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Verfahren und Vorrichtung zum Profilieren von Werkzeugen, Lehren od.
dgl. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Profilieren
von Werkzeugen, Lehren od. dgl., insbesondere Schleifscheiben, nach Schablonen in
verkleinertem Maßstal). Bei einem bekannten Verfahren, dem sog. Einrollverfahren,
wird eine gehärtete und genutete Rolle in die Scheibe gedrückt. Es ist nur für größere
Stückzähler geeignet. Für die Herstellung von Lehren, Schablonen, Formstählen und.
ähnlichen `Werkzeugen ist dieses Verfahren nicht brauchbar, da die Einrollwalzen,
wie Formstähle, zuerst hergestellt werden müssen. Bei einem anderen Verfahren wird
durch einen Pantographen ein Mikrosköptubus nach einer z. B. 5ofach vergrößerten
Zeichnung bewegt. Der Schnittpunkt des im Tubus angebrachten Fadenkreuzes, beschreibt
die verlangte Kurve. Dabei muß nun jedesmal die beliebig geformte Schleifscheibe
von Hand durch einen Spindeltrieb bis an den Schnittpunkt des Fadenkreuzes herangeführt
werden, was verhältnismäßig umständlich und zeitraubend ist. Außerdem wird durch
die punktweise Fertigstellung eine stets mehr oder weniger riefenfärmige Oberfläche
erhalten. Ein weiterer Vorschlag geht dahin, das Werkstück und die Schleifscheibe
auf eine Mattscheibe mit vergrößert aufgezeichnetem Profil zu projizieren. Die Schleifscheibe
wird dann ebenso wie bei dem vorerwähnten Verfahren allmählich
an
°der Umrißlinie des Profils vorbeigeführt, so daß das Profil gewissermaßen in Stufen
fertiggestellt wird und eine riefenförmige Oberfläche entsteht. Außerdem. sind diese
Verfahren umständlich und zeitraubend: Man kennt auch noch Gesenkkopierfräsmaschinen,
die in dreh Richtungen arbeiten,, und zwar werden- :die Bewegungen zweier Richtungen
durch Pantograph übertragen, während für die dritte Richtung eine Hebelübersetzung
vorgesehen. ist. Nun sind aber Pantographen zur Übertragung von Kräften bei gleichzeitig-hoher
Genauigkeit wenig geeignet: Für die. Anfertigung von Lehren od. dgl. müßten je nach
der Größe verschiedene Verkleinerungen einzustellen sein. Die Herstellung solcher
verstellbarer Päntographen in genügender Genauigkeit bietet größte Schwierigkeiten
und ist deshalb wirtschaftlich nicht tragbar. -Gemäß der Erfindung werden nun die
Nachteile der bekannten Verfahren und Einrichtungen dadurch vermieden; daß die Profilierung
des Werkzeuges, z. B. der Schleifscheibe, durch eine stetige Bewegung erfolgt, wobei
das. Profil als Resultierende zweier im Winkel zueinander stehender und jede für
sich; zu beeinflussender Bewegungen des bearbeitenden und des zu bearbeitenden Werkzeuges
erzeugt wird. Zweckmäßig sind dabei die Bewegungen senkrecht zueinander gerichtet.
Zur Durchführung des Verfahrens kann eine Vorrichtung benutzt werden, die aus zwei
senkrecht zueinander beweglichen Schlitten besteht, von denen der .eine die Schablone
trägt, während der ändere mit einem dem bearbeitenden Werkzeug entsprechend gestalteten
Führungsstück an der Schablone anliegt und deren jeder mit einem schwenkbaren sog.
Sinuslineal ausgerüstet ist, von denen das eine das bearbeitende Werkzeug und das
ändere das zu bearbeitende Werkzeug steuert: Vorteilhaft sind dabei die beiden :Schlitten
jeder mit einem Handantrieb ausgerüstet, um wahlweise die Bewegung des einen Schlittens,
von dem. anderen abzuleiten. Das bearbeitende und das zu bearbeitende Werkzeug sind
dabei zweckmäßig auf Schlitten angeordnet, die ihrerseits mit Rollen an den Sinuslinealen
anliegen. Gemäß. der Erfindung läßt sich die Profilierung in jedem gewünschten Maßstab
leicht und schnell durchführen, wobei eine glatte stetige Oberfläche des. zu profilierenden
Werkzeugen erzielt wird: -Handelt es -sich um die Profilierung von: Schleifscheiten
zum Schleifen von Farmstählen od. dgl. mit Freiwinkel, so empfiehlt sich erfindungsgemäß,
das auf der Schleifscheibe zu erzeugende Profil in der Höhe und/oder Breite je nach
der Lage des oder der Freiwinkel um den Betrag des Kosinus des Freiwinkels zu ändern.
Um eine Anpassung,der Bewegungsübertragung an den Verschleiß des bearbeitenden Werkzeuges
zu erreichen, kann .das die Bewegung übertragende Glied entsprechend dem Verschleiß
,geändert, und zwar verkleinert werden. Bei Benutzung umlaufenderBearbeitungswerkzeuge
empfiehlt es sich; die Werkzeugachse schräg zu stellen, so daß der Werkzeugkreis
zur- Ellipse wird, um dem Bearbeitungswerkzeug neben der Schrägstellung noch eine
Auf- und Abwärtsbewegung zu erteilen, wodurch sämtliche Fehler oder Verzerrungen
indem zu erzeugenden Profil auszugleichen sind, die sich aus etwaigen Unterschieden
zwischen dem die Bewegung übertragenden, mit der Schablone zusammenarbeitenden Führungsstück
und dem bearbeitenden Werkzeug ergeben.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt; und zwar zeigt Fig. z eine Vorrichtung zum Profilieren von Schleifscheiben
öd. dgl. in Draufsicht, Fig. 2 die Vorrichtung im Schnitt nach der Linie A-A, Fig.
3 die Vorrichtung im Schnitt, nach der Linie B-B, Fig. q. eine Teildraufsicht auf
die Vorrichtung nach der Linie C-C, Fig. 5 die Werkzeugwelle mit Diamantwerkzeug
im Längsschnitt und größerem Maßstab, Fig. 6 Arbeitskreise der Diamantspitze in
größerem Maßstab, Fig. 7 die Abnahme des Profils von der Schablone in größerem Maßstab,
Fig.8 Profilerzeugung an Schleifscheiben für Stähle mit Freiwinkel. Auf einem tischförmigen;
Unterbau 12 ist ein hohler Sockel 13 angeordnet. Der Sockel ist auf seiner Oberfläche
mit zwei rechtwinklig zueinander stehenden Schieberbahnen 14, 15 versehen. Auf diesen
sind die Schlitten 16 und 17 geradlinig geführt, von denen jeder ein um einen Zapfen
18, zg schwenkbares Lineal 2o, 21, ein sog: Sinuslineal trägt. Die Bewegung des
Schlittens 16 kann durch ein an der Stirnseite des Sockels 'z.3 angeordnetes Handrad
22 über ein Zahnrad 23 erfolgen, das mit einer am Schlitten vorgesehenen Zahnstange
24 kämmt. Zur Bewegung des Schlittens 17 kann ein an der Breitseite des Sockels
angeordnetes Handrad. 25 benutzt werden, dessen Achse ein aus Fig. 3 ersichtliches
kleines Zahnrad 26 trägt, das mit einem auf einer parallelenAchse sitzenden :größeren
Zahnrad 27.kämmt, welches seinerseits in eine am Schlitten 17 vorgesehene
Zahnstange eingreift. An dem dem Lineal 21 des Schlittens 17 abgekehrten Ende ist
auf dem Schlitten eine Rolle 28 drehbar gelagert, die mit einer auf dem Schlitten
16 in einem Halter 29 angeordneten Schablone 30 zusarnnienwirkt. - ' Das
Lineal 2ö des Schlittens 16 wirkt über eine Rolle 3 1 mit einem senkrecht
zu der Schlittenbahn 14 geführten Schlitten 32 zusammen, der durch eine Feder
33 belastet ist, die bestrebt ist, den Schlitten in dauernder Berührung mit dem
Lineal 2o zu halten. Der Schlitten kann aber auch von Hand durch das Handrad 34
verstellt werden. Auf dem Schlitten 32 ist ein Ständer 35 angeordnet, der auf seiner
Rückwand einen Elektromotor 36 und an seiner Vorderwand einen durch einen Zahnstangentrieb
mit Handrad 37 auf und ab beweglichen Schlitten 38 trägt. In dem Werkzeugschlitten
38 ist die Werkzeugwelle gelagert; auf
deren oberem Ende eine Riemenscheibe
39 sitzt, die über einen Riemen 39' mit der Scheibe des Elektromotors 36 gekuppelt
ist. Am unteren: Ende der Werkzeugwelle sitzt ein in Fig. 5 in größerem Maßstab
dargestelltes Diamantwerkzeug d.o.
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Die ebenfalls aus Fig. 5 ersichtliche Werkzeugwelle 4.1 ist in zwei
Kugellagern 4.2 gelagert und trägt in einem Spannfutter 43 das Diamantwerkz-eug
,4o mit den radial verschiebbaren, auswechselbaren Diamanthaltern 44. Die Achse
des Werkzeuges 40 ist exzentrisch zur Mittelachse der Werkzeugwelle .I1 angeordnet,
so daß, wie aus, Fi.g. 6 ersichtlich, je nach der Stellung des Diamanthalters 44
zu seinem Drehkreis die Diamantspitze 40 verschieden weite Arbeitskreise, z. B.
mit den Radien f-1, r2, r., beschreibt.
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Die Sinuslineale 21, 22 sind auf ihrem Rücken mit Einstellvorsprüngen
68 versehen, die mit Gegenvorsprüngen 69 des Schlittens in der Weise zusammenwirken,
daß die Einstellung der Sinuslineale durch zwischen die Vorsprünge 68, 69 in der
der gewünschten Neigung entsprechenden Anzahl' gelegte Plättchen erfolgt. Das Sinuslineal
21 des Schlittens 17 wirkt über eine Rolle ,.5 mit einem senkrecht zur Bahn 15 des
geradlinig hin und her beweglichen Schlittens 46 zusammen, der durch eine Feder
belastet ist, die bestrebt ist, den Schlitten in dauernder Berührung mit dem Lineal2i
zu halten. Der Schlitten1q.6 ist durch ein Handrad 4.7 über einen Spindeltrieb verstellbar.
An seinem der Rolle d:5 abgewandtem Ende ist in einem senkrecht zum Schlitten drehbaren
Halter 48 die zur Bewegung des Werkstückes, und zwar einer Schleifscheibe 49 dienende
Welle 5o gelagert, die über einen Riementrieb 5" 52 mit Spannrolle 53 von
einem senkrecht zum Schlitten 46 verschiebbaren Schlitten 5:a. schwenkbar angeordneten
Elektromotor 55 aus, angetrieben wird.
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Zur Herstellung von Kurvenscheiben, insbesondere nach Art einer archimedischen
Spirale, ist eine weitere Einrichtung vorgesehen. Diese besteht aus einem auf dem
der Rolle 45 zugekehrten Ende des Schlittens .46 angeordneten Ständer 56, der auf
seiner Rückwand einen Elektromotor 57 mit Riemenscheibe 58 trägt, die über einen
Riemen mit Spannrolle 59 mit einer Riemenscheibe 6o gekuppelt ist, die auf dem oberen
Ende ein-er im Ständer 56 drehbar gelagerten Welle 61 sitzt, die an ihrem unteren
Ende eine Schleifscheibe 62 trägt. Diese dient zur Bearbeitung einer Kurvenscheibe
6q., die auf einer Tragrolle 63 gelagert ist, welche über Stahlbänder 65, 66 und
67 mit, dem Schlitten. 17 derart gekuppelt ist, daß sie bei Bewegen des Schlittens
17 in Drehung versetzt wird. Gleichzeitig wird bei Bewegen des Schlittens 17 über
das Lineal 2i der Schlitten .16 und der :darauf befestigte Ständer 56 mit Schleifspindel
61 verschoben, und zwar derart, daß die Schleifscheibe 62 geradlinig radial zur
Kurvenscheibe 64 bewegt wird. Ist dabei, wie dargestellt, das Lineal 21 geradlinig,
so wird die Kurvenscheibe als archimedische Spirale erzeugt. Der Sprung der Ku.rvenscheib,e6a
wird, dabei durch ein Aufsatzstück 21' gesteuert. Für andere Kurven muß das. Lineal
2,1 entsprechend gekrümmt sein. Neben der Schleifscheibe 62 ist der Ständer 56 noch
mit einer Abzieheinrichtung 56' ausgestattet.
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Mit der Vorrichtung kann wie folgt gearbeitet werden: Bewegt man mit
Hilfe des Handrades 25 den Schlitten 17, so wird einerseits durch das Sinuslineal
2-i der das. Werkzeug tragende Schlitten 46 und andererseits über die Ralle 28 die
Schablone 30 und damit der Schlitten 16 und das. Sinuslineal 2o und von diesem
über die Rolle 31 der das Werkstück tragende Schlitten 32 verschoben. Nimmt man
an, daß: der Mittelpunkt der Rolle 28 sich gemäß Fig. 7 in gleichmäßigen Abszissenabstä.n:deen
a bewegt, so verschiebt die Rolle 28 die Schablone 3o um die unterschiedlichem Ordinatenabstände
bi bis b6 USW, Sind die Sinuslineale auf ein Verkleinerungsverhältnis von
i : io eingestellt, so werden durch sie die: Bewegungen der Schlitten 16, 17 in
dem- gleichen Verhältnis von i : io auf die Schlitten 32, 46 übertragen. Es würde
also der Schlitten 46 die Bewegungen a der Abszisse und der Schlitten 32 die zugehörigen:
Bewegungen b der Ordinate im Verhältnis i : io ausführen. Da der eine Schlitten
das Werkzeug und der andere Schlitten das Werkstück trägt, so wird durch die Zusammensetzung
der Bewegungen beider Schlitten das Profil in der gewünschten. Verkleinerung von
i : io erzeugt. Hierfür ist es allerdings erforderlich, daß das Werkzeug kreisförmig
ist und im Durchmesser der eingestellten Verkleinerung kleiner ist als .der Durchmesser
der Rolle 28. Im anderen Falle würde eine Verzerrung des Profils eintreten. Statt
der Rolle 28 kann auch eine Fühlerspitze an der Schablone 30 vorbeigeführt werden,
nur muß dann auch das Werkzeug .ebenfalls eine Spitze haben.
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Es kommt nun vielfach vor, daß mit einer profilierten Schleifscheibe
ein Formstahl, wie ihn: Fig. 8 zeigt, geschliffen werden soll. Die Schleifscheibe
muß dann in ihrer Form gegenüber dem. Schneidenprofil des Formstahls verzerrt sein.,
und zwar müssen sämtliche Höhenmaße des Profils, also die Ordinaten mit dem Kosinus
des Freiwinkels /.i multipliziert, also verkürzt werden. Bei einem Freiwinkel von
2o° müßten statt der angenommenen Verkleinerung i@: io die Ordinaten b, b' um o,1
X 0,94 = 0,094 verkleinert werden. Das ist mit der dargestellten und beschriebenen
Einrichtung ohne weiteres zu erreichen, da die Verkleinerungen von Abszissen und
Ordinaten getrennt eingestellt werden. Hat das, Werkzeug einen seitlichen Freiwinkel,
so muß die Verkleinerung der Abszissen entsprechend diesem Winkel korrigiert werden.
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Beim Abziehen von Formschleifscheiben mit einer Diamantspitze muß
der Diamant genau der Form des dann an der Schablone vorbeizuführenden Tastfingers
entsprechen. Das wäre einfach, wenn sowohl der Diamant als auch der an die Stelle
der Rolle 28 getretene Tastfinger eine punktförmige Spitze erhalten könnte. Das.
ist aber schon deshalb nicht möglich, weil die Diamantspitze beim Gebrauch dauernd
verschleißt. Diesem Mangel hilft ein umlaufendes. Diamantwerkzeug mit einer Reihe
auf
einem Kreise liegender Spitzern ab. Der Kreisdurchmesser ist im Verhältnis der -eingestellten
Verkleinerung kleiner als der Durchmesser der Rolle 28. Dadurch; daß mehrere Spitzen
vorhanden sind, wird zunächst einmal der Vergchlei3 verringert- Der Verschleiß kann
ausgeglichen werden durch exzentrisches Verstellen der Diamantkrone: Eine zweite
Möglichkeit, den Verschleiß auszugleichen, besteht darin, daß mit dem Verschleiß
entsprechend verkleinerter Rolle 28 gearbeitet wird.
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Beim Arbeitern mit Rolle und, kreisförmigem bzw. umlaufendem. Werkzeug
entsteht ein kleiner Profilfehler, weile die Entfernung von der Bahn der Werkzeugmitte
bis zum erzeugten Profil: nicht in die obenerwähnte zusätzliche Verkleinerung einbezogen;
ist. Durch eine Veränderung des. Verkleinerungsverhältnisses könnte dieser Fehler,
wenn auch nichtgenau, so doch angenähert ausgeglichen werden. Um jedoch ein genaues.
Ausgleichen zu ermöglichen, -ist die Werkzeugachse schräg stellbar, so daß der Werkzeugkreis
zur Ellipse wird oder, mit anderen, Worten, die Ordinaten des Werkzeugkreises auch
mit dem Kosinus des Freiwinkels multipliziert sind. Damit dabei die profilerzeugende
Diamantspitze; die senkrecht zu ihrer Achse kreisförmig umläuft, alle Punkte der
Ellipse berührt, wird ihr noch eine auf und. ab gehende Bewegung erteilt. Hat .das
Werkstück noch .einen, seitlichen Freiwinkel, so wird die Werkzeugachse noch rechtwinklig
zur Ebene ihrer Schrägstellung um einen entsprechenden Betrag geschwenkt, womit
dann ein voller Ausgleich erzielt ist.
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Wie schon erwähnt, ist die dargestellte Ausführung nur eine beispielsweise
Verwirklichung der Erfindung und diese nicht darauf beschränkt, vielmehr sind noch
mancherlei andere Ausführungen und Anwendungen möglich.