiedliche
axiale Dicke und sind beide mit konischen Schleifflächen von
entgegengesetzt gerichteter Neigung ausgestattet.
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Auch bei der Darstellung gemäß 5 ist die zweite Schleifspindel 18 mit
der zweiten Schleifscheibe 21 im Einsatz.
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Die übrigen Maschinenteile, die
in den 2 bis 5 dargestellt sind, tragen
die schon vorher erwähnten
Bezugszeichen und sind daher nicht mehr im Einzelnen erläutert.
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Das auf der Schleifmaschine gemäß den 1 bis 6 durchzuführende Schleifverfahren läuft in der
folgenden Weise ab:
Ausgangsmaterial ist der schon erwähnte Rundstab 6 aus
einem gesintertem Hartmetall. Ein derartiger Rundstab, der beispielsweise
eine Länge
von 300 bis 400 mm aufweisen kann, wird durch das Spannfutter 4 des
Werkstückspindelstocks 3 hindurch
geschoben, bis ein Endbereich 23 (2) von gewünschter Länge aus dem Spannfutter 4 herausragt.
In dieser Stellung werden die Spannbacken 5 an den Rundstab 6 gefahren,
so dass dieser festgespannt ist.
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Sodann wird die erste Schleifspindel 17 des Schleifspindelstocks 16 in
Wirkstellung gebracht. Mittels der an der ersten Schleifspindel 17 befindlichen und
rotierend angetriebenen ersten Schleifscheibe 20, die eine
zylindrische Schleiffläche
hat, wird sodann ein erster Lünettensitz 35 an
den Endbereich 23 des Rundstabes 6 angeschliffen.
Anschließend
wird die erste Lünette 11 in
Richtung des Pfeiles 13 gegen den ersten Lünettensitz 35 gefahren,
so dass der Endbereich 23 bei weiteren Schleifvorgängen sicher abgestützt ist.
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Erforderlichenfalls können auch
noch ein zweiter Lünettensitz 36 oder
weitere Lünettensitze
an dem Endbereich 23 des Rundstabes 6 angeschliffen werden.
Hierzu ist beispielsweise die zweite Lünette 12 vorgesehen.
Hierbei wird dann zuerst der Lünettensitz 36,
der näher
am Spannfutter 4 angeordnet ist, und danach der Lünettensitz 35 geschliffen.
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Nach der Darstellung gemäß 3 sind beide Lünetten 11 und 12 an
die zugehörigen
Lünettensitze 35, 36 angestellt.
Der Endbereich 23 ist damit sicher abgestützt. Nunmehr
wird die zweite Schleifspindel 18 mit der zweiten Schleifscheibe 21 in
Wirkstellung gebracht. Deren erste Einzelscheibe 31 dient
sodann dazu, einen ersten Stirnkonus 37 an die dem Reitstock 7 zugewandte
Stirnfläche
des Rundstabes 6 bzw. seines Endbereichs 23 anzuschleifen. Der
erste Stirnkonus 37 ist derart bemessen, dass er in den
Hohlkörner 10 der
Pinole 8 passt, die in dem Reitstock 7 in Richtung
des Pfeiles 9 verschiebbar angeordnet ist.
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4 zeigt
den Zustand, in dem das freie Ende des Endbereichs 23 mit
dem ersten Stirnkonus 37 in dem Hohlkörner 10 festgespannt
ist. In Wirkstellung befindet sich wieder die erste Schleifspindel 17 des
Schleifspindelstocks 16, die nunmehr CNC-gesteuert in Richtung
der X-Achse an den Endbereich 23 zugestellt wird. Zugleich
wird der Schleiftisch 2 in Richtung der Z-Achse CNC-gesteuert
verfahren. Auf diese Weise wird mittels der ersten Schleifscheibe 20 fast
die gesamte Länge
des Endbereichs 23 im Schälschleifverfahren
rundgeschliffen. Das bedeutet, dass diese Länge in einem einzigen Vorgang
der Schleifscheibe 20 an dem Endbereich 23 geschliffen wird.
Es ist jedoch auch möglich,
eine breitere Schleifscheibe zu verwenden und den Vorgang im Pendelschleifverfahren
durchzuführen.
Hierbei erfolgen dann mehrere radiale Zustellbewegungen, und die
Längsbewegung
muss mehrfach wiederholt werden, bis dass Schleifaufmass 38 abgetragen
und der gewünschte
Oberflächenzustand
des Endbereichs 23 erreicht ist.
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Die 4 gibt
einen Zustand wieder, bei dem die Lünetten 11 und 12 auch
während
dieses Teilvorganges an dem Endbereich 23 angestellt sind. Das
ist jedoch keinesfalls zwingend. Der Einsatz der Lünetten 11 und 12 ist
vor allem beim Anschleifen des ersten Stirnkonus 37 unumgänglich.
Bei den folgenden Vorgängen
kann auch derart gearbeitet werden, dass die Lünetten dann zurückgefahren
sind.
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Der in 4 dargestellte
Vorgang des Rundschleifens beschränkt sich keineswegs darauf,
lediglich eine durchgehend zylindrische Kontur von gewünschter
Oberflächenqualität zu erhalten.
Vielmehr soll bei diesem Verfahrensschritt die gesamte Rundschleif-Endkontur
des entstehenden fertigen Hartmetall-Werkzeugs erreicht werden.
D.h., dass je nach Endkontur des Werkzeugs bereits in diesem Stadium des
Verfahrens, in dem sich der Endbereich 23 noch an dem Rundstab 6 befindet,
Teilbereiche mit Abstufungen von zylindrischer, kegliger oder balliger
Kontur herausgeschliffen werden können. Denkbar sind alle Konturen,
die sich durch Rundschleifen erzielen lassen. Dies kann auch derart
erfolgen, dass Satzschleifscheiben mit bestimmten Konturen zum Einsatz
kommen. Dies ist in 4 aber
nicht dargestellt.
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Beispiele für derartige Rundschleif-Endkonturen
sind in 7 dargestellt.
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Der Endbereich 23 des Rundstabes 6 und damit
das entstehende Hartmetall-Werkzeug
sind damit insoweit fertig geschliffen. Die Bezeichnung „Fertigschleifen" bedeutet hier nicht
ein Fertigschleifen im Sinne von Schlichten als Gegensatz zum Schruppen, sondern
das denjenige Endstadium, das für
das entstehende Werkzeug durch Rundschleifen im äußersten Fall erzielbar ist.
Anschließend
müssen
noch Schneiden, Spiralnuten und dergleichen mehr in gesonderten
Verfahren angeschliffen werden. Vorerst ist es jedoch erforderlich,
dass insoweit fertiggeschliffene Werkzeug von dem Rundstab 6 abzutrennen.
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Dieser Vorgang ist anhand der 5 sowie 5a bis 5c erläutert. Der
Endbereich 23 des Rundstabes 6 ist vorerst noch
an seinen beiden Enden eingespannt, wie das in 4 gezeigt ist. Eine oder mehrere Lünetten können an
den Endbereich 23 angestellt sein; das ist jedoch nicht
zwingend.
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Abweichend von der Darstellung gemäß 4 wird nunmehr wieder die
zweite Schleifspindel 18 in Wirkstellung gebracht, indem
der Schleifspindelstock 16 um die Schwenkachse 19 geschwenkt wird.
Von der zweiten Schleifscheibe 21, die eine Mehrfach-Schleifscheibe
ist, kommt nunmehr jedoch die zweite Einzelscheibe 32 zum
Einsatz, die einen größeren Durchmesser
hat als die erste Einzelscheibe 31. Die rotierende zweite
Einzelscheibe 32 wird sodann gegen den gleichfalls rotierenden
Endbereich 23 des Rundstabes 6 angestellt. Dieser
erste Anstellvorgang wird unterbrochen, sobald die zweite Einzelscheibe 32 den
zweiten Stirnkonus 39 geschliffen hat (5a).
-
Sodann wird die zweite Schleifscheibe 21 von
dem Endbereich 23 des Rundstabes 6 zurückgefahren.
Es erfolgt ein axialer gegenseitiger Versatz von Rundstab 6 und
zweiter Einzelscheibe 32. Der Versatz beträgt etwa
die Dicke der zweiten Einzelscheibe 32. Sodann wird die
Einzelscheibe 32 erneut gegen den Endbereich 23 des
Rundstabes 6 zugestellt und bewirkt diesmal einen Trennschnitt 40.
Der Vorgang wird solange fortgesetzt, bis die Verbindung zwischen
der verbleibenden Restlänge
des Rundstabes 6 und seinem Endbereich 23 nur
noch in einem schmalen Verbindungsbund 41 besteht. Bis
zu diesem Zeitpunkt war der Endbereich 23 des Rundstabes 6 an
seinen beiden Enden eingespannt und zur Rotation angetrieben (5b).
-
Abschließend wird der Drehantrieb des Werkspindelstocks
stillgesetzt, und der Reitstock 7 mit der Pinole 8 wird
aus der Spannstellung zurückgefahren.
Der Endbereich 23 des Rundstabes 6 mit dem ersten
Stirnkonus 37 liegen nunmehr frei und werden von den Spannteilen 24, 25 der
Greifereinheit 22 umfasst und sicher gehalten. Durch weiteres
Zustellen der zweiten Einzelscheibe 32 wird anschließend der
Trennvorgang fortgesetzt und auch noch der Verbindungsbund 41 weggeschliffen
(5c). Das hinsichtlich
des Rundschleifens fertiggestellte Werkzeug ist nunmehr von dem
verbleibenden Rest des Rundstabes 6 abgetrennt und insoweit
fertig. Das entstehende Hartmetall-Werkzeug ist in der Greifereinheit 22 gehalten
und wird von dieser aus der Maschine entnommen und abgelegt, vgl. 5.
-
Anschließend wird der Rundstab erneut
ein Stück
aus dem Spannfutter 4 herausgefahren, damit der nächste Endbereich 23 bearbeitet
werden kann (6).
-
In 7 sind
zwei verschiedene Hartmetall-Werkzeuge in einem Stadium dargestellt,
wie es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
und der erfindungsgemäßen Rundschleifinaschine
erzielt werden soll. Die dargestellten, insoweit fertiggeschliffenen Werkzeuge
lassen noch den zweiten Stirnkonus an ihrem einen Ende erkennen.
Die ursprüngliche
zylindrische Kontur des Rundstabes 6 ist strichpunktiert dargestellt,
so dass erkennbar ist, wie die angestrebte Rundschleif-Endkontur
allein durch Rundschleifen zustande gekommen ist. Die Figur lässt klar
erkennen, dass abgestufte zylindrische, keglige oder ballige Konturen
ohne weiteres erzielbar sind. Das Besondere besteht darin, dass
diese vielfaltigen Formen zustande gekommen sind, wobei zumindest
an dem einen Ende eine einzige, auf den das Ausgangsmaterial bildenden
Rundstab einwirkende Aufspannung ausgereicht hat.
-
Es sei noch bemerkt, dass die Durchführung des
Verfahrens nicht auf die in den 1 bis 5 dargestellten Maßnahmen
beschränkt
ist. Es ist sogar möglich,
mit einer einzigen Schleifscheibe für alle Vorgänge auszukommen, wenn die Möglichkeit
besteht, diese Schleifscheibe in Schrägrichtung an den Rundstab zuzustellen.
-
- 1
- Maschinenbett
- 2
- Schleiftisch
- 3
- Werkstückspindelstock
- 4
- Spannfutter
- 5
- Spannbacken
- 6
- Werkstück
- 7
- Reitstock
- 8
- Pinole
- 9
- Pfeil
(Pinolen-Bewegung)
- 10
- Hohlkörner
- 11
- erste
Lünette
- 12
- zweite
Lünette
- 13
- Pfeil
(Anstellbewegung der Lünette 11)
- 14
- Pfeil
(Anstellbewegung der Lünette 12)
- 15
- gemeinsame
Achse (Funktionsachse)
- 16
- Schleifspindelstock
- 17
- erste
Schleifspindel
- 18
- zweite
Schleifspindel
- 19
- Schwenkachse
des Schleifspindelstocks
- 20
- erste
Schleifscheibe
- 21
- zweite
Schleifscheibe
- 22
- Greifereinheit
- 23
- Endbereich
von 6
- 24
- Spannteil
vom 22
- 25
- Spannteil
von 22
- 26
- Pfeil
- 27
- Pfeil
- 28
- Grundkörper
- 29
- schmaler
Bereich
- 30
- Schleübelag
- 31
- erste
Einzelscheibe
- 32
- zweite
Einzelscheibe
- 33
- Schleübelag von 31
- 34
- Schleifbelag
von 32
- 35
- erster
Lünettensitz
- 36
- zweiter
Lünettensitz
- 37
- erster
Stirnkonus
- 38
- Schleifaufmass
- 39
- zweiter
Stirnkonus
- 40
- Trennschnitt
- 41
- Verbindungsbund