DE25954C - Schleifmaschine für Spiralbohrer nach Kegelflächen, welche mit der Spitze und Achse des Bohrers nicht zusammenfallen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Läfst man einen hohlen, geraden Konus, dessen Innenwandung mit reibendem oder schleifendem Material bekleidet ist, um eine horizontale Achse rotire'n und führt man einen Bohrer in diesen Konus in solcher Weise ein, dafs die Achse desselben mit derjenigen des Konus, also mit der Rotationsachse zusammenfällt, so wird das Ende des Bohrers die Gestalt eines geraden Konus annehmen. Ein solcher Bohrer würde nur einen geringen Nutzeffect gewähren, weil er keine Schneiden besitzt und lediglich mit schabender Wirkung in ein Material eindringen kann. Man mufs daher bei Herstellung und Schleifen eines Bohrer-s darauf Bedacht nehmen, dafs er Schneiden erhält. Diese Schneiden müssen genau gleich lang sein und mit der Bohrachse genau denselben Winkel bilden. Ihre Facetten sollen in der Nähe der Schneidkanten dem Boden des in Bohrung begriffenen Loches möglichst conform sein, damit besagte Kanten ausreichende Stärke behalten und nicht leicht schartig werden, während andererseits doch Vorsorge zu treffen ist, dafs der Bohrer sich frei schneiden kann.

Alle diese Eigenschaften eines guten Bohrers lassen sich nur unter ganz bestimmten Bedingungen vereinigen; sie sind abhängig zunächst von der Gestalt der Schneiden und nur durch Benutzung exact arbeitender Schleifapparate aufrecht zu erhalten. Dementsprechend legt die gegenwärtige Erfindung ihr besonderes Augenmerk auf die Gestaltung der Schneiden von Bohrern und die zu deren Schärfung dienenden Apparate.

Was zunächst die Schneiden anbetrifft, so geben dieselben die beste Nutzleistung, wenn ihre Facetten Theile der Oberfläche eines geraden Kegels bilden. Man kann sie durch Einwirkung des oben genannten rotirenden Konus erzeugen. Giebt man nämlich dem Bohrer in diesem Konus eine solche Position, dafs eine seiner Kanten horizontal steht, und bewegt man den Bohrer einerseits in horizontaler Linie von der Achse des rotirenden Konus weg und andererseits abwärts, so dafs die erwähnte Kante ein wenig unterhalb der Mitte des Konus zu stehen kommt, so wird eine Facette angeschliffen, welche einen Theil einer Kegelfläche bildet und deren obere Kante die eine Schneide des Bohrers abgiebt. Dreht man hierauf den Bohrer um i8o° um seine eigene Achse und setzt auch die andere Seite desselben in der gleichen Position der Schleifwirkung des rotirenden Konus aus, so erhält diese ebenfalls eine kegelflächenförmige Facette, welche der ersten genau congruent ist. Die Gestalt der Schneiden ist somit fixirt und bestimmt auch diejenige der Spitze des Bohrers, denn diese wird convex wie beim Bogenbohrer, weil sie die Durchdringungsstelle der beiden Kegelflächen bildet.

Der Betrag, um welchen die Mitte des Bohrers von der Spitze des Konus entfernt wird, hängt ab von der Dicke des centralen Theiles des Bohrers, und um am äufseren Ende der Schneidkante zu grofse Schräge der Facette zu verhüten, empfiehlt es sich, den eingeschlossenen Winkel des hohlen Konus zu reduciren, so dafs

der Radius des Konus an der Basis nur wenig gröfser ist als der Radius des gröfsten ztf formenden Bohrers. Hierzu aber ist es erforderlich, dafs die Achse des Bohrers nicht mit der Achse des Konus zusammenfällt, noch mit ihr parallel läuft, und dies hat zur Folge, dafs die Facette· der Schneide um ein Geringes von der äufseren Ecke nach der Spitze des Bohrers hin an Schräge zunimmt.

Wie j¹ aus vorstehendem ersichtlich, besteht jede Schneidkante des Bohrers aus einem .Theil eines geraden Konus, dessen Achse auch die Achse des Schleifkonus ist. Diese Form nun bei jedesmaligem Schleifen des Konus aufrecht zu erhalten, ist die Aufgabe des Schleifapparates. Den wesentlichen Theil eines solchen Apparates wird ein dem obigen Konus äquivalenter Theil bilden. Zunächst ist unschwer einzusehen, dafs die erforderliche Form auch sich ergeben würde, wenn der Konus stationär wäre und der zu schleifende Bohrer rotirte, nicht um seine eigene Achse, sondern um diejenige des Schleifkonus. Ferner Würde dieselbe Form auch von einem Schleifrade erzeugt werden, dessen Schleiffläche die Seite des Schleifkonus tangirt und sich um die Achse dieses Konus schwingen läfst, während der Bohrer stillsteht. Umgekehrt wieder kann ein solches Schleifrad um eine feste Achse rotiren und mit seiner Schleiffläche die Seite des rechten Konus, welcher einen Theil der zu erzeugenden Facette ausmacht, tangiren, während dann der Bohrer um die Achse dieses Konus gedreht wird; Alle diese Methoden geben genau dieselben Resultate; da aber die letzterwähnte eine Reihe praktischer Vortheile gewährt, so ist dieselbe in der auf beiliegender Zeichnung vorgeführten Maschine verkörpert worden. Es zeigt:

Fig. ι den theilweise im Schnitt dargestellten Grundrifs der Vorrichtung zum Festhalten des zu schleifenden Bohrers und das Schleifrad,

Fig. 2 eine Endansicht des den Bohrer haltenden Futters, welche gleichzeitig die relative Position zweier Klemmbacken veranschaulicht, und

Fig. 3 ein Detail der Wasserzuführung.

Fig. 4 und 5 sind Endansichten von Bohrern verschiedener Gröfse, welche die Veränderung der Position mit dem Durchmesser des Bohrers veranschaulichen.

Fig. 6 ist die Ansicht der Maschine, jedoch zum Theil im Schnitt und das Bohrfutter weggebrochen, um die Wasserzuführung und die damit zusammenhängenden Einrichtungen blofszulegen.

Fig. 7 zeigt die Maschine in einer zu Fig. 6 rechtwinkligen Ansicht und

Fig. 8 einen Schnitt nach «'-»' aus Fig. 6.

Fig. 9 und 10 bilden weitere Details.

A, Fig. i, bezeichet einen in Position fürs Schleifen befindlichen Bohrer, α dessen zu schleifende Schneide und B das Schleifrad. Zum Halten des Bohrers dient das Futter C. Letzteres besitzt zwei Klemmbacken D und E, die frei in Nuthen der Stirnfläche des Futters C gleiten und durch einen Ring G vor dem Herausfallen geschützt sind. Zur Ein- und Auswärtsbewegung der Klemmbacken dient das Handrad F, welches zu dem Ende auf seiner Innenfläche Spiralverzahnung trägt und mit Zähnen an den Klemmbacken in Eingriff steht. Vom hinteren Theil des Futters C geht die Stange J aus, welche auf ihrer unteren Seite eine lange Nuth besitzt. In diese Nuth greift die Feder eines verschiebbaren Gleitkopfes K ein, so dafs dieser letztere gegen Drehung gesichert ist und folglich die an ihm befestigte Körnerspitze L immer genau in der Mittellinie des Bohrfutters C bleibt. Zur Fixirung des Gleitkopfes K in irgend einer Position dient die Klemmbacke b, Fig. 1, 6 und 7. Die Körnerspitze L hält das hintere Ende des Bohrers A, während das Vorderende in unmittelbarer Nähe der Schneiden fest von den beiden Klemmbacken D und E gepackt wird. Dabei finden die Schneidkanten Halt an den Ansätzen c und d, gegen welche sie durch Drehung des Bohrers mit der Hand vor dem Anziehen der Klemmbacken gelegt werden. Aufserdem ist noch ein Ansatz e vorgesehen, der den Betrag, um welchen der Bohrer aus dem Futter C vorspringt, bestimmt. Die Ansätze cd und e sichern somit die genaue Position der Schneiden in Bezug auf das Schleifrad und die Achse, um welche sie gedreht werden müssen, und da die Klemmbacken direct an der Schneidkante angreifen, so ist keine Gefahr, dafs ein Bohrer unter dem Schleifen zerspringt. Das Bohrfutter C besitzt eine Welle M, die sich in den Lagern/^· des Gestelltheiles O drehen kann und gegen longitudinal Verschiebung geschützt ist. Um die Achse yy dieser Welle läfst sich das Bohrfutter C und mit ihm der Bohrer A drehen, und zwar mittelst des Hebels h, welcher an seinem Ende ein Gegengewicht zur Balancirung des Gewichtes des Bohrers trägt. Das Lager/ ist mit Ansätzen k und /, Fig. 10, versehen, um die Drehung des Futters C nach jeder Richtung zu begrenzen. In den verschiedenen Figuren ist das Bohrfutter in demjenigen Punkte seiner Drehung gezeichnet, in welchem seine Achse χ χ horizontal liegt. Diese Achse χ χ liegt unterhalb der Achse yy, wie aus Fig. 6 und 7 klar ersichtlich.

Aus Fig. ι ergiebt sich, dafs die Drehungsachse yy für das ,Bohrfutter C einen Winkel mit der eigenen Achse χ χ dieses Futters und auch mit der Schleiffläche des Schleifrades B bildet. Läfst man daher das Schleifrad rotiren und dreht das Futter in seinen Lagern fg, so wird jeder Gegenstand, welcher im Futter steckt und gegen die Schleiffläche gedrückt

wird, nach Art einer Kegelfläche, deren Achse die Linie y-y bildet, abgeschliffen. Der Bohrer A nimmt eine solche Position ein, dafs die Schneidkante von α gerade das Schleifrad berührt. Wird nun das Futter C durch Bewegen des Hebels h in der Richtung nach dem Ansatz k gedreht, so erhält die Facette der Schneide α die Gestalt einer Kegelfläche, deren Achse die Linie y-y bildet und deren Spitze da liegt, wo die Achse yy die Schleiffläche des Rades B schneidet. Da die Schneidkante der Schneide α fast in derselben Ebene liegt wie die Achse yy, während die Achse χ χ des Bohrers eine tiefere Position einnimmt, so erhält die Facette eine ^genügende Schräge, um das Freischneiden des Bohrers zu gestatten. Nachdem die eine Schneide geschliffen, werden die Klemmbacken D und E gelöst und hierauf dreht man den Bohrer halbwegs herum, soweit es die Ansätze c und d erlauben. Es gelangt darin die zweite Schneide in die zum Schleifen erforderliche Position und erhält, wenn man den Hebel h wieder zurückbewegt, ebenfalls eine kegelförmige Facette, welche derjenigen von α genau gleicht, wie es zur Erzeugung richtiger ' Löcher Erfordernifs ist.

Fig. 2 zeigt, dafs die Mittellinie der beiden Klemmbacken D und E einen Winkel mit einander bilden. Es hat dies den Zweck, die Verschiedenheiten in der Stärke des mittleren Theiles grofser und kleiner Bohrer zu compensiren. In Fig. 4 befindet sich ein grofser Bohrer zwischen den Klemmbacken in Position. Seine Schneidkanten liegen gegen c und d an. Man sieht, dafs die Linie x'-x' durch die Mitte des Bohrers geht, während die. Linie y-y gerade oberhalb der Schneide α liegt. Führt man nun aber einen kleineren Bohrer ein, wie in Fig. 5, so müssen die Klemmbacken einander genähert werden. Es hat dies auf die Stellung der Schneidkante zur Linie y kaum einen Einflufs, dagegen kommt dieselbe Linie χ^x-x \ weichein Fig. 4 durch die Mitte des Bohrers ging, jetzt ziemlich weit unterhalb der Mitte des Bohrers zu liegen.

Die Klemmbacken D und E bewegen sich in einer rechtwinklig zur Achse des Bohrers stehenden Ebene, so dafs der Anschlag e stets dieselbe Entfernung von dem Futter C behält. Infolge dessen wird der Abstand der Spitze des Bohrers von dem Futter mit dem Durchmesser variiren, indem die Spitzen kleiner Bohrer dem Futter C und somit auch der Achse yy viel näher stehen werden wie diejenigen grofser Bohrer. Dies aber bringt die Spitze des Bohrers der Spitze des Konus in einer Richtung näher, und in der anderen Richtung hat der Winkel, den die Klemmbacken mit einander bilden, dieselbe Wirkung, so dafs kleine Bohrer nach einer Curve von kleinerem Radius angeschliffen werden als die grofsen und alle Bohrer demnach gleichmäfsig der Form des Bodens eines von ihnen erzeugten Loches entsprechen, weil die Facetten der Schneidkanten „alle im gleichen Verhältnifs zu den Durchmessern der Bohrer stehen. Die Veränderung in der.Position des Drehungsmittelpunktes mit der _t Gröfse der Bohrer ist durch ein kleines Kreuz;'·, auf der Linie y-y in Fig. 4 und 5 für einen grofsen und kleinen Bohrer veranschaulicht. ^ ·.

Das Schleifrad B ist ringförmig und an einer Platte N befestigt, deren Welle 0 frei in dem Lager m rotirt. Dieses Lager gehört dem beweglichem Gestellstück P an, welches durch Druckschrauben mit der Welle η verbunden ist Letztere ruht in den Lagern Uo¹, Fig. 7, am Hauptgestell R der Maschine und trägt die Riemscheiben p und p¹ und r. Die Scheibe ρ ist mit der Nabe der Scheibe r, welche lose auf der Welle η läuft und durch Vermittelung eines Riemens und der Scheibe s die Rotation auf die Welle 0 des Schleifrades überträgt, fest verbunden. Das Lager o¹ enthält im äufseren Ende Muttergewinde, in welches das Schraubengewinde der Nabe eines Handrades t pafst. Die Welle η wird gegen dieses Handrad gedrückt durch ein Gegengewicht u, welches auf der Welle ν sitzt. Letztere trägt auch einen Hebel w, der gegen die Nabe a¹ des Gestellstückes P drückt. Es kann somit durch Einschrauben der Handradnabe in die Mutter o^l die Welle η und mit ihr das Gestellstück P sowie das Schleifrad nach der einen Richtung bewegt werden, während die Bewegung derselben nach der entgegengesetzten Richtung bei Losschrauben des Handrades durch den Druck des Gegengewichtes u erfolgt. Die Welle n dient somit als Achse für die Antriebscheiben, als axial wirkende Adjustirvorrichtung für die Schleifscheibe und als Scharnierbolzen für das Gestellstück P. Letzteres wird durch den Winkelhebel b¹ hin- und zurückbewegt, damit beim Schleifen eines Bohrers keine Rinnen in der Schleiffläche entstehen. Der Hebel b¹ ist zu dem Ende an dem Theil P bei c^x drehbar befestigt und fafst mit seinem Ende d¹ in eine Aussparung des vom Hauptgestell R ausgehenden Armes e¹, so dafs, wenn er vom Arbeiter gehoben und gesenkt wird, der Gestelltheil P die gewünschte Bewegung ausführt. Wenn die Maschine nicht in Gebrauch ist oder wenn der Bohrer gewechselt wird, ruht der Hebel P auf dem Ansatz g^x des Stückes P und verhindert dieses, zu weit nach hinten zu fallen.

Auf dem Hauptgestell Ji befindet sich der Aufsatz O, welcher um den Zapfen h^x gedreht werden kann, jedoch durch einen Bolzen/¹ sicher in Position gehalten wird. Zur Verhütung der Drehung von f¹ dient der Ansatz k^x des Aufsatzes O, welcher auch in der einen oder anderen Position gegen die Ansätze /' /" stöfst, Fig. 9. Diese Ansätze /' /" begrenzen die Ver-

stellung des Aufsatzes O nach der. einen oder anderen Richtung. Eine solche Verstellung ist nothwendig, um für den Winkel, welchen die Schneidkanten der Bohrer mit einander bilden, allemal die bestgeeignete Gröfse zu bestimmen. So wird z. B. zum Bohren von Kesselblechen ein Bohrer mit stumpfem Winkel an der Spitze vorteilhafter sein als einer mit spitzem Winkel, und dementsprechend mufs auch die Stellung des Aufsatzes O geändert werden.

Der Wasserbehälter bei der soeben beschriebenen Maschine befindet sich in dem Gestellstück P und alles auf die Grundplatte von O spritzende Wasser fliefst wegen des diese Platte umgebenden Randes in den Wasserbehälter zurück. Bei Schleifapparaten ist es von grofser Bedeutung, dafs das Wasser zum Nassen der Schleiffläche gerade an derjenigen Stelle applicirt wird, wo der zu schleifende Stahl dieselbe berührt. Daher geschieht bei der gegenwärtigen Maschine die Wasserzuführung mit Hülfe eines endlosen Bandes S, welches perforirt oder gerauht ist und das adhärirende Wasser aus dem Behälter hebt. Dieses Band erhält seine Bewegung durch die Rolle m¹, Fig. i, 3 und 6, welche um den festen Zapfen H des Deckels T des Schleifrades rotirt und durch Mitnehmer W von der Scheibe N angetrieben wird. Die Mitnehmer W sind Stifte, welche lose in entsprechende Löcher der Rolle m¹ hineinragen, su dafs der Deckel T sowohl entfernt wie auch nach Mafsgabe der Abnutzung der Schleiffläche weiter eingeschraubt werden kann. Die Spannung des Bandes S vermittelt die untere Rolle' q¹, deren Führung r¹ frei in dem Pumpengehäuse s¹ gleitet. Letzteres bildet mit dem Deckel T ein Ganzes und taucht mit seinem unteren Ende in das Wasserreservoir P. Wird nun das Schleifrad nach Richtung des Pfeiles, Fig. 6, in Bewegung gesetzt, so führt die obere Seite des endlosen Bandes das Wasser mit solcher Geschwindigkeit hoch, dafs dasselbe an der Stelle, wo das Band auf die Rolle m' aufläuft, infolge der Centrifugalkraft abspringt und gegen die Decke des Pumpengehäuses ge-' schleudert wird, die es, ohne die Geschwindigkeit wesentlich zu vermindern, ablenkt und nach der Oeffnung t¹ leitet, aus welcher es auf die in Schärfung befindliche Schneide des Bohrers und das Schleifrad fällt (s. auch Fig. 8). Der Deckel T bedeckt fast die ganze Stirnfläche des Schleifrades mit Ausnahme derjenigen Stelle, wo der Bohrer angedrückt wird. An dieser Stelle nämlich ist ein Loch gelassen, das gerade grofs genug ist für den gröfsten Bohrer, welcher mit der Maschine geschliffen werden kann. Auch ist ein Theil des Deckels eingedrückt, wie bei w, Fig. 1, damit das Ende des Bohrers Spielraum hat, wenn das Gestellstück und Wasserreservoir P in seinem Scharnier gedreht wird. .

Wegen der grofsen Geschwindigkeit des : Schleifrades. ist es wesentlich, starken Luftzug, welcher das Wasser zerstäuben würde, möglichst zu verhüten. Es ist daher der Deckel T unmittelbar an die Schleiffläche gerückt und am Boden mit einer grofsen Oeffnung w¹ versehen, durch welche das Wasser vom Schleifrade wieder in das Wasserreservoir zurückgelangt und welche diejenige Luft, die an irgend einer Stelle angesaugt worden ist, frei entweichen läfst. Durch die Adhäsion wird immer ein Theil des zugeführten Wassers mit dem Schleifrade herumgeführt. Damit dieses, nicht nach hinten abspritzt, sind gerade oberhalb der Oeffnung' w¹ auf der Innenseite von T schräge Rippen y¹ vorgesehen, welche eine geringe Menge Luft ansaugen und durch Bildung von kleinen Luftwirbeln theils die Adhäsion des mitgerissenen Wassers aufheben, theils die Geschwindigkeit desselben so weit brechen, dafs es nicht mehr spritzt. Die unteren Enden der Rippen y' bilden Rinnen, in denen das abgestreifte Wasser sich sammelt und nach der Rinne q sowie schliefslich nach dem Wasserbehälter P gelangt.

Zum Festhalten des Deckels T dienen die Bolzen X und z. Von diesen ist der letztere an dem Gestellstück P fest, dagegen lose im Deckel, während der erste fest im Deckel und lose in P ist. Das Auge für den Bolzen ζ im Deckel T ist geschlitzt und kann durch eine Schraube /^] fest um diesen Bolzen geschlossen werden, so dafs es gestattet ist, den Deckel und mit ihm die Wasserzuführung genau zu adjustiren.

Wenn in vorstehendem nur die Erzeugung von Facetten von der Form der Oberfläche eines geraden Kegels Darstellung gefunden hat, so sei hier doch ausdrücklich darauf hingewiesen, dafs nach demselben Princip auch Facetten anderer Gestalt erzeugt werden können. Würde beispielsweise der schwingende Mechanismus, welcher den Bohrer hält und der Schleiffläche aussetzt, so angeordnet, dafs er den Bohrer mit der Peripherie des Schleifrades anstatt mit dessen Seite in Berührung brächte, und wäre in diesem Falle die Bewegung parallel zu dieser Seite, so würde, sofern die Achse des Schleifrades, die Berührungslinie zwischen Bohrschneide und Radperipherie sowie die Schwingungsachse für das Bohrfutter in einer und derselben Ebene lägen, die resultirende Contour für die Facette wieder die eines geraden Konus sein.. Bildet aber die Achse, um welche das Bohrfutter schwingt, einen Winkel mit besagter Ebene, so erhält die Facette nicht die Gestalt einer geraden Kegelfläche, immerhin aber wird sie eine konische Form besitzen mit einer für das Freischneiden . des . Bohrers ebensowohl geeigneten Schräge wie ein gerader Konus.

Claims (1)

1. P ATENT-An SP rüche:
   Eine Maschine zum Anschleifen von Spiralbohrern, charakterisirt dadurch, dafs der Spiralbohrer mittelst eines denselben tragenden Futters unter einem Winkel so gegen ein rotirendes Schleifrad gehalten wird, dafs jeder Punkt seiner eigenen Mittellinie y-y, welche nicht in derselben Ebene mit der Umdrehungsachse des Futters χ χ, sondern in geringer Entfernung von und parallel zu einer diese Achse unter spitzem Winkel schneidenden Linie liegt, bei der Drehung des Futters einen Kreisbogen um dessen Umdrehungsachse beschreibt, derart, dafs jede der beiden angeschliffenen Flächen einen Theil eines Kegelmantels bildet, dessen entsprechende Spitze aufserhalb der Mittellinie des zu schleifenden Bohrers yy liegt.
   Bei einer Maschine zum Schärfen von Bohrern ein Schleifrad in Combination mit einem Bohrfutter, das um die Achse eines geraden Konus, nach welchem die Schneide des Bohrers durch das Schleifrad geformt wird, drehbar ist.

   Hierzu I Blatt Zeichnungen.