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Vorrichtung zum Schleifen des Freiwinkels an Werkzeugen, insbesondere
spiralgenuteten Walzenfräsern Bei spiralgenuteten Fräsern, z. B. bei Walzenfräsern,
stellt jede Spanfläche eine Schraubenfläche dar. Der wirksame Spanwinkel wird senkrecht
zur Schneidkante, also in der Normalebene, gemessen, da die Späne beim Fräsen auch
in dieser Richtung ablaufen. Der Winkel der Freifläche ist, in der Stirnebene des
Werkzeuges gemessen, kleiner als der wirkliche. Freiwinkel, der ebenso wie der obenerwähnte
Spanwinkel in der Normalebene gemessen wird. Der Unterschied ist jeweils. abhängig
von der Größe des Drallwinkels.
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Einwandfrei geschliffene Schneidenwinkel sind unbedingt notwendig;
um mit den Werkzeugen Höchstleistungen, zu erzielen. Es gibt Umrechnungstabellen,
mit denen der Freiwinkel ermittelt wird; der in der Stirnebene vorhanden sein muß,
damit der, wirkliche Freiwinkel in der Normglebene die richtige Größe hat. Der Winkel
an der Stirnfläche wird vielfach als. Einstellwinkel benutzt für, das. Einstellen
der Schleifspindelachse, wenn mit: der Stirnfläche einer Topfscheibe geschliffen
wird. Es gibt hierbei zwei Möglichkeiten. Bei Maschinen mit vertikaler Schwenkungsebene
der Schleifspindel steht die Zahnauflage in gleicher Höhe wie die Werkzeugachse.
Hierbei wird die Schleifspindel um den betreffenden Winkel geneigt. Bei Maschinen,
die eine Neigung der Schleifspindel in. der vertikalen Ebene nicht zulassen, muß
die Zahnauflage in der Höhe so eingestellt werden, daß die gleiche Wirkung erzielt
wird, d. h. daß in diesem Falle der Winkel gebildet wird durch die Horizontale und
die Verbindüngalinie zwischen Stützpunkt der Zahnauflage und. Werkzeugachse. Bei
diesen, bekannten, Einstellungsarten ist es notwendig, daß der Mittelpunkt der Topfscheibenstirnfläche
beim Schleifen in der gleichen Höhenlage liegt wie die Schleifstelle am Werkzeug.
Die Schleifrichtung - erkennbar durch die Schleifriefen am Werkzeug - muß nämlich
in der Stirnebene verlaufen, weil der Freiwinkel in der Stirnebene als Einstellwinkel
verwendet worden ist. Ebensogut könnte man einen anderen Winkel einstellen, wenn
man eine entsprechend veränderte Schleifrichtung am Werkzeug einhält.
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Bei der Erfindung wird der richtige Freiwinkel in jedem Falle und
unabhängig von der Schleifrichtung erzielt. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß die
Stirnfläche der Topfscheibe in einer ganz bestimmten Ebene stehen muß, um diese
Wirkung zu haben. Diese Ebene wird wie. folgt beschrieben: Die Freifläche eines
spiralgenuteten Fräsers stellt eine gekrümmte Schraubenfläche dar. Die die Freifläche
berührende tangentiale Ebene an einem beliebigen Punkt der Schneide wird bestimmt
durch die Tangente an der schraubenlinienförmig verlaufenden Schneide und einer
-senkrecht darauf stehenden Linie, die um den Freiwinkel in der Normalebene geschwenkt
wurde. In diese Ebene muß die Stirnfläche der Schleifscheibe hineingebracht werden.
Dazu ist es notwendig, daß die Schleifspindel »raumdiagonal« einstellbar- ist, und
zwar, wie nochmals betont werden soll, einmal in Abhängigkeit von dem - Drallwinkel
der Schneide, und ferner von. der Größe des Freiwinkels, Die Benutzung von Umrechnungstabellen,
oder Schaubildern soll dabei tunlichst vermieden werden, um Irrtümer auszuschließen.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgab zugrunde, den Schleifkopf
so zu konstruieren und insbesondere zu lagern, daß die erforderlichen- Winkel, also
einerseits der Drallwinkel und andererseits der Freiwinkel, ohne jede Zwischenrechnung
direkt an Skalen eingestellt werden können. Dabei muß sich notwendigerweise die
Schleifspindel um den. Freiwinkel schwenken lassen, wobei die Schwenkachse in einer
vorzugsweise vertikalen Ebene liegt, zu der die Werkzeugmantellinie - bei zylindrischen
Werkzeugen auch die Werkzeugachse - .parallel verläuft. Der Neigungswinkel dieser
Schwenkachse in der genannten Ebene entspricht dem Drallwinkel am Werkzeug. Die
Reihenfolge dieser beiden Einstellungen ist selbstverständlich gleichgültig.
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Es ist schon eine Einrichtung in der Art bekanntgeworden, bei` der
besonders Wert auf die Erzielung einer zur Schneide rechtwinkligen Schleifrichtung
gelegt worden ist, weil angeblich nur auf diese Weise ein richtiger Schliff erzielbar
sein soll. Hierbei ist die Berührüngsste@lle des Stützfingers am Werkzeug derjenge
Punkt, um den alle Einstellbewegungen, ausgeführt
werden. Es kommt
also bei Verwendung dieses Schleifkopfes immer nur ein- bestimmter Punkt der Schleifscheibe
zum Schleifen in Frage, und zwar die Stelle der Schleifscheibe, die an der Schneide
des zu schärfenden Werkzeuges einen zur Schneidkante rechtwinkligen Schliff hervorruft.
Außer den genannten beiden Einstellungen für Freiwinkel und Drallwinkel ist hier
noch eine dritte für den Schleifscheibendurchmesser erforderlich.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein richtiger Schliff
immer erzielt wird, wenn die Schleifscheibenstirnfläche in der oben bezeichneten
Ebene liegt; dann ist es nämlich- völlig gleichgültig, welche Schleifrichtung eingehalten
wird. Ein unter Umständen auftretender geringer Hohlschliff ist ohne Bedeutung,
da an der Schneidkante selbst in jedem Falle der richtige Winkel vorliegt. Zur Erreichung
dieser raumdiagonalen Einstellung wird zweckmäßig die die Schleifspindel umschließender
Spindelbüchse mit einer Querachse in einem Ring gelagert, der seinerseits in einem
Lagergehäuse verdrehbar ist. Lagerring und Lagergehäuse sind vorteilhaft nach einer
Gradskala auf den Drallwinkel .des Werkzeugs einstellbar, der gewöhnlich auf der
Stirnfläche des Werkzeugs vermerkt ist. Zusätzlich empfiehlt es sich dann noch,
die Neigung der Schleifspindel gegenüber dem Lagerring ebenfalls zu einer Gradskala
einstellbar zu machen, damit an dieser Skala der gewünschte Freiwinkel eingestellt
werden kann.
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Praktisch wird bei einer Einrichtung der beschriebenen Art die Spindelbüchse
zweckmäßig durch eine etwa auf halber Länge vorgesehene Querachse in dem Ring gelagert.
Dabei kann der Antriebsmotor von einem auf der Spindelbüchse abgestutzten Bock etwa
in. labiler Gleichgewichtslage getragen werden. Bei dieser Ausbildung findet bei
der verhältnismäßig geringen Größe des. Freiwinkels nur eine geringfügige Verschiebung
des Schwerpunktes des gesamten beweglichen Systems statt. Die durch die exzentrische
Schwerpunktslage hervorgerufenen Verstellkräfte sind daher so gering, daß sie ohne
-weiteres durch die üblichen Klemmittel beherrscht werden können. Bei den vorbekannten
Vorrichtungen waren dagegen mit der Einstellung vielfach recht erhebliche Verlagerungen
des Schwerpunktes notwendig. Dadurch konnten leicht Störungen hervorgerufen werden..
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Praktisch läßt sich gemäß der Erfindung jede Schwerpunktsverlagerung
bei der Einstellung dann vermeiden., wenn die Motorwelle gleichzeitig als Schleifspindel
dient und das Motorgehäuse durch Achszapfen in dem drehbaren Ring gelagert wird.
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In der Zeichnung ist -ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es- zeigt Fig. 1, in, welcher Weise der Freiwinkel zu messen ist, Fig. 2 :die Einstellung
der Schleifvorrichtung auf die Neigung der Schneidkante, Fig. 3 die Einstellung
der Schleifscheibe auf den Freiwinkel, Fig. 4 eine beispielsweise Ausführungsform
für den Schleifkopf. -Der Schneidzahn 10 eines spiralgenuteten Walzenfräsers weist
eine schraubenlinienförmig verlaufende Schneidkante 11 auf. Die tangentiale Ebene
an irgendeinem Punkt .der Schneidkante 11 ist durch die senkrecht zueinander liegenden
Linien 12 und 13 bestimmt. Die Linie 12 stellt die Tangente an der schraubenlinienförmig
-unter dem Drallwinkel 8 verlaufende Schneidkante 11 dar. Die Linie 13 steht senkrecht
dazu und -bildet- im übrigen eine Tangente an dem Umfang der Normalebene des Walzenfräsers.
Der gewünschte Freiwinkel hinter der Schneidkante 11 ist mit a bezeichnet. Er wird
an jedem Punkt der Schneide 11 durch die Tangente 12 und die senkrecht darauf stehende
Linie 14 bestimmt, die um die Größe des Winkels a aus der Ebene 12, 13 zur Achse
des Werkzeugs hin verschwenkt ist. Insgesamt ist die Freiwinkelfläche einer Schneidkante
il eine schraubenlinienförmig gewundene Fläche.
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Um die Schleifspindel in die richtige raumdiagonale Lage zu bringen,
ist die Lagerung 17 für die Schleifspindel 18 um ihre Längsachse derart drehbar,
daß die Achse 19 in eine Lage parallel zu der Tangente an, der Schneidkante 11 gebracht
werden kann. Anschließend kann dann die Schleifspindel 18, wie die Fig. 3 zeigt,
um den Freiwinkel a um die Achse 19 verschwenkt werden.
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Eine Schleifmaschine der genannten Art kann beispielsweise entsprechend
der als Fig. 4 dargestellten Skizze ausgebildet :sein. Der Bock 20 weist eine Lageröffnung
21 auf, in welcher der Ring 22 drehbar ist. In diesem Ring ist die Spindelbüchse
17 durch quer verlaufende Achszapfen 19 abgestützt.
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Um die Einstellung der Topfscheibe 23 mit der durch den freien Rand
15 bestimmten Schleifebene zu bewirken, wird einmal der Ring 22 nach der Gradteilung
24 auf den: Drallwinkel 8 des Fräsers 16 eingestellt. Dadurch wird erreicht, daß
die Achse 19 in eine Lage parallel zu der Schneidkante 11 gelangt. Anschließend
wird die Spindelbüchse 17 um die Achszapfen 19 verschwenkt, und zwar um den gewünschten
Freiwinkel a, der an der Skala 25 einstellbar ist.
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Der Antrieb der Schleifspindel erfolgt durch den Motor 26, der durch
einen Tragbock 27 auf der Spindelbüches 17 abgestützt ist: Die Abstützung ist derart
ausgebildet, daß der Tragbock 27 die Drehbewegung der Spindelbüchse 17 nicht mitzumachen
braucht. Er wird vielmehr durch den. in eine entsprechende Führung eingreifenden
Bolzen 28 daran gehindert, der Drehbewegung der Büchse 17 zu folgen. Dagegen macht
der Tragbock 27 und damit auch der Motor 26 die Kippbewegung der Spindelbüchse 17
um die Achszapfen 19 mit. Der auf diese Weise eingestellte Freiwinkel ist aber verhältnismäßig
klein, so daß die dadurch hervorgerufene Schwerpunktsverlagerung des verschwenkten
Systems 17, 27, 26 gering ist.
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Es läßt sich praktisch jede Schwerpunktsverlagerung vermeiden, wenn
der Motor mit Achszapfen 19 im Innern des Ringes 22 abgaestützt wäre, die Motorachse
also gleichzeitig die Schleifspindel bilden würde, wie weiter oben auch schon zum
Ausdruck gebracht wurde.
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Der wesentliche Vorteil des Schleifkopfes gemäß der Erfindung besteht
neben der direkten Einstellbarkeit des Drallwinkels und des Freiwinkels in der konstruktiven
Einfachheit und ferner darin, daß bei dieser Ausführung praktisch jeder Punkt der
Schleifscheibenstirnfläche das Schleifen des. Freiwinkels a am Werkzeug --bewirken,
kann. Es ist also nicht notwendig; daß die Schleifrichtung senkrecht zur Schneidkante
il verläuft. Trotz des einfachen konstruktiven Auf-Maues und trotz der einfachen
Einstellbarkeit bleibt bei jeder praktisch vorkommenden Betriebseinstellung der
Schwerpunkt des verschwenkbaren Systems, nahezu konstant.