(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物（１０）において正確な外径及び他の面を研削する方法であって、１度のクランプで第１の研削作業にて工作物（１０）の部分区分（４０）に第１の研削円板（３４）を用いて第１の面を研削しかつ第２の研削作業にて工作物（１０）に第２の研削円板（３３）を用いて所望された外径を研削する方式のものにおいて、軸状の工作物（１０）を研削する場合に第１の研削作業にて、少なくとも１つのコンカーブな、即ち凹面状の側面（３５）を有する研削円板（３４）を用いて、軸状の工作物（１０）の円板状の部分区分（４０）に、前記コンカーブな側面（３５）に対応するコンベックスな回転面（３６）を研削し、第２の研削作業にて、軸状の工作物の円板状の部分区分（４０）並びに他の部分区分に所望された外径を研削することを特徴とする、一度のクランプで軸状の工作物にコンベックスな回転面と外径を研削する方法。
【請求項２】
第１の研削作業にて、両方の側面がコンカーブに構成された研削円板を使用し、第１の方法段階で軸状の工作物の大きな直径を有する円板状の部分区分の第１のコンベックスな回転面を研削しかつ第２の方法段階で当該円板状の部分区分の第２のコンベックスな回転面を研削し、次いで第２の研削円板を用いて当該部分区分を所望される外径でかつ他の外径を有する他の区分を仕上げ研削する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
第１の研削円板として少なくとも１つのコンカーブな側面を有する研削円板を用い、第２の研削円板としてシャープな環状のエッジを有するか又は平らな円筒面を有する研削円板を使用する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
第１の研削円板と第２の研削円板とが角度αだけ旋回させることで順次、軸状の工作物の研削しようとする部分区分に係合させられる研削円板配置を用いる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
第１の研削円板と第２の研削円板との間の旋回角αが６０゜である研削円板配置を用いる、請求項４記載の方法。
【請求項６】
研削盤であって、該研削盤の機械ベッド（１）が前方領域に研削テーブル（２）を有し、該研削テーブル（２）の上でＺ軸線に沿ったフィード運動が工作物１０に与えられるようになっており、前記研削テーブル（２）の上で回転駆動された工作物ヘッドストック（３）とテールストック（４）とが共通の長手方向軸線（５）上に整合配置されており、工作物ヘッドストック（３）が回転駆動された工作物スピンドル（６）を有し、該工作物スピンドル（６）が前方領域にセンタとして構成された工作物受容部（７）を備えており、テールストック（４）がテールストックスピンドル（８）を有し、該テールストックスピンドル（８）が工作物側の端部にテールストックセンタ（９）を備えており、機械ベッド（１）の後方領域に研削ヘッドストック（２０）が配置されており、該研削ヘッドストック（２０）が案内往復台（２１）の上に支承されており、案内往復台（２１）がインフィード駆動装置（２２）を備えており、該インフィード駆動装置（２２）がＸ軸の方向で工作物（１０）に対するインフィード送りを実現しており、前記案内往復台（２１）が案内（２３）の上にハイドロスタティック式に支承されかつ工作物の長手方向軸線（５）に対して直角に向けられており、研削ヘッドストック（２０）が２つのアーム（２４，２５）を有し、該アーム（２４，２５）がそれぞれ端部側に研削スピンドル（２８，２９）を有し、該研削スピンドル（２８，２９）の長手方向軸線（３１，３２）から一平面内を延びる垂線が角度αを成して研削ヘッドストック（２０）の両方のアーム（２４，２５）の旋回軸（３０）にて交差しており、各研削スピンドル（２８，２９）が研削円板（３３，３４）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法を実施する研削盤において、第１の研削作業を実施するために決定された研削円板（３４）が少なくとも１つのコンカーブな側面（３５）を有し、工作物（１０）を支えるための振れ止めが設けられておりかつテールストックスピンドル（８）が液圧式に軸方向に移動可能であることを特徴とする、研削盤。
【請求項７】
研削ヘッドストック（２０）の両方のアーム（２４，２５）が６０゜の角度αを形成している、請求項６記載の研削盤。
【請求項８】
アーム（２４，２５）の自由端に、回転駆動された、研削円板（３３，３４）を有する研削スピンドル（２８，２９）が配置されている、請求項６又は７記載の研削盤。
【請求項９】
研削スピンドル（２８，２９）がＨＦ（Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｇｕｅｎｃｙ）駆動装置（２６，２７）を有している、請求項７から８までのいずれか１項記載の研削盤。
【請求項１０】
研削ヘッドストック（２０）がその旋回軸線（３０）を中心として無段階に旋回可能である、請求項７から９までのいずれか１項記載の研削盤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は一度のクランプで軸状の工作物におけるコンベックスな回転面と外径とを研削する方法並びに該方法を実施する研削盤に関する。
【０００２】
公知技術では、軸状の工作物にコンベックスな回転面と外径とを研削することはアンギュラルプランジ研削盤を用いて行なわれる。この場合には相応する軸部分の加工は複数回のクランプで行なわなければならない。したがってこの方法は加工しようとする軸部分が繰返し種々の研削盤で研削されなければならないので複数の作業工程で行なわれる。複数回のクランプには、別の製作技術的な欠点が伴う。何故ならば最小の寸法及び形状の不精度ですら一度目のクランプから他のクランプに加算されて完全品へ伝達されるからである。
ＤＥ−Ａ２３３３０４１号によればユニバーサル研削スピンドルストックであって、唯一のクランプで工作物の内面円形研削と外面円形研削並びに平面研削が可能である形式のものがすでに公知である。このためにはスピンドルストックの各端部にそれぞれ１つの別個に駆動された研削スピンドルが存在している。研削スピンドルは異なる研削円板を保持している。スピンドルストックを垂直な軸を中心として旋回させることにより選択的に３つの異なる研削円板を工作物に作用させることができる。これにより内面円形研削と外面円形研削並びに平面研削過程が実現される。この公知のユニバーサル研削ストックに設けられた研削円板はいずれも円筒円板である一般的な形を有している。公知の機械は成形研削過程のためには設けられていないし、又これには適していない。しかも両方の研削スピンドルの駆動はスピンドルストックに直接的に配置された電気モータによって行なわれる。これによってスピンドルストックは比較的に嵩ばり、所定の旋回位置で工作物との衝突が容易に行なわれる惧れがある。
【０００３】
発明の課題
本発明の課題は一度のクランプで軸状の工作物にコンベックスな回転面と外径とを研削する方法を提供することである。特に半楕円又はパラボロイド状の回転面を研削したい。さらにこのために、公知技術に付随する欠点が除かれる特別な研削盤を提供したい。この場合、加工しようとする軸部分は一度のクランプで２つのＣＢＮ研削円板を用いて完成品まで研削したい。又、本発明による方法は、特別な研削盤を用いて、比較し得る工作物における研削技術的な単個作業をも可能にしたい。
【０００４】
課題を解決する手段
本発明の課題は請求項１の特徴を有する方法と請求項６の特徴を有する装置とによって解決された。それぞれ請求項１と請求項６を引用した従属請求項は前記方法を技術的にかつ研削盤を構造的に拡張するものである。
【０００５】
軸状の工作物においてコンベックスな、特に半楕円又はパラボロイド状の回転面並びに所望の正確な外径を有する軸部分を研削する本発明の方法は一度のクランプで旋回可能な研削ヘッドストックにて行なわれる。研削ヘッドストックは角度α、特に６０゜である角度を形成しかつ自由端に研削スピンドルが設けられている２つのアームを有している。一方の研削スピンドルには加工しようとする軸部分の上に共形輪郭を有するコンベックスな回転面を製作するためにコンカーブな側面を備えた研削円板が緊定されかつ他方の研削スピンドルには加工しようとする軸部分の上に正確な外径を生ぜしめるための研削円板が緊定されている。軸状の工作物の研削技術的な加工は、大きな直径を有する区分を有する工作物を工作物ヘッドストックのセンタとテールストックのセンタとの間に緊定しかつ工作物の支承個所にて振れ止めによって支えられる形式で行なわれる。
【０００６】
軸状の工作物の大きな直径を有する区分に、横断面で見て半楕円又はパラボロイド状の回転面を生ぜしめるためには、比較的に大きな研削円板が使用される。この研削円板は横断面で見て、軸状の工作物区分に形成しようとする回転面に対する共形輪郭を有する少なくとも１つのコンカーブな、特に半楕円又はパラボロイド状の側面を有している。
【０００７】
１実施例によれば、直径の大きい軸状の工作物区分の両側にコンベックスな回転面を形成する必要がある場合には研削円板の反対側の側面も相応に形成されている。
【０００８】
コンベックスな一方の回転面もしくはコンベックスな両方の回転面を形成したあとで、横断面で見てコンカーブに構成された研削円板は研削ヘッドストックを旋回させることにより軸状の工作物区分との係合領域の外へもたらされる。同時に研削ヘッドストックをＸ軸方向に移動させることによって第２の研削円板が軸状の工作物区分の外周に正確な直径を研削するために作用させられる。
【０００９】
直径の大きい前記軸状の工作物区分の両側を、コンベックス、特に半楕円又はパラボロイド状に研削しようとする場合には、当初から、軸状の工作物の直径の大きい区分に形成しようとする回転面に対する共形輪郭を有する２つのコンカーブな、特に半楕円又はパラボロイド状の側面を有する研削円板が使用される。この場合には直径の大きい軸状の工作物区分に第１のコンベックスな回転面を形成したあとで、研削円板がまず、Ｘ軸の上で、直径の大きい軸状の工作物区分の領域から外へ移動させられ、研削ヘッドストックのこれまでの旋回方向とは反対の方向に旋回させられる。次いで工作物がＺ軸上のフィード運動によって工作物中心軸線の方向に動かされて、軸状の工作物の第２のコンカーブな、特に半楕円又はパラボロイド状の回転面を形成するために研削円板をＸ軸に関しインフィードすることが可能にされる。この場合、第１の研削円板の第２のコンカーブな、特に半楕円又はパラボロイド状の側面は、直径の大きい軸状の工作物区分の他方の側面と係合させられ、そこで第２のコンベックスな、研削円板の第２のコンカーブな側面に対し共形輪郭を有する回転面を形成する。
【００１０】
第１のコンベックスな、特に半楕円又はパラボロイド状の回転面及び／又は第２の反対側のコンベックスな、特に半楕円又はパラボロイド状の回転面を、直径の大きい軸状の工作物区分に研削したあとで、研削ヘッドストックはＸ軸線上を直径の大きい軸状の工作物区分の領域から外へ移動させられる。工作物ヘッドストックの他方のアームの研削スピンドルに緊定された、アームに関して第１の研削円板のためのスピンドルと角度α、有利には６０゜である角度を形成する第２の研削円板は、軸状の工作物の相応する区分に所望の外径を生ぜしめるために、軸状の工作物長手方向軸線に対して直角にインフィード送りされる。
【００１１】
本発明の方法を実施するためには、機械ベッドの上に工作物ヘッドストックと長手方向軸線上に整合配置されたテールストックとが配置されている。工作物ヘッドストックとテールストックはＺ軸に相応したフィード運動を実現する。さらに機械ベッドの前記領域には工作物の支承個所に当付け可能な振れ止めが設けられている。工作物ヘッドストックとテールストックとの配置の後ろには２つのアームを有する研削ヘッドストックが設けられている。この場合、各アームは一端に研削円板を受容するための研削スピンドルを備えている。両方の研削スピンドルの長手方向軸線に対する垂線は一平面内で、有利には６０゜の角度を成して、２つのアームを有する共通の研削ヘッドストックの旋回軸にて交差する。研削ヘッドストックは該研削ヘッドストックに端部側で配置された、研削円板を保持する両方の研削スピンドルを有している。研削ヘッドストックは一平面内で、例えば水平に旋回可能でかつＸ軸に沿ってＺ軸に向かってインフィード可能である。
【００１２】
この研削盤は加工しようとする工作物に関する研削円板の最適な使用位置の調節を許す。端部側に取付けられた研削スピンドルを第１と第２の研削円板のために有している２つのアームを有している研削ヘッドストックの配置は、両方の研削スピンドルが共通の案内の上に、Ｘ軸に相応したインフィードを行なうために配置されているという利点を有している。この配置は研削往復台案内を含めてきわめて高い剛性値を保証する。研削ヘッドストックと案内往復台の上の案内システムの高い剛性は、１度のクランプで行なう研削によって、研削で製作された最終製品に高い精度値をもたらす。これに対し、クランプ回数が多いと忍び込む寸法不精度は最終製品が出来上がるまで加算される。したがって案内システムの高い剛性値は本発明の方法のプロセスの確実性を著しく改善し、さらに研削円板の摩耗を減少させる。
【００１３】
次に図１から図５を用いて本発明の方法及び研削盤を詳細に説明する。
【００１４】
実施例
図１には本発明による方法で使用しようとする軸状の伝動装置部分のような工作物を研削するための研削盤Ａが示されている。機械ベッド１の上には前方領域にて研削テーブル２が配置されている。この研削テーブル２の上では軸線５に沿って、複矢Ｚで示されたフィード運動が与えられる。このために必要なＣＮＣ制御された駆動装置は図示されていない。研削テーブル２の上にはモータ駆動された工作物ヘッドストック３とテールストック４とが共通の長手方向軸線５の上に整合させられて配置されている。大きな直径Ｄを有する部分区分を備えた、仕上げ研削しようとする軸状の工作物１０は、工作物ヘッドストック３とテールストック４との間に緊定されている。工作物ヘッドストック３はこの目的のために、モータ駆動された工作物スピンドル６を有している。この工作物スピンドル６は前方の領域にセンタとして構成された工作物受容部７を有している。研削テーブル２の上に整合配置された向き合ったテールストック４は液力式に軸方向に移動可能なテールストック心押し部８を有している。このテールストック心押し部８は工作物側の端部にテールストックセンタ９を有している。工作物ヘッドストック３の工作物スピンドル６、工作物１０及びテールストック４のテールストック心押し部８の長手方向軸線は共通の整合する長手方向軸線５を形成する。
【００１５】
機械ベッドの後方領域には案内往復台２１の上に配置された研削ヘッドストック２０が配置されている。案内往復台２１は送り駆動装置２２を備えている。この送り駆動装置２２はＸ軸方向での工作物に対するインフィードを実現する。案内往復台２１は案内２３の上にハイドロスタティック式に支承されておりかつ工作物中心軸線に対して直角に方向づけられている。案内往復台２１はその結果、ＣＮＣ軸に相応して移動可能に配置されている。研削ヘッドストック２０は２つのアーム２４と２５を有し、該アーム２４と２５はそれぞれ一端にＨＦ駆動装置２６，２７を備えた研削スピンドル２８と２９とを有している。研削スピンドル２８と２９の長手方向軸線３１と３２から一平面内で延びる垂線は角度α、例えば６０゜の角度αを形成して、研削ヘッドストック２０の両方のアーム２４，２５の旋回軸３０にて交差している。研削ヘッドストック２０は角度αだけＣＮＣ軸線に相応して無段階に、研削スピンドル２８又は２９の一方又は他方の長手軸線３１又は３２を予備選択することにより、工作物の長手方向軸線５に対して平行な１つの位置を占めるまで旋回させることができる。各研削スピンドル２８，２９は研削円板３３，３４を備えている。
【００１６】
図２においては予備寸法ａで予備研削された、直径の大きい部分区分４０を有する軸状の工作物１０の緊締が示されている。予備寸法は例えば０．１から０．２ｍｍの間である。工作物１０は工作物ヘッドストック３の工作物スピンドル６の工作物受容部７のセンタとテールストック４のテールストック心押し部８のテールストックセンタ９との間に緊定されている。図２に示されていない研削円板３３，３４並びに研削スピンドル２８，２９の位置は図１の位置に相応する。
【００１７】
図３には研削円板３３と軸状の工作物１０の位置が、研削スピンドル２９の長手方向軸線３２が水平に対し角度αだけ傾けられている第１の方法段階にて示されている。この角度αは、コンカーブ、特に半楕円又はパラボロイド状に構成された側面３５を有する研削円板３３で達成可能である、コンカーブに構成された前記側面３５と共形輪郭を有する、工作物１０のコンベックスな、特に半楕円又はパラボロイド状の回転面３６に相応する。この場合、第１の研削円板３３のインフィードはＸ軸に沿って行なわれるのに対し、フィード運動はＺ軸方向に案内往復台２１を用いて実施される。
【００１８】
図４には大きな直径Ｄを有する工作物１０の部分区分における、両側がコンベックス、特に半楕円又はパラボロイド状の回転面の研削が示されている。この目的のためには２つのコンカーブな、特に半楕円又はパラボロイド状に形成された側面３５と３５′とを有する第１の研削円板３３は逆向きに角度α′だけ旋回させられる。この場合、Ｘ軸に沿った適当なインフィード運動とＺ軸に沿ったフィード運動によって研削円板３３は側面３５′で、大きい直径Ｄを有する部分区分における第２のコンベックスな、特に半楕円又はパラボロイド状の回転面３７を形成するために使用される。
【００１９】
最後に図５には軸状の工作物１０の個々の円筒状の区分における予備寸法ａを第２の研削円板３４を用いて研削除去することによる正確な外径の研削が示されている。この場合、所属の研削スピンドル２８の長手方向軸線３１は研削ヘッドストック２０を旋回軸３０を中心として旋回させることによって工作物１０の長手方向軸線５に対し平行に位置決めされ、インフィード及びフィード運動はＸ軸とＺ軸に相応して行なわれる。
【００２０】
本発明の方法では旋回可能な研削ヘッドストック２０を備えた特殊な研削盤を用いることで、正確なコンベックスな、特に半楕円又はパラボロイド状の回転面と正確な外径を形成するために、軸状の工作物を何度も緊定することが排除される。同時に本発明の方法と特殊な研削盤Ａとでは寸法及び形状精度の高い完成品が製作される。何故ならば緊定作業に基づき必然的な不精度の加算が回避されるからである。
【００２１】
達成された研削及び製作技術的な進歩、つまり、軸状の工作物、例えば伝動装置軸にて正確な直径を研削すること並びに直径の大きい円板状の軸区分の上に２つのコンベックスな側面を研削することは、装備変更及びそれに類似したものの節減に伴う著しい稼働経済的な利点をもたらす。同時に研削済みの工作物は最高の寸法精度を有するようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法を実施するために使用された、機械ベッドの上に配置された研削盤であって、整合配置で、工作物ヘッドストック及びテールストック及びその間に緊定された、直径の大きい区分を有する軸状の工作物を有し、それらの後ろに、２つのアームを有しかつ各アームの一端に支承された研削スピンドルを有する研削ヘッドストックが配置されている形式のものの構造を示した図。
【図２】  予備寸法で予備研削された軸状の工作物が、工作物ヘッドストックのセンタとテールストックのセンタとの間に緊定されて、フィード運動を表すＺ軸と共に示された図。この場合、工作物は直径の大きい円板状の部分区分を有している。
【図３】  軸状の工作物の、最大直径を有する円板状の部分区分におけるコンベックスな、特に半楕円又はパラボロイド状の第１の回転面を、第１の研削円板の、コンカーブな、特に半楕円又はパラボロイド状の共形輪郭を有する側面を用いて研削するための第１の研削段階を示した図。
【図４】  軸状の工作物の、直径の大きな円板状の部分区分における両側のコンベックスな、特に半楕円又はパラボロイド状の回転面を、第１の研削円板の、コンカーブな、特に半楕円又はパラボロイド状の共形輪郭を有する第２の側面で研削する第２の研削段階を示した図。
【図５】  軸状の工作物の上に種々異なる外径を研削する第３の方法段階を示した図。
【符号の説明】
１  機械ベッド、２  研削テーブル、３  工作物ヘッドストック、４  テールストック、５  長手方向軸線、６  工作物スピンドル、７  工作物受容部、８  テールストック心押し部、９  テールストックセンタ、１０  工作物、２０  研削ヘッドストック、２１  案内往復台、２２  インフィード駆動装置、２３  案内、２４  アーム、２５  アーム、２６  ＨＦ駆動装置、２７  ＨＦ駆動装置、２８  研削スピンドル、２９  研削スピンドル、３０  旋回軸、３１  長手方向軸線、３２  長手方向軸線、３３  研削円板、３４  研削円板、３５  側面、３６  回転面、３７  回転面、４０  部分区分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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