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Vorrichtung zur Oberflächenfeinbear-
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beitung, wie Schleif-, Poliervorrichtung od.dgl.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Oberflächenfeinbearbeitung,
wie Schleif-, Poliervorrichtung od.dgl., mit einem drehangetriebenen Futter zur
zentrierten Aufnahmeteines Werkstücks sowie mit einem drehangetriebenen Bearbeitungswerkzeug,
dessen Werkzeugspindel in einem Werkzeughalter gelagert ist, der auf beiderseits
des Futters vorgesehenen, endseitig gehalterten und einander parallelen FUhrungssäulen
kreiszylindrischen Querschnitts längsgeführt und über Gleitführungsmittel umfangsseitig
auf diesen abgestützt ist, die jeweils innerhalb die Führungssäulen umfassender
Lagerbuchsen des Werkzeughalters aufgenommen sind, Bei Schleif-, Poliervorrichtungen
od.dgl.
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ist es bekannt, einen mit Preßluft beaufschlagbaren Turbinenantrieb
vorzusehen, weil mit dessen Hilfe besonders hochtourig gearbeitet werden kann. In
einer Anwendung
derartiger Vorrichtungen ist es bekannt, diese
in einer Trägermaschine, beispielsweise einer Bohrmaschine od.dgl., anzuordnen.
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Diese vorbekannten, außerordentlich hochtourig arbeitenden Vorrichtungen
lassen sich besonders vorteilhaft dort einsetzen, wo insbesondere an die Oberflächenbeschaffenheit
eines zu bearbeitenden Werkstücks besonders hohe Anforderungen gestellt werden.
Voraussetzung hierfür ist jedoch die Tatsache, daß die Bearbeitungsvorrichtung gegenüber
dem zu bearbeitenden Werkstück eine sichere Position aufweist, was bei der üblichen
Anwendung einer derartigen Vorrichtung in einer auch anderen Bearbeitungszwecken
dienenden Trägermaschine nicht immer der Fall ist.
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Aus diesem Grunde ist für die Fälle eine Sondermaschine bekanntgeworden,
welche zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstücks, im allgemeinen handelt es sich
hier um Hohlkörper, wie Buchsen od.dgl., ein Mehrbackenfutter aufweist, welches
drehangetrieben und einstellbar ist. Auf parallel und höhenebenenversetzt zur Längsachse
des Mehrbackenfutters verlaufenden Führungssäulen, welche an beiden Enden in Maschinengestellen
gehaltert sind, ist die eigentliche Bearbeitungsvorrichtung gegenüber dem Mehrbackenfutter
hin- und hergehend angetrieben vorgesehen. Die Vorrichtung selbst, d.h. eine mit
einem Bearbeitungswerkzeug versehene Arbeitsspindel, ist zusammen mit deren Antrieb
zu einer Baueinheit zusammengefaßt und in einen Werkzeugträger integriert, welcher
seinerseits über Gleitführungsmittel, welche innerhalb
von Lagerbuchsen
vorgesehen sind, auf den Tragsäulen abgestützt ist.
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Es ist nun zur Erzielung eines guten Schleifbildes einerseits sowie
auch zur Erzielung einer qualitativ guten Schleifkontur anderseits wichtig, daß
Bearbeitungswerkzeug und Arbeitspindel in einer genau fluchtenden Anordnung zur
Längsachse des Mehrbackenfutters angeordnet sind. Dies ist jedoch nur dann möglich,
wenn die im Werkzeugträger vorgesehenen Führungsbereiche in einer stichmaßgerechten
Anordnung zur Halterung der Führungssäulen vorgesehen sind. Dies führt jedoch tertigungstechnisch
zu nicht unerheblichen Schwierigkeiten und ist überhaupt nur möglich, wenn die Führungsbohrungen
für die Tragsäulen im Werkzeugträger von hochqualifizierten Fachkräften bei höchster
Präzision ausgeführt werden.
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Hinzu kommt noch eine weitere Schwierigkeit insofern, als man als
Gleitführungsmittel axial nachstellbare Kegelbuchsen verwendet. DerenNachstellung
ist jedoch nur in gewissen Grenzen möglich, weil nicht nur ein Verschleiß an den
GleitbUchsen selbst, sondern auch an den Tragsäulen zu verzeichnen ist, die dann
im Gleitbereich der Gleitführungsmittel nachgearbeitet werden müssen. Es ist einleuchtend,
daß jede mit zunehmendem Verschleiß und dessen Ausgleich durchzuführenden Veränderungen
- Nachstellung - nachteilige Folgen auf die qualitative Beschaffenheit der Oberfläche
des zu bearbeitenden Werkstücks zwangsläufig mit sich bringen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demzufolge darin,
unter Vermeidung der vorbekannten Mängel eine Vorrichtung so zu gestalten, daß neben
einem
Höchstmaß an Ausnutzung aller an der Führung beteiligten Mittel
eine selbst höchsten Anforderungen gerecht werdende Oberflächenfeinbearbeitung unter
Erzielung qualitativ bester Oberflächenkonturen möglich ist, ohne dabei jedoch mit
bisher unumgänglich höchster Präzision bei der Erstellung der Führungsbereiche im
Werkzeugträger arbeiten zu müssen.
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Erreicht wird das Ziel der Erfindung dadurch, daß die Gleitführungsmittel
im Bereiche mindestens einer Führungssäule durch wenigstens zwei im wesentlichen
leistenförmige Führungsteile gebildet sind, die in einer im wesentlichen gleichmäßig
verteilten Umfangsanordnung zur Führungssäule vorgesehen sind, sich zumindest über
Teile der Umfangslänge derselben und mindestens über eine axiale Teillänge der Lagerbuchse
erstrecken und durch von außen her betätigbare Stellmittel im Bereiche eines zwischen
der Innenmantelfläche der Lagerbuchse und der dieser zugewandten Außenfläche der
Führungsteile belassenen freien Raumes radial ein- bzw.
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nachstell- und arretierbar sind.
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Ein wesentlicher und die Erstellung des Werkzeugträgers, insbesondere
dessen Führungsbereiches fertigungstechnisch erleichternder Vorteil besteht im Unterschied
zu der vorbekannten Anordnung darin, daß in wenigstens einem Führungsbereich des
Werkzeugträgers Gleitführungsmittel eingesetzt werden, welche die Möglichkeit besitzen,
unabhängig voneinander radial ein-bzw. nachgestellt zu werden. Dies wirkt sich äußerst
günstig auf die Justierung des Werkzeugträgers bzw. der Arbeitspindel des Bearbeitungswerkzeugs
zum Werkstück
aus, weil bei dieser Anordnung zumindest eine der
beiden zu erstellenden Bohrungen im Werkzeugträger für die Führungsbereiche jetzt
nicht mehr so stichmaßgenau auf die Anordnung der Führungssäulen abgestimmt zu sein
braucht, weil fertigungsbedingte, unumgängliche Herstellungstoleranzen durch die
Möglichkeit der Einjustierung der Gleitführungsmittel so ausgeglichen werden können,
daß trotzdem noch eine für die Erzielung einer qualitativ guten Oberfläche am Werkstück
erforderliche fluchtende Anordnung des Bearbeitungswerkzeugs ohne weiteres möglich
ist. Das bedeutet ftir die Praxis, daß - wie ungenau auch mindestens eine der Führungsbohrungen
im Werkzeugträger von der stichmaßgerechten Anordnung der Tragsäulen immer abweicht
- eine individuelle Nachjustierung mit dem Ziel einer genau fluchtenden Anordnung
des Bearbeitungswerkzeugs zum Werkstück bzw.
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zur Längsachse des Futters möglich ist.
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Ausgehend von diesem Gedanken wird eine besonders bevorzugte Ausführung
des Erfindungsgegenstandes auch darin gesehen, daß im Bereiche beider, der Führung
des Werkzeugträgers auf den Tragsäulen dienenden Lagerbuchsen derartige Gleitführungsmittel
vorgesehen sind, so daß die individuelle Einjustierung bzw. Nachstellung an beiden
Führungsbereichen möglich ist. Somit können die zu erstellenden Bohrungen zur Aufnahme
der Führungsmittel im Werkzeugträger ohne weiteres eine vom absoluten Iststichmaß
der Führungssäulen abweichende Lage haben, und trotzdem ist eine genau fluchtende
Einjustierung des Bearbeitungswerkzeugs zum Werkstück möglich.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht,
daß
die Lagerbuchsen im Werkzeugträger für die Aufnahme der Gleitführungsmittel eine
innere Durchlaßgröße besitzen, die so bemessen ist, daß zwischen den Gleitführungsmitteln
und der Innenmantelfläche der Lagerbuchsen in jedem Falle noch ein freier Raum verbleibt,
welcher als Einjustier- bzw. Nachstellraum ausgenutzt werden kann. Eine fehlerhafte,
vom Iststichmaß der Führungssäulen abweichende, außermittige Anordnung der Führungsbereiche
ist somit ausgleichbar.
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Der Erfindungsgegenstand gewinnt auch deshalb noch an besonderer
Bedeutung, weil hier Gleitführungsmittel verwendet werden, die - nicht wie bisher
- aus die Tragsäule in Umfangsrichtung vollends umfassenden Buchsen, sondern aus
einzelnen leistenförmigen Bauelementen gebildet sind, die in einer gleichmäßig umfangsverteilten
Anordnung um die Tragsäulen herum angeordnet und überdies unabhängig voneinander
radial nachstellbar sind. Durch die Unabhängigkeit der Gleitführungsmittel untereinander
ist es möglich, eine individuell auf das Maß der fertigungstoleranzbedingten Abweichung
vom Stichmaß der Tragsäulen entsprechende Nachjustierung bewirken zu können. Es
ist somit möglich, eine genau fluchtende Ausrichtung zwischen dem Werkstück und
dem Bearbeitungswerkzeug herbeizuführen, was eine Grundvoraussetzung für eine qualitativ
gute Oberflächenbeschaffenheit des zu bearbeitenden Werkstücks ist.
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Diese Vorrichtung ist im hervorragenden Maße dazu geeignet, zur Oberflächenfeinbearbeitung
von hülsenartigen Kleinstwerkstücken angewendet zu werden, welche auf ihrer Innenseite
oberflächenfeinbearbeitet
werden müssen. Es ist jedoch mit den
Mitteln der Erfindung genauso gut möglich, Werkstücke auch außenseitig zu bearbeiten.
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Eine besonders bevorzugte Ausführung der Erfindung ergibt sich dann,
wenn innerhalb jeder Lagerbuchse jeweils drei im Abstand von je 120° zueinander
angeordnete Führungsteile unabhängig voneinander nachstellbar vorgesehen sind, wobei
sie zweckmäßig derart ringsegmentartig gestaltet sind, daß ihre Umfangslänge einem
Bogenmaß eines Winkels von höchstens 600 entspricht bzw. dieses noch geringfügig
unterschreitet. Hiedurch ergibt sich zum ersten der Vorteil, daß die Abstützung
des Werkzeugträgers über die Gleitführungsmittel auf den Führungssäulen an genau
vorwählbaren Stellen erfolgt, so daß auch nur genau vorbestimmbare Stellen der Führungssäule
abgenutzt werden. Ist dann der Verschleiß soweit fortgeschritten, daß eine Oberflächennachbearbeitung
der Führungssäulen im Gleitführungsbereich erforderlich wäre; können - und dies
ist ebenfalls erfindungswesentlich - die Tragsäulen jeweils um etwa 600 um ihre
Längsachse herum in ihren maschinengestellseitigen Halterungen gedreht werden, so
daß dann im Abstützbereich der leistenförmigen Führungsteile Umfangsabschnitte der
Führungssäule kommen, welche bisher an der Führung unbeteiligt waren und somit auch
noch keinen Verschleißerscheinungen ausgesetzt waren. Das bedeutet, daß man nunmehr
die Führungssäulen mit hohem Ausnutzungsgrad praktisch zweistufig im Sinne ihrer
Abnutzung benutzen kann. Dies ist im Gegensatz zu Gleitführungsmitteln, welche die
Führungssäule umfangsseitig vollends umgreifen, nicht der Fall.
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Wenn man außerdem die Gleitführungsmittel hinsichtlich
ihrer
Größe so gestaltet, daß sie ringsegmentartige Bauelemente darstellen, deren Umfangslänge
etwa dem Bogenmaß eines Winkels von 600 entspricht, dann stellt sich ein zweiter
Vorteil insofern ein, als man dann die ringsegmentartigen Gleitführungsmittel aus
einem Führungsbuchsenelement kreisrunden Querschnitts bilden kann, was ebenfalls
erfindungswesentlich ist, indem man die einzelnen Ringsegmentabschnitte unter Berücksichtigung
der angegebenen Maße aus diesem Buchsenelement herausschneidet, so daß sich aus
einer einzigen Buchse insgesamt sechs Führungsteile von je einer einem Sektor von
600 entsprechenden Umfangslänge ergeben, von denen jeweils drei an jeder Lagerbuchse
eingesetzt werden können.
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Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß die zur Verwendung gelangenden
Gleitführungsmittel nicht unbedingt je für sich allein, sondern aus einem gemeinsamen
Ausgangsbauelement erstellt werden können. Auch ergibt sich durch die Verwendung
von ringsegmentartigen Gleitführungsmitte infolge ihrer innen- und außengewölbten
Oberflächengestalt eine besonders raumsparende und dennoch ausreichende Nachstellmöglichkeiten
besitzende Bauform, weil die Gleitführungsmittel hinsichtlich ihrer Umfangsgestalt
umfangskonturgleich auf die Führungssäule und die Lagerbuchse abgestimmt sind.
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In diesem Zusammenhang ist es für eine präzise Einjustierung der
Gleitführungsmittel vorteilhaft, wenn diese an mindestens zwei Stellen Stellmittel
aufweisen.
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Bedienungsmäßig leicht zu handhaben und fertigungstechnisch
einfach
herzustellen sind hier erfindungsgemäß Stellschrauben mit Kontermöglichkeit vorgesehen,
welche verschraubbar in der Lagerbuchse gelagert und am freien Ende zwar drehbar,
jedoch auf axiale Mitnahme mit den Führungsteilen gekuppelt vorgesehen sind. Es
ist jedoch auch möglich, mehr als zwei derartige Stellmittel vorzusehen, um den
Führungsteilen eine ihrer Aufgabe entsprechend sichere Position zu verleihen.
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Uberhaupt sind die erfindungsgemäßen Maßnahmen nur im engen Zusammenhang
mit dem auf einer Sondermaschine zu erreichenden Effekt zu sehen, weil gerade bei
derartig hochtourig arbeitenden Bearbeitungsvorrichtungen die fluchtende Anordnung
des Bearbeitungswerkzeugs zu der zu bearbeitenden Fläche des Werkstücks wichtig
ist, um die gewünschte qualitativ gute Oberflächenbeschaffenheit zu bekommen. Obwohl
mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen auch eine verschleißbedingte Nachstellung der
Gleitführungsmittel möglich ist, so kommt es doch in erster Linie darauf an, daß
eine fertigungstoleranzbedingte Abweichung des Führungsbereichs des Werkzeugträgers
vom Iststichmaß der Führungssäulen durch Nach- bzw. Feinjustierung ausgleichbar
ist.
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Weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich im Zusammenhang
mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung eines auf
den beiliegenden Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiels einer derartigen
Vorrichtung; dabei zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer auf einer Sondermaschine
aufgebauten
Schleif-, Poliervorrichtung dgl., Fig. 2 eine Draufsicht hierzu, beide Fig. in schematisierter
Wiedergabe dargestellt, Fig. 3 eine Stirnansicht eines Lagerbuchsenbereiches des
Werkzeugträgers, teilweise im Schnitt wiedergegeben, und Fig. 4 die Einzelheit "A"
der Fig. 3 in vergrößerter Wiedergabe dargestellt.
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Beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel sind auf zwei im Abstand
voneinander angeordneten Gestellteilen 10 in Horizontalebene verlaufend zwei ebenfalls
im Abstand voneinander auf gleicher Höhe und parallel zueinander verlaufend angeordnete
Führungssäulen 11 vorgesehen. Diese Führungssäulen sind jeweils an gegenüberliegenden
Enden mit den Gestellteilen derart verbunden, daß sie trotz einer raumfesten Anordnung
gegebenenfalls um ihre Längsachse herum zum Zwecke der Veränderung ihrer Gebrauchslage
gedreht werden können. An einem Ende dieses Maschinengestells 10 ist in einem Spindelstock
12 ein Mehrbackenfutter 13 auf einer Achse 14 gelagert und durch einen - nicht dargestellten
- Antrieb drehangetrieben.
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Das Futter 13 ist zusammen mit dem Spindelstock 12 um eine vertikale
Achse schwenkbar sowie in einer Richtung quer zur Längsrichtung der Führungssäulen
11 verstellbar.
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Diese Verstellmöglichkeiten des Futters 13 sind in der schematischen
Darstellung nicht dargestellt. Innerhalb der Backen 15 des Futters 13 kann ein zu
bearbeitendes Werkstück, beispielsweise eine Hülse mit kreiszylindrischem Querschnitt
eingespannt werden.
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Die zur Bearbeitung eines - nicht dargestellten -Werkstücks dienende
Bearbeitungsvorrichtung 16 weist eine Antriebsspindel 17 auf, welche am Ende das
eigentliche Werkzeug 18, eine Schleif-, Polierscheibe od.dgl. trägt.
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Die Spindel 17 ist in einem Lagergehäuse 19 gelagert.
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Die Spindel 17 wird durch - nicht dargestellte - Antriebsmittel, im
vorliegenden Falle eine druckluftbeaufschlagbare Turbine,angetrieben, die im Gehäuseteil
32 aufgenommen ist. Die Gehäuseteile 19 und 32 sind in einem Werkzeughalter 20 integriert,
welcher gegenüber den Führungssäulen aufrechtstehend vorgesehen ist.
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Dieser Werkzeughalter ist mit Lagerbuchsen 21 ausgerüstet, welche
die Führungssäulen 11 umfassen und noch zu beschreibende Gleitführungsteile 22 aufnehmen.
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Der Werkzeughalter 20 und damit auch das Bearbeitungswerkzeug 16 ist
auf den Fiihrungssäulen in der angegebenen Pfeilrichtung B nach Fig. 1 in Längsrichtung
der Fuhrungssäulen hin- und hergehend angetrieben. Hierzu bedient sich die Vorrichtung
eines mit Hubzylinder 23 und Kolbenstange 24 versehenen Druckmittelantriebs, welcher
auf der dem Futter 13 abgekehrten Seite des Maschinengestells 10 in Höhe und zwischen
den Führungssäulen liegend vorgesehen ist. Durch eine genau mittig liegende Anordnung
ist es möglich, über die Kolbenstange 24 derart am Werkzeughalter 20 anzugreifen,
daß bei Ausübung des Vor- und Rückhubes die auszuübenden Kräfte mittig und zentral
auf den Werkzeughalter übertragen werden.
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Es ist bei der Darstellung davon abgesehen worden, sowohl die Anschlüsse
des Druckmittelantriebs für das Bearbeitungswerkzeug
als auch
die Anschlüsse des Druckmittelantriebs für den Hubzylinder 23 mit einzuzeichnen.
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Der Werkzeughalter 20 ist im Bereiche der Lagerbuchsen 21 über Führungsteile
22 auf dem Umfang 11a der Führungssäulen 11 abgestützt. Diese Führungsteile sind
aus ringsegmentartigen Bauelementen 25 gebildet. Innerhalb jeder Lagerbuchse 21
sind in einer gleichmäßig verteilten Umfangsanordnung drei Führungsteile 25 vorgesehen.
Die Führungsteile besitzen - in Umfangsrichtung der Führungssäule betrachtet - eine
Umfangslänge, welche gemessen an der Außenfläche 25a der Führungsteile dem Bogenmaß
eines Winkels von etwa, vorzugsweise von höchstens 600 entspricht. Diese Führungsteile
erstrecken sich über die gesamte axiale Länge der Lagerbuchsen, wobei die der Führungssäule
zugekehrte innere Stützfläche 25b der Umfangskrümmung der Führungssäule entspricht,
während die der Innenmantelfläche 21a der Lagerbuchse zugewandte Außenfläche 25a
der Ringsegmentteile 25 eine der Umfangskrümmung der Innenmantelfläche 21a entsprechende
Krümmung aufweist. Die Seitenflächen 25c der Ringsegmentteile 25 verlaufen in Richtung
auf die Führungssäule betrachtet konvergierend zueinander derart, daß zwischen den
gedachten Verlängerungen der Seitenflächen 25c gemessen von einem gedachten Schnittpunkt
dieser Verlängerungen ein Winkel von höchstens 600 eingeschlossen ist. Durch diese
Größenverhältnisse der Führungsteile im Zusammenhang mit deren gleichmäßig verteilter
Umfangsanordnung ergeben sich auf den Führungssäulen genau bestimmbare Bereiche,
auf denen die Führungsteile zur Anlage kommen. Die Umfangsabschnitte
der
Führungssäulen zwischen den Abstützbereichen der Führungsteile 25 bleiben somit
vorerst ungenutzt und können durch Drehung der Führungssäulen 11 um ihre Längsachse
herum um einen Winkel von 600 in den Abstützbereich der Führungsteile gedreht werden,
so daß die Führungssäulen in verschiedenen Gebrauchslagen genutzt werden können.
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Die Führungsteile befinden sich in einem ringspaltförmigen Innenraum
26 zwischen Führungssäule und Lagerbuchse, wobei die radiale Höhe dieses Raumes
26 so bemessen ist, daß im eingebauten Zustand der Führungsteile zwischen diesen
und der Innenmantelfläche 21a der Lagerbuchsen noch ein zusätzlicher freier Nachstellraum
27 verbleibt. Die Führungsteile sind in radialer Richtung verstellbar, indem Stellschrauben
28 vorgesehen sind, welche mit einem Gewindeschaft 28a die Lagerbuchsen radial durchgreifen
und an einem Endteil 28b auf radiale Mitnahme mit den Führungsteilen verbunden sind.
Diese Mittel, beispielsweise ein Sprengring 29 od.dgl., sind so gestaltet, daß jedoch
eiDrehbarkeit der Stellschrauben 28 möglich ist. Derartige sprengringförmige Verbindungsglieder
29 können in entsprechenden Aufnahmen 30 sowohl der Führungsteile als auch in einer
Umfangsnut nahe dem Ende des Gewindeschaftes 28a einrasten. Mittels Kontermuttern
31 kann die radial einjustierte Lage der Stellschrauben arretiert werden.
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Bei dieser Ausführungsform dienen die Stellschrauben 28 sowohl dem
Zweck der radialen Verstellung der Führungsteile als auch zur Arretierung derselben.
Zusätzliche
Arretierglieder, beispielsweise gegenüber der Innenmantelfläche
der Lagerbuchse vorstehende und sich seitlich an den Seitenflächen 25c der Führungsteile
abstützende Führungsmittel, können hier entbehrlich gemacht werden, könnten jedoch
im Falle einer anders gearteten Konstruktion auch ohne weiteres vorgesehen werden.
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Mit Hilfe der radialen Verstellmöglichkeit der Gleitführungsmittel
25 ist es möglich, den Werkzeughalter derart genau auf den Führungssäulen einzujustieren,
daß die Längsmittelachse des Bearbeitungswerkzeugs 18 bzw.
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die Längsachse der Arbeitsspindel 17 fluchtend zur Längsmittelachse
des Futters 13 verläuft, so daß bei der Bearbeitung beispielsweise der Innenmantelfläche
von hülsenförmigen, innerhalb des Futters aufgenommenen Kleinstbauteilen, bei der
hin- und hergehenden Hubbewegung des Bearbeitungswerkzeuges die gewünscht qualitativ
gute Oberflächenbeschaffenheit erzielt wird.