CH655876A5

CH655876A5 - Schleif- oder fraesmaschine.

Info

Publication number: CH655876A5
Application number: CH139382A
Authority: CH
Inventors: Erhard Doebeli
Original assignee: Erhard Doebeli
Priority date: 1982-03-08
Filing date: 1982-03-08
Publication date: 1986-05-30
Also published as: DE3220663C2; DE8306028U1; DE3220663A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleif- oder Fräsmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Derartige Maschinen, bei denen der Krümmungsradius der kreisbogenförmigen Wege der Spindel auf den Werkzeugradius einstellbar ist, haben gegenüber Maschinen anderer Art (DE-PS 907 027, GB-PS 1 258 273, US-PS 2 863 361) den Vorteil, dass der Werkzeugumfang den Koordinatenschnittpunkt der Maschine, in bezug auf den der Werkstückvorschub erfolgt, unabhängig von der jeweiligen Schwenklage des Werkzeugs berührt.

Eine Maschine der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 1 427 054 bekannt. Die bekannte Maschine hat einen Maschinenkopf, der einen Revolverkopf mit Werkzeugen trägt. Der Maschinenkopf ist auf einem Kreuzschlitten angeordnet, der von einem Kugelschalenteil getragen wird. Der Kugelschalenteil ist auf vier Gleitflächen abgestützt, und fest mit drei zueinander senkrechten Bolzen verbunden. Jeder der Bolzen ist mittels einer Schraubenspindel zum Drehen des Kugelschalenteils schwenkbar. Durch den Schlitten kann das jeweils verwendete Werkzeug so verschoben werden,

dass seine Angriffsfläche den Koordinatenschnittpunkt in jeder Schwenklage des Maschinenkopfs berührt. Der Radius der Bewegungsbahn der Werkzeugspindel kann also dem Werkzeugdurchmesser angepasst werden. Die Aufspannplatte für das zu bearbeitende Werkstück ist um eine Achse drehbar und in den drei Achsenrichtungen verschiebbar.

Die bekannte Maschine hat neben konstruktiven Unzulänglichkeiten (der Kugelschalenteil muss in der jeweiligen Lage mittels einer Klemmvorrichtung gesichert werden, wobei er sich unvermeidlich etwas verschiebt), vor allem folgenden Nachteil: Wenn der Kugelschalenteil um zwei Achsen gedreht wird, so ist nur die erste Drehung auf das Koordinatensystem der Maschine bezogen. Die zweite Drehung erfolgt nicht in bezug auf das Koordinatensystem der Maschine sondern in bezug auf ein durch die erste Drehung gedrehtes Koordinatensystem. Damit ist es nicht möglich, die in die gewünschte Lage geschwenkte Schleifscheibe während der Bearbeitung des Werkstücks in bezug auf eine Koordinatenachse der Maschine zu schwenken. Das ist aber für ein nach Koordinaten gesteuertes Profilschleifen entscheidend, weil ein gesteuertes Schwenken der Schleifscheibe praktisch nur im Koordinatensystem der Maschine erfolgen kann, in dem auch das Werkstück bewegt wird. Mit der bekannten Maschine kann ausserdem nicht oszillierend schräg hinterschliffen werden. Ferner ist die Schwenkbarkeit des Kugelschalenteils und damit der Werkzeugspindel auf verhältnismässig kleine Winkel beschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die in eine jeweils gewünschte Ausgangslage in bezug auf das vorgegebene Koordinatensystem der Maschine eingestellte Werkzeugspindel in einer in bezug auf das Koordinatensystem einstellbaren Richtung oszillierend antreibbar ist, und während der Bearbeitung des Werkstücks um eine Achse des vorgegebenen Koordinatensystems drehbar ist, damit das Werkzeug an jeder Stelle der zu bearbeitenden Profilkontur im günstigsten Winkel zu dieser steht und oszilliert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Maschine erfindungsgemäss gelöst. Ausführungsarten und Weiterbildungen derselben sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert, in der nur die erfindungswesentlichen Teile der Maschine schematisch dargestellt, der Spindelantrieb und die Werkstückaufnahme sowie deren Bewegungsvorrichtung weggelassen sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht,

Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht zu Fig. 1 und 2, und Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Darstellung beim Schleifen einer Schrägfläche mit oszillierender Schleifscheibe.

In den Zeichnungen bezeichnen x, y, z ein rechtwinkliges Achsenkreuz, 0 dessen Schnittpunkt, y', z' bzw. x", z" bzw. x"\ y'" die Achsen nach einer Drehung (bezogen auf die Zeichnung) im Uhrzeigersinn um die x- bzw. y- bzw. z-Achse. Die in Fig. 2 und 3 auch nach einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn dargestellten Achsen sind nicht bezeichnet.

Die in Normalstellung horizontale, das Werkzeug 1, z.B. eine Schleifscheibe oder einen Fräser, tragende Spindel 2 ist auf einem Schlitten 3 gelagert, der längs eines Arms 4 verschiebbar geführt ist. Der Arm 4 ist senkrecht auf einem Kreuztisch 5, 6 montiert, dessen Schlitten 5 parallel zur Spindel 2 und dessen Schlitten 6 rechtwinklig zur Spindel 2 verschiebbar ist. Der Schlitten 6 ist der Hubschlitten beim Arbeiten mit oszillierendem Werkzeug 1 (Oszillation 15 in

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Fig. 4). Die Antriebsvorrichtung für den Hubschlitten 6 ist ebenso wie die für die Spindel 2 an sich bekannter Art und nicht dargestellt. Der Kreuztisch 5, 6 ist auf einem Segment 7 montiert, das an einer kreisbogenförmigen Führung 8 um die Achse y schwenkbar ist (Fig. 1 und 4). Die Führung 8 ist an einem Teil 9 gebildet, der auf einer (in Fig. 3 nicht dargestellten) Grundplatte 10 um einen zur Achse z koaxialen Zapfen 11 schwenkbar gelagert (Fig. 3) und vorzugsweise mit einem zusammen mit dem Werkstückvorschub programmgesteuerten (nicht dargestellten) Schwenkantrieb verbunden ist.

Der Kreuztisch 5, 6 ist am Segment 7 um eine die Achsenlinie der Spindel 2 schneidende und durch den Schnittpunkt 0 der Achsen x, y, z gehende Achsenlinie (x-Achse in Fig. 1 und 2, x- bzw. x"'-Achse in Fig. 3, x"-Achse in Fig. 4) drehbar, wie aus Fig. 2 ersichtlich.

Der Krümmungsradius der Führung 8 und die Verschiebbarkeit der Schlitten 3, 5 und 6 sind so bemessen, dass jedes der Werkzeuge, für deren Verwendung die Maschine eingerichtet ist, in die Lage gebracht werden kann, in welcher die Achsenlinie z eine Tangente des äussersten Werk-zeugumfangs ist.

Die Maschine ist mit einem ortsfesten Profilprojektor ausgerüstet, dessen optische Achse mit der Achse z zusammenfällt, und von dem nur der Objektivtubus 12 in Fig. 1, 2 und 4 dargestellt ist. Objektebene des Projektors ist die Ebene der Achsenlinien x und y. Auf der Abbildungsfläche des Projektors ist die Lage der z-Achse markiert.

Beim Arbeiten mit der Maschine wird zuerst das Werkzeug 1 in horizontaler Stellung des Armes 4 durch Verschiebung der Schlitten 3, 5 und 6 in die Stellung gebracht, in welcher der äusserste Werkzeugumfang die Achsenlinie z im Schnittpunkt 0 der drei Achsen x, y und z berührt. Diese Operation wird nach einem Auswechseln des Werkzeugs sowie dann wiederholt, wenn der Werkzeugradius infolge Abnutzung abgenommen hat.

Nach dieser Einstellung des Werkzeugs 1 berührt dessen äusserster Umfang den Schnittpunkt 0 der drei Achsen x, y, z auch nach einer Drehung des Kreuztisches 5,6 um die Achse x (bzw. x" oder x'"), nach einer Schwenkung des Segments 7 um die Achse y (bzw. y'") und nach einer Schwenkung der Segmentführung 7, 8 um die Achse z, und auch nach mehreren dieser Dreh- und Schwenkbewegungen. Bei oszillierendem Werkzeug 1 ist eine Ebene, (z. B. y, z in Fig. 1 oder 2, y"\ z in Fig. 3 oder y, z" in Fig. 4), auf welcher der 5 Schnittpunkt 0 der Achsen x, y und z liegt, Tangentialebene des Werkzeugs 1 und damit Bearbeitungsebene, unabhängig davon, ob das Werkzeug in der in Fig. 1, 2 und 3 ausgezogen dargestellten oder in einer in diesen Figuren strichpunktiert dargestellten, einfach oder mehrfach geschwenkten Lage os-in zilliert wird. Wesentlich dafür ist, dass der Abstand der Spindel 2 vom Schnittpunkt 0 der drei Achsen x, y, z bei der Drehung und bei den beiden Schwenkungen unverändert bleibt. Bei der Drehung um x bzw. x" oder x"', ist dies offensichtlich. Bei der Schwenkung um y bzw. y" bewegt sich i5 die Spindel 2 um den Punkt 0 auf einem kreisbogenförmigen Weg a, dessen Radius der Werkzeugradius ist, und bei der Schwenkung um die Achse z bewegt sich die Spindel um den Punkt 0 auf einem ebenfalls kreisbogenförmigen Weg b, dessen Radius der Werkzeugradius ist.

20 Der Punkt 0 wird als Bezugspunkt für den Werkstückvorschub verwendet. Beispielsweise zum Schleifen einer unteren Abschrägung 13 an einem Werkstück 14 (Fig. 4) wird der Arm 4 entsprechend dem Abschrägungswinkel nach unten geschwenkt. In dieser Lage wird durch Antrieb und Os-25 zillation ( i 5) des Werkzeugs 1 das Werkstück 14 bearbeitet, indem es horizontal so bewegt wird, dass der obere Rand der gewünschten Abschrägung an dem durch den Schnittpunkt der Achsenlinien x, y und z gebildeten Bezugspunkt läuft. Dabei kann das Werkzeug 1 auch in einer um die Achse x 30 gedrehten Lage (Fig. 2) verwendet und um die Achse z geschwenkt werden (Fig. 3), wobei der Bezugspunkt, wie erwähnt, unverändert bleibt. Der Werkstückvorschub kann auf beliebige Art bewirkt werden, z. B. programmgesteuert nach Koordinaten, nach einer Schablone oder handge-35 steuert. Das Werkstück braucht zur Bildung geneigter, auch in verschiedenem Masse geneigter Flächen nicht in geneigter Lage eingespannt und stets nur in der Horizontale bewegt zu werden, wobei der Vorschub (Strecken, Radien, Winkel) unmittelbar den vom Konstrukteur üblicherweise auf die Hori-40 zontalebene bezogenen Angaben entnommen werden kann.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Schleif- oder Fräsmaschine, bei der die das scheibenförmige Werkzeug (1) aufnehmende Werkzeugspindel (2) auf zwei kreisbogenförmigen Wegen (a, b) mit gemeinsamem Mittelpunkt (0), deren Ebenen (x, z und x, y) einander rechtwinklig schneiden, bewegbar geführt und senkrecht (x. x", x'") zur jeweiligen Tangentialebene der kreisbogenförmigen Wege (a, b) sowie in ihrer zur Tangentialebene parallelen Achsenrichtung (y, y'") verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (2) zusätzlich zu den beiden Verschiebungsrichtungen (x, x", x'"; y, y'") in einer dritten Richtung (z, z', z") verschiebbar ist, die rechtwinklig zur Spindelachse (2) und parallel zur jeweiligen Tangentialebene der kreisbogenförmigen Wege (a, b) ist, und dass sie in der dritten Richtung (z, z', z") oszillierend ( 15) antreibbar an einem Träger (7) gelagert ist, der längs einer Kreisbogenführung (8,9) geführt ist, die drehbar um ein ortsfestes Drehlager (11) gelagert ist, dessen Achsenlinie (z) die Krümmungsachse (y) der Kreisbogenführung (8,9) rechtwinklig schneidet.
2. Maschine nach Anspruch 1, bei der die Spindel (2) um eine ihre Achsenlinie und den Mittelpunkt (0) der kreisbogenförmigen Wege (a, b) schneidende Linie (x, x", x'") drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (2) um diese Linie (x, x", x'") drehbar am Träger (7) gelagert ist.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (2) längs eines Armes (4) verschiebbar (3) gelagert, der Arm (4) von einem zu ihm senkrechten Kreuztisch (5,6) getragen und der Kreuztisch (5, 6) an einem den Träger bildenden Kreissegment (7) befestigt ist.
4. Maschine nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (4) am Segment (7) um eine zu diesem radiale Achse (x) drehbar gelagert ist, die durch den Punkt (0) geht, in dem die Krümmungsachse (y) der Kreisbogenführung (8,9) deren Schwenkachse (z) schneidet.
5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass einer (6) der beiden Schlitten des Kreuztisches (5, 6) zum Oszillieren (15) des Werkzeuges (1) antreibbar ist.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachsenlinie (z) der Kreisbogenführung (8,9) mit der optischen Achse einer vergrös-sernden Abbildungsvorrichtung (12) zusammenfallt, in deren Bildebene diese Achsenlinie (z) markiert und ein dieser benachbarter Teil des Werkzeugumfangs abgebildet wird.