DE829411C

DE829411C - Vorrichtung zur Bearbeitung unrunder Profile

Info

Publication number: DE829411C
Application number: DEP40478A
Authority: DE
Inventors: Robert Musyl
Original assignee: Manufacture de Machines du Haut Rhin SA MANURHIN
Current assignee: Manufacture de Machines du Haut Rhin SA MANURHIN
Priority date: 1948-05-08
Filing date: 1949-04-23
Publication date: 1952-01-24
Also published as: LU29510A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur BearlKiitung bzw. Erzeugung cyclischer Unrundprofile mit verschiedener Eckenzahl durch Relativbewegung zwischen Werkstück- und Werkzeugmittel bei gleichförmiger Werkstückdrehzahl, wobei als unrunde cyclische Profile insbesondere Exzenter, ellipsenförmige zweieckige Profile sowie dreieckige, viereckige usw. Profile zu verstehen sind.

Von den bekannten Vorrichtungen dieser Art unterscheidet sich die erfindungsgemäße dadurch, daß die Relativbewegung zwischen Werkstück- und Werkzeugmittel von einer einzigen Steuerkurve, zweckmäßig einem Kreisexzenter, abgeleitet wird, woIxm die Abnahme der Steuerbewegung von der Steuerkurve in zwei zueinander senkrechten Komponenten, parallel und senkrecht zur Beistellrichtung des Werkzeuges, erfolgt. Durch diese Anordnung wird zunächst erreicht, daß während der Herstellung des Profils keine periodischen Änderungen der Winkelgeschwindigkeit des Werkstückes erforderlich sind, wie bei einer bekannten Maschine für das Schleifen von cyclischen Dreiecksprofilen. Dementsprechend entfallen die periodischen Beschleunigungen und Verzögerungen des umlaufenden Werkstückes und die damit verbundenen Profilverzerrungen, wodurch praktisch eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit erzielbar ist.

In Fortentwicklung des Erfindungsgedankens kann das einzig benötigte Steuerexzenter stufenlos verstellbar gemacht werden; vorteilhaft z. B. durch

zwei ineinander angeordnete, gegeneinander verstellbare Einzelexzenter, wobei zweckmäßig das äußere Einzelexzenter die dirigierende Steuerkurve bildet· und die beiden Einzelexzenter in jeder gegenseitigen Lage, z. B. durch Klemmeinrichtungen, zu einem Verbundexzenter von einer zwischen Null (Rundt>earbeitung) und einem aus den beiden Einzelexzentrizitäten sich ergebenden Höchstwert beliebig wählbarer Gesamtexzentrizität zusammengeschlossen werden können. Hierdurch entfällt der bei bekannten, mit einer Mehrzahl von Exzentern arbeitenden Maschinen erforderliche, zeitraubende Exzenterwechsel bei Übergang von einer Werkstückform zur anderen und die kostspielige Lagerhaltung zahlreicher Exzenter. Nach entsprechender Einstellung des Verbundexzenters kann innerhalb des Arbeitsbereiches der Unrundvorrichtung ohne weiteres von einem Arbeitsprodukt zu einem beliebigen anderen übergegangen werden.
Die Fortleitung der Steuerl>ewegungen vom dirigierenden Steuerexzenter zum Werkzeugmittel kann in unveränderter Größe, z. B. unmittelbar durch einen Stößel, erfolgen, oder es kann auf dem Fortleitungswege eine Vergrößerung des Hubes ^a5 vorgesehen sein, was bei Anwendung auf die Werkzeugbewegung senkrecht zur Beistellrichtung und Wahl entsprechender Vergrößerung auf sehr einfache Weise zur Erzielung von Unrundformen verschiedener Eckenzah'l ausgenutzt werden kann. Als ein zweckmäßiges Gerät zur Einstellung verschiedener Vergrößerungen kann hierbei ein zweiarmiger Hebel mit einstellbarem Hebelverhältn.is dienen.

Die Vorzüge, die die erfindungsgemäße Werkzeugsteuerung bietet, und der Gewinn an Konstruktionsraum, der sich durch ihre Einfachheit ergibt, lassen sich bei der praktischen Ausführung der Erfindung durch weitere, in der Richtung des Erfindungszieles liegende Einzelheiten zur Schaffung einer hochleistungsfähigen Unrundprofilherstellungsmaschine nutzen, wie sich aus dem nachfolgend beschriel>enen Ausführungsbeispiel wird erkennen lassen. Hier sei nur noch darauf verwiesen, daß die erfindungsmäßige Gestaltung der Steuerbewegung es einerseits ermöglicht, den Werkzeugbock ♦5 ruhen zu lassen und die hin und her gehenden Steuerbewegungen auf ganz wenige, verhältnismäßig leichte Teile zu beschränken, was der Profilgenauigkeit zugute kommt, wobei sich auch leicht eine achsparallele Führung der zu verschiebenden Werkzeuglagerungen im Werkzeugbock vorsehen läßt, und andererseits die charakteristische Art der Steuerbewegung es gestattet, in einem gemeinsamen Werkzeugbock sowohl eine Einrichtung für das Außen-, als auch für das Innenschleifen und darüber hinaus auch für gröbere Vorarbeit, z. B. Fräsen, unterzubringen und alle diese drei Arbeiten wahlweise vom gleichen Exzenter zu steuern, ohne daß hierzu Ausbauten der gerade nicht benötigten Einrichtungen nötig wären. Hierbei kann der Werkzeugljock schwenkbar gemacht sein und durch Schwenken in die jeweils gewünschte Arbeitsstellung gebracht werden. Eine solche Universalmaschine kommt mit einem Mindestmaß von Schleifzugabe am Werkstück aus, da bei Benutzung der gleichen Maschine für Vor- und Fertigarbeit das Vorsehen eines größeren Abarbeitungszuschlages für den Ausgleich von Unstimmigkeiten zweier, hintereinander zu benutzender Arbeitsmaschinen unnötig ist.

In-den Fig. 1 bis 12 ist eine praktische Ausführungsform der Erfindung beispielsweise und in schematischer Art dargestellt.

Fig. ι bis 3 zeigen verschiedene Stellungen des Werkstückes zum Werkzeug;

Fig. 4 stellt schematisch ein Getriebe zum Antrieb einer Innen- und Außenschleifscheibe dar;

Fig. 5 veranschaulicht die Vorrichtung des stufenlos verstellbaren Steuerexzenters und

Fig. 6 und 7 in Längs- und Querschnitt den Antrieb einer Fräseinrichtung;

Fig. 8 zeigt eine Gesamtansicht der Werkzeugmaschine von vorn und

Fig. 9 eine Seitenansicht dazu; Fig. 10 veranschaulicht die Maschine von oben, wobei die Innenschleifspindel sich in Arbeitsstel-· lung befindet;

Fig. 11 und 12 schließlich zeigen einen Grundriß und einen Kreuzriß der Maschine beim Fräsen.

In den Fig. 1 bis 3 ist beispielsweise als Werkstück ein Unrundkörper mit zwei Ecken dargestellt und das Schleifen des Außenprofils in verschiedenen Arbeitsstellungen veranschaulicht. Die Bewegung des Werkzeuges erfolgt so, daß die Anarbeit stets in der Kurvennormalen erfolgt und die entstehende Profilform somit unabhängig vom Werkzeugdurchmesser ist. Während das Werkstück 1 eine Umdrehung macht, muß auf Grund der geometrischen Gesetzmäßigkeit das Werkzeug 2 die erzeugende Kurve 3 bei einem w-Eck w-mal durchlaufen. Die Kinematik dieses Vorganges ist bekannt. Die Kurvennormale η ist in Fig. 2 um die Größe der großen Achse der erzeugenden Kurve 3 nach oben verschoben. In Fig. 1 befindet sich das Schleifscheibenmittel im linken und in Fig. 3 im rechten Scheitelpunkt der erzeugenden Kurve. Die Form der erzeugenden Kurve ergibt sich mit mathematischer Gesetzmäßigkeit aus der Form des angestrebten Unrundprofils. Wird diese so gewählt, daß bei Profilen ungerader Eckenzahl in jeder Lage die gleiche Meßweite aufscheint, also ein Gleich- no dick entsteht, was mit Rücksicht auf die Verwendungsmöglichkeit üblicher Kali'ber bei Außenprofilen große Vorteile bildet, dann ergibt sich auf Grund der mathematischen Gesetzmäßigkeit als erzeugende Kurve eine Ellipse, deren Achsenverhältnis der Eckenzahl entspricht. Aus dieser Beziehung ergibt sich die in Fig. 4 dargestellte Möglichkeit des Aufbaues des Steuergetriebe.

In derselben ist mit 4 der Steuerexzenter bezeichnet, von dem aus die Steuerbewegung abgeleitet wird. Dieser Exzenter ist in einer später noch zu erläuternden Weise stufenlos von der Exzentrizität Null (Rundbearbeitung) bis zur maximalen Exzentrizität verstellbar. Als Werkzeuge sind im Ausführungsbeispiel links eine Außenschleifscheibe 5 zur Bearbeitung des Außenprofils 6 und

rechts eine Innenschleifscheilx' 7 zur Bearbeitung des Innenprofils 8 dargestellt. Die zur Erzielung der Profilform notwendige Bewegung der Werkzeuge wird aus zwei Komponenten zusammengesetzt, einer Komponente in der Beistellrichtung des Werkzeuges, also in Fig. 4 horizontal, und einer senkrecht zur Beistellrichtung, also in Fig. 4 vertikal. Die Komponente in der ßeistellrichtung wird vom Steuerexzenter durch den Stößel 9 bzw. g^a unmittelbar auf die Werkzeuglagerung übertragen, jene in der dazu senkrechten Richtung mittelbar über die in der Zeichnung hintereinander liegenden Stößel 10 und io°, die doppelarmigen Hebel 11 bzw.

* ii° und die Stößel 12 und I2". Sämtliche Stößel sind im Werkzeugbock geführt. Die Übersetzung der Hebel n bzw. 11" ist je nach der Eckenzähl des zu erzeugenden Profils l>eispielsweise durch Steckbolzen 13 bzw. 13" zwischen Hebel 11 bzw. n" und Hebellagerung 14 bzw. 14° verstellbar. Sie beträgt ι : n, wobei η die Eckenzahl des zu erzeugenden Profils ist.

Die Aufhängung der Schleifscheibenlagerung erfolgt durch im Werkzeugbock gelagerte Schwinghebel 15 bzw. 15" und darauf drehbar gelagerte Laschen 16 bzw. i6^a. Diese Aufhängung bewirkt achsparallele, doch in der auf die Schleifspindelachse senkrechten Richtung frei bewegliche Führung. Zugfedern 17 bzw. 17° sorgen für kraftschlüssige Verbindung der Werkzeuglagerung mit dem Steuerexzenter 4.

Der Antrieb der Schleifscheiben 5 und 7 des Ausführungsbeispiels erfolgt von einem im Werkzeugbock befestigen, also nicht mitschwingenden Motor 18 ül>er je zwei Keilriementriebe 19 bzw. 19" und 20 bzw. 20". Dabei ist die mittlere Riemenscheibenlagening so geführt, daß die Riemenlängen durch die Steuerbewegungen des Werkzeuges nicht geändert werden.

Die Fig. 5 zeigt den verstellbaren Steuerexzenter (4 in Fig. 4). Auf dem Exzenter 21 mit der Exzentrizität e ist ein zweiter Exzenter 22 gleicher Exzentrizität drehbar gelagert. Durch relative Verdrehung der beiden Exzenter gegeneinander kann die Amplitude der wirksamen Exzentrizität stufenlos von Null bis 2e verstellt werden. Dies geschieht durch Betätigung des Handrades 23 über die Zahnräder 24, 25, 26 und die Innenverzahnung 27. Nach Erreichen der gewünschten Exzentrizität wird die Lage der beiden Exzenter mittels der Klemmhülse 28 und der Klemmschraube 29 gegeneinander fixiert. Über die auf dem Exzenter 22 angeordneten Kugellager 30, 30", 31 und 31" wird die Exzenterbewegung auf die Stößel 9, 9", 10, io" (Fig. 4) übertragen. Der Antrieb der im Werkzeugbock gelagerten Exzenterwelle erfolgt vom Steuermotor 32 über Zahnräder33. Durch Veränderung der Übersetzung zwischen 32 und 33 wird die Drehzahl der Exzenterwelle der Eckenzahl des zu schleifenden Profils angepaßt.

Die Fig. 6 und 7 zeigen die Lagerung und. den Antrieb einer Fräseinrichtung, welche vorzugsweise zur Vorbearbeitung der Außenprofile bestimmt und im vorliegenden Beispiel vor der Innenj schleifeinrichtung angeordnet ist. Da die Bearbeitung des Werkstückes 1 mit der ebenen Stirnfläche des Fräsers 42 erfolgt, der wirksame Werkzeugcfurchmesser somit in diesem Fall unendlich groß ist, erübrigt sich die Steuerbewegung senkrecht zur Beistellrichtung, was bei dem verhältnismäßig großen, beim Fräsen auftretenden Schnittdruck von großer Bedeutung für die Genauigkeit der Werkzeugführung ist. Das Werkzeug führt somit nur eine Schwingbewegung in der Beistellrichtung aus, die entweder direkt vom Stößel 9° (Fig. 4) oder, wie am Ausführungsbeispiel dargestellt, von einer auf der Lagerbüchse der Innenschleifspindel 7 drehbar gelagerten Büchse 34 abgenommen wird. Die in einem mit dem Werkzeugbock fest verbundenen Zusatzgehäuse 35 drehbar gelagerte Hohlwelle 36 wird über einen nicht dargestellten Riementrieb und Schnecke 37 mit Schneckenrad 38 vom Motor 18 (Fig. 4) betätigt. In ihr ist die Frässpindel 39 längs verschieblich, doch auf Drehung gekuppelt gelagert. Die Frässpindel 39 enthält auf einer Seite die konische Aufnahmebohrung für den Schaft des Fräsers 42, auf der anderen Seite die Lagerung des drehbaren Pilzes 40, der sich auf der Büchse 34 der Innenschleifeinrichtung 7 oder direkt am Stößel g^a (Fig. 4) abstützt. Die Feder 41 sorgt für ständige kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Fräser42 und jenem Element, von dem die Schwingbewegung abgenommen wird.

An Stelle oder neben der Fräseinrichtung ist auch die Anordnung einer'im Ausführungsbeispiel nicht vorgesehenen Dreheinrichtung für Außen- und Innenprofile möglich.

Die Fig. 8 und 9 zeigen die Gesamtansicht der Werkzeugmaschine in Aufriß und Kreuzriß. Mit 43 ist der Maschinensockel bezeichnet, auf dem der Schlitten 44 mit dem Spindelstock45 und dem Reitstock 46 längs verschieblich angeordnet ist. Der dahinter befindliche Werkzeugbock47 ist in der Beistellrichtung der Werkzeuge längs verschiebbar und um eine vertikale Achse 48 drehbar, wodurch die verschiedenen Werkzeuge, von denen in Fig. 8 die AußenscMeifscheibe 5, in der Fig. 9 die Außenschleifscheibe 5 und der Fräser 42 sichtbar sind, in Arbeitsstellung gebracht werden können.

Die Fig. 10 zeigt die Gesamtansicht der Werkzeugmaschine im Grundriß, wobei der Werkzeugbock 47 gegenüber den Fig. 8 und 9 um i8o° gedreht und die Innenschleifscheibe 7 in Arbeitsstellung ist.

Fig. 11 und 12 zeigt nochmals eine Gesamtansicht der Maschine im Grundriß und Kreuzriß, diesmal mit in Arbeitsstellung befindlichem Fräskopf 42. Ebenso wie in den Fig. 8 und 9 bezeichnen 43 den Maschinensockel, 44 den Schlitten, 45 und 46 Spindelstock und Reitstock und 47 den Werkzeugbock. Die Außenschleifsoheibe 5 befindet sich in allen drei Figuren auf der dem Werkstück abgewendeten Seite des Werkzeugbockes.

Aus den Gesamtansichten der Fig. 8 bis 12 ist zu erkennen, daß es auf Grund des erfindungsgemäßen Aufbaues der Vorrichtung möglich ist, die Einrich- i»5 tungen für die Vorbearbeitung (Fräsen oder Dre-

hen), Innenschleifen und Außenschleifen auf demselben Werkzeugbock gleichzeitig anzuordnen und durch Drehung und Längsverschiebung desselben wahlweise in Arbeitsstellung zu bringen.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bearbeitung und Erzeugung cyclischer Unrundprofile mit verschiedener Eckenzahl durch Relativbewegung zwischen Werkstück- und Werkzeugmittel bei gleichförmiger Werkstückdrehzahl, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung zwischen Werkstück- und Werkzeugmittel von einer einzigen Steuerkurve, zweckmäßig einem Kreisexzenter, abgeleitet wird, wobei die Abnahme der Steuerl >ewegung von der Steuerkurve in zwei zueinander senkrechten Komponenten, parallel und

ao senkrecht zur Beistellrichtung des Werkzeuges,

erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität des als einzige Steuerkurve dienenden Kreisexzenter stufenlos verstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenlose Verstellung durch zwei ineinander angeordnete,. gegeneinander verdrehbare Einzelexzenter erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizitäten der beiden ineinander angeordneten Einzelexzenter einander gleich sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der beiden Einzelexzenter gegeneinander durch Klemmung fixierbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente der Steuerbewegung in der Beistellrichtung des Werkzeuges durch einen Stößel unmittelbar und in unveränderter Größe auf das Werkzeug übertragen wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5 oder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente der Steuerbewegung senkrecht zur BeisteMrichtung des Werkzeuges im Verhältnis der Eckenzahl des zu erzeugenden Pro- j fils vergrößert auf das Werkzeug übertragen wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung der Steuerbewegung senkrecht zur Beistellbewegung durch zweiarmige Hebel mit einstellbarem Hebelverhältnis erfolgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuglagerungen im Werkzeugbock durch Schwingarme und Laschen achsparallel geführt werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem gemeinsamen Werkzeugbock Einrichtungen zum Außen- und Innenschleifen sowie zur Vorbearl>eitung des Werkstückes angebracht sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen derartigen Anschluß der Einrichtungen für Außen- und Innenschleifen · sowie Vorbearbeitung an einzelne Stellen des gemeinsamen Steuerexzenters, daß der Einsatz einer dieser Einrichtungen ohne Ausbau der anderen Einrichtungen möglich ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen für Außen- und Innenschleifen sowie Vorbearbeitung durch Schwenken und Beistellen des Werkzeugbockes wahlweise zum Einsatz gebracht werden können.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Werkzeuge für die Vor- und Fertigbearbeitung kraftschlüssig mit der Steuerkurve verbunden sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich die Werkzeuge und ihre Lagerungen, nicht aber der Werkzeugbock und die Motoren für die Steuerung und den Antrieb der Werkzeuge die Steuerbewegung zur Erzielung des Unrundprofils mitmachen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der schwingenden Werkzeuge vom ruhenden Antriebsmotor über je zwei aufeinander folgende Riementriebe erfolgt, wobei die mittlere Riemenscheibenlagerung so geführt wird, daß die Riemenlängen sich durch die Steuerbewegungen des Werkzeuges nicht ändern.

16. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbearbeitungseinrichtung mit einem Stirnfräser ausgestattet ist, dessen Drehachse parallel zu seiner Beistellrichtung liegt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirnfräser lediglich eine Steuerbewegung in der Beistellrichtung, dagegen keine Bewegung in dazu senkrechter Riehtung vollführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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