DE683514C - Maschine zum Schleifen von Waelzfraesern - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
8. NOVEMBER 1939

REICHSPTTTENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 683514 KLASSE 67 a GRUPPE

W. Ferd. Klingelnberg Söhne in Hückeswagen

Maschine zum Schleifen von Wälzfräsern

Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. Oktober 1935 ab Patenterteilung bekanntgemacht am 19. Oktober 1939

Es hat sich in manchen Fällen als vorteilhaft erwiesen, die zur Herstellung von Spiralkegelrädern benutzten schneckenförmigen Kegelfräser mit einem veränderlichen Unterschnitt auszubilden, d. h. die Zähne dieses Fräsers erhalten weder eine durchgehend radiale noch eine durchgehend tangential zu einem um die Fräserachse geschlagenen Kreis ausgebildete Schneidbrust, sondern diese Schneidbrust bildet eine um die Zahnkopflinie verwundene Fläche, die beispielsweise tangential zu einem Grundkegel verläuft. Auch für zylindrische Wälzfräser ist diese Ausbildung in besonderen Fällen von Vorteil. Derartige Schneidflächen können aber auf bekannten Maschinen nicht «rzeugt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun, eine Vorrichtung zu schaffen, die ohne Schwierigkeiten ein einwandfreies Erzeugen des veränderlichen Unterschnittes ermöglicht. Im einzelnen ist die Maschine so ausgebildet, daß ein vorzugsweise mit Antriebsmotor ausgerüsteter Schleifkopf mit zylindrischen Führungsbahnen um eine in Vorschubrichtung liegende Achse schwenkbar angeordnet ist und in formgemäß veränderlicher Schwenkstellung von dem den Fräser tragenden Gestell abgestützt wird.

Schleifvorrichtungen für genutete Schneidwerkzeuge, z. B. schraubenförmig genutete Reibahlen, mit einem mit dem Antriebsmotor ausgerüsteten Schleifkopf, der um eine in der Vorschubrichtung verlaufende Achse schwenkbar ist, sind an sich bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird die Schwenkung mittels eines an dem Gestell, das das Werkstück trägt, angeordneten Führungsstückes hervorgerufen.

Diese Vorrichtung ist verwickelt im Aufbau. Zur Erzielung des Vorschubes sind mehrere voneinander unabhängige Lagerstellen erforderlich, nämlich einerseits die Schlittenführung für den Support und andererseits ein besonderes Drehgelenk für den ausschwingbaren Arm der Schleifscheibe. Es ist außerordentlich schwierig, mehrere in getrennten Lagern bewegte Teile so genau zu bearbeiten und einzubauen, daß die vorgeschriebene Schleifform genau erreicht wird. Außerdem addiert sich selbst bei sorgfältigster Herstellung das durch Abnutzung immer größer werdende Spiel der einzelnen Lagerstellen zu einer Fehlerquelle, welche die Schleifgenauigkeit stark vermindert. Da es aber gerade bei den Abwälzfräsern der beschriebenen Art auf hohe Genauigkeit ankommt, ist die bekannte Vorrichtung zu ihrer Herstellung ungeeignet.

Diese Mängel sind dadurch beseitigt, daß der Schleifkopf mit zylindrischen Führungsbahnen in ebenfalls zylindrischen Lagern des das Werkstück tragenden Gestells in Vorschubrichtung verschiebbar und außerdem

in den gleichen Lagern schleifformgemäß schwenkbar ist.

Der Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß die Schwenkbewegung und der Vorschub in gemeinsamen Lägerstelleri erfolgt. Dadurch wird das die Bearbeitungsgenauigkeit vermindernde Lagerspiel weitmöglichst herabgesetzt und die Herstellungsgenauigkeit so erhöht, daß auch Fräser der beschriebenen ίο Art mit veränderlichem Unterschnitt hergestellt werden können.^

Ein weiterer Vorteil der neuen Einrichtung "besteht darin, daß die Zahl der bewegten Teile auf ein Mindestmaß beschränkt ist. Außerdem werden bei der neuen Vorrichtung günstigerweise zylindrisch geformte Führungsbahnen angewandt, die leichter und mit höherer Genauigkeit herstellbar sind als die Schlittenführungen der älteren Vorrichtungen.

Hierbei ist allerdings noch die nachfolgend' beschriebene, zur Zeit der Anmeldung der vorliegenden Erfindung noch nicht vorveröffentlichte, inzwischen aber patentierte Einrichtung zu berücksichtigen.

Diese Einrichtung betrifft eine vorzugsweise als Gewindeschleifmaschine ausgebildete Werkzeugmaschine, bei der entweder der das Werkzeug oder der das Werkstück tragende Gestellteil zwecks Herbeiführung von Beistellund Hinterschliffbewegungen um eine parallel zur Werkstückachse angeordnete, durch eine zylindrische Welle gebildete Kippachse, die zugleich als Längsführung dient, mittels einer verstellbaren Stützvorrichtung kippbar ist.

Gegenüber dieser Einrichtung bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Sondergebiet, und zwar auf eine Vorrichtung zum Schleifen von Wälzfräsern. Darüber hinaus unterscheidet sich die erfindungsgemäße Einrichtung von der vorgeschlagenen Werkzeugmaschine dadurch, daß eines der Lager für die Kipp- und Längsführung des Werkzeugträgers als hydraulischer Vorschubzylinder ausgebildet ist.

Auf diese Weise werden trotz der verwickelten Bewegungen, die Werkstück und Werkzeug in bezug zueinander ausführen, Zwischenglieder zwischen Kraftquelle und Arbeitsstelle vermieden, die durch unvermeidliches. Getriebespiel und auch durch Abnutzung die notwendige Arbeitsgenauigkeit beeinträchtigen.

Es empfiehlt sich, die neue Vorrichtung so auszubilden, daß eine in den Führungslagern für den Werkzeugträger gehaltene Welle im Bereich der Schleifstelle zu einem nach der Schleifstelle hin offenen Schleifsteingehäuse mit dazu quer verstellbarer Spindellagerung ausgebildet ist.

Auf der Zeichnung ist ein zu schleifender Fräser und einAusführungsbeispiel der neuen ' Vorrichtung in schematischer Weise dargestellt, und zwar zeigen

Fig. ι die Stirnansicht eines Kegelradwälzfräsers mit veränderlichem Unterschnitt,

Fig. 2 eine Seitenansicht der neuen Schleifvorrichtung, und zwar teilweise im Schnitt,

Fig. 3 eine Vorderansicht zu Fig. 2 in schaubildlicher Darstellung,

Fig. 4 eine schematische Ansicht von oben zu Fig. 3,

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4, jedoch mit abgeändertem Schleifscheibengehäuse,

Fig. 6 eine schaubildliche Darstellung .des Schleifkopfes mit Abrichtvorrichtung.

Von dem beispielsweise veranschaulichten Kegelradabwälzfräser sind der besseren Anschaulichkeit wegen nur zwei Zähne dargestellt, nämlich ein Zahn an dem dem Beschauer zugekehrten kleinsten Fräserdurchmesser und ein Zahn am großen Fräserdurchmesser. Wie aus Fig. ι ersichtlich, hat der am großen Durchmesser liegende Zahn eine unterschnittene Brust mit dem Winkelmaß et, wohingegen der kleinste Zahn einen Unterschnittwinkel β hat, der im Beispiel gleich Null ist. Von diesem Grenzwert ο geht der Schnittwinkel der mittleren Zähne allmählich zu dem entgegengesetzten Grenzwert über. Zum Schleifen derartiger Fräser ist gemäß vorliegender Erfindung eine beispielsweise in den Fig. 2 bis 6 dargestellte Vorrichtung vorgesehen.

In diesen Figuren bedeuten 1 ein ortsfestes: Maschinengestell und 2 einen darauf angeordneten, in bekannter Weise ausgebildeten Teilkopf, .der an seinem freien Ende auf einer Arbeitsspindel den zu. schleifenden Fräser 3 trägt. Das Maschinengestell 1 trägt ferner zwei Stehlager 4und 5, in welchen zwei gleichachsig durch ein Schleifscheibengehäuse 6 miteinander verbundene Wellen 7 und 8 geführt sind.

Die Achse dieser Wellen oder Gleitstücke läuft parallel zur Zahnkopflinie des Fräsers und liegt somit in der allgemein üblichen Vorschubrichtung. Sie schneidet ferner die na von der Zahnbrust des Fräsers 3 und der angreifenden Linie einer im Gehäuse 6 angeordneten Schleifscheibe 9 erzeugte Schleifebene. Diese Schnittlinie ist in Fig. 2 durch einen kleinen Kreis 10 angedeutet. Diese liegt zur Herstellung des beispielsweise veranschaulichten Fräsers in dessen Zahnkopflinie, sie kann aber auch, wie weiter unten erläutert, eine andere Stellung einnehmen.

Die Schleifscheibe9 sitzt auf einer in einem Lager 11 geführten Schleifspindel. Das Lager 11 wird seinerseits in Richtung der Spindel-

achse verschiebbar von einem Schlitten 12 gehalten, der an einem Gehäuse 13 angeordnet und zur Spindelachse verschoben werden kann. Dieses Gehäuse 13 sitzt fest unter dem Schleifscheibengehäuse 6, so daß es an jeder Bewegung dieses Gehäuses und damit auch der zylindrischen Führungen 7, 8 teilnimmt. Der Antrieb der Schleifspindel erfolgt von einem Elektromotor 14, der unmittelbar mit der Spindelwelle gekuppelt ist. Die Schleifspindel samt Motor kann mittels einer Schraube 15 in Achsrichtung gegen den Schlitten 12 verschoben und somit in ihrer Höhe eingestellt werden. Auf dem Tisch des- Gestelles ist eine Abrichtvorrichtung angeordnet, und zwar ist diese so ausgebildet, daß sie durch Schwenken aus einer Ruhestellung in ihre Arbeitsstellung und später wieder in ihre Ruhestellung gebracht werden kann. Wie aus den Fig. 2, 4 und 6 erkennbar, besteht diese Vorrichtung im wesentlichen aus einem Lagerbock 33 und einem daran geführten Gleitstück 34 mit Abrichtdiamant 35. Der Abrichtdiamant 35 dieser Vorrichtung ist mit- tels des Gleitstückes 34 und eines Handrädchens 37 ^m einer durch die Werkstückachse gehenden waagerechten Ebene verschiebbar. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Schleifstein durch Längsverschieben mit Hilfe der Schraube 15 jeweils zum Abrichten an den Diamanten herangeführt werden kann und damit die angreifende Linie des Schleifsteines immer in der Ebene durch die Fräserachse gehalten werden kann, sobald die Rolle 19 des Schleif kopfes in der Nullinie der Schablone 21 angelangt ist und der Abrichtvorrichtung genau gegenübersteht.

Durch Verstellen des Abrichtdiamanten 35 senkrecht zur Schleifebene ist man auch in der Lage, dieSchleifebenebeispielsweise unter die durch die Fräserachse gehende waagerechte Ebene einzustellen und die Schleifscheibe 9 an den Diamanten heranzuführen. Damit ist der Vorteil verbunden, beispielsweise einen mit sogenanntem Unterschnitt versehenen Fräser schleifen zu können, indem die Schleifebene einen zur Fräserachse konzentrischen Kreis berührt. Die Schwenkbewegung der Abrichtvorrichtung in ihre und aus ihrer Arbeitsstellung erfolgt um die senkrechte Achse der Schraube 36, mittels welcher die Vorrichtung in ihren beiden Endstellungen festgespannt wird. Zur Einstellung der Schleifscheibe in die Nullstellung oder Abrichtstellung ist die Steuerstange 30 durch Ausschwenken des Anschlages 30' ausschaltbar, so daß sie den Steuerhebel 31' nicht umlegt und der Schleifkopf in der einen Endstellung infolge nicht Umsteuerns des Ölstromes stehenbleibt. Der Schleifkopf läuft auf diese Weise selbsttätig in die richtige Abrichtstellung, in der er durch einen Anschlag 4' gehalten wird. Um die Vorschubbewegung wieder einzuschalten, wird die Steuerstange 30 mit der Hand durchgeschoben und damit der Hebel 31' umgelegt. Auf diese Weise wird die Ventilsteuerstange 31 beispielsweise nach rechts geschoben und gibt den Ölstrom durch den Einlaß 27 frei, wodurch der Vorschub wieder in Gang gesetzt

Die Verschiebung des Schlittens 12 und damit die Querverstellung der Schleifsteinspindel erfolgt mittels einer in der Wand des Gehäuses 13 geführten Gewindespindel 16, deren vorstehendes Ende zum Angriff einer Kurbel oder eines Schlüssels mit einem Vierkant ausgerüstet ist. Um trotz dieser Querverschiebbarkeit eine staubfreie Abdichtung der oberen Gehäusewand 17 zu erzielen, ist diese aus Leder 0. dgl. gebildet, das entsprechend dem vorgesehenen Maß der Verschiebung so weit in Falten gelegt ist, daß diese Bewegung keine Hemmung erfährt. Die vorgesehene Querverschiebung des Schleif-Steines macht es möglich, diesen je nach der Tiefe des zu schleifenden Zahnes so einzustellen, daß etwa nur der angreifende Steinabschnitt übersteht, und zwar sowohl gegenüber dem abnehmbaren Deckel 18' wie auch go gegenüber der unteren Gehäusewand 17.

Infolge dieser Ausbildung kann auch die Mündung der Absaugevorrichtung mit Saugleitung 18 so dicht an das Werkstück herangeführt und bei günstiger Stellung zur Flugbahn des Schleifstaubes so verengt werden, daß eine außerordentlich große Saugwirkung entsteht, so daß ein Verstreuen des Staubes auf ein bisher bei Schleifmaschinen ähnlicher Art noch nicht erreichtes Mindestmaß gebracht ist. Dieser Vorteil ist natürlich für die Haltbarkeit der Maschine von erheblicher Bedeutung.

An ihrem unteren, der Gestellwand zugekehrten Ende trägt das Gehäuse 13 eine Rolle 19, mit welcher sich die Schleifvorrichtung an einem an der Gestellwand 1 befestigten Führungsstück 20 abstützt. Bei dieser Anordnung wird von der jeweilig wirksamen Höhe des Führungsstückes 20 die Neigung no der Schleifspindel und damit auch die Neigung der Schleiffläche bestimmt. Das Führungsstück 20 besteht im Beispiel aus einem kastenförmigen Teil mit keilförmig geneigter Vorderwand, auf welche die mit der Rolle 19 zusammenwirkende und mit abgerundeter Laufbahn ausgerüstete Führungsschiene 21 aufgesetzt ist. Diese Führungsbahn kann je nach der Form der zu erzeugenden Fläche durch eine andersgestaltete Bahn, beispielsweise durch eine geschweifte Bahn, ersetzt werden. Um eine genaue Einstellung der

Endlagen zu ermöglichen, ist das Führungsstück 20 mit seinen Befestigungsschrauben 22 in Längsnuten 23 des Gestells 1 geführt und mittels einer Spindel 32 mit einem Spindellager 24 verbunden. Der Antrieb der Vorschubrichtung, d. h, das Hinundherschieben der Gleitführung 7, 8, erfolgt von der Gleitführung/ aus, und zwar ist die Gleitführung 7 zu diesem Zweck mit einem Kolben 25 versehen, der sich in dem als Arbeitszylinder einer an sich bekannten hydraulischen Vorschubvorrichtung ausgebildeten Lager 4 verschiebbar und drehbar führt. In Fig. 4 sind die Zu- und Ableitungen 26, 27 dieses Zylinders nur schematisch angedeutet. Diese Leitungen stehen mit Leitungen für die ebenfalls hydraulisch gesteuerte, an sich bekannte Teilvorrichtung in Verbindung, so daß der Flüssigkeitsstrom des Arbeitszylinders den Zweig eines gemeinsamen Flüssigkeitsstromes für alle Schaltbewegungen bildet.

Auf diese Weise werden mechanische Übertragungsmittel zu den einzelnen Schaltstellen ganz vermieden. Seine Bewegung und Spannung erhält der gemeinsame Flüssigkeitsstrom von einem Motor 28 aus. Durch die Verbindung der Flüssigkeitsströme wird erreicht, daß die Längsbewegung der Schleifvorrichtung erst dann umkehren kann, wenn der Teil-Vorgang beendet ist. Diese Abhängigkeit ist eine zuverlässige Sicherung gegen Fehlschaltungen.

Die Arbeitsweise der neuen Vorrichtung ist folgende:

Nach dem Einsetzen des zu schleifenden Fräsers wird der Schleifkopf mit seinen beiden Lagerzylindern y, 8 in die dem Teilkopf 2 abgekehrte Endstellung gebracht. Sodann wird der Fräser so eingerichtet, daß eine seiner Zahnkopflinien in der Schwenkachse der Schleifvorrichtung liegt. Um diese Stellung genau ermitteln zu können, ist in dem Lagerzylinder 8 ein runder Meßstab 28' angeordnet, dessen der Schleifscheibe zuge- kehrtes Ende bis zur Mittelachse des Stabes abgeflacht ist. Somit schneidet diese Abflachung die Schwenkachse der Schleifvorrich- · tung. Dieser Meßstab wird so weit gegen den Schleifstein vorgeschoben, daß er in den Bereich des Fräsers gelangt. Darauf wird der Fräser durch Querverschieben seines Spindelstockes bis an die Abflachung des Meßstabes herangeführt. Nach dieser Einstellung wird der Meßstab dann wieder zurückgezogen. Diese Einstellung ist auch durch eine andere Einrichtung (Markierung oder Zeiger) möglich.

Naturgemäß kann diese Einstellung nur dann angewendet werden, wenn ein Fräser in der in Fig. 1 beispielsweise veranschaulichten Ausbildung geschliffen werden soll.

Bei anderen Fräsern kann es zweckmäßig sein, die Schwenklinie der Schleifvorrichtung an eine andere Stelle der Schleifebene zu verlegen; so könnte sie beispielsweise auch in oder nahe der Drehachse des Fräsers liegen. Diese von der beschriebenen abweichende Anordnung der Schwenklinie kann beispielsweise beim Schleifen zylindrischer Wälzfräser von Vorteil sein, wenn nämlich dessen Zahnkopflinien keineGerade, sondern in bezug auf eine in der Fräserachse und den Endpunkten der Zahnkopf linie liegende Ebene eine konkav gekrümmte Linie darstellt.

Durch die Möglichkeit, neben kegelförmigen Wälzfräsern auch zylindrische Wälzfräser schleifen zu können, wird natürlich die Wirtschaftlichkeit der neuen Maschine verbessert. LTm beim wechselweisen Schleifen von kegelförmigen und zylindrischen Fräsern eine leichte und sichere Einstellung der jeweils erforderlichen Lage der Schwenklinie zu ermöglichen, kann gemäß Fig. 5 das Schleifsteingehäuse 6 quer verschiebbar an seinen zylindrischen Führungsbahnen 4, 5, 7, 8 angeordnet sein. Dort ist das Schleifsteingehäuse als Schlitten ausgebildet. Zu seiner Verstellung ist eine Spindel 38 vorgesehen.

Die Gestalt des zu erzeugenden Unterschliffes hängt einerseits von der Form des Führungsstückes 21 ab. Soll beispielsweise die Zahnbrust radial verlaufen, so benutzt man ein Führungsstück mit ebener Gleitschiene, und sie hängt anderseits ab von der Stellung des Führungsstückes 21 zur Schleifvorrichtung. Diese Einstellung erfolgt durch Verschieben des Gleitstückes 20 in Vorschubrichtung, und zwar mittels einer Gewindespindel 32. Nach so erfolgter Vorbereitung wird sowohl der Schleifmotor wie auch der Motor für die hydraulische Teil- und Vorschubeinrichtung eingeschaltet. Die Länge des Vorschubweges wird in bekannter Weise mittels Anschlägen 30 über eine Schubstange 31 geregelt.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, vielmehr sind sowohl Abänderungen wie auch andere Ausführungen möglich. Beispielsweise wäre es möglich, das Formstück für die Schwenk- μ ο bewegung anstatt am ortsfesten Gestell an der Schleifvorrichtung anzubringen. Auch könnte dieses Formstück anstatt einer aufliegenden Bahn eine das Abheben der Vorrichtung verhindernde Nut haben.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Maschine zum Schleifen von Wälzfräsern, bei der Werkstückträger und Werkzeugträger in bezug zueinander um eine als Längsführung dienende zylin-

   drische Welle kippbar sind und bei der eine verstellbare Stützvorrichtung die Kippbewegung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Lager (4) für die Kipp- und Längsführung des Werkzeugträgers (6, 7, 8) als hydraulischer Vorschubzylinder ausgebildet ist.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine in den Führungslagern (4, 5) gehaltene Welle (7, 8) im Bereich der Schleifstelle zu einem nach der Schleifstelle hin offenen Schleifstein- ■ gehäuse (6) mit daran quer verstellbarer Spindellagerung (12, 16) ausgebildet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen