-
Maschine zum Feinschleifen fertiggeformter, stark profilierter Werkstücke
Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Feinschleifen fertiggeformter,
stark profifierterWerkstücke mit einem gegen die Profilfläche gedrückten und durch
einen Antrieb in vertikal oszillierende Bewegung versetzten Honstein und einem gesonderten
Drehantrieb für das Werkstück, wobei -das Werkzeug auf einem Schwenkarm gelagert
ist, auf den eine gleichmäßige Belastung einwirkt.
-
Es ist bereits eine Maschine zum Feinstbearbeiten von abwickelbaren
Regelflächen yon Werkstücken bekannt, bei welcher das Werkzeug elastisch, z. B.
mittels eines gleichmäßig vorgespannten Luftpolsters, gegen das Werkstück angedrückt
wird. Hierbei werden Werkzeug und Werkstück gegeneinander so bewegt, daß die zu
bearbeitende Fläche als Schablone für das Werkzeug dient, wobei sich das Werkzeug
auf die Form der zu bearbeitenden Fläche einstellt. Hiermit können auch unregelmäßig
geformte Werkstücke, z. B. Turbinenschaufeln, bearbeitet werden.
-
Ferner ist eine Honmaschine für zylindrische Werkstücke bekannt, bei
welcher das Werkstück an einem periodisch zustellbaren Wirkstückschlitten drehbar
gelagert ist und wobei das Werkzeug an einem ebenfalls einstellbaren Werkzeugkopf
oszillierend angebracht und federnd gegen das Werkstück vorgespannt ist. Diese Maschine
ist nur für regelmäßige zylindrische Werkstücke verwendbar.
-
Es ist auch eine Schwingschleifinaschine bekannt, welche insbesondere
zur Bearbeitung langer Werkstücke dient. Hierbei ist jedoch lediglich eine oszillierende
Werkzeugbewegung sowie die Zustellbewegung vorgesehen, so daß lediglich zylindrische
Werkstücke bearbeitet werden können.
-
Ferner ist es z. B. zur Kopierbearbeitung bekannt, hydraulisch betätigte
und gesteuerte Arbeitsschlitten vorzusehen, wobei auch Fühlersteuerungen zur Anwendung
kommen können.
-
Die Erfindung hat die Aufgabe, fertiggeformte, jedoch stark profilierte
Werkstücke einer Feinstschleifbearbeitung zu unterziehen' wobei ein selbsttätiger
ebeitsablauf sowie allseitig gleichmäßiger Schleif-Irack Voraussetzung sind. Dabei
darf die Abtragung Jes vorgeformten Profils aus Gründen der Maßialtigkeit nicht
von der Werkstückform bzw. von der eweiligen Neigung der zu bearbeitenden Fläche
abiängig sein.
-
Die Erfindung geht aus von einer Maschine zum 3einschleifen fertiggeformter,
stark profilierter Werk-;tücke mit einem gegen die ProflMäche gedrückten ind durch
einen Antrieb in vertikal oszillierende Bevegung versetzten 1-Ionstein und einem
gesonderten )rehantrieb für das Werkstück, wobei das Werkzeug auf einem Schwenkarm
gelagert ist, auf den ein einen einstellbaren, gleichmäßigen, elastischen. Anlagedruck
am Werkstück sicherndes, fluidales Belastungsmittel wirkt, und das Werkzeug beim
Bestreichen der Werkstück-Arbeitsfläche eine durch ihren Profilunterschied verursachte
Schwenkbewegung parallel zur Axbeitsdruckrichtung ausführt.
-
Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß der das Werkzeug tragende
Schwenkarm samt Schwenkachse an einem parallel zur Richtung des Arbeitsdruckes mittels
eines hydraulischen Triebes verschiebbaren Schlitten gelagert ' ist und der
Schwenkarm entsprechend seinem Schwenkausschlag über ein einstellbares Tastgestänge
einen Steuerschieber für den hydraulischen Trieb des Schlittens betätigt. Hierdurch
wird erreicht, daß auch bei stark profilierten Flächen das Werkzeug mit konstantem
Arbeitsdruck angreifen und sich jeweils entsprechend der Profilierung einstellen
kann, so daß eine konstante Werkstückabtragung und damit hohe Formgenauigkeit bei
gleichniäßiger FeinschlifIgüle erzielt wird.
-
In weiterer Ausbildung der Erfmdung ist die Steuerung der Maschine
derart ausgebildet, daß am Schwenkarin ein in einer Gewindehülse gleitbar geführter
und unter regulierbarem Federdruck stehender Taststift anlieA dessen Bewegung unter
Zwischenschaltung einer gegen eine Anschlagschraube wirkenden Stellhülsö auf den
Steuerschieber
übertragbar ist. Damit wird eine einfach aufgebaute,
jedoch sicher und genau wirkende Steueranordnung erzielt, die ohne äußere, z. B.-
von einer Bedienungsperson aufzubringende Steuerbefehle arbeitet.
-
Vorteilhaft weist der das Werkzeug tragende Schwenkarm eine Mehrzahl
von Werkzeugeinspannstellen auf, die in unterschiedlichen Abständen von der Schwenkachse
des Schwenkarms hegen, so daß eine weitgehende Anpassungsfähigkeit an die
je-
weilige Werkstückform möglich ist.
-
Um eine noch allgemeinere Verwendbarkeit der Maschine zu erreichen,
weist der Schwenkarm in weiterer Ausbildung der Erfindung am freien Ende einen Werkzeughalter
auf, der um eine parallel zur Schwenkachse des Schwenkarmes angeordnete Achse schwenkbar
gelagert und mit einer Klemmvorrichtung in unterschiedlichen Schwenkstellungen am_
Schwenkarm festspannbar ist.
-
Der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ferner
dadurch auf alle vor-kommenden Feinbearbeitungsprobleme erstreckt werden,
daß der Schwenkarm an einem Träger gelagert ist, der den Steuerschieber trägt und
um eine parallel zur Schwenkachse des Schwenkarmes angeordnete Achse am Werkzeugschlitten
dreheinstellbar befestigt ist.
-
Mit der erfindungsgemäßen Feinschleifmaschine kann demnach eine selbsttätige
Feinschleifbearbeitung auch bei stark profilierten Werkstücken erzielt werden, wobei
hohe Maßhaltigkeit gewährleistet ist, ohne daß die Gefahr besteht, daß an einzelnen
Stellen eine zu hohe, an anderen Stellen eine zu
geringe Abtragung und eine
unterschiedliche Oberflächengüte auftreten.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Maschine wird nachfolgend an Hand vo n
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht der Maschine,
wobei Werkzeug und Werkstück weggelassen sind, F i g. 2 eine Vorderansicht
in Richtung des Pfeils A in F i g. 1, wobei Werkzeug und Werkstück
vorhanden sind, F i g. 3 eine Draufsicht der F i g. 1,
F i
g. 4 einen horizontalen Teilschnitt längs der Linie IV-IV in F i g.'1, F
i g. 5 eine Teilseitenansicht entsprechend F i g. 1
in größerem Maßstab
-der dargestellten Teile, F i g. 6 eine Stirnansicht in Richtung des Pfeils
B in F i g. 5, wobei einige Teile geschnitten sind, F i g. 7 eine
Untöransicht des Werkzeughalters ohne den ihn tragenden Werkzeugschlitten, F i
g. 8 eine Teilansicht einer abgeänderten Ausführungsform von Uilen der Maschine,
F i g. 9 einen Horizontalschnitt durch das Werkstück längs der Lihie-IX-IX
in F i g. 8 und F i g. 10 und 11 Teilansichten verstellbarer
Verlängerungen für den Werkzeughalter.
-
Wie aus F i g. 1 bis 4 hervorgeht, hat die Maschine einen auf
Rädern 2 fahrbaren Maschinenrahmen 1, der in seinem unteren Teil
3 einen ölvorratsbehälter enthält. Ein Elektromotor 4 treibt eine Ölpumpe
5, diä das öl vom Vorratsbehälter über nicht dargestellte Rohrleitungen
einem ölmotor 6 zuführt. Der- Ölmotor 6 treibt über einen Keilriemen
8 und Riemenscheiben 7 und 9 die Welle 10 eines kreisförmigen
magnetischen Werktisches 11,
der während des Honens mit konstanter Geschwindigkeit
umläuft. Der Werktisch kann in beiden Richtungen ständig umlaufen. Er kann aber
auch je nach dem zu behandelnden Werkstück eine hin- und hergehende Drehbewegung
unter dem Einfluß einer hydraulischen Umsteuervorrichtung 12 (F i g. 4) ausführen,
deren Betätigungsarm 13 abwechselnd auf zwei Mitnehmerstifte14 einwirkt,
die an gewünschter Stelle in Randlöcher einer Umsteuerscheibe 15 eingesetzt
sind. Letztere ist an der Werktischwelle 10 befestigt.
-
über dem Werktisch befindet sich ein auf- und niedergehender Maschinenkopf
16, der an drei Säulen 17 senkrecht verschiebbar ist. Die Ver--schiebung
geschieht mittels der Kolbenstange 18
eines mit Drucköl hydraulisch beaufschlagten
Kolbens, dessen Betätigungszylinder19 ebenso wie die Säulen 17 am Maschinenrahmen
1 befestigt ist. Der Kolbenhub kann so eingestellt werden, daß der
Maschinenkopf 16 einen Hub von bestimmter Länge mit voreingestellter konstanter
Geschwindigkeit während des Honens ausführt, wobei das öl dem Zylinder
19 durch die Pumpe 5 zugeführt wird. Eine Stellstange 20, die mit
Schraubenfedern 21 an auf den Säulen 17 und am Maschinenrahmen
1 be-.festigten Lagern 22 und 23 abgestützt ist, trägt zwei Anschläge
24 mit Fortsätzen 24 X, die sich gegen einen Stift 25 am Maschinenkopf
16 legen können. Die Anschläge 24 können durch Verschiebung längs der SteRstange
zunächst roh und ihre Fortsätze 24 X
dann je mittels einer Mikrometerschraube
genau eingestellt werden. Die SteRstange 20 weist zwei Stifte 26 auf, welche
abwechselnd den Stellarm 27 X eines hydraulischen Wendeschiebers
27 betätigen können, der am Maschinenrahmen angebracht ist und den Hubzylinder
19 des Maschinenkopfes umsteuert.
-
Wie aus F i g. 2 bis 5 hervorgeht, trägt der Maschinenkopf
16 einen Sattel 28 mit einem Ringschlitz 29 von T-förmigem
Querschnitt, in den die Köpfe 30
von Bolzen eingreifen, die an dem Führungssockel
31 eines tastergesteuerten Werkzeugschlittens 32 befestigt sind. Hierdurch
kann der Werkzeugschlitten 32 relativ zum Maschinenkopf in einer Vertikalebene
gedreht werden, wobei eine Drehung um etwa 1801 ausreicht, um die meisten
Proffiflächen unterschiedlicher Gestalt bearbeiten zu können.
-
Der Werkzeugschlitten 32 wird von einem Kolben verstellt, der
in einem hydraulischen Zylinder 33
arbeitet. Die Beaufschlagung dieses Kolbens
wird in bekannter Weise durch einen fühlerbetätigten Steuerschieber 34 gesteuert,
der wie bei automatischen Kopierwerkzeugmaschinen ausgebildet ist. Der fühlerbetätigte
Steuerschieber ist über nicht dargestellte Rohrleitungen mit dem Zylinder
33 und einer Druckölquelle, die unabhängig von der ölpumpe 5 ist,
verbunden.
-
Das Gehäuse des fühlerbetätigten Steuerschiebers ist mittels eines
Schaftes 35 an einem Träger 36 befestigt, der am Werkzeugschlitten
32 mittels eines Gewindebolzens 37 verspannt ist, dessen Achse parallel
zur Drehachse des Schlittensockels 31 liegt. Durch Lösen der Mutter dieses
Gewindebolzens kann der Träger 36 relativ zum Werkzeugschlitten
32
in einer vertikalen Ebene um den Gewindebolzen gedreht werden.
-
Der Träger 36 trägt eine Vorrichtung zur Halterung des Werkzeuges
und zur Betätigung des Steuerschiebers. Diese besteht aus einem Schwenkarm
38
(F i g. 1, 5 und 10), der an einem Ende mittels einer Schwenkachse
39 schwenkbar am Träger 36 gelagert
ist, wobei durch
Kugellager 40 (F i g. 7) für möglichst reibungsfreie Lagerung gesorgt ist.
In der Nähe seines freien. Endes ist der Schwenkarm 38 zwischen zwei seitlichen
Führungsrollen 41 angeordnet, die ihn bei seiner Vertikalbewegung, mit möglichst
geringer Reibung führen und seitliche Drücke aufnehmen. Am Träger 36 ist
ein Taststift 42 verschiebbar gelagert, dessen Fuß 43 gemäß F i g. 5 durch
eine Schraubenfeder 43 gegen den Schwenkarm 38 gedrückt wird. Die Feder 43
umgibt den Taststift 42 innerhalb einer Gewindehülse 44, die mittels eines Rändelkopfes
45 in den Träger 36 eingeschraubt ist, um der Feder eine einstellbare Vorspannung
zu erteilen. Auf diese Weise kann durch den Taststift ein vorbestimmter konstanter
Druck auf den Schwenkarm 38 ausgeübt werden, dessen Abwärtsbewegung durch
einen Anschlagstift 46 begrenzt ist. Der Taststift 42 trägt eine Stellhülse 47,
die in Punktberührung mit einer Anschlagschraube 48 steht. Letztere ist an einem
Arm 49 verschraubt, der den Schieberkolben oder das sonstige Betätigungsorgan des
fühlerbetätigten Steuerschiebers 34 verstellt.
-
In unterschiedlichen Abständen von seinem Drehpunkt weist der Schwenkarm
38 wahlweise zu benutzende Werkzeugeinspannstellen 50, 50
a, 50 b auf, welche den Schaft eines Honwerkzeuges 51
a oder eines sonstigen Werkzeuges aufnehmen können. Dieses Werkzeug ist als
Spindel oder Ahle ausgebildet, erstreckt sich in entgegengesetzter Richtung wie
der Taststift 42 und trägt an seiner dem Lagerzapfen zugekehrten Seite und/oder
am -unteren Ende einen Honstein oder ein sonstiges Feinbearbeitungswerkzeug. Die
Werkzeugeinspannstelle 50 b befindet sich in einem L-förmigen Werkzeughalter
52, der in einer Achse 53 am Schwenkarm 38 angelenkt ist und
nach Lösen einer Klemmschraube 54, die in einem Segmentschlitz 55 geführt
ist, um 901 geschwenkt werden kann (s. F i g. 5 und
10).
-
Wie aus F i g. 5 hervorgeht, kann die Werkzeug" einspannstelle
50 zum Anbringen des Werkzeuges 51 a beim Innenbearbeiten
von Werkstücken, z. B. der dargestellten Flaschenform W 1, dienen, während
die Werkzeugeinspannstelle 50 a zum äußeren Honschleifen entsprechender
Werkstücke gedacht ist. Auch kann gemäß F ig. 10 und 11 mittels eines
Halters 56 oder 56 x, der seinerseits in der Werkzeugeinspannstelle
50 b befestigt ist, ein Werkzeug 51 b oder
51 c so eingestellt werden, daß es am Werkstück im günstigsten
Winkel angreift. In
F ig. 10 ist die Bearbeitung eines halbkugelförmigen
Werkstücks W2, in F ig. 11 die Bearbeitung der Innenfläche eines becherförmigen
Werkstücks W 3
vorgesehen. In beiden Fällen ist der Träger
36 in einem Winkel eingestellt, und zwar entweder durch Drehung um den Gewindebolzen
37 oder durch Winkelversteffung des Führungssockels 31 des Werkzeugschlittens
32 oder durch kombinierte Winkelverstellung beider Teile. Die Kombination
dieser beiden Winkelverstellungen gestattet es, die Werkzeugspitze stets im vorteilhaftesten
Winkel an der Profflfläche zur Anlage zu bringen.
-
Die Maschine arbeitet folgendermaßen: Wenn das Werkstück auf den Arbeitstisch
11 aufgespannt, der Honstein in der richtigen Weise auf die zu bearbeitende
Profilfläche aufgesetzt und der Hub des Maschinenkopfes 16 mittels der Anschläge
74 der Stellstange 20 auf die Höhe dieser Fläche eingestellt ist, wird die ölpumpe
5 in Betrieb gesetzt wobei die V2aufgeschwindigkeit des Drehtisches und die
Hubgeschwindigkeit des auf- und niedergehenden Maschinenkopfes mittels der Einstellknöpfe
60 und 61 (F i g. 2) in einem vorbestimmten Bereich beliebig
gewählt werden können. Das Honschleifen beginnt also. Das Werkzeug wird an die zu
bearbeitende Werkstückfläche mit konstantem Druck angedrückt, der durch Einstellung
der Feder 43 voreingestellt werden kann. Jede Erhöhung dieses Druckes auf das Werkzeug
durch die Kontur der Werkstückoberfläche, an irgendeiner Stelle zwischen w und x
(F i g. 5, 10 und 11) -bewegt die Spitze in Richtung des Pfeils
y und betätigt über das Steuerventil den Werkzeugschlitten 32, der
sich in Richtu ng des Pfeils z verschiebt. Ebenso verursacht jede Verringerung des
Druckes des Werkzeuges auf die Werkstückfläche eine entgegengesetzte Bewegung. Das
- Werkzeucl selbst dient also, wie bekannt, als Tastkopf, der in einer Kombination
von Schwenk- und geradlinigen Hin- und Herbewegungen mit bestimmter Geschwindigkeit
über die Oberfläche des Werkstücks bewegt wird. Hierdurch k
die Spannabnahme
feiner und langsamer als bei anderen Hon- oder Poliermaschinen erfolgen, so daß
sich eine bessere Oberflächenbeschaffenheit mit minimaler, vor allem überall gleichmäßiger
Materialwegnahme ergibt.
-
Der das Werkzeug tragende Schwenkarm 38 ki-nn frei um die Schwenkachse
39 schwingen und das Werkzeug daher dem Profil. des Werkstücks folgen; der
Schwenkarm ist dabei aber so geführt, daß das Werkzeug dem durch das umlaufende
Werkstück ausgeübten Drehmoment widersteht. Durch Anordnung des Werkzeugschaftes-
an einer von der Schwenkachse 39 des Schwenkarmes 38 entfernten Stelle
kann der Schaft sowohl auf Druck in seiner Längsrichtung (Pfeil x) als auch auf
seitlichen Druck (Pfeil w) ansprechen und hierbei den Schwenkarm unabhängig von
der Bewegungsrichtung des auf- und niedergehenden Maschinenkopfes in diesem Zeitpunkt
betätigen.
-
Bei Bedarf kann an Stelle des beschriebenen Einzelwerkzeuges ein Revolverkopf
62 (F i g. 8) in einer der Werkzeugeinspannstellen 50, 50
a oder 50 b
des Schwenkarmes 38 befestigt werden. Dieser
Revrolverkopf kann z. B. zur Aufnahme von drei Honwerkzeugen dienen, etwa eines
Rauhsteines, eines mittleren Steines oder eines Schlichtsteines, die nach Bedarf
in die Arbeitsstellung gedreht und dort verriegelt werden.
-
Sollen gemäß F i 1-. 8 und 9 flache Werkstücke W
4
bearbeitet werden, bei -denen eine Verschiebung. des Werkstücks relativ
zum Werkzeug zweckmäßiger ist als eine Drehung, so wird das jeweilige Werkstück
auf einem Arbeitstisch 63 festgespannt. Dieser Arbeitstisch ist mittels des
Kolbens eines hydraulischen Zylinders 64 längs einer Führung 65 des Maschinenrahmens
1 verschiebbar, während der drehbare Werktisch festgestellt wird, falls er
in der Maschine verbleibt. Der Arbeitstisch 63 geht dabei rechtwinklig zur
Bewegungsrichtung des Werkzeugschlittens 32 hin und her oder in einem anderen
Winkel, wenn dies für die zu bearbeitende Oberfläche besser geeignet ist. Länge
und Geschwindigkeit des Hubes des von der ölpumpe 5 mit Öl gespeisten
Zylinders 64 können veränderlich sein. Die Vertikalverschiebung des Werkzeuges 51a
und die Horizontalverschiebung
des Werkstücks können dann so'eingestellt
werden, daß eine flache Arbeitsfläche, die sich im wesentlichen in einer vertikalen
Ebene befindet, bei einem Arbeitsgang vollständig bestrichen wird.