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Wälzfräser-Prüfmaschine mit Geschwindigkeitssteuerung Gegenstand
der Erfindung ist eine Einrichtung zur Verkürzung der Meßzeit bei einer Wälzfräser-Prüfmaschine.
Bei den meisten bekannten Wälzfräser-Prüfgeräten beruht der Meßvorgang auf der relativen
Verschraubung eines die Schneidkanten der Werkzeuge an einem eingestellten Halbmesser
punktformig berührenden Tasters mit dem Fräser. Es ist auch ein motorisch angetriebenes
Gerät bekanntgeworden, bei dem der Meßtaster nicht auf einem veränderlichen, einstellbaren,
während des Meßvorganges konstanten Halbmesser des sich drehenden Fräsers parallel
zu dessen Achse geführt wird, sondern sich unter Hinzufügung einer zweiten, zu dieser
Bewegung senkrechten Bewegungskomponente während der Durchschraubung auf der in
der Grundzylindertangentialebene verlaufenden Eingriffslinie des Fräsers bewegt.
Diese Geräte besitzen die Schneidkante jeweils nur an einem Punkt berührende kugel-
oder pilzförmige Meßtaster, welche beim Überfahren einer Schneidkante einen Ausschlag
machen, dessen Höhe den Meßwert darstellt. Bei dem geschilderten Meßverfahren wird
die Axial- oder Eingrifisteilung des Fräsers gemessen.
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Soll die Form der Schneidkanten auf den Geräten gemessen werden, dann
müssen diese unter schrittweiser radialer Verstellung des Meßtasters punktweise
unter jeweiliger Verschraubung um den dazu erforderlichen kleinen Winkel abgetastet
werden.
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Demgegenüber bedeutet die durch die deutsche Patentschrift 919074
bekanntgewordene Verwendung eines schneidenförmigen Meßtasters, der mit seiner Meßschneide
in die Richtung einer Erzeugenden der Evolventen-Grundschnecke des Wälzfräsers eingestellt
wird, eine erhebliche Verbesserung. Da die so eingestellte Meßschneide des Tasters
die Schneidkante des Fräsers unter einem kleinen Winkel kreuzt, überstreicht sie
diese bei der Durchschraubung in ihrer ganzen Länge, und der Taster erfaßt das ganze
Schneidkantenprofil in einem Zuge. Beim Durchschrauben ist die Meßschneide aber
jeweils nur auf einem kurzen Bereich der Fräserdrehung mit der Schneidkante in Berührung,
während des größeren Teiles der Drehung geht sie frei über die Zwischenräume zwischen
den einzelnen Schneidkanten. Um die Schneidkantenprofile genau erfassen und mit
dem Schreibgerät aufzeichnen zu können, darf die Durchschraubgeschwindigkeit bei
der Messung nur klein sein. Diese nimmt daher, wenn mehrere oder alle Zähne des
Fräsers abgetastet werden sollen, eine erhebliche Zeit in Anspruch. Auch der Verbrauch
des stetig ablaufenden Diagrammpapiers wird unverhältnismäßig groß und die Meßdiagramme
unübersicht-
lich, da nur in großen Abständen die Diagramme der einzelnen Flanken
geschrieben werden.
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Die Aufgabe, die angesichts dieser für die praktische Anwendung des
beschriebenen Meßverfahrens sehr empfindlichen Nachteile zu lösen war, bestand darin,
die Meßzeit auf ein wirtschaftliches Maß herabzusetzen und den übermäßigen Verbrauch
an Schreibpapier auf den für die Aufzeichnung der Diagramme selbst erforderlichen
Bedarf einzuschränken.
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Die Erfindung sieht zur Vermeidung der langen Leerlaufzeiten vor,
ähnlich wie in bekannter Weise bei Bearbeitungsmaschinen die Bearbeitungszeit dadurch
verkürzt wird, daß Leerwege mit einem größeren Vorschub (Eilgang) durchlaufen werden,
die Wälzfräser-Prüfmaschine mit einer Geschwindigkeitssteuerung zu versehen, welche
die bei Überstreichen der Schneidkanten des Fräsers durch die Meßschneide erforderliche
kleine Durchschraubgeschwindigkeit (Meßgeschwindigkeit) während des Durchlaufens
der Zwischenräume, in denen sich keine Schneidkante in Berührung mit der Meßschneide
befindet, vergrößert und den Transport des Schreibpapiers in dieser Periode stillsetzt.
Hierbei wird die Umsteuerung von der langsamen Meßgeschwindigkeit auf die erhöhte
Leergeschwindigkeit durch einen beim Abfall der Meßschneide von einer Fräserschneidkante
entstehenden elektrischen Impuls ausgelöst, also durch das Werkstück selbst bewirkt,
ähnlich wie
es auch bei Bearbeitungsmaschinen bekannt ist, Steuerimpulse
durch vom Sollwert abweichende Abmessungen der Werkstücke auslösen zu lassen. Die
Erfindung sieht außerdem vor, daß gleichzeitig mit der Umschaltung auf die erhöhte
Leergeschwindigkeit der Transport des Diagrammschreibpapiers ausgeschaltet wird,
während die Umschaltung auf die kleinere Meßgeschwindigkeit nach Durchlaufen des
leeren Zwischenraumes und die Wiedereinschaltung des Schreibpapiertransportes durch
ein einstellbares Zeitschaltwerk erfolgt. Mit diesen Maßnahmen wird der angestrebte
Zweck erreicht, die Messung mit einem geringstmöglichen Zeitaufwand durchzuführen
und das Meßergebnis bequem auswertbar und mit kleinstem Bedarf an Diagrammschreibpapier
festzuhalten.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den
Zeichnungen stellt dar: Fig. 1 einen Wälzfräser in Stirnansicht mit eingezeichneter
Meßschneide, Fig. 2 ein Meßdiagramm, wie es von einem Meßgerät ohne Geschwindigkeitssteuerung
erhalten wird, Fig. 3 ein Meßdiagramm, wie es von der Meßmaschine mit Geschwindigkeitssteuerung
erhalten wird, Fig. 4 und 5 die Meßmaschine in Ansicht und von der Seite mit dem
getrennt aufgestellten elektrischen Schreibgerät, Fig. 6 das Schema der elektrischen
Steuerung in vereinfachter Darstellung.
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In Fig. 1 ist mit 1 der Fräser und mit 2 die Meßschneide bezeichnet,
die tangential zum Grundzylinder um den Steigungswinkel an diesem gegen die Zeichenebene
geneigt verläuft. In der gezeichneten Projektion kreuzt die Meßschneide 2 die Fräserschneidkante
3 unter dem bei Durchlauf vom Zahnkopf bis zum Zahnfuß sich etwas vergrößernden
Winkel.. Der Drehwinkel des Fräsers, währenddessen die Schneide in Berührung mit
der Schneidkante ist, ist mit cp,, der Drehwinkel vom Abfallen der Meßschneide von
der Schneidkante 3 bis zum Auflaufen auf die Schneidkante 4 mit 92 bezeichnet. Man
erkennt, daß der Leerwinkel 92 erheblich größer ist als der Winkel q,l, innerhalb
dessen das Schneidkantenprofil von der Meßschneide berührt wird.
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Das Meßdiagramm Fig. 2 erhält man mit einem Gerät, das bei der Prüfung
mit konstanter Drehzahl durchläuft. Die den Drehwinkeln q,l zugeordneten Profilmeßkurven
5 nehmen darin einen viel kleineren Raum ein als die Leerwege 6, die den Winkeln
q,i, zugeordnet sind. Fig. 3 stellt ein Meßdiagramm dar, wie man es mit einer Prüfmaschine
erhält, die mit der erfindungsgemäßen Geschwindigkeitssteuerung ausgestattet ist.
Hier sind die Leerwege praktisch verschwunden, eine Profilkurve 7 folgt unmittelbar
auf die andere. Außerdem ist die Meßzeit infolge des beschleunigten Durchlaufens
der Leerwinkel bedeutend verkürzt, obgleich, wie man an der ge streckten Profilkurve
erkennt, die eigentliche Meßgeschwindigkeit gegenüber derjenigen bei Aufzeichnung
des Diagrammes der Fig. 2 noch erheblich herabgesetzt wurde.
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Fig. 4 und 5 stellen beispielsweise in Front- und Seitenansicht eine
Wälzfräser-Prüfmaschine dar, die mit der erfindungsgemäßen Geschwindigkeitssteuerung
versehen ist. Der Aufbau dieser Maschine, die Gegenstand des Patentes 1 027 886
ist, sei hier nur kurz so weit beschrieben, wie es für das Verständ-
nis der Geschwindigkeitssteuerung
notwendig ist. Die Maschine besteht aus einem Bett 8, auf dessen Oberseite ein Schlitten
9, der Wälzschlitten, geführt ist, der zwei Wälzlinieale 10 und 11 trägt. Der zu
messende Fräser 12 ist an einem an der Rückseite des Bettes verschraubten Ständer
13 zwischen Spitzen aufgenommen und an seinem unteren Ende mit einer Buchsel4 gekuppelt,
die zwei Wälzscheiben 15, 16 trägt, von denen hier die obere, 15, im Eingriff mit
dem Wälzlineal 10 steht. In einer senkrechten Führung an der Vorderseite des Bettes
8 ist der Meßschlitten 17 geführt, der seinen Antrieb durch einen Kulissenstein
erhält, der in den Schlitz einer auf dem Wälzschlitten gelagerten, im Winkel einstellbaren
Kulisse 18 eingreift. Auf einem nach dem Grundsteigungswinkel (/g) des Fräsers einstellbaren
Schwenk-Kopf 19 des Meßschlittens 17 ist der Meßkopf 20 mit dem schneidenförmigen
Meßtaster 21 in Richtung quer zur Fräserachse geführt. Der Meßkopf 20 greift mit
einem Stein in den Schlitz einer an der Meßschlittenführung befestigten Kulisse
22 an.
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Das Handrad 23 dient zum Antrieb der Wälzschlittenbewegung beim Einstellen
der Maschine, während diese Bewegung beim Messen durch einen nicht dargestellten
Elektromotor angetrieben wird.
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In dem vereinfachten den Wälzschlittenantrieb betreffenden Teil des
Gesamtschaltschemas der Prüfmaschine ist mit 24 der Anker des Motors für den Wälzschlittenantrieb
und mit 25 seine Feldwicklung bezeichnet. 26 ist ein Transformator, der die Spannung
für den Gleichrichter27 liefert, der einerseits den Erregerstrom für 25 und andererseits
über die Potentiometer28 und 29 den Steuerstrom für die Steuerwicklung der Transduktoren
30 und 31 liefert, die ihrerseits den Ankerstrom für 24 hergeben. 32 bis 35 sind
Gleichrichter für den Ankerstrom. 36 und 37 sind von nicht dargestellten Druckknöpfen
beaufschlagte Relais, welche über die je vier eingezeichneten Kontakte a bis d den
Motor auf Rechts- oder Linkslauf schalten. 38 ist ein Relais, das die Kontaktgruppen
39 a, 39 b und 40 a, 40 b schaltet. Dieses Relais wird, wie schematisch angedeutet,
vom Schreibgerät 41 geschaltet, das seinerseits die Impulse des elektrischen Meßtasters
42 verstärkt und aufschreibt.
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Die Wirkungsweise der Prüfmaschine ist folgende: Nach Drücken des
entsprechenden Druckknopfes schaltet eines der Relais 36 oder 37 den Wälzschlittenantriebsmotor
24/25 im Rechts- oder Linkslauf ein. Über nicht dargestellte Antriebselemente versetzt
dieser den Wälzschlitten in Bewegung, wobei er zunächst mit der kleineren Meßgeschwindigkeit
läuft. Durch das Wälzlineal 10 wird die Wälzscheibe 15 mitgenommen und versetzt
den Fräser 12 in Drehung. Zugleich verschiebt die entsprechend eingestellte Kulisse
18 den Meßschlitten 17 über einen Kulissenstein parallel zur Fräserachse um das
sich aus der Steigung ergebende Maß in Richtung der Fräserachse. Dadurch verschraubt
sich der schneidenförmige Meßtaster 21, der vorher in der Grundzylindertangentialebene
nach dem Grundsteigungswinkel des Fräsers eingestellt wurde, relativ zu diesem,
und seine Meßschneide überstreicht die Schneidkanten in der aus Fig. 1 ersichtlichen
Weise.
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Die aus den Ausschlägen des elektrischen Meßtasters resultierenden
Spannungsschwankungen werden im Verstärker des elektrischen Schreibgerätes 41 verstärkt
und von der Schreibfeder aufgeschrieben.
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Fällt nun nach dem Passieren der Schneidkante der Meßtaster von dieser
ab, so veranlaßt der dadurch ausgelöste plötzliche Spannungssprung über nicht dargestellte
Schaltmittel das Anziehen des Relais 38.
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Dadurch werden die Kontakte 39 a, 39b gelöst und 40a, 40b geschlossen.
An Stelle der vorher am Potentiometer 28 eingeregelten niederen Spannung wird dadurch
an die Steuerwicklung der Transduktoren 30 und 31 die höhere am Potentiometer 29
eingestellte Spannung gelegt, die dem Motor eine erhöhte Drehzahl und damit dem
Wälzschlitten die größere Leergeschwindigkeit für das Durchlaufen der Zwischenräume
bis zur nächsten Schneidkante erteilt. Durch ein im Schreibgerät eingebautes, nicht
gezeichnetes, einstellbares Zeitschaltwerk wird kurz vor Erreichen der nächsten
Schneidkante über das Relais 38 wieder die langsame Meßgeschwindigkeit durch Öffnen
des Kontakts 40 und Wiederschließen des Kontakts 39 eingeschaltet, usf., bis ein
Endanschlag das Gerät nach Durchlauf des gesamten Meßweges stillsetzt.
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Die Geschwindigkeitssteuerung kann natürlich auch vorteilhaft bei
Verwendung kugel- oder pilzförmiger der Messung der Axial- oder Eingriffsteilung
dienender Meßtaster benutzt werden, indem beim obere streichen der Schneidkanten
durch diese Taster die Durchschraubgeschwindigkeit kurzzeitig herabgesetzt wird.
Dadurch wird einerseits die Sicherheit der Messung erhöht, da die Tasterausschläge
langsamer vor sich gehen und für das Schreibgerät mehr Zeit zur Aufzeichnung der
Diagramme zur Verfügung steht, und andererseits durch die erhöhte Leergeschwindigkeit
noch Zeit gespart.