DE2657133A1

DE2657133A1 - Gewindeschleifmaschine

Info

Publication number: DE2657133A1
Application number: DE19762657133
Authority: DE
Inventors: Kurt Thut
Original assignee: OSTERWALDER AG
Current assignee: OSTERWALDER AG
Priority date: 1976-12-16
Filing date: 1976-12-16
Publication date: 1978-06-22
Also published as: CH625987A5; GB1590982A; JPS5376493A; FR2374121A1; US4142330A; FR2374121B1

Description

Dip!.-1 no. Ei. r-dcr 3

-Ing. K. Schicabhke

Osterwalder AG, Lyss (Schweiz)

Gewinde s chle ifmas chine

Die Erfindung betrifft eine Gewindeschleifmaschine zum Schleifen von kurzen Gewinden im Einsteckverfahren und zum Stirn- oder Konusschleifen, wobei die für das Gewindeschleifen notwendige Hin- und Herbewegung des Werkzeugspindelstockes durch eine Gewindestange und einen Hebel erzeugt wird und eine Kupplung vorhanden ist, welche erlaubt, diese Bewegung für das Stirn- und Konusschleifen zu unterbrechen, so dass der Werkzeugspindelstock in seiner Lage stillsteht, wobei die Kupplung und deren Steuerung so beschaffen sind, dass das Ein- und Auskuppeln immer in der genau gleichen Position sowohl des Werkstückspindelstockes als auch der Werkstückspindel erfolgt.

Bei den bekannten Gewindeschleifmaschinen handelt es sich um sogenannte Universalschleifmaschinen, deren Grundausführung so entwickelt ist, dass Gewinde mit Einrillenscheiben geschliffen werden. Dabei wird für das Schleifen des Gewindes so vorgegangen, wie dies beim Gewindeschneiden auf einer Drehbank üblich ist. Die Schleifscheibe wird vor dem zu schleifenden Gewinde in die gewünschte Stellung gebracht und durch-

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läuft dann das in vielen Fällen vorgeschnittene Gewinde bis an dessen Ende, wo sie vom Gewinde abgehoben wird. Die Drehrichtung des Werkstückes wird nun umgekehrt und die Schleifscheibe läuft ohne zu schleifen zurück. Für den nächsten Durchgang wird die Scheibe nun um einen gewissen Betrag weiter zugestellt als beim letzten Durchgang, die Drehrichtung des Werkstückes wird wieder umgekehrt und die Scheibe durchläuft xvieder das Gewinde bis zu dessen Ende, xiro die Scheibe abgehoben wird. Diese Vorgänge wiederholen sich, bis das Gewinde die gewünschte Tiefe erreicht hat.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass, der Zeitaufwand, um ein Gewinde auf diese Art zu schleifen, sehr hoch ist. Der Wert, um welchen die Schleifscheiben bei jedem Durchgang zugestellt wird, ist klein und die Drehzahl des Werkstückes sehr gering, so dauert es eine Weile, bis nur ein Durchgang geschliffen ist. Da mindestens soviele Umdrehungen notwendig sind, als das Gewinde Steigungen aufweist, wird die Schleifzeit lang. Ein weiterer Zeitverlust entsteht:: dadurch, dass die Schleifscheibe ohne zu schleifen zurückläuft.

Die Hersteller solcher Schleifmaschinen sind dann dazu übergegangen, als Zusatzeinrichtung Einstechschleifeinrichtungen zu konstruieren. Beim Einstechschleifen ist die Schleifscheibe entsprechend des zu schleifenden Gewindes gerillt und breiter als letzteres, so dass für das Durchfahren eines Durchganges theoretisch nur eine Umdrehung des Werkstückes notwendig ist. In der Praxis wird das Werkstück etxtfas mehr als eine Umdrehung machen.

Naturgemäss muss das Werkstück eine Hin- und Herbewegung ausführen, xfelche der gewünschten Gewindesteigung entspricht. Bei den bekannten Gewindeschleifmaschinen x^ird dies dadurch erreicht, dass der Werkstückspindelstock über

Leitspindel und Wechselräder bewegt wird. Die Wechselräder müssen bei einer Aenderung der zu schleifenden Steigung gewechselt werden. Zum Schleifen aller herkömmlichen Steigungen ist somit eine grosse Anzahl Wechselräder erforderlich, und das Wechseln ist zeitraubend.

Es ist auch eine Maschine bekannt, bei der das Gewinde im Vor- und Rückwärtsdrehen geschliffen wird. Die Hin- und Herbewegung wird dadurch erzeugt, dass die Werkstückspindel aussen ein gewinde trägt, welches in einer feststehenden Mutter läuft tjnd diese Spindel mit einem Motor über einen Drehzahlvariator angetrieben wird, wobei der Motor bei jeder Vor- und Rückwärtsbewegung umgepolt wird. Diese Maschine hat den grossen Nachteil, dass für jedes zu schleifende Gewinde eine spezielle Spindel mit dazugehöriger Mutter vorhanden sein muss. Diese Lösung ist ausserordentlich teuer, da, um Fehler in der Steigung durch Spiel und Abnützung zu vermeiden, zweckmässigerweise Kugelumlauf- oder Planetenspindeln eingesetzt werden.

Nun wird von Teilen, welche mit einem Gewinde versehen sind, vielfach verlangt, dass mindestens eine Fläche oder ein Konus, beispielsweise bei Spannzangen für Drehautomaten und dergleichen vorhanden ist, welche gegenüber dem Gewinde einen möglichst geringen Schlag oder Rundlauffehler aufweist. Zweckmässigerwexse sollten deshalb Gewinde und Planfläche oder Konus in einer Aufspannung geschliffen werden. Dies ist jedoch mit beiden vorstehend beschriebenen Verfahren nicht möglich, da in diesem Fall die Hin- und Herbewegung des Wertestückes unterbrochen werden müsste. Da beide Verfahren dazu nicht in der Lage sind, behilft man sich bei Teilen mit Aussengewinden damit, das Gewinde und andere Flächen des Werkstückes, welche gegenüber dem Gewinde nur geringen Rundlauffehler aufweisen dürfen, zwischen Spitzen zu schleifen, wobei die Zentren

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zweckmässigerweise vorher auf einer Spezialmaschine ebenfalls geschliffen werden. Bei Innengewinden ist es vilefach notwendig, am Werkstück vor dem Gewindeschleifen einen Zentrierdurchmesser zu schleifen. Für das Gewinde- und den auf einer anderen Maschine auszuführende Innenkonus - oder auch Lochschleifen - wird dann das Werkstück auf diesen Durchmesser gespannt. In beiden Fällen, soxvohl beim Innengewinde- wie auch beim Aussengewindeschleifen ist der Rundlauffehler grosser, als wenn Gewinde- und Planfläche oder Konus in einer Aufspannung geschliffen würden.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Gewindeschleifmaschine zu schaffen, bei welcher die bisher bekannten Nachteile vermieden sind. Dazu wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die Hin- und Herbewegung durch eine Gewindestange und eine Stange erzeugt wird, wobei die Stange einerseits durch die Spindel hin- und herbewegt wird und andererseits am hin- und hergehenden Werkstückspindelstock schwenkbar gelagert ist. Weiter ist ein Lagerbock vorhanden, welcher am feststehenden Gestell schwenkbar gelagert ist und eine Bohrung aufweist, in der die Stange geführt ist. Weiter wird vorgeschlagen, dass der Lagerbock auf dem Gestell rechtwinklig zur Bewegung des hin- und hergehenden Teiles verschiebbar ist, so dass je nach Stellung des Lagerbockes das Mass der Hin- und Herbewegung des Werkstückspindelstockes ein anderes ist. Da die Gewindesteigungen normalisiert und somit in der Praxis die Anzahl der zu schleifenden Steigungen begrenzt ist, sind in bestimmten Abständen Fanglöcher für den Lagerbock vorgesehen, wobei jedes Fanglöch einer bestimmten Steigung entspricht. Müssen auch andere nicht normalisierte oder auch Zollgewinde geschliffen werden, so wird vorgeschlagen, den Lagerbock über eine Spindel zu verschieben, so dass innerhalb einer be-

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stimmten Bandbreite jedwelche Steigung eingestellt \ierden kann. In beiden Fällen ist das Einstellen der gewünschten Steigung sehr einfach und zeitsparend.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, die Möglichkeit zu schaffen, dass am Werkstück das Gewinde und mindestens eine Fläche oder Konus, letzteres insbesondere beim Innengeviinde schleif en, in einer Aufspannung geschliffen werden können. Dazu wird erfindungesgemäss vorgeschlagen, zwischen der Werkstückspindel und der Gewindestange zur Erzeugung der Hin- und Herbewegung.eine Kupplung einzubauen, die so gesteuert wird, dass für das Plan- oder Konusschleifen das Antriebszahnrad für die Gewindestange ausgekuppelt wird und demzufolge die Werkstückspindel während ihrer Drehbexvegung keine Hin- und Herbeitfegung ausführt.

Bei Teilen, bei denen das Gewinde vorgeschnitten ist, genügt diese Einrichtung allein noch nicht. Dazu muss erstens der Gewindeanfang auf dem Werkstück bezeichnet sein und

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zweitens die Steuerung der Werkfspxndel so arbeiten, dass die Spindel nach dem Fertigschleifen des Gewindes und auch der Plan- oder Konusfläche immer an derselben Stelle anhält. So können mehrere gleichartige Werkstücke ohne Änderung der Grundeinstellung der Maschine geschliffen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, dass die Werkstückspindel einen Nocken trägt, welcher bei jeder Umdrehung an einem feststehenden Signalgeber vorbeiläuft. Der Signalgeber kann elektrisch, pneumatisch oder auch auf andere Art arbeiten. Ueblicherweise dreht sich das Werkstück beim Gewindeschleifen etwas mehr als eine Umdrehung, wobei der Ueberlauf über 360° je nach Grosse des zu schleifenden Gewändes verschieden gross sein kann.

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Erfindungsgemäss ist deshalb ein zweiter Nocken vorhanden, welcher ebenfalls an der Spindel oder an einem anderen synchron mit der Spindel laufenden Teil befestigt ist und der ebenfalls an einem Kontaktgeber vorbeiläuft. Dieser Nocken ist im Gegensatz zum ersten am Unfang des Teils, an der er befestigt ist, verschiebbar, so dass jeder beliebige Winkel eingestellt xtferden kann.

Bei einer Gewindeschleifmaschine nach der Erfindung lassen sich Gewinde schneller schleifen, wobei zusätzlich die Möglichkeit besteht, Planflächen und Konen oder auch andere Flächen in der gleichen Werkstückaufspannung mitzuschleifen. Die Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht des Werkstückspindelstockes, teilxireise im Schnitt,

Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Werkzeugspindelstockes, teilweise im Schnitt,

Fig. 3 eine rein schematische Darstellung der Steuernocken mit den dazugehörigen Signalgebern,

Fig. 4 eine Ansicht der Verstellereinrichtung zum Einstellen der Gewindesteigung mittels Spindel und Ableseeinrichtung.

Die in den Figuren dargestellte Geivindeschleifmaschine xieist zunächst ein Gestell 1, einen Werkstückspindelstock 2 und eine Spindel 3 auf, welche von einem Motor 4 über ein Getriebe 5 in Drehung versetzt werden kann. Am Spindelstock 2 ist ein Arm 6 befestigt, in welchem eine Stange 8 über ein Winkelstück 8^! um eine vertikale Achse schwenkbar gelagert ist. Am einen Ende der Spindel 3 ist ein Kupplungszahnrad 9 drehbar und axial verschiebbar auf einem Zapfen 3'.angeordnet. Das Kupplungszahnrad 9 kämmt mit einem Zwischenrad

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10 und dieses mit einem Zahnrad 11, welches fest mit einer auf dem Spindelstock 2 gelagerten, parallel zur Spindel 3 verlaufenden Büchse 12 verbunden ist. Mit dieser wiederum fest verbunden ist eine Mutter 13, durch welche eine Gewindestange 14 führt. Spindel 3 und Büchse 12 sind in den Lagern 15,16 bzw. 17,43 drehbar, aber axial unverrückbar gehalten. Die Gewindestange 14 weist an einem Ende ein gabelartiges Element 18 auf, in welchem ein Führungsstück 19 schwenkbar gelagert ist. Im Führungsstück 19 ist die Stange 8 axial verschiebbar geführt. Weiter ist ein Lagerbock 20 vorhanden, in dem ein weiteres Führungsstück 21 um eine vertikale Achse schwenkbar gelagert ist. Im Führungsstück 21 ist die Stange 8 ebenfalls axial verschiebbar geführt. Der Lagerbock 20, welcher auf dem Gestell 1 rechtwinklig zur Achse der Spindel 3 verschiebbar, aber in jeder Stellung mittels nicht dargestellter Einrichtungen feststellbar ist, trägt mindestens einen Fangstift 22. Auf dem Gestell 1 sind in zweckmässigen Abständen Fanglöcher 23 angeordnet, wobei jedem Fangloch eine bestimmte Gewindesteigung zugeordnet ist.

Mit dem Spindelstock 2 sind zwei oder mehrere Zylinder 24 mit zugehörigen Kolben 25 und Druckräumen 26 fest verbunden. Selbstverständlich kann die Aufgabe auch durch einen Ringkolben übernommen werden. Werden nun die Druckräume 26 mit Druckmittel beaufschlagt, so drücken bzw. verschieben die Kolben 25 das Kupplungs zahnrad 9 gegen eine Schulter der Spindel 3. Durch einen Nocken 38 und einen Signalgeber 39, welcher mit dem Spindelstock verbunden ist, wird die Spindel durch die Maschinensteuerung so in der Stellung gehalten, dass der an der genannten Schulter der Spindel 3 angeordnete Stift 2 8 in die Bohrung 29 des KupplungsZahnrades 9 einfahren kann. Gleichzeitig werden die Haltebohrung 30 im Kupplungszahnrad 9 und der am

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Spindelstock 2 festgemachte Haltestift 31 voneinander getrennt. Sobald der Druck in den Druckräumen 26 abgeschaltet wird, drücken Federn 27 das Kupplungs zahnrad 9 zurück gegen die Wand 2' des Spindelstockes, wo es durch den Haltestift 31 am Mitdrehen mit der Spindel 3 gehindert xvlrd. An der Spindel 3 ist ein weiterer Nocken 32, der am Umfang der Spindel 3 in jeder beliebigen Lage feststellbar ist, und ein dazugehöriger Signalgeber 33 vorgesehen. Letzterer ist mit dem Spindelstock 2 fest verbunden. Der Spindelstock 2 ist auf Längsführungen 7 (Fig. 2) auf dem Gestell 1 verschiebbar. In der Zeichnung ist als Beispiel ein Werkstück 34, welches ein Innengewinde erhalten soll, sowie eine Schleifspindel 35 mit profilierter Schleifscheibe 36 dargestellt.

Zu Beginn eines Arbeitsablaufes wird die Schleifscheibe 36 in das Werkstück 34 eingefahren. Die Druckräume 26 sind mit Druckmittel beaufschlagt, so dass das Kupplungs zahnrad 9 über die Bohrung 29 und den Stift 28 mit der Spindel 3 verbunden ist. Sobald die Schleifscheibe 36 die gewünschte Lage in der Werkstückbohrung erreicht hat, wird die Spindel 3 durch den Motor 4 über das Getriebe 5 in Drehung versetzt. Das Kupplungszahnrad 9 treibt nun über das Zwischenrad 10 und das Zahnrad 11 die Büchse 12. Im vorliegenden Beispiel ist das Uebersetzungsverhältnis zwischen Kupplungszahnrad 9 und Zahnrad 11 gleich 1:1. Es kann selbstverständlich auch anders sein. Durch das Drehen der Büchse 12 und der damit verbundenen Mutter 13 xiird die Gewindestange 14 horizontal verschoben. Die Stange 8 schwenkt um die Drehachse beim Führungsstück 21 und verschiebt über den an die Stange 8 gelenkten Arm 6 den Spindelstock 2 in entgegengesetzter Richtung der Gewindestange 14, und zwar im Verhältnis der Längen L2 zu Ll (Fig. 1). Im dargestellten Beispiel befindet sich der Lagerbock 20 genau in der Mitte

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zwischen der Schwenkachse des Drehstückes 19 und jener des Arms 6, so dass der Spindelstock 2 den halben Weg der Steigung der Gewindestange 14 zurücklegt. Nach etwas mehr als einer Umdrehung der Spindel 3, x^enn der Nocken 32 zum zweiten Mal über den Signalgeber 33 läuft, wird die Drehrichtung des Motors umgekehrt und die Schleifscheibe 36 um einen vorgewählten Betrag zugestellt. Die Spindel 3 dreht sich nun in der Gegenrichtung zurück in die Ausgangslage bis der Nocken 38 am Signalgeber 39 vorbeiläuft. Die Drehrichtung wird nun wieder umgekehrt und die Schleifscheibe 36 wieder um einen bestimmten Betrag zugestellt. Diese Vorgänge wiederholen sich, bis das Gewinde die geitfünschte Gewinde tiefe erreicht hat, wobei die Spindel 3 durch den Motor 4 in der Stellung gehalten wird, in welcher der Nocken 38 unter dem Signalgeber 39 steht» Die Schleifscheibe 34 wird abgehoben und der nicht dargestellte Schleifspindelstock fährt mit der Schleifspindel 35 und der Schleifscheibe 36 aus dem Werkstück aus.

Soll nun am Werkstück die Planfläche 37 mitgeschliffen xtferden, so fährt nun eine nicht dargestellte, bei Lochschleifmaschinen bekannte Planschleifvorrichtung in Schleifstellung. Zum Planschleifen muss natürlich die Spindel 3 während ihrer Drehbewegung axial stillstehen. Die Druckräume 26 werden entleert und die Federn 27 drücken das Kupplungszahnrad 9 gegen die Gehäusewand des Spindelstockes 2, wo der Haltestift 31 über die Bohrung 30 das Kupplungsrad 9 in seiner Lage festhält. Der Motor 4 wird nun auf die gewünschte Drehzahl gebracht und die Planfläche in von Lochschleifmaschinen her bekannter Weise geschliffen. Nach dem Fertigschleifen wird der Motor 4 so gesteuert, dass die Spindel 3 in der Stellung stillsteht, in der der Nocken 38 unter dem Signalgeber 39 steht. Zum Gewindeschleifen des nächsten Teils werden die

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Druckräume 26 wieder mit Druck beaufschlagt, so dass das Kupplungszahnrad 9 wieder gegen die Spindel 3 gedrückt wird und der Stift 28 in die Bohrung 29 einfährt und somit das Kupplungszahnrad 9 mit der Spindel 3 kuppelt.

Selbstverständlich kann bei einer Gewindeschleifmaschine, auf der keine Konen oder andere Flächen geschliffen werden sollen, das Kupplungsrad 9 fest mit der Spindel 3 verbunden sein, wobei dann die Elemente 24 bis 31 entfallen.

Fig. 4 zeigt eine Verstelleinrichtung für den Lagerbock 20, xvelche erlaubt, innerhalb des Verstellbereiches jede gewünschte Steigung einzustellen. Dazu ist im Lagerbock 20 eine Mutter 40 vorgesehen, in welcher eine Verstelispindel 41 geführt ist. Die Verstellspindel 41 ist andererseits am Gestell 1 drehbar, aber axial unve!-schiebbar gelagert. Weiter ist ein Handrad 42 vorgesehen, mit welchem die Verstellspindel 41 gedreht werden kann, und das so ausgebildet ist, dass auf einem Nonius die Steigung ablesbar ist. Selbstverständlich sind auch andere Ableseeinrichtungen, wie ein mechanischer Zähler, welcher durch die Spindel angetrieben wird, oder digital und analoge Messysteme anwendbar.

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Claims

Dip!.-ir.j. S. ;-.d<Dr
Oipl.-lng. K. Schioschka
β München 40, Eiisabeihäifa

Patentansprüche

Gewindeschleifmaschine mit einem auf einem Gestell hin- und her bewegbaren Spindelstock, dadurch gekennzeichnet, dass die Hin- und Herbewegung durch eine über die Spindel, ein Zahnrädergetriebe (9,10,11) und eine Büchse (12) mit einer Mutter (13) angetriebene Gewindestange (14) und eine am einen Ende in einem festen Verstellarm (6) des Spindelstockes (2) schwenkbar gelagerten und am andern in der Stange (14) axial und schwenkbar geführten Stange (8) erzeugt wird, wobei die Stange (8) noch in einem auf einem mit dem Gestell (1) einstellbar verbundenen Lagerbock (20) schwenkbar gelagerten Führungsstück (21) axial verschiebbar geführt ist, midi, durch eine Steuereinrichtung zur Umkehr der Drehrichtung der angetriebenen Spindel.
2. Gewindeschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (20) auf dem Gestell (1) senkrecht zur Achse der Spindel (3) verschiebbar und in jeder Stellung festsetzbar angeordnet ist.
3. Gewindeschleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (20) mindestens einen Fangstift (22) trägt und dass am Gestell in bestimmten Abständen entsprechend der gewünschten Werkstückgewindesteigung Fanglöcher (23) vorhanden sind, in die der Fangstift (22) eingreifen kann.
4. Gewindeschleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum stufenlosen Verstellen des Lagerbockes (20) eine Verstellspindel (41) vorhanden ist.

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5. Gewindeschleifmaschine nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass im Antrieb zwischen Spindel (3) und Büchse (12) wahlweise ein- bzw. ausschaltbare Kupplungsmittel vorgesehen sind.
6. Gewindeschleifmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Zahnräder des Rädergetriebes 9, 10 oder 11 wahlweise ein- und auskuppelbar ist.
7. Gewindeschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das an der Spindel (3) oder einem andern mit ihr synchron laufenden Teil zwei Nocken (32, 38) und am Spindelstock zwei dazugehörige Signalgeber (33,39) vorhanden sind, auf deren Signale die Drehrichtung der Spindel (3) jeweils umgekehrt werden kann.
8. Gewindeschleifmaschine nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (38) fest mit der Spindel (3) verbunden ist und der Motor (4) über den Signalgeber (39) so gesteuert wird, dass die Spindel (3) nach dem Anhalten immer in derselben Stellung steht.
9. Gewindeschleifmaschine nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (32) am Umfang verschieb- und in jeder Stellung feststellbar angeordnet ist.
10. Gewindeschleifmaschine nach den Ansprüchen 1 und 5-8, dadurch gekennzeichnet, dass am Gestell (1) eine Haltevorrichtung vorhanden ist, die die Büchse (12) in ihrer Lage im Moment des Auskuppeins festhält.

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