AT165727B

AT165727B - Vorrichtung zur Bearbeitung unrunder Profile

Info

Publication number: AT165727B
Authority: AT
Inventors: Robert Dipl Ing Dr Techn Musyl
Original assignee: Robert Dipl Ing Dr Techn Musyl
Priority date: 1948-05-08
Filing date: 1948-05-08
Publication date: 1950-04-11

Description

Vorrichtung zur Bearbeitung unrunder Profile
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung bzw. Werkzeugmaschine, die in der Lage ist, unrunde zyklische Innen-und Aussenprofile genau herzustellen. Als unrunde zyklische Profile werden im Sinne der Ausführungen der vorliegenden Beschreibung insbesondere Exzenter, ellipsenförmige zweieckige Profile sowie dreieckige, viereckige usw. Profile verstanden. Sie haben in erster Linie den Zweck, zur Verbindung von Welle und Nabe zu dienen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl die Vorbearbeitung durch Drehen bzw. Fräsen als auch die Fertigbearbeitung durch Aussen-oder Innenschleifen auf ein-und derselben Maschine durchzuführen.

Es sind schon Vorrichtungen bekannt, weiche unrunde Körper als zyklische Dreieckprofile mit Hilfe kinematischer Getriebe aussen und innen schleifen. Diese Vorrichtungen haben aber die Eigentümlichkeit, dass während der Herstellung des Profils periodische Änderungen der Winkelgeschwindigkeit des Werkstückes erforderlich sind. Die hiebei auftretenden periodischen Be- schleunigungen und Verzögerungen des ro- tierenden Werkstückes haben Profilverzerrungen zur Folge. Die Anarbeitsdrehzahl des Werk- stückes ist daher durch die Forderung, die
Profilverzerrung in erträglichen Grenzen zu halten, beschränkt, was ein erheblicher Nachteil der bekannten Vorrichtung ist.

Ein weiterer Nachteil der bereits bekannten
Vorrichtungen liegt darin, dass die zur Erzielung des unrunden Profils notwendige Schwing- bewegung des Werkzeuges gegenüber dem Werkstück vom ganzen Schleifbock mitgemacht wird, wodurch nicht nur der Profilgenauigkeit abträgliche Massenkräfte auftreten, sondern darüber hinaus die erzielbare Obeinächengüte durch Erschütterungen, die durch unvollständiges Auswuchten des mit dem Schleifbock mitschwin- genden Antriebsmotors entstehen, beeinträchtigt wird.

Ferner haben die bekannten Vorrichtungen nicht die Möglichkeit der Vorbearbeitung, wodurch diese auf anderen Vorrichtungen und nach anderen Methoden geleistet werden muss. Dies bedingt eine grosse und vor allem ungleichmässige Schleifzugabe zum Schaden der Wirtschaftlichkeit der Anarbeit, die überdies bei zwischen Vor und Fertigbearbeitung durchgefuhrter Ober- fl chenh rtung die Gefahr ungleichmässiger Härte der fertig bearbeiteten Oberfläche zur Folge hat.

Die Steuerung der Schwingbewegung erfolgt bei den bekannten Vorrichtungen durch sogenannte Exzenterwellen welche die Differenz
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messer die günstigste Profilform gewählt werden, dann ändert sich die Exzentrizität proportional zum Nenndurchmesser. Die bekannten Maschinen verfügen aber nur über eine geringe Zahl der wegen ihrer komplizierten Form sehr kostspieligen Exzentereinheiten. Es muss daher mit einer Exzentrizität ein ganz grosser Durchmesserbereich bearbeitet werden. Die Folge davon ist, dass innerhalb eines solchen Bereiches die Profile mit kleinem Durchmesser zu spitz und jene mit grossem Durchmesser zu rund werden.

Der Übergang von einer Exzentrizität auf eine andere bedingt den Austausch der Exzenterwelleneinheit, der nut langwierigen Umbauarbeiten verbunden ist.

Die vorgenannten Nachteile schränken die praktische Verwendbarkeit der bereits bekannten Vorrichtungen ausserordentlich ein.

Die Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung vermeidet nicht nur diese Nachteile, sondern ermöglicht darüber hinaus die Herstellung unrunder Profile beliebiger Eckenzahl. Im folgenden werden ihre Hauptmerkmal angeführt :
1. Es wird erfindungsgemäss nicht der ganze
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Die Fig. 1-3 zeigen verschiedene Stellungen des Werkstückes zum Werkzeug. Die Fig. 4 stellt schematisch ein Getriebe zum Antrieb einer Innen-und einer Aussenschleifscheibe dar. Die Fig. 5 veranschaulicht die Vorrichtung des stufenlos verstellbaren Steuerexzenters und die Fig. 6 und 7 in Längs-und Querschnitt den Antrieb einer Fiäseinrichtung. Die Fig. 8 zeigt eine Gesamtansicht der Werkzeugmaschine von vorne und die Fig. 9 eine Seitenansicht dazu. Die Fig. 10 veranschaulicht die Maschine von oben, wobei die Innenschleifspindel sich in Arbeitsstellung befindet. Die Fig. 11 und 12 schliesslich zeigen einen Grundriss und einen Kreuzriss der Maschine beim Fräsen.

In den Fig. 1-3 ist beispielsweise als Werkstück ein Unrundkörper mit zwei Ecken dargestellt und das Schleifen des Aussenprofils in verschiedenen Arbeitsstellungen veranschaulicht. Die Bewegung des Werkzeuges erfolgt so, dass die Anarbeit stets in der Kurvennormalen erfolgt und die entstehende Profilform somit unabhängig vom Werkzeugdurchmesser ist. Während das Werkstuck 1 eine Umdrehung macht, muss auf Grund der geometrischen Gesetzmässigkeit das Werkzeug 2 die erzeugende Kurve 3 bei einen n-Eck n mal durchlaufen. Die Kinematik dieses Vorganges ist bekannt. Die Kurvennormale n" ist in Fig. 2 um die Grösse der grossen Achse der erzeugenden Kurve 3 nach oben verschoben. In Fig. 1 befindet sich das Schleifscheibenmittel im linken und in Fig. 3 im rechten Scheitelpunkt der erzeugenden Kurve.

Die Form der erzeugenden Kurve ergibt sich mit mathematischer Gesetzmässigkeit aus der Form des angestrebten Unrundprofils. Wird diese so gewählt, dass bei Profilen ungerader Eckenzahl in jeder Lage die gleiche Messweite aufscheint, also ein Gleichdick entsteht, was mit Rücksicht auf die Verwendungsmöglichkeit üblicher Kaliber bei Aussenprofilen grosse Vorteile bildet, dann ergibt sich auf Grund der mathematischen Gesetzmässigkeit als erzeugende Kurve eine Ellipse, deren Achsenverhältnis der Eckenzahl entspricht. Aus dieser Beziehung ergibt sich die in Fig. 4 dargestellte Möglichkeit des Aufbaues des Steuergetriebes.

In derselben ist mit 4 der Steuerexzenter bezeichnet, von dem aus die Steuerbewegung abgeleitet wird. Dieser Exzenter ist in einer später noch zu erläuternden Weise stufenlos von der Exzentrizität Null (Rundbearbeitung) bis zur maximalen EX7entrizität verstellbar. Als Werkzeuge sind im Ausführungsbeispiel links eine Aussenschleifscheibe 5 zur Bearbeitung des Aussenprofils 6 und rechts eine Innenschleifscheibe 7 zur Bearbeitung des Innenprofils 8 dargestellt.

Die zur Erzielung der Profilform notwendige Bewegung der Werkzeuge wird aus zwei Kom- ponenten zusammengesetzt, einer Komponente in der Beistellrichtung des Werkzeuges, also in Fig. 4 horizontal und einer senkrecht zur Beistellrichtung, also in Fig. 4 vertikal. Die Komponente in der
Beistellrichtung wird vom Steuerexzenter durch den Stössel 9 bzw. 9 a unmittelbar auf die Werk- zeuglagerung übertragen, jene in der dazu senk- rechten Richtung mittelbar über die in der
Zeichnung hintereinanderliegenden Stössel 10 und 10 a, die doppelarmigen Hebel 11 bzw. 11 a und die Stössel 12 und 12 a. Sämtliche Stössel sind im Werkzeugbock gefuhrt. Die Übersetzung der Hebel 11 bzw. 11 a ist je nach der Eckenzahl des zu erzeugenden Profils beispielsweise durch
Steckbolzen 13 bzw. 13 a zwischen Hebel 11 bzw. 11 a und Hebellagerung 14 bzw. 14 a ver-
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Die Aufhängung der Schleifscheibenlagerung erfolgt durch im Werkzeugbock gelagerte Schwinghebel 15 bzw. 15 a und darauf drehbar gelagerte Laschen C bzw. 16 a. Diese Aufhängung bewirkt achsparallele, doch in der auf die Schleifspindel-
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lagerung mit dem Steuerexzenter 4.

Dei Antrieb der Schleifscheiben 5 und 7 des Ausführungsbeispieles erfolgt von einem im Werkzeugbock befestigten, also nicht mit schwingenden Motor über je zwei Keilriementriebe 19 bzw. 19 a und 20 bzw. 20 a. Dabei ist

die mittlereltiemenscheibenlagerung so geführt, dass dieRiemenliingen durch die Steuerbewegungen des Werkzeuges nicht, geändert werden.

Die Fig. 5 zeigt den verstellbaren Steuerexzenter (4 in Fig. 4). Auf dem Exzenter 21 mit der Exzentrizität e ist ein zweiter Exzenter 22 gleicher Exzentrizität drehbar gelagert. Durch relative Verdrehung der beiden Exzenter gegeneinander kann die Amplitude der wirksamen Exzentrizität stufenlos von NULL bis 2 e verstellt werden. Dies geschieht durch Betätigung des Handrades 23 über die Zahnräder 24, 25, 26 und die Innenverzahnung 27. Nach Erreichen der gewünschten Exzentrizität wird die Lage der beiden Exzenter mittels der Klemmhülse 28 und der Klemmschraube 29 gegeneinander fixiert. Über die auf dem Exzenter 22 angeordneten
Kugellager 30, 30 a, 31 und 31 a wird die Ex- zenterbewegung auf die Stössel 9, 9 a, 10, 10 a (Fig. 4) übertragen.

Der Antrieb der im Werk- zeugbock gelagerten Exzenterwelle erfolgt vom
Steuermotor 32 über Zahnräder 33. Durch
Veränderung der Übersetzung zwischen 32 und 33 wird die Drehzahl der Exzenterwelle der Ecken- zahl des zu schleifenden Profils angepasst.

Die Fig. 6 und 7 zeigen die Lagerung und den
Antrieb einer Fräseinrichtung, welche vorzugsweise zur Vorbearbeitung der Aussenprofile bestimmt und im vorliegenden Beispiel vor der Innen- schleifeinrichtung angeordnet ist. Da die Be- arbeitung des Werkstückes 1 mit der ebenen
Stirnfläche des Fräsers 42 erfolgt, der wirksame
Werkzeugdurchmesser somit in diesem Fall unendlich gross ist, erübrigt sich die Steuer- bewegung senkrecht zur Beistellrichtung, was bei den verhältnismässig grossen, beim Fräsen auf- tretenden Schnittdruck von grosser Bedeutung fur die Genauigkeit der Werkzeugfuhrung ist.

Das Werkzeug führt somit nur eine Schwing- bewegung in der Beistellrichtung aus, die ent- weder direkt vom Stössel 9 a (Fig. 4) oder, wie im Ausfuhrungsbeispiel dargestellt, von einer auf der Lagerbüchse der Innenschleifspindel 7 drehbar gelagerten Büchse 34 abgenommen wird.

Die in einem mit dem Werkzeugbock fest verbundenen Zusatzgehäuse 35 drehbar gelagerte Hohlwelle 36 wird über einen nicht dargestellten Riementrieb und Schnecke 37 mit Schneckenrad 38 vom Motor 18 (Fig. 4) betätigt. In ihr ist die Frässpindel 39 langsverschieblich, doch auf Drehung gekuppelt gelagert. Die Frässpindel 39 enthält auf einer Seite die konische Aufnahmebohrung für den Schaft des Fräsers 42, auf der anderen Seite die Lagerung des drehbaren Pilzes 40, der sich auf der Büchse 34 der Innenschleifeinrichtung 7 oder direkt am Stössel s a (Fig. 4) abstützt. Die Feder 41 sorgt für ständige kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Fräser 42 und jenem Element, von dem die Schwingbewegung abgenommen wird.

An Stelle oder neben der Fraseinrichtung ist auch die Anordnung einer im Ausführungs- beispiel nicht vorgesehenen Dreheinrichtung für Aussen- und Innenprofile möglich.

Die Fig. 8 und 9 zeigen die Gesamtansicht der Werkzeugmaschine in Aufriss und Kreuznss. Mit 43 ist der Maschinensockel bezeichnet, auf dem der Schlitten 44 mit dem Spindelstock 45 und dem reitstock 46 längsverschieblich angeordnet ist. Der dahinter befindliche Werkzeugbock 47 ist in der Beistellrichtung der Werkzeuge längsverschiebbar und um eine vertikale Achse 48 drehbar, wodurch die verschiedenen Werkzeuge, von denen in Fig. 8 die Aussenschleifscheibe 5, in der Fig. 9 die Aussenschleifscheibe 5 und der Fräser 42 sichtbar sind, in Arbeitsstellung gebracht werden können.

Die Fig. 10 zeigt die Gesamtansicht der Werkzugmaschine im Grundriss, wobei der Werkzeugbock 47 gegenüber den Fig. 8 und 9 um 180 gedreht und die Innenschleifscheibe 7 in Arbeitsstellung ist. Fig. 11 und 12 zeigt nochmals eine
Gesamtansicht der Maschine im Grundriss und
Kreuzriss, diesmal mit in Arbeitsstellung befindlichem Fräskopf 42. Ebenso wie in den Fig. 8 und 9 bezeichnen 43 den Maschinensockel, 44 den
Schlitten, 45 und 46 Spindelstock und Reitstock und 47 den Werkzeugbock. Die Aussenschleif- scheibe 5 befindet sich in allen drei Figuren auf der uem Werkstück abgewendeten Seite des Werk- zeugbockes.

Aus den Gesamtansichten der Fig. 8-12 ist zu erkennen, dass es auf Grund des erfindung- gemässen Aufbaues der Vorrichtung möglich ist, die Einrichtungen für die Vorbearbeitung (Fräsen oder Drehen), Innenschleifen und Aussenschleifen auf demselben Werkzeugbock gleichzeitig an- zuordnen und durch Drehung und Längs- verschiebung desselben wahlweise in Arbeits- stellung zu bringen.

PATENTANSPRÜCHE :
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Claims

<Desc/Clms Page number 4> Exzenter (21, 22) durch Klemmung (28, 29) gegeneinander fixiert werden kann.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnahme der Steuerbewegung von der Steuerkurve in zwei zueinander senkrechten Komponenten parallel und senkrecht zur BeisteUrichtung des Werkzeuges erfolgt.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen l, 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente der Steuerbewegung in der Beistellrichtung durch einen Stössel (9, 9 a) unmittelbar und in unveränderter Grösse auf das Werkzeug übertragen wird.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2,7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente der Steuerbewegung senkrecht zur Beistellrichtung im Verhältnis der Eckenzahl des zu erzeugenden Profils vergrössert auf das Werkzeug (5) übertragen wird.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2,7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergrösserung der Steuerbewegung senkrecht zur Beistellbewegung mittels zweiarmiger Hebel (11, 11 a) mit einstellbarem Hebelverhältnis erfolgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibenlagerungen im Werkzeugbock durch Schwingarme und Laschen (15, 16) achsparallel geführt werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (5, 7) für Innen-und Aussenschleifen und Vorbearbeitung (42) auf einem Werkzeugbock (47) angebracht sind.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (5, 7) für Innen-und Aussenschleifen und Vorbearbeitung (42) so angebracht sind, dass der Einsatz einer Einrichtung ohne Demontage der anderen Einrichtungen moglich ist.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen l, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen 7, für Innen-und Aussenschleifen und Vorbearbeitung (42) durch Schwenken und BeisteUen des Werkzeug bockes (47) wahlweise zum Einsatz gebracht werden können.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 12,13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Einrichtungen für Vor-und Fertigbearbeitung die Steuerbewegung ihres Werkzeuges (5, 7, 42) von einer einzigen Steuerkurve (4) erhalten.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 12, 13 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Werkzeuge für Vor-und Fertigbearbeitung kraftschlüssig mit der Steuerkurve verbunden sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich die Werkzeuge (5, 7, 42) und ihre Lagerungen, nicht aber der Werkzeugbock (47) und die Antriebsmotoren (18) für die Steuerung und den Antrieb der Werkzeuge die Steuerbewegung zur Erzielung des Unrundprofils mitmachen.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der schwingenden Schleifscheiben vom ruhenden Antriebsmotor (18) über je zwei aufeinanderfolgende Riementriebe (19, 20) erfolgt, wobei die mittlere Riemenscheibenlagerung so geführt wird, dass die Riemenlängen sich durch die Steuerbewegungen des Werkzeuges nicht ändern.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräseinrichtung mit einem Stirnfräser (42) ausgestattet ist, dessen Drehachse parallel zur Beistellrichtung liegt.

20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 12 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnfräser (42) lediglich eine Steuerbewegung in der Beistellrichtung, dagegen keme Bewegung in dazu senkrechter Richtung vollführt.