DE3329405C2 - Automatische Rundschleifmaschine insbesondere zum Rundschleifen von profilierten Werkstücken im Einstich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Rundschleifmaschine, insbesondere zum Rundschleifen von profilierten Werkstücken im Einstich, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine gattungsgemäße Rundschleifmaschine ist aus der DE 25 53 652 A1 bekannt. Diese Schleifmaschine weist ein ortsfest festgelegtes Antriebsrad in Form einer Friktionsrolle auf. Im Betrieb wird die Werkstücktrommel derart weitergedreht, daß die einzelnen Werkstückstationen, sobald sie in die Schleifzone gedreht werden, in einer solchen Position zum Antriebsrad gehalten werden, daß dieses in Reinkontakt mit dem auf einen Dorn aufgesteckten Werkstück steht und so das Werkstück in Rotation versetzt. Bedingt durch die Werkstückhalterung der einzelnen Werkstückstationen kann bei dieser bekannten Vorrichtung das Werkstück lediglich an der Umfangsfläche bearbeitet werden. Ferner kann das Antriebsrad relativ zu der jeweiligen, sich in der Schleifzone befindlichen Werkstückstation nicht eingestellt werden. Somit ist die Einstichbewegung der Schleifscheibe durch die konstruktiven Gegebenheiten des Antriebsrads und der Werkstückstation fest vorgegeben, so daß die Anwendungsmöglichkeiten dieser bekannten Vorrichtung beschränkt sind.

Ferner ist aus der DE-PS 1 191 250 eine Maschine zum Profilieren des Endes rotationssymmetrischer Werkstücke bekannt, bei der Werkstücke zwangsläufig in Rotation versetzt und in einer Käfigtrommel an einer oder mehreren Schleifscheiben vorbeigeführt werden. Bei einer in der DE 26 36 689 A1 beschriebenen Konstruktion werden auch Werkstücke zwischen Spitzen aufgenommen und zwangsläufig in Rotation versetzt. Die Werkstücktrommel trägt eine große Anzahl von Werkstückaufnahmen und transportiert die Werkstücke mit einer mehr oder minder gleichförmigen Geschwindigkeit an den Schleifscheiben vorbei. Das heißt, durch die Drehbewegung der Trommel wird der Vorschub zum spanabhebenden Schleifen bewirkt. Diese Anordnung erzielt den Vorteil eines nahezu ununterbrochenen Schleifvorganges mit einer oder mehreren Schleifscheiben, bei welchem die Lade- und Entladevorgänge die Prozeßzeit der Werkstücke nicht beeinträchtigen. Während die Maschine schleift, werden zur gleichen Zeit an anderer Stelle der Trommel Werkstücke beladen und entladen.

Diesen Vorteilen steht jedoch der Nachteil gegenüber, daß eine große Anzahl von Werkstückaufnahmen bzw. Werkstückstationen Verwendung finden muß. Dies erweist sich nur dann als rentabel, wenn es sich um das Schleifen von Massenteilen handelt.

Außerdem können die Werkstückstationen mit Ungleichmäßigkeiten behaftet sein oder es können während des Betriebes durch ungleichmäßige Abnutzung der Stationen solche Ungleichmäßigkeiten entstehen. Diese Ungenauigkeiten übertragen sich dann im allgemeinen im Verhältnis 1 : 1 auf die Werkstücke.

Die vorbekannten Werkstückträger gemäß der DE-PS 11 91 250 und der DE 26 36 689 A1 haben im Anwendungsfall für das Schleifen zwischen Spitzen den Nachteil, daß die Rotation der Werkstücke nur von ihren Zentrierspitzen her oder von axialen Flächen erzeugt und beim Schleifen stabilisiert werden kann. Bei der oft erforderlichen hohen Zerspanungsleistung kann auf diese Weise die richtige Rotationsgeschwindigkeit der Werkstücke nicht mehr garantiert werden. Die hohen Tangentialkräfte der Schleifscheibe würden beim Schleifen eine unkontrollierte Rotation der Werkstücke hervorrufen, welche in Bruchteilen einer Sekunde das Schleifscheibenprofil und die Werkstückaufnahme zerstören würden. Wenn ein Werkstück nahezu allseitig beschliffen werden soll, z. B. das im nachfolgenden Beispiel (A) gezeigte Werkstück, so wäre ein Schleifen zwischen Spitzen gleichzeitig am gesamten Umfangsprofil auch bei geringem Abschliff nicht mehr möglich.

Beim Stand der Technik, wie er sich z. B. in der DE-PS 11 91 250 oder in der DE 26 36 689 A1 offenbart, ist es bei der Wahrung der Vorteile dieser Technik (von der Schleifzone getrennte Lade- und Entladezone) nicht möglich, Werkstücke mit einem Profil am Außendurchmesser in der gesamten Länge gleichzeitig spitzenlos zu schleifen. Die an sich denkbare Methode, die Werkstücke 15 gemäß Fig. 6 mit Antrieb durch Riemen 3 und Regelscheibe 4 durch die Schleifzone zu treiben, kann die erforderliche Rundheitsgenauigkeit nicht bringen, weil Schleifpunkt und Kontaktpunkt mit der Regelscheibe beim Fertigschleifen des Werkstückes 15 sich genau um 180° gegenüberstehen. Dadurch entstehen beim Schleifen Gleichdicke mit drei, fünf oder sieben hohen und tiefen Stellen. Eine präzis runde Geometrie wird nicht erzeugt.

Vorbekannt sind weiterhin Schleifsysteme, bei denen die Werkstücke in einem stationären Prismenschuh aufgenommen und dabei an den Stirnflächen durch Magnete oder Friktion so angetrieben werden, daß sie sich stets in stabiler Weise in den nur geringfügig exzentrischen Prismenschuh hineinziehen. Dabei müssen die Werkstücke aber stets an derselben räumlichen Stelle in den Prismenschuh geladen und entladen werden, an der auch der Schleifvorgang stattfindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Rundschleifmaschine zu schaffen, bei der die mechanischen Ungleichmäßigkeiten jeder Werkstückstation eliminiert werden können, ohne dabei in den Bearbeitungsprozeß eingreifen zu müssen, und bei der die Anzahl der erforderlichen Werkstückaufnahmen auf ein Minimum reduziert ist, um dadurch die Umrüstkosten für verschiedene Werkstückabmessungen zu senken. Weiterhin sollen mit der Erfindung die vorangehend beschriebenen Probleme beim Stand der Technik vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einer automatischen Rundschleifmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß befördert eine Trommel mit zwei oder mehreren Werkstückstationen durch rasche Drehbewegung die Werkstücke von der Lade- und Entladezone in die Schleifzone (Rundtakt- Bewegung), wobei in den Schleifzonen die Trommel einrastet, und es findet eine numerisch kontrollierte Einstichbewegung der Schleifscheibe statt. Diese Einstichbewegung kann mit unterschiedlicher Tiefe in an sich bekannter Weise jeder Schleifstation zugeordnet werden. Dadurch, daß jede Werkstückstation mit einer Friktionsrolle ausgestattet ist, kann diese beispielsweise durch eine entsprechend numerisch kontrollierte Bewegung auf die speziellen Zustände von Werkstück und Schleifscheibe sowie auf etwaige abnutzungsbedingte Maßungenauigkeiten der Halterungselemente abgestimmt werden. So wird eine wesentlich höhere Präzision der Werkstücke erzielt. Der Vorteil eines nahezu ununterbrochenen Schleifvorgangs bleibt jedoch erhalten.

Ferner wird bei der vorliegenden Erfindung beim Schleifen zwischen Spitzen oder in Aufnahmedornen das Schleifen mit hoher Zerspanung gleichzeitig am gesamten Umfangsprofil möglich. Friktionsrollen, z. B. aus Polyurethan, werden beispielsweise durch einstellbare Nocken 1, wie in Fig. 1 gezeigt, mit starkem Anpreßdruck an die Werkstücke angepreßt, während sie beispielsweise durch ein Kettenantrieb 2 in Rotation versetzt werden. Dadurch ist gewährleistet, daß die Werkstücke in stabiler Weise angetrieben werden und auch den höchsten Tangentialkräften beim Hochzerspanungsschleifen standhalten. Durch die Verwendung von Polyurethan mit einer Shorehärte von ungefähr 80 Grad ist gewährleistet, daß die Friktion so sanft stattfindet, daß weder Laufspuren noch Rattermarken auf das geschliffene Werkstück übertragen werden.

Weiterhin können erfindungsgemäß am Außendurchmesser profilierte Werkstücke, die z. B. auch Planflächen aufweisen, am gesamten Außenprofil einschließlich Planflächen spitzenlos mit großer Präzision erzeugt werden, wobei das Laden und Entladen der Werkstücke in einer Werkstückstation vorgenommen wird, während gleichzeitig in einer oder mehreren Schleifzonen in anderen Werkstückstationen geschliffen wird. Bei der vorbekannten Konstruktion gemäß der DE 25 58 912 A1 werden die Werkstücke durch eine Stahlregelscheibe und eine feststehende Werkstückauflage aufgenommen, während die Schleifscheibe die Werkstücke antreibt und die Stahlregelscheibe die Werkstückrotation reguliert. Erfindungsgemäß wird dagegen, wie in Fig. 4 dargestellt, die feststehende Werkstückauflage ersetzt durch eine Auflagerolle 5, welche durch Zwischenriemen 8 angetrieben wird. Die Eingriffswinkel der Kontaktpunkte von Regelscheibe, Auflagerolle und Schleifscheibe bleiben in gleicher Weise wie bei der Konstruktion gemäß der DE 25 58 912 A1 erhalten, so daß hierdurch die optimale Rundheitserzeugung bei der spitzenlosen Rotation gewährleistet ist. Ein nichtrotierender Niederhaltehebel 6 drückt mit großer Kraft auf die Werkstücke. Die am Werkstück durch Regelscheibe und Auflagerolle angreifenden Friktionskräfte sind hierbei stets größer als die bremsende Friktionskraft des Niederhaltehebels. Deshalb rotieren die Werkstücke, auch wenn die Schleifscheibe noch nicht am Werkstück eingreift. Auf diese Weise ist es möglich, wie in Fig. 4 gezeigt, in Richtung des Pfeils 7 spitzenlos "nach aufwärts" zu schleifen.

Bei einer weiteren Variante der Erfindung werden die nichtrotierenden Werkstückauflagen gemäß der DE 25 58 912 A1 belassen, jedoch wird, wie in Fig. 7 gezeigt, eine angetriebene Niederhalterolle 9 eingeführt. Auch hierdurch ist die Rotation der Werkstücke bereits vor dem Schleifen, aber auch während des Schleifens "nach oben" gewährleistet.

Bei der vorliegenden Erfindung wird das Laden und Entladen der Werkstückstation im Zyklus vorgenommen, während gleichzeitig in anderen Werkstückstationen geschliffen wird.

Ferner wird es erfindungsgemäß ermöglicht, an ringförmigen Werkstücken (z. B. Wälzlagerringen) gleichzeitig innen und außen zu schleifen. Dadurch werden Werkstückdeformationen, die durch Lösung von Spannungen innerhalb des Werkstücks während des Schleifens entstehen können, besser beseitigt. Erfindungsgemäß sind dazu spitzenlose Axial-Friktionsantriebe gestaltet, die in zwei oder mehreren Werkstückstationen am Umfang der Trommel angeordnet sind, die die Werkstücke im raschen Taktwechsel in eine oder verschiedene Schleifzonen befördert. Das gleichzeitige Schleifen am Außendurchmesser und in der Bohrung von ringförmigen Werkstücken wird, wie in Fig. 5 gezeigt, in jeder Werkstückstation dadurch ermöglicht, daß die Anlaufrollen 10, 11, 12 so angeordnet sind, daß eine Innenschleifscheibe 13 in der Bohrung an den Werkstücken angreifen kann, während gleichzeitig die Außenschleifscheibe 14 die Außenfläche bearbeitet.

Ausführungsbeispiele sind anhand der Figuren nachfolgend beschrieben.

Beispiel A (Fig. 1, Fig. 2)

Fig. 1 zeigt den Längsschnitt, Fig. 2 den schematischen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine, bei der die Werkstücke 15 (z. B. "Pleuel") durch Zentrierspitzen 16 und 17 in Zentrierbohrungen aufgenommen werden und aus dem vollen Kaltfließ-Preßteil bei hoher Spanabnahme geschliffen werden.

Die Antriebskette 2 treibt vier Polyurethan-Friktionsrollen 18 in den vier Werkstückstationen der Trommel an. In der Lade- und Entladezone sind die Friktionsrollen 18 nicht in Kontakt mit dem Werkstück 15. Dort führen Lade- und Entladegreifer ihre synchrone Funktion des Ladens und Entladens während des Schleifprozesses durch. In den beiden Schleifzonen 19 und 20 jedoch verursachen die radial nachstellbaren Nocken 1 über die Antriebswellen 21 den Friktionsdruck der Polyurethanrollen auf die Werkstücke 15.

Beispiel B (Fig. 3)

Fig. 3 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Maschine, welche die Werkstücke 15 fliegend auf Dornen 40 aufnimmt, während zwei rotierende, jedoch im übrigen stationäre Friktionsrollen 22 und 23 die Werkstücke 15 in den Schleifzonen antreiben und die Drehung stabilisieren.

Beispiel C (Fig. 4)

Fig. 4 zeigt den schematischen Längs- und Querschnitt einer erfindungsgemäßen Maschine, bei der die Werkstücke 26 spitzenlos in einem Rollenprisma aufgenommen werden. In einer Schleifzone arbeitet eine Schleifscheibe 24 spitzenlos im Schrägeinstich von links, in einer zweiten Schleifzone arbeitet eine weitere Schleifscheibe 25 im Schrägeinstich spitzenlos von rechts. Auf diese Weise kann das Werkstück 26 in einem einzigen Maschinendurchgang spitzenlos an allen Umfangs- und Planflächen beschliffen werden.

In der Lade- und Entladezone öffnet der Niederhaltehebel 6 automatisch durch einen Druckzylinder. Ein Werkstück 26 kann aus der Zuführschiene in die Werkstückstation einrollen. In den Schleifzonen werden die Stahlregelscheiben 27 durch Polyurethan-Friktionsrollen 28 über Rändelscheiben 29 angetrieben. Der Antrieb der Auflagerollen 5 erfolgt durch Synchroflex-Zahnriemen 8.

Bei der Schleifscheibe 24 ist der axiale Anschlag 30 fest, die Werkstücke 26 werden über den Stift 31 federnd gegen den Anschlag 30 gedrückt. Bei der Schleifscheibe 25 ist der axiale Anschlag 32 fest, während der Stift 33 federnd gegen den Anschlag 32 drückt. Auf diese Weise ist die axiale Positionierung in jeder Schleifzone in unterschiedlicher Richtung gewährleistet.

Beispiel D (Fig. 5)

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt und eine Seitenansicht einer Station einer erfindungsgemäßen Maschine, bei der ringförmige Werkstücke 15 spitzenlos in einem Prismenschuh 37 bei axialem Friktionsantrieb aufgenommen werden. Die Aufnahme der Werkstücke 15 erlaubt das Schleifen der ringförmigen Werkstücke 15 gleichzeitig von innen und von außen. Die Antriebsrolle 34 wird durch Friktionstrieb 35 angetrieben, während die Anlaufrollen 10, 11 und 12 einem zusätzlichen Antrieb von außen durch Antriebsriemen 36 unterliegen.

Die Friktionsrolle 34 spannt axial durch Federdruck die Werkstücke 15 gegen die Anlaufrollen 10, 11 und 12. Die Werkstücke 15 sind in einem Prismenschuh 37 mit präzisen Kontaktflächen 38 und 39 aufgenommen. Der Mittelpunkt der Werkstücke 15 ist um einen geringen Betrag so exzentrisch zu der Friktionsrolle 34 und dem Mittelpunkt der drei Anlaufrollen 10, 11 und 12 angeordnet, daß die Werkstücke 15 während der Rotation selbsttätig an die Anlaufflächen 38 und 39 des Prismenschuhes herangezogen werden.

Durch die besondere Anordnung der Anlaufrollen 10, 11 und 12 wird erreicht, daß ringförmige Werkstücke 15 gleichzeitig von außen mit der Schleifscheibe 14 und in der Bohrung mit der Schleifscheibe 13 beschliffen werden können.

Beispiel E (Fig. 7)

Fig. 7 zeigt eine mit der Fig. 4 vergleichbare Ausführungsvariante, wobei jedoch zusätzlich eine angetriebene Niederhalterolle 9 verwendet wird.

Vorzüge der vorliegenden Erfindung liegen in nachfolgend erläuterten Punkten:

• 1) Ein Schleifen zwischen Spitzen mit hoher Spanabnahme bei Antrieb durch Friktionsrollen bei gleichzeitiger Eliminierung der Lade- und Entladezeiten aus der Prozeßzeit ergibt mehrfach höhere Produktionsleistungen, anwendbar auch bei mittleren Werkstücklosgrößen, nicht nur bei Massenteilen.
• 2) Spitzenloses Profilschleifen, bei welchem die Werkstücke in einem Durchgang sowohl am Umfangsprofil, als auch an Stirnseiten und Schultern von beiden Seiten her beschliffen werden können, ergibt schon an sich hohe Produktionsvorteile. Diese Vorteile sind umso größer, wenn, wie bei vorliegender Erfindung, mit wesentlich erhöhten Spanleistungen geschliffen werden kann. Auf diese Weise wird es bei sehr vielen Werkstücken möglich, nach einem Kaltpreßvorgang und anschließender Härtebehandlung die Werkstücke in einem einzigen Arbeitsgang fertig zu bearbeiten, während bisher oft Vordrehen, Fertigdrehen, Vorschleifen und Fertigschleifen durchgeführt werden mußten.
• 3) Weiter erweist sich zusätzlich ein Vorzug der vorliegenden Erfindung am Beispiel des Schleifens ringförmiger Werkstücke. Durch gleichzeitiges Schleifen von innen und von außen mit der Möglichkeit, in weiteren Schleifzonen weitere Schleifoperationen gleichzeitig durchzuführen, übersteigt das im Beispiel D vorgestellte Konzept hinsichtlich Wirtschaftlichkeit jedes vorbekannte Schleifsystem für ringförmige Werkstücke bei weitem. Zusätzlich ergibt sich eine Verbesserung der Präzision der Werkstücke. Beim Abschleifen der äußeren Schichten führen die im Werkstückring weggenommenen Spannungen beim Schleifen bekanntlich zu Deformationen des Ringes. Wenn zuerst außen, dann innen geschliffen wird, oder umgekehrt, so bleibt stets an der zuerst geschliffenen Fläche eine Deformation, die während des zweiten Schleifvorganges aufgetreten ist. Wird aber, wie bei vorliegender Erfindung, außen und innen gleichzeitig geschliffen, so werden die Deformationen durch Spannungsänderung im Augenblick ihres Entstehens durch den Schleifvorgang eliminiert. Die erreichte Präzision wird wesentlich erhöht.

Claims (7)

1. Automatische Rundschleifmaschine, insbesondere zum Rundschleifen von profilierten Werkstücken (15, 26) im Einstich, mit einer um eine Achse drehbaren Werkstücktrommel, die die Werkstücke (15, 26) von einer Ladezone in eine oder mehrere Schleifzonen mit einem oder mehreren Schleifspindelstöcken mit auf das Werkstück (15, 26) zustellbaren Schleifscheiben (13, 14, 24, 25) befördert, wobei die Werkstücktrommel mehrere Werkstückstationen aufweist, welche die Werkstücke (15, 26) aufnehmen und halten, dadurch gekennzeichnet, daß in jede Werkstückstation eine Friktionsrolle (18) oder eine Regelscheibe (27) integriert ist, welche zumindest während des Schleifvorgangs axial oder radial, direkt oder indirekt mit dem Werkstück (15, 26) in Verbindung steht und dieses mittels Reibschluß drehend antreibt.

2. Rundschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Werkstückstation die Werkstücke (26) durch die Regelscheibe (27), welche vorzugsweise aus gehärtetem Stahl besteht, und eine Werkstückauflage (5) spitzenlos aufgenommen werden.

3. Rundschleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine federnde oder flexible Niederhaltung (6) vorgesehen ist, um die Werkstücke (26) zu halten, wobei eine Antriebsrolle (9) die spitzenlose Rotation der Werkstücke (26) stabilisiert.

4. Rundschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Werkstückstation ein Rollenprisma mit Stahlregelscheibe (27), Auflagerolle (5) und einer Niederhaltung (6) als spitzenlose Werkstückaufnahme aufweist.

5. Rundschleifmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Werkstückstation in einer ersten und zweiten Schleifzone jeweils ein Federglied (31; 33) umfaßt, welches die Werkstücke (26) in entgegengesetzten Richtungen gegen einen jeweiligen axialen Anschlag (30; 32) drückt.

6. Rundschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Werkstückstation einen Prismaschuh (37) als spitzenlose Werkstückaufnahme aufweist, wobei das Werkstück (15) durch Anlaufscheiben (10, 11, 12) antreibbar ist.

7. Rundschleifmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Anlaufscheiben (10, 11, 12) derart angeordnet sind, daß hohle Werkstücke (15) gleichzeitig durch eine Schleifscheibe (14) außen und eine Schleifscheibe (13) innen beschliffen werden.