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Vorrichtung zum schablonenlosen Abrichten von profilierten Schleifscheiben
Zur Bearbeitung von Werkstücken verschiedener Art, z. B. auf Drehbänken, werden
besonders in :der Mengenfertigung meist sogenannte Formscheibenstähle verwendet,
in deren Umfang die zu erzeugende Werkstückform eingearbeitet wird, so daß auch
beim Nachschleifen das Werkzeug immer die gleiche Werkzeugschneidenform beibehält.
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Handelt es sich um die Bearbeitung von Werkstücken aus kurzspanigem
Messing oder anderem, weniger zähem Werkstoff, dann bietet die Formgebung des Formscheibenstahles
keime besonderen Schwierigkeiten, da hierbei der Spanwinkel 0° beträgt, so daß die
Spanfläche des Werkzeuges auf die Werkstückmitte und (in diesem Falle ist ein geringer
Freiwinkel ausreichend) auch annähernd auf die Mitte des Formscheibenstahles verläuft.
Dabei ist die Umrißform der Werkzeugschneidkante ungefähr gleich der am Werkstück
zu erzielenden Profilform und infolgedessen leicht dieser entsprechend herzustellen.
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Bei zähem Werkstoff, wie weichem Stahl, Aluminiumlegierungen, Kupfer
u. dgl., muß jedoch der Spanwinkel wesentlich größer sein als 0°. In diesem Falle
würde eine dem fertigen Werkstückprofil entsprechend gestaltete Schneidkante ein
wesentlich, anderes als das gewollte Werkstückprofil schneiden, da infolge der Schräglage
der Spanfläche eine entsprechende Verzerrung des Schneidprofils eintritt.
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Um daher beim Bearbeiten von Werkstücken aus zähen Werkstoffen mittels
Formscheibenstählen das richtige Werkstückprofil zu erhalten, muß die Werkzeugschneide
erheblich anders gestaltet, also in den Formscheibenstahl
ein verzerrtes
Profil eingearbeitet werden, und zwar nach. Formen, die nicht ohne -weiteres leicht
ermittelt bzw. hergestellt werden können. Dies trifft besonders dann zu, -wenn z.
B. am Werkstück kreisbogenförmige Ismen- oder Außenrundungen, nicht zylindrische
Flächen oder Kurvenformen erzeugt werden sollen.
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Zur Herstellung von Formwerkzeugen finit verzerrtem Profil wird bisher
gewöhnlich so --erfahren, daß hierzu eine möglichst genaue Schablone verwendet wird,
bei der die erwähnte Verzerrung des Profils bei einem bestimmten Spanwinkel berücksichtigt
ist. Die Bestimmung des verzerrten Profils und die Anfertigung derartiger Schablonen
ist jedoch sehr schwierig und erfordert einen entsprechend großen Zeitaufwand, ebenso
-wie das nachfolgende Profilschleifen der @Formwerkzeuge (Formscheibenstähle u.
dgl.) bei Benutzung solcher Schablonen, bei welchen mit einer verhältnismäßig spitzen
Schneidkante einer Schleifscheibe gearbeitet wird, die sich mit langsamer Vorschubbewegung
dem zu schleifenden Profil entlang bewegt.
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Um bei der Schablonenanfertigung die Profilverzerrung außer acht lassen
zu können, wurde schon vorgeschlagen, den jeweiligen Spanwinkel am Formscheibenstahl
u. dgl.
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bei Verwendung einer im allgemeinen nicht verzerrten Musterschablone
dadurch zu be- j rücksichtigen, daß man die Schablone selbst dein Spanwinkel entsprechend
schräg einstellt und das daraus sich ergebende verzerrte Profil mittels des an der
Schablone entlang geführten Tasters eines Pantographen auf die Schleifscheibe überträgt.
Diese Art der Herstellung verzerrter Profile am Forin werkneumacht es außerdem nötig,
daß die Schleifscheibe ganz genau dasselbe Abrundungsprofil aufweisen muß wie der
Taststift, der die Schablone berührt. Damit der Taststift das Profil der Schablone,
besonders bei scharfen Innenecken, einwandfrei abtasten kann, muß dessen Abrundung
an der Berührungsstelle sehr klein sein. und dementsprechend wird auch die hiermit
übereinstimmende Schneidkante der Schleifscheibe sehr spitz und als Folge davon
sehr empfindlich Segen Abnutzung. Es ist daher notwendig, das zu schleifende Profil
vorzuschruppen und anschließend in einem weiteren Arbeitsgang mit einen- sehr kleinen
Vorschub fertigzuschleifen. Trotz derartiger 'Maßnahmen, welche die Schleif- i zeit
außerordentlich erhöhen, kann besonders I bei breiteren Profilen nicht verhindert
teer-(lein, daß sich die spitze, empfindliche Schneidkantenabrundung der Schleifscheibe
bis zur Beendigung des Profilschleifens zunehmend abnutzt und das Schleifscheibenprofil
dann nicht mehr finit dein des Tasters Übereinstimmt, wodurch ein dementsprechender
Fehler im fertiggeschliffenen Profil des Formwerkzeuges unvermeidlich ist.
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Gegenüber all diesen mit Schablonen arbeitenden Verfahren wird durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung zum schablonenlosen Abrichten von profilierten
Schleifscheiben ermöglicht, daß zum Schleifen des verzerrten Profils am Formwerkzeug
(Formscheibenstahl u. dgl.) eine breite Schleifscheibe benutzt ---erden kann, so
daß beispielsweise das Einschleifen eines Kurvenprofils in (las Formwerkzeug, welches
am Werkstück einem Kreisbogenprofil entspricht, (huch Einstechen von der Seite gleichzeitig
in seiner ganzen Breite und so mit geringem Zeitaufwand erfolgen kann.
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Um nun beim Profilschleifen nach diesem sogenannten Einstechverfahren
an einem Formwerkzeug, welches mit einem Spanwinkel von mehr als 11= arbeiten soll,
die dabei notwendige Abweichung des Formwerkzeugprofils von dein gewünschten Werkstückprofil
zu erhalten, wird die das Formwerkzeug bearbeitende Schleifscheibe mit einem (lein
jeweiligen Spanwinkel des Formwerkzeuges entsprechenden -verzerrtem Profil abgedreht,
wozu erfindungsgemäß eine besondere- Vorrichtung zum Abdrehen der Profilschleifscheibe
geschaffen wurde.
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Das Abdrehwerkzeug (Diamant u. dgl.) der Abdrehvorrichtung wird dabei
zwangsläufig Anne Verwendung jeglicher Schablonen, beispielsweise bei kreisbogenförmigem
Profil durch Schwenken des Abdrehwerkzeuges uni einen festen Drehpunkt, in einer
den- Profil des vom Formwerkzeug zu bearbeitenden Werkstückes entsprechenden Bewegungsbahn
geführt. Die das Abdrehwerkzeug tragende Abdrehvorrichtung selbst ist derart neigbar
und feststellbar, daß (las Abrichtwerkzeug in einer dein Profil des vom Formwerkzeug
zu bearbeitenden Werkstückes entsprechenden Linie in einer der wirksamen Schneidenfläche
des Formwerkzeuges entsprechenden, gegenfber der Horizontalen geneigten, zur Schleifscheibenachse
parallelen Ebene bewegt wird.
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Auf diese Weise ermöglicht die neue Abdreliv orrichtung fast mühelos
und insbesondere ohne Zuhilfenahme von Schablonen, z. B. auch bei kreisbogenförmigem
Profil am Werkstück. der das Formwerkzeug bearbeitenden Schleifscheibe und damit
auch diesem (Forinscheibenstahl u. dgl.) selbst dasjenige verzerrte, in diesem Falle
ellipsenälinliche Profil zu geben, welches auch lief einem Spanwinkel von wesentlich
mehr als Ü= naclitr<iglich am @@,erl:stüclz das gewünschte Kreisbogenprofil ergibt.
Da sich die Werkstückprofile fast nur aus hi-eisbiigen und Geraden zusammensetzen,
kann zum Profilschleifen
des Formwerkzeuges auch dessen entsprechend
verzerrtes Profil jederzeit in Kreisbögen und Gerade unterteilt werden. Derart erzeugte
Formwerkzeuge ergeben beim Bearbeiten der Werkstücke nicht nur Profile mit ausreichender
Genauigkeit, sondern deren Fertigung ist auch durch den Wegfall jeder Schablone
sowie durch das an und für sich sehr leistungsfähige Einstechverfahren äußerst wirtschaftlich.
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Zwei Ausführungsbeispiele sind in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.
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Fig. i zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung in Ansicht.
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Fig. 2 ist eine teilweise Grundrißdarstellung zu Fig. 1.
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Fig.3 zeigt einen erfindungsgemäß herzustellenden Formscheibenstahl
während der Bearbeitung eines Werkstückes mit Erläuterung der je nach der Größe
des Spanwinkels entstehenden Verzerrung des Werkzeugprofils.
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Fig. d. ist eine Einzeldarstellung zu Fig. 3. Fig. 5 zeigt ein beispielsweise
herzustellendes Werkstück im Grundriß, Fig. 6 eine Strichplatte mit verzerrten Profilen
für eine bei der neuen Einrichtung zu verwendende Meßeinrichtung.
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Fig. 7 zeigt einen anders gestalteten Formscheibenstahl in Anwendung
bei der Bearbeitung eines Werkstückes.
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Fig. 8 zeigt das Werkstück im Grundriß, Fig. g das Profil des Formscheibenstahles.
Fig. i0 zeigt eine der Fig. i entsprechende, mit einer zusätzlichen Bewegungseinrichtung
ausgestattete Abdrehvorrichtung für die Schleifscheibe zur Herstellung des verzerrten
Profils für den - Formscheibenstahl nach Fig. g.
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Fig. 11 ist ein Grundriß zu Fig. 10.
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Fig. 12 ist eine schematische Darstellung der Profilverzerrung.
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In den Fig. 3 und 5 ist ein Werkstück i gezeichnet, dem ein Formscheibenstahl
2 eine halbkreisförmige Rundung 3 geben soll. Wäre der Spanwinkel des Formscheibenstahles
0°, d. 1i. würde die Spanfläche der Werkzeugschneide auf die Mitte des Werkstückes
i zu verlaufen, dann wäre auch das Profil der Werkzeugschneide annähernd genau ein
Halbkreisbogen r, wie unter der Fig. 3 neben die Spanwinkelbezeichnung 0° gezeichnet.
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Wäre dagegen der Spanwinkel 10°, so dürfte die Schneidkante nicht
mehr halbkreisförmig verlaufen, sondern flacher, also ähnlich einer Ellipse. Die
Scheitelhöhe des Bogens dürfte nicht mehr = r sein, sondern kleiner, = a, wie unter
Fig. 3 neben die Spanwinkelbezeichnung 10° gezeichnet, denn sonst würde der mittlere
Teil der Werkzeugschneidkante eine größere Scheitelhöhe als r und damit das Werktück
einen größeren Außendurchmesser, also nicht das gewollte halbkreisförmige Profil,
erhalten. Dies zeigt eine Betrachtung der Fig. 3 ohne weiteres.
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Ist der Span Winkel noch größer, also so, wie in Fig. 3 eingezeichnet,
nämlich = 20: , dann muß die Scheitelhölle des Bogens der Werkzeugschneide, also
- auch der in das Werkzeug einzuschleifenden Profilrille, noch kleiner, nämlich
= b werden, um am Werkstück ein halbkreisförmiges Profil zu erzeugen. In der Projektion
auf die dem Spanwinkel0° entsprechende Ebene sieht das Werkzeugprofil aus wie in
Fig. d. gezeichnet. Zur Erzeugung des je nach dem Spanwinkel verschieden verzerrten
Werkzeugprofils wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung so verfahren, daß beim
Abdrehen der Schleifscheibe .a. (Fig. i), mit der die Profilrille in den Formscheibenstahl
2 eingeschliffen wird, das Abdrehwerkzeug (Diamant) 5 zwar in einer Linie bewegt,
die dem Profil des vorn Formscheibenstahl 2 zu bearbeitenden Werkstückes i entspricht,
jedoch in einer Ebene, die zur Schleifscheibenmittelschnittebene in einem Abdrehwinkel
c geneigt ist, der von der Größe des jeweiligen Spanwinkels, beispielsweise 20°,
abhängt.
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In Fig. i ist das Abdrehwerkzeug in dieser Lage mit gestrichelten
Linien gezeichnet. Für den Fall, daß ein Forinscheibenstahl für die Bearbeitung
von kurzspanigem Messing o. dgl., also mit dem Spanwinkel0 , geschliffen werden
soll, ist das Abdrehwerkzeug 5 für die Schleifscheibe i- so, wie es die Fig. i mit
voll ausgezogenen Linien zeigt, einzustellen, so daß seine Bewegungsebene mit einer
Mittelschnittebene der Schleifscheibe zusammenfällt. Der Abdrehwerkzeughalter ist
nämlich um eine zu jener Ebene senkrechte Achse 7 drehbar und feststellbar. Der
Werkzeugträger 8 ist mit jener Drehachse7 in einer durch sie und die Spitze des
Abdrehwerkzeuges 5 gelegten Ebene senkrecht zur Achse der abzudrehenden Schleifscheibe
in einer kreisbogenförmigen Führung g des Trägerunterteils 23 zwecks Einstellung
auf den Je-«-eiligen Abdrehwinkel c einstellbar. Zu diesem Zweck kann der Werkzeugträger
8 mit einem Zahnbogen 10 versehen sein, in den ein Zahnrad i i eingreift, das mittels
des Handrades 12 o. dgl. gedreht werden kann. Das Trägerunterteil 23 ist auf der
Tischführung 2d. verschiebbar und mittels Schraube 25 feststellbar. Während in Fig.
i die Verstellung des Abdrehwerkzeuges entsprechend der Änderung des Spanw inkels
veranschaulicht ist, zeigt Fig. 2 die Schwenkung des Abdrehwerkzeuges um die Aclise
7.
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Das Abdrehwerlczetig 5 ist in seinem Halter -auch über die Drehachse
7 hinaus längs
verschiebbar, so daß auch Hohlrundungen in dieSchleifscheibe
eingearbeitet werden können.
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Wie weiter nachstehend erläutert, ist der Abdrehwinkel c zum Abdrehen
-der Schleifscheibe d. stets größer als der jeweilige Spanwinkel des Formscheibenstahles.
Da nun der Abdrehwinkel c noch in gewissem Maße von dein jeweiligen Durchmesser
der Schleifscheibe .I abhängig und es auch im übrigen schwierig ist, das Abdrehwerkzeug
genau auf das Maß des beim Werkstück gewollten Bogenhalbmessers einzustellen, ist
es zweckmäßig, der Abdreheinrichtung nach Fig. i eine Meßeinrichtung hinzuzufiigen,
die das profilgerechte Abdrehen der Schleifscheibe während der Arbeit nachzuprüfen
gestattet. um erforderlichenfalls den Abdrehwinkel c zu berichtigen.
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Gezeichnet ist als Meßeinrichtung ein Meßmikroskop 13 mit Objektiv
14 und Okular i j, welches das durch die Abdreheinrichtung erzeugte Profil der Schleifscheibe
erkennen läßt. Dieses Meßmikroskop ist in an sich be-Icannter Weise zweckmäßig mit
auswechselbaren Strichplatten 16 (Fig. 6) ausgerüstet, die, wie in der Zeichnung
beispielsweise angedeutet, für bestimmte Spanwinkel am Formscheibenstahl dementsprechend
verzerrte Profile von Halbkreisbogen für verschieden große Halbmesser zeigen, so
daß dadurch eine Nachprüfung des verzerrten Schleifscheiben-Profils möglich ist,
bevor das profilgerechte Schleifen des Formscheibenstahles vorgenommen wird.
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Diese verzerrten Halbkreisbogenprofile auf der Strichplatte stellen
Kurven -dar, die annähernd genau einer Ellipsenform entsprechen, deren Achsenverhältnis
ohne Rücksicht auf den jeweiligen Halbmesser bei einem bestimmten Spanwinkel des
Formscheihenstahles stets gleichbleibend ist. Fig. 12 zeigt beispielsweise ein kreisbogenförmiges
Profil 2; eines Werkstückes 2<S, welches mittels Form-Scheibenstahls 29,
dessen Spanwinkel beispielsweise 2o' beträgt, bearbeitet werden soll. Wie das Formscheibenstahlprofil
30 zeigt, entspricht bei dem Spanwinkel von o'= der halben grollen Achse r (in Übereinstim
mung mit dem entsprechenden Bild auf der Strichplatte) eine ganz bestimmte Scheitelhöhe
b (halbe kleine Achse). Dieses verzerrte Profil wird nun auf der Schleifscheibe
dadurch erzeugt, daß der Werkzeugträger 8 mit dem Abdrehwerkzeug 5 derart zur Schleifscheibenmittelschnittebene
geneigt wird, bis j die kleine :ochse der durch kreisförmige i Schwingbewegung des
Abdrehwerkzeuges hergestellten Form, in radialer Richtung der Schleifscheibe gemessen,
den Wert h ergibt. Der sich dadurch ergebende Abdrehwinkel c kann nach der aufgeführten
Gleichung, in < welcher neben den beiden Halbachsen y und b
des verzerrten
Halbkreisbogenprofils auch der Schleifscheibenhalbmesser R enthalten ist, rechnerisch
ermittelt werden. Ist der Abdreliwinkel c _ 180° - df, so ist bzw.
t
Während bei einer bestimmten Profilgröße die beiden Halbachsen durch ein entsprechen-;
des Bild auf der Strichplatte festgelegt sind, ` daher unveränderliche Werte darstellen,
ist demgegenüber der Halbmesser der Schleif-Scheibe veränderlich und dementsprechend
auch der Abdrehwinkel c. So beträgt z. I3. bei Zugrundelegung eines verzerrten Profils
mit S mm bzw. 10 mm Halbachsen und einem Schleifscheibenhalbmesser von R = 100 min.
der Abdrehwinkel r = 38°42' , während derselbe bei gleicher Form und einem Schleifscheibenhalbmesser
von 8o mm einen Wert von 39- 1-2' ergibt. Durch die in der Meßeinrichtung angeordnete
Strichplatte mit verzerrten Profilen entsprechend den verschiedenen Spanwinkeln
kann das abgedrehte Schleifscheibenprofil jederzeit nachgeprüft und gegebenenfalls
durch eine entsprechende Veränderung des Abdrehwinkels c auf einfache Weise durch
Drehen an dem Handrad 12 der Abdreheinrichtung berichtigt werden.
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Das beschriebene Verfahren und eine Einrichtung grundsätzlich gleicher
Art wie die in Fig. i bis 6 dargestellte sind huch anwendbar für die Herstellung
von Formscheibenstählen zur Fertigung von Werkstücken mit Schrägflächen beliebiger
Winkellage, also von Profilen, in denen keine Kreisbogen oder nicht ausschließlich
solche vorkommen.
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In den Fig. ; und 8 ist ein Werkstück 17 dargestellt, das ein derartiges
Profil erhalten soll. Mit strichpunktierten Linien ist in Fig.8 eingezeichnet, wie
das Profil .des Formscheibenstahles 18 gestaltet «-erden muß, damit das gewünschte
Profil am Werkstück 1; erzeugt wird. Fig. 9 läßt in einem Axialschnitt durch den
Formscheibenstahl 1,9 dessen Profil erkennen, so, wie es gegebenenfalls mit dem
Meßinikroskop 13, 14, 15 (Fig. i) beobachtet und geprüft werden kann, wobei dann
eine entsprechende Winkelstrichplatte zur Anwendung gelangen kann.
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Die Abdrelieinricbtung nach Fig io für die dort gezeichnete Schleifscheibe
i9 entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. i. Nur ist auch noch eine Einrichtung
zur Längsverschiebung des oder der Abdrehwerkzeuge 5 vorgesehen, bestehend in einer
geeigneten
Führung 2o und einem Zahnritzel 2i, das in eine entsprechende Stangenverzahnung
des Abdrehwerkzeughalters 22 eingreift.
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Die Fig. i i zeigt ferner, daß der Werkzeughalter 22 ebenfalls in
einer zur Achse 7 senkrechten Ebene schwenkbar ist, damit die seitlich am Werkzeugträger
22 angebrachten Abdrehwerkzeuge (Diamanten) 5 und 5' auf die entsprechenden Pegelwinkel
eingestellt werden können, wie dies mit strichpunktierten Linien in Fig. i i angedeutet
ist.
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Vorteilhaft ist auch diese Abdreheinrichtung auf einem Trägerunterteil23
angeordnet, das auf der Tischführung 24. parallel der Achse der abzudrehenden Schleifscheibe
i9 verschiebbar und, beispielsweise mittels Schrauben 25, feststellbar ist.
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Die zuletzt beschriebeneAbdreheinrichtung zum Abdrehen von Kegelflächen
u. dgl. kann an Stelle der geradlinigen Bewegung des Abdrehwerkzeughalters auch
eine beliebige kurvenförmige Bewegung, beispielsweise mittels einer Leitkurve o.
dgl., erhalten, um auch Schleifscheiben mit kurvenförmigen Profilen abdrehen zu
können. Die Leitkurve kann in diesem Falle das gewollte Werkstückprofil erhalten,
so daß dieselbe verhältnismäßig leicht herstellbar ist und auch für jeden beliebigen
Spanwinkel verwendet werden kann.
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Auch das Meßmikroskop 11 1d., 15 gemäß Fig. i ist in ähnlicher Weise,
zweckmäßig auf einem Schlitten 26, parallel der Achse der zu schleifenden und zu
prüfenden Schleifscheibe-q. verschiebbar und feststellbar, damit es auch verwendet
werden kann zur Feststellung der Abstandmaße der erzeugten Rundungen usw. zu anderen
Flächen bzw. kanten auf der Schleifscheibe oder an den Formscheibenstählen u. dgl.
' Die Meßeinrichtung, in diesem Fall das feßmikroskop, kann auch reit einer Projektonseinrichtung
versehen sein, auf deren Mattscheibe das Profilmeßbild der Schleifscheibe bzw. des
Formscheibenstahles o. dgl. entsprechend vergrößert sichtbar ist. Unter Zuhilfenahme
einer derartiger- Projektionseinrichtung ist es auch umgekehrt möglich, eine auf
durchsichtigem Papier vergrößerte und dem Spanwinkel entsprechende verzerrte Profilzeichnung
auf der Mattscheibe zu befestigen und nach diesem Profilbild unter zweckentsprechender
Verwendung der vorbeschriebenenAbdreheinrichtungen die Schleifscheibe zur Herstellung
von profil- und maßgerechten Formwerkzeugen abzudrehen.