Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Eine solche Werkzeugmaschine ist als Modell Spibomat v-103 der holländischen Firma Gefra sowie aus dem Buch von L.G. Dibgner, E.E. Tsofin "Scharfschleifautomaten und Halbautomaten" (Zatochnye avtomaty i poluavtomaty), Verlag Mashinostroenie, 78, Moskau, Seiten 254 bis 259 bekannt.
Diese bekannte Werkzeugmaschine weist zum Schleifen der Nut zwei an je einer Spindeleinheit angeordnete Schleifscheiben auf, von denen die Nut-Schleifscheibe zum Schleifen der eigentlichen Nut und die Rücken-Schleifscheibe zum Schleifen des Rückens der Nut dient.
Diese Werkzeugmaschine entspricht im wesentlichen dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei jedoch das Hebelsystem einen am Gehäuse des Werkstück-Spindelstocks befestigten Hebel, mehrere Zwischenhebel und ein Schraubengetriebe aufweist. Die Zwischenhebel weisen mehrere Bohrungen auf, um das Übersetzungsverhältnis der Hebelarme und damit der kinematischen Verbindung verändern zu können.
Die Spindeleinheit der Rücken-Schleifscheibe ist auf ihrer Führung derart angeordnet, dass die Achse der Schleifscheibe parallel zu derjenigen des zu bearbeitenden, als Werkstück dienenden Werkzeuges verläuft. Die Spindeleinheit ist nicht mit dem Werkstück-Spindelstock kinematisch verbunden, so dass sich die zugehörige Schleifscheibe auch nicht an der Bildung der Seele der Drallnut beteiligt.
Falls an dem zu bearbeitenden Werkzeug eine unzylindrische Seele mit einem vorgegebenen Verhältnis des Anfangs- und des Enddurchmessers (Steigung der Seele) hergestellt werden muss, wird die Schleifscheibe radial zurückgeführt.
Um die radiale Rückführung zu ermöglichen, ist die Geradführung der Nut-Schleifscheibe in Form von zwei zylindrischen Säulen ausgebildet, die in der Kragstütze befestigt sind. Die Achsen der Säulen verlaufen senkrecht zur Grundfläche der Schwenkplatte, auf welcher die Kragstütze angeordnet ist. Dabei ermöglicht die kinematische Verbindung der Spindeleinheit der Nut-Schleifscheibe mit dem Werkstück-Spindelstock eine zur Längsbewegung des Werkstück-Spindelstocks proportionale Verschiebung der Spindeleinheit mit der Schleifscheibe über die Führungssäulen, das heisst in der zur Grundfläche der Schwenkplatte senkrechten Richtung.
Die vorgegebene Grösse der Steigung der Seele wird durch Änderung der Übersetzung der kinematischen Verbindung erzielt. Bei der radialen Rückführung der Schleifscheibe ist jedoch nicht gewährleistet, dass die wichtigsten Parameter der Drallnuten, wie Breite, Höhe und Fase, bei der genannten Änderung der Parameter der Seele unverändert aufrechterhalten bleiben. Die Breite der Fase wird dabei von der Spitze des Werkzeuges aus zu seinem Schaft hin vergrössert. Die Vergrösserung ist zur Steigung der Seele proportional, wobei der Wert - f APPROX 0,5 bis 0,8 mm je 100 mm Fasenlänge beträgt.
Ferner ist die Rückführgenauigkeit der Schleifscheibe nicht gewährleistet, weil die genannte kinematische Verbindung mehrere Hebel aufweist und deren Einstellung durch Veränderung der Hebelarm-Längen mittels der Bohrungen erfolgt. Die Folge ist eine weitere Vergrösserung der Bearbeitungsfehler.
Auch die getrennte Bearbeitung der eigentlichen Drallnut und ihres Rückens mittels zwei in je einem Spindelstock und je einer Bearbeitungsstation angeordneten Schleifscheiben sowie das komplizierte kinematische Schema der bekannten Werkzeugmaschine erschwert das Umrichten und führt zu grossen Zeitverlusten. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit dieser Werkzeugmaschine insbesondere bei einer Kleinserienfertigung sowie auch bei einer Serienfertigung herabgesetzt.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine zum Schleifen von Drallnuten eines spanenden Werkzeuges zu schaffen, deren konstruktive Ausbildung der Geradführung der Spindeleinheit und der kinematischen Verbindung dieser Spindeleinheit mit dem Werkstück-Spindelstock die radiale Rückführung der Schleifscheibe bei der Bildung einer unzylindrischen Seele der Drallnut ausschliesst und folglich die Erzeugung einer Fase mit einer hohen Genauigkeit und in einer vorgegebenen Breite und Höhe ermöglicht. Ferner soll die Bearbeitung der eigentlichen Drallnut und ihres Rückens mittels einer einzigen Schleifscheibe ermöglicht werden, um ein einfaches und schnelles Umrichten der Werkzeugmaschine zu gewährleisten und deren Leistung zu erhöhen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemässe Lösung wird eine radiale Rückführung der Schleifscheibe bei der Bildung einer unzylindrischen Seele der Drallnut vermieden. Ferner wird eine genaue und zur Längsbewegung des Werkstück-Spindelstocks proportionale Verschiebung der Spindeleinheit mit der auf der Spindel angeordneten Schleifscheibe in derjenigen Richtung bewirkt, die zur Drehachse der Spindel senkrecht und zur Grundfläche der Schwenkplatte parallel ist.
Die genannte Verschiebung bewirkt eine Änderung des Durchmessers der Seele des zu bearbeitenden Werkzeuges von einem Wert d zu Beginn der Bearbeitung bis zu einem Wert d1 > d am Ende der Bearbeitung, weil sich der Berührungspunkt der Schleifscheibe mit der Seele verlagert. Dabei sind die Genauigkeit und die Beständigkeit der übrigen geometrischen Parameter des zu bearbeitenden Werkzeuges, darunter auch die Breite und die Höhe der Fase, gewährleistet.
Durch die vorstehend genannten Merkmale wird die Bearbei tungsgenauigkeit erhöht. Ferner ist die gesamte Bearbeitung des Profils der Drallnut mit einer einzigen Profil-Schleifscheibe möglich, wodurch die Kinematik der Werkzeugmaschine erheblich vereinfacht und das Einrichten derselben bedeutend erleichtert wird. Dies wiederum erlaubt eine Leistungssteigerung der Werkzeugmaschine sowie deren Einsatz zur Kleinserien- und Serienfertigung von spanenden Werkzeugen.
Eine Ausführungsform nach Anspruch 2 ermöglicht eine geradlinige Verschiebung der Spindeleinheit entlang der Achse der zylindrischen Stange beim Bilden der unzylindrischen Seele sowie eine Drehung der Spindeleinheit um die Achse der Stange für die Einstechzustellung der Schleifscheibe. Dadurch wird die Konstruktion und die Kinematik der Werkzeugmaschine vereinfacht.
Eine Ausführungsform nach Anspruch 3 ermöglicht es, die Verschiebung der Spindeleinheit über die Führung beim Bilden der unzylindrischen Seele mit der Drehung derselben um die Führung bei der Einstechzustellung der Schleifscheibe zu vereinigen.
Bei einer Ausführungsform nach Anspruch 4 ist der Kontakt der Kopierleiste mit dem Hebel im Punkt auf der Erzeugenden seines sphärischen Kopfes gewährleistet, wobei sich dieser Punkt stets auf der Schwenkachse befindet und es auf diese Weise gelingt, die eingestellte Grösse der Verschiebung der Spindeleinheit beim Schwenken der Schwenkplatte während des Einrichtens der Werkzeugmaschine konstantzuhalten. Dadurch lässt sich die Einrichtzeit verkürzen.
Durch eine Ausführungsform nach Anspruch 5 wird beim Drehen der Kopierleiste um die Bolzenachse die Bewegung auf den Hebel nicht übertragen. Dadurch ergibt sich eine bedeutende Vereinfachung beim Einrichten der Werkzeugmaschine.
Bei einer Ausführungsform nach Anspruch 6 ist die Bildung einer unzylindrischen Seele an dem zu bearbeitenden Werkzeug infolge der Übertragung der Bewegung des mit dem Werkstück-Spindelstock gekoppelten Hebels auf die Spindeleinheit gewährleistet.
Bei einer Ausführungsform nach Anspruch 7 lässt sich die Spindeleinheit auf der Führungsstange bei der Einstechzustellung der Schleifscheibe in einem weiten Bereich drehen.
Nach Anspruch 8 wird die Bearbeitung des eine zylindrische Seele aufweisenden Werkzeuges vorgenommen, weil eine kinematische Verbindung zwischen dem Werkstück-Spindelstock und der Spindeleinheit fehlt und die Bewegung vom Werkstück-Spindelstock auf die Spindeleinheit nicht übertragen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 Eine Draufsicht auf eine Werkzeugmaschine zum Schleifen von Drallnuten,
Fig. 2 einen Längsschnitt entlang einer durch die Achse des Werkstück-Spindelstocks und die Drehachse der Spindel der Spindeleinheit verlaufenden Ebene II-II nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt entlang einer durch die Achse der Führung der Spindeleinheit verlaufenden Ebene III-III nach Fig. 2,
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang einer durch die Achsen des Bolzens der Kopierleiste und des sphärischen Kopfes des Hebels verlaufenden Ebene IV-IV nach Fig. 2,
Fig. 5 eine Schnittansicht entlang einer durch die Achse der Zwischenzahnstange verlaufenden Ebene V-V nach Fig. 2,
Fig.
6 eine Schnittansicht entlang einer durch die Achse der Welle mit den Zahnrädern verlaufenden Ebene VI-VI nach Fig. 3 und
Fig. 7 ein Schema zur Darstellung der Verschiebung der Schleifscheibe relativ zu dem zu bearbeitenden Werkzeug beim Bilden einer unzylindrischen Seele.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Die in der Fig. 1 dargestellte zum Schleifen von Drallnuten bestimmte Werkzeugmaschine weist ein Maschinenbett 1 mit einer darauf angeordneten Geradführung 2 und einen auf der Führung 2 hin- und herverschiebbaren Werkstück-Spindelstock 3 auf.
Gemäss Fig. 2 ist im Bett 1 ein Längsbewegungsantrieb 4 angeordnet. Ein zweiter Antrieb 5 dient zum drehbaren Antreiben einer Spindel 6, die das Werkstück 7 eines zu bearbeitenden spanenden Werkzeuges aufnimmt. Auf dem Spindelstock 3 ist ein Stützprisma 8 angeordnet.
Gemäss Fig. 1 und 2 liegt eine Schwenkplatte 9 mit ihrer Grundfläche auf dem Bett 1 auf. Die Schwenkplatte 9 ist um die Achse 0-0 einer im Bett 1 befestigten Buchse 10 schwenkbar gelagert.
Auf der Schwenkplatte 9 ist eine Kragstütze 11 befestigt, die eine andere Geradführung 12 trägt, auf welcher verschiebbar über diese und drehbar um dieselbe eine Spindeleinheit 13 (Fig. 1) montiert ist, deren Spindel 14 eine Schleifscheibe 15 trägt, die ein Formprofil aufweist und eine vereinigte Bearbeitung der eigentlichen Nut und des Rückens der Drallnut des spanenden Werkzeuges gewährleistet.
Der Spindelstock 3 ist mit der Spindeleinheit 13 über ein Hebelsystem kinematisch verbunden.
Gemäss der Erfindung ist die Geradführung 12 auf der Kragstütze 11 so befestigt, dass ihre Achse 01-01 (Fig. 3) zur Drehachse 02-02 (Fig. 2) der Spindel 14 senkrecht und zur Grundfläche der Schwenkplatte 9 parallel ist, während das Hebelsystem einen auf der Schwenkplatte 9 mittels einer darauf starr befestigten Achge 16 angeordneten zweiarmigen Hebel 17 enthält, dessen ein Arm mit dem Spindelstock 3 in Verbindung steht, während der zweite Arm mit einem Zahngetriebe zusammenwirkt, dessen letztes Glied eine Zahnstange 18 ist, die an der Spindeleinheit 13 parallel zur Achse 01-01 der Führung 12 befestigt ist.
Die Geradführung 12 enthält eine zylindrische Stange 19 (Fig. 3), die in der Kragstütze 11 mit Hilfe einer Scheibe 20 befestigt ist, ein Lager 21, das sich auf der Stange 19 befindet, und eine Buchse 22, welche auf dem Lager 21 axial verschiebbar längs der Achse 01-01 der Führung 12 angeordnet ist, die mit der Achse der Stange 19 und der Achse der Buchse 22 zusammenfällt, welche in der unten folgenden Be schreibung als Achse 01-01 der Stange 19 und als Achse 01-01 der Buchse 22 bezeichnet werden.
Dabei trägt die Buchse 22 die Spindelachse 13 auf sich, und ihre Achse 01-01 ist zur Drehachse 02-02 der Spindel 14 senkrecht.
In der Kragstütze 11 sind axial verschiebbar in Führungsbuchsen 23 und 24 zwei Paare Stifte 25 und 26 angeordnet, zwischen denen mittels Drucklagern 27 und 28 die Spindeleinheit 13 montiert ist.
In der Stange 19 ist eine axiale Ausdrehung ausgeführt, in der ein Teller 29, der sich an den Stiften 25 abstützt und einen Greifer 30 trägt, welcher darin vermittels einer Verstellschraube 31 angeordnet ist, ein in der Stange 19 starr befestigter Greifer 33, ein mit dem Stift 26 zusammenwirkender Schraubmechanismus 33 für die Einrichtsbewegung der Spindeleinheit 13 und eine Rückstellfeder, deren Enden in den Greifern 30 und 32 befestigt sind, aufgenommen sind.
Der zweiarmige Hebel 17 steht mit dem Spindelstock 3 mittels eines Bolzens 35 (Fig. 4), der am Unterteil des Spindelstocks 3 befestigt ist, einer Kopierleiste 36, die um die Achse 03-03 des Bolzens 35 drehbar angeordnet ist, und eines sphärischen Kopfes 37, der an dem mit dem Spindelstock 3 gekoppelten Arm des Hebels 17 angebracht ist, in Verbindung, wobei der Mittelpunkt Q1 des sphärischen Kopfes 37 auf der Achse 0-0 der Buchse 10 liegt, um welche die Schwenkung der Schwenkplatte 9 erfolgt, während die Achse 03-03 des Bolzens 35 durch den Mittelpunkt Q1 des sphärischen Kopfes 37 verläuft und parallel zur Grundfläche der Schwenkplatte 9 liegt.
Das Zahngetriebe der kinematischen Bindung des Spindelstocks 3 mit der Spindeleinheit 13 enthält eine Zwischenzahnstange 38 (Fig. 5), die mit dem Arm des Hebels 17 mittels eines Steines 39 in Kontakt steht, welcher am Arm des Hebels 17 befestigt ist und in die Nut der Zahnstange 38 eingreift. Die Zahnstange 38 steht unter der Wirkung einer Feder 40, die in der axialen Ausdrehung der Zahnstange untergebracht und mit dem zweiten Ende in der Kragstütze 11 mit Hilfe eines Stiftes 41 befestigt ist. Im Eingriff mit der Zahnstange 38 befindet sich ein Zahnrad 42, das auf der Welle 43 frei drehbar gelagert ist. Auf derselben Welle 43 ist mit Hilfe eines Längskeils 44 (Fig. 6) ein Zahnrad 45 befestigt, welches in die Zahnstange 18 eingreift.
Die Zahnstange 18 besitzt Kreisbogenzähne mit einem Abrundungsradius R, und der Abrundungsmittelpunkt Q2 der Zähne liegt auf der Achse 01-01 der Buchse 22.
Die Welle 43 ist in einer Ausdrehung der Kragstütze 11 frei drehbar in Buchsen 46 und 47 gelagert.
Das Zahnrad 42 kann auf der Welle 43 mit Hilfe einer Reibschlussverbindung befestigt sein, die eine Mutter 48 und eine Scheibe 49 enthält.
Die erfindungsgemässe Werkzeugmaschine zum Schleifen von Drallnuten arbeitet folgenderweise.
Das Rohteil 7 des zu bearbeitenden spanenden Werkzeuges spannt man in der Spindel 6 des Spindelstocks 3 ein und ordnet es mit dem freien Ende auf dem Stützprisma 8 des Spindelstocks 3 an.
Die Bearbeitung der eigentlichen Drallnut und des Rückens unter Bildung einer Fase im Rohteil 7 nimmt man gleichzeitig mit Hilfe ein und derselben Schleifscheibe 15 vor.
Die schraubenförmige Bewegung des Rohteils 7 wird durch programmässig abgestimmte Drehung der Antriebe 4 und 5 gewährleistet.
Das Einstellen der Schleifscheibe 15 auf den erforderlichen Winkel epsilon (Fig. 1) in bezug auf die Spindel 6 des Spindelstocks 3 erfolgt von Hand durch Schwenkung der Platte 9 um die Achse 0-0 der Buchse 10.
Die Einstellung der Schleiftiefe und die Rückführung der Schleifscheibe 15 nach beendetem Schleifen nimmt man durch Drehung der Spindeleinheit 13 auf der Führung 12 mit Hilfe einer (nicht gezeichneten) Einstechvorrichtung vor.
Das Einstellen einer vorgegebenen Änderung des Durchmessers der Nutseele bei dem zu bearbeitenden Werkzeug erfolgt von Hand durch Drehung der Kopierleiste 36 um die Achse 03-03 des Bolzens 35.
Die Einstellbewegung der Spindeleinheit 13 längs der Achse 01-01 der Stange 19 um eine vorgegebene Grösse vor dem Beginn des Schleifens nimmt man auf die beweglichen Stifte 26 vor, und diese übertragen ihrerseits die Bewegung über das Drucklager 28 auf die Spindeleinheit 13. Dabei ist die Mutter 48 nicht festgezogen, und das Zahnrad 42 ist mit Hilfe der Scheibe 49 auf der Welle 43 nicht befestigt, was es der Spindeleinheit 13 gestattet, sich längs der Achse 01-01 der Stange 19 frei zu verschieben und mittels der Zahnstange 18 und des Zahnrades 45 die Welle 43 in den Buchsen 46 und 47 zu drehen. Da sich die Welle 43 in der Bohrung des Zahnrades 42 frei dreht, so wird die Bewegung auf den zweiarmigen Hebel 17 nicht übertragen.
Durch die über die Zwischenzahnstange 38 und den Stein 39 wirkende Feder 40 ist er bestrebt, auf der Achse 16 zu schwenken, und bleibt durch den sphärischen Kopf 37 an die Kopierleiste 36 angedrückt.
Ihrerseits wird die Bewegung des Spindelstocks 3 zusammen mit der Kopierleiste 36 auf die Spindeleinheit 13 nicht übertragen, sie ruft lediglich eine Schwenkung des zweiarmigen Hebels 17 auf der Achse 16 hervor, was zum Heben der Zahnstange 38 führt, welche, indem sie die Feder 40 auseinanderzieht, das auf der Welle 43 frei sitzende Zahnrad 42 dreht.
Wenn ein spanendes Werkzeug bearbeitet wird, das keine Steigung der Seele hat, bleibt das Zahnrad 42 unbefestigt, und auf diese Weise fehlt die kinematische Bindung zwischen der Vorschubbewegung des Spindelstocks 3 und der Verschiebung der Spindeleinheit 13 längs der Achse 01-01 der Stange 19.
Wird aber ein spanendes Werkzeug geschliffen, bei dem eine unzylindrische Seele gebildet werden soll, befestigt man das Zahnrad 42 auf der Welle 43 durch Anziehen der Mutter 48 und der Scheibe 49. Dann wird die Bewegung des Spindelstocks 3 auf der Führung 2 vom Antrieb 4 über die auf einen bestimmten Winkel eingestellte Kopierleiste 36 und den sphärischen Kopf 37 auf den zweiarmigen Hebel 17 übertragen, wodurch dessen Schwenkung um die Achse 16 hervorgerufen wird. Der Arm des Hebels 17 mit dem Stein 39 hebt sich, nimmt die Zahnstange 38 mit und zieht die Feder 40 auseinander. Die Zahnstange 38 dreht das Zahnrad 42 und zusammen mit ihm auch die Welle 43 mit dem auf ihr mit Hilfe des Längskeils 44 befestigten Zahnrad 45, welches sich auf der Zahnstange 18 abwälzt und die Spindeleinheit 13 auf dem Lager 21 der Achse 01-01 der Stange 19 um die Grösse "a" (Fig. 1) verschiebt.
Dadurch, dass die Achse 01-01 der Stange 19 senkrecht zur Drehachse 02-02 der Spindel 14 und parallel zur Grundfläche der Schwenkplatte 9 liegt, ruft die Verschiebung der Spindeleinheit 13 um die Grösse "a" längs der Achse 01-01 der Stange 19 beim Schleifen von Drallnuten am Rohteil 7 mittels der Schleifscheibe 15 eine Änderung des Durchmessers der Seele vom Wert d am Beginn der Bearbeitung bis zum Wert d1 > d am Ende der Bearbeitung hervor. Dies wird durch ein in Fig. 7 angeführtes Schema erläutert.
In der Ausgangsstellung ordnet man die Schleifscheibe 15, die einen Durchmesser D hat und unter einem Winkel "e" (Fig. 1) zur Achse des Rohteils 7 des zu bearbeitenden spanenden Werkzeug eingestellt ist, in einem Abstand
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von der Rohteilachse an, was der Bildung eines Durchmessers d der Seele beim Schleifen entspricht. Der Punkt "b" des Kontaktes der Schleifscheibe 15 mit der Seele des Rohteils 7 befindet sich auf einer Geraden AC, die den Mittelpunkt A der Schleifscheibe 15 mit dem Mittelpunkt C des zu bearbeitenden Rohteils 7 verbindet. Die Länge dieser Geraden beträgt
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und ist bei der gegebenen Stellung der Schleifscheibe 15 in bezug auf das Rohteil 7 minimal.
Bei der während der Bearbeitung erfolgenden Verschiebung der Spindeleinheit 13 und mit ihr zusammen auch der Schleifscheibe 15 längs der Achse 0-0 der Stange 19 nimmt der Mittelpunkt A der Schleifscheibe 15 eine neue Lage A1 ein und der Punkt b verlagert sich in die Lage des Punktes b1. Da der Abstand zwischen dem Mittelpunkt A der Schleifscheibe 15 und dem Mittelpunkt C des Rohteils 7 dabei zunimmt (AC1 > AC), der Durchmesser D der Schleifscheibe 15 aber unverändert bleibt, so verändert sich in der Formel
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der Durchmesser d der Seele, und bei der Verschiebung der Schleifscheibe 15 um die Grösse "a" erreicht der Durchmesser der Seele gegen Ende der Bearbeitung den Höchstwert d1.
Wenn sich die Spindeleinheit 13 längs der Achse 0-0 der Stange 19 bewegt, so verschiebt sie über das Drucklager 27 in den Buchsen 23 die beweglichen Stifte 25, die den Teller 29 zusammen mit der Verstellschraube 31 und dem beweglichen Greifer 30, welche in ihm angeordnet sind, verschieben. Da der unbewegliche Greifer 32 in der Ausdrehung der Stange 19 befestigt ist, so wird die Rückstellfeder auseinandergezogen, wobei sie Energie für die Rückführung der Spindeleinheit 13 in die Ausgangsstellung speichert. Die Kraft der Feder 34 wird durch Verstellen des Greifers 30 mit Hilfe der Schraube 31 geregelt.
Beim Rückwärtslauf des Spindelstocks 3 schwenkt der zweiarmige Hebel 17 unter der Wirkung der Kopierleiste 36 auf der Achse 16, sein Arm mit dem daran befestigten Stein 39 senkt sich und nimmt die Zahnstange 38 mit, während sich die Spindeleinheit 13 unter der Wirkung der Feder 34 zurück bis zum Anschlag des Lagers 28 gegen die beweglichen Stifte 26 verschiebt.
Bei den während des Einrichtens der Werkzeugmaschine erfolgenden Schwenkungen der Schwenkplatte 9 um die Achse 0-0 der Buchse 10 bleibt die Grösse "a" der Verschiebung der Spindeleinheit 13 unveränderlich, weil sich der Punkt des Kontaktes des sphärischen Kopfes 37 des zweiarmigen Hebels 17 mit der Kopierleiste 36 auf der Achse 0-0 der Büchse 10 befindet, d.h. auf der Schwenkachse der Schwenkplatte 9.
Die Drehung der Kopierleiste 36 während des Einrichtens um die Achse 03-03 des Bolzens 35 bewirkt ebenfalls keine Änderung der Grösse "a", weil der Hebel 17 als Folge davon unbeweglich bleibt, dass die Achse 03-03 des Bolzens 35 (die Drehachse der Kopierleiste 36) durch den Mittelpunkt Q1 des sphärischen Kopfes 37 verläuft.
Auf diese Weise wird die Einstellung der Steigungsgrösse der Seele bei dem zu bearbeitenden Werkzeug bedeutend vereinfacht und lässt sich auf die Drehung der Kopierleiste 36 um den vorgegebenen Winkel epsilon ohne irgendwelche Umberechnungen zurückführen.
Gewerbliche Verwertbarkeit
Die Anwendung der erfindungsgemässen konstruktiven Lösungen gestattet es, die Konstruktion und Kinematik der Werkzeugmaschine bedeutend zu vereinfachen, die Zeit ihres Einrichtens zu reduzieren und die Bearbeitungsgenauigkeit dadurch zu erhöhen, dass die Breite der Fase und der Durchmesser des Rückens bei Änderung des Durchmessers der Seele bei dem zu bearbeitenden spanenden Werkzeug unverändert aufrechterhalten werden.
Die Erfindung kann mit dem grössten Erfolg bei der Bearbeitung von Drallnuten eines spanenden Schaftwerkzeuges hoher Genauigkeit besonders unter den Bedingungen der Einzel-, der Kleinserien-und der Serienfertigung angewandt werden und behält auch ihre Vorzüge in der Grossserienfertigung bei.
Technical field
The invention relates to a machine tool according to the preamble of claim 1.
State of the art
Such a machine tool is available as a model Spibomat v-103 from the Dutch company Gefra and from the book by L.G. Dibgner, E.E. Tsofin "Sharpening machines and semi-automatic machines" (Zatochnye avtomaty i poluavtomaty), Verlag Mashinostroenie, 78, Moscow, pages 254 to 259 known.
This known machine tool has two grinding wheels, each of which is arranged on a spindle unit, for grinding the groove, of which the groove grinding wheel is used for grinding the actual groove and the back grinding wheel is used for grinding the back of the groove.
This machine tool essentially corresponds to the preamble of claim 1, but the lever system has a lever attached to the housing of the workpiece headstock, a plurality of intermediate levers and a screw gear. The intermediate levers have several holes in order to be able to change the transmission ratio of the lever arms and thus the kinematic connection.
The spindle unit of the back grinding wheel is arranged on its guide in such a way that the axis of the grinding wheel runs parallel to that of the tool to be machined, which serves as a workpiece. The spindle unit is not kinematically connected to the workpiece headstock, so that the associated grinding wheel does not participate in the formation of the core of the twist groove.
If a non-cylindrical core with a predetermined ratio of the start and end diameter (pitch of the core) has to be produced on the tool to be machined, the grinding wheel is returned radially.
In order to enable radial return, the straight guide of the grooved grinding wheel is designed in the form of two cylindrical columns, which are fastened in the cantilever support. The axes of the columns run perpendicular to the base of the swivel plate on which the cantilever is arranged. The kinematic connection of the spindle unit of the grooved grinding wheel with the workpiece headstock enables a displacement of the spindle unit with the grinding wheel proportional to the longitudinal movement of the workpiece headstock via the guide columns, i.e. in the direction perpendicular to the base of the swivel plate.
The given size of the slope of the soul is achieved by changing the translation of the kinematic connection. With the radial return of the grinding wheel, however, there is no guarantee that the most important parameters of the swirl grooves, such as width, height and chamfer, will remain unchanged when the parameters of the core are changed. The width of the chamfer is increased from the tip of the tool to its shank. The magnification is proportional to the slope of the core, the value - f APPROX being 0.5 to 0.8 mm per 100 mm bevel length.
Furthermore, the return accuracy of the grinding wheel is not guaranteed because the above-mentioned kinematic connection has a plurality of levers and their adjustment takes place by changing the lever arm lengths by means of the bores. The result is a further increase in processing errors.
The separate machining of the actual twist groove and its back by means of two grinding wheels arranged in a headstock and one machining station each, as well as the complicated kinematic scheme of the known machine tool, make the adjustment more difficult and lead to great loss of time. As a result, the performance of this machine tool is reduced, in particular in small series production and also in series production.
Presentation of the invention
The present invention has for its object to provide a machine tool for grinding twist grooves of a cutting tool, the structural design of the straight guide of the spindle unit and the kinematic connection of this spindle unit with the workpiece headstock, the radial return of the grinding wheel in the formation of a non-cylindrical core Excludes swirl groove and consequently enables the creation of a chamfer with high accuracy and in a predetermined width and height. Furthermore, the machining of the actual swirl groove and its back should be made possible by means of a single grinding wheel, in order to ensure simple and quick adjustment of the machine tool and to increase its performance.
The object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.
The solution according to the invention avoids radial return of the grinding wheel when an uncylindrical core of the swirl groove is formed. Furthermore, an accurate displacement proportional to the longitudinal movement of the workpiece headstock is effected with the grinding wheel arranged on the spindle in the direction that is perpendicular to the axis of rotation of the spindle and parallel to the base of the swivel plate.
The said displacement causes a change in the diameter of the core of the tool to be machined from a value d at the beginning of the machining to a value d1> d at the end of the machining, because the point of contact of the grinding wheel with the core is shifted. The accuracy and durability of the other geometric parameters of the tool to be machined, including the width and height of the chamfer, are guaranteed.
The machining accuracy is increased by the features mentioned above. Furthermore, the entire machining of the profile of the swirl groove is possible with a single profile grinding wheel, which considerably simplifies the kinematics of the machine tool and makes it much easier to set it up. This in turn allows the machine tool to increase its performance and to use it for small series and series production of cutting tools.
An embodiment according to claim 2 enables a linear displacement of the spindle unit along the axis of the cylindrical rod when forming the non-cylindrical core and a rotation of the spindle unit about the axis of the rod for the plunge adjustment of the grinding wheel. This simplifies the construction and the kinematics of the machine tool.
An embodiment according to claim 3 makes it possible to combine the displacement of the spindle unit via the guide when forming the non-cylindrical core with the rotation thereof in order to guide the guide when the grinding wheel is inserted.
In one embodiment according to claim 4, the contact of the copying bar with the lever is ensured at the point on the generatrix of its spherical head, this point always being on the pivot axis and in this way it is possible to set the amount of displacement of the spindle unit when pivoting the Keep the swivel plate constant while setting up the machine tool. This can shorten the set-up time.
By an embodiment according to claim 5, the movement is not transmitted to the lever when the copy bar is rotated about the pin axis. This results in a significant simplification when setting up the machine tool.
In one embodiment according to claim 6, the formation of a non-cylindrical core on the tool to be machined is ensured as a result of the transmission of the movement of the lever coupled to the workpiece headstock to the spindle unit.
In one embodiment according to claim 7, the spindle unit on the guide rod can be rotated over a wide range when the grinding wheel is infeed.
According to claim 8, the machining of the tool having a cylindrical core is carried out because a kinematic connection between the workpiece headstock and the spindle unit is missing and the movement from the workpiece headstock to the spindle unit is not transmitted.
Brief description of the drawings
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. It shows:
1 is a plan view of a machine tool for grinding swirl grooves,
2 shows a longitudinal section along a plane II-II according to FIG. 1 running through the axis of the workpiece headstock and the axis of rotation of the spindle of the spindle unit,
3 shows a cross section along a plane III-III according to FIG. 2 running through the axis of the guide of the spindle unit,
4 shows a sectional view along a plane IV-IV according to FIG. 2 running through the axes of the bolt of the copying strip and of the spherical head of the lever, FIG.
5 shows a sectional view along a plane V-V according to FIG. 2 running through the axis of the intermediate rack,
Fig.
6 shows a sectional view along a plane VI-VI according to FIGS. 3 and extending through the axis of the shaft with the gear wheels
Fig. 7 is a diagram showing the displacement of the grinding wheel relative to the tool to be machined when forming a non-cylindrical core.
Best way to carry out the invention
The machine tool shown in FIG. 1 for grinding twist grooves has a machine bed 1 with a straight guide 2 arranged thereon and a workpiece headstock 3 which can be pushed back and forth on the guide 2.
2, a longitudinal movement drive 4 is arranged in bed 1. A second drive 5 serves to rotatably drive a spindle 6 which receives the workpiece 7 of a machining tool to be machined. A support prism 8 is arranged on the headstock 3.
1 and 2, a swivel plate 9 rests on the bed 1 with its base. The pivot plate 9 is pivotally mounted about the axis 0-0 of a socket 10 fastened in the bed 1.
On the swivel plate 9, a cantilever support 11 is fastened, which carries another straight guide 12, on which a spindle unit 13 (FIG. 1) is slidably mounted and rotatable about the latter, the spindle 14 of which carries a grinding wheel 15 which has a shaped profile and A combined processing of the actual groove and the back of the swirl groove of the cutting tool is guaranteed.
The headstock 3 is kinematically connected to the spindle unit 13 via a lever system.
According to the invention, the straight guide 12 is attached to the cantilever 11 so that its axis 01-01 (Fig. 3) to the axis of rotation 02-02 (Fig. 2) of the spindle 14 is perpendicular and parallel to the base of the pivot plate 9, while the Lever system includes a two-armed lever 17 arranged on the swivel plate 9 by means of a shaft 16 rigidly attached thereon, one arm of which is connected to the headstock 3, while the second arm cooperates with a toothed gear, the last link of which is a rack 18, which on the Spindle unit 13 is fixed parallel to the axis 01-01 of the guide 12.
The straight guide 12 includes a cylindrical rod 19 (Fig. 3) which is fixed in the cantilever 11 by means of a disc 20, a bearing 21 which is located on the rod 19, and a bushing 22 which is axially on the bearing 21 is slidably disposed along the axis 01-01 of the guide 12, which coincides with the axis of the rod 19 and the axis of the bush 22, which in the description below as the axis 01-01 of the rod 19 and as the axis 01-01 of the Socket 22 are referred to.
The bushing 22 carries the spindle axis 13 on itself, and its axis 01-01 is perpendicular to the axis of rotation 02-02 of the spindle 14.
In the cantilever 11 two pairs of pins 25 and 26 are arranged axially displaceably in guide bushes 23 and 24, between which the spindle unit 13 is mounted by means of thrust bearings 27 and 28.
In the rod 19 there is an axial rotation in which a plate 29, which is supported on the pins 25 and carries a gripper 30, which is arranged therein by means of an adjusting screw 31, a gripper 33 rigidly fastened in the rod 19, one with the screw 26 cooperating screw mechanism 33 for the set-up movement of the spindle unit 13 and a return spring, the ends of which are fastened in the grippers 30 and 32, are received.
The two-armed lever 17 stands with the headstock 3 by means of a bolt 35 (FIG. 4) which is fastened to the lower part of the headstock 3, a copying bar 36 which is arranged rotatably about the axis 03-03 of the bolt 35, and a spherical head 37, which is attached to the arm of the lever 17 coupled to the headstock 3, in connection, wherein the center point Q1 of the spherical head 37 lies on the axis 0-0 of the bushing 10, about which the pivoting plate 9 is pivoted while the Axis 03-03 of the bolt 35 runs through the center Q1 of the spherical head 37 and lies parallel to the base of the swivel plate 9.
The gear mechanism of the kinematic connection of the headstock 3 with the spindle unit 13 contains an intermediate rack 38 (FIG. 5) which is in contact with the arm of the lever 17 by means of a stone 39 which is attached to the arm of the lever 17 and into the groove of the Rack 38 engages. The rack 38 is under the action of a spring 40, which is accommodated in the axial rotation of the rack and is fastened with the second end in the cantilever support 11 with the aid of a pin 41. In engagement with the rack 38 is a gear 42 which is freely rotatably mounted on the shaft 43. On the same shaft 43 with the help of a longitudinal wedge 44 (Fig. 6) a gear 45 is fixed, which engages in the rack 18.
The rack 18 has circular teeth with a radius of curvature R, and the center of curvature Q2 of the teeth lies on the axis 01-01 of the bush 22.
The shaft 43 is freely rotatable in bushings 46 and 47 in one turn of the cantilever support 11.
The gear 42 can be fixed on the shaft 43 by means of a frictional connection, which contains a nut 48 and a washer 49.
The machine tool according to the invention for grinding swirl grooves works as follows.
The raw part 7 of the cutting tool to be machined is clamped in the spindle 6 of the headstock 3 and arranged with the free end on the supporting prism 8 of the headstock 3.
The machining of the actual swirl groove and the back to form a chamfer in the blank 7 is carried out simultaneously with the help of one and the same grinding wheel 15.
The helical movement of the blank 7 is ensured by a program-coordinated rotation of the drives 4 and 5.
The grinding wheel 15 is set to the required angle epsilon (FIG. 1) with respect to the spindle 6 of the headstock 3 by hand by pivoting the plate 9 about the axis 0-0 of the bushing 10.
The adjustment of the grinding depth and the return of the grinding wheel 15 after grinding is completed are carried out by rotating the spindle unit 13 on the guide 12 with the aid of a plunging device (not shown).
The setting of a predetermined change in the diameter of the groove core for the tool to be machined is carried out manually by rotating the copying bar 36 about the axis 03-03 of the bolt 35.
The adjusting movement of the spindle unit 13 along the axis 01-01 of the rod 19 by a predetermined size before the start of grinding is carried out on the movable pins 26, and these in turn transmit the movement via the thrust bearing 28 to the spindle unit 13. This is the Nut 48 is not tightened, and gear 42 is not attached to shaft 43 by means of washer 49, which allows spindle unit 13 to move freely along axis 01-01 of rod 19 and by means of rack 18 and gear 45 to rotate the shaft 43 in the bushings 46 and 47. Since the shaft 43 rotates freely in the bore of the gear 42, the movement is not transmitted to the two-armed lever 17.
By means of the spring 40 acting via the intermediate rack 38 and the stone 39, it strives to pivot on the axis 16 and remains pressed against the copying strip 36 by the spherical head 37.
For its part, the movement of the headstock 3 together with the copy bar 36 is not transmitted to the spindle unit 13, it merely causes the two-armed lever 17 to pivot on the axis 16, which leads to the lifting of the rack 38, which, by pulling the spring 40 apart that rotates on the shaft 43 freely seated gear 42.
If a cutting tool is machined that has no pitch of the core, the gear 42 remains unsecured, and in this way there is no kinematic connection between the feed movement of the headstock 3 and the displacement of the spindle unit 13 along the axis 01-01 of the rod 19.
However, if a cutting tool is to be ground, in which an uncylindrical core is to be formed, the gear wheel 42 is fastened on the shaft 43 by tightening the nut 48 and the washer 49. Then the movement of the headstock 3 on the guide 2 is driven by the drive 4 transfer the copy bar 36 set to a certain angle and the spherical head 37 to the two-armed lever 17, whereby its pivoting about the axis 16 is caused. The arm of the lever 17 with the stone 39 rises, takes the rack 38 with it and pulls the spring 40 apart. The rack 38 rotates the gear 42 and together with it also the shaft 43 with the gear 45 fastened on it with the help of the longitudinal wedge 44, which rolls on the rack 18 and the spindle unit 13 on the bearing 21 of the axis 01-01 of the rod 19 shifts by the size "a" (Fig. 1).
Because the axis 01-01 of the rod 19 is perpendicular to the axis of rotation 02-02 of the spindle 14 and parallel to the base of the swivel plate 9, the displacement of the spindle unit 13 by the size "a" along the axis 01-01 of the rod 19 when grinding twist grooves on the blank 7 by means of the grinding wheel 15, a change in the diameter of the core from the value d at the beginning of the machining to the value d1> d at the end of the machining is evident. This is illustrated by a scheme given in FIG. 7.
In the starting position, the grinding wheel 15, which has a diameter D and is set at an angle "e" (FIG. 1) to the axis of the blank 7 of the cutting tool to be machined, is spaced apart
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from the raw part axis, which corresponds to the formation of a diameter d of the core during grinding. The point "b" of the contact of the grinding wheel 15 with the core of the blank 7 is on a straight line AC which connects the center A of the grinding wheel 15 with the center C of the blank 7 to be machined. The length of this straight line is
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and is minimal at the given position of the grinding wheel 15 with respect to the blank 7.
When the spindle unit 13 is moved during machining and, together with it, the grinding wheel 15 along the axis 0-0 of the rod 19, the center A of the grinding wheel 15 assumes a new position A1 and the point b shifts to the position of the point b1. Since the distance between the center A of the grinding wheel 15 and the center C of the blank 7 increases (AC1> AC), but the diameter D of the grinding wheel 15 remains unchanged, the formula changes
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the diameter d of the core, and when the grinding wheel 15 is displaced by the size "a", the diameter of the core reaches the maximum value d1 towards the end of the machining.
When the spindle unit 13 moves along the axis 0-0 of the rod 19, it moves the movable pins 25, which hold the plate 29 together with the adjusting screw 31 and the movable gripper 30, which are in it, via the thrust bearing 27 in the bushings 23 are arranged to move. Since the immovable gripper 32 is fixed in the recess of the rod 19, the return spring is pulled apart, storing energy for the return of the spindle unit 13 to the starting position. The force of the spring 34 is regulated by adjusting the gripper 30 using the screw 31.
When the headstock 3 runs in reverse, the two-armed lever 17 pivots on the axis 16 under the action of the copy bar 36, its arm with the block 39 attached to it lowers and takes the toothed rack 38 with it, while the spindle unit 13 retracts under the action of the spring 34 until the bearing 28 stops against the movable pins 26.
During the swiveling of the swivel plate 9 about the axis 0-0 of the bushing 10 during the setting up of the machine tool, the size "a" of the displacement of the spindle unit 13 remains unchangeable because the point of contact of the spherical head 37 of the two-armed lever 17 with the Copy bar 36 is located on the axis 0-0 of the sleeve 10, ie on the swivel axis of the swivel plate 9.
The rotation of the copy bar 36 during setup about the axis 03-03 of the pin 35 also does not change the size "a" because the lever 17 remains immobile as a result of the axis 03-03 of the pin 35 (the axis of rotation of the Copy bar 36) runs through the center Q1 of the spherical head 37.
In this way, the setting of the pitch size of the core for the tool to be machined is significantly simplified and can be traced back to the rotation of the copy bar 36 by the predetermined angle epsilon without any recalculations.
Commercial usability
The use of the constructive solutions according to the invention makes it possible to significantly simplify the construction and kinematics of the machine tool, to reduce the time for setting them up and to increase the machining accuracy by changing the width of the chamfer and the diameter of the back when the diameter of the core changes machining tool to be machined can be maintained unchanged.
The invention can be used with the greatest success in the machining of twist grooves of a high-precision cutting shank tool, especially under the conditions of single, small series and series production, and also retains its advantages in large series production.