DE10304252A1

DE10304252A1 - Vorrichtung und Verfahren zum CNC-Schleifen von Nockenwellen, Kurbelwellen und dergleichen

Info

Publication number: DE10304252A1
Application number: DE2003104252
Authority: DE
Inventors: Erwin Junker; Georg Himmelsbach
Original assignee: Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2004-08-26
Also published as: WO2004069472A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum CNC-Schleifen von Nockenwellen, Kurbelwellen und dergleichen in Großserien beschrieben. Die Vorrichtung weist eine Steuereinrichtung (2), eine integrierte Ladeeinrichtung (3) und eine erste und eine zweite, zu einem Komplex verbundene modulare Grundschleifeinheit (4, 5) auf. Jede Grundschleifeinheit (4, 5) hat zumindest eine Schleifscheibe (6), deren jeweilige Rotationsachse (7) so angeordnet ist, dass die Zustellung beim Schleifen im Wesentlichen rechtwinklig zur Werkstücklängsachse (8) erfolgt. Die Ladeeinrichtung (3) ist so ausgebildet, dass sie die Grundschleifeinheiten (4, 5) überstreicht und diese mit Werkstücken (1) zeitgleich belädt bzw. diese daraus wieder entlädt. Die Schleifscheiben (6) und die Steuereinrichtung (2) sind so ausgebildet, dass der Schleifvorgang in einem ersten Schleifabschnitt in der ersten Grundschleifeinheit (4) und einem zweiten Schleifabschnitt in der zweiten Grundschleifeinheit (5) so aufgeteilt wird, dass das Werkstück (1) in der ersten Grundschleifeinheit (4) geschliffen und anschließend nach mit der Ladeeinrichtung (3) erfolgtem Umsetzen in die zweite Grundschleifeinheit (5) in dieser fertiggeschliffen wird, die Schleifabschnitte im Wesentlichen die gleiche Schleifdauer aufweisen und beide Schleifabschnitte im Wesentlichen zeitparallel ablaufen. Des Weiteren wird ein Verfahren zum Schleifen von Nockenwellen, Kurbelwellen und dergleichen in Großserienfertigung auf einer zumindest zwei zu einem Komplex ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum CNC-Schleifen von Nockenwellen, insbesondere mit konkaven bzw. hohlen Flanken, Kurbelwellen und dergleichen.
Da Nockenwellen zumindest zylindrische Abschnitte, die Lager, und unrunde Abschnitte, die Nocken, aufweisen, müssen die Vorrichtungen zum Schleifen dieser Nockenwellen zum zumindest Rund- und/oder Unrund-Schleifen geeignet sein. Bekannte Schleifimaschinen zum Nockenwellenschleifen sind heute CNC-gesteuerte Maschinen, welche vorzugsweise CBN-Schleifscheiben einsetzen. Nockenwellen, deren Nocken konkave Bereiche aufweisen, wurden für die Großserienfertigung Ende der 80er Jahre des vorigen Jahrhunderts unter Einsatz von CNC-Technik und unter Verwendung von CBN-Scheiben zu Großserienreife gebracht. Die Entwicklung zur Großserienreife ergab sich durch verstärkten Bedarf aus der Automobilindustrie, um mit verbesserten/optimierten Ladungswechselverhältnissen gezielt die Steigerung des Wirkungsgrades und die gleichzeitige Senkung schädlicher Abgasemissionen zu erreichen. Diese Optimierung trifft auch auf Nockenwellen mit Nocken ohne konkave Flankenbereiche zu. Die Entwicklung zur Großserienherstellung von Kurbelwellen in technologisch und genauigkeitsoptimierter Weise resultiert ebenfalls aus gestiegenen Anforderungen aus der Kraftfahrzeugindustrie.
Neben der Schaffung von Voraussetzungen für die Großserienfertigung spielt für die geforderte Lebensdauer bei hohen Belastungen im Automobilbau daher die Genauigkeit der Nockenwellen sowie auch der Kurbelwellen eine entscheidende Rolle.

Aus Bose, Camshaft Grinding Goes High-Tech, American Machinist, October 1988, Seite 60 bis 63 ist es bekannt, Nockenwellen mit unterschiedlichen Schleifscheiben in zwei Aufspannungen zu schleifen, wobei mittels einer großen Schleifscheibe, welche weniger anfällig für Verschleiß ist, Vorschleifvorgänge auf einer ersten Maschine ausgeführt werden und mittels einer kleinen Scheibe das Fertigschleifen auf einer zweiten, speziell für den Einsatz von kleinen Scheiben ausgebildeten Schleifmaschine erfolgt.

Entsprechend dem Gang der technischen Entwicklung und zur Erhöhung der Genauigkeit wird gemäß DE 41 37 924 C2 herausgestellt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn derartige Nockenwellen in einer einzigen Aufspannung vor- und fertiggeschliffen werden. Dabei werden in einer Aufspannung zunächst eine große Schleifscheibe, mit welcher vorwiegend geschruppt wird, mithin ein hoher Materialabtrag erfolgt, und anschließend eine kleine Schleifscheibe in Eingriff gebracht, mittels welcher die Nockenwelle, und zwar insbesondere auch die konkaven Bereiche der Nocken, fertiggeschliffen wird.

Da es sich bei Nockenwellen um Bauteile handelt, welche in extrem großen Stückzahlen, d.h. in Groß- bzw. Größtserien hergestellt werden, spielt die Produktivität des Herstellungsvorganges eine zunehmend entscheidendere Rolle. Bei den bekannten Nockenwellenschleifinaschinen ist vorgeschlagen worden, die zwei unterschiedlichen Schleifscheiben auf gesonderten Schleifspindelstöcken anzuordnen, wobei gemäß DE 41 37 924 C2 beide Schleifspindelstöcke aufeinander angeordnet sind. Des weiteren sind Schleifmaschinen bekannt geworden, bei welchen ein einziger als Schwenkspindelstock angeordneter Schleifspindelstock zwei unterschiedliche Schleifscheiben trägt, wobei die jeweilige Schleifscheibe entsprechend der jeweils gerade durchzuführenden Schleifaufgabe an das Werkstück geschwenkt und zu diesem zugestellt wird. Des weiteren ist es von einer Maschine desselben Anmelders JUCAM 6002/50 bekannt, zwei unterschiedliche Schleifspindelstöcke einzusetzen, welche jeweils eine Schleifscheibe tragen, welche nacheinander für die jeweilige Schleifaufgabe zum Einsatz gebracht werden.

Nachteilig im Sinne einer hohen Produktivität bei Großserienfertigung ist es, dass bei all diesen Ausführungsformen die gerade nicht benötigte Schleifscheibe nicht im Einsatz ist und damit ungenutzt bzw. unproduktiv in einer Ruhestellung verharrt.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum CNC-Schleifen von Nockenwellen, insbesondere mit hohlen Flanken, Kurbelwellen und dergleichen für eine Großserienfertigung zu schaffen, mittels welcher die Fertigungseffektivität und damit die Produktivität von deren Herstellung gesteigert und der Fertigungsvorgang komprimierter und übersichtlicher durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.

Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zum CNC-Schleifen von Werkstücken wie Nockenwellen, Kurbelwellen und dergleichen in Großserien geschaffen, welche eine Steuereinrichtung, eine in die Vorrichtung integrierte Ladeeinrichtung und zumindest zwei zu einem Komplex verbundene modulare Grundschleifeinheiten mit je einer angetriebenen Schleifscheibe in sich vereinigt hat. Damit ist eine zu dem Komplex verbundene Doppelanordnung aus erster modularer Grundschleifeinheit und zweiter modularer Grundschleifeinheit geschaffen, welche bei optimaler Bestückung durch zeitparalleles Abarbeiten von auf beide Grundschleifeinheiten aufgeteilten Schleifvorgängen eine Taktzeitverringerung von bis zu 45% erreicht. Die erfindungsgemäße Doppelanordnung ist neben einer Einsparung an Aufstellfläche kostengünstiger als zwei se parate Schleifmaschinen, weil zwei zu dem Komplex verbundene Grundschleifeinheiten, d.h. Schleifmodule zu einer einzigen Vorrichtung verbunden sind, ohne dass sämtliche Elemente einer kompletten Schleifmaschine doppelt erforderlich wären. Dadurch sind auch die Kosten für die erfindungsgemäße Vorrichtung niedriger als die für zwei separate Schleifmaschinen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die jeweilige Rotationsachse der entsprechenden Schleifscheibe vorzugsweise in einer Ebene mit der Werkstücklängsachse angeordnet, wobei die Schleifscheiben im Wesentlichen rechtwinkelig zur Werkstücklängsachse zugestellt werden. Um die gewünschte erhebliche Taktzeitverkürzung zu erzielen, ist des weiteren eine Ladeeinrichtung in die Vorrichtung integriert, welche so ausgebildet ist, dass die zumindest zwei modularen Grundschleifeinheiten mittels der Ladeeinrichtung überstreichbar bzw. überfahrbar sind und vorzugsweise die Ladeeinrichtung diese Grundschleifeinheiten zeitgleich beladen kann bzw. wieder entladen kann. „Zeitgleich" soll dabei „im Wesentlichen zeitgleich" mitumfassen.

Die in die Vorrichtung integrierte Ladeeinrichtung nimmt vorzugsweise ein zu schleifendes Werkstück auf, setzt dieses in die erste Grundschleifeinheit ein, in welcher ein definierter Teil des gesamtes Schleifvorganges in definierten Bereichen des Werkstückes durchgeführt wird. Gegebenenfalls noch während des Schleifens in der ersten Grundschleifeinheit wird die Ladeeinheit so verfahren, dass bei inzwischen beendetem Schleifen in der ersten Grundschleifeinheit ein neues zu schleifendes Werkstück und im Wesentlichen gleichzeitig das in der ersten Grundschleifeinheit geschliffene Werkstück zeitgleich aufnehmbar sind. Daran schließt sich das Verfahren der Ladeeinrichtung dergestalt an, dass das neu aufgenommene, zu schleifende Werkstück in die erste Grundschleifeinheit und das in der ersten Grundschleifeinheit bereits geschliffene und zur zweiten Grundschleifeinheit zu transportierende Werkstück zeitgleich in die zweite Grundschleifeinheit eingesetzt werden. Beide Grundschleifeinheiten werden somit gleichzeitig beladen, wobei ein einzelnes Werkstück während der gesamten Schleifbearbeitung also entgegen dem Vorurteil des Standes der Technik gerade nicht in einer einzigen Aufspannung geschliffen wird, sondern aus der ersten Grundschleifeinheit entladen und in die zweite Grundschleifeinheit beladen wird.

Wenn das Werkstück durch die Ladeeinrichtung in der ersten Grundschleifeinheit ergriffen wird, bleibt es während des Verfahrens der Ladeeinrichtung zur zweiten Grundschleifeinheit in der ergriffenen Position und wird in dieser in die zweite Grundschleifeinheit eingesetzt und dort entsprechend gespannt. Der Umspannvorgang erfolgt dadurch so, dass die Werkstücke mit gleicher radialer Positionierung von der ersten Grundschleifeinheit in die zweite umgesetzt werden. Dadurch ist es möglich, dass ohne Nachjustierung das in der zweiten Grundschleifeinheit ablaufende Schleifprogramm nicht neu hinsichtlich der Werkstückkontur wie beispielsweise der Nockenform bzw. ihrer radialen Positionierung justiert werden muss. Dies trägt ebenfalls zur Taktzeitverkürzung gegenüber dem Vorsehen von zwei separaten Schleifmaschinen bei.

Wenn in der zweiten Grundschleifeinheit das Werkstück dann entsprechend der Aufteilung der gesamten Schleifaufgabe fertiggeschliffen worden ist, ergreift die Ladeeinrichtung das in der ersten Grundschleifeinheit teilgeschliffene Werkstück und das in der zweiten Grundschleifeinheit fertiggeschliffene Werkstück gleichzeitig und transportiert das fertiggeschliffene Werkstück aus der Maschine heraus zum Abtransport, wobei während des Ablegens des fertiggeschliffenen Werkstückes das aus der ersten Grundschleifeinheit aufgenommene Werkstück gleichzeitig in die zweite Grundschleifeinheit geladen, d.h. dort eingespannt wird. Gleichzeitig dazu wird ein vorher aufgenommenes zu schleifendes Werkstück in die erste Grundschleifeinheit zeitparallel zu dem Entladen in die Aufnahmestation und zeitparallel zu dem Beladen der zweiten Grundschleifeinheit bereits teilgeschliffene Werkstück eingesetzt. Durch das im Wesentlichen zeitgleiche Beladen bzw. zeitgleiche Entladen von Werkstücken aus den jeweiligen Grundschleifeinheiten kann gegenüber Einzelvorgängen bei einzelnen Schleifmaschinen bereits Taktzeiteinsparung erreicht werden.

Erfindungsgemäß sind bei der Vorrichtung nun die Schleifscheiben der jeweiligen Grundschleifeinheit und die Steuereinrichtung der Vorrichtung so ausgebildet, dass auf jede Grundschleifeinheit der am Werkstück auszuführende Gesamtschleifvorgang in einen ersten Schleifabschnitt, welcher in der ersten Grundschleifeinheit realisiert wird, und in einen zweiten Schleifabschnitt, welcher in der zweiten Grundschleifeinheit realisiert wird derart aufgeteilt werden, dass das Werkstück in der ersten Grundschleifeinheit geschliffen, d.h. teilgeschliffen, und anschließend nach mit der Ladeeinrichtung erfolgtem Umsetzen in die zweite Grundschleifeinheit in dieser fertig geschliffen wird. Der gesamte Schleifvorgang wird dabei nicht nur in die beiden Schleifabschnitte zeitmäßig aufgeteilt, sondern die Aufteilung wird aufgrund einer intelligenten Ausbildung der Steuereinrichtung und gezielten Auswahl und eines gezielten Einsatzes der Schleifscheiben darüber hinaus im Wesentlichen gleich lang und technologisch und bezüglich der Fertigungsgenauigkeit optimal ausgebildet. Erfindungsgemäß laufen aufgrund der Tatsache, dass sowohl in der ersten Grundschleifeinheit als auch in der zweiten Grundschleifeinheit jeweils ein Werkstück eingespannt ist, der erste Schleifabschnitt und der zweite Schleifabschnitt an den Werkstücken in der ersten bzw. in der zweiten Grundschleifeinheit im Wesentlichen zeitparallel ab.

Wenn beide Schleifabschnitte zeitparallel ablaufen und im Wesentlichen gleich lang sind, ist somit gewährleistet, dass die Schleifscheiben während des gesamten Schleifvorganges jeweils im Einsatz sind. Dadurch werden Nicht-Einsatzzeiten von Schleifscheiben stark reduziert und mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form einer sogenannten Doppelmaschine hohe Taktzeiteinsparungen erreicht. Die Doppelmaschine hat neben den hohen Taktzeiteinsparungen auch noch den Vorteil, dass eine solche Doppelmaschine kostengünstiger ist als zwei separate einzelne Maschinen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nicht nur eine erhebliche Taktzeitverringerung realisierbar, sie bietet auch eine höhere Flexibilität dahingehend, dass bei neu zu fertigenden Bauteilen beide Grundschleifeinheiten der zu einem Komplex verbundenen erfindungsgemäßen Vorrichtung im Sinne der Optimierung des gesamten Schleifvorganges eingesetzt werden können. Beim Einsatz von hochpräzisen Spanneinrichtungen, wobei vorzugsweise eine Aufspannung der zu schleifenden Werkstücke in den Grundschleifeinheiten zwischen Spitzen erfolgen kann, kann die für die heutigen Nockenwellen geforderte hohe Präzision ohne Weiteres erreicht werden. Im Vergleich zum Einsatz von zwei einzelnen Schleifmaschinen entsteht insoweit auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kein weiterer Zeitverlust, als die für die Zustellung der gerade nicht im Einsatz befindlichen Schleifscheibe zu dem Werkstück ansonsten erforderliche Zeit für das Beladen der Grundschleifeinheiten mittels der Ladeeinrichtung genutzt werden kann.

Besonders bevorzugt ist der Einsatz von je einer einzigen Schleifscheibe pro Grundschleifeinheit, weil bei einer derartigen Anordnung die Stillstandszeiten von gerade nicht im Einsatz befindlichen Schleifscheiben auf ein Minimum reduziert werden. Es ist jedoch auch möglich und für bestimmte Einsatzfälle durchaus anstrebenswert, dass für zumindest eine Grundschleifeinheit vorzugsweise ein Schleifspindelstock, vorzugsweise ein Schwenk-Schleifspindelstock, vorgesehen ist, welcher zwei unterschiedliche Schleifscheiben trägt, so dass innerhalb einer modularen Grundschleifeinheit eine weitere höhere Flexibilität zum Ausführen von auch komplizierten Schleifvorgängen möglich ist. Darüber hinaus kann damit erreicht werden, dass die beiden Schleifabschnitte noch besser hinsichtlich Zeitgleichheit und Präzision der Fertigung aufeinander abstimmbar sind, und zwar selbst bei komplizierten Werkstücken.

Bei der erfindungsgemäßen Aufteilung der einzelnen Schleifabschnitte zwischen den in der Vorrichtung zu einem Komplex vereinigten Grundschleifeinheiten können selbstverständlich insbesondere die Schleifabschnitte zwischen der ersten und der zweiten Grundschleifeinheit zur Erzielung von etwa gleich langen Schleifzeitabschnitten ausgetauscht werden, welche die Fertigungsge nauigkeit des zu schleifenden Werkstückes nicht oder nur unbedeutend negativ beeinflussen.

Unter Fertigschleifen soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass das Werkstück entsprechend einer definierten Schleifaufgabe fertiggeschliffen wird. Fertigschleifen kann dabei auch lediglich ein Schruppschleifvorgang sein, wobei erfindungsgemäß die Aufteilung des Schleifvorganges zwischen den modularen Grundschleifeinheiten so erfolgt, dass ein Teil des Schleifvorganges in bestimmten Bereichen des Werkstückes in der ersten Grundschleifeinheit und der weitere Teil des Schleifvorganges für weitere oder dieselben Bereiche des Werkstückes in der zweiten Grundschleifeinheit durchgeführt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, mehr als zwei Grundschleifeinheiten zu einem Komplex für die erfindungsgemäße Vorrichtung zusammenzufassen. Die in die Vorrichtung integrierte Ladeeinrichtung ist dann entsprechend ihrer Größe zum Überstreichen sämtlicher Grundschleifeinheiten anzupassen.

Die innerhalb eines Arbeitsraumes/eines Gehäuses der erfindungsgemäßen Vorrichtung verschiebbare Ladeeinrichtung weist eine solche Länge auf bzw. ist so ausgebildet, dass sie eine Zuführstation, in welcher die zu schleifenden Werkstücke abgelegt sind und von welcher die Ladeeinrichtung die zu schleifenden Werkstücke aufnimmt, und eine Aufnahmeeinrichtung überstreicht, in welcher die – im Sinne der oben aufgeführten Definition für die Fertigbearbeitung – fertig bearbeiteten Werkstücke aufnehmbar sind. Das Aufnehmen von zu schleifenden Werkstücken und das Beladen der ersten Grundschleifeinheit sowie das Umsetzen eines Werkstückes von der ersten Grundschleifeinheit in die zweite Grundschleifeinheit und das Entladen eines in der zweiten Grundschleifeinheit fertig geschliffenen Werkstückes laufen entsprechend der Ausbildung der Ladeeinrichtung zeitgleich ab, wodurch zusätzliche Taktzeit eingespart werden kann. Die Ladeeinrichtung ist dabei aus dem Komplex in Richtung auf die Zuführstation einerseits und andererseits in Richtung auf die Aufnahmestation so weit herausfahrbar, dass die Werkstücke aufnehmbar bzw. ablegbar sind. Dazu weist die Ladeeinrichtung zumindest drei Halteelemente für Werkstücke auf. Drei Halteelemente sind vor allen Dingen dann bevorzugt, wenn der Komplex der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwei Grundschleifeinheiten aufweist.

Bezüglich der Gesamtanordnung ist es bevorzugt, dass die erste modulare Grundschleifeinheit und die zweite modulare Grundschleifeinheit in Längsrichtung der zu schleifenden Werkstücke hintereinander angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist eine solche Anordnung, dass die Werkstücklängsachsen zueinander fluchten.

Es ist jedoch gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch möglich, dass die erste modulare Grundschleifeinheit und die zweite modulare Grundschleifeinheit bzw. die modularen Grundschleifeinheiten quer zur Längsrichtung der zu schleifenden Werkstücke hintereinander angeordnet sind. Die jeweilige bevorzugte Anordnung hängt von den Platzgegebenheiten in der jeweiligen Fertigungshalle ab. Dadurch, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung modulartig aufgebaut ist, ist es somit ohne Weiteres möglich, die modularen Grundschleifeinheiten sowohl in Längsrichtung der Werkstücklängsachsen zueinander oder quer zu deren Längsachse hintereinander anzuordnen. In jedem Fall sind die einzelnen Teile des Komplexes der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Trennstelle versehen, an welcher die einzelnen Grundschleifeinheiten voneinander demontierbar sind, was insbesondere für den Transport oder gegebenenfalls für Reparaturzwecke sinnvoll ist.

Um für ein Werkstück unterschiedliche Schleifaufgaben lösen zu können und um die Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erhöhen, ist es des weiteren vorzugsweise vorgesehen, in der ersten und in der zweiten Grundschleifeinheit unterschiedliche Schleifscheiben, insbesondere CBN-, Diamant- und/oder Korundschleifscheiben, einzusetzen. Wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung jede oder nur eine der Grundschleifeinheiten einen mit zwei Schleifscheiben bestückten Schleifspindelstock aufweist, kann der jeweilige Schwenk-Schleifspindelstock selbst mit unterschiedlichen Schleifscheiben ausgestattet sein. Damit ist es noch leichter möglich, erfindungsgemäß die Schleifaufgabe, bzw. den Schleifvorgang so aufzuteilen, dass der Schleifzeitabschnitt, welcher in der ersten Grundschleifeinheit abläuft, etwa genauso lang ist wie der Schleifzeitabschnitt, welcher in der zweiten Grundschleifeinheit abläuft.

Vorzugsweise weist jede der Grundschleifeinheiten drei CNC-gesteuerte Achsen auf, wobei die X-Achse zur Schleifscheibenzustellung, die Z-Achse zur Relativbewegung der Schleifscheibe zum Werkstück und die C-Achse zur Werkstückdrehbewegung dienen. Insbesondere die Tatsache, dass jede Grundschleifeinheit auch eine CNC-gesteuerte C-Achse aufweist, bietet eine hohe Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung für unterschiedlichste Schleifaufgaben im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre.

Vorzugsweise ist die Ladeeinrichtung so ausgebildet bzw. weist eine solche Länge auf, dass sie zum Ergreifen eines Werkstückes von der Zuführstation oder zum Ablegen eines fertig geschliffenen Werkstückes in die Aufnahmestation eine jeweilige Abdeckung einer Öffnung in einem Gehäuse der Vorrichtung öffnet. Vorzugsweise sind die Abdeckungen in der Öffnung des Gehäuses der Vorrichtung, nachdem die Ladeeinrichtung wieder komplett in das Gehäuse eingefahren ist, selbstschließend.

Berechnungen haben gezeigt, dass neben der erheblichen Taktzeitverringerung und dem verringerten Platzbedarf bei identischer Schleifaufgabe und identischem Schleifumfang die erfindungsgemäße Vorrichtung zu einer Reduzierung der Maschinenkosten von bis zu 25% im Vergleich zu Einzelmaschinen führen kann. Dies ist unter anderem auch dadurch begründet, dass die erfindungsgemäße Doppelmaschine vorzugsweise mit einer einzigen Hydraulik- bzw. Pneumatikanlage, einer einzigen Kühlmittelversorgung und einer einzigen Steuereinheit sowie einem damit verbundenen einzigen Schaltschrank auskommt.

Durch die Aufteilung des Schleifvorganges auf Schleifabschnitte, welche in unterschiedlichen Grundschleifeinheiten durchgeführt werden, verringert sich der Programmieraufwand des weiteren dahingehend, dass weniger Aufwand bezüglich der Kollisionsvermeidung ansonsten vorhandener zweier unterschiedlicher Schleifspindelstöcke betrieben werden muss, da in jeder der Grundschleifeinheiten überschaubarere Schleifvorgänge ablaufen.

Des weiteren liegt ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin, dass aufgrund der Tatsache, dass lediglich beispielsweise Rohteile zugeführt werden, die einzelne Einrichtung, d.h. der einzige Komplex im Sinne der Schleifaufgabe nur bereits fertig geschliffene Teile ausliefert, wodurch Zwischenlager bzw. Puffer, welche bei üblichen Fertigungszentren zwischen einzelnen Schleifmaschinen erforderlich sind, nicht mehr nötig sind, so dass Zwischentransporte und Puffer entfallen.

Aufgrund der hohen Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es selbstverständlich auch möglich, dass in einer oder einem Teil der Grundschleifeinheiten Vorschleifoperationen im Sinne von Schruppschleifen durchgeführt werden, während eine andere oder weitere Grundschleifeinheiten lediglich für das Ausführen von Fertig- bzw. Finish-Schleifoperationen ausgestattet sein kann bzw. können.

Da Schleifaufgaben nahezu beliebig zwischen den einzelnen Grundschleifeinheiten austauschbar sind, solange jedenfalls die Schleifzeitabschnitte, welche zu den jeweiligen Grundschleifeinheiten ablaufen, im Wesentlichen gleich groß bzw. gleich lang sind, können die jeweiligen Schleifzeitabschnitte mit optimierten Schleifparametern leichter durchgeführt werden, da in der jeweiligen Grundschleifeinheit beliebige, an das Schleifverfahren optimal angepasste Technologieparameter gefahren werden können.

Vorzugsweise ist die Achse der jeweiligen Schleifscheibe in einer Ebene mit der Werkstücklängsachse angeordnet. In einem solchen Fall wird insbesondere die zu schleifende unrunde Oberfläche z.B. eines Nockens im Sinne einer Einstechbewegung der Schleifscheibe geschliffen. Es ist jedoch auch möglich, dass das Schleifen, insbesondere das Schleifen von zylindrischen Oberflächen so erfolgt, dass ein lediglich im Minutenbereich liegender kleiner Freiwinkel dadurch erzeugt wird, dass die Rotationsachse der Schleifscheibe um den Freiwinkel gegenüber der Werkstücklängsachse räumlich geneigt ist. Schließlich ist es auch möglich, dass bei in einer Ebene liegender Rotationsachse der Schleifscheibe und Werkstückslängsachse die Rotationsachse an der jeweiligen Schleifscheibe in der Ebene so geneigt ist, dass bestimmte Oberflächen auch mit einer konisch profilierten Schleifscheibe geschliffen werden können, ohne dass eine direkte Zustellung in einem rechten Winkel zur Werkstücklängsachse erfolgen muss.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Schleifen von Werkstücken wie Nockenwellen, insbesondere mit konkaven Flankenbereichen der Nocken, Kurbelwellen und dergleichen in Großserienfertigung geschaffen. Das Verfahren wird auf einer Vorrichtung durchgeführt, welche zumindest zwei zu einem Komplex verbundene modulare Grundschleifeinheiten aufweist. In üblicher und für den Fachmann geläufiger Art und Weise weisen die Grundschleifeinheiten einen Schleifspindelstock, einen Werkstückspindelstock und einen Reitstock auf, welche auf einem Maschinenbett angeordnet sind. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Werkstücke in der einen Grundschleifeinheit teilgeschliffen, anschließend in die andere Grundschleifeinheit mit gleicher radialer Positionierung des Werkstückes bzw. Nocken der Nockenwelle umgespannt und schließlich dort fertiggeschliffen. Dabei werden die Grundschleifeinheiten so beladen und so gesteuert, dass das Teilschleifen und das Fertigschleifen eine im Wesentlichen gleich lange Zeit dauert und zeitparallel an den in den Grundschleifeinheiten aufgespannten Werkstücken, insbesondere Nockenwellen, abläuft. Die Taktzeiteinsparung gegenüber zwei oder mehreren einzelnen Schleifmaschinen resultiert vor allen Dingen daraus, dass das Schleifen in das Teilschleifen und das Fertigschleifen so aufgeteilt wird, dass beide Schleifabschnitte im Wesentlichen gleich lang sind und an den in den jeweiligen Grundschleifeinheiten aufgespannten Werkstücken zeitparallel ablaufen. Vorzugsweise werden die Grundschleifeinheiten mit den Werkstücken ebenfalls zeitparallel be- und entladen.

Weitere Vorteile und Details der Erfindung werden nun im Zusammenhang mit der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung detailliert erläutert. Es zeigt:
l: einen schematischen Aufstellplan einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;
2: eine Draufsicht der zu einem Komplex verbundenen Rundschleifeinheiten;
3: eine Draufsicht gemäß 2, wobei jeweils Doppelspindelstöcke vorgesehen sind;
4: eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
5: eine Ladeeinrichtung für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
In 1 ist ein Aufstellplan in prinzipieller Darstellung in Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt. Bei der Vorrichtung sind in modularer Bauweise zwei modulare Grundschleifeinheiten 4, 5 zu einem Komplex verbunden. Unter einem Komplex ist dabei zu verstehen, dass die beiden modularen Grundschleifeinheiten 4, 5 über eine Trennstelle 26 miteinander verbunden sind, so dass eine einheitliche Vorrichtung zumindest zum Rund- und/oder Unrund-CNC-Schleifen von Nockenwellen oder Kurbelwellen mit deutlich verringerter Taktzeit im Vergleich zu zwei separaten Einzelmaschinen möglich ist. Die Trennstelle 26 ist dabei so ausgebildet, dass zum Zwecke des Transportes oder der Wartung beziehungsweise der Reparatur beide modulare Grundschleifeinheiten 4, 5 voneinander getrennt werden können. Bei zu dem Komplex zusammengefügten Grundschleifeinheiten 4, 5 ist der Gesamtplatzbedarf, den die erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt, geringer, als wenn zwei vollständig separate Maschinen aufgestellt werden. Die Vorrichtung ist dabei so zu dem Komplex zusammengeführt, dass die in die Vorrichtung integrierte Ladeeinrichtung 3 (siehe 4) beide Grundschleifeinheiten 4, 5 überstreicht. Das bedeutet, dass mit der Ladeeinrichtung beide Grundschleifeinheiten, 4, 5 gleichzeitig beladbar bzw. entladbar sind.
Im oberen Teil von 1 ist schematisch eine Steuereinrichtung in Form eines Schaltschrankes dargestellt. Dieser Schaltschrank dient der elektrischen Versorgung und beinhaltet ebenfalls Elemente der Steuereinrichtung 2. Zur Steuereinrichtung 2 gehört eine Eingabe- und Anzeigeeinrichtung, welche links von einer Bedienperson 20 dargestellt ist. Diese Eingabe- und Anzeigeeinrichtung ist an einem Arm im Bereich der Trennstelle 26 befestigt, welcher schwenkbar angebracht ist. Dadurch kann die Eingabe- und Anzeigeeinrichtung von der Bedienperson 20 zu der jeweiligen modularen Grundschleifeinheit 4 bzw. 5 geschwenkt werden, an welcher die Bedienperson entweder eine Eingabe vornehmen oder eine Anzeige erhalten möchte. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht auch darin, dass zusätzlich der Platzbedarf sich dadurch verringert, dass für die komplette Vorrichtung, welche gemäß 1 aus den zwei modularen Grundschleifeinheiten 4, 5 aufgebaut ist, nur eine einzige Steuereinrichtung 2 erforderlich ist. Gleichermaßen ist auch nur eine einzige Hydraulik- und/oder Pneumatikversorgung erforderlich. Ebenso erfolgt die Kühlmittelversorgung für beide Grundschleifeinheiten 4, 5 über ein zentrale Kühlmittelstation (nicht gezeigt). Für eine Einzelmaschine ist beispielsweise jeweils eine Steuereinrichtung in Form eines Schaltschrankes etwa in der in 1 oben dargestellten Größe erforderlich. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist daher neben der Einsparung an Platz auch eine erhebliche Einsparung an Installations- bzw. Investitionskosten verbunden.
Entsprechend der Anordnung gemäß 1 sind die beiden Grundschleifeinheiten 4, 5 im Sinne des Fertigungsablaufs hintereinander angeordnet, wobei die strichpunktierte Linie die Werkstücklängsachse kennzeichnet, so dass bei dieser Anordnung die Werkstücklängsachsen der beiden modularen Grundschleifeinheiten miteinander fluchten. Jede modulare Grundschleifeinheit ist auf einem Maschinenbett 21 angeordnet, welches über die Trennstelle 26 eine einheitliche Verbindung der beiden Grundschleifeinheiten 4, 5 gemäß 1 bildet. Selbstverständlich ist es auch möglich, sofern die Transport- und Aufstell- bzw. Montagebedingungen es ermöglichen, beide modulare Grundschleifeinheiten auf einem ungeteilten Maschinenbett 21 anzuordnen, bei welchem eine Trennstelle dann nicht vorhanden ist.
In 2 ist eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, welche detaillierter als in 1 die Anordnung der zu einem Komplex verbundenen modularen Grundschleifeinheiten 4, 5 zeigt. Beide modularen Grundschleifeinheiten 4, 5 sind an der Trennstelle 26 miteinander verbunden und weisen jeweils einen Schleifspindelstock 35 auf, welcher eine Schleifspindel mit einer Schleifscheibe 6 trägt, welche eine Rotationsachse 7 besitzt. Der Schleifspindelstock 35 wird über eine X-CNC-Achse 18 rechtwinkelig zu einem Werkstück 1 zugestellt. Der Schleifspindelstock 35 ist auf dem Maschinenbett 21 angeordnet, welcher ebenfalls einen Werkstückspindelstock 22 und einen Reitstock 23 trägt. Zwischen dem Werkstückspindelstock 22 und dem Reitstock 23 ist das Werkstück 1, in diesem Fall eine Nockenwelle, eingespannt. Die Einspannung kann dabei zwischen Spitzen erfolgen; es ist jedoch auch möglich, dass der Werkstückspindelstock ein Spannfutter aufweist, um die entsprechende Drehbewegung vom Antrieb des Werkstückspindelstocks auf das damit in Rotation versetzte Werkstück 1 zu übertragen. Das Werkstück 1 ist bezüglich seiner Werkstücklängsachse rechtwinkelig zu der Zustellung der Schleifscheibe 6 angeordnet. Auf dem Maschinenbett 21 sind der Werkstückspindelstock 22 und der Reitstock 23 separat bzw. bei eingespanntem Werkstück 1 über eine Z-CNC-Achse 19 relativ zur Position der Schleifscheibe 6 verschiebbar, so dass die Schleifscheibe 6 die in Längsrichtung der Nockenwelle nebeneinander angeordneten Nocken schleifen kann.
Insbesondere zur Erhöhung der Genauigkeit der Nockenwelle und damit verbunden zum optimalen Einleiten der erforderlichen Schleifkräfte ist die Nockenwelle zwischen dem Werkstückspindelstock 22 und dem Reitstock 23 mittels Lünetten 24 gelagert. Es versteht sich, dass die Lünettenlagerung 24 vorteilhafterweise insbesondere bei langen Werkstücken eingesetzt wird, wohingegen bei kurzen Werkstücken, welche eine ausreichend hohe Steifigkeit besitzen, eine Lünettenlagerung nicht zwingend erforderlich ist.
3 zeigt eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 2, jedoch mit einem Schwenk-Schleifspindelstock 17 für die jeweiligen Grundschleifeinheiten 4, 5 anstelle des Schleifspindelstocks 35 gemäß 2. Der grundlegende Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den zu dem Komplex verbundenen zwei modularen Grundschleifeinheiten entspricht dem gemäß 2. Zur Erhöhung der Flexibilität ist jedoch ein Schwenk-Schleifspindelstock 17 in jeder der Grundschleifeinheiten vorgesehen, welcher jeweils zwei Schleifscheiben 6 trägt. Der Schwenk-Schleifspindelstock 17 weist eine Schwenkachse 25 auf wobei die mögliche Schwenkbewegung um die Schwenkachse 25 in 3 durch den um die Schwenkachse 25 angeordneten Doppelpfeil gekennzeichnet ist.
Für die häufigsten Einsatzfälle wird auch bei dem eine wesentlich höhere Flexibilität bietenden Schwenk-Schleifspindelstock die jeweilige, in Eingriff gebrachte Schleifscheibe 6 rechtwinkelig zur Werkstücklängsachse 8 zugestellt. Es versteht sich, dass jedoch auch eine Schleifscheibe in einem von 90° verschiedenen Winkel zum Werkstück zugestellt werden kann, sofern die Schleifaufgabe dies erfordert. Der Schwenk-Schleifspindelstock bietet dafür die Voraussetzung, weil jede Schleifscheibe in jedem beliebigen Winkel zwischen 0° und 90° in Eingriff mit dem Werkstück 1 bringbar ist.
Zwar befindet sich bei einem Schwenk-Schleifspindelstock mit zwei Schleifscheiben in jeder der Grundschleifeinheiten immer nur jeweils eine Schleifscheibe 6 in Eingriff mit dem Werkstück 1, das Vorhandensein von zwei in der Regel auch unterschiedlichen Schleifscheiben in jeder Grundschleifeinheit 4 bzw. 5 bietet jedoch die Möglichkeit, dass die im Rahmen der Gesamtfertigung der Nockenwelle erforderlichen Schleifschritte leichter zwischen den Grundschleifeinheiten so aufteilbar sind, dass der Schleifabschnitt in der ersten modularen Grundschleifeinheit im Wesentlichen genauso lang ist wie der Schleifabschnitt in der zweiten modularen Grundschleifeinheit. Die Aufteilung kann dabei so vorgenommen werden, dass in der ersten Schleifeinheit nur vorgeschliffen bzw. geschruppt wird, wohingegen in der zweiten Grundschleifeinheit nur fertiggeschliffen, bzw. finishgeschliffen wird. Voraussetzung ist jedoch, dass die Schleifabschnitte in beiden Grundschleifeinheiten 4, 5 nahezu gleich lang sind. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, sowohl das Vor- bzw. Schuppschleifen, als auch das Fertig- bzw. Schlichtschleifen zwischen den Grundschleifeinheiten so aufzuteilen, dass sowohl ein Teil des Vor- bzw. Schuppschleifens als auch ein Teil des Fertig- bzw. Schlichtschleifens in jeder der Grundschleifeinheiten durchgeführt wird, so dass eine besonders gute Übereinstimmung der Dauer der Schleifabschnitte in den beiden Grundschleifeinheiten erzielbar ist. Unter Fertigschleifen ist jedoch nicht in jedem Fall das Finishschleifen zu verstehen. Vielmehr kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dafür verwendet werden, dass beispielsweise nur eine bezogen auf die komplette Endfertigung des Werkstückes gerichtete Vorfertigungsaufgabe durchgeführt wird, wobei beispielsweise Schrupp- und Halbfinishschleifvorgänge zwischen den modularen Grundschleifeinheiten so aufgeteilt werden, dass beide Schleifzeitabschnitte etwa gleich lang sind. Fertigschleifen bedeutet im Sinne dieser Anmeldung das Zuendebringen der jeweiligen Schleifaufgabe.
4 zeigt eine prinzipielle Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher zwei modulare Grundschleifeinheiten zu einem Komplex in Fertigungsrichtung hintereinander verbunden sind, wobei in prinzipieller Dar stellung die Ladeeinrichtung 3 eingezeichnet ist. Für die erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei modularen Grundschleifeinheiten, d.h. der ersten modularen Grundschleifeinheit 4 und der zweiten modularen Grundschleifeinheit 5 weist die Ladeeinrichtung 3 drei Halteelemente 14, 15, 16 auf. Die in 4 dargestellte Vorrichtung weist eine Zuführstation 9 und eine Aufnahmestation 10 auf. Wird nun die erfindungsgemäße Vorrichtung in Betrieb genommen, so nimmt die Ladeeinrichtung 3 mit ihrem Halteelement 14 ein zu schleifendes Werkzeug von der Zuführstation 9 auf, wobei die Ladeeinrichtung so ausgebildet ist, dass die Halteelemente eine Hubbewegung 28 ausführen können. Bei mittels dem Halteelement 14 von der Zuführstation 9 aufgenommenen und angehobenen Werkstück verfährt die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung komplett integrierte, d.h. in dem Gehäuse 13 der Vorrichtung angeordnete Ladeeinrichtung 3 längs ihres mit dem Doppelpfeil 27 angedeuteten Verschiebeweges soweit in die Vorrichtung hinein, bis das mit dem Halteelement 14 gehaltene Werkstück exakt in der ersten modularen Grundschleifeinheit angeordnet ist, wobei es von der Ladeeinrichtung 3 dann soweit abgesenkt wird, dass es zwischen dem Werkstückspindelstock und dem Reitstock (in 4 nicht dargestellt) eingespannt werden kann.
Die Halteeinrichtung 3 fährt nun längs des Verschiebeweges 27 wieder soweit aus dem Gehäuse 13 der Vorrichtung heraus, dass das Halteelement 14 exakt über der Aufnahmeposition für ein neues Werkstück in der Zuführstation 9 ist. Während des Verfahrens der Ladeeinrichtung 3 aus der Vorrichtung heraus bis zur Zuführstation 9 wird das Werkstück in der ersten Grundschleifeinheit im Rahmen der vorgenommenen Aufteilung des Gesamtschleifvorganges, d.h. im Rahmen des ersten Schleifabschnittes bereits geschliffen bzw. teilgeschliffen. Wenn dieser erste Schleifabschnitt beendet ist, ergreift die Halteeinrichtung mit dem Halteelement 14 ein neues Werkstück aus der Zuführstation 9 und gleichzeitig das im Rahmen des ersten Schleifabschnittes in der ersten Grundschleifeinheit teilgeschliffene Werkstück mit dem Halteelement 15 und verfährt anschließend entlang des Verschiebeweges 27 wieder in die Vorrichtung hinein, und zwar so weit, bis das mit dem Halteelement 15 aufgenommene teil geschliffene Werkstück exakt über der Einspannstelle zwischen dem Werkstückspindelstock 22 und dem Reitstock 23 der zweiten Grundschleifeinheit und das mit dem Halteelement 14 neu aufgenommene Werkstück sich exakt über der Einspannstelle zwischen dem Werkstückspindelstock und dem Reitstock der ersten Grundschleifeinheit 4 befindet. Zeitgleich werden beide Werkstücke darin in die jeweilige Grundschleifeinheit 4, 5 entladen und in diese entsprechend eingespannt. Vom Ergreifen des Werkstückes in der ersten Grundschleifeinheit bis zum erneuten Spannen des Werkstückes in der zweiten Grundschleifeinheit verändert das Werkstück seine Lage in den Halteelementen nicht. Dadurch ist gewährleistet, dass die radiale Position des Werkstückes wie beispielsweise der Nockenwelle bzw. der Nocken in der Nockenwelle nach erneutem Spannen in der zweiten Grundschleifeinheit dieselbe ist, wie diejenige zum Zeitpunkt des Ergreifens des Werkstückes in der ersten Grundschleifeinheit durch das entsprechende Halteelement der Ladeeinrichtung. Dadurch ist eine Neujustierung zwischen radialer Position des zu schleifenden Werkstückes und Steuerprogramm, d.h. in Eingriff mit dem Werkstück zu bringende Schleifscheibe, nach erfolgtem Umspannen in die zweite Grundschleifeinheit nicht mehr erforderlich.
Die Ladeeinrichtung 3 verbleibt nach Beladen solange in dieser Position, bis beide im Wesentlichen gleich langen Schleifzeitabschnitte beendet sind. Das bedeutet, dass in der ersten Grundschleifeinheit 4 das Werkstück 1 während des ersten Schleifabschnittes teilgeschliffen wird, während zeitparallel das zuvor in der ersten Grundschleifeinheit 4 teilgeschliffene Werkstück 1 in der zweiten Grundschleifeinheit 5 fertig geschliffen wird. Beide Schleifzeitabschnitte sind im Wesentlichen gleich lang, so dass beide Schleifabschnitte im Wesentlichen zum gleichen Zeitpunkt beendet sind. Wenn beide Schleifabschnitte beendet sind, werden gleichzeitig durch das Halteelement 14 ein neues Werkstück aus der Zuführstation 9, mit dem Halteeement 15 das teilgeschliffene Werkstück aus der ersten Grundschleifeinheit 4 und mit dem Halteelement 16 das fertig geschliffene Werkstück aus der zweiten Grundschleifeinheit 5 ergriffen, über die Hubbewegung 28 angehoben und entlang des Verschiebeweges 27 so weit zur ges 27 so weit zur Aufnahmestation 10 verfahren, bis das fertig geschliffene Werkstück 1 zuverlässig in der Aufnahmestation 10 abgelegt werden kann. Gleichzeitig dazu wird mit dem Halteelement 15 das in der ersten Grundschleifeinheit 4 teilgeschliffene Werkstück 1 in die zweite Grundschleifeinheit 5 geladen, und ebenfalls gleichzeitig dazu wird das zuvor neu aufgenommene Werkstück 1 mittels des Halteelementes 14 in die erste Grundschleifeinheit 4 geladen. Der Schleifvorgang in der erfindungsgemäßen Vorrichtung läuft nun wiederum entsprechend der im Wesentlichen gleich langen Schleifzeitabschnitte zeitparallel in der ersten Grundschleifeinheit 4 und der zweiten Grundschleifeinheit 5 ab.
Auf diese Art und Weise wird durch das Umspannen des Werkstückes 1 von der ersten Grundschleifeinheit 4 in die zweite Grundschleifeinheit 5 die Taktzeit erheblich verkürzt, weil zum einen die Schleifvorgänge so aufeinander abgestimmt sind, dass die Schleifzeitabschnitte etwa gleich lang sind, und weil zum anderen neben der zeitparallelen Beladung der jeweiligen Grundschleifeinheiten in den Grundschleifeinheiten zeitparallel geschliffen wird.
Damit in dem Gehäuse 13 der Vorrichtung zum Schleifvorgang verwendetes Kühlmittel und andererseits abgeschliffene Teilchen aus Sicherheitsgründen den unmittelbaren Bereich der Vorrichtung nicht verlassen können, ist die Vorrichtung – wie das bei separaten Schleifmaschinen ebenfalls der Fall ist – in einem Gehäuse 13 angeordnet. Damit jedoch die in der Vorrichtung integrierte Ladeeinrichtung 3 sowohl in den Bereich der Zuführstation 9 als auch in den Bereich der Aufnahmestation 10 jeweils aus dem Gehäuse 13 herausfahren kann, sind in dem Gehäuse 13 an den Durchtrittsstellen der Ladeeinrichtung 3 mit Abdeckungen 11, 12 versehene Öffnungen vorgesehen. Wenn beispielsweise die Ladeeinrichtung 3 aus dem Gehäuse 13 in Richtung auf die Zuführstation 9 austritt, öffnet die Ladeeinrichtung 3 selbst die Abdeckung 11. Beim Wiedereinfahren der Ladeeinrichtung 3 in das Gehäuse 13 hinein schließt sich die Abdeckung 11 selbsttätig. Dies trifft gleichermaßen für die Abdeckung 12 in Verbindung mit dem Austreten der Ladeeinrichtung 3 aus dem bzw. deren Eintreten in das Gehäuse an der Seite der Aufnahmestation 10 zu.
5 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladeeinrichtung 3. Die Ladeeinrichtung 3 weist einen Längsträger 30 auf, welcher als Hohlprofil ausgebildet ist und sich über eine Länge erstreckt, welche zumindest von der Zuführstation 9 oder der Aufnahmestation 10 bis über beide modulare Grundschleifeinheiten 4, 5 reicht. An dem Längsträger 30 ist eine Schiene 31 angebracht, welche zur Führung profiliert ist, wobei an den Profilkanten Rollenführungen 32 angeordnet sind. Die Rollenführungen 32 wiederum sind an einem Halter 33 angebracht, an welchem Haltestreben 34 befestigt sind, an welchen sich die eigentlichen Halteelemente 14, 15, 16 befinden. Die Ladeeinrichtung weist somit drei Haltestreben 34 auf, wobei jede Haltestrebe 34 ein Halteelement 14 bzw. 15 bzw. 16 trägt. Die Halteelemente 14, 15, 16 sind so ausgebildet, dass das Werkstück 1 zangenartig ergriffen, gehalten und transportiert werden kann. Die Haltekräfte sind ausreichend hoch, damit nach dem Ergreifen des Werkstückes dieses bezüglich seiner radialen Positionierung bis zum Spannen in der zweiten Grundschleifeinheit 5 fixiert ist.
Die Hubbewegung 28 der Ladeeinrichtung 3 wird über die Hubbewegung der Haltestreben 34 dadurch realisiert, dass das obere Ende der Haltestreben 34 über ein Kurbelglied mit einem Exzenter 29 verbunden ist. Bei Drehung des Exzenters 29 wird die Hubbewegung 28 der Haltestreben 34 und damit der Halteelemente 14, 15, 16 und damit des Werkstückes 1 bewirkt. In Längsrichtung der Ladeeinrichtung sind die Haltestreben 34 bzw. die Halteelemente 14, 15, 16 gleichmäßig beabstandet, wobei der Abstand zwischen benachbarten Halteelementen dem Abstand der Spannposition des Werkstückes 1 zwischen der ersten Grundschleifeinrichtung 4 und der zweiten Grundschleifeinrichtung 5 entspricht. Das bedeutet, dass der Abstand zwischen der Zuführstation 9 bzw. dem Punkt der Zuführstation, an welchem das Werkstück 1 von dieser ergriffen wird, und der ersten Grundschleifeinheit 4 dem Abstand zwischen den beiden Grundschleifeinheiten 4, 5, d.h. der Einspannposition des Werkstückes in diesen Grundschleifeinheiten, entspricht. Ebenso ist der Abstand zwischen der zweiten Grundschleifeinheit 5 und der Aufnahmestation 10 genauso groß wie der Abstand zwischen der ersten 4 und der zweiten Grundschleifeinheit 5. Durch diese modulartige Bauweise der Ladeeinrichtung 3 und der entsprechenden Anordnung von Zuführstation 9, erster Grundschleifeinheit 4, zweiter Grundschleifeinheit 5 und Aufnahmestation 10 ist das gleichzeitige Be- und Entladen unterschiedlicher Stellen der Vorrichtung mittels der Ladeeinrichtung 3 möglich.

1: Werkstück
2: Steuereinrichtung
3: Ladeeinrichtung
4: erste modulare Grundschleifeinheit
5: zweite modulare Grundschleifeinheit
6: Schleifscheibe
7: Rotationsachse der Schleifscheibe
8: Werkstückslängsachse
9: Zuführstation
10: Aufnahmestation
11, 12: Abdeckung für Öffnung im Gehäuse
13: Gehäuse
14, 15, 16: Halteelemente der Ladeeinrichtung
17: Schwenk-Schleifspindelstock für zwei Schleifscheiben
18: X-Achse
19: Y-Achse
20: Bedienperson
21: Maschinenbett
22: Werkstückspindelstock
23: Reitstock
24: Lünettenlagerung
25: Schwenkachse Schwenk-Schleifspindelstock
26: Trennstelle
27: Verschiebebewegung Ladeeinrichtung
28: Hubbewegung Ladeeinrichtung
29: Exzenter
30: Längsträger
31: Schiene
32: Rollenführung
33: Halter
34: Haltestrebe
35: Schleifspindelstock für eine Schleifscheibe

Claims

Vorrichtung zum CNC-Schleifen von Werkstücken (1) in Form von Nockenwellen, Kurbelwellen und dergleichen in Großserien mit einer Steuereinrichtung (2) und einer in die Vorrichtung integrierten Ladeeinrichtung (3), wobei die Vorrichtung zumindest eine erste (4) und eine zweite, zu einem Komplex verbundene modulare Grundschleifeinheit (5) mit zumindest je einer angetriebenen Schleifscheibe (6) aufweist, deren jeweilige Rotationsachse (7) so angeordnet ist, dass beim Schleifen deren Zustellung im Wesentlichen rechtwinklig zur Werkstücklängsachse (8) erfolgt, wobei die Ladeeinrichtung (3) so ausgebildet ist, dass die Grundschleifeinheiten (4, 5) überstreichbar und diese mit Werkstücken (1) zeitgleich beladbar bzw. von diesen entladbar sind, und wobei die Schleifscheiben (6) der jeweiligen Grundschleifeinheit (4, 5) und die Steuereinrichtung (2) so ausgebildet sind, dass der Schleifvorgang für das Werkstück (1) in einen ersten Schleifabschnitt in der ersten Grundschleifeinheit (4) und in einen zweiten Schleifabschnitt in der zweiten Grundschleifeinheit (5) so aufteilbar ist, dass das Werkstück (1) in der ersten Grundschleifeinheit (4) geschliffen und anschließend nach mit der Ladeeinrichtung (3) erfolgtem Umsetzen in die zweite Grundschleifeinheit (5) in dieser fertiggeschliffen wird, die Schleifabschnitte im Wesentlichen die gleiche Schleifdauer aufweisen und im Wesentlichen zeitparallel ablaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Ladeeinrichtung (3) des weiteren eine Zuführstation (9), aus welcher die zu schleifenden Werkstücke (1) entnehmbar sind, und eine Aufnahmestation (10), in welche die fertig bearbeiteten Werkstücke ablegbar sind, überstreicht, wobei die Ladeeinrichtung (3) aus dem Komplex so weit herausfahrbar ist, dass die zu schleifenden Werkstücke (1) von der Zuführstation (9) aufnehmbar und in die erste Grundschleifeinheit (4) ladbar sowie das fertig geschliffene Werkstück (1) aus der zweiten Grundschleifeinheit (5) gleichzeitig entladbar und gleichzeitig in die Aufnahmestation (10) ablegbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Ladeeinrichtung (3) so ausgebildet ist, dass sie zum Ergreifen eines neuen Werkstückes (1) von der Zuführstation (9) oder zum Ablegen eines fertig geschliffenen Werkstückes (1) in die Aufnahmestation (10) eine jeweilige Abdeckung (11, 12) einer Öffnung in einem Gehäuse (13) der Vorrichtung öffnet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Ladeeinrichtung (3) zumindest drei Halteelemente (14, 15, 16) für Werkstücke (1) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die erste (4) und die zweite modulare Grundschleifeinheit (5) in Längsrichtung der zu schleifenden Werkstücke (1) hintereinander insbesondere mit fluchtenden Werkstücklängsachsen (8) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die erste (4) und die zweite modulare Grundschleifeinheit (5) quer zur Längsrichtung der zu schleifenden Werkstücke (1) hintereinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher in der ersten (4) und der zweiten Grundschleifeinheit (5) unterschiedliche Schleifscheiben (6), insbesondere CBN-, Diamant- und/oder Korundschleifscheiben, einsetzbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher zumindest eine Grundschleifeinheit (4 bzw. 5) einen mit zwei Schleifscheiben (6) bestückten Schleifspindelstock (17) aufweist, welcher insbesondere als Schwenk-Schleifspindelstock ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher die Grundschleifeinheiten (4, 5) 3-Achsen-CNC-gesteuert sind, wobei die drei Achsen die X-Achse (18) zur Schleifscheibenzustellung, die Z-Achse (19) zur Relativbewegung der Schleifscheibe zum Werkstück und die C-Achse zur Werkstückdrehbewegung sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher die Rotationsachse (7) der jeweiligen Schleifscheibe in einer Ebene mit der Werkstücklängsachse (8) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welche so ausgebildet ist, dass konkave Flankenbereiche am Werkstück schleifbar sind.
Verfahren zum Schleifen von Werkstücken wie Nockenwellen, insbesondere mit konkaven Flankenbereichen der Nocken, Kurbelwellen und dergleichen in Großserienfertigung auf einer zumindest zwei zu einem Komplex verbundene modulartige Grundschleifeinheiten aufweisenden Vorrichtung, bei welchem Werkstücke in der einen Grundschleifeinheit teilgeschliffen, in die andere Grundschleifeinheit mit im Wesentlichen gleicher radialer Positionierung der Werkstücke eingespannt und dort fertiggeschliffen werden, wobei die Grundschleifeinheiten so beladen und gesteuert werden, dass das Teilschleifen und das Fertigschleifen eine im Wesentlichen gleich lange Zeit dauert und zeitparallel an den in den Grundschleifeinheiten aufgespannten Werkstücken abläuft.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die Grundschleifeinheiten mit Werkstücken zeitparallel be- und entladen werden.