DE4108300A1 - Vorrichtung zum messen des spanwinkels eines in einer schleifmaschine eingespannten walzenfraesers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird der Spanwinkel γ durch Ermittlung der Außermittigkeit e der Spanfläche bezogen auf den Werkzeugdurchmesser bestimmt, indem e mit Hilfe eines in einem Ständer geführten Haarlineals, in aller Regel als Höhenmeßgerät bezeichnet, gemessen und der zugeordnete tatsächliche Spanwinkel γ anhand von vorermittelten Tabellenwerten abgelesen wird, die gemäß der Formel e = sin γ × Werkzeughalbmesser errechnet worden sind. Die genaue Einstellung des Haarlineals auf die Spanflä­ che erfolgt dabei durch Beobachten des Lichtspaltes zwischen Spanfläche und Meßkante des Haarlineals; vgl. Instandhaltung und Prüfung von spanenden Werkzeugen in der Praxis, Willi Müller, Selbstverlag der Wilhelm Fette GmbH, 1979, Seite 33/34.

Für eine solche Messung ist das zu schleifende Werkzeug auszuspannen und zwischen die Spitzen von Spitzenböcken einer Meßmaschine einzuspannen, um das Höhenmeßgerät sowie die erforderliche Beleuchtungseinrichtung in die geforderte Meßlage bringen zu können. Das Messen am in der Werkzeugschleifmaschine eingespannten Werkzeug ist wegen der dort herrschenden beengten Platzverhältnisse nicht möglich. Auch kann die Lichtspalt-Methode zur Be­ stimmung der richtigen Meßlage der Höhenmeßvorrichtung an der Werkzeugschleifmaschine nicht angewandt werden, da der erforderliche Raum für eine entsprechende Be­ leuchtung fehlt. Das Aus- und Umspannen von zu schlei­ fenden Werkzeugen für das Messen ist aber lästig und zeitaufwendig. Darüber hinaus ist die bekannte Methode relativ ungenau, da sich Meßfehler und Ablesefehler für das Bestimmen des zu ermittelnden Spanwinkels addieren, ganz abgesehen davon, daß das Ausmaß der Geschicklich­ keit der die Messung durchführenden Person wesentlichen Einfluß auf das Meßergebnis hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen durch eine neue aus einfachen Bauelementen bestehende Vorrichtung, mit der ohne Ausspannen des zu schleifenden Werkzeuges aus der Werkzeugschleifmaschine der Spanwinkel direkt und mit höherer Genauigkeit als bisher zu messen ist unter gleichzeitiger direkt ables­ barer Anzeige des Meßergebnisses.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen mit einem mechanischen Anzeigeglied in Verbindung stehenden Ta­ ster auf, dessen Abtastbewegung mechanisch vergrößert wird und der mit der Spanfläche der Werkzeugschneide eines zu schleifenden Werkzeuges, insbesondere eines Walzenfräsers von zylindrischer oder kegelstumpfförmi­ ger Form zur Anlage bringbar ist, und dessen Einstell­ bewegung durch das Anzeigeglied unter Benutzung einer Skala direkt abgelesen werden kann, wobei ein Skalen­ teil der gewählten Maßeinheit, nämlich dem Spanwin­ kel γ entspricht. Ein in dem Spindel- oder Teilkopf ei­ ner Werkzeugschleifmaschine eingespanntes Werkzeug kann nunmehr ohne Aus- oder Umspannen direkt in der Werkzeugschleifmaschine und ohne Anwendung der Lichtspaltmethode bezüglich seines Spanwinkels auf ein­ fache und schnelle Art vermessen werden. Da für den Meßvorgang lediglich die einzelnen Bauteile der Vor­ richtung in Anschlag mit Anschlagflächen zu bringen sind, werden an die Geschicklichkeit der den Meßvorgang durchführenden Person weit geringere Anforderungen als bisher gestellt und werden hierbei bessere Meßergeb­ nisse erzielt, als dies mit der bekannten Meßmethode der Fall war. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung können vorzugsweise sowohl zylindrische als auch kegelstumpfförmige Walzenfräser gemessen werden, da über eine eine Winkelmeßeinrichtung aufweisende An­ schlagschiene die eigentliche Meßvorrichtung so in be­ zug auf das Maschinenbett der Werkzeugschleifmaschine einjustiert werden kann, daß der die Spanfläche der Werkzeugschneiden abtastende Taster rechtwinklig zum Umfang des zu messenden Werkzeuges, z. B. eines Walzen­ fräsers steht.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen des Spanwinkels der Werkzeug­ schneide eines Walzenfräsers von der Meßseite gesehen mit einem Taster in der Ausgangsstel­ lung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 sowie einen zur Einstellung der Vorrichtung dienenden Zentrierstab vor seinem Einführen in eine Zentrierbohrung der Vorrichtung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 in der Null-Lage mit eingeführtem Zentrier­ stab und auf Null justiertem Taster,

Fig. 4 eine das Meßprinzip verdeutlichende Ansicht der Vorrichtung in ihrer Einstellung zwecks Abtastung des Spanwinkels der Werkzeugschneide eines Walzenfräsers,

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Maschinenbett einer Werkzeugschleifmaschine mit der Vorrichtung nach Fig. 1 für das Messen des Spanwinkels an einem zylindrischen Walzenfräser,

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Maschinenbett einer Werkzeugschleifmaschine mit der Vorrichtung nach Fig. 1 für das Messen des Spanwinkels an einem kegelstumpfförmigen Walzenfäser und

Fig. 7 eine Seitenansicht der Vorrichtung in Verbin­ dung mit der Werkzeugschleifmaschine nach Fig. 5.

Eine für den Gebrauch in Verbindung mit einer hier nicht näher dargestellten Werkzeugschleifmaschine WS vorgesehene Vorrichtung 10 zum Messen des Spanwin­ kels γ der Werkzeugschneiden eines zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Walzenfräsers WG umfaßt, wie die Fig. 1 bis 7 zeigen, eine Grundplatte 11, in der zwei im Abstand voneinander befindliche zylindrische Säulen 13 und 14 angeordnet sind, auf denen ein Meßkopf 15 parallel zu sich selbst auf- und abbeweglich und in seiner jeweiligen Einstellage feststellbar gelagert ist.

In der Grundplatte 11 sind durch einen Schlitz 16 grei­ fende Spannschrauben 17 vorgesehen, die mit ihren Köp­ fen 18 in eine entsprechende und mit den Köpfen korre­ spondierende Nute 12 im angedeuteten Maschinenbett 19 der Werkzeugschleifmaschine eingreifen und beim Anzie­ hen der Spannschrauben die Grundplatte mit dem Maschi­ nenbett nach einer noch zu beschreibenden Einstellung der Vorrichtung unverrückbar verbinden.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, umfaßt der Meßkopf 15 eine einen Zylinderabschnitt bildende Meßscheibe 20, die eine zentrische Bohrung 21 und einen radialen La­ gerbock 23 mit einem darin längsgeführten Taster 24 aufweist und in einer auf den Säulen 13 und 14 auf- und abbeweglichen quadratischen Lagerplatte 25 mittels zweier Kugellager 26 drehbeweglich gelagert ist. Die Kugellager sind auf einer in der Lagerplatte 25 zen­ trisch befestigten, die zentrische Bohrung 21 verkör­ pernden Lagerhülse 27 angeordnet. Die Mittellinien 28 und 29 von Lagerhülse 27 und Lagerbock 23 stehen senk­ recht aufeinander, wie dies insbesondere die Fig. 2 und 3 zeigen.

Die quadratische Lagerplatte 25 ist im Bereiche der Säulen 13 und 14 in bezug auf Fig. 2 oben und unten mit parallel zu diesen verlaufenden Schlitzen 31 und 32 versehen. Mittels mittig angeordneten Spannschrauben 33 und 34, die durch Bohrungen 35 und 36 greifen und in Gewinden 37 und 38 geführt sind - vgl. Fig. 1 und 2 - wird die Lagerplatte nach ihrer Einstellung in be­ zug auf das erforderliche ebenfalls noch zu beschrei­ bende Höhenmaß H in ihrer Einstellage festgespannt.

Die Meßscheibe 20 trägt an ihrer Mantelfläche eine kreisförmige Skala 40, die sich beidseitig des Skalen­ striches "Null" erstreckt, der in der Null-Lage mit ei­ ner Meßmarke 41 am feststehenden Teil 25 des Meßkopfes angeordnet ist, wie dies Fig. 3 zeigt. Ein Skalenteil der Skala entspricht der Maßeinheit der Meßgröße des zu ermittelnden Spanwinkels γ.

Gegenüber dem radialen Lagerbock 23 sind Aussparungen 43 vorgesehen, um mittels einzufügendem Auswuchtma­ terial die Meßscheibe in bezug auf den Lagerbock 23 auszuwuchten, so daß die Meßscheibe leichtgängig und exakt rundlaufend auf der Lagerhülse 27 um die Mittel­ linie 28 drehbar ist. Damit befindet sich auch die Mit­ telline 29 des Lagerbocks 23 in jeder Drehlage der Meß­ scheibe 20 senkrecht auf der Mittellinie 28.

Der Taster 24 ist in dem Lagerbock 23 mittels zweier einen O-Ring 44 einschließenden Lagerhülsen 45, 45′ leichtgängig aber exakt parallel zu sich selbst geführt und weist an einem Ende ein kugelförmiges Betätigungs­ glied 46 und an dem der Mittellinie 28 zugewandten Ende eine bis auf die Mittellinie 29 abgesetzte ebene geschliffene Tastfläche 47 auf, deren Ende 48 im Quer­ schnitt dachförmig sowie an der Spitze kegelförmig aus­ gebildet ist; vgl. Fig. 2 und 3.

Die Lagerhülsen 45, 45′ sind durch Preßsitz in der ent­ sprechenden Bohrung in dem Lagerbock gehalten. Der hierdurch auf den O-Ring ausgeübte Druck vergrößert ge­ ringfügig dessen Durchmesser, so daß der Taster 24 in seiner Lage gehalten wird. Ein Anschlagring 49 ist am freien Ende auf dem Taster 24 einstell- und feststell­ bar angeordnet, mit dessen Hilfe die wirksame Länge seiner Tastfläche 47 in bezug auf das zu messende Werk­ zeug einstellbar ist; vgl. Fig. 3 und 4.

Der Lagerhülse 27 ist ein Zentrierstab 50 zugeordnet, der ebenfalls eine ebene geschliffene Tastfläche 51 aufweist, die bis zur Mittellinie 28 abgesenkt ist, wie dies insbesondere Fig. 2 zeigt.

Schließlich ist eine Anschlagplatte 55 (vgl. Fig. 2, 5 und 7) vorgesehen, die um einen mittig angeordneten zylindrischen Lagerkörper 56 drehbar ist, der über eine geeignete, in eine T-Nute des Maschinenbettes eingrei­ fende Befestigungsschraube 57 ebenfalls mit dem Maschi­ nenbett 19 der Werkzeugschleifmaschine in an sich be­ kannter Weise festspannbar ist. Über zwei in die T-Nut des Maschinentisches eingreifende Nutensteine 59 ist der Lagerkörper 56 in der in bezug auf das Maschinen­ bett ausgerichteten Null-Lage gehalten. Der Lagerkörper trägt ebenfalls eine gebogene kreisförmige Skala 60, die sich beidseitig des Skalenstriches Null erstreckt und in der Null-Lage mit einer Meßmarke 61 auf der An­ schlagplatte 55 korrespondiert. Mit Hilfe der auf dem Maschinenbett der Werkzeugschleifmaschine festspannba­ ren Anschlagplatte 55 wird in noch zu beschreibender Weise die Vorrichtung 10 zum Messen des Spanwinkels auf den jeweils erforderlichen Einstellwinkel für das zu messende Werkzeug einjustiert, in Fig. 5 auf "Null", wenn das Werkzeug ein zylindrischer Walzenfräser ist; in Fig. 6 auf den halben Konuswinkel, wenn das Werk­ zeug ein Walzenfräser mit einer kegelstumpfförmigen Mantelfläche ist.

Der eingangs erwähnte Zentrierstab 50 mit seiner ebenen Tastfläche 51 definiert die Mantellinie des zu messen­ den Fräsers und damit den Meßpunkt MP an der Werkzeug­ schneide für den Taster 24, wenn das zu messende Werk­ zeug ein Walzenfräser ist.

Zur Einstellung der vorstehend beschriebenen Vorrich­ tung für eine Messung des Spanwinkels γ sind folgende Verfahrensschritte notwendig:

• - Einstellung des Meßkopfes 15 auf dem Maschinenbett auf das Höhenmaß H - Abstand zwischen Maschinenbett 19 und Mitte Spindelstock 70 der Werkzeugschleifma­ schine - derart, daß die Drehachsen von Meßscheibe 20, also die Mittellinie 28, und von Walzenfräser WG in einer Ebene ME liegen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, die parallel zum Maschinenbett 19 der Werkzeugschleifmaschine liegt,
• - Einstellen der Vorrichtung 10 auf dem Maschinenbett 19, um die Meßscheibe 20 mit ihrem Taster in den Umfangsbereich des zu messenden Werkzeuges WG zu bringen (vgl. Fig. 5) durch Querverschieben der Grundplatte 11 in bezug auf das Maschinenbett 19,
• - Einjustieren auf die Exzentrizität e, um die Drehachse der Meßscheibe 20 - Mittellinie 28 - durch die Spitze der Schneide des Werkzeuges WG, also längs deren Schneidkante, gehen zu lassen; hierzu wird der Zentrierstab 50 in die zentrische Bohrung 21 des Meßkopfes 15 eingeführt und dieser in die in Fig. 5 dargestellte Lage überführt, in der die Tastfläche 51 des Zentrierstabes auf der Schneidkante des Walzenfräsers aufliegt, um den Meßpunkt MP zu bestimmen, und Festspannen der Grundplatte 11 auf dem Maschinenbett 19,
• - Einstellen, d. h. Verschieben des Tasters 24 in dem radialen Lagerbock 23, bis die Tastfläche etwa 1 mm in den Bereich der Werkzeugschneiden des Walzenfrä­ sers ragt, und zwar nach Rücknahme des Zentriersta­ bes 50,
• - nunmehr wird der Walzenfräser im Uhr- oder Gegenzeigersinne so lange gedreht, bis die Tastflä­ che 47 des Tasters 24 an der Spanfläche SF zum An­ schlag gelangt (vgl. Fig. 4). Die dabei ein­ genommene Winkellage der Meßscheibe 20 mit ihrer kreisförmigen Skala 40 gegenüber dem Skalenstrich "Null" auf der Lagerplatte 25 gibt dann unmittelbar den Spanwinkel γ an.

Aus den Fig. 5 bis 7 sind die Zuordnungen von sche­ matisch dargestellter Werzeugschleifmaschine WS und Vorrichtung 10 zum Messen des Spanwinkels γ eindeutig zu erkennen, und zwar für das Messen eines zylindrischen und eines kegelstumpfförmigen Walzenfräsers WG. In der Nute 12 des Maschinenbettes 19 sind sowohl die An­ schlagplatte 55 als auch die Vorrichtung 10 mittels der Spannschrauben 57 und 17 geführt und nach der jeweili­ gen Einstellung in bezug auf das im Spindelkopf 70 der Werkzeugschleifmaschine eingespannte Werkzeug WG unver­ rückbar gehalten, so daß das Messen des Spanwinkels in der vorstehend beschriebenen Weise genau, einfach und schnell durchgeführt werden kann.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Messen der Größe des Spanwinkels von Werkzeugschneiden eines spanabhebenden Werkzeu­ ges, insbesondere eines Fräsers, mit einem auf der Spanfläche der Werkzeugschneide jeweils in Anlage zu bringenden Tastelement, dessen Einstellage ein Maß für den Spanwinkel der Werkzeugschneide verkör­ pert, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastelement (24) radial zur Drehachse (28) einer als Anzeige­ element dienenden drehbeweglichen Scheibe (20) angeordnet ist, die mit ihrer Drehachse (28) in be­ zug auf die Schneidkante MP des zu messenden Werk­ zeuges (WG) und auf dessen Drehachse ausrichtbar gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Scheibe (20) mit einer Lagerplatte (25) drehbar verbunden ist, die auf in einer Grund­ platte (11) gehaltenen parallel führenden Säulen (13, 14) auf- und abbeweglich sowie feststellbar gelagert ist, und daß die Grundplatte (11) eine für das in bezug auf die Meßebene (ME) einstellbare Verbinden mit dem Maschinenbett (19) einer Werk­ zeugschleifmaschine (WS) dienende Schraubschlitz­ verbindung (16, 17, 18) aufweist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundplatte (11) eine um einen mittig angeordneten Lagerkörper (56) dreh- und feststellbare Anschlagplatte (55) zugeordnet ist, deren Lagerkörper (56) eine für das Verbinden mit dem Maschinenbett (19) der Schleifmaschine (WS) dienende Befestigungsschraube (57) sowie die Null- Lage des Lagerkörpers (56) in bezug auf das Maschi­ nenbett (19) definierende Nutensteine (59) umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Tastelement (24) in einem an der freien Stirnseite der drehbeweglichen Scheibe (20) befindlichen Lagerbock (23) radial zur Drehachse (28) geführt und in seiner Tastlänge über einen An­ schlagring (49) einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Tastelement (24) eine bis auf seine Mittelline (28) abgesetzte ebene Tastfläche (47) aufweist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastelement (24) mittels zweier Lagerhülsen (45, 45′) geführt ist, zwischen denen ein auf das Tastelement einwirkender O-Ring (44) eingespannt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Meßscheibe (20) ein Zentrierstab (50) lösbar zugeordnet ist, der eine auf seine Mittelli­ nie (28) abgesenkte ebene Tastfläche (51) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Tastfläche (47) des Tastelements (24) an dessen Ende (48) dachförmig (Fig. 2) ausgebil­ det ist, dem in der Justierstellung für die Exzen­ trizität die ebene Tastfläche (51) des Zentriersta­ bes (50) zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Scheibe (20) auf einer Lagerhülse (27) ausgewuchtet gelagert ist und auf ihrer Umfangsflä­ che eine Skala (40) trägt, der eine feststehende Meßmarke (41) auf der die Scheibe (20) haltenden Lagerplatte (25) zugeordnet ist.