DE2035174A1

DE2035174A1 - Verfahren und Einrichtung zum Nach formen von Werkstücken

Info

Publication number: DE2035174A1
Application number: DE19702035174
Authority: DE
Inventors: Bernard Frederick Hilling don Middlesex Hallewell (Großbritannien)
Original assignee: Toolmasters Ltd
Current assignee: Toolmasters Ltd
Priority date: 1969-07-15
Filing date: 1970-07-15
Publication date: 1971-01-28
Also published as: SE370346B; GB1323053A; JPS4839306B1; CA926129A; FR2055056A5; US3683560A

Description

8319-7O/v.M.-Ba
GB-PA 35667/69
AT 15. Juli 1969

Toolmasters Limited, Connought Works, Uxbridge Road, Hillingdon, Middlesex, England

Verfahren und Einrichtung zum Nachformen

von Werkstücken

Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zum Nachformen von Werkstücken im Verhältnis 111 * i

Bei einer bekannten Nachform- oder Kopiervorrichtung ist das Schneidwerkzeug über dem Werkstück angeordnet und ein ' gleichgroßer Abtaster oder Fühler ist über einem Formstück, einem Modell, einer Schablone oder einem Musterstück ange- ι ordnet. Schneidwerkzeug und Abtaster sind miteinander gekoppelt und bewegen sich zusammen. Wenn der Abtaster genau an dem Musterstück entlanggeführt wird, dann schneidet das Schneidwerkzeug dieselbe Form in das Werkstück, wobei die Genauigkeit der Kopie vom Grad der Übereinstimmung der Formen des Schneidwerkzeugs und des Abtasters bestimmt wird. Während des Arbeitsvorgänge - besonders bei einer Schleif-

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maschine - kann das Schneidwerkzeug verschleißen, so daß die Genauigkeit schließlich durch den Unterschied zwischen Schneidwerkzeug und Abtaster begrenzt wird.

Gemäß der Erfindung kann die Abnutzung des Schneidwerkzeugs dadurch kompensiert werden, daß die Abtasterspitze, wenn nötig, in einer Gußform gegossen wird, die durch das Schneidwerkzeug selbst erzeugt worden ist. Der Abtaster ist dann eine exakte Nachbildung des Schneidwerkzeugs und wenn alle Arbeitsgänge auf derselben Maschine stattfinden, dann haben Schneidwerkzeug und Abtaster automatisch die richtige Einstellung.

Im Fall einer Schleifmaschine kann die Vorlage, das Muster oder das Bauteil, welches kopiert werden soll, auf einem besonders ausgebildeten Spannbereich auf einer Zusatzvorrichtung, die auf dem Tisch der der Führung der Schleifmaschine angeordnet ist, befestigt werden» Diese Zusatzvorrichtung besteht aus einem ruhenden Tisch für die Vorlage und einem Arbeitstisch, der mit dem Vorlagetisch fluchtet oder ausgerichtet ist und der sich in Längsrichtung so hin- und herbewegen kann, so daß er stets mit dem Vorlagetisch ausgerichtet bleibt. Während der Arbeit wird der Arbeitstisch von Hand oder durch irgendeine andere geeignete Kraftquelle, sei sie elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch, unter dem Schleifrad hin- und herbewegt, so daß das Werkstück geschliffen wird.

Wenn ein der Schleifscheibe angepaßter Abtaster gegossen werden soll, wird ein Stück leicht bearbeitbaren Materials auf dem Vorlagetisch angeordnet und durch den Längsvorschub

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der Maschine unter das Schleifrad gefahren.

In das Materialstück wird dadurch ein Schlitz eingeschliffen, der genau mit dein Profil der Schleifscheibe übereinstimmt. Diese ausgeschliffene "Gießform" wird dann ausschließlich mittels des Längsvorschubes so unter den Abtaster gebracht, daß der Schlitz in transversaler und vertikaler Richtung mit dem Schleifrad ausgerichtet bleibt. Anschließend wird dann an Ort und Stelle eine "Abtasterspitze" in diesen Schlitz gegossen und damit unten an dem Abtaster angegossen. Das Gußmaterial kann irgendein geeignetes widerstandsfähiges und sich nicht verformendes Material sein. Eine Anzeigevorrichtung wird mit dem Abtaster verbunden, um seine vertikale Auslenkung zu messen. Die Skala wird, abgelesen während sich die Abtasterspitze noch in der Gießform befindet und dieser abgelesene Wert wird als Nullwert für die nachfolgenden Schleifoperationen verwendet. Die Schleifoperationen können dann fortgesetzt werden, indem das Muster mit dem Abtaster abgegriffen wird und der Ablesewert durch Justierung der transversalen und vertikalen Maschinenschlitten auf Null gehalten wird. Diese Prozedur des Ausschleifens einer Gießform mit der Schleifscheibe und des Gießens einer neuen Abtasterspitze kann, wenn nötig, an Ort und Stelle wiederholt werden, wenn der Verschleiß des Schleifrades kompensiert werden soll.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann ein Profilwerkblock auf dem Mustertisch oder dem Maschinenschleifkopf angeordnet werden und die Schleifscheibe kann dann einfach und schnell wieder in die gewünschte Form gebracht werden, indem sie durch diesen Block hindurchgeführt wird. Dies ist dann besonders nützlich, wenn der Verschleiß des Schneidwerk-

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zeugs beträchtlich ist, ζ. B. wenn eine gewöhnliche Aluminiumoxid- oder Karborundschleifscheibe verwendet wird.

Anstelle eines Profilblocks kann eine radiale oder tangentiale Abziehvorrichtung· in gleicher Weise auf dem Mustertisch oder dem Maschinenschleifkopf angeordnet werden.

Wenn die Schleifscheibe leicht abgezogen werden kann und eine Abziehvorrichtung wie eine Profil-Abzieheinheit oder eine radiale oder tangentiale Abziehvorrichtung vorgesehen ist, kann es vorteilhaft sein, den Verschleiß der Schleifscheibe durch Abdrehen der Scheibe auszugleichen und dann die ursprünglich gegossene Abtasterspitze in der ursprünglich geformten Gießform auf Null zu stellen, anstatt eine neue Gießform mit der abgenutzten Schleifscheibe auszuschleifen und eine neue Abtasterspitze in dieser neuen Gießform zu gießen; bei diesem Verfahren entspricht die ausgebesserte Scheibe im Profil genau der ursprünglichen Scheibe und damit der ursprünglich gegossenen Abtasterspitze und bleibt mit der letzteren ausgerichtet, so daß ein erneutes Gießen der Spitze in einer Gießform, die durch die neu zugerichtete Schleifscheibe hergestellt wurde, im allgemeinen unnötig ist und das. Justieren der Spitze auf Null ausreicht.

Der Abtaster wird vorzugsweise durch beabstandete flexible Federstahlbänder gehaltert. Eine solche Vorrichttmg ist ideal für den vorliegenden Zweck, da sie keiner Reibung und keinem Verschleiß ausgesetzt ist, das nötige Maß an vertikaler Bewegung zuläßt und gleichzeitig ein Maximum an transversaler Stabilität aufweist. Die Zusatzvorrichtung, die den Arbeitstisch und den Musterstücktisch trägt, ist vorzugsweise

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auf Tragzapfen angeordnet, so daß die Arbeitstisch- und die Mustertischbaugruppe um eine sich in Längsrichtung erstreckende Mittelpunktachse geschwenkt werden kann. Dies ermöglicht bei bestimmten Werkstücken einen günstigeren Schieifablauf, da die Stirnseite der Schleifscheibe mehr benutzt werden kann als die Seiten. Dies wiederum bewirkt bessere Schleifbedingungen und begrenzt Ungenauigkeiten beim Kopieren aufgrund seitlicher Ablenkung der Schleifscheibe oder des Abtasters.

Die beschriebene Kopiereinrichtung ist auch zum automatischen Nachformen geeignet, wobei man dann irgendeine übliche Vorrichtung vorsieht, um den Abtaster mit einem Steuersystemfühler zu koppeln und es so dem Steuersystem zu ermöglichen, den Vertikalvorschub der Maschine zu steuern.

Bei einer anderen Anwendung der Erfindung ist anstelle des erwähnten hin- und hergehenden Werktisches ein rotierender Arbeitskopf vorgesehen, der zylindrische Werkstücke zu kopieren gestattet.

Durch die Erfindung, die sich besonders für Schleifmaschinen eignet, aber auch bei einer Reihe anderer Werkzeugmaschinen anwendbar ist, also ein Verfahren und eine Einrichtung zum Nachformen, bei weichen ein Schneidwerkzeug synchron und gleichartig mit einem eine Vorlage abtastenden Abtaster bewegt wird, um die Form des Musters auf ein Werkstück zu übertragen, geschaffen, bei denen die Abtasterspitze, soweit nörig, an Ort und Stelle in einer Gießform, die durch das Werkzeug selbst hergestellt worden ist, gegossen oder nachgegossen wird. Die Erfindung betrifft ferner

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einen Schlitten zum Anbringen solcher Einrichtungen, der sowohl den Arbeitstisch als auch den Mustertisch trägt und Mittel, um den Gießform-Rohling auf dem Mustertisch zu montieren. Ferner betrifft sie eine Nachformeinrichtung, bei der das Schneidwerkzeug im Gleichlauf mit einem Abtaster bewegt wird, der an einem Muster entlanggeführt wird, um die Form des Musters auf ein Werkstück zu übertragen, wobei der Tisch für das Werkstück und der Tisch für das Muster so angeordnet sind, daß sie über eine in Längsrichtung verlaufende Mittelachse gekippt werden können, um eine optimale Annäherung des Schneidwerkzeugs an das Werkstück zu ermöglichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene, schematische Seitenansicht .einer Schleifmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 2 eine Stirnansicht im Schnitt längs der Ebene 2-2 der Fig. 1.

In den Zeichnungen ist stark vereinfacht eine Oberflächenschleifmaschine 2 dargestellt, auf deren Bett ein Schlitten 4 montiert ist, der einen Arbeitstisch 6 und einen Musteroder Vorlagetisch 8 trägt. Über dem Schlitten k ist eine Schleifscheibe 10 zur Bearbeitung eines Werkstückes 12 angeordnet. Der Vorlagetisch trägt eine zu kopierende Vorlage. 14 und einen Abtaster 16, der die Oberfläche der Vorlage ab-

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tastet. Der Abtaster ist auf zwei im Abstand voneinander angeordneten FederStahlbändern 18 gelagert, die eine Vertikalbewegung des Abtasters erlauben, wenn er sich über die Vorlage bewegt. Das Schleifen erfolgt in konventioneller ¥eise| die vertikale Auslenkung des Abtasters wird auf einer Skala 20 gezeigt und der Skalenwert wird konstant gehalten, während die Schleifscheibe und der Abtaster zwangsweise zusarainengekoppelt über das Werkstück und die Vorlage geführt werden bzw. so, daß die Schleifscheibe auf dem Werkstück ein Profil erzeugt, welches dem der Vorlage entspricht. Regelmäßig begrenzt der Verschleiß des Schneidwerkzeugs die Genauigkeit der Reproduktion, aber dies wird gemäß der Erfindung dadurch überwunden, daß eine Abtasterspitze 12 verwendet wird, die an Ort und Stelle gegossen wird und genau dem Profil der Schleifscheibe entspricht. Hierfür wird ein Block Zk leicht schleifbaren Materials, insbesondere leicht schleifbaren Metalls, auf dem Vorlagetisch mit der Schleifscheibe fluchtend angeordnet und durch Bewegung des Längsvorschubes der Maschine unter die Schleifscheibe gebracht, welche dann in den Block eine Nut einschneidet, die genau dem Profil der Scheibe entspricht. Durch Bewegung des Längsvorschubes wird dann die so entstandene Gießform unter den Abtaster gefahren und dessen Spitze 22 wird dann in die Gießform und auf das Ende des Abtasters gegossen, indem irgendein geeignetes Gießmaterial, z. B. Hartwachs, verwendet wird. Die so gegossene Abtasterspitze ist ein genaues Gegenstück der Schleifscheibe. Der auf der Meßuhrskala abgelesene Wert wird als Nullwert für den nachfolgenden Schleif Vorgang genommen und dieser Wert wird konstant gehalten, wenn die Vorlage unter und in Berührung mit der Abtasterspitze gebracht wird und während des Schleifens des Werkstücks. Die Abtasterspitze wird ent-

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fernt und eine neue gegossen (indem selbstverständlich in jedem Fall eine neu geschliffene Gießform verwendet wird), so oft es durch den Verschleiß des Schneidwerkzeugs notwendig ist, d. h. vor oder sogar während des Schleΐfvorgangs. In dem beschriebenen Anwendungsbeispiel trägt der Vorlagetisch auch einen diamantgeformten Zurichtblock 26; wenn der Verschleiß der Schleifscheibe zu groß geworden ist, wird die Schleifscheibe einfach dadurch wieder in das verlangte Profil gebracht, daß sie durch den Zuricht- oder Abziehblock geführt wird. Hierauf folgt dann die Justierung auf Null der vorhandenen Abtasterspitze in der vorhandenen Gießform oder durch Gießen einer neuen Abtasterspitze Jn einer neuen Gießform, wie oben beschrieben wurde.

Der Schlitten 4 ist auf Zapfen gelagert, so daß das Werkstück und die Vorlage, welche auf dem Schlitten k angeordnet sind, zusammen um die Längsachse des Zapfens geschwenkt werden können. Man kann dadurch mit dem jeweils optimalen Anstellwinkel der Schleifscheibe bezüglich des Werkstücks arbeiten, d. h. der ganze Schlitten mit Werkstück und Vorlage kann bezüglich der Schleifscheibe und dem Abtaster geschwenkt werden, so daß die geneigten Oberflächen des Profils mit der Peripherie anstatt mit den Seiten der Scheibe geschliffen werden können und die Vorlage dieselbe Neigung relativ zu dem Abtaster einnimmt. Wie oben erwähnt, ist diese Eigenschaft der schwenkbaren Montage des Schlittens auch bei einer konventionellen Nachformeinrichtung von Vorteil.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der hin- und hergehende Tisch, der oben beschrieben,worden ist, durch einen rotierenden Arbeitskopf ersetzt, dessen Rotationsachse quer zu dem Schlitten h verläuft und so ermöglicht, daß zylindrische Werkstücke kopiert werden.

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Claims

Patentansprüche

/ 1.; Nachformverfahren_s bei welchem em Werkzeug zur Bearbeitung eines Rohlings gleichlaufend mit einem Abtaststift bewegt wird, dessen vorderes Ende eine Vorlage abfühlt, dadurch gekennzei c h η e t, daß das vordere Ende des Abtaststiftes (16) durch Gießen in eine durch das Werkzeug selbst gebildete Gießform (24) hergestellt oder wiederhergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Bildung der Gießform durch das Werkzeug (10) und das Gießen des vorderen Endes des Abtaststiftes (16) auf der gleichen Maschine wie das Nachformen derart durchgeführt wird, daß das Werkzeug (10) und der Abtaststift (16) in bezug aufeinander ausgerichtet sind.

3.. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem als Werkzeug eine Schleifscheibe einer Außenschleifmaschine verwendet wjrd, die Vorlage auf einem Vorlagetisch (8) der Schleifmaschine montiert wird und der Rohling auf einem Werkstücktisch montiert ist, der derart hin- und herbeweglich ist, daß er bezüglich des Vorlagetisches ausgerichtet bleibt, dad u r c h gekennzeichnet, daß zum Gießen des vorderen Endes (22) des Abtaststiftes ein Block (24) aus einem durch das Werkzeug (10) bearbeitbaren Material auf dem Vorlagetisch (8) montiert und so unter die Schleifscheibe gebracht wird, daß diese in den Block eine Nut schleift, deren Querschnitt genau dem Profil der Schleifscheibe entspricht und die eine Gießform für das vordere Ende (22) des Abtaststiftes bildet, daß diese Form so unter den Abtaststift gebracht wird, daß die Nut genau mit der Schleifscheibe fluchtet, und daß an den Abtaststift (16) durch

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Gießen in der Nut ein vorderes Ende (22) angeformt wird, das ein Abbild des Schleifscheibenprofils darstellt und bezüglich der Schleifscheibe genau ausgerichtet ist.

H. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Abtaststift (16) eine Anzeigevorrichtung (20) für seine Vertikalauslenkung verbunden wird, daß die Anzeige der Anzeigevorrichtung abgelesen wird, während sich das gegossene vordere Ende (22) des Abtaststiftes (16) noch in der Form befindet, und daß diese Anzeige aufrechterhalten wird, während das vordere Ende des Abtaststiftes beim anschließenden Formschleifen die Vorlage abfühlt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Schleifscheibe eine neue Form hergestellt und ein neues vorderes Ende (22) an den Abtaststift (1.6) angegossen wird, wenn dies infolge der Abnutzung der Schleifscheibe erforderlich geworden ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Vorlagetisah (8) eine Zurichvorrichtung (26) montiert wird und daß die Abnutzung der Schleifscheibe im Bedarfsfalle dadurch kompensiert wird, daß das ursprüngliche Profil der abgenutzten Schleifscheibe mittels der Zurichtvorrichtung wiederhergestellt wird, daß der anfänglich gegossene Abtaststift dann in die anfänglich gebildete Gießform gebracht wird und daß die Vertikalauslenkung so nachgestellt wird, daß die Anzeigevorrichtung (20) wieder den erwähnten Wert anzeigt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstücktisch (6) und . der Vorlagetisch (8) auf einer Vorrichtung mittels Zapfen (28) derart gelagert sind, daß die Tische gleichlaufend um eine sich in Längsrichtung erstreckende Mittellinie geschwenkt werden können, und daß die Tische während des Nachformens derart um diese

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-IlLinie geschwenkt werden, daß sich die optimale Orientierung des Werkstückes bezüglich der Schleifscheibe ergibt.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch geke η nzeichne t, daß auf der Maschine eine Zurichtvorrichtung montiert wird und daß die Abnutzung der Schleifscheibe durch Wiederherstellen ihres ursprünglichen Profiles mit der Zurichtvorrichtung kompensiert wird j wenn dies erforderlich geworden ist, daß der ursprünglich gegossene Abtaststift dann in die ursprünglich gebildete Form gebracht wird und daß die Vertikalablenkung nachgestellt wird, bis die Anzeigevorrichtung den erwähnten Wert anzeigt, .

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch geke nnzeichnet, daß der Werkstücktisch und der Vorlagetisch auf einer Vorrichtung angeordnet sind, die durch Zapfen (28) derart gelagert ist, daß die Tische miteinander um eine in Längsrichtung verlaufende Mittellinie schwenkbar sind, und daß diese Tische während der Nachformung um diese Linie so geschwenkt werden, daß die Schleifscheibe die optimale Anstellung bezüglich des Werkstückes einnimmt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, d a d u r ch gekennzeichnet, daß der Rohling zur Bearbeitung zylindrischer Werkstücke auf einem drehbaren Arbeitskopf anstelle des hin- und herbeweglichen Werkstüektisches montiert wird.

11. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Werkzeug, das zur Bearbeitung eines Rohlings,gleichlaufend mit einem Abtaststift beweglich ist, dessen vorderes Ende eine auf einem Vorlagetisch aufgespannte Vorlage abfühlt, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Halterung eines Gießformblockes (2*0 auf dem Vorlagetisch (8), eine Vorrichtung,zum Bewegen des auf den Vorlagetisch (8) aufgespannten Blockes unter das Werkzeug (10) unter Bildung einer Nut, die mit dem Werkzeugprofil übereinstimmt, und eine Anord-

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nung, durch die der bearbeitete Block auf dem Vorlagetisch (8) ausgerichtet bezüglich des Werkzeuges (10) unter den Abtaststift (16) beweglich ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Äbtaststift durch im Abstand voneinander angeordnete biegsame Blattfedern (18) gelagert ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, g.-e-k en η zeichnet durch eine mit dem Abtaststift (16) verbundene Meßvorrichtung (20) zur Anzeige der Vertikalauslenkung des Abtaststiftes.

I¹I. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug eine Schleifscheibe ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, d adurch gekennzeichnet, daß ein Werkstücktisch (16) zum Aufspannen des Rohlings (12) und der Vorlagetisch (l8) auf Zapfen (28) um eine in Längsrichtung der Einrichtung verlaufende Mittellinie schwenkbar gelagert sind.

16. Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch eine Zurichtvorrichtung (26) zum Zurichten der Schleifscheibe (10) auf ein vorgegebenes Profil.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Zurichtvorrichtung ein Diamantblock oder eine Radius-Tangenten-Zurichtvorrichtung ist.

18. Einrichtung nach Anspruch 16 oder 17, d adürch gekennze i cn net, daß die Zurichtvorrichtung auf dem Vorlagetisch (26) befestigt ist.

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19. Einrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennze i c h η e t, daß die Zurichtvorrichtung auf dem Werkzeug- oder Schleifscheibenkopf der Einrichtung montiert ist,

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19 zur Bearbeitung von zylindrischen Werkstücken, gekennzeichnet durch einen drehbaren Werkstückkopf zur Halterung eines zylindrischen Werkstückes.

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