DE69209726T2 - Feinstbearbeitungsmaschine mit kombinierter Umdrehung und Hin- und Herbewegung des Werkzeuges - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Maschinen zum Schleifen von Werkstücken, insbesondere von Formen, die für die Herstellung von Erzeugnissen vorgesehen sind, welche eine gute Oberflächenqualität aufweisen müssen.
• In dem am 13. April 1973 angemeldeten französischen Patent Nr. 7 314 262 ist eine Maschine zum Schleifen von Formen beschrieben, umfassend ein Grundgestell, einen Werkstücktisch, der mit Mitteln verbunden ist, welche ihm wenigstens eine durch Anschläge begrenzte hin- und hergehende Längsbewegung verleihen können, und einen Träger, der wenigstens eine Schleifeinheit trägt, die aus einem Werkzeughalter, der durch Mittel, die ihm eine wechselnde Translationsbewegung mitteilen, translativ beweglich ist, und aus Druckmitteln besteht, welche diesen Werkzeughalter mit einer gleichbleibenden, aber einstellbaren Kraft an das zu schleifende Werkstück anpressen.
• Weiterhin ist in der Zusatzanmeldung Nr. 7 510 522 zu obengenanntem Patent eine Maschine zum Schleifen von Formen beschrieben, deren Mittel, die dem Werkzeughalter eine hin- und hergehende Bewegung mitteilen können, aus einem auf dem Gehäuse der Schleifeinheit befestigten Motor bestehen, dessen sich in diesem Gehäuse frei drehend angebrachte Welle mit einein Exzenter fest verbunden ist, welcher mit der Vorderseite einer Aufnahme zusammenwirkt, die im Werkzeughalter angebracht ist, der seinerseits in diesem Gehäuse frei hin- und herbeweglich angebracht ist.
• Darüber hinaus ist aus dem Dokument GB-A-2 023 466 eine Schleifmaschine bekannt, die ein Mittel enthält, um dem Werkzeughalter eine Translationsbewegung zu verleihen. Dieses Mittel besteht aus einer in einem Schlitten angebrachten Schubstangen-Kurbel-Einheit.
• Obwohl mit den Maschinen des genannten Types sehr gute Ergebnisse erzielt werden, ist die Erfindung auf die weitere Verbesserung der Oberflächenqualität der Werkstücke gerichtet, die durch Schleifen mittels solcher Maschinen hergestellt sind.
• Sie hat deshalb eine Maschine zum Schleifen von Werkstücken zum Gegenstand, umfassend ein Grundgestell, einen mindestens in einer Richtung horizontal beweglichen Werkstücktisch und einen in bezug auf das Grundgestell beweglichen Träger, der eine Schleifeinheit trägt, die einen Werkzeughalter, der von einem Schlitten getragen wird, der durch von einem Elektromotor angetriebene Exzentermittel hin- und herbeweglich ist, um dem Werkzeughalter eine wechselnde Translationsbewegung mitzuteilen, und Druckmittel enthält, die diesen Werkzeughalter mit einer gleichbleibenden, aber einstellbaren Kraft auf das zu schleifende Werkstück anpressen, wobei die Mittel, um dem Werkzeughalter eine wechselnde Translationsbewegung zu verleihen, aus einer im Schlitten befestigten inneren Schubstangen-Kurbel-Einheit bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine außerdem Mittel umfaßt, um dem Werkzeug eine Drehbewegung um dessen Achse mitzuteilen, wobei das Werkzeug ein Endstück, mit welchem es im Werkzeughalter befestigt ist, und eine mit einer Fassung für einen Schleifstein versehene Welle enthält, die drehbar in einem Gehäuse angebracht ist, das fest mit dem Endstück verbunden ist und einen Antriebsmotor trägt, der über im Gehäuse befindliche Übertragungsorgane die Welle rotieren läßt.
• Die Erfindung wird an Hand der folgenden beispielhaften Beschreibung unter Bezugnahme auf die im Anhang befindlichen Zeichnungen näher erläutert, wobei
• - Fig. 1 eine allgemeine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Schleifmaschine,
• - Fig. 2 einen vorderen Teilschnitt der Schleifmaschine der Fig. 1, deren Werkzeughalter entfernt ist, und
• - Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2 zeigt.
• Die in Fig. 1 dargestellte Schleifmaschine umfaßt im wesentlichen ein vertikal verlaufendes Grundgestell 1, an welchem ein mit der allgemeinen Bezugszahl 2 numerierter Schleifkopf hin- und hergehend angebracht ist, der eine am Grundgestell 1 vertikal bewegliche Säule 3 mit der allgemeinen Form eines Winkels enthält. Am horizontalen Arm 4 der Säule 3 ist eine Schwingungseinheit 5 befestigt, die einen Träger 6 für einen Schlitten 7 enthält, dessen detaillierter Aufbau unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 weiter unten beschrieben wird.
• Über dem horizontalen Arm 4 der Säule 3 ist ein Elektromotor 8 für den Drehantrieb einer inneren Schubstangen-Kurbel-Einheit angeordnet, die vorgesehen ist, dem Schlitten 7 eine wechselnde Translationsbewegung mitzuteilen und deren Aufbau ebenfalls näher unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 beschrieben werden wird.
• Am Schlitten 7 ist ein Werkzeughalter 9 befestigt, in welchem ein Werkzeug 10 angebracht ist, das an seinem freien Ende einen Schleifstein 11 trägt.
• Entsprechend der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält das Werkzeug 10 ein Endstück 12, das in den Werkzeughalter 9 eingreift, mittels einer Schraube 13 in ihm arretiert und von einem sich drehenden Teil 14 verlängert wird, das mit einer Fassung 15 für den Schleifstein 11 versehen und rotierend von einem kleinen Elektromotor 16 angetrieben ist, der von einem Gehäuse 17 getragen wird, in welchem die Welle 14 des werkzeugs und die Ausgangswelle 18 des Elektromotors 16 für deren Antrieb drehbar angebracht sind.
• Auf der Ausgangswelle 18 ist eine Seilscheibe 19 angebracht, die über einen Treibriemen 20 mit einer Seilscheibe 21 verbunden ist, die auf der Welle 14 des Werkzeugs 10 befestigt ist.
• Anschließend wird die Konstruktion der Schwingungseinrichtung mit Exzenter der erfindungsgemäßen Schleifmaschine unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 beschrieben.
• Der Elektromotor 8 für den Antrieb der Schubstangen-Kurbel- Einheit ist im horizontalen Arm 4 der Säule 3 über eine Zentrierbuchse 25 befestigt, die in eine axiale Bohrung 26 des Trägers eingreift und an ihrem oberen Ende mit einem Flansch 27 versehen ist, mit welchem sie am horizontalen Teil 4 dieses Trägers befestigt ist.
• Die Ausgangswelle des Motors 8 besteht aus einer eigentlichen Ausgangswelle 8a, auf welcher ein zylindrisches Teil 28 festgekeilt ist, das eine Aufnahmewelle bildet, welche in ihrem oberen Teil mit einem Bund 29 versehen ist, mittels dessen sie auf einem Kugelanschlag 30 aufliegt, der mit einem Lager 31 aus Nadeln kombiniert ist, die in einem axialen Bundloch 32 der Zentrierbuchse 25 angeordnet sind.
• An ihrem der Ausgangswelle 8a des Motors 8 gegenüberliegenden Ende ist die Aufnahmewelle 28 in der Buchse 25 über ein anderes Nadellager 33 drehbar angebracht. Die Aufnahmewelle 28 endet in einem exzentrischen Kurbelzapfen 34, der eine Kurbel bildet, die eines der Organe der inneren Schubstangen-Kurbel- Einheit der Einrichtung darstellt, welche in der erfindungsgemäßen Maschine die Schwingungen erzeugt.
• Wie in Fig. 3 dargestellt, geht die Zentrierbuchse 25 durch einen dünneren Teil 35 des horizontalen Teils 4 des Trägers 3, wobei dieser dünnere Teil in einem Flansch 36 endet, an welchem der Träger 6 des Wagens unter Zwischenschaltung einer Zentriersäule 37 befestigt ist.
• Der mit der allgemeinen Bezugszahl 7 numerierte Wagen oder Schlitten besteht aus einem Winkelkäfig 38 mit zwei Nadelreihen 39, 40, der im Träger 6 des Wagens befestigt ist, und aus einem Wagen 41, der für die Nadelreihen 39, 40 seitliche Abrollwände aufweist und daher im Winkelkäfig 38 seitlich beweglich ist.
• Im Wagen 41 ist ein Aufnahmeteil 42 für die Schubstangen-Kurbel-Einheit befestigt, das eine Platte 43 enthält, die auf der oberen Wand des Wagens 41 aufliegt. Die Platte 43 greift mit Spiel in eine Aufnahme 44 ein, die im Träger 6 des Wagens angebracht ist.
• Das Aufnahmeteil 42 für die Schubstangen-Kurbel-Einheit enthält eine zylindrische Sacköffnung 45, in welche die Schubstangen-Kurbel-Einheit eingreift, die den exzentrischen Kurbelzapfen 34 der Aufnahmewelle 28, einen exzentrischen Ring 46, der über einen Nadelkäfig 47 um den Kurbelzapfen 34 angebracht ist, und einen Außenring 48, der über eine Nadeleinheit 49 den exzentrischen Ring 46 umgibt, enthält. Betrachtet man nacheinander die Figuren 2 und 3, so ist festzustellen, daß die vertikale Achse des exzentrischen Rings 46 zur Achse der Aufnahmewelle 28 parallel steht und sich mit der Achse der Aufnahmewelle in einer Ebene befindet, die parallel zur Bewegungsrichtung des Wagens 41 verläuft, welche die Längssymmetrieebene des Wagens ist.
• Berücksichtigt man, daß sich der Wagen 41 nur in einer Richtung bewegen kann, die von den Nadelreihen 39, 40 bestimmt wird, die zwischen dem Wagen und dem winkelkäfig 38 eingebaut sind, bewirkt das Drehen der Aufnahmewelle 28 durch den Elektromotor 8 eine Bewegung des Kurbelzapfens 34 in der Art einer Kurbel und somit eine Schwingbewegung des exzentrischen Rings 46 in bezug auf den Kurbelzapfen 34 und den Außenring 47 der Einheit, was eine wechselnde Translationsbewegung des Wagens 41 mit einer Frequenz verursacht, die der Winkelgeschwindigkeit der Umdrehung des antreibenden Elektromotors 8 entspricht. Bei dieser Antriebsart übernimmt somit der exzentrische Ring die Aufgabe einer Kurbel.
• Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, ist in der Säule 3 auf an sich bekannte Weise eine Einrichtung für die vertikale Bewegung des Trägers des Schleifkopfes in bezug auf das Grundgestell angebracht. Diese Bewegungseinrichtung umfaßt einen einfachwirkenden Hydraulikzylinder 50, dessen Zylinder 51 in seinem unteren Teil von einem Abschluß 52 verschlossen ist und der einen Kolben 53 enthält, der von einer fest mit dem Grundgestell 1 verbundenen Stange 54 getragen wird. Der Kolben 53 begrenzt im Zylinder 51 eine Kammer 53a, die dafür vorgesehen ist, durch nicht dargestellte Öffnungen mit unter Druck stehendem Fluid versorgt zu werden. Die Durchsatzdifferenzen bewirken die Bewegung des Zylinders 51 und der Säule 3 in bezug auf die feste Stange 54.
• Es ist ersichtlich, daß durch die zuvor unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 beschriebene Antriebsart das Schleifwerk zeug gleichzeitig auf Grund der wechselnden Translationsbewegung des Wagens 41 einer wechselnden Schwingungsbewegung und andererseits unter dem Einfluß des antreibenden Elektromotors 16 einer Rotationsbewegung unterworfen wird.
• Man erreicht deshalb für den Schleifstein eine schwingende Drehbewegung, die viel gleichmäßigere Schleifbahnen als mit einem Werkzeug erlaubt, das entweder nur einer Schwingbewegung oder nur einer Drehbewegung unterliegt.
• Wird das Werkzeug nur drehend angetrieben, sind Fehler durch die Zentrifugalkraft auf Grund insbesondere einer Geschwindigkeit des sich am Umfang des Werkzeugs befindenden Teils, die über der des zentralen Werkzeugteils liegt, die Folge.
• Das Werkzeug hat dann die Neigung, sich abzusenken und eine Umfangsspur zu hinterlassen, welche die Oberflächenqualität des zu schleifenden Werkdtücks beeinträchtigt.
• Bei einer kombinierten Dreh- und Schwingungsbewegung befindet sich das Werkzeug niemals in einer in bezug auf das Werkstück festen Position, so daß der Angriff, welchem es auf Grund der Umdrehung des Werkzeugs unterliegt, gleichmäßiger ist.
• Durch die Kombination von Schwingungs- und Drehbewegung des Werkzeugs wird auf Grund der Drehung ein höherer Materialabtragungsgrad möglich.

Claims (6)

1. Maschine zum Schleifen von Werkstücken, umfassend ein Grundgestell (1), einen mindestens in einer Richtung horizontal beweglichen Werkstücktisch und einen in bezug auf das Grundgestell beweglichen Träger (3), der eine Schleifeinheit trägt, die einen Werkzeughalter (9), der von einem Schlitten (41) getragen wird, der durch von einem Elektromotor (8) angetriebene Exzentermittel hin- und herbeweglich ist, um dem Werkzeughalter (9) eine wechselnde Translationsbewegung mitzuteilen, und Druckmittel enthält, die diesen Werkzeughalter mit einer gleichbleibenden, aber einstellbaren Kraft auf das zu schleifende Werkstück anpressen, wobei die Mittel, um dem Werkzeughalter eine wechselnde Translationsbewegung zu verleihen, aus einer im Schlitten (41) befestigten inneren Schubstangen-Kurbel-Einheit (34, 46) bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine außerdem Mittel (16, 19, 20, 21) umfadt, um dem Werkzeug (10) eine Drehbewegung um dessen Achse mitzuteilen, wobei das Werkzeug (10) ein Endstück (12), mit welchem es im Werkzeughalter (9) befestigt ist, und eine mit einer Fassung (15) für einen Schleifstein (11) versehene Welle (14) enthält, die drehbar in einem Gehäuse (17) angebracht ist, das fest mit dem Endstück (12) verbunden ist und einen Antriebsmotor (16) trägt, der über im Gehäuse befindliche Übertragungsorgane (19, 20, 21) die Welle (14) rotieren läßt.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schubstangen-Kurbel-Einheit einen die Kurbel bildenden Kurbelzapfen (34) enthält, der von einer Abtriebswelle (28) getragen wird, die vom Elektromotor (8) angetrieben ist, wobei der Kurbelzapfen (34) mit einem exzentrischen Ring (46) zusammenwirkt, dessen Achse parallel zur Achse der Abtriebswelle (28) verläuft und sich mit ihr in einer Ebene befindet, die zur Bewegungsrichtung des Schlittens (41) parallel steht, wobei der exzentrische Ring (46) seinerseits in einer im Schlitten (41) vorgesehenen Aufnahme (45) drehbar angebracht ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelzapfen (34) mit Zwischenschaltung eines Nadelkäfigs (47) in dem exzentrischen Ring (46) angeordnet ist, welcher über einen Außenring (48) mit Zwischenschaltung einer Nadeleinheit (49) drehbar in der Aufnahme (45) des Schlittens (41) angebracht ist.

4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (41) einen Wagen bildet, der hin- und herbeweglich in einem Nadelkäfig (38, 39, 40) angebracht ist, der fest mit einem an einer in bezug auf das Grundgestell (1) senkrecht beweglichen Säule (3) befestigten Wagenhalter (6) verbunden ist, wobei der Wagen (41) ein Aufnahmeteil (42) für die Schubstangen-Kurbel-Einheit (34, 46) trägt und die Aufnahme (45) für die Schubstangen-Kurbel-Einheit in diesem Aufnahmeteil (42) angebracht ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (16) ein Elektromotor ist.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsorgane aus Seilscheiben (19 21), die jeweils an der Welle (14) des Werkzeugs (10) und an der Ausgangswelle des elektrischen Antriebsmotors (16) für die Rotation des Werkzeugs befestigt sind, und aus einem Treibriemen (20) bestehen, der diese Seilscheiben miteinander verbindet.