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Dokumentenidentifikation DE10393160T5 18.08.2005
Titel Schraubenschleifer
Anmelder THK Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Uesugi, Masakazu, Yamanashi, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 10393160
Vertragsstaaten DE
WO-Anmeldetag 26.08.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/JP2003/010745
WO-Veröffentlichungsnummer 2004020136
WO-Veröffentlichungsdatum 11.03.2004
Date of publication of WO application in German translation 18.08.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.08.2005
IPC-Hauptklasse B23G 1/38

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schraubenschleifer zum Ausbilden einer spiralförmigen Gewinderille an einer Außenfläche einer runden Welle durch eine Schleifverarbeitung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Schraubenschleifer für die hochpräzise Verarbeitung eines Schraubenwelle, sodass diese in einer Kugelumlaufspindel verwendet werden kann.

Stand der Technik

Kugelumlaufspindeln werden häufig zum linearen Antreiben eines Werkstücktisches für ein Maschinenwerkzeug oder ähnliches verwendet. Ein Mutternglied wird auf die Peripherie einer Schraubenwelle, in der eine spiralförmige Kugelumlaufrille ausgebildet ist, mittels einer Kugel geschraubt. Das Mutternglied führt eine Bewegung entlang der Schraubenwelle in Übereinstimmung mit der Drehung der Schraubenwelle durch, wobei die Drehbewegung eines Motors zu einer linearen Hin- und Herbewegung mit einer gewünschten Distanz gewandelt werden kann. Um eine Drehbewegung mit guter Präzision zu einer Linearbewegung zu wandeln, ist eine sehr präzise Ausbildung der spiralförmigen Kugelumlaufrille in einer Außenumfangsfläche der Schraubenwelle mit einer entsprechenden Führungslänge erforderlich.

Herkömmlich wird ein Spezial-Schraubenschleifer verwendet, um die Kugelumlaufrille in der Außenumfangsfläche der Schraubenwelle auszubilden. Die spiralförmige Kugelumlaufrille wird durch eine Schleifverarbeitung auf der Außenumfangsfläche einer runden Welle ausgebildet, die mit einem vorbestimmten Außendurchmesser vorgesehen ist und einer Wellen-Endverarbeitung unterworfen wurde. Der Schraubenschleifer umfasst einen Werkstücktisch, auf dem die Schraubenwelle platziert wird, wobei der Werkstücktisch in der Längsrichtung der Schraubenwelle hin und her bewegt werden kann, einen Schleifsteinkopf, der die Kugelumlaufrille in der Schraubenwelle mittels eines mit hoher Geschwindigkeit gedrehten Schleifsteins ausbildet, einen Schleifstein-Zuführtisch, der den Schleifsteinkopf in Übereinstimmung mit einem Führungswinkel der Kugelumlaufrille hält und veranlasst, dass der Schleifstein in die Schraubenwelle schneidet, und einen Spindelkopf, der veranlasst, dass sich die auf dem Werkstücktisch platzierte Schraubenwelle synchron zu der Hin- und Herbewegung des Werkstücktischs dreht.

Ein Spannfutter auf dem Spindelkopf hält ein Ende der runden Welle, die als Material für die Schraubenwelle verwendet wird, während ein Zentrum in einem Reitstock das andere Ende der runden Welle hält. Die runde Welle ist derart auf dem Werkstücktisch platziert, dass sie wie ein an beiden Enden gehaltener Balken in der Luft hängt. Eine spiralförmige Kugelumlaufrille wird auf der Oberfläche der Schraubenwelle durch eine Schleifverarbeitung ausgebildet, indem der Schleifstein gegen die Außenumfangsfläche der derart platzierten Schraubenwelle gedrückt wird, wobei die Schraubenwelle in diesem Zustand graduell gedreht wird und der Werkstücktisch in der axialen Richtung bewegt wird.

Während jedoch eine Hauptkraftkomponente eines Schleifwiderstands entlang einer Richtung wirkt, die tangential zu der Außenumfangsfläche der Schraubenwelle ist, wirkt eine Schubkraftkomponente des Schleifwiderstands in einer Richtung senkrecht zu der Hauptkraftkomponente. Wenn also die Schraubenwelle an beiden Enden wie oben beschrieben gehalten wird, schreitet der Prozess zum Schleifen der Kugelumlaufrille fort, während die Schraubenwelle aufgrund der resultierenden Kraft aus der Hauptkraftkomponente und der Schubkraftkomponente gebogen wird. Es besteht also die Gefahr, dass die Kugelumlaufrille nicht zu einer vorbestimmten Tiefe ausgebildet wird, die der Distanz entspricht, mit welcher der Schleifsteintisch vorgerückt wird, und dass die Kugelumlaufrille mit einer sich insgesamt verjüngenden Form ausgebildet wird. Derartige Probleme treten einfach auf, wenn eine Schraubenwelle mit einer geringen Steifigkeit und mit einem kleinen Wellendurchmesser oder eine lange Schraubenwelle mit einer Länge von mehreren Metern verarbeitet wird.

Wenn die Schraubenwellen-Schneidegeschwindigkeit des Schleifsteins erhöht wird oder wenn die Zuführgeschwindigkeit des Werkstücktisches erhöht wird, um die Produktivität zu steigern, erhöht sich der Schleifwiderstand entsprechend, sodass die oben beschriebenen Probleme verstärkt auftreten.

Herkömmliche Schraubenschleifer sind derart konfiguriert, das sie an mehreren Positionen zwischen dem Spindelkopf und dem Reitstock mit Klammern ausgestattet sind, um diese Probleme zu verhindern. Die Klammern halten die Schraubenwelle während der Schleifverarbeitung. Schuhe an den entfernten Enden der Klammern kontaktieren Außenumfangsteile der Schraubenwelle, um dem Schleifwiderstand entgegenzuwirken und die Schraubenwelle zu halten. Die Schuhe der Klammern verschleißen jedoch einfach, weil sie dem Schleifwiderstand entgegenwirken. Um den Verschleiß zu unterdrücken, muss eine Positionsanpassung der Schuhe in Entsprechung zu der Drehung der Schraubenwelle durchgeführt werden, sodass die Schuhe immer einen Spitzenteil der Schraubenwelle kontaktieren und keinen Kontakt an einer Grenze zwischen dem Spitzenteil und der Kugelumlaufrolle aufweisen. Es besteht das Problem, dass ein größerer Arbeits- und Zeitaufwand für die Anpassungen erforderlich ist, wenn die zu verarbeitende Schraubenwelle länger ist, da in diesem Fall mehr Schuhe verwendet werden müssen.

Weiterhin müssen die Klammern an geeigneten Positionen angeordnet werden, um einen Zustand aufrechtzuerhalten, in dem die Schraubenwelle gerade ist und dem Schleifwiderstand widersteht, wobei Positionsanpassungen an den Klammern durchgeführt werden müssen, wenn sich etwa der Durchmesser der zu verarbeitenden Schraubenwelle ändert. Es besteht das Problem, dass diese Anpassungen arbeits- und zeitaufwändig sind.

Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung nimmt auf die oben beschriebenen Probleme Bezug. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Schraubenschleifer anzugeben, der eine Schraubenwelle gerade halten kann und einem Schleifwiderstand während der Schleifverarbeitung einer Schraubenrille widersteht, wobei keine aufwändigen Anpassungen erforderlich sind und ein Schleifen eines Schraubengewindes mit hoher Präzision ermöglicht wird.

Um die oben beschriebene Aufgabe zu erfüllen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Schraubenwelle als zu verarbeitendes Objekt nicht wie bei einem herkömmlichen Schraubenschleifer an beiden Enden auf einem Werkstücktisch gehalten. Statt dessen ist ein Werkstück-Fixierungsständer vorgesehen, der mit einer Werkstück-Positionierungsrille mit einem V-förmigen Querschnitt auf einem Werkstücktisch versehen ist. Die Schraubenwelle wird in die Werkstück-Positionierungsrille gesetzt, und ein Schleifstein schneidet vertikal von oben in die in der Positionierungsrille eingesetzte Schraubenwelle.

Die Schraubenwelle kann gleichmäßig von unten gehalten werden, um dem Schleifwiderstand zu widerstehen, wobei die Schraubenwelle nicht gebogen wird, während der Schleifprozess ausgeführt wird, vorausgesetzt, dass der Werkstück-Fixierungsständer mit der Werkstück-Positionierungsrille ausreichend lang ist und der Länge der zu verarbeitenden Schraubenwelle in der Längsrichtung entspricht. Deshalb müssen keine herkömmlichen Klammern vorgesehen werden und es müssen keine Positionsanpassungen vorgenommen werden. Weiterhin ist die Werkstück-Positionierungsrille mit einem V-förmigen Querschnitt ausgebildet. Dementsprechend kann die Position der Schraubenwelle in der Werkstück-Positionierungsrille genau bestimmt werden, wenn die Schraubenwelle in die Rille eingesetzt wird, vorausgesetzt, dass die Schraubenwelle einen vorbestimmten Außendurchmesser aufweist. Auf diese Weise kann auch die Tiefe bestimmt werden, mit welcher der Schleifstein in die Schraubenwelle schneidet.

Der Verwendung des Schraubenschleifers der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das Schleifen einer Schraubenwelle beschränkt. Der Schraubenschleifer kann auch für das Zylinderschleifen oder Rillenschleifen auf einer Außenumfangsfläche eines zylindrischen Werkstücks verwendet werden, das in die Werkstück-Positionierungsrille mit dem V-förmigen Querschnitt eingesetzt ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Vorderansicht, die eine Ausführungsform eines Schraubenschleifers zeigt, auf den die vorliegende Erfindung angewendet ist.

2 ist eine Draufsicht auf den Schraubenschleifer von 1.

3 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie III–III von 1.

4 ist eine Explosionsansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen einem in eine Werkstück-Positionierungsrille eingesetzten Werkstück und einem Schleifstein zeigt.

5 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Position des Schleifsteinkopfs angepasst ist, sodass die Drehachse des Schleifsteins orthogonal zu dem Wellenzentrum eines Werkstücks ist.

1Basis 2Werkstücktisch 3Werkstück (Schraubenwelle) 4Werkstück-Fixierungsständer 5Schleifstein-Zuführtisch 6Schleifstein 7Schleifsteinkopf 8Spindelkopf 40Werkstück-Positionierungsrille Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Im Folgenden wird ein Schraubenschleifer gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform eines Schraubenschleifers, auf den die vorliegende Erfindung angewendet ist. Der Schraubenschleifer kann verschiedenartige Schleifverarbeitungen auf einer Außenumfangsfläche einer runden Welle durchführen. Der Schraubenschleifer ist nicht auf das Schleifen einer spiralförmigen Schraubenrille beschränkt, sondern ist derart konfiguriert, dass er für das Schleifen einer Außenumfangsfläche eines Zylinders und für das Rillenschleifen entlang einer Längsrichtung verwendet werden kann. Insbesondere umfasst der Schraubenschleifer eine Basis 1, die auf einer Bodenfläche einer Werkstatt installiert ist, einen Werkstücktisch 2, der auf der Basis 1 vorgesehen ist und sich frei hin und her bewegen kann, einen Werkstück-Fixierungsständer 4, der ein Werkstück 3 (eine runde Welle) als zu verarbeitendes Objekt auf dem Werkstücktisch 2 positioniert, einen Schleifstein-Zuführtisch 5, der sich frei nach oben und unten in Bezug auf die Basis 1 bewegen kann, einen Schleifsteinkopf 7, der auf dem Schleifstein-Zuführtisch 5 vorgesehen ist und veranlasst, dass der Schleifstein 6 in das an dem Werkstück-Fixierungsständer 4 positionierte Werkstück 3 schneidet, und einen Spindelkopf 8, der veranlasst, dass sich das an dem Werkstück-Fixierungsständer 4 positionierte Werkstück 3 synchron zu der Hin- und Herbewegung des Werkstücktisches 2 dreht.

Der Werkstücktisch 2 ist ein einachsiger Tisch auf der Basis 1. Der einachsige Tisch wird auf der Basis 1 durch ein lineares Lager gehalten und bewegt sich auf der Basis mit einer vorbestimmten Zuführgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einer Kombination aus einem Antriebsmotor 20 und einer Kugelschraube. Das lineare Lager umfasst eine Schiene 11, die auf der Basis 1 fixiert ist, und einen Gleiter 12, der sich frei in der Schiene 11 bewegen kann und an einer unteren Fläche des Werkstücktisches 2 fixiert ist. Der Werkstücktisch 2 kann reibungslos entlang der Schiene 11 geführt werden, während alle möglichen Lasten auf den Werkstücktisch 2 wirken. Weiterhin ist eine Schraubenwelle 13 einer Kugelumlaufspindel entlang der gesamten Länge der Basis 1 parallel zu der Schiene 11 des linearen Lagers angeordnet. Der Antriebsmotor ist über eine Kopplung 14 mit einem Ende der Schraubenwelle 13 verbunden, und die Schraubenwelle 13 geht wie in 3 gezeigt durch den Werkstücktisch 2 hindurch. Weiterhin ist ein Mutternglied 15 der Kugelumlaufspindel an dem Werkstücktisch 2 fixiert und auf die Schraubenwelle 13 geschraubt. Wenn also die Schraubenwelle 13 durch den Antriebsmotor 10 gedreht wird, werden eine Zuführgeschwindigkeit und die Zuführdistanz in Entsprechung zu der Drehgeschwindigkeit und Drehdistanz der Schraubenwelle 13 auf den Werkstücktisch 2 übertragen.

Weiterhin ist der Werkstück-Fixierungsständer 4 einstöckig mit einem oberen Teil des Werkstücktisches 2 verbunden. Eine Werkstück-Positionierungsrille 40 ist auf einer oberen Fläche des Werkstück-Fixierungsständers 4 entlang der Bewegungsrichtung des Werkstücktisches 2 ausgebildet. Die Werkstück-Positionierungsrille 40 weist zwei Bezugsflächen 41a und 41b auf und ist mit einem V-förmigen und sich nach oben öffnenden Querschnitt ausgebildet. Die Außenumfangsfläche des Werkstücks 3 (der runden Welle) kontaktiert also die beiden Bezugsflächen 41a und 41b, wenn das Werkstück 3 in der Werkstück-Positionierungsrille 40 eingesetzt ist. Das Werkstück 3 wird durch sein eigenes Gewicht in der Werkstück-Positionierungsrille 40 gehalten. Außerdem weist der Werkstück-Fixierungsständer 4 eine Länge auf, die gleich oder länger als die Länge des Werkstücks 3 in der Axialrichtung ist. Das in die Werkstück-Positionierungsrille 40 eingesetzte Werkstück 3 kann also entlang seiner gesamten Länge gehalten werden.

Weiterhin ist eine Säule 16 in der Nähe des ungefähren Zentrums eines Bewegungsbereichs des Werkstücktisches 2 stehend angeordnet. Ein einachsiger Tisch ist zwischen dem Schleifstein-Zuführtisch 5 und der Säule 16 konfiguriert, und der Schleifstein-Zuführtisch 5 kann sich frei nach oben und unten in Bezug auf die Basis 1 bewegen. Ähnlich wie der Werkstücktisch 2 wird ein lineares Lager für die nach oben und unten gerichteten Bewegung des Schleifstein-Zuführtisches 5 verwendet. Eine Schiene 50 ist auf einer Seitenfläche der Säule 16 in einer vertikalen Richtung angeordnet, und ein entlang der Schiene 50 laufender Gleiter 51 ist an einer Seitenfläche des Schleifstein-Zuführtisches 5 fixiert. Die nach oben und unten gerichtete Bewegung des Schleifstein-Zuführtisches 5 wird durch eine Kombination aus einem Hebemotor und einer Kugelumlaufspindel (beide nicht gezeigt) bewerkstelligt. Wie weit der Schleifstein 6 in das Werkstück 2 schneidet, wird durch die Drehgeschwindigkeit und Drehdistanz des Hebemotors gesteuert.

Weiterhin umfasst der Schleifsteinkopf 7, der auf dem Schleifstein-Zuführtisch vorgesehen ist, eine Spindel 70 mit einem eingebauten Motor und eine Klammer 71, die die Spindel 70 an dem Schleifstein-Zuführtisch 5 fixiert. Wie in 4 gezeigt, nähert sich der durch die Spindel 70 gehaltene Schleifstein 6 dem in der Werkstück-Positionierungsrille 40 eingesetzten Werkstück 3 vertikal von oben, um eine Schleifverarbeitung durchzuführen. Ein Verarbeitungspunkt X, an dem der Schleifstein 6 und das Werkstück 3 einander kontaktieren, ist vertikal über dem Wellenzentrum des Werkstücks 3 positioniert. Die Klammer 71 hält die Spindel 70, um die Positionsbeziehung zwischen dem Schleifstein 6 und dem Werkstück 3 aufrechtzuerhalten.

Wie außerdem aus 2 deutlich wird, ist ein Paar von länglichen Löchern 52, die sich in einer Bogenform erstrecken, in einer Tischfläche des Schleifstein-Zuführtisches 5 ausgebildet. Die Klammer 71 ist mittels Einstellschrauben 53, die sich durch die länglichen Löcher 52 erstrecken, an dem Schleifstein-Fixierungstisch 5 fixiert. Die Klammer 71 kann also durch eine Bogenform entlang der Tischfläche des Schleifstein-Zuführtisches 5 geschwenkt werden, wenn die Einstellschrauben 53 gelockert sind. Der Schnittwinkel zwischen dem Schleifstein 6 auf der Spindel 70 und dem Werkstück 3 kann also frei eingestellt werden. Damit kann eine Anpassung an den Führungswinkel der Schraubenrille in dem Werkstück 3 vorgenommen werden und kann die Umfangsrichtung des Schleifsteins 6i Bezug auf das Wellenzentrum des Werkstücks 3 geneigt werden, sodass verschiedene Schraubenrillen mit unterschiedlichen Führungswinkeln geschliffen werden können. Die länglichen Löcher 52 sind mit einer Bogenform ausgebildet, wobei ein Verarbeitungspunkt X des Schleifsteins 6 auf dem Werkstück 3 als Zentrum genommen wird. Die Spindel 70 und die Klammer 71 schwenken auf dem Schleifstein-Zuführtisch 5, wobei eine Achse vertikal durch den Verarbeitungspunkt X als Zentrum verläuft. Dementsprechend variiert der Verarbeitungspunkt X des Schleifsteins 6 auf dem Werkstück 3 auch dann nicht von dem in 4 gezeigten Zustand, wenn der Schnittwinkel zwischen dem Schleifstein 6 und dem Werkstück 3 durch das Schwenken der Klammer 71 angepasst wird, sodass der Verarbeitungspunkt immer vertikal über dem Wellenzentrum des Werkstücks 3 positioniert ist.

Die länglichen Löcher 52 sind in einem Bereich vorgesehen, in dem die Hauptachse der Spindel 70 zum Halten des Schleifsteins 6 um 90° geschwenkt wird. Wenn mit anderen Worten die Klammer 71 zu einem Endteil der länglichen Löcher 52 geschwenkt wird, ist die Hauptachse der Spindel 70 vollständig parallel zu dem Wellenzentrum des Werkstücks 3. Wenn die Klammer 71 dagegen zu dem anderen Endteil der länglichen Löcher 52 geschwenkt wird, ist die Hauptachse der Spindel 70 wie in 5 gezeigt orthogonal zu dem Wellenzentrum des Werkstücks 3. Wenn die Haltung des Schleifsteinkopfs 7 zu dem ersten Zustand versetzt wird, kann eine Rille in der Außenumfangsfläche des Werkstücks 3 parallel zu der Umfangsrichtung geschliffen werden. Wenn die Haltung des Schleifsteinkopfs 7 zu dem zweiten Zustand versetzt wird, kann eine Rille in der Außenumfangsfläche des Werkstücks 3 parallel zu der Wellenzentrumsrichtung geschliffen werden. Der Schraubenschleifer ist also nicht auf das Schleifen von Schraubenrillen beschränkt und kann für verschiedene Anwendungen verwendet werden.

Weiterhin ist der Spindelkopf 8 auf dem Werkstücktisch 2 montiert, um das Werkstück 3 auf dem Werkstücktisch 2 zu drehen. Der Spindelkopf 8 umfasst einen Synchronmotor 80, der veranlasst, dass sich das Werkstück 3 mit einer Drehgeschwindigkeit synchron zu der Hin- und Herbewegung des Werkstückstisches 2 auf der Basis 1 dreht, ein Haltelager 81, das ein Wellenende des Werkstücks 3 hält, das von einem Endteil der Werkstück-Positionierungsrille 40 in einer Längsrichtung vorsteht, und eine Kopplung 82, die das Wellenende des Werkstücks 3, das durch das Haltelager 81 gehalten wird, mit einer Ausgangswelle des Synchronmotors 80 verbindet. Um zu verhindern, dass das Haltelager 81 einen Einfluss auf den Positionierungszustand des Werkstücks 3 in der Werkstück-Positionierungsrille 40 ausübt, wird das Haltelager 81 auf dem Werkstücktisch 2 durch einen Zentrumshöhen-Einstellmechanismus (nicht gezeigt) gehalten, der dafür sorgt, dass das Drehzentrum des Haltelagers 81 mit dem Wellenzentrum des Werkstücks 3 in der Werkstück-Positionierungsrille 40 übereinstimmt. Auf diese Weise wird die gesamte Positionierung des Werkstücks 3 auf dem Werkstücktisch 2 in Bezug auf eine Richtung senkrecht zu dem Wellenzentrum des Werkstücks 3 durch die zwei Bezugsflächen 41a und 41b der Werkstück-Positionierungsrille 40 geleistet.

Weiterhin wird eine Kopplung mit hoher Steifigkeit und einer Länge in der Axialrichtung, die sich nicht aufgrund von extern einwirkenden Kräften verändert, als Kupplung 82 verwendet, um das Werkstück 3 zuverlässig in der Werkstück-Positionierungsrille 40 in der Wellenzentrumsrichtung des Werkstücks 3 zu positionieren. Es kann zum Beispiel eine steife Kopplung oder ähnliches verwendet werden. Das Werkstück 3 kann also auch in der Wellenzentrumsrichtung des Werkstücks 3 zuverlässig in der Werkstück-Positionierungsrille gehalten werden.

Weiterhin ist ein drehbarer Abrichter 9 zum Abrichten der Schleifsteinform an einem Endteil des Werkstücktisches 2 auf einer Seite gegenüber dem Spindelkopf 8 vorgesehen. Der drehbare Abrichter 9 ist auch derart konfiguriert, dass sein Drehwellenzentrum das Wellenzentrum des Werkstücks 3 schneidet. Die Form des Schleifsteins 6 kann einfach während Pausen in der Schleifarbeit an dem Werkstück 3 korrigiert werden, indem zuvor das Drehwellenzentrum des drehbaren Abrichters 9 parallel zu dem Wellenzentrum des Schleifsteins 6 eingestellt wird.

Bevor der wie oben beschrieben konfigurierte Schraubenschleifer der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden kann, wird das Werkstück 3, d. h. die als Schraubenwellen-Material dienende runde Welle durch einen zentrumslosen Schleifer oder ähnliches auf einen vorbestimmten Außendurchmesser geschliffen und wird eine Endbearbeitung an den Wellenenden des Werkstücks 3 wie etwa die Ausbildung einer Schlüsselvertiefung oder eines Zapfens für die Verbindung mit einer Kopplung oder einem Haltelager durchgeführt. Auf diese Weise kann das Werkstück 3 an einer vorbestimmten Position positioniert werden, wenn es in die Werkstück-Positionierungsrille 40 des Werkstück-Fixierungsständers 4 eingesetzt wird. Wenn das Werkstück nicht mit einem vorbestimmten Rundung versehen ist oder wenn die Wellenenden des Werkstücks nicht mit einer vorbestimmten Länge verarbeitet sind, kann die Wellenzentrumsposition des Werkstücks 3 nicht erhalten werden. Außerdem kann in diesem Fall auch die Bezugsposition für das Werkstück 3 in der Axialrichtung nicht erhalten werden. Folglich kann keine Schleifverarbeitung mit hoher Präzision für eine Schraubenwelle durchgeführt werden.

Nach dem Schleifen des Außendurchmessers und der Endverarbeitung wird das Werkstück 3 in die Werkstück-Positionierungsrille 40 des Werkstück-Fixierungsständers 4 eingesetzt. Die Endverarbeitung des Werkstücks 3 ist zu diesem Zeitpunkt abgeschlossen, sodass das Haltelager 81 und die Kopplung 82 des Spindelkopfs 8 einfach an den Wellenenden des Werkstücks 3 montiert werden können. Es kann also einfach eine Drehung des Werkstücks 3 auf dem Werkstück-Fixierungsständer 4 durchgeführt werden. Weiterhin wird das Werkstück 3 mit einem vorbestimmten Außendurchmesser endverarbeitet. Die Position des Wellenzentrums des Werkstücks 3 auf dem Werkstück-Fixierungsständer 4 wird also deutlich, wenn das Werkstück 3 in die V-förmige Positionierungsrille 40 eingesetzt wird, wobei die Zuführdistanz des Schleifsteins 6 und ähnliches genau für die Schleifverarbeitung der Schraubenrille unter Verwendung des Schleifsteins 6 bestimmt werden kann.

Wie in 4 gezeigt schneidet der Schleifstein 6 des Schraubenschleifers der vorliegenden Ausführungsform vertikal von oben in das in der Werkstück-Positionierungsrille 40 eingesetzte Werkstück 3. Dementsprechend wirken eine Hauptkraftkomponente F1 in einer tangentialen Richtung des Schleifsteins 6 und eine Schubkraftkomponente F2, die das Werkstück 3 nach unten in die Werkstück-Positionierungsrille 40 drückt, als Schleifwiderstände auf das Werkstück 3. Der Werkstück-Fixierungsständer 4, an dem das Werkstück 3 eingesetzt ist, ist jedoch mit einer Länge vorgesehen, die gleich oder größer als die Länge des Werkstücks 3 in der Axialrichtung ist, wobei das Werkstück von unten durch die zwei Bezugsflächen der Werkstück-Positionierungsrille gehalten wird. Folglich kann das Werkstück zuverlässig gegen die Schleifwiderstände gehalten werden. Es wird also während der Schleifverarbeitung keine Biegung des Werkstücks aufgrund der Schleifwiderstände verursacht, sodass eine Schraubenrille mit hoher Präzision ausgebildet werden kann.

Wenn man weiterhin berücksichtigt, dass wie in 4 gezeigt die aus dem Hauptkraftkomponentenvektor und dem Schubkraftkomponentenvektor des Schleifwiderstands resultierende Kraftrichtung mit einem Winkel &thgr; in Bezug auf die nach unten gerichtete Vertikale geneigt ist, ist die Zentrumslinie, die den V-förmigen Querschnitt der Werkstück-Positionierungsrille 40 in zwei Teile teilt, vorzugsweise mit einem Winkel &thgr; in Bezug auf die nach unten gerichtete Vertikale geneigt, damit das Werkstück 3 zuverlässig gegen den Schleifwiderstand gehalten wird. Das Paar der Bezugsflächen 41a und 41b hält das Werkstück 3 gleichmäßig, sofern der V-förmige Querschnitt der Werkstück-Positionierungsrille 40 entsprechend ausgebildet ist. Auf diese Weise drückt der während der Schleifverarbeitung entstehende Schleifwiderstand das Werkstück 3 zuverlässig in die Werkstück-Positionierungsrille 40. Dadurch kann die Positionierungspräzision des Werkstücks 3 erhöht werden.

In der vorliegenden Erfindung wird die Schleifverarbeitung der Schraubenrille durchgeführt, während das Werkstück 3 in die Werkstück-Positionierungsrille 40 gedrückt wird und das Werkstück 3 in der Rille gedreht wird. Dementsprechend muss die Reibungskraft, die zwischen dem Werkstück 3 und dem Werkstück-Fixierungsständer 4 wirkt, reduziert werden. Deshalb wird ein Material mit einer guten Schmierfähigkeit als Kühlflüssigkeit während der Schleifverarbeitung verwendet. Zum Beispiel wird vorzugsweise eine wasserlösliche Kühlflüssigkeit oder eine wasserlösliche Kühlflüssigkeit des Emulsionstyps verwendet, die ansonsten selten während einer Schleifverarbeitung verwendet wird. Außerdem kann eine Ölbasierte Kühlflüssigkeit verwendet werden.

Industrielle Anwendbarkeit

Wie oben erläutert kann bei dem Schraubenschleifer der vorliegenden Erfindung der Werkstück-Fixierungsständer mit der Werkstück-Positionierungsrille die Schraubenwelle gleichmäßig von unten gegen den Schleifwiderstand halten, sodass die Schraubenwelle während der Schleifverarbeitung nicht gebogen wird. Weiterhin wird die Werkstück-Positionierungsrille mit einem V-förmigen Querschnitt ausgebildet. Dementsprechend kann die Wellenzentrumsposition der Schraubenwelle in der Werkstück-Positionierungsrille zuverlässig sichergestellt werden, wenn die Schraubenwelle in die Rille eingesetzt wird, vorausgesetzt, dass die Schraubenwelle zuvor mit einem vorbestimmten Außendurchmesser ausgebildet wurde. Dadurch kann die Geradheit der Schraubenwelle gegen den Schleifwiderstand während der Schleifverarbeitung der Schraubenwelle aufrechterhalten werden. Außerdem sind keine aufwändigen Anpassungen wie etwa eine herkömmliche Klammerung erforderlich, sodass eine Schleifverarbeitung der Schraubenrille mit hoher Präzision durchgeführt werden kann.

Zusammenfassunq

In einem Schraubenschleifer, der eine Schleifverarbeitung für eine Schraubenrille durchführt, wird eine Schraubenwelle als zu verarbeitendes Objekt nicht wie bei einem herkömmlichen Schraubenschleifer an beiden Enden auf einem Werkstücktisch gehalten. Statt dessen ist ein Werkstück-Fixierungsständer, der mit einer Werkstück-Positionierungsrille mit einem V-förmigen Querschnitt versehen ist, auf dem Werkstücktisch vorgesehen. Die Schraubenwelle wird in die Werkstück-Positionierungsrille eingesetzt, und ein Schleifstein schneidet vertikal von oben in die in der Positionierungsrille eingesetzte Schraubenwelle. Dadurch kann die Geradheit der Schraubenwelle gegenüber dem Schleifwiderstand aufrechterhalten werden. Außerdem sind keine aufwändigen Anpassungen erforderlich, wobei die Schleifverarbeitung der Schraubrille mit großer Präzision durchgeführt werden kann.


Anspruch[de]
  1. Schraubenschleifer, der eine Schleifverarbeitung einer Schraubenrille auf einer Außenumfangsfläche eines zylindrischen Werkstücks durchführt, gekennzeichnet durch:

    eine Basis,

    einen Werkstücktisch, der auf der Basis vorgesehen ist, wobei der Werkstücktisch frei hin und her bewegt werden kann,

    einen Werkstück-Fixierungsständer mit einer Werkstück-Positionierungsrille, die einen V-förmigen und sich nach oben öffnenden Querschnitt aufweist, wobei sich die Werkstück-Positionierungsrille entlang einer Bewegungsrichtung des Werkstücktisches erstreckt,

    einen Schleifstein-Zuführtisch, der sich frei nach oben und unten in Bezug auf die Basis bewegen kann,

    einen Schleifsteinkopf, der auf dem Schleifstein-Zuführtisch vorgesehen ist und in dem ein Schleifstein vertikal von oben in ein in der Werkstück-Positionierungsrille eingesetztes Werkstück schneidet, und

    einen Spindelkopf, der veranlasst, dass sich das in der Werkstück-Positionierungsrille eingesetzte Werkstück synchron zu der Hin- und Herbewegung des Werkstücktisches dreht.
  2. Schraubenschleifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verarbeitungspunkt, an dem das Werkstück und der Schleifstein einander kontaktieren, vertikal über der Zentrumsachse des Werkstücks liegt.
  3. Schraubenschleifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zentrumslinie, die den V-förmigen Querschnitt der Werkstück-Positionierungsrille teilt, parallel zu einer resultierenden Verarbeitungskraft liegt, die während der Schleifverarbeitung auf das Werkstück wirkt.
  4. Schraubenschleifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelkopf einen Zentrumshöhen-Einstellmechanismus umfasst, der veranlasst, dass das Drehzentrum des Spindelkopfs dem Wellenzentrum des in die Werkstück-Positionierungsrille eingesetzten Werkstücks entspricht.
  5. Schraubenschleifer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelkopf weiterhin ein Haltelager, das auf einen zuvor an einem Wellenende des Werkstücks ausgebildeten Drehhalteteil passt, sowie eine Kopplung umfasst, die eine Drehantriebskraft auf das Werkstück überträgt.
  6. Schraubenschleifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifsteinkopf über einen Schwenkmechanismus, der den Schnittwinkel zwischen einer Schleifsteinwelle und dem Wellenzentrum des Werkstücks ändern kann, mit dem Schleifstein-Zuführtisch verbunden ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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