-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeugmaschinensystem und ein
Bearbeitungsverfahren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein
Werkzeugmaschinensystem und ein Bearbeitungsverfahren, wobei die
Entfernung von Spänen und
das Kühen
eines Werkstücks
durch Herausspritzen einer Bearbeitungsflüssigkeit von einer optimalen
Position in eine optimale Richtung relativ zu einem Teil des Werkstücks, das
während
der Bearbeitung des Werkstücks
mit einem Werkzeug bearbeitet wird, sehr genau vollbringen kann.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Werkzeugmaschinensystem
und ein Bearbeitungsverfahren, wobei eine Bearbeitungsflüssigkeit
in einem optimalen Versorgungsmodus der Bearbeitungsflüssigkeit
auf einen Teil eines Werkstücks
gespritzt werden kann, das gemäß des Durchmessers
und einer Bearbeitungsbedingung eines Werkzeugs mit peripheren Arbeitselementen,
wie beispielsweise einer Schleifscheibe oder einem Fräswerkzeug
und gemäß der Variation der
Lagebeziehung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück bearbeitet
wird, wenn das Werkstück mit
dem Werkzeug bearbeitet wird.
-
Eine
Bearbeitungsflüssigkeit
muss über
einen Teil eines in Bearbeitung befindlichen metallischen Werkstücks fließen, wenn
das metallische Werkstück
durch eine Werkzeugmaschine unter Verwendung eines Werkzeugs bearbeitet
wir, um eine zufriedenstellende Kühlwirkung zu gewährleisten, um
die in dem bearbeiteten Teil des Werkstücks erzeugte Wärme zu entfernen
und um eine gleichmäßige Schneidewirkung
des Werkzeugs durch Entfernen von Spänen zu fördern.
-
Ein
in einer herkömmlichen
Werkzeugmaschine verwendetes herkömmliches Bereitstellungssystem
für Bearbeitungsflüssigkeit
wird beispielsweise in der nicht geprüften Japanischen Gebrauchsmuster-Veröffentlichung
(Kokai) Nr. 61-124366 offenbart. Das System stellt einen mit der
Hand bedienten Typ dar, welches eine Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse aufweist,
die in Ausrichtung mit einer Tangente zu einer Schleifscheibe an
einem Schleifpunkt angeordnet ist und an einer Schleifscheibenschutzhaube
gestützt
wird, um so in Richtungen bewegt werden zu können, die senkrecht zu der
gleichen Tangente an der Schleifscheibe liegen. Wird dieses Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem
des Standes der Technik verwendet, dann bedient der Operator einen
Einstellgriff, um ungeachtet der Änderung des Durchmessers der
Schleifscheibe die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse mit der
Schleifscheibe in einer bestimmten Lagebeziehung anzuordnen, so
dass eine Bearbeitungsflüssigkeit
in eine Richtung tangential zu der Schleifscheibe an den Schleifpunkt
gespritzt wird. Das herkömmliche
Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem
arbeitet jedoch nicht perfekt zufrieden stellend, da, falls der Schleifpunkt
während
eines Schleifvorgangs geändert
wird, dann das Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem
nicht die Bearbeitungsflüssigkeit
in eine Richtung tangential zu der Schleifscheibe an einen neuen
Schleifpunkt spritzen kann.
-
Ein
Bearbeitungsflüssigkeits-Spritzverfahren,
das in der nicht geprüften
Japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 1-146662 offenbart wird, weist
eine Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse auf,
die zum Indexieren um eine Spindel gedreht werden kann, die während eines
Kontour-Schleifvorgangs eine Schleifscheibe hält, und die Position der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse relativ
zu einem Schleifpunkt gemäß eines
Schleifscheiben-Bewegungsprogramms für den Kontour-Schleifvorgang steuert.
Dieses herkömmliche
Bearbeitungsflüssigkeits-Spritzverfahren
dreht jedoch die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse um die
Spindel, und die Spritzrichtung der Bearbeitungsflüssigkeit
einzustellen, wenn der Schleifpunkt, an dem die Schleifscheibe ein
Werkstück
schleift, verschoben wird, wobei jedoch die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse nicht
radial relativ zu dem Zentrum der Schleifscheibe bewegt wird. Das
herkömmliche
Verfahren dieses Standes der Technik lehrt daher nichts über ein
Verfahren zum Einstellen der Bearbeitungsflüssigkeits-Spritzrichtung der
Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse, wenn
eine Schleifscheibe mit einem unterschiedlichen Durchmessers an
der Spindel angebracht wird.
-
Ein
Wasser-Spritzsystem für
ein Bearbeitungszentrum, das in der nicht geprüften Japanischen Patentveröffentlichung
(Kokai) Nr. 6-31582 offenbart wird, kann Wasser wahlweise durch
eine Wasser-Spritzdüse
entweder in einer horizontalen Richtung oder einer vertikalen Richtung
in Richtung eines Bearbeitungspunktes spritzen, an dem ein Werkzeug
des Bearbeitungszentrums ein Werkstück so schneidet, dass Wasser
immer in Richtung des Bearbeitungspunktes gespritzt werden kann.
In diesem Wasser-Spritzsystem des Stand der Technik kann die Wasserspritzdüse durch
ein Getriebe um eine ein Werkzeug haltende Spindel bewegt werden, wobei
die Wasserspritzdüse
in einem Bewegungswinkel bewegt wird, wenn der Bearbeitungspunk
horizontal bewegt wird, so dass die Wasserspritzdüse Wasser
in Richtung des Bearbeitungspunktes spritzen kann. Die Wasserspritzdüse wird
um deren Basisende gedreht, um die Spitze davon vertikal zu bewegen,
wenn die Höhe
des Bearbeitungspunktes geändert
wird, so dass das Wasser exakt in Richtung des Bearbeitungspunktes
gespritzt wird.
-
Da
die Wasserspritzdüse
des Wasserspritzsystems des Standes der Technik für ein Bearbeitungszentrum
nicht in Bezug auf das Zentrum des an der Spindel gehaltenen Werkzeugs
radial bewegt werden kann, kann, wird der Durchmesser des Werkzeugs
geändert,
die Wasserspritzrichtung der Wasserspritzdüse nicht ausreichend genau
in Bezug auf den Bearbeitungspunkt eingestellt werden.
-
Eine
mit einer Schleifscheibenschutzhaube bereitgestellte Schleifmaschine
zum Bedecken einer Schleifscheibe wird in dem US-P-4,619,078 offenbart.
Bei dieser bekannten Schleifmaschine wird eine an einer Spindel
gehaltene Schleifscheibe mit einer Schleifscheibenschutzhaube bedeckt,
und eine Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse wird
an der Schleifscheibenschutzhaube gehalten, um so gemeinsam mit
der Schleifscheibenschutzhaube um die Spindel gedreht und um radial
bezüglich
der Spindel gemäß dem Durchmesser
der Schleifscheibe bewegt werden zu können. Die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse wird
zusammen mit der Schleifscheibenschutzhaube gedreht beziehungsweise
umgedreht, so dass eine Bearbeitungsflüssigkeit in einen Bearbeitungsbereich,
in dem die Schleifscheibe ein Werkstück schleift, gespritzt und
das Werkstück durch
die Schleifscheibenschutzhaube nicht gestört beziehungsweise beeinträchtigt werden
kann.
-
Die
bekannte Schleifmaschine stellt eine spezielle Werkzeugmaschine,
wie beispielsweise einen Oberflächenschleifer,
dar, wobei die Schleifscheibenschutzhaube zum Bedecken der Schleifscheibe
eine wesentliche Komponente darstellt. Falls daher ein automatischer
Werkzeugwechsler verwendet wird, um ein Werkzeug lösbar an
der Spindel anzubringen, dann wird die Werkzeugaustauschoperation
des automatischen Werkzeugwechslers durch die Schleifscheibenschutzhaube
beeinträchtigt,
wobei daher die automatische Werkzeugaustauschoperation nicht ausgeführt werden
kann. Weiterhin weist die bekannte Schleifmaschine keine Achse auf
um die das Werkstück
gedreht wird, wobei das Werkstück
lediglich linear entlang dreier Achsen, d.h. einer X-, einer Y-
und einer Z-Achse zugeführt
werden kann. Folglich werden durch die Schleifscheibenschutzhaube
einige Werkstücke
einer bestimmten Form unvermeidbar gestört oder die Bearbeitungsflüssigkeit
kann nicht genau in den Bearbeitungsbereich gespritzt werden, falls
der Störung
zwischen dem Werkstück
und der Schleifscheibenschutzhaube ausgewichen wird.
-
Eine
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin
ein Werkzeugmaschinensystem und ein Bearbeitungsverfahren bereitzustellen,
das eine in einem Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem
umfasste Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse an einer
optimalen Position relativ zu einem Bearbeitungsbereich positionieren kann,
in dem ein Werkzeug ein Werkstück
von dem Standpunkt einer Spanentfernung und eines Kühlens gemäß einer Änderung
in dem Durchmesser eines Werkzeugs, das an der Spindel der Werkzeugmaschine
lösbar
angebracht ist oder einer Änderung
in einem Bearbeitungspunkt bearbeitet, um eine Bearbeitungsflüssigkeit
in den Bearbeitungsbereich zu spritzen.
-
Eine
andere Aufgabe der vorliegende Erfindung besteht darin ein Werkzeugmaschinensystem und
ein Bearbeitungsverfahren bereitzustellen, dass die Position einer
Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse gemäß einer Änderung
in dem Durchmesser eines Werkzeugs automatisch ändern kann, indem das Werkzeug
justiert beziehungsweise abgedreht beziehungsweise abgerichtet wird,
wobei eine Bearbeitungsoperation automatisch wieder aufgenommen wird.
-
Gemäß einer
ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird ein Werkzeugmaschinensystem zum Bearbeiten eines Werkstücks in einer
erwünschten
Form bereitgestellt, in dem eine Schleifscheibe bewegt wird, die
an einer Spindel angebracht ist, die in der Werkzeugmaschine umfasst
ist und wobei das Werkstück
an einem Tisch angebracht ist, der in der Werkzeugmaschine relativ
zueinander eingefügt
ist, wobei die Schleifscheibe zwischen der Spindel und einer Werkzeug-Lagereinrichtung
austauschbar angeordnet ist, wobei das Werkzeugmaschinensystem umfasst:
ein geradliniges Bewegungsmittel zum Bewegen der Spindel und des
Tisches relativ zueinander in Richtungen entlang einer X-Achse, einer Y-Achse
und einer Z-Achse; eine Werk-Greifvorrichtung, welche an einer auf
dem Tisch getragenen Drehkopfbasis angefügt ist; eine Werkzeug-Abdreh- beziehungsweise
Abrichtvorrichtung, welche angepasst ist, zum Ausrichten oder Justieren
beziehungsweise Abrichten beziehungsweise Zurichten des äußeren Umfangsanteils
der Schleifscheibe relativ zu der Spindel bewegt zu werden; eine
automatische Werkzeug-Erfassungseinrichtung, zum Erfassen des Durchmessers
der an der Spindel angebrachten Schleifscheibe; ein Bereitstellungssystem
für Bearbeitungsflüssigkeit,
welches umfasst, eine Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse zum Herausspritzen einer
Bearbeitungsflüssigkeit
in Richtung eines Bearbeitungsbereichs, in dem die Schleifscheibe
mit dem Werkstück
in Eingriff kommt, und durch eine Leitung mit einer Bearbeitungsflüssigkeits-Quelle
verbunden ist; ein Düsenträgermittel,
welches in einem Bereich angeordnet ist, der den Umfang der Spindel
umgibt, um die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bereitstellungssystems
für Bearbeitungsflüssigkeit zu
tragen, so dass die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse beweglich
ist; einen Trägerstab
zum radialen Positionieren der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bereitstellungssystems
für Bearbeitungsflüssigkeit
relativ zu der Schleifscheibe gemäß eines Befehlssignals, welches
für die
die Bearbeitungsflüssigkeit
herausspritzende Öffnung
der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse in Bezug
auf die Achse der Spindel auf der Basis des durch die automatische
Werkzeug-Erfassungseinrichtung erfassten Durchmessers der Schleifscheibe
eine radiale Position spezifiziert; und ein Bewegungsmittel für die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse zum umfänglichen Positionieren
der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bereitstellungsmittels
für Bearbeitungsflüssigkeit
durch Bewegen der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse entlang
eines Kreise um die Schleifscheibe; dadurch gekennzeichnet, dass
die Werk-Greifvorrichtung zum Drehen des Werkstücks dient und eine Drehachse
aufweist, die parallel zu der Achse der Spindel ist, wobei die Werkzeug-Abdrehvorrichtung
auf dem Tisch bereitgestellt ist und die automatische Werkzeug-Erfassungseinrichtung
auf dem Tisch bereitgestellt ist und angepasst ist relativ zu der
Spindel bewegt zu werden.
-
Vorzugsweise
umfasst das Düsenträgermittel
einen Trägerstab
zum Tragen der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bereitstellungsmittels für Bearbeitungsflüssigkeit,
so dass die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse in radialen
Richtungen in Bezug auf die Schleifscheibe linear bewegt werden
kann, und eine zylinderförmige
Halterung, die die auf dem Trägerstab
getragene Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse trägt, so dass
die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse zusammen
mit dem Trägerstab
entlang eines Kreises um die Schleifscheibe bewegt werden kann.
Die zylinderförmige Halterung
wird durch ein Führungselement,
das in einem Bereich um die Spindel angeordnet ist, zur Bewegung
geführt.
-
Vorzugsweise
wird das erste Bewegungsmittel der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse mit einem
Zuführ-Vorschubschneckenmittel
bereitgestellt, das, falls durch einen Motor angetrieben, die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse durch
den Trägerstab
in radiale Richtungen linear bewegen kann, und wobei das zweite
Bewegungsmittel der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse mit einem
Schneckengetriebemittel bereitgestellt wird, das, falls durch einen
Motor angetrieben, die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse durch
die Halterung entlang des Kreises bewegen kann. Vorzugsweise kann
das zweite Bewegungsmittel der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungsmittels
entlang eines Kreises um das Werkzeug bewegen.
-
Entsprechend
eines zweiten Gesichtspunkts der vorliegenden Erfindung wird ein
Bearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks in eine gewünschte Form
durch Bewegen einer an einer Spindel angebrachten Schleifscheibe
bereitgestellt, welche in einer Werkzeugmaschine umfasst ist, und des
an einen in der Werkzeugmaschine umfassten Tisch angefügten Werkstücks relativ
zueinander, wobei die Schleifscheibe zwischen der Spindel und einer
Werkzeuglagereinrichtung austauschbar ist, wobei das Bearbeitungsverfahren
die Schritte umfasst von: Bewegen der Spindel und des Tisches relativ
zueinander in linearen Richtungen parallel zu einer X-Achse, einer
Y-Achse und einer Z-Achse; Ausrichten oder Justieren beziehungsweise
Abrichten des äußeren Umfangsanteils
der Schleifscheibe durch eine Werkzeug-Abdrehvorrichtung, die angepasst
ist relativ zu der Spindel bewegt zu werden; Erfassen des Durchmessers
der an der Spindel angebrachten Schleifscheibe durch eine automatische
Werkzeug-Erfassungseinrichtung; Herausspritzen einer Bearbeitungsflüssigkeit
durch eine Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse, welche
in einem Bereitstellungssystem für
Bearbeitungsflüssigkeit
umfasst ist, welches durch eine Leitung mit einer Bearbeitungsflüssigkeits-Quelle
verbunden ist, in Richtung eines Bearbeitungsbereichs, in dem die
Schleifscheibe mit dem Werkstück
in Eingriff kommt; Bewegen der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bereitstellungssystems
für Bearbeitungsflüssigkeit,
um die Düse
radial auf die Schleifscheibe gemäß eines Befehlssignals zu positionieren,
welches eine radiale Position spezifiziert für die Bearbeitungsflüssigkeit herausspritzende
beziehungsweise Ausfluss-Öffnung
der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse in Bezug
auf die Achse der Spindel auf der Basis des durch die automatische
Werkzeug-Erfassungseinrichtung erfassten Durchmessers der Schleifscheibe; Bewegen
der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bereitstellungssystems
für Bearbeitungsflüssigkeit
um die Schleifscheibe entlang eines Kreises gemäß Düsenbewegungsbefehlen, welche
einer Position des Bearbeitungsbereichs entsprechen, in dem die
Schleifscheibe mit dem Werkstück
in Übereinstimmung
mit einem Bearbeitungsbefehl in Eingriff kommt, welcher durch ein
Werkstückbearbeitungs-Programm
erzeugt wird; durch den Schritt gekennzeichnet von: wenn nötig Drehen
des Werkstücks,
welches an eine drehende Werk-Greifvorrichtung angefügt ist,
die eine Drehvorschubachse parallel zu der Achse der Spindel aufweist,
wobei die Werk-Greifvorrichtung
an eine Drehkopfbasis angefügt
ist, die auf dem Tisch getragen ist und in der die Werkzeug-Abdrehvorrichtung
und das Erfassungsmittel auf dem Tisch bereitgestellt sind, und
das Erfassungsmittel angepasst ist, relativ zu der Spindel bewegt
zu werden.
-
Die
vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen offenbarer werden, worin:
-
1 eine
Vorderansicht eines wesentlichen Teils der Werkzeugmaschine ist,
die in einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einem Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem bereitgestellt
wird;
-
2 eine
Seitenansicht der Werkzeugmaschine von 1 entlang
der Pfeile im Wesentlichen entlang der Linie II-II in 1 ist,
die eine Anordnung eines ein Werkstück haltenden Mechanismus, eine Werkzeug-Abdrehvorrichtung
und eine automatische Werkzeug-Erfassungseinrichtung zeigt;
-
3 eine
Schnittansicht eines Werkzeugs ist, das an einer Spindel gehalten
wird, die in einem in einer Werkzeugmaschine umfassten Spindelstock drehbar
getragen wird, eine Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse, die
in dem Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem
umfasst und in einem Bereich um die Spindel angeordnet ist, und
eine Trägervorrichtung
zum Tragen der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse; und
-
4 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht des Spindelstocks, der Spindel
und des Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems
in der Richtung des Pfeils IV in 3 ist.
-
In
den 1 und 2 weist eine Werkzeugmaschine
einen Spindelstock 10 auf und eine Spindel 12 wird
für Hochgeschwindigkeitsrotation
beziehungsweise -drehung in dem Spindelstock 10 getragen.
Der Spindelstock 10 wird an einem nicht gezeigten Ständer angebracht.
Der Spindelstock 10 kann zusammen mit dem Ständer relativ
zu einem Bett, nicht gezeigt, bewegt werden, oder kann relativ zu
dem Bett in Richtungen parallel zu zwei orthogonalen Achsen, d.h.
wie in 1 gezeigt, einer X-Achse und einer Y-Achse, bewegt
werden. Die entsprechenden Bewegungen des Spindelstocks 10 und
der Spindel 12, die in dem Spindelstock 10 getragen wird,
in Richtungen parallel zu jenen zwei orthogonalen Achsen, werden
durch Positionssensoren, wie beispielsweise Messgeräten, die
an der Werkzeugmaschine installiert beziehungsweise mit diesen zwei Achsen
assoziiert sind, erfasst.
-
Die
Werkzeugmaschine wird mit einer Werkzeug-Lagereinheit 14,
wie beispielsweise einem Werkzeugmagazin, bereitgestellt. Eines
von beiden Werkzeuge T, die in der Werkzeug-Lagereinheit 14 gelagert
sind, oder eine Werk-Erfassungseinrichtung MR,
die die äußeren Abmessungen
und die Form eines Werkstücks
W erfassen kann, können
an der Spindel 12 lösbar
angebracht sein, die in dem Spindelstock 10 durch einen
Werkzeug-Austauschmechanismus,
nicht gezeigt, wie beispielsweise einen allgemein bekannten Werkzeug-Austauscharm,
getragen wird. In einem Zustand, der durch durchgezogenen Linien
in einem oberen Bereich in 1 angezeigt
ist, wird eine Schleifscheibe T, d.h. ein Beispiel eines Werkzeugs
T, die aus der Werkzeug-Lagereinheit 14 entnommen wurde
an der Spindel 12 angebracht. In einem Zustand, der durch
gestrichelte Linien in einem unteren Bereich in 1 angezeigt
wird, wird die Werk-Erfassungseinrichtung MR an
der Spindel 12 gehalten.
-
Ein
Tisch 18 ist an dem Bett 16, abgewandt von dem
Spindelstock 10, angebracht, um so in Richtungen parallel
zu einer senkrecht zu den vorstehenden zwei Achsen stehende Achse
(Z-Achse) bewegt werden zu können.
Ein Drehkopf 20 ist an einer Drehkopfbasis 22 angebracht,
die an dem Tisch 18 getragen wird. Das zu bearbeitende
Werk W wird durch eine Werk-Greifeinrichtung 24 ergriffen,
die Indexieren kann und in einem Zentralteil des Drehkopfes 20 gehalten
wird. Die Werk-Greifeinrichtung 24 kann zum Indexieren
durch einen nicht gezeigten Antriebsmotor (Servomotor), der in dem
Drehkopf 20 installiert ist, gedreht werden.
-
Ein
anderer Antriebsmotor, nicht gezeigt, wird in der Drehkopfbasis 22 installiert.
Eine Werkzeug-Abdrehvorrichtung (Scheibenabzieher beziehungsweise
-dreher) 26, die zum Rotieren durch den Antriebsmotor angetrieben
wird, wird durch einen Träger 28 drehbar getragen,
wobei dessen Zentralachse an einer bekannten Bezugsposition in Bezug
auf die Richtungen parallel zu den drei Achsen, namentlich der X-Achse,
der Y-Achse und der Z-Achse
angeordnet ist. Der Außendurchmesser
der Werkzeug-Abdrehvorrichtung 26 (der Außendurchmesser des
Scheibenabziehers) wird vorher zusammen mit Daten über die
Bezugsposition in einer Maschinensteuereinheit 40 (2)
gespeichert.
-
Eine
automatische Werkzeug-Erfassungseinrichtung 30 ist an dem
Tisch 18 mit einer Position angeordnet, die mit einem Abstand
zu der Werkzeug-Abdrehvorrichtung 26 entlang der X-Achse
beabstandet ist. Die automatische Werkzeug-Erfassungseinrichtung 30 ist
an einer bestimmten Bezugsposition in Bezug auf die X-, die Y- und
die Z-Achse an dem Tisch 18 angebracht, wobei die Bezugsposition
durch Bezugspositionsdaten (Koordinaten auf einem Koordinatensystem
definiert durch die X-, die Y- und die Z-Achse) dargestellt werden.
Wie in 2 gezeigt, kann die automatische Werkzeug-Erfassungseinrichtung 30 in
dem Tisch 18 gelagert werden und kann, um eine Schädigung zu
vermeiden, mit einem Deckel 32 bedeckt werden. Die automatische Werkzeug-Erfassungseinrichtung 30 weist
eine Sonde 30a auf, die aus einem harten Material gebildet
ist. Die Spindel 10 und der Ständer werden in Richtungen entlang
der X- und der Y-Richtung bewegt, und der Tisch 18 wird
in Richtungen entlang der Z-Achse bewegt, um die Sonde 30a der
automatischen Werkzeug-Erfassungseinrichtung 30 mit
dem an der Spindel 12 gehaltenen Werkzeug T zur Erfassung
des Außendurchmessers
des Werkzeugs T in Kontakt zu bringen. Da die Bezugspositionsdaten über die
Bezugsposition der Sonde 30a der automatischen Werkzeug-Erfassungseinrichtung 30 vorher
in der Maschinensteuereinheit 40 gespeichert werden, kann
der erfasste Außendurchmesser
des Werkzeugs T durch eine Berechnung basierend auf den vorher in
der Maschinensteuereinheit 40 gespeicherten Bezugspositionsdaten
bestimmt werden, wobei die Positionsdaten über die Position der Sonde 30a in Bezug
auf die X-, die Y- und die Z-Achse an die Maschinensteuereinheit 40 gegeben
werden, wenn die Sonde 30a mit dem Werkzeug T in Kontakt
kommt.
-
Die
Position des Zentrums der Spindel 12 ist bekannt und Daten über die
Position des Zentrums der Spindel 12 werden in der Maschinensteuereinheit 40 gespeichert.
Daher kann die Maschinensteuereinheit 40 die äußeren Abmessungen
des Werkstücks W
durch einfache arithmetische Operationen aus den bekannten Daten über die
Bezugsposition der Spindel 12 und den erfassten Bewegungen
der Spindel 12 und dem Tisch 18 bestimmen, falls
die Werk- Erfassungseinrichtung
MR an der Spindel 12 angebracht
ist und die Sonde der Werk-Erfassungseinrichtung
MR durch Bewegen der Spindel 12 und
des Tisches 18 in Richtungen parallel zu der X-, der Y- und
der Z-Achse relativ zueinander mit der äußeren Oberfläche des
durch die Werk-Greifeinrichtung 24 gehaltenen Werks W in
Kontakt gebracht wird. Es ist klar, dass die automatische Werkzeug-Erfassungseinrichtung 30 eine
Nicht-Kontakt-Erfassungseinrichtung sein kann, die die Abmessungen
des Werkstücks
W ohne Berührung
des Werkstücks
W erfassen kann.
-
In
der Werkzeugmaschine, die sich auf diese erfindungsgemäße Ausführungsform
bezieht, wird ein Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem 42 fortdauernd
in einem Bereich installiert, der den mit der Spindel 12 bereitgestellten
Spindelstock 10 umgibt. Das Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem 42 weist
eine Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 auf
und ist durch eine Leitung mit einer Bearbeitungsflüssigkeits-Quelle,
die in 1 und 2 nicht gezeigt ist, einschließlich eines
Bearbeitungsflüssigkeits-Tanks
und derartigem verbunden. Die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 weist
an deren freien Ende eine Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussöffnung 44a auf.
Es wird eine Bearbeitungsflüssigkeit
durch die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussöffnung 44a in
einen Bearbeitungsbereich gespritzt, in dem das Werkzeug T das Werkstück W bearbeitet,
um die in dem Bearbeitungsbereich erzeugten Späne wegzuspülen, um sowohl das Werkzeug
T als auch das Werkstück
W zu kühlen
und ein gleichmäßiges Bearbeiten
zu gewährleisten.
-
Eine
Konfiguration und Wirkungen, die dem Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem 42 ermöglichen
ein optimales Kühlen
und eine Spanentfernung in dem Bearbeitungsbereich, in dem das Werkzeug
T das Werkstück
W bearbeitet, zu vollbringen, werden mit Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben
werden.
-
Das
Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem 42 weist
eine Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 auf,
die an deren freien Ende mit einer Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussöffnung 44a bereitgestellt
wird, und durch eine Leitung 46 und Leitungselemente, nicht
gezeigt, mit der Bearbeitungsflüssigkeits-Quelle,
einschließlich
Steuerventilen verbunden ist. Die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 wird
auf einem Trägerstab 48 getragen, der
mit einem radialen Bewegungsmechanismus 54 verbunden ist,
der in einem an einer Halterung 50 angebrachten Gehäuse 52 installiert
ist.
-
Der
radiale Bewegungsmechanismus 54 weist einen Antriebmotor
Ma, beispielsweise einen Servomotor, auf,
wobei ein Zuführschneckenschaft 58 durch
einen durch den Antriebsmotor Ma getriebenen
Riemen und Rollen Mechanismus 56 zur Rotation angetrieben
wird. Der Zuführschneckenschaft 58 wird
zur Rotation durch in dem Gehäuse 52 befindliche
Lager getragen und wird von axialer Bewegung abgehalten. Eine mit
dem Trägerstab 48 einstückig ausgebildete
Buchse beziehungsweise Mutter 48a ist mit dem Zuführschneckenschaft 58 verbunden.
Wird der Zuführschneckenschaft 58 durch
den Antriebsmotor Ma zur Rotation angetrieben,
dann wird der Trägerstab 48 für eine Vorschubbeziehungsweise Zuführ operation
axial bewegt. Daher wird die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 des Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems 42 linear
in die Richtungen der Pfeile R bewegt, und folglich wird die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 im
Wesentlichen radial in Bezug auf die Achse der Spindel 12 des
Spindelstock 10 bewegt, um die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussöffnung 44a der
Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 radial
in Richtung des peripheren arbeitenden Teils des Werkzeugs T oder
davon weg zu bewegen, wie beispielsweise eine Schleifscheibe, ein
Seiten-Fräswerkzeug,
einen Furchen- beziehungsweise Kannelierungs-Cutter beziehungsweise
Fluting-Cutter oder gleichen, die auf der Spindel 12 gehalten
werden.
-
Die
Halterung 50 ist aus einem zylinderförmigen Element gebildet, das
in einem Bereich um einen freien Endanteil des Spindelstocks 10 angeordnet
ist, und an einem Paar von Gleitringen 62 mit Schrauben befestigt
ist. Die Gleitringe 62 werden an einem Führungsring 64 angebracht,
der an dem freien Ende des Spindelstocks 10 angebracht
ist, um so in die Richtungen der Pfeile C um die Zentralachsen des
Spindelstocks 10 und der Spindel 12 zu rotieren.
Rotiert die Halterung 50 durch Gleiten entlang des Umfangs des
Spindelstocks 10, dann wird die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 der
Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungsvorrichtung 42,
die durch den Trägerstab 48 an
dem Gehäuse 52 gehalten
wird, in die Richtungen der Pfeile C gedreht.
-
Ein
externer Zahnkranz 66 wird mit den Schrauben an einem mittleren
Abschnitt des äußeren Umfangs
des Führungsrings 64 starr
angebracht. Eine Schnecke 68 steht mit dem externen Zahnkranz 66 im
Eingriff. Die Schnecke 68 weist einen Schaft auf, der mit
einem Ende in einem Lager 70 getragen und mit dem anderen
Ende mit dem Ausgabeschaft eines Antriebsmotors Mb,
d.h. eines Servomotors, verbunden ist. Der Antriebsmotor Mb treibt die Schnecke 68 zur Rotation
an, die mit dem externen Zahnkranz 66 im Eingriff steht.
Da der externe Zahnkranz 66 stationär ist, ist es erforderlich,
dass die Schnecke 68 und der Antriebsmotor Mb gedreht
werden, wenn die Schnecke 68 rotiert. Das Lager 70,
das den Schaft der Schnecke 68 trägt, wird an einer Halterung 72 getragen,
die mit der zylindrischen Halterung 50 verbunden ist. Demgemäß wird die
Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungsvorrichtung 42 zusammen
mit der Schnecke 68 und der Antriebsmotor Mb entlang des
Umfangs des externen Zahnkranzes 68 um die Zentralachse
des Spindelstocks 12 in die Richtungen der Pfeile C gedreht.
Der Antriebsmotor Mb, die Schnecke 68 und
der externe Zahnkranz 66 bilden einen umfänglichen
Bewegungsmechanismus 74, der in dem Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem 42 umfasst
ist. Die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems
wird entlang des Führungsrings 64 zur
Drehung um die Spindel 12 durch den umfänglichen Bewegungsmechanismus 74 gleichmäßig beziehungsweise
glatt gedreht. Die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems
kann eine vollständige Umdrehung
um die Spindel 12 ausführen.
-
Der
Antriebsmotor Ma des radialen Bewegungsmechanismus 54,
und der Antriebsmotor Mb des umfänglichen
Bewegungsmechanismus 74 sind mit einer NC-Einheit 76 verbunden.
Die NC-Einheit 76 steuert die Antriebsmotoren Ma und Mb. Die NC-Einheit 76 ist
mit der Maschinensteuereinheit 40 verbunden. Eingabedaten Φ, die eine
Position der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussöffnung 44a der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 des
Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems 42 in Bezug
auf eine umfängliche
Richtung spezifizieren, können
durch Bearbeiten einer Eingabevorrichtung, wie beispielsweise einer
Tastatur, in die NC-Einheit 76, eingegeben werden. Die
Maschinensteuereinheit 40 gibt ein Befehlssignal an die
NC-Einheit 76, das eine radiale Position für die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussöffnung 44a der
Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 in
Bezug auf die Achse der Spindel 12 spezifiziert, die auf
der Basis des erfassten äußeren Durchmessers
des Werkzeugs T bestimmt wird, der durch die automatische Werkzeug-Erfassungseinrichtung 30 erfasst
wurde. Die NC-Einheit steuert den radialen Bewegungsmechanismus 54 und
den umfänglichen
Bewegungsmechanismus 74 gemäß der daran gegebenen Befehlssignale,
um die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 des
Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems 42 in
einer radialen Richtung und einer umfänglichen Richtung in Bezug
auf die Achse der Spindel 12 auf eine erwünschte Position
zu bewegen. Daher kann die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussöffnung 44a der
Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 an einer
geeigneten Position angeordnet sein, wenn das Werkstück W mit
dem Werkzeug T bearbeitet wird. Die zylinderförmige Halterung 50 und
die Bewegungsmechanismen 54 und 74 werden durch
eine Abdeckung 11 bedeckt.
-
Es
wird eine Beschreibung eines Verfahrens gegeben werden, bei welchem
die Bearbeitungsflüssigkeit
durch das Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem 42 herausgespritzt
wird, wenn das durch die Werk-Greifeinrichtung 24 des Drehkopfes 20 gehaltene
Werkstück
mit einer Schleifscheibe T, d.h. mit dem auf der Spindel 12 der
Werkzeugmaschine gehaltenen Werkzeug T, geschliffen wird.
-
Wird
der Umfang des Werkstücks
W, das durch die Werk-Greifeinrichtung 24 an dem Drehkopf 20 gehalten
wird mit der an der Spindel 12 angebrachten Schleifscheibe
T geschliffen, dann muss das Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem 42 so
eingestellt werden, dass eine Menge der Bearbeitungsflüssigkeit,
die so nahe wie möglich
an der Menge dergleichen liegt, die durch die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussöffnung 44a gespritzt
wird, in den Bearbeitungsbereich gespritzt wird, in dem die Schleifscheibe
T das Werkstück
W aus einer geeigneten Richtung schleift, so dass Späne aus dem
Bearbeitungsbereich entfernt und die Schleifscheibe T und das Werkstück W gekühlt werden.
-
Demgemäß muss die
Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussöffnung 44a der
Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 des
Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems 42 bei
einer optimalen Bearbeitungsflüssigkeits-Ausfluss-
beziehungsweise -Spritzposition vor dem Start einer Schleifoperation
unter Verwendung der Schleifscheibe T positioniert sein.
-
Zuerst
wird die Werk-Erfassungseinrichtung MR aus
der Werkzeug-Lagervorrichtung 14 entnommen und an der Spindel 12 des
Spindelstocks 10, wie durch die gestrichelten Linien in 1 angezeigt,
angebracht.
-
Anschließend wird
der Spindelkopf 10 in Richtungen entlang der X- und Y-Richtung
bewegt, wobei der Tisch 18 in einer Richtung entlang der Z-Achse
bewegt wird, um die Werk-Erfassungseinrichtung mit dem durch die
Werk-Greifvorrichtung 24 an dem Drehkopf 20 ergriffenen
Werkstück
W in Kontakt zu bringen. Die Positionsdetektoren, die an der Werkzeugmaschine
angebracht sind, geben Positionsdaten an die Maschinensteuereinheit 40.
Die Maschinensteuereinheit 40 berechnet dann die entsprechenden
Bewegungen des Spindelstocks 10 und der Achse der Spindel 12 und
die Bewegung der Zentralachse des Drehkopfes 20, und wobei
erfasste Daten über
die äußere Form
des Werkstücks
W durch Berechnung unter Verwendung der entsprechenden erfassten
Bewegungen des Spindelstocks 10, der Achse der Spindel 12 und
der Achse des Drehkopfes 20 und der vorhergehend gespeicherten
bekannten Bezugs-Positionsdaten über
die Referenzposition der Achse der Spindel 12 und der Achse
des Drehkopfes 20 bestimmt werden. Es werden Daten über die
erfassten Abmessungen des Werkstücks
W und die Länge
eines Teils des zu bearbeitenden Werkstücks W bestimmt, und wobei Daten über die
Lagebeziehung zwischen dem äußeren Umfang
des Werkstücks
W und der Achse der Spindel 12 in Bezug auf die X-, die
Y- und die Z-Achse bestimmt werden.
-
Die
Daten über
die Lagebeziehung zwischen dem äußeren Umfang
des Werkstücks
W und der Achse der Spindel 12 in Bezug auf die X-, die
Y- und die Z-Achse werden der Maschinensteuereinheit 40 für eine vorübergehende
Speicherung gegeben.
-
Die
Werk-Erfassungseinrichtung MR wird von der
Spindel 12 entfernt und durch einen Werkzeugaustauschmechanismus
der Werkzeug-Lagervorrichtung 14 wieder zurückgegeben.
Anschließend wird
die Schleifscheibe T zum Bearbeiten (in diesem Beispiel Schleifen)
des Werkstücks
W aus der Werkzeug-Lagervorrichtung 14 herausgenommen und
an der Spindel 12, wie durch durchgezogene Linien in dem
oberen Bereich von 1 angezeigt, angebracht.
-
Anschließend wird
durch die Werkzeugmaschine der Spindelstock 10 und der
Tisch 18 relativ zueinander in Richtungen entlang der X-,
der Y- und der Z-Achse bewegt, um die an der Spindel 12 gehaltene
Schleifscheibe T in Richtung der automatischen Werkzeug-Erfassungseinrichtung 30 zu
bewegen, die an einer bestimmten Position an dem Tisch 18 angeordnet
ist und den arbeitenden Teil der Schleifscheibe T mit der Sonde 30a der
automatische Werkzeug-Erfassungseinrichtung 30 in Kontakt
zu bringt. Daten über
die entsprechenden Bewegungen des Spindelstocks 10 und
somit der Achse der Spindel 12 und des Tisches 18,
die durch die Positionssensoren erfasst wurden, werden an die Maschinensteuereinheit 40 gegeben.
Anschließend
kann der erfasste Durchmesser der Schleifscheibe T aus den Daten über die
Referenzposition der automatischen Werkzeug-Erfassungseinrichtung 30 und
der Spindel 12 bestimmt werden, die vorher in der Maschinensteuereinheit 40 gespeichert
und den Daten über
die Bewegungen, die an die Maschinensteuereinheit 40 gegeben
wurden. Die Durchmesserdaten Da über
den äußeren Durchmesser
der Schleif scheibe T wird vorübergehend
in der Maschinensteuereinheit 40 gespeichert.
-
Die
Schleifscheibe T wird, wenn nötig
einem Zuricht- beziehungsweise Abdrehbeziehungsweise Justiervorgang,
wie beispielsweise einem Ausrichtvorgang, ausgesetzt. Wird die Schleifscheibe
T durch die Werkzeug-Abdrehvorrichtung 26 einem Justiervorgang
ausgesetzt, dann wird die an der Spindel 12 gehaltene Schleifscheibe
T in Richtungen entlang der X-, der Y- und der Z-Achsen in Richtung
der Werkzeug-Abdrehvorrichtung 26 bewegt, wobei der arbeitende
Teil der Schleifscheibe T mit dem Abrichtwerkzeug der Werkzeug-Abdrehvorrichtung 26 in Kontakt
gebracht wird, wobei dann sowohl die Spindel 12 als auch
das Abrichtwerkzeug rotiert werden, um die Schleifscheibe T auszurichten.
Da Daten über die
Referenzposition der Werkzeug-Abdrehvorrichtung 26 (die
Position der Achse) an dem Tisch 18 und Daten über die
Referenzposition der Spindel 12 vorher in der Maschinensteuereinheit 40 gespeichert werden,
kann eine Bewegung, die notwendig für die Schleifscheibe ist, um
mit dem arbeitenden Teil des Abrichtwerkzeugs der Werkzeug-Abdrehvorrichtung 26 in
Kontakt gebracht zu werden, durch einfache arithmetische Operationen
unter Verwendung der erfassten Daten Da über den Durchmesser der Schleifscheibe
T, bestimmt werden. Der Spindelstock 10 und die Spindel 12 werden
in Richtung der Werkzeug-Abdrehvorrichtung 26 bewegt, die
durch die Bewegung an dem Tisch 18 gehalten wird, die durch die
arithmetischen Operationen bestimmt werden, so dass die Schleifscheibe
T mit dem Abrichtwerkzeug der Werkzeug-Abdrehvorrichtung 26 in
Kontakt gebracht wird.
-
Eine
Menge einer Abrichtung Dt, d.h. eine Menge um die der Durchmesser
der Schleifscheibe T durch Abrichtung verringert wurde, kann aus
Daten über
die Position der Achse der Werkzeug-Abdrehvorrichtung 26 auf
die Beendigung der Abrichtung der Schleifscheibe T und Daten über die
Position der Spindel 12 bestimmt werden. Der Durchmesser
Db der zugerichteten Schleifscheibe T kann unter Verwendung von
Db = Da – Dt
berechnet werden. Der Durchmesser Db der abgerichteten Schleifscheibe
T wird vorübergehend
in der Maschinensteuereinheit 40 gespeichert.
-
Beim
Abrichten des arbeitenden Teils der Schleifscheibe T durch die Werkzeug-Abdrehvorrichtung 26,
werden die entsprechenden Rotationsgeschwindigkeiten der Spindel 12 und
des Abrichtwerkzeug der Werkzeug-Abdrehvorrichtung 26 auf
der Basis des Durchmessers Da der Schleifscheibe T selektiv und
genau bestimmt, dass die Schleifscheibe T aufgrund der Rotation
bei einer übermäßig hohen Rotationsgeschwindigkeit
nicht brechen und die Spindel 12 und die mit der Werkzeugmaschine
assoziierten Teile nicht geschädigt
werden können.
-
Nachdem
dem Abrichten der an der Spindel 12 gehaltenen Schleifscheibe
T vollendet wurde, wird ein Schleifvorgang zum Schleifen eines Werkstücks W gestartet.
-
Erfindungsgemäß gibt die
Maschinensteuereinheit 40 Werkzeugdurchmesserdaten Db an
die NC-Einheit 76, die den Durchmesser Db des ausgerichteten
Schleifscheibe T darstellen, wobei die NC-Einheit 76 einen
Befehl ausgibt, der auf der Basis der Werkzeug-Durchmesserdaten Db bestimmt wurde,
um den Antriebsmotor Ma des radialen Bewegungsmechanismus 54 des
Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems 42 anzutreiben,
so dass die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 linear in
der Richtung des Pfeils R (4) relativ
zu der Achse der Spindel 12 bewegt wird, so dass die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 zu
einer Position bewegt wird, die angrenzend an dem peripher arbeitenden
Teil der Schleifscheibe T liegt. Somit wird die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 entsprechend
des Durchmessers der Schleifscheibe T bewegt und auf eine geeignete
Position relativ zu der Schleifscheibe T eingestellt.
-
In
diesem Zustand kann die Bearbeitungsflüssigkeit einem richtigen Bearbeitungsbereich
jedoch nicht effizient bereitgestellt werden, in dem die Schleifscheibe
T mit dem Werkstück
W im Eingriff steht, um das Letztere zu schleifen.
-
Erfindungsgemäß wird ein
Bewegungsvorgang der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem 42 zu
dem Bearbeitungsbereich ausgeführt.
-
Die
NC-Einheit 76 findet vorherig einen Punkt, an dem die Schleifscheibe
T das Werkstück
W (als "Bearbeitungspunkt" bezeichnet) bearbeitet
und eine Richtung, in der Schleifen von einem Bearbeitungsprogramm
weitergeführt
(als "Werkzeug-Zuführrichtung" bezeichnet) wird,
und wobei falls Daten Φ über den
Bearbeitungspunkt und die Werkzeug-Vorschubrichtung durch den Operator
eingegeben werden, dann durch die NC-Einheit 76 ein Befehl an
den Antriebsmotor Mb des umfänglichen
Bewegungsmechanismus 74 des Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems 42 gegeben
wird, um den Antriebsmotor Mb anzusteuern
beziehungsweise anzutreiben. Folglich wird die Schnecke 68,
die mit dem externen Zahnkranz 66 in Eingriff steht, gedreht, um
die Bearbeitungsflüssigkeits- Ausflussdüse 44 zusammen
mit der Halterung 50 um den Spindelstock 10 zu
bewegen und zu versetzen, folglich um die Spindel 12, so
dass die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussöffnung 44a der
Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 an
einer optimalen Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussposition
angrenzend an einem Bearbeitungsbereich angeordnet ist, in dem die Schleifscheibe
T das Werkstück
schleift.
-
Nachdem
das Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem 42 derart
eingestellt wurde, berechnet die arithmetische Einheit der Maschinensteuereinheit 40 eine
Richtung, in der die Schleifscheibe T zugeführt werden soll und eine Bewegung,
durch die die Schleifscheibe T auf der Basis der Daten über die
Lagebeziehung zwischen dem Werkstück W und der Achse der Spindel 12 bewegt
werden soll, wobei der Durchmesser Db der Schleifscheibe T vorübergehend
in der Maschinensteuereinheit 40 gespeichert wird, und
die Schleifscheibe T zu einer Bearbeitungsposition bewegt wird,
an der die Schleifscheibe T das Werkstück W schleift. Auf Ankunft
der Schleifscheibe T an der Bearbeitungsposition gibt die Bearbeitungssteuereinheit 40 einen
Bereitstellungsbefehl für
die Bearbeitungsflüssigkeit
an das Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem 42,
um ein Spritzen der Bearbeitungsflüssigkeit durch die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussöffnung 44a der
Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 zu
starten. Anschließend
wird unter Verwendung der Bearbeitungsflüssigkeit zum Schleifen des
Werkstücks
W eine Schleifoperation gestartet. Die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse 44 des
Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems 42 kann
gemäß einer das
Werkstück
zu bearbeitenden erwünschten
Form in radiale und umfängliche
Richtungen in Bezug auf das Werkzeug T bewegt werden.
-
Die
Schleifoberfläche
der Schleifscheibe T wird während
eines Schleifvorgangs schnell abgerieben, deren Abriebgeschwindigkeit
höher ist
als die mit der ein Schneidewerkzeug während eines Schneidvorgangs
abgerieben wird. Daher wird bestimmt, dass die Schleifscheibe T
bis zu einem Grenz- beziehungsweise Schwellenwert abgerieben ist,
nach dem das Werkstück
W um eine feste Menge abgeschliffen wurde oder nachdem eine feste Schleifzeit
abgelaufen ist. Falls der Schleifvorgang weitergeführt werden
muss nachdem das Werkstück W
um einen feste Menge abgeschliffen wurde oder nachdem eine feste
Schleifzeit abgelaufen ist, um das Werkstück W mit der Schleifscheibe
T zu schleifen, die an der Spindel 12 gehalten wird, dann
wird der Durchmesser Db der Schleifscheibe T erneut durch die automatische
Werkzeug-Erfassungseinrichtung 30 erfasst, und falls die
Schleifscheibe T ein Abrichten erfordert, wird der Durchmesser der Schleifscheibe
T nach dem Abrichten der Schleifscheibe T durch die Werkzeug-Abdrehvorrichtung 26 erfasst.
Anschließend
werden die radialen und umfänglichen
Positionen der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems 42 in
Bezug auf den Spindelstock 10 auf der Basis des neuen Durchmessers
der Schleifscheibe angepasst, wobei anschließend der Schleifvorgang wieder
aufgenommen wird. Die Anpassung der radialen und umfänglichen
Positionen der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems 42 auf der
Basis des neuen Durchmessers der Schleifscheibe T kann unter Verwendung
der Bewegungsmechanismen 54 und 74 einfach ausgeführt werden.
Die Bearbeitungsflüssigkeit
kann folglich bereitgestellt und in einem optimalen Modus in Richtung
des Bearbeitungsbereichs gespritzt werden.
-
Es
besteht die Möglichkeit
den Abrieb der Schleifscheibe T bis zu einem Schwellenwert zu bestimmen,
indem eine Schleiflaständerung
an der Schleifscheibe T aus einer Änderung in dem Antriebstrom
abgeschätzt
wird, der durch den Antriebsmotor zum Antrieb der Spindel 12 erforderlich
ist und wobei bestimmt wird, dass, falls eine Änderung in der Schleiflast
einen festen Schwellenwert übersteigt, der
Schleifstein T bis zu einem Schwellenwert abgerieben wurde anstelle
durch Erfassen der abgeriebenen Menge des Werkstücks W oder der Dauer des Schleifvorgangs
und Bestimmen, dass die Schleifscheibe bis zu einem Schwellenwert
abgerieben wurde nachdem das Werkstück um eine feste Menge abgerieben
wurde oder die Dauer des Schleifvorgangs eine feste Schleifzeit überstiegen
hat. Nachdem derart bestimmt wird, dass das Werkzeug bis zu einem Schwellenwert
abgerieben wurde, wobei das Werkzeug nach Abrichten erfasst werden
kann, kann der Durchmesser des Werkzeugs wiederholt gemessen werden.
-
Obwohl
die vorstehende Ausführungsform mit
der Annahme beschrieben wurde, dass das Werkzeug T eine Schleifscheibe
T darstellt, ist klar, dass die Lagebeziehung zwischen dem Werkstück W und
der Spindel 12 erfasst werden kann, nachdem das Werkzeug
T an der Spindel 12 gehalten wurde, selbst wenn das Werkzeug
T ein Schneisewerkzeug ist, das an dessen Umfang mit Schneidekanten,
wie beispielsweise einem Fräswerkzeug,
einem Fluting-Cutter
oder dergleichen, bereitgestellt wird, wobei die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems 42 an
einer optimalen Bearbeitungsflüssigkeits-Spritzposition
angeordnet sein kann, nachdem der Durchmesser des Werkzeugs T erfasst
wurde, und wobei anschließend
das Werkzeug T mit dem Werkstück
W im Eingriff stehen und ein Schneidevorgang ausgeführt werden
kann, während
die Bearbeitungsflüssigkeit
in einem optimalen Bearbeitungsflüssigkeits-Spritzmodus gespritzt
wird.
-
Wird
ein Werkstück
W mit einem an einer Werkzeugmaschine angebrachten Werkzeug bearbeitet,
kann gemäß des erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinensystems
und des Bearbeitungsverfahrens die Bearbeitungsflüssigkeit
durch die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems
von einer optimalen Position relativ zu einem Bearbeitungsbereich,
in dem das Werkzeug einen Bearbeitungsvorgang ausführt, d.h.
betrachtet unter dem Gesichtspunkt einer Spanentfernung und eines
Kühlens
des Werkzeugs und des Werkstücks,
von einer optimalen Position bereitgestellt und gespritzt werden.
-
Erfindungsgemäß wird das
Werkzeug T durch ein Werkzeugaustauschmittel gewechselt und die
Bearbeitungsflüssigkeit
kann durch Erfassen des Durchmessers des Werkzeugs und genaues Anpassen
beziehungsweise Einstellen der Position der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems
immer von einer optimalen Position in den Bearbeitungsbereich gespritzt
werden, auch wenn das Werkzeug ausgetauscht ist oder der Durchmesser
des Werkzeugs durch Benutzung aufgrund eines Abriebs geändert wird.
-
Die
Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse kann
daher immer bei einer optimalen Position eingestellt werden, um
die Bearbeitungsflüssigkeit
in einen Bearbeitungsbereich zu spritzen, in dem ein an einer Werkzeugmaschine
angebrachtes Werkzeug einen Bearbeitungsvorgang zum optimalen Spanentfernen und
Kühlen
ausführt,
wobei folglich die Bearbeitungsleistung des Werkzeugs bei einer
Bearbeitungsgenauigkeit, Oberflächenrauigkeit
und dergleichen außerordentlich
verbessert werden kann. Da das Werkzeug immer genau gekühlt und
Späne entfernt werden,
wird der Abrieb des Werkzeugs verringert, wobei dadurch die Bearbeitungskosten
vermindert werden.
-
Erfindungsgemäß wird die
Einstellung und Positionierung der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse des Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystems
durch Bewegen der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse in sowohl
radiale als auch umfängliche
Richtungen in Bezug auf die Achse der Spindel durch die Bewegungsmechanismen
automatisch erreicht, die Servomotoren als Antriebsmotoren verwenden.
Die vorliegende Erfindung trägt
daher, wenn sie auf ein automatisches Werkzeugmaschinensystem, wie
beispielsweise ein Maschinenzentrum, angewendet wird, zur Optimierung
einer automatischen Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellung bei.
-
Weiterhin
kann, da ein Werkstück
an dem Drehkopf angebracht ist, falls das Werkstück eine komplizierte Form aufweist,
die Bearbeitungsflüssigkeit
durch Ändern
der Winkelposition der Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse von einer
optimalen Position gespritzt werden. Wird die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse so angeordnet,
dass sie eine vollständige
Umdrehung um das Werkzeug ausführen
kann, dann weist die Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse gar keinen
ungenutzten Raum zum Spritzen der Bearbeitungsflüssigkeit auf.
-
- 10
- Spindelstock
- 12
- Spindel
- 14
- Werkzeuglagervorrichtung
- 16
- Bett
- 18
- Tisch
- 20
- Drehkopf
- 22
- Drehkopfbasis
- 24
- Werk-Greifvorrichtung
- 26
- Abdrehvorrichtung
- 30
- automatische
Werkzeug-Erfassungseinrichtung
- 30a
- Sonde
- 40
- Werkzeugmaschine
- 42
- Bearbeitungsflüssigkeits-Bereitstellungssystem
- 44
- Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussdüse
- 44a
- Bearbeitungsflüssigkeits-Ausflussöffnung
- 48
- Trägerstab
- 50
- zylindrische
Halterung
- 54
- radialer
Bewegungsmechanismus
- 64
- Führungsring
- 66
- externer
Zahnkranz
- 68
- Schnecke
- 74
- umfänglicher
Bewegungsmechanismus
- 76
- NC-Einheit
- T
- Werkzeug
- Ma,
Mb
- Antriebsmotoren
- MR
- Werk-Erfassungseinrichtung