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Verfahren und Einrichtung zum Profilabrichten der Schleifscheiben
zum Schleifen von Schnecken Das Profilieren von Formschleifscheiben, mit denen die
Flanken von Schnecken, speziell Evolventenschnecken, geschliffen werden sollen,
kann grundsätzlich nach zwei verschiedenen bekannten Verfahren durchgeführt werden.
Bei dem einen Verfahren wird die Schleifscheibe nach einer Schablone abgerichtet,
die aus Herstellungs- und Genauigkeitsgründen in der Regel das Profil der Schleifscheibe
in vergrößertem Maßstab besitzt. Bei dem anderen Verfahren wird ein mit seiner Spitze
auf der in der Regel geradlinigen Erzeugenden der Schneckenflanke geführter Abrichtdiamant
unter zahlreichen Hin- und Herbewegungen gegenüber der Schleifscheibe so verschraubt,
daß seine Spitze die der zu schleifenden Flanke entsprechende Schraubenfläche einhüllt.
Die Diamantspitze erzeugt dadurch an der Scheibe das zum Schleifen der Schneckenflanke
erforderliche, kinematisch richtige Profil. Obgleich beim Abrichten der Scheibe
nach diesem Verfahren kein eigentlicher Wälzvorgang, sondern lediglich eine relative
Verschraubung von Abrichtgerät und Schleifscheibe vorhanden ist, seien diese Geräte
entsprechend dem Werkstattgebrauch und zur kennzeichnenden Unterscheidung von den
mit Schablonen arbeitenden Geräten im folgenden als Wälzabrichtgeräte bezeichnet.
Der Hauptvorteil dieser Geräte liegt darin, daß sie unabhängig vom jeweiligen Arbeitsdurchmesser
der Schleifscheibe an dieser das richtige Arbeitsprofil ohne jede Schablone erzeugen.
Dem steht der Nachteil gegenüber, daß, wenn man sich für die Durchschraubung beim
Abrichten der Schleifscheibe der gegebenen Arbeitsbewegungen der Maschine bedienen
will, das Abrichtgerät an Stelle des Werkstückes in der Maschine, also normalerweise
zwischen deren Spitzen, aufgenommen werden muß. Dieser Umstand macht im Verein mit
der für eine dichte Einhüllung erforderlichen großen Zahl von Hüben des Diamanten
den Abrichtvorgang umständlich, zeitraubend und daher teuer. Grundsätzlich wäre
es zwar möglich, eine Wälzabrichtvorrichtung zu konstruieren, die nicht an der Werkstückspindel
aufgenommen zu werden braucht, aber eine derartige Einrichtung würde wegen des erforderlichen
zusätzlichen Antriebes so schwierig und aufwendig, daß ihr wirtschaftlicher Nutzen
und die erreichbare Genauigkeit sehr fraglich wären.
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Die mit Schablonen arbeitenden Abrichtvorrichtungen lassen sich ohne
Schwierigkeit so bauen, daß sie ortsfest an der Maschine angebracht und ohne Beeinträchtigung
des Arbeitsprozesses betätigt werden können. Bei ihnen brauchen auch die Abrichtdiamanten
jeweils nur einen Hub zu machen, um die Scheibe zu profilieren. Der Zeitaufwand
für den Abrichtvorgang ist daher bei den Schablonenabrichtvorrichtungen erheblich
geringer als bei den Wälzabrichtvorrichtungen. Ihr Hauptnachteil liegt in d--r Notwendigkeit
der Berechnung, Aufzeichnung und Herstellung der Schablonen, die wegen der erforderlichen
hohen Genauigkeit viel Zeit und den Einsatz hochwertiger Arbeitskräfte und Maschinen
erfordern. Hinzu kommt, daß die theoretisch richtige Form der Schleifscheibe zum
Schleifen einer Schraubenfläche vom Durchmesser der Scheibe nicht unabhängig ist,
so daß man bei hohen Genauigkeitsanforderungen nach eingetretener größerer Durchmesserverminderung
der Schleifscheibe eine neue Schablone berechnen und herstellen müßte.
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Die Erfindung vereinigt die Vorzüge beider vorstehend geschilderten
Verfahren unter weitgehender Vermeidung ihrer Nachteile. Der Grundgedanke des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht darin, zunächst mittels einer an der Werkstückspindel der Schleifmaschine
aufgenommenen Wälzabrichtvorrichtung nur eine Flanke der Schleifscheibe abzurichten,
dann mit dieser Schleifscheibenflanke im Einstechverfahren eine einseitige Schablone
zu schleifen und anschließend mit einer durch diese einseitige Schablone gesteuerten
Abrichtvorrichtung beide Flanken der Schleifscheibe spiegelbildlich zu profilieren.
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Die mit dieser Kombination der beiden bekannten Verfahren verbundenen
Vorteile gegenüber jedem einzelnen von ihnen sind klar ersichtlich. Der mit dem
Wälzabrichten verbundene größere Zeitaufwand tritt nur einmal beim Abrichten der
einen für das Schleifen der Schablone benötigten Schleifscheibenflanke auf. Die
theoretisch richtige Form der Sr-hablone
wird ohne jede umständliche
Berechnung und Aufzeichnung in einem einfachen Arbeitsgang in großer Genauigkeit
erhalten. Sie kann unter Wahrung dieser Genauigkeit durch die im folgenden näher
beschriebene Abrichtvorrichtung mit dem geringstmöglichen Zeitaufwand nach Bedarf
beliebig oft auf beide Aanken der abzurichtenden Schleifscheibe übertragen werden.
Ist eine so große Durchmesserverminderung der Schleifscheibe nach der Herstellung
der Schablone eingetreten, daß eine Profilkorrektur notwendig erscheint, dann kann
diese durch erneutes einseitiges Abrichten der Scheibe mit der Wälzabrichtvorrichtung
und Nachschleifen der Schablone erfolgen. Bei Einzelfertigungen, bei denen die Herstellung
der Schablone nicht lohnen würde, können beide Schneckenflanken im Umschlag mit
der mittels der Wälzabrichtvorrichtung einseitig profilierten Schleifscheibe geschliffen
werden.
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Die folgende Beschreibung läßt die konstruktiven Einzelheiten der
zur Durchführung des geschilderten Verfahrens entwickelten Wälzabrichtvorrichtung,
der Schleifvorrichtung für die Schablone und der Schablonenabrichtvorrichtung erkennen.
In den Zeichnungen bedeutet Fig. 1 eine Seitenansicht der in der Werkstückspindel
der Schleifmaschine aufgenommenen Wälzabrichtvorrichtung, Fig. 2 eine Ansicht zu
1 in Richtung gegen die Werkstückspindel, Fig. 3 eine Seitenansicht der Schleifvorrichtung
für die Schablone, Fig.4 eine Draufsicht auf die Schleifvorrichtung für die Schablone,
Fig.5 eine Teilansicht der Schleifvorrichtung für die Schablone in Richtung der
Schleifscheibenebene, Fig. 6 bis 8 schematische Darstellungen der Schablone in drei
Herstellungsstadien, Fig.9 ein Längsschnitt durch die Schablonenabrichtvorrichtung,
Fig. 10 ein Längsschnitt durch die Schablonenabrichtvorrichtung längs der Linie
A -A, senkrecht zur Schnittebene von Fig. 9, Fig. 11 ein Querschnitt der
Schablonenabrichtvorrichtung längs der Linie B-B in Fig. 9.
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In Fig. 1 und 2 stellt 1 die zu profilierende Schleifscheibe und 2
das vordere Ende der Werkstückspindel der Maschine dar. 3 ist ein Einsatzkegel in
der Werkstückspindel, auf dessen zylindrischem, genau laufenden Zapfen ein Lagerkörper
4 mittels einer Klemmschraube 5 festgeklemmt werden kann. Anstatt in dieser beispielsweise
dargestellten Art kann der Lagerkörper natürlich auch in anderer Weise an der Spindel
zentriert und befestigt sein. Der Lagerkörper 4 ist mit einer Kreisbogenführung
6 versehen, in der sich ein Schwenkteil 7 mit zwei Führungsstangen 8 für einen Schlitten
9 so einstellen läßt, daß die Führungen einen Winkel von 90 bis 45° zur Werkstückspindelachse
bilden, d. h. nach der angedeuteten Winkelteilung auf den Winkel der geradlinigen
Erzeugenden der zu schleifenden Schnecke zur Schnekkenachse - bei einer Evolventenschnecke
ist das der Grundsteigungswinkel (;") - von 0 bis 45° eingestellt werden können.
Der Abrichtdiamant 10 sitzt in einem rechtwinklig zu den Führungen 8 verstellbaren
Schieber 11 auf dem Schlitten 9. Er kann nach einer (nicht dargestellten) Skala
mit Nonius bzw. unter Verwendung von Endmaßen auf den Grundkreisradius rg. eingestellt
werden. Da auch r{ -- 0 eingestellt werden kann, läßt sich die Schleifscheibe auch
zum Schleifen archimedischer Schnecken abrichten. Die fliegende Anordnung der Vorrichtung
hat den Vorteil, daß die Durchschraubung ohne jede Behinderung durch Anstoßen von
Vorrichtungsteilen an der Schleifscheibe erfolgen kann. Der Diamant wird durch axiale
Zustellung des Scheifschlittens unter gleichzeitiger Durchschraubung langsam und
vorsichtig an die Schleifscheibe herangebracht, bis er sie nach einer genügenden
Zahl von Hüben, von Hand oder bei entsprechender Konstruktion des Wälzabrichtgerätes
auch maschinell betätigt, vollständig abgerichtet hat. -In den Fig. 3 bis 5 ist
12 ein zwischen den Spitzen der Schleifmaschine aufgenommener, durch einen Mitnehmer
13 mit der Spindel gekuppelter Lagerkörper, der nach Lösen einer Klemmschraube 14
nach einer Libelle 15 genau in die horizontale Lage ausgerichtet werden kann. Nach
dieser Ausrichtung liegt die Achse einer an dem Lagerkörper 12 vorgesehenen Kreisführung
16 horizontal. Auf einem Schwenkteil 17, das in dieser Kreisführung verstellbar
gelagert ist, wird die zu schleifende Schablone 18 aufgespannt. Das Schwenkteil
17 wird zum Schleifen der Schablone nach der angedeuteten Winkelteilung 17'
auf den mittleren Steigungswinkel der zu schleifenden Schnecke eingeschwenkt. Die
Fläche der Schablone liegt dann in der Normalebene zur mittleren Steigung.
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Fig.6 stellt die Schablone vor dem Schleifen, Fig. 7 nach dem Schleifen
und Fig. 9 nach der endgültigen Fertigstellung dar. Die vorbereitete Platte (Fig.
6) wird zum Schleifen unter Anlage der Seitenflächen 19 und 20 in die Schleifvorrichtung
eingespannt. Die Risse 21 und 22 werden nach dem Schleifen eingeritzt und die Flächenzipfel
23 und 24 von Hand fortgenommen.
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In Fig. 9 bis 11 ist 25 der Schleifspindellagerkörper. Auf zwei in
ihm befestigten Säulen 26 und 27 ist ein Schlitten 28 geführt. Auf dem Schlitten
28 gleitet in einer prismatischen Bahn 29 ein Schieber 30. der von einem Ölkolben
31 über den Mitnahmebolzen 32 hin- und herbewegt werden kann. In einer Querbohrung
am oberen Ende des Schiebers 30 ist eine Büchse 33 mit einem in ihr durch Gewinde
und Kontermutter axial verschieb- und feststellbaren Taststift 34 längsverschieblich
geführt. Der Taststift liegt mit seiner Spitze an der im Schlitten 26 mittels einer
Klemmplatte 35 festgeschraubten Schablone 36 an. In einen Querschlitz 37 der Büchse
33 greift ein Zapfen 38 ein, der mittels eines Hubarmes 39 an einer Welle
40 befestigt ist. Die Welle 40 trägt an ihrem unteren Ende eine Hubscheibe
41 mit zwei Kurbelzapfen 42 und 43, die auf dem gleichen Radius sitzen wie der Zapfen
38. Die Zapfen 42 und 43 greifen in Querschlitze 44 und 45 zweier Führungsstangen
46 und 47 ein, an denen die Halterungen 48 und 49 mit dem Abrichtdiamanten 50 und
51 befestigt sind. Die Führungsstangen 46 und 47 sind einerseits im Kopfstück des
Schiebers 30 geführt und stützen sich andererseits in parallelachsigen Bohrungen
der Diamanthalterungen 48 und 49 aufeinander ab. Durch zwei Druckfedern 52 und 53
werden die Führungsstangen mit den Diamanten nach außen gedrückt; das hierdurch
über die Kurbelzapfen 42 und 43 auf die Hubscheibe 41 ausgeübte Drehmoment überträgt
sich über die Welle 40 und den Exzenterzapfen 38 auf die Büchse 33 und bringt den
Taststift 34 zur
sicheren Anlage an der Schablone 36. Damit wird
sämtliches schädliches Spiel zwischen Schablone und Diamanten herausgebracht. Zwei
am Schieber 30 angreifende und am Schlitten 28 befestigte Zugfedern 54 und 55 halten
den Schieber in seiner oberen Lage, solange der Kolben 31 nicht durch Drucköl beaufschlagt
ist. In eine steile Gewindenut 56 einer im Kolben 31 befestigten Büchse 57 greift
ein an einer Welle 58 sitzender Zapfen 59 ein. Die im Schlitten 28 gelagerte Welle
58 trägt an ihrem unteren Ende einen in einem Schwenkarm 60 befestigten Diamanten
61.
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Die leicht verständliche Wirkungsweise dieser Einrichtung ist die
folgende: Wird der Ölkolben 31 durch Drucköl beaufschlagt, dann bewegt er sich und
damit den Schieber 30 nach unten. Der Taststift 34 gleitet dabei unter der Wirkung
der Federn 52 und 51 an der Schablone 36 entlang und überträgt durch den geschilderten
Mechanismus ihre Form spiegelbildlich auf die Bahn beider Abrichtdiamanten 50 und
51, die die Schleifscheibe profilieren. Gleichzeitig wird der Welle 58 durch die
Gewindenut 56 und den Zapfen 59 eine Drehung erteilt, wodurch der Diamant 61 den
Außendurchmesser der Scheibe abrichtet. Durch die axiale Einstellung des Taststiftes
34 kann der Abstand der Diamanten 50 und 51 entsprechend der erforderlichen Dicke
des Schleifscheibenprofils zur Erzeugung der richtigen Lückenweite der zu schleifenden
Schnecke geregelt werden.
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Die radiale Zustellung der ganzen Abrichtvorrichtung zur Schleifscheibe
kann von Hand über einen Vierkant 62 oder selbsttätig von der Maschine her über
das Ritzel 63 auf der Zustellspindel 64 erfolgen.