DE2320743C3 - Einrichtung zur Erzeugung einer hubabhängigen Drehbewegung der Spindel einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Werkzeug-ScharfschleHmaschine - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung einer hubabhängigen Drehbewegung der Spindel einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Werkzeug-Scharfschleifmaschine, bei der die Drehbewegung der Spindel von dem hin- und herbewegten Werkzeugschlitten abgeleitet wird und zwar unter Zwischenschaltung eines die geradlinige Werkzeugschlittenbewegung in eine Drehbewegung umwandelnden Umsetzgetriebes, mit einem die geradlinige Bewegung aufnehmenden und einem die Drehbewegung abgebenden Getriebeteü, sowie eines dem Umsetzgetriebe nachgeschalteten Unter- bzw. Obersetzungsgetriebes.

Bei einem derartigen (aus der DT-OS 1 652 082) bekannten Getriebe wird die Drehung der Spindel wahlweise von der Hin- und Herbewegung des Schleifscheibenschlittens oder von einem zusätzlicher. Motor abgeleitet Die Abhängigkeit der Werkstückdrehung und der Schleifscheibenschlitten-Bewegung ist durch eine Gewindespindel gewährleistet, die bei der Ableitung der Drehung von der Schlittenbewegung als eine mittels einer Mutter am Schlitten befestigte Zahnstange wirkt und die bei Ableitung der Drehung vom Motor als eine von diesem gedrehte Spindel wirkt, deren Drehzahl durch die Verschraubung in der Mutter von der Größe der Schlittenverschiebung bestimmt wird.

Entsprechend eier jeweils gewünschten Steigung kann die Abhängigkeit der Werkstückdrehung und der Schlittenbewegung durch Wechselräder verändert werden. Bei Verwendung von Wechselrädern ist jedoch keine stufenlose Einstellung der jeweils gewünschten Steigung möglich. Auch ist der Aus- und Einbau von Wechselrädern zeitraubend und umständlich.

Es ist ferner (aus der DT-PS 1 078 895) eine Einrichtung an Maschinen zum Schleifen von schraubig genuteten Werkzeugen bekannt, bei dei die Schleifscheibe eine axiale Vorschubbewegung längs der Werkstückachse ausführt und das Werkstück mittels einer schräg zur Vorschubrichtung einstellbaren, am Schleifschlitten befestigten Leitschiene in Abhängigkeit von der Vorschubbewegung gedreht wird. Der maximale Schwenkwinkel der Leitschiene ist jedoch konstruktiv bedingt verhältnismäßig klein, so daß die kleinste einstellbare Steigung relativ groß ist.

Es ist weiterhin (aus der OE-PS 186 540) eine Vorrichtung zur Erzeugung von Schraubenbewegungen beliebiger Steigung bekannt, die sich von der vorher beschriebenen Leitschienen-Konstruktion lediglich dadurch unterscheidet, daß die hubabhängige Schraubbewegung des Werkstückes durch Addition bzw. Subtraktion der relativen Verdrehung zweier Schraubenräder beeinflußt wird. Ein erster Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß die verfügbare Hublänge des Schlittens von der gewählten Steigungshöhe der zu schleifenden Spirale abhängt. Der Durchmesser einer Scheibe der Vorrichtung auf der die Schraubenräder angeordnet sind kann — wie bei der Leitschienen-Konstruktion — nur begrenzt vergrößert werden. Hierbei liegt der maximal nutzbare Hub bei 0,7 des Durchmessers. Dies gilt unter der Annahme einer Zahnteilung von h = 10 mm und des Einsatzbereiches einer Wälzfräser-Schleifmaschine der zwischen 15 h und * liegt. Ferner besteht zwischen der Schwenkung der Scheibe und der Spiralsteigung kein einfacher Zusammenhang. Bei Einstellung einer bestimmten Steigung müssen deshalb Diagramme oder Tabellen zu Hilfe genommen werden. Bei gleicher Schwenkrichtung der Scheibe nach rechts ergibt sich im Bereich von 45° eine Umkehr der Spiralsteigungsrichtung. Da der zum Schleifen von Wälzfräsern benötigte Einstellbereich der Spiralsteigung zwischen den Schwenkwinkeln 43 und 47° rechts liegt, ist eine genaue Einstellung der Spiralsteigung höchstens mit Hilfe von teuren Meßuhren gewährleistet. Bei großen Schwenkwinkeln der Scheibe ergeben sich große Reibungs- und Reaktionskräfte im Bereich der Führungsnut. Schließlich hängt die Einstellung der Hublage eines Schlittens, der die Scheibe trägt

von der Schwenkrichtung der Scheibe ab. Dieser Umstand erfordert entweder eine überlange, nur selten ausgenützte Führungsbahn des Schlittens oder eine Verstellmöglichkeit des den Schlitten führenden Gehäuses in Hubrichtung des Schlittens.

Es ist außerdem noch (aus der US-PS 3 488 894) einz von Hand zu bedienende Vorrichtung bekannt, bei der ein Wälzfräser in das vordere Ende einer verschiebbaren und drehbaren Pinole eingespannt wird. Durch einen am hinteren Ende der Pinole vorgesehenen Kegelradtrieb, auf dessen eines Kegelrad ein einarmiger Hebel einwirkt, soll der Pinole gleichzeitig eine Verschiebebewegung in ihrer Längsrichtung und eine Drehbewegung erteilt werden. Dies ist jedoch aus konstruktiven Gründen bei der vorbekannten Vorrichtung praktisch nicht möglich. Es ist jedoch bei der vorbekannten Vorrichtung die Schwenkachse des einarmigen Hebels dadurch stufenlos verstellbar, daß in einen Schlitz des einarmigen Hebels ein Gleitstein eingreift. Der Gleitstein selber ist mit einem Schlitten verbunden, der mittels einer Gewindespindel in einer sich senkrecht zur Bewegungsrichtung der Pinole erstreckenden ortsfesten Führung verstellbar ist Eine Deckungsgleichheit zwischen der Achse des mit dem einarmigen Hebel verbundenen Tellerrades und dem Gleitstein und somit eine unendlich große Steigung kann jedoch bei der vorbekannten Vorrichtung nicht herbeigeführt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die auf einfache Weise eine stufenlose Einstellung aller Steigungen zwischen einer sehr kleinen Steigung und einer achsparallelen Bewegung ermöglicht und die mit hoher Präzision arbeitet.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß das die geradlinige Bewegung aufnehmende Getriebeteil eine Kugelroümutter und das die Drehbewegung abgebende Getriebeteil eine mit dieser zusammenwirkende Kugelrollspindel ist und daß zwischen dem Werkzeugschlitten und der Kugelrollmutter ein doppelarmiger Hebel vorgesehen ist, dessen eines Ende an dem Werkzeugschlitten und dessen anderes Ende an der Kugelrollmutter angelenkt ist, wobei die Schwenkachse des doppelarmigen Hebels in dessen Längsrichtung stufenlos zwischen Deckungsgleichheit mit dem Anlenkpunkt des Hebels an der Kugelrollmutter und einem Maximalwert verstellbar ist. ·

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist auf einfache Weise eine stufenlose Einstellung aller Steigungen zwischen einer sehr kleinen Steigung und einer achsparallelen Bewegung möglich. Die Hublänge des Werkstückes ist unabhängig von der gewählten Spiralsteigung, welche sich linear mit der Verstellung der Schwenkachse des doppelarmigen Hebels verstellen läßt. Hierbei erstreckt sich der Einstellbereich der Spiralsteigung über die gesamte Länge des doppelarmigen Hebels.

Durch die Verwendung einer Kugelrollspindel und einer Kugelrollmutter als Umsetzgetriebe in Kombination mit dem erwähnten doppelarmigen Hebel, dessen Hebelverhältnisse stufenlos einstellbar sind, ist eine gsnaue und rasche Verstellung der Steigung in einem sehr weiten Bereich möglich.

Mit besonderem Vorteil weist das Unter- bzw. Übersetzungsgetriebe a!s letzte, die Spindel antreibende Stufe ein selbsthemmendes Schneckengetriebe auf. Dieses Schneckengetriebe unmittelbar an der Werkstückspindel hat die Aufgabe, das im Untersetzungsgetriebe wirkende, aktive bzw. reaktive Drehmoment einstufig stark zu reduzieren und somit die elastischen Verformungen möglichst klein zu halten. Durch die Eliminierung der Drehelastizität in dem Getriebezug zwischen Schneckengetriebe und Kugelrollmutter wird eine hohe Arbeitsgenauigkeit erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung nachfolgend erläutert.

Die Zeichnung zeigt den wirksamen Getriebezug einer Wälzfräser-Scharfschleifmaschine. Der Werkzeugschlitten 1 trägt die Schleifscheibe 2 und ist mit dem Hydraulikzylinder 3 verbunden. Der Kolben 3a steht über Kolbenstangen mit dem stationären Teil der Maschine in Verbindung. Die Schleifscheibe 2 soll eine nicht dargestellte Spanfläche entlang einer schraubenförmigen Nut 4 des Werkstückes 5 schleifen. Das Werkstück 5, hier ein Wälzfräser, ist auf einem nicht dargestellten Dorn zwischen der ortsfesten Reitstockspitze 6 und dem Teilmotor 8 befestigt. Der Teilmotor 8 und die Teilscheibe 7 bewirken in bekannter Weise das Weiterteilen des Werkstückes 5 von Nut zu Nu:.

Ein doppelarmiger Hebel 10 ist um die Schwenkachse 14 schwenkbar gelagert. Die Schwenkachse 14 ist vorteilhaft an einem auf dem doppelarmigen Hebel 10 längs verschiebbaren Schieber 15 angeordnet und mit einem Schlitten 12 verbunden, der mittels einer Gewindespindel 13 an einer sich senkrecht zur Bewegungsrichtung des Werkzeugschlittens 1 erstreckenden ortsfesten Führung 11 verstellbar ist. Das eine Ende 10a des doppelarmigen Hebels 10 ist an dem Werkzeugschlitten 1 bei 9 angelenkt. Das andere Ende lOödes doppelarmigen Hebels 10 weist einen Schieber 16 auf, der am Anlenkpunkt 17 gelenkig mit einer Kugelrollmutter 18 . verbunden ist. Die Kugelrollmutter 18 arbeitet mit einer Kugelrollspindel 23 zusammen, die vorteilhaft mit der Kolbenstange 19 eines Hydraulikzylinders 22 verbunden ist. Beide Hydraulikzylinder 3 und 22 sind so angeordnet und parallel geschaltet, daß die Kraftwirkung beider Hydraulikzylinder auf den ihnen zugeordneten Werkzeugschlitten 1 bzw. die Kugelrollspindel 23 stets entgegengesetzt ist. Der Hydraulikzylinder 22 dient hierbei zur Entlastung des Hebels 10 und übernimmt einen Teil des axialen Schubes, der nötig ist, um die hin- und hergehende Bewegung der Kugelrollmutter 18 in eine Drehbewegung der Kugelrollspindel 23 zu verwandeln und den nachfolgenden Getriebezug 24 bis 29 anzutreiben.

Wie aus der Zeichnung erkennbar ist, ist die Kugelrollspindel 23 drehfest mit dem Rad 24 verbunden, welches über das Rad 25 ein an sich bekanntes Umschaltgetriebe 26 betreibt. Mittels dieses Umschaltgetriebes kann in bekannter Weise die Spindel 8a wahlweise im Rechts- oder Linkslauf angetrieben werden. Der Getriebezug enthält weiterhin ein Planetenradgetriebe 27, mit dem in bekannter Weise durch die Stellspindel 27a die Zustellung, d. h. eine Verdrehung der Spanfläche gegen die Schleifscheibe erfolgt. Außer dem Winkelgetriebe 28 weist der Getriebezug als letzte, die Spindel 8a über den Teilmotor 8 antreibenden Stufe ein selbsthemmendes Schneckengetriebe 29 auf, dessen Funktion bereits oben beschrieben wurde.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Einstellung der Schwenkachse 14 wird bei der Hin- und Herbewegung des Werkzeugschlittens 1 der doppelarmige Hebel 10 hin- und hergeschwenkt. Dabei wird die Kugelrollmutter 18 in entgegengesetzter Richtung hin- und

herverschoben und versetzt die Kugelrollspinde! 23 in eine Drehbewegung, die jeweils bei Umkehr der Bewegung der Kugelrollmutter ebenfalls umgekehrt wird. Durch den Hydraulikzylinder 22 wird hierbei der Hebel 10 entlastet. Hierbei wirkt sich die vorgesehene hydraulische Schaltung und die Verbindung der beiden Hydraulikzylinder 3 und 22 durch die Leitungen 20 und :2t vorteilhaft aus. Mit kleinerer Steigung der Nut 4 nimmt nämlich bei konstanter ölfördermenge die Schluckmenge des Hydraulikzylinders 22 zu und die des Hydraulikzylinders 3 ab. Die Relativgeschwindigkeit zwischen der Spanfläche des Werkstückes 5 und der Schleifscheibe 2 wird dadurch unabhängig von der jeweils eingestellten Steigung nahezu konstant gehalten. Die bei kleinerer Steigung auch kleiner werdende

Geschwindigkeit des WerkzeugschliUens wird um die wachsende Komponente der Umfangsgeschwindigkeit des Werkstückes 5 vergrößert.

Weist die Nut 4 am Werkstück 5 eine größere Steigung auf, so wird die Schwenkachse 14 mittels des Schlittens 12 nach unten bewegt. Es ist damit eine rasche und genaue Einstellung der jeweils gewünschten Steigung möglich. Befindet sich die Schwenkachse 14 in Deckung mit dem Anlenkpunkt 17, so wirkt der Hebel 10 praktisch nur noch als einarmiger Hebel und schwenkt bei Bewegung des Werkzeugschlittens 1 hin und her, ohne daß dabei eine Verschiebung der Kugelrollmutter 18 bewirkt wird. Mit dieser Einstellung können am Werkstück 5 achsparallele Spanflächen geschliffen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung einer hubabhängigen Drehbewegung der Spindel einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Werkzeug-Scharfschleifmaschine, bei der die Drehbewegung der Spindel von dem hin- und herbewegten Werkzeugschlitten abgeleitet wird und zwar unter Zwischenschaltung eines die geradlinige Werkzeugschlittenbewegung in eine Drehbewegung umwandelnden Umsetzgetriebes, mit einem die geradlinige Bewegung aufnehmenden und einem die Drehbewegung abgebenden Getriebeteil, sowie eines dem Umsetzgetriebe nachgeschalteten Unter- bzw. Übersetzungsgetriebes, dadurch gekennzeichnet, daß das die geradlinige Bewegung aufnehmende Getriebeteü eine Kugelrollmutter (18) und das die Drehbewegung abgebende Getriebeteü eine mit dieser zusammenwirkende Kugelrollspindel (23) ist und daß zwischen dem Werkzeugschlitten (1) und der Kugelrollmutter (18) ein doppelarmiger Hebel

(10) vorgesehen ist, dessen eines Ende (10a) an dem Werkzeugschlitten (1) und dessen anderes Ende (106) an der Kugelrollmutter (18) angelenkt ist, wobei die Schwenkachse (14) des doppelarmigen Hebels (10) in dessen Längsrichtung stufenlos zwischen Deckungsgleichheit mit dem Anlenkpunkt (17) des Hebels (10) an der Kugelrollmutter (18) und einem Maximalwert verstellbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (14) des doppelarmigen Hebels (10) in an sich bekannter Weise an einem auf ihm längsverschiebbaren Schieber (15) angeordnet und mit einem Schlitten (12) verbunden ist, der mittels einer Gewindespindel (13) an einer sich senkrecht zur Bewegungsrichtung des Werkzeugschlittens erstreckenden ortsfesten Führung

(11) verstellbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrollspindel (23) mit der Kolbenstange (19) eines Hydraulikzylinders (22) verbunden ist, und daß zum Antrieb des Werkzeugschlittens (1) ebenfalls ein Hydraulikzylinder (3) vorgesehen ist, wobei beide Hydraulikzylinder (3,22) so angeordnet und geschaltet sind, daß die Kraftwirkung beider Hydraulikzylinder (3, 22) auf den ihnen zugeordneten Werkzeugschlitten (1) bzw. die Kugelrollspindel (23) stets entgegengesetzt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Hydraulikzylinder (3, 22) parallel geschaltet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe als letzte, die Spindel (8a) antreibende Stufe ein selbsthemmendes Schneckengetriebe (29) aufweist.