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Vorrichtung zum Schleifen und Honen der kegeligen Innenflächen von
Hohlkörpern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schleifen und Honen von
Hohlkörpern mit kegelförmiger Innenfläche.
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Es ist einerseits bei Maschinen zum Schleifen langgestreckter zylindrischer
Hohlkörper bekannt, die Beistellvorrichtung für das Schleifwerkzeug abseits vom
Schleifkopf außerhalb des Werkstückes anzuordnen und die Verstellbewegung durch
eine in der hohlen Antriebswelle des Schleifkopfes frei liegende Schubstange zu
übertragen, wobei diese Schubstange oder deren Verstellvorrichtung nicht an der
Drehung teilnimmt. Hierbei ist auch schor. vorgeschlagen worden, in das Schubstangengetriebe
ein Drucklager oder Universalgelenk einzuschalten. In einzelnen Fällen hat man auch
die Schleifbacken mittels auswechselbarer Stifte auf axial im Schleifkopf verschiebbaren
Kegeln abgestützt.
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Es ist anderseits bekannt, zum Zwecke des Schleifens konischer Körper
die Beistellun.g des Schleifwerkzeuges bei seiner Bewegung über die Länge des Werkstückes
gleichmäßig zu verändern. Bei einer Schleifmaschine für die Außenfläche eines konischen
Körpers hat man die Veränderung der Einstellung des Schleifwerkzeuges erzielt durch
Drehung
eines am Schleifkopf sitzenden Ritzels, das in eine am Maschinengestell sitzende
Zahnstange eingreift. Bei einer Schleifmasichine für die Innenfläche von konischen
Hohlkörpern hat man die Einstellung des Schleifwerkzeuges von einer am Maschinengestell
sitzenden Schrägfläche abgeleitet. In beiden Fällen bestand das Schleifweikzeug
aus einer auf einer umlaufenden Welle sitzenden: Schleifscheibe und war in das selbsttätige
Verstellgetriebe eine Einstellvorrichtung von Hand eingeschaltet.
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Schließlich ist auch eine Schleifmaschine für kegelförmige Hohlkörper
bekannt, die einen Schleifkopf mit einer Mehrzahl von radial angeordneten Schleifbacken
aufweist. Diese Schleifbacken können durch axial verstellbare Keile radial verschoben
und so auf die gewünschten Durchmesser eingestellt werden. Diese .Schleifbacken
erstrecken sich aber über die ganze Länge der Schleiffläche, und ihre Einstellung
erfolgt nur jeweils entsprechend dem Bedarf. Es erfolgt also nicht eine automatische
Verstellung der Schleifbacken beim Wandern derselben über die Länge des Werkstückes:
Gemäß der Erfindung werden die bekannten Einzelheiten in der im Hauptanspruch gekennzeichneten
Weise so kombiniert, daß eine für das Schleifen langgestreckter Hohlkörper mit kegelförmiger
Innenfläche bestimmte Schleifmaschine unter kontinuierlicher Verstellung über die
Länge des Werkstückes wandert, Hausgestattet ist mit einem Schleifkopf, dessen Schleifbacken
mittels auswechselbarer, radial angeordneter Stifte auf axial verschiebbare Kegel
abgestützt sind, deren Verstellung über eine in der hohlen Antriebswelle liegende
Schubstange unter Zwischenschaltung einer Handeinstellung von einer schrägen Führung.sschiene
oder mittels eines Ritzels von einer Zahnstange abgeleitet wird. So entsteht eine
allen Ansprüchen an die Vielseitigkeit der Verwendung und Genauigkeit der Arbeit
genügende- Maschine. Durch Hinzufügung einer Rastensicherung für die Einstellung
.des Handrades gemäß Anspruch :2 wird diese Maschine noch vervollkommnet.
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In :den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
dargestellt.
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Fig. i ist ein Längsschnitt durch die Schleifmaschine gemäß .der Erfindung
und ein von .der Maschine bearbeitetes Werkstück; Fig. 2 zeigt die in Fig. i dargestellte
Maschine im Grundriß; Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2; Fig.4
ist ein Schnitt nach der Linie 474 in Fig.2; Fig. 5 ist ein Schnitt im vergrößerten
Maßstabe nach der Linie 5-5 in Fig. i ; Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform
der in Fig. 2 dargestellten Anordnung; Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie 7-7
in Fig. 6. Das in Fig. 2 dargestellte Arbeitsstück io ist der Lauf :eines großkalibrigen
Gewehres üblicher Art. Dieser Lauf kann ein Gußstück oder ein Schmiedestück sein,
kann aber auch aus mehreren verschweißten Reifen und Bändern zusammengesetzt sein.
Ferner kann der Lauf aus zusammengewickeltem Draht bestehen. Der innere Hohlraum
des Laufes ist kegelförmig verjüngt, und dieser Hohlraum muß ganz genau hergestellt
werden, damit die gezogene Seele in richtiger Lage angebracht werden kann, die das
Geschoß in Rotation um eine Achse versetzt. Durch die Verjüngung kann die Seele
leicht ausgewechselt werden, wenn die Züge in derselben so stark abgenutzt werden,
daß die Flugbahn des *Geschosses an Genauigkeit verliert. Der Durchmesser der Bohrung
im Gewehrlauf nimmt in Richtung von dem Gewehrschloß nach der Mündung ab. Die Verjüngung
ist gering, genügt aber, um die Seele durch Druck in dem Lauf festzuhalten.
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Das Schleifwerkzeug für die genaue Herstellung der sich kegelförmig
verjüngenden Innenfläche i i des Laufes io weist u. a. einen Schleifkopf !i2, eine
AntriebswelleT3, eine Einstellwelle i4 und einen Antriebskopf 15 auf. Der Schleifkopf
i2 besitzt ein Gehäuse 16 mit Flanschen 17 und 18, auf welchen die radial einstellbaren
Schleifkörper ig gelagert sind. Im Innern des Gehäuses 16 sind die Vorrichtungen
untergebracht, ;durch welche die Schleifkörper nach außen gepreßt werden. In dem
vorliegenden Fall sind dies kegelförmige Körper 21 und 22, die axial beweglich sind
und die Einstellstifte 23 und 24 nach außen bewegen, wenn sie aus der in Fig. i
angedeuteten Lage nach außen (in der Zeichnung nach links) bewegt werden. Die Radialbewegungen
.der Schleifkörper können auch durch einen einzigen Kegel bzw. durch andere bekannte
Mittel herbeigeführt werden. Wie ersichtlich, sind die Stifte 24 um einen geringen
Betrag länger als -die Stifte 2'3, um den Schleifkörpern die erforderliche Neibaung
im Verhältnis zur Achse des Schleifkopfes zu geben. An den Schleifkörpern lig sind
Federn 25 befestigt, welche die Schleifkörper nach innen ziehen, wenn die Kegel
ei und 22 aus der in Fig. i dargestellten Lage nach rechts bewegt werden und die
Stifte 23, 24 sich nach innen bewegen.
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Das Ende 26 .des Schleifkopfes- 12 ist durch ein Kardangelenk 27 mit
der Antriebswelle 13 verbunden. In ähnlicher Weisse ist zwischen dem Ende 28 der
die Kegel 2 i und 22 tragenden Welle und der Einstellwelle 14 ein Kardangelenk 29
vorhanden. Diese Verbindung ist am deutlichsten in Fig. 5 dargestellt, aus welcher
hervorgeht, daß die Verbindung oder Kupplung 2-7 aus mehreren Schlitzen 3 i im Ende
26 des Schleifkopfes 12 sowie aus Schlitzen in dem abgerundeten Ende 33 der Antriebswelle
i3 und Kugeln 32 besteht. Diese Verbindung gestattet Knickbewegungen, stellt aber
gleichzeitig eine Antriebsverbindung zwischen dem Schleifkopf u2 und der Welle
13 dar. Das Ende 28 der die Kegel 21 und 22 tragenden Welle sowie
das Ende der Einstellwelle 14 sind mit ineinandergreifenden Fingern 34 versehen,
welche eine Kugel 35 -umschließen und ebenfalls eine Antriebsverbindung bilden,
die Knickbewegungen mach allen Richtungen gestattet.
Das entgegengesetzte
Ende der Antriebswelle 13 ist in ähnlicher Weise durch das Kardangelenk 36 mit dem
Arbeitskopf 15 verbunden. Die Verbindung besteht aus einer Hohlwelle 37, die in
Lagern 38 geführt ist und durch ein Zahnrad 39 und das Ritzel 41 angetrieben wird.
Das Ritzel wird über eine Riemenscheibe 42 .durch einen Riemen 43 von einem :Motor
44 angetrieben. An .den Enden der Welle sind Deckel 45 vorgesehen, :die das Austreten
von Schmiermitteln aus :den Lagern verhindern. Die Einstellwelle 14 erstreckt sich,durch
die Hohlwelle 37 nach hinten und ruht durch Lager 46 auf einem in der Achsrichtung
beweglichen Gehäuse 47. Das Gehäuse 47 besitzt einen mit Gewinde versehenen Teil
48, der mit dem Gewinde 49 auf der Nabe 5 i eines geteilten Schneckenrades 52 zusammenwirkt,
welches durch eine Schnecke 53 angetrieben wird. Das Spiel zwischen der Schnecke
und dem Schneckenrad kann durch Einstellung der beiden getrennten Hälften des Schneckenrades
aufgehoben werden.
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Das Handrad 54 ist auf dem Teil 48 des Gehäuses 4.7 durch einen Keil
55 befestigt, der in einem Schlitz 56 im Gehäuseteil 48 sitzt. Das Handrad 54 besitzt
eine Nabe 57, welche auf der Fläche 58 durch die Kugeln 59 gelagert ist. In der
Nabe 57 ist eine Öffnung (nicht dargestellt) vorgesehen, durch welche die Kugeln
eingefüllt werden, nachdem die für die Kugeln bestimmten Ringnuten von 57 und 58
in Deckung miteinander gebracht sind. Die Einfüllöfnung wird darauf mittels eines
Stöpsels geschlossen. In der Fläche der Nabe 57, die einem Ansatz 62 zugewandt ist,
sind mehrere Aussparungen 61 vorgesehen, und zwischen diesem Ansatz und der Nabenfläche
sind mehrere unter Federdruck stehende Kugeln 63 vorgesehen, die das Handrad in
der jeweils eingestellten Lage festhalten. Die Kugeln ragen in die Aussparungen
61 hinein und verhindern normalerweise Drehungen des Handrades, gestatten aber Drehungen
desselben, wenn genügend Kraft aufgewandt wird. Durch das Drehen des Handrades wird
der mit Gewinde versehene Teil 48 des Gehäuses 47 im Verhältnis zu der mit Gewinde
versehernen Nabe 5,
gedreht, und die Einstellstifte 14 werden nach außen oder
.nach innen bewegt, um die Kegel 21 und 22 und mit ihnen die Schleifkörper r9 vorwärts
oder rückwärts zu bewegen.
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Um eine genaue Übereinstimmung zwischen den Auswärts- und Einwärtsbewegurngen
des Kopfes i2 und den Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen des Schleifwerkzeuges in
der Axialrichtung herbeizuführen, ist in der Nähe. des Antriebskopfes 15 eine Zahnstange
6:4 (Fig. 2) vorgesehen, die mit einem Ritzel65 im Eingriff steht. Die geschlitzte
Zahnstange 64 kann eingestellt werden, um das Spiel zwischen ihr und dem Ritzel
zu beseitigen. Das Ritzel wird durch einen Satz von Zahnrädern 66 (Fig. 4) angetrieben
und betätigt die Schnecke 53, die das Schneckenrad 52 und damit das Ende 48 des
Gehäuses 47 antreibt. Durch Wählen des richtigen Übersetzungsverhältnisses in dem
Zahnradsatt 66 kann jede beliebige Auswärts- und Einwärtsbewegung der Schleifkörper
im Verhältnis zur Axialbewegung des Schleifkopfes 12 erzeugt werden.
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Fig. 2, 3 und q. zeigen eine Bank 67, auf welcher das Werkzeug verschiebbar
gelagert ist. Auf dieser Werkzeugbank kann auch das Arbeitsstück angebracht werden,
wie in den Zeichnungen angedeutet. Der Antriebskopf ist mit Walzen 69 auf den Leisten
68 in der Werkzeugbank gelagert, damit der Arbeitskopf und das Werkzeug leicht in
der Axialrichtung bewegt werden können. Diese Bewegung kann von Hand herbeigeführt
werden oder auch durch Verwendung von anderen Mitteln, beispielsweise einer in der
Bank 67 untergebrachten Leitschraube 6o, durch welche .das Werkzeug hin und her
bewegt werden kann.
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Wenn die Maschine in Betrieb gesetzt werden soll, wird das Werkstück
io zuerst auf der Bank 67 befestigt, und das Werkzeug wird in den sich verjüngenden
inneren Hohlraum hineingeführt, der genau nachbearbeitet werden soll. In dem vorliegenden
Fall ist das Werkstück ein Gewehrlauf, dessen Bohrung sich in Richtung von hinten
nach vorn so verjüngt, d aß zwischen ihr und der sich verjüngenden Seele des Gewehrlaufes
ein keilförmiger Eingriff zustande kommt.
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Das Handrad 54 wird betätigt, um die Schleifkörper i9 in Berührung
mit der Innenwand des Laufes zu bringen, selbst wenn .das Werkzeug unter der Einwirkung
des Ritzels 41 und des Zahnrades 39 gedreht wird und der Arbeitskopf 15 in der Richtung
der Bohrung der Achse hin und her bewegt wird. Durch die Einwirkung des Ritzels
65 auf die Zahnstange 64 über den Zahnradsatz 66 wird .die Einstellstange i.1. in
der Axialrichtung um einen Betrag vorgerückt oder zurückgezogen, der der Bewegung
des Kopfes 15 proportional ist.
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Bei dem Zahnradsatz 66 wird ein Übersetzungsverhältnis gewählt, welches
bewirkt, daß die Schleifkörper i9 dauernd nach außen gepreßt werden und ihre Oberflächen
jederzeit einen Kegel bilden, dessen Oberfläche genau dieselbe Form hat, wie die
sich verjüngende Bohrung im Werkstück io nach der Feinbearbeitung haben soll. Wenn
der Schleifkopf sich in .der Bohrung bewegt, erhält die Bohrung ganz genau die erwünschte
Kegelform, auch wenn die Innenfläche i i vor dieser Behandlung eine unerwünschte
Form hat, da die Schleifkörper so festgehalten werden, .daß sie zwangsweise während
ihrer Bewegung eine bestimmte Winkellage im Verhältnis zur Achse des Schleifkopfes
innehalten. müssen. Die hin und her gehenden Bewegungen :des Schleifkopfes 1z werden
fortgesetzt, bis .die Bearbeitung beendet ist und der kegelförmige Hohlraum den
erwünschten Durchmesser erhalten hat.
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Fig.6 und 7 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Der
Zahnradsatz 66 mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis und die Zahnstange 64 sind
hier durch zwei Stangen 71 und 72 ersetzt. Das hintere Ende der Einstellwelle '14
ist mit einem Kolben 73 verbunden, der dieselbe Aufgabe hat wie das Gehäuse 47 (Filg.
i), welches in
der Hohlwelle 37 beweglich angeordnet ist. Eine nach
hinten ragende hülsenförmige Verlängerung 74 des Kolbens 73 hat einen vergrößerten
Endabschnitt 75, gegen welchen ein mit Innengewinde versehenes Handrad 76 anliegt.
Drehbewegungen. der Hülse 74 werden durch einen Stift 87 verhindert, der sich frei
in einem Schlitz zwischen den Platten 68 bewegen kann, welche auf dem Tragarm 8o
gelagert sind. Eine Feder 77 preßt die Hülse 74, den Kolben 7 3 und die Einstellwelle
14 nach rückwärts gegen das Handrad 76. Das Handrad 76 sitzt auf einer Schraube
78, deren eines Ende gabelförmig ist und als Lager für eine Rolle 7x) dient, die
durch die Feder 77 gegen die Stange 72 gepreßt wird. Durch Betätigung des Handrades
76 kann die Lage der beiden Kegel 21 und 22 geregelt werden. Die Stange 72 sitzt
auf einem Schlitten 81, der quer zur Werkzeugbank 67 angeordnet ist und durch eine
schwalbenschwanzartige Verbindung 82 an den Tragarm 8o angeschlossen ist. Eine Feder
83 preßt den Schlitten in der Querrichtung der Werkzeugbank gegen die Stange 7,1,
die am einen Ende bei 84 drehbar gelagert ist und in der richtigen Lage im Verhältnis
zur Werkzeugbank durch eine Schlitz- und Zapfenverbindung 85 festgehalten wird,
die Einstellungen der Stange unter einem im voraus festgelegten Winkel im Verhältnis
zur Achse der Werkzeugbank ermöglicht. Die Stange 72 kann ebenfalls einstellbar
gelagert sein, so daß durch .die beiden Stangen oder Leitschienen eine größere Bewegung
ermöglicht werden kann, ohne daß es notwendig ist, eine dieser Stangen oder Schienen
unter einem zu großen Winkel anzuordnen.
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Wenn der Antriebskopf 15 aus der in Fig. 2 angedeuteten Lage nach
rechts bewegt wird, um den Schleifkopf z2 von dem engen Ende nach dem weiten Ende
des Werkstückes zu bewegen, gleitet die Rolle 86 am Ende des Schlittens 81 über
die Leitschiene 74 wodurch bewirkt wird, daß der . Schlitten &z unter Überwindung
der Spannung der Feder 83 seitwärts verschoben wird und die Leitschiene 72 mit sich
zieht. Diese Schiene bewirkt durch die Rollen 79, daß der Zapfen. 78, die Hülse
74, der Kolben 72 und die Einstellstange 14 unter Überwindung,der Spannung der Feder
77 vorwärts bewegt werden, um je nach der Länge der Rückzugsbewegung des Schleifkopfes
12 von dem vorderen Ende des Werkstückes die Schleifkörper r9 um einen im voraus
festgelegten Betrag auseinanderzutreiben. Wenn der Kopf 15 so weit nach rechts
gelangt ist, daß ein Teil des Schleifkopfes 12 aus dem Ende des Werkstückes heraustritt,
wird die Bewegung des Antriebskopfes 15 umgekehrt. Wenn der Kopf in Richtung
gegen das enge Ende des Gewehrlaufes, d. h. nach links bewegt wird, wird der Schlitten
.durch die Feder 83 seitwärts verschöben und hält die Rolle 86 in Berührung mit
der Leitschiene 71. Die Feder 77 hält die Rolle 79 in Berührung mit der Leitschiene
72, und hierdurch werden die Einstellstange 14 und die Kegel:2r und 22 nach rechts
bewegt, so daß die Schleifkörper rg sich zusammenziehen können. Während dieses Zusammenziehens
bleiben die Schleifkörper zg mit der kegelförmigen Innenfläche der Bohrung in Berührung.
Während der fortgesetzten Hinundherbewegung des Kopfes, 1.2 und der Einstellung
desselben im Verhältnis zu dieser Bewegung behalten die Flächen der Schleifkörper
die Form eines Kegels, und,die Innenfläche der Bohrung des Laufes erhält genau die
erwünschte Neigung von einem Ende der Bohrung zum anderen.
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Bei den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung verjüngt sich
die Bohrung in Richtung von hinten nach vorn, und die Schleifkörper werden eingezogen",
wenn der Kopf sich dem vorderen Ende des Werkstückes nähert, und auseinandergetrieben,
wenn der Kopf sich in der entgegengesetzten Richtung bewegt. Die Verjüngung :der
Bohrung kann aber auch entgegengesetzt sein, und die Schleifkörper können so eingerichtet
werden, daß sie auseinandergetrieben werden, wenn der Kopf sich vorwärts bewegt,
und sich bei einer Umkehr der Bewegungsrichtung des. Kopfes zusainmenziehen. Dies
kann dadurch herbeigeführt werden, daß die Neigung der Leitschiene 72 so abgeändert
wird, daß die Bewegung der Einstellstange 14 im Verhältnis zur Axialbewegung des
Schleifkopfes 12 umgekehrt wird. Durch Veränderung der Neigungswinkel des Gewindes
des Schneckenrades 52 und der Schnecke kann dasselbe Ergebnis bei der Anordnung
gemäß Fig. Z bis 5 erzielt werden.
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Bei der beschriebenen Maschine ist der Werkzeugträger drehbar angeordnet.
Jede Drehbewegung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück ist aber relativ, und
das Werkstück kann auch unabhängig von dem Kopf .gedreht werden. Bei der Nachbearbeitung
des Bodens :der Nuten zwischen den Zügen der Seele findet keine drehende Schleifbewegung
statt, sondern nur eine langsame Einstellung nach .dem Schraubenwinkel der Rippen.