Die vorliegende Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren gemäss dem Oberbegri f des Patentanspruchs 1. Andererseits betrifft sie ein Mittel zur Durchführung dieses Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

CNC-Rund-Schleifmaschinen werden immer häufiger eingesetzt, da sie wirtschaftlich und relativ einfach programmierbar sind, sodass das Umstellen der Maschine für das Schleifen unterschiedlicher Teile gegenüber herkömmlichen Rund- Schleifmaschinen wesentlich vereinfacht und beschleunigt wird. Zudem gestatten sie die Erreichung höchster Präzision und grδsster üebereinstimmung der einzelnen Stücke einer Se¬ rie, resp. sogar verschiedener Serien.

Das Schleifen von Werkstücken mit zylindrischem und koni¬ schem Teil ist aber selbst mit Maschinen dieses Typs sehr mühsam und langwierig, ist es doch äusserst schwierig, die Längsachse des zu schleifenden Stückes, oder die sogenannte C-Achse, genau parallel zur Schleiflinie, resp. der Längs¬ achse des Längsschlittens, der sogenannten Z-Achse, einzu¬ stellen, um zylindrische Teile zu schleifen.

Teilweise ist diese Schwierigkeit durch eine Vorrichtung ge¬ mäss der CH-A-623 261 der Anmelderin gelöst worden, wobei diese Lösung allerdings nicht ermöglicht, die genaue Positi¬ on der Längsachse des Drehtisches bezüglich der Längsachse des Längsschlittens zu ermitteln. Daher kann die Lage der Schleifstücklängsachse für eine rechnerische Weiterbehand _¬ lung bei dieser Lösung nicht herangezogen werden.

Mit den bekannten CNC-Rund-Schleifmaschinen ist es auch un¬ möglich kompliziert zu berechnen, wie die besagte C-Achse

bezüglich der senkrecht zur Schleiflinie und dem Längs¬ schlitten stehende B-Achse verdreht und die Schleifscheibe oder der Längsschlitten verschoben werden müssen, um an den zylindrischen Teil des Werkstückes an vorbestimmter Stelle einen Konus anzuschleifen. Dazu fehlt es den Rechnern an den notwendigen Bezugsgrössen und teilweise an Mess- und Ein¬ stellVor ichtungen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, so¬ wohl Verfahrens- als auch konstruktionsmässig Lösungen für diese Problematik vorzuschlagen. Zudem soll die Erfindung weitere Vereinfachungen in der Bedienung von Rund-Schleifma¬ schinen, speziell von CNC-gesteuerten Rund-Schleifmaschinen, bringen und das automatische Schleifen von kombinierten zy¬ lindrischen und konischen Werkstücken ermöglichen.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe einerseits durch ein Verfahren wie es im Patenanspruch 1 definiert ist, gelöst.

Andererseits durch ein Mittel, wie es im Patentanspruch 6 umschrieben ist.

Im Folgenden wird anhand der Zeichnung das erfindungsgemässe Verfahren und ein vorteilhaftes erfindungsgemässes Mittel zu seiner Durchführung beschrieben, wobei von einer CNC-Rund- Schleifmaschine ausgegangen wird. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch die relevanten Teile und Achsen einer herkömmlichen Rund-Schleifmaschine von oben,

Fig. 2 ein darauf zu schleifendes Werkstück mit zylindriscem und konischem Teil,

Fig. 3 schematisch die relevanten Teile und Achsen einer Rund-Schleifmaschine, die mit dem erfindungsgemässen Mittel versehen ist und das Werkstück nach Fig. 2 problemlos

schleift, von oben, und

Fig. 4 eine vorteilhafte Ausführungsfrm des erfindungsgemäs- sen Mittels, ohne konstruktive Details, von der Seite.

In Fig. 1 erkennt man die drei hier relevanten Teile der Ma¬ schine, die da sind: Schleifscheibe 1, Längsschlitten 2 und Drehtisch 3. Die Schleifscheibe 1 ist in Richtung des Pfei¬ les 1* drehbar um eine A-Achse gelagert. Die A-Achse ihrer¬ seits ist in Richtung des Doppelpfeiles 1'' linear auf der X-Achse verschiebbar, derart, dass die Schleifscheibe 1 je nach Bedarf näher oder weiter an den Längsschlitten 2 heran¬ gefahren werden kann. Letzterer ist in Richtung des Doppel¬ pfeiles 2* entlang seiner Längsachse, der sogenannten Z-Ach- se, linear verschiebbar. Der Längsschlitten 2 trägt den Drehtisch 3 _» welcher seinerseits eine Spitze 4 und eine Ge¬ genspitze 5 trägt, zwischen welche das in Fig. 2 dargestell¬ te Werkstückstück 10 zwecks Bearbeitung eingespannt wird. Die Längsachse des Drehtisches 3 _> die sogenannte C-Achse, ist identisch mit der Längsachse des zu schleifenden Werks¬ tückes 10 und verläuft durch die Spitzen 4 und 5. Sie liegt, für das Schleifen des zylindrischen Teils 10 ^» des Werkstüc¬ kes 10, parallel zur und vorteilhafterweise senkrecht über der Z-Achse. Die hier gewählte versetzte Darstellung dient lediglich dazu, die einzelnen Teile und Achsen besser erken¬ nen zu können. Der Schwenktisch 3 ist in Richtung des Dop¬ pelpfeiles 3' um eine zum Längsschlitten 2 senkrecht stehen¬ de Drehachse, die sogenannte B-Achse herum, drehbar auf letzterem gelagert. Weiter ist in dieser Figur eine fiktive Schleiflinie 6 dargestellt, entlang von welcher der Umfang der Schleifscheibe 1 während des Schleifvorganges mit dem Umfang des zu schleifenden Werkstückes zusammentrifft.

Der Fachmann weiss, dass für das Schleifen eines perfekten Zylinders 10' zwischen den Spitzen 3 und 4 beim sogenannten Einstechschleifen, bei dem weder das Werkstück noch die

Schleifscheibe 1 parallel zu ihren.Längsachsen A resp. C verschoben wird, die Schleiflinie 6, und somit die Umhüllen¬ de der Schleifscheibe 1, und die C-Achse absolut parallel zueinander stehen müssen.

Für das Zylindrischschleifen eines Werkstückes, das länger als die Schleifscheibe 1 breit ist, was nur möglich ist, wenn entweder wie üblich das Werkstück durch ein Hin- und herbewegen des Längsschlittens 2 entlang der Z-Achse, oder aber ein Hin- und herbewegen der Schleifscheibe 1 entlang von deren A-Achse realisiert wird, müssen entweder die bei¬ den Achsen C und Z untereinander und bezüglich der Schleif¬ linie 6, oder aber die A-Achse bezüglich der Z-Achse absolut parallel verlaufen.

Auf bekannten Rund-Schleifmaschen und im Normalfall, also wenn das Werkstück durch Hin- und herbewegen des Längs¬ schlittens 3 an der Schleifscheibe 1 vorbeigeführt wird, kann die Parallelität der C-Achse zur Z-Achse nur erreicht werden, indem ein Eic -Zylinder geschliffen wird, derart, dass der Schwenktisch 3 so lange manuell um seine Drehachse B herum gedreht wird, bis das geschliffene Werkstück effek¬ tiv zylindrisch und somit zum Eich-Zylinder geworden ist. Nur anhand eines so angefertigten Eich-Zylinders lässt sich die C-Achse korrekt einstellen und die Distanz S der Schleiflinie 6 zu dieser C-Achse ermitteln. Erst nach einer solchen Einstellung der Schleifmaschine lassen sich vorgege¬ bene Zylinder und somit z.B. auch ein Werkstück 10 gemäss Fig. 2 schleifen. In letzterem Fall muss zusätzlich zur Pa- rallalität zwischen C-und Z-Achse und Schleiflinie 6 sicher¬ gestellt sein, dass auch die Umhüllende der Schleifscheibe 1 parallel dazu ist. Ansonsten wird der zylindrische Teil 10' im an den konischen Teil 10" anschliessenden Bereich nicht zylindrisch, sondern entsprechend der Neigung der Umhüllen¬ den zur C-Achse konisch. Selbstverständlich richtet sich die Amplitude der Hin-und herbewegung des Längsschlittens 2 nach

der Länge des konischen Teils 10', der Breite der Schleif¬ scheibe 1 und der Lage der Konusreferenzfläche 11 bezüglich der rechten Scheibenkante 7 (Fig. 1).

Um anschliessend an das Schleifen des zylindrischen Teils 10* des Werkstückes 10 dessen konischen Teil 10'' schleifen zu können, uss die Schleifscheibe 1, resp. deren Drehachse A auf der X-Achse von der C-Achse und somit dem Werkstück 10 entfernt werden, worauf der Schwenktisch 3 manuell um seine Schwenkachse B herum entsprechend dem Winkelwert des Konus' verdreht wird. Daraufhin kann die Schleifscheibe 1 wieder an das Werkstück 10 herangefahren und die Hin- und herbewegung des Längsschlittens 2 wieder aufgenommen werden, solange, bis der konische Teil 10" des Werkstückes 10 sein Sollmass erreicht hat. Dies kann nur anhand von regelmässigen Messun¬ gen festgestellt werden, wenn die relative Lage der Konusre¬ ferenzfläche 11 bezüglich der B-Achse nicht bestimmt ist.

Der Fachmann weiss aus Erfahrung, dass das Schleifen von Werkstücken der Form von jenem gemäss Fig. 2, oder ähnlichen in einer Aufspannung, in der Praxis selbst auf modernen CNC-Rund-Schleifmaschinen sehr aufwendig und langwierig und nur schwerlich in Serie möglich ist, da zu wenig Parameter definiert sind, um ein Bearbeitungsprogramm zu berechnen. Zudem bieten herkömmliche Rund-Schleifmaschinen nur CNC-ge- steuerte Bewegungen bezüglich der X- und er _^ Z-Achse an, wie dies in Fig. 1 anhand der Doppelpfeile x und z sowie dem Rechner 9 angedeutet ist.

Dies sieht völlig anders aus, wenn gemäss der Erfindung das Schleifverfahren zumindest derart modifiziert wird, dass nach dem vorerwähnten korrekten Einstellen der C-Achse mit¬ tels Eich-Zylinder die Drehlage der C-Achse bezüglich der B-Achse elektronisch für den Rechner der CNC-gesteuerten • Rund-Schleifmaschine genullt wird, d.h., die für das Errei¬ chen eines perfekten Zylinders notwendige Drehlage, des

Schwenktisches 3 um die Drehachse B herum im Radialkoordina¬ tennetz mit Zentrum in der B-Achse als Winkel "Null" gesetzt wird. Ferner muss die relative Lage der Konusreferenzfläche 11 bezüglich der festen Spitze 4, resp. der Drehachse B, al¬ so deren Distanz R zur B-Achse, definiert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass vorteilhafterweise am Beginn des SchleifVorganges für den zylindrischen Teil 10' mit einem Körperschallgerät das Heranfahren der Schleif¬ scheibenkante 7 an die Konusreferenzfläche 11 überwacht wird, wobei im Augenblick, wo die Schleifscheibenkante 7 die Konusreferenzfläche 11 berührt, die Z-Lage des Längsschlit¬ tens 2 festgehalten wird, woraus in Abhängigkeit der vorbe¬ kannten Breite der Schleifscheibe 1, deren X-Achse senkrecht zur B-Achse steht, der gewünschte Wert R berechnet werden kann. Die Kenntnis des Wertes R ist notwendig, um nach dem CNC-gesteuerten Verschwenken des Drehtisches 3 die Verschie¬ bung der Schleifscheibe 1 auf der X-Achse zu steuern, d.h. deren X-Verschiebung zu berechnen, um den Konus-Sollwert zu erreichen. Dank dem Nullen der C-Achse und dem Bestimmen der Distanz R der Konusreferenzfläche 11 von der Drehachse B, hat der Rechner der Maschinensteuerung, selbstverständlich zusammen mit allen anderen in herkömmlicher Weise bestimmten Werte, alle notwendigen Daten, um das Bearbeitungsprogramm zu berechnen, derart, dass ein automatisches Schleifen einer ganzen Serie von ähnlichen Werkstückrohlingen möglich wird. Dabei kann das Nullen der C-Achse sowie das Bestimmen der Distanz R entweder für jedes Werkstück neu, oder anhand ei¬ nes Eich-Werkstückes einmal für eine ganze Serie von Rohlin¬ gen erfolgen, sofern diese bereits präzise und gleichmässig genug sind. Gegebenenfalls kann auch nur einer der beiden Werte "Null" und R für jeden Rohling neu bestimmt werden, wogegen der andere als für eine Serie von Rohlingen unverän¬ derlich angenommen wird.

Es ist selbstverständlich, dass für das Durchführen dieses Fertigungsverfahrens die CNC-Rund-Schleifmaschinen mit zu-

sätzlichen Mitteln zu versehen sind. Erfindungsgemäss han¬ delt es sich dabei im wesentlichen um eine "Nullsetz ^H -Vor- richtung für die C-Achse und eine CNC-gesteuerte Schwenkvor¬ richtung für den Drehtisch 3.

In Fig. 3 ist eine entsprechend ausgerüstete CNC-Rund- Schleifmaschine schematisch dargestellt. Auch sie enthält eine Schleifscheibe 1 , die auf der X-Achse und gegebenen¬ falls auf der A-Achse verschiebbar ist, einen auf der Z-Ach¬ se hin und her bewegbaren Längsschlitten 2, auf dem um die Drehachse B herum drehbar der Drehtisch 3 mit seiner festen Spitze 4 und der Gegenspitze 5, durch welche Spitzen die Werkstück-Längsachse C verläuft, montiert ist. Soweit ent¬ spricht diese Maschine einer herkömmlichen gemäss Fig. 1. Sie unterscheidet sich von jener aber dadurch, dass der Drehtisch 3 mittels einer Drehvorrichtung 14 rechnerge¬ steuert in Richtung des Doppelpfeiles 3 ^f um die B-Achse ver¬ schwenkbar ist, so dass die jeweilige Drehlage jederzeit ess- und feststellbar ist, wie dies mit dem Doppelpfeil b angedeutet ist. Zudem wird vorteilhafterweise zumindest die linke Schleifscheibenkante 7 mittels eines Messgerätes 18 und dem angepassten Rechner 9' bezüglich ihrer Distanz zur B-Achse, kontrolliert, wie dies mit dem Doppelpfeil a ange¬ deutet ist, um die Distanz R bestimmen zu können, in welcher sich die besagte Konusreferenzfläche 11 von der B-Achse be¬ findet. Es kann auch angezeigt sein, die zweite Schleif¬ scheibenkante 8 entsprechend zu berücksichtigen, wie dies die unterbrochene Linie a' illustriert.

Der Fachmann erkennt, dass demnach eine herkömmliche CNC- Rund-Schleifmaschine einerseits mit einem Rechner 9' verse¬ hen werden muss, der mehr Parameter verarbeiten kann, als bei herkömmlichen Maschinen dieses Typs und die Mechanik zum Verdrehen des Drehtisches 3 CNC-kompatibel ausgeführt sein muss. Weiter muss die durch ein Messgerät, vorzugsweise ein Körperschallgerät, in einem beliebigen Zeitpunkt des

Schleifvorganges ermittelte Lage von zumindest einer Schleifscheibenkante relativ zur B-Achse, in den Rechner 9' einlesbar sein.

Konstruktiv lassen sich diese Modifikationen auf unter¬ schiedliche Arten realisieren. Einerseits durch einen CNC- gesteuerten Motor, der ein Schneckengetriebe antreibt, das auf ein Zahnsegment des Drehtisches 3 wirkt, wobei die Mes¬ sung der Drehposition des letzteren durch einen Encoder oder Rotationsgeber, der auf dem Motor oder der Schnecke sitzt, geschieht. Alternativ kann auch ein Glasmassstab, der auf dem Längsschlitten 2 montiert ist und die lineare Verschie¬ bung eines Messpunktes auf dem Drehtisch 3 misst, für die Messung der Drehlage des Drehtisches 3 verwendet werden. Weiter eignet sich die Verwendung eines Encoders auch direkt an der Drehachse des Drehtisches 3« Um eine möglichst hohe Messpräzision zu erreichen, muss darauf geachtet werden, dass der Drehtisch 3 immer in derselben Drehrichtung an die Messung herangefahren wird, gegebenenfalls durch ein vorgän¬ giges Ueberfahren des Messpunktes.

Für den Antrieb des Schneckengetriebes eignen sich sowohl Gleichstrom- als auch Schrittmotoren. Bei Verwendung eines letzteren direkt auf der Drehtischachse kann ein Schnecken¬ getriebe sogar überflüssig sein.

In einer weiter verbesserten CNC-Rund-Schleifmaschine kann das Schleifen eines Eich-Zylinders umgangen werden, wenn zu¬ sätzliche Messgeräte für das zweifelsfreie Bestimmen der Zy- lindrizität und dem Durchmesser des zylindrischen Teiles 10' und zumindest einer Schleifscheibenkante 7 oder 8 bezüglich der B-Achse installiert werden. Als Messgeräte eignen sich dazu Körperschallgeräte, berührungslose Endschalter, Laser¬ strahlen, Fotozellen, Durchmessermessgeräte, Längspositio- niergeräte, etc.

Um eine zufriedenstellende Funktion des CNC-gesteuerten Drehtisches 3 zu erreichen, muss dessen Lagerung und Fest¬ klemm- resp. Lösemechanismus auf dem Längsschlitten 2 vor¬ teilhafterweise ebenfalls CNC-kompatibel sein. Fig. 4 zeigt eine vorteilhafte Lösungsvariante und eine Steuerung, die sämtliche Anforderungen erfüllen. Es ist dabei zu beachten, dass dem Fachmann selbstverständliche konstruktive Details in dieser Figur aus Uebersichtlichkeitsgründen weggelassen sind.

Die in etwas grösserem Massstab gehaltene Fig. 4 zeigt den Längsschlitten 2 mit dem drehbar darauf montierten Drehtisch 3 von der Seite. Letzterer ist vorteilhafterweise mittels eines Lagerringes 12 spielfrei auf dem Längsschli ten 2 mon¬ tiert. Um ihn während der Bearbeitung des Werkstückes 10 fest und unbeweglich mit dem ihn tragenden Längssσhlitten 2 zu verbinden, ist zwischen letzterem und dem Drehtisch 3 ei¬ ne CNC-gesteuerte hydraulische Klemmvorrichtung 13 ange¬ bracht. Um den Drehtisch 3 mit möglichst kleinem Kraftauf¬ wand drehen zu können, wird die Klemmvorrichtung 13 gelöst und der Drehtisch 3 vorteilhafterweise auf ein Luftkissen gelegt. Mittels einer CNC-gesteuerten Dreh- und Drehwinkel- messvorrichtung 14, die wie hiervor beschrieben konstruiert sein kann, wird der Drehtisch 3 _» resp. die C-Achse, z.B. über ein Getriebe 15 in die vorbestimmte Drehlage gebracht. Das sich zwischen den Spitzen 3 und 4 befindliche Werkstück wird dadurch gegenüber der Schleiflinie 6 verdreht, sodass ihm ein Konus angeschliffen werden kann. Wie üblich, sind die Spitzen 3 und 4 Teile eines Reitstockes 16 resp. eines Spindelstockes 17, die beide längsverschiebbar mit dem Dreh¬ tisch 3 verbunden sind.

Ein Messgerät 18, bei dem es sich wie oben beschrieben bei¬ spielsweise um ein Körperschallgerät handeln kann, ist mit dem Längsschlitten 2 verbunden. Es dient der Ermittlung der Distanz der Schleifscheibenkante 7 zur B-Achse in dem Zeit-

punkt des SchleifVorganges, in dem sie mit der Konusrefe¬ renzfläche 11 in Berrührung kommt. Damit wird die Distanz R der Konusreferenzfläche 11 zur B-Achse ermittelt. Sie defi¬ niert in einem späteren Zeitpunkt des Schleifvorganges den X-Vorschub der Schleifscheibe 1, zwecks Erlangung des vorbe- stimmten Konus 10".

Dem qualifizierten Werkzeugmaschinenbauer braucht man die konstruktiven Details der verschiedenen Komponenten des er- findungsgemässen Mittels zur Durchführung des erfinderischen Verfahrens nicht zu erläutern. Er kennt sie aus seiner Pra¬ xis und bedarf keiner erfinderischen Tätigkeit, um sie in der erfindungsgemässen Art und Weise korrekt einzusetzen.