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Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen an ihrem Umfang in gleichmäßiger
Teilung nutenartig profilierter Werkstücke Die Erfindung befaßt sich mit der automatischen
Spanzustellung bei automatisch teilenden Werkzeugmaschinen, insbesondere Werkzeugscharfschleifmaschinen.
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Es sind Maschinen bekannt, bei denen nach jeder Werkzeulgumdrehung
automatisch ein Bruchteil des gesamten notwendigen Abschliffs zugestellt wird, so
daß nach einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen der gesamte Abschliff beseitigt
ist. Solche Maschinen sind mit einem Umdrehungszählwerk ausgerüstet, von welchem
die Zustellung gesteuert und nach Erreichen des eingestellten Gesamtwertes unterbrochen
wird. Andere Maschinen stellen nach dem Schleifen jeder Fläche, d. @h. jeweils nach
dem Durchgang durch eine Schleifnut des Werkzeuges, einen geringen Betrag zu. Wieder
andere Maschinen nehmen die Zustellung jeweils nach einer unveränderlich festgelegten
Zahl von Teilschritten vor.
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Die Arbeitsweise dieser Maschinen ist in bezug auf die angestrebte
Teilgenauigkeit mehr oder weniger ungünstig. Wird nach jeder Umdrehung des Werkstückes
zugestellt, dann besteht die Gefahr des Entstehens einer ungleichmäßigen Teilung,
weil die Abnutzung des Werkzeuges jeweils von der gleichen Anfangsstelle aus fortschreitend
zunimmt. Wird nach jedem Teilschritt zugestellt, dann nimmt bei der ersten Werkstückumdrehung
das Maß des Teilabschliffs von Nut zu Nut auf den durch die Nutenzahl und die gewählte
Zustellung je Nut bedingten Größtwert zu; es wird also zunächst eine ungleichmäßige
Teilung eingeschliffen, die bei den folgenden Umdrehungen so lange erhalten bleibt,
als noch zugestellt wird. Erst nach dem Aufhören der Zustellung wird während einer
weiteren zustellungsfreien Umdrehung die gleichmäßige Teilung wiederhergestellt,
wobei die .Schleifscheibe in umgekehrter Reihenfolge wie bei Arbeitsbeginn bei den
aufeinanderfolgenden Nuten um .9e einen Zustellschritt kleiner werdende Teilabschliffe
zu entfernen hat. Auch dies ist in bezug auf die Teilgenauigkeit nicht günstig.
Bei der dritten erwähnten Art der Zustellung nach einer festliegenden Zahl von Teilschritten
erfolgt immer dann, wenn diese Zahl mit der Nutenzahl des Werkstückes übereinstimmt
bzw. in ihr aufgeht, die Zustellung jeweils wieder in der gleichen Nut, womit der
obenerwähnte Nachteil verbunden ist.
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Diese Nachteile werden durch das erfindungsgemäße Verfahren und die
zu seiner Ausübung entwickelten Einrichtungen vermieden, indem die einzelnen Zustellungen
des gesamten in eine beliebig zu wählende Anzahl von Zustellschritten unterteilten
Abschliffs jeweils nach einer gegenüber der Gesamtprofilzahl des Werkstücks größeren,
wählbaren Zahl von geschliffenen Arbeitsflächen vorgenommen werden. Dadurch wandert
der Zustellort um das Werkstück herum, d. h., es wird jeweils an einer anderen Stelle
zugestellt. Die durch die erfindungsgemäßen Einrichtungen mögliche freie Wahl der
zwischen den Zustellorten befindlichen Profilzahl läßt außerdem eine gleichmäßige
Verteilung der Zustellorte um den Werkstückumfang herum zu. Damit entfallen die
obenerwähnten Nachteile.
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Hat z. B. ein Wälzfräser elf Schleifnuten und muß der gesamte Abschliff
mit Rücksicht auf die Erwärmung beim Schleifen in sechs Schritten erfolgen, dann
wird man zweckmäßigerweis,e nach je 11-I-2 = 13 durchlaufenen Nuten zustellen. Wenn
man sich die Nuten von 1 bis 11 numeriert und den Schleifprozeß mit der ersten Zustellung
bei Nut 1 beginnend denkt, dann erfolgt die zweite Zustellung bei Nut 3, die dritte
bei Nut 5 usw. bis zur letzten bei Nut 11. Damit wandert der Zustellort einmal um
den ganzen Umfang herum; somit sind die günstigsten Voraussetzungen für die Erzielung
einergenauen Teilung gegeben.
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Die Aufgabe wird durch das Zusammenwirken zweier in ihrem Aufbau und
ihrer Arbeitsweise sich bekannter Mittel bedienender, mechanisch, hydraulisch betätigter
Zähl- und Schaltwerke für die Zahl der geschliffenen Nuten und für die Zahl der
Zustellungen gelöst, die im folgenden kurz als Nutenzählwerk und Zustellungszählwerk
bezeichnet sind. Art und Wirkungsweise dieser Einrichtungen, durch die der ganze
Arbeitsablauf sich automatisch vollzieht, sind nachstehend an Harn der Zeichnungen
im einzelnen bebeschrieben. In der Zeichnung bedeutet
Fig. 1 ein
Gesamtschema der automatischen hydraulisch-mechanischen Zustelleinrichtung mit den
Ölleitungen; in diesem Schema ist a) ein Vertikalschnitt durch das Nutenzählwerk
und Zustellungszählwerk, b) ein Schnitt durch den Steuerzylinder im Nutenzählwerk,
c) ein Horizontalschnitt durch das Zustellgetriebe, d) ein Schnitt durch den Arbeitszylinder
im Zustellgetriebe; Fig. ? ist ein Schnitt durch das 1,Tutenzählwerlz längs der
Linie A-<4 der Fig. 1, in Pfeilrichtung gesehen, Fig.3 ein Schnitt durch das
Zustellungszählwerk längs der Linie B-B der Fig. 1, in Pfeilrichtung gesehen, Fig.
4 ein teilweiser Schnitt durch das Nutenzählwerk längs der Linie C-C der Fig. 3,
in Pfeilrichtung gesehen, Fig. 5 ein teilweiser Schnitt durch das Nutenzählwerk
längs der Linie D-D in Fig. 3, in Pfeilrichtung gesehen, Fig. 6 eine Ansicht auf
die Einstellscheibe für die Zahl der Zustellungen, Fig. 7 ein Schnitt durch die
Schalteinrichtung im Zustellungszählwerk längs der Linie E-E (vgl. Fig. 3), in Pfeilrichtung
gesehen.
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Im einzelnen stellen dar: 1 eine Pumpe mit Antriebsmotor für die Lieferung
des Drucköls, 2 und 3 Druckleitungen zu den Hauptsteuerschiebern 4 und 5 für den
Hauptarbeitskolben der Maschine und den hydraulischen Antrieb der Teilungsschaltung
(welche nicht dargestellt sind, weil sie für die Erklärung der Wirkungsweise der
zu schildernden Einrichtung nicht wesentlich sind. 6 und 7 sind Ölleitungen zu einem
Spielausgleichzylinder B. 9 ist eine Verbindungsleitung von der Leitung 6 zu einem
Arbeitszylinder mit Arbeitskolben 10 im Nutenzählwerk. 11 ist eine Rückstellfeder,
12 eine Schaltzahnstange und 13 eine Sperrzahnstange, die beide durch Federn 14
in den Eingriff mit der Verzahnung eines Rasterrades 15 gezogen werden. Die Schaltzahnstange
12 ist in einem drehbar gelagerten Führungsstück 16 geführt und wird durch eine
Feder 17 nach oben gedrückt. Die Sperrzahnstange 13 ist nicht längs verschieblich,
aber ebenfalls pendelnd am Lagerbolzen von 16 gelagert. Das Rasterrad 15 ist auf
einem im Gehäuse festen Lagerbolzen 18 gelagert und trägt an seinem vorderen Nabenende
eine Scheibe 19 mit einer Anzahl konzentrischer Indexbohrungen 20, in die ein gefederter,
herausziehbarer Indexbolzen 21 eingesteckt werden kann, der in einer Schaltscheibe
22 gelagert ist. Die Schaltscheibe 22 ist auf dem Lagerbolzen 18 drehbar gelagert.
Eine Spiralfeder 23, die mit ihrem inneren Ende am Lagerbolzen 18 und mit ihrem
äußeren Ende an einem Bolzen 24 auf der Scheibe 19 befestigt ist, übt ein nach links
(im Pfeilsinn) drehendes Moment auf die Scheibe 19 und das mit ihr verbundene Rasterrad
15 aus. Das Rästenrad 15 dreht sich daher, wenn die Zahnstangen 12, 13 außer Eingriff
mit ihm gebracht werden, in seine Anfangslage zurück, die beim Aufsetzen der Anschlagfläche
25 auf dem Bolzen 26 erreicht ist. Der durch Scheibe 19 nach innen hineinragende
Indexbolzen 21 betätigt über einen Mitnahmestift 25r einen Steuerkolben
26a in einem Steuerzylinder im Nutenzählwerk. 27 ist eine Druckölzuleitung;
28 und 29 sind Verbindungsleitungen zu einem Arbeitszylinder mit Arbeitskolben 30
des Zustellgetriebes. Der Arbeitskolben 30 ist mit einer Verzahnung 31 versehen,
in die ein Ritzel 32 eingreift, das über ein Zwischenrad 33 seine Drehung auf das
Antriebsrad 34 auf der Nabe einer Zustelltrommel 35 überträgt. 36 und 37 sind zwei
Schaltklinken - für beide Drehrichtungen -, die in Sperräder 38 und 39 auf einer
Welle 40 eingreifen, auf der auch ein Zustellhandrad 41 befestigt ist. 42 bis 45
sind Zwischenräder zur Übertragung der Zustelldrehung von Welle 40 auf eine Welle
46, von der sie über (nicht dargestellte, für die Wirkungsweise der hier zu schildernden
Einrichtung nicht wesentliche) Elemente auf die (ebenfalls nicht dargestellte) Arbeitsspindel
der Maschine übertragen wird.
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Das Ritzel 32 sitzt auf einer Büchse 47, in deren stirnseitige Kuppelverzahnung
48 eine Gegenverzahnung auf einem Kupplungskörper 49 eingreift: Die Verzahnung kann
nach Lösen einer Mutter 50 außer Eingriff gebracht und nach Verdrehen von Teil 49
wieder gekuppelt werden. Ein an dem Kupplungskörper 49 sitzender Anschlagstift 51
stößt je nach Einstellung von Teil 49 früher oder später an einem am Gehäuse festen
Anschlag 52 an und begrenzt damit den Hub des Arbeitskolbens 30. Über eine Leitung
53 wird einem Steuerzylinder mit Steuerkolben 54 Drucköl zugeführt. Der Steuerkolben
wird durch eine Anlauffläche 55 am Kupplungskörper 49 betätigt und läßt in hereingedrückter
Stellung Drucköl aus Leitung 53 über eine Leitung 56 in einen Arbeitszylinder mit
Kolben 57 des Zustellungszählwerks eintreten. Der Kolben 57 ist mit einer Verzahnung
58 versehen, in die ein Zahnrad 59, das Zählrad für die Zustellungen, eingreift.
Zusammen mit dem Zahnrad 59 sind auf einer Welle 60 ein Flansch 61 und eine Nabe
62 verkeilt. Auf einem Bolzen am Flansch 61 ist eine Schaltklinke 63 gelagert, die
in ein Sperrad 64 eingreift, das sich auf der Welle 60 drehen kann. In das Sperrad
64 greift noch eine Sperrklinke 65 ein, die an einem im Gehäuse festen Deckel 66
gelagert ist. Mit dem Sperrad 64 ist eine Scheibe mit konzentrischen Indexbohrungen
fest verbunden, in die ein gefederter Indexkolben 68 einge. stellt werden kann,
der seinerseits auf einer Schalt-Scheibe 69 gelagert ist. An der Innenseite der
Schalt-Scheibe 69 ist ein Anschlag 70 angeschraubt, der nach einer gewissen Drehung
der Scheibe einen zweiarmigen Hebel 72 herunterdrückt, der auf einem Bolzen 71 in
der Seitenwand des Gehäuses gelagert ist. Der Hebel 72 drückt dabei mit seinem anderen
Ende einen zweiten zweiarmigen Hebel 73 hoch, der auf einem Bolzen 74 gelagert
ist. Das andere Ende des Hebels 73 liegt zwischen der Kolbenstange des Kolbens 10
und dem oberen Ende der Zahnstange 12. An der INTabe 62 befindet sich ein Stift
75, der bei dem Schalthub des Zustellzählwerks gegen das obere Ende der Zahnstange
13 stößt, so daß diese sieh unter Mitrahme von Zahnstange 12 um den Drehzapfen des
Führungsstücks 16 dreht, wodurch beide Zahnstangen aus der Verzahnung des Rasterrades
15 herausgehoben werden.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Nach jedem Schleifhub
erhält die Druckleitung 6 über den Steuerschieber 4 Drucköl aus der Leitung 2. Der
infolgedessen auch in die Leitung 9 eintretende Druckölstrom drückt den Kolben 10
herunter, der über den mitgehenden Hebel 73 die Zahnstange 12 herunterbewegt. Diese
schaltet das Rasterrad 15 um eine Teilung weiter, das von der Sperrzahnstange 13
festgehalten wird, während in der nun folgenden druckfreien Periode der Kolben 10
durch die Feder 11 und die Zahnstange 12 durch die Feder 17 wieder nach oben gedrückt
wird. Dieses Spiel wiederholt
sich so oft, bis nach der mittels
Schaltscheibe 22 mit %ndexstift 21 eingestellten Nutenzahl der Indexstift 21 den
Steuerkolben 26a verschiebt. Dieser gibt nun dem Drucköl aus Leitung 27 den Weg
über die Leitung 29 zum Arbeitskolben 30 der Zustellung frei. Arbeitskolben 30 führt
einen Hub von der vorher in der oben beschriebenen Weise eingestellten Größe aus
und bewirkt damit die Zustellung des Werkstücks über den oben beschriebenen Getriebezug.
In der Endstellung, d. h. wenn der Anschlagstift 51 nach der letzten Nut die Anschlagfläche
52 erreicht hat, drückt die Anlauffläche 55 am Kupplungskörper 49 den Steuerkolben
54 hinein, der nun dem Drucköl aus Leitung 53 den Weg über die Leitung 56 zum Arbeitskolben
57 des Zustellungszählwerks freigibt. Dieses macht einen Hub und schaltet dadurch
über den Zahneingriff 58, 59 und die Schaltklinke 63 das Sperrad 64 um eine Teilung
weiter. Zugleich hat der Anschlagstift 75 die Zahnstangen 12 und 13 aus der Verzahnung
des Rasten:rades 15 herausgedrückt und dieses sich in der oben beschriebenen Weise
in seine Anfangsstellung zurückgedreht. Der hiermit beschriebene Vorgang der Nutenzählung
und Zustellungszählung wiederholt sich so oft, bis die vorher an der Schaltscheibe
69 mit Indexstift 68 eingestellte Zahl der Zustellungen erreicht ist. In der dann
vorhandenen Endstellung drückt der Anschlag 70 den Hebel 72 herunter. Dieser drückt
mit seinem anderen Ende den auf ihm aufliegenden Hebel 73 hoch, der dann
die Zahnstange 12 in der unteren Stellung festhält. Der bei den anschließenden Schleifhüben
der Maschine (in der gleichen Weise wie oben) betätigte Kolben 10 kann daher das
Schaltrad 15 nicht mehr weiterdrehen. Damit ist das Nutenzählwerk und damit auch
die von ihm gesteuerte Zustellungsschaltung außer Funktion gesetzt; es erfolgen
somit keine weiteren Zustellungen mehr. Die Scheibe feuert bei den weiteren Schleifhüben
aus.
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Zwecks Zustellung von Hand können mittels des Knopfes 76 neben dem
Zustellhandrad die Mitnahmeklinken 36, 37 außer Eingriff mit den Sperrädern 38,
39 gebracht werden, so daß unmittelbar mit dem Handrad zugestellt werden kann.
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An Stelle der hier dargestellten hydraulisch betätigten Zähl- und
Schalteinrichtungen können natürlich in entsprechender Weise durchgebildete, elektrisch
betätigte Einrichtungen Anwendung finden.