DE4401007A1 - Schleifmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Schleifen der Umfangs­ flächen rotierender Werkstücke mit einer Werkstückaufnahme mit Mitteln zum bearbeitungsgerechten Einspannen und Drehen eines Werkstücks um eine erste Drehachse (C-Achse), einer Schleif­ einheit mit einem umlaufenden Schleifband als Schleifwerkzeug, Antrieben für die Drehung des Werkstücks und die Umlaufbewe­ gung des Schleifbands und quer zur Drehachse des Werkstücks verlaufenden Führungen und den Führungen zugeordneten Antriebs­ mitteln zum Bewegen von Schleifwerkzeug und Werkstück relativ zueinander im wesentlichen radial zum Werkstück.

Bandschleifmaschinen zum Schleifen rotierender, insbesondere unrunder Werkstücke sind beispielsweise aus der DE 40 29 129 A1 und der DE 40 03 409 A1 bekannt. Die in der ersten Schrift beschriebene Maschine weist eine einzige Schleifeinheit mit einem umlaufenden Schleifband zum Bearbeiten der Nocken einer Nockenwelle auf. Nach entsprechendem Längsversetzen von Werk­ stück und Schleifeinheit relativ zueinander wird das im Ar­ beitsbereich von einem Formschuh gestützte Schleifband durch Zustellen der Schleifeinheit mit dem jeweils zu schleifenden Nocken in spanabhebenden Kontakt gebracht. Die zweite Schrift beschreibt eine Maschine mit mehreren Schleifbändern, die gleichzeitig mit mehreren oder allen Nocken einer Nockenwelle in spanabhebenden Kontakt gebracht sind. In beiden Fällen sind Schleifbänder nur einer Art vorgesehen, so daß die Ausführung unterschiedlicher Bearbeitungsvorgänge am Werkstück nicht op­ timal möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleifmaschine der eingangs beschriebenen Art weiter zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Schleifmaschine der ein­ gangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Schleifeinheit ein zweites umlaufendes Schleifband aufweist und daß Betätigungsmittel zum bedarfsweisen Kontaktieren we­ nigstens eines der Schleifbänder mit einer zu schleifenden Fläche des rotierenden Werkstücks vorgesehen sind. Diese Aus­ bildung der Schleifmaschine erlaubt es, für unterschiedliche Bearbeitungsvorgänge unterschiedliche Schleifbänder zu verwen­ den, ohne daß das Werkstück in eine andere Maschine umgespannt werden muß. Dadurch ergeben sich erhöhte Fertigungsgenauigkei­ ten. Außerdem ist bei einem Schleifbandwechsel nur eine Ma­ schine umzurüsten.

In Fortführung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schleif­ einheit für die Schleifbänder ein gemeinsames Traggestell und am Traggestell drehbare Führungs- und Antriebsrollen aufweist und daß die Schleifbänder in zueinander parallelen Ebenen über diese Führungs- und Antriebsrollen geführt sind. Dabei besagt eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung, daß die Schleif­ bänder über eine gemeinsame Antriebsrolle von einem Motor ge­ meinsam angetrieben sind. Diese Ausbildung der Schleifeinheit ist konstruktiv sehr vorteilhaft, weil sie mit wenigen kon­ struktiven und funktionellen Mitteln auskommt.

Eine weitere Fortführung der Erfindung sieht vor, daß die Schleifeinheit für wenigstens ein Schleifband einen separat betätigbaren Formschuh zum Andrücken des betreffenden Schleif­ bandes an das Werkstück aufweist und daß jedem Schleifband ein Betätigungsmittel zum Bewegen des Formschuhs mit dem Schleif­ band aus einer Warteposition in eine Arbeitsposition und zurück und ein Bandlängenausgleichsmittel zugeordnet sind. Dabei kann ein Formschuh ortsfest an der Schleifeinheit angebracht sein, während der andere aus einer Warteposition in eine Arbeitspo­ sition und zurück bewegbar ist. Der ortsfeste Formschuh hat keinen separaten Antrieb und wird zusammen mit der Schleifein­ heit von deren Antrieb bewegt. Auf diese Weise kann immer ein Schleifband unabhängig von dem anderen mit der Werkstückober­ fläche in spanabhebenden Kontakt gebracht werden. Während mit dem einen Schleifband geschliffen wird, befindet sich der dem anderen Schleifband zugeordnete Formschuh mit dem darübergeführ­ ten Schleifband in seiner zurückgezogenen Warteposition. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß ein Schleifband zum Grob- oder Schruppschleifen und das andere zum Feinschleifen ausgebildet und vorgesehen ist. Neben dem Vorteil, daß das Werkstück zwischen aufeinanderfol­ genden Bearbeitungsvorgängen nicht umgespannt werden muß, kommt man bei dieser Auswahl der beiden Schleifbänder der Schleifeinheit in sehr vorteilhafter Weise mit einem sehr geringen Fertigschleifaufmaß auf dem Werkstück aus. Das ist dann besonders vorteilhaft, wenn höchste Anforderungen an die Oberflächenqualität des Werkstücks gestellt werden.

Weitere Fortführungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 6 bis 11 enthalten. Diese Ansprüche be­ treffen die Betätigungsmöglichkeiten der Formschuhe, welche die Schleifbänder gegen die Werkstückflächen pressen, die Längspositionierung von Werkstückaufnahme und Schleifeinheit, die Zustell- und Formgebungsbewegung von Werkstückaufnahme und Schleifeinheit zueinander beim Schleifen unrunder Werkstücke wie Nocken einer Nockenwelle, eine schräge bzw. schwenkbare Anordnung der Schleifeinheit zur Werkstückachse, welche das Erzeugen von Kegelflächen auf dem Werkstückumfang erlaubten und die Anordnung mehrerer Bandschleifeinheiten der erfin­ dungsgemäßen Art nebeneinander, welche eine beträchtliche Er­ höhung der Produktivität der Maschine bewirkt.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß auf einer Bandschleif­ maschine zum Rundschleifen von rotierenden Werkstücken unter­ schiedliche Bearbeitungsvorgänge des Werkstücks ohne dessen Umspannung durchgeführt werden können. Dadurch werden Bearbei­ tungs- und Genauigkeitsfehler vermieden. Werden in der Maschi­ ne ein Schleifband zum Grob- oder Schruppschleifen und ein weiteres Schleifband zum Feinschleifen eingesetzt, so ergibt sich der weitere Vorteil, daß man mit einem sehr geringen Werkstückaufmaß auskommt. Dadurch können auch höchste Anforde­ rungen an die Oberflächenqualität des fertigen Werkstücks gestellt und befriedigt werden. Dabei ist die Maschine in konstruktivem Aufwand und ihrer technischen Funktion sehr einfach. Insbesondere beim Schleifen von unrunden Formen an rotierenden Werkstücken, wie beispielsweise beim Schleifen der Nocken einer Nockenwelle, kommen diese Vorteile zum Tragen. Hinzukommt, daß für die beiden unterschiedlichen Bearbeitungs­ vorgänge jeweils optimale Schleifbänder benutzt werden können. So kann man für des Grobschleifen ein optimales Hochleistungs­ schruppband und für das Feinschleifen ebenfalls ein optimales Feinschleifband wählen. Insgesamt werden dadurch die reine Schleifzeit verkürzt und die Abrichtintervalle sowie die Band­ lebensdauer verlängert. Das führt zu geringeren Werkzeugkosten sowie zu besserer und gleichmäßigerer Werkstückqualität.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht und

Fig. 2 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Schleifmaschine nach der Erfindung, wobei in beiden Figuren nur die zum Verständnis der Erfindung erfor­ derlichen Teile der Maschine mit denselben Bezugs­ zeichen dargestellt sind.

Mit 1 ist ein Maschinenbett bezeichnet, auf dem entlang Längs­ führungen 2 ein Werkstücktisch 3 mit einem Werkstückspindel­ stock 4 und einem Reitstock 6 zum Einspannen eines Werkstücks 7 in Pfeilrichtung 8 bewegbar geführt ist. Das Werkstück 7, das im dargestellten Fall eine Nockenwelle mit Nocken 9 ist, ist zwischen einer Mitnehmereinrichtung 11 des Werkstückspin­ delstocks und einer Zentrierspitze 12 des Reitstocks so einge­ spannt, daß es um seine Längsachse 13 (C-Achse) gedreht werden kann. Mit auf dem Werkstücktisch 3 angebrachten Setzstöcken 14 ist die Nockenwelle gegen den Schleifdruck abgestützt. Der Werkstücktisch 3 ist mittels eines Spindeltriebs 16 in Pfeil­ richtung 8 entlang den Führungen 2 verfahrbar.

Das Maschinenbett 1 trägt ein weiteres Paar von Führungen 17, die quer zu den Führungen 2 des Werkstücktischs 3 verlaufen. Die Führungen 17 können im rechten Winkel oder schräg zu den Führungen 2 angeordnet sein. Bei schräger Anordnung der Füh­ rungen 17 können keglige bzw. konische Werkstückflächen ge­ schliffen werden.

Auf den Führungen 17 ist ein Werkzeugschlitten 18 in Richtung eines Pfeiles 19 quer zur Werkstückachse 13 verfahrbar. Die Bewegung des Werkzeugschlittens 18 erfolgt mittels eines Mo­ tors 21 und eines üblichen, nicht gezeigten Spindeltriebs.

Der Schlitten 18 trägt eine Schleifeinheit 22. Die Schleifein­ heit 22 weist zwei parallele Platten 23 und 24 auf, die über einen Träger 26 miteinander verbunden sind. Die Platte 23 ist am Werkzeugschlitten 18 angebracht und an der Platte 23 ist der Träger 26 freitragend befestigt. Die zweite Platte 24 ist am freien Ende des Trägers 26 angeordnet. In der Draufsicht der Fig. 2 sind beide Platten 23 und 24 zu sehen. Die Seiten­ ansicht der Fig. 1 zeigt die vordere Platte 24 abgebrochen, so daß die zwischen den beiden Tragplatten 23 und 24 angeord­ neten Elemente der Schleifeinheit 22 erkennbar sind.

Zwischen den Platten 23 und 24 weist die Schleifeinheit 22 Führungsrollen 27 und 28 sowie Antriebsrollen 29 und 31 auf. Die Achsen der Rollen 27 bis 31 sind beidseits in den Tragplat­ ten 23 und 24 gelagert. Die Antriebsrollen 29 und 31 sind über Riementriebe 32 und 33 von einem Motor 34 angetrieben.

Über die Führungsrollen 27 und 28 und die Antriebsrollen 29 und 31 sind als Schleifwerkzeuge zwei Schleifbänder 36 und 37 geführt, so daß sie in zwei parallelen Ebenen umlaufen, die nebeneinander quer zur Achse 13 des Werkstücks 7 verlaufen.

Den Schleifbändern 36 und 37 sind Formschuhe 38 und 39 zugeord­ net, mit denen die Bänder in spanabhebenden Kontakt mit dem Werkstück 7 gebracht werden können und die die Bänder während des Schleifprozesses an das Werkstück andrücken. Der Formschuh 38 ist am freien Arm eines Winkelhebels 41 angeordnet, dessen zweiter Arm an einer Achse 42 schwenkbar gelagert ist. Eine Kolbenzylindereinheit 43 bewegt den Winkelhebel 41 aus einer zurückgezogenen Warteposition in seine in Fig. 1 dargestellte Arbeitsposition, die durch einen Anschlag 44 definiert ist. Der zweite Formschuh 39 ist an einem ebensolchen Winkelhebel 46 angebracht und mittels einer zweiten Kolbenzylindereinheit 47 um die Schwenkachse 42 aus seiner in Fig. 1 dargestellten zurückgezogenen Warteposition in eine Arbeitsposition bewegbar, die ebenfalls durch den Anschlag 44 definiert ist. Die Achse 42 ist wie die Achsen der Führungsrollen beidseits in den Platten 23 und 24 der Schleifeinheit gelagert. Auch der An­ schlag 44 ist zwischen den Platten 23 und 24 befestigt. Einer der Formschuhe kann auch ortsfest an der Schleifeinheit 22 angebracht sein, so daß er mit dem Werkstück in Kontakt gebracht werden kann, indem die ganze Schleifeinheit zum Werkstück hin verschoben wird. In diesem Fall ist nur der andere Formschuh separat beweglich, so daß er mit einem separaten Antriebsmittel in eine vor dem ersten Formschuh liegende Arbeitsposition und zurück in eine Warteposition bewegt werden kann.

Zum Bandlängenausgleich beim Wechsel zwischen der jeweiligen Warteposition und der Arbeitsposition der Formschuhe 38 und 39 dienen Spannrollen 48 und 49, die an Schwenkhebeln 51 drehbar gelagert sind und mittels der Schwenkhebel mit der Kraft von Federn 52 gegen die Schleifbänder 36 und 37 gedrückt werden, so daß die Schleifbänder immer unter einer vorgegebenen Span­ nung stehen.

Gemäß der Erfindung ist eines der Schleifbänder 36 bzw. 37 ein Grob- bzw. Schruppschleifband, während das andere Schleifband als Feinschleifband ausgebildet ist. Auf diese Weise ist es möglich für die beiden Schleifvorgänge Schruppen und Fein­ schleifen jeweils die optimalen und kostengünstigsten Bänder auszuwählen. Gleichzeitig ist ersichtlich, daß das Werkstück zwischen den beiden Bearbeitungsvorgängen Grob- und Feinschlei­ fen nicht von einer Schleifmaschine zu einer anderen umgespannt werden muß. Auch ein Schleifbandwechsel in einer Maschine ist nicht erforderlich. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Ver­ kürzung der Bearbeitungszeit. Das wird dadurch erreicht, daß, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, beispielsweise der Formschuh 39 eines Feinschleifbandes 37 in zurückgezogener Warteposition gehalten wird, während der Formschuh 38 des Schruppschleifban­ des 36 sich in der Arbeitsposition befindet, in der er das Schleifband 36 gegen die Umfangsfläche eines Nockens 9 des Werkstücks 7 drückt. Die formgebene Bewegung, die die vorgese­ hene Nockenform erzeugt, wird mittels des Motors 21 vom Schleifschlitten 18 ausgeführt. Ist das Schruppschleifen been­ det, wird der Formschuh 38 durch Schwenken des Winkelhebels mittels der Kolbenzylindereinheit 43 um die Schwenkachse 42 in seine Warteposition zurückgezogen, wobei die zugehörige Spann­ rolle 48 durch die Feder 52 nach oben bewegt wird und das Schleifband 36 gespannt hält. Dann wird das Werkstück 7 in Pfeilrichtung 8 so verschoben, daß es mit dem Formschuh 39 des Feinschleifbandes 37 fluchtet. Zum Feinschleifen wird dann der Winkelhebel 46 gegen den Anschlag 44 bewegt, so daß der Form­ schuh 39 in seine Arbeitsposition gelangt. Durch Verfahren des Schlittens 18 in Richtung des Pfeiles 19 quer zur Werkstück­ achse wird nun das Feinschleifband 37 in spanabhebenden Kontakt mit der Oberfläche des Werkstücks gebracht, so daß dieses fertig geschliffen werden kann.

Oben ist bereits erwähnt worden, daß die Führungen 17 für die Bewegungen der Schleifeinheit 22 in Pfeilrichtung 19 schräg zur Werkstückachse 13 verlaufen können, was in der Zeichnung keine Darstellung erfordert. Dazu können die Führungen 17 schräg zur Werkstückachse auf dem Maschinenbett 1 montiert sein. Sie können aber auch auf einem um eine vertikale Achse 53 drehbaren Schwenktisch angebracht sein, so daß sie durch entsprechendes Drehen des Schwenktischs je nach Bedarf recht­ winklig oder schräg zur Werkstückachse ausgerichtet werden können. Damit können auch kleine Abweichungen von der recht­ winkligen Ausrichtung der Bandschleifeinheit zum Werkstück eingestellt werden, wenn die Werkstückbearbeitung dies erfor­ dert. Eine derart ausgestattete Maschine bietet bei geringem Aufwand sehr vielseitige Einsatzmöglichkeiten, insbesondere zum Schleifen von der zylindrischen Form abweichender Werk­ stückflächen.

Um eine rationellere Werkstückbearbeitung zu ermöglichen, kann die Maschine mit mehreren Bandschleifeinheiten 22 der beschriebenen Art ausgestattet sein. Damit können gleichzeitig mehrere Partien der Werkstückoberfläche bearbeitet werden, was die Produktivität der Maschine beträchtlich erhöht.

Claims (12)

1. Maschine zum Schleifen der Umfangsflächen rotierender Werkstücke mit einer Werkstückaufnahme mit Mitteln zum bearbei­ tungsgerechten Einspannen und Drehen eines Werkstücks um eine erste Drehachse (C-Achse), einer Schleifeinheit mit einem umlaufenden Schleifband als Schleifwerkzeug, Antrieben für die Drehung des Werkstücks und die Umlaufbewegung des Schleifbands und quer zur Drehachse des Werkstücks verlaufenden Führungen und den Führungen zugeordneten Antriebsmitteln zum Bewegen von Schleifwerkzeug und Werkstück relativ zueinander im wesentli­ chen radial zum Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifeinheit (22) ein zweites umlaufendes Schleifband (36 bzw. 37) aufweist und daß Betätigungsmittel (43 bzw. 47) zum bedarfsweisen Kontaktieren wenigstens eines der Schleifbänder mit einer zu schleifenden Fläche (9) des rotierenden Werkstücks (7) vorgesehen sind.

2. Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifeinheit (22) für die Schleifbänder (36, 37) ein gemeinsames Traggestell (23, 24, 26) und am Traggestell drehbare Führungs- (27, 28) und Antriebsrollen (29, 31) aufweist und daß die Schleifbänder in zueinander parallelen Ebenen über diese Führungs- und Antriebsrollen geführt sind.

3. Schleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schleifbänder (36, 37) über eine gemeinsame Antriebsrolle (29, 31) von einem Motor (34) gemeinsam angetrie­ ben sind.

4. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifeinheit (22) für wenigstens ein Schleifband (36, 37) einen separat betätigbaren Formschuh (38, 39) zum Andrücken des betreffenden Schleifbandes an das Werk­ stück (7) aufweist und daß jedem Schleifband ein Betätigungs­ mittel (43, 47) zum Bewegen des Formschuhs mit dem Schleifband aus einer Warteposition in eine Arbeitsposition und zurück und ein Bandlängenausgleichsmittel (48, 49) zugeordnet sind.

5. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formschuh (38, 39) ortsfest an der Schleifeinheit (22) angebracht ist und daß der andere Form­ schuh (39, 38) relativ zum ortsfesten aus einer zurückgezoge­ nen Warteposition in eine vorgeschobene Arbeitsposition und zurück bewegbar ist.

6. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schleifband (36 oder 37) zum Grob- oder Schruppschleifen und das andere zum Feinschleifen vorge­ sehen ist.

7. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Formschuh (38 oder 39) in seiner Warteposition befindet, während der andere in die Arbeitspo­ sition bewegt ist.

8. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahme (4, 6) und die Schleifeinheit (22) in Richtung der Werkstückachse (13) rela­ tiv zueinander verfahrbar sind.

9. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahme (4, 6) und die Schleifeinheit (22) quer zur Werkstückachse (13) relativ zu­ einander verfahrbar sind und daß Antriebsmittel (21) zum Ver­ fahren von Werkstückaufnahme und Schleifeinheit im Sinne der Erzeugung einer vorgegebenen Werkstückform vorgesehen sind.

10. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifeinheit (22) unter einem Winkel von weniger als 90° schräg zur Werkstückachse (13) angeordnet ist.

11. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandschleifeinheit (22) um eine vertikale Achse (53) schwenkbar ist.

12. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß zum gleichzeitigen Schleifen mehre­ rer in Achsrichtung des Werkstücks (7) versetzter Oberflächen­ abschnitte (9) nebeneinander mehrere Bandschleifeinheiten (22) vorgesehen sind.