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Werkzeugmaschine für die Bearbeitung ebener Flächen Die Erfindung
betrifft eine Werkzeugmaschine für die Bearbeitung ebener Flächen mittels rotierender
Schleifscheibe oder Fräser.
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Bei den üblichen Werkzeugmaschinen für die Bearbeitung ebener Flächen
wird das Werkstück auf einen Tisch aufgespannt, der unter einer rotierenden Schleifscheibe
bzw. unter einem rotierenden Fräser in seiner Längsrichtung abwechselnd hin und
her bewegt wird. Bei dieser üblichen Bauart muß die Länge des Maschinenbettes, auf
dem der Aufspanntisch hin und her bewegt wird, gleich der zweifachen Länge des zu
bearbeitenden Werkstücks zusätzlich einer gewissen Überlänge an den beiden Enden
sein, die für das Auslaufen des Werkzeugs benötigt wird. Damit ist für solche Maschinen
ein verhältnismäßig großer Platzbedarf erforderlich. Diese Maschinen weisen Gleitführungen
für den Aufspanntisch auf, die bei nicht einwandfreier Schmierung leicht fressen.
Außerdem müssen diese Gleitführungen gegen Schmutz, Staub und insbesondere gegen
die von der Bearbeitung herrührenden Späne und Schmirgel geschützt werden.
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Es ist auch schon eine Läppmaschine vorgeschlagen worden, bei der
die Spannvorrichtung für das Werkstück gegenüber der Schleifscheibe bzw. dem Fräser
eine relative Schwenkbewegung um eine feststehende Säule und außerdem eine
Drehbewegung
um ihre eigene Achse ausführt. Bei dieser Ausführung muß der Schwenkarm mindestens
die halbe Länge des Werkstücks haben. Es können nur verhältnismäßig kleine Werkstücke
mit dieser Maschine bearbeitet werden, es sei .denn, der Schwenkarm wird verhältnismäßig
groß gemacht. Letzteres ist aber nachteilig, da der Schwenkarm, an dem die Spannvorrichtung
für das Werkstück hängt, sehr stabil und schwer ausgeführt werden muß. Außerdem
ist bei dieser Maschine ein verhältnismäßig großer Läppscheibendurchmesser erforderlich.
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Beider erfindungsgemäßen Flächenschleif- bzw. -fräsmaschine ist der
Aufspanntisch um eine zur Tischfläche senkrechte Achse schwingbar und das Werkzeug,
d. h. die Schleifscheibe bzw. der Fräser ist an einem Arm gelagert, der um eine
parallel zur ersten angeordnete Achse schwingbar ist, und die Schwingungsbewegungen
von Tisch und Arm sind um ihre jeweiligen Achsen durch mechanische Mittel einander
zugeordnet.
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Die Zuordnung der Schwingungsbewegungen von Werkzeugträgerarm und
Aufspanntisch wird vorzugsweise dadurch erhalten, daß der Werkzeugträgerarm drehsteif
mit einem doppelarmigen Hebel verbunden ist, der an einem Ende, z. B. über einen
elektrischen oder hydraulischen Antrieb, hin und her bewegbar ist und am anderen
Ende eine Rolle trägt; die in eine mit dem Aufspanntisch fest verbundene und durch
die Drehachse des Aufspanntisches gehende Geradführung eingreift.
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Bei der erfindungsgemäßen Maschine führt der Tisch somit keine Hinundherbewegung
in Richtung seiner Längsachse, sondern nur eine Schwenkbewegung um eine senkrechte
Achse aus. Dadurch wird wesentlich an Gewicht und Platz gespart. Weiterhin ist die
Führung des Tisches wesentlich vereinfacht, da statt einer Gleitführung nur eine
Führung um eine feststehende Achse erforderlich. ist, wozu Wälzlager benutzt werden
können, die wesentlich 'geringere Reibungsverluste aufweisen, auf einfachste Weise
gegen das Eindringen von Schmutz, Staub, Spänen u: dgl. geschützt und leicht geschmiert
werden können. Alle diese Unterschiede tragen zu einer wesentlichen Verbilligung
der neuen Maschine bei. Endlich treten bei ihr auch bei gleichen maximalen Relativgeschwindigkeiten
zwischen dem sich drehenden Werkzeug und der zu bearbeitenden Werkstückfläche bei
der Umkehr der Bewegung wesentlich geringere Massenbeschleunigungskräfte bzw. -verzögeruügskräfte
auf. Bei den üblichen Flächenschleif- und -fräsmaschinen müssen bei hohen Bewegungsgeschwindigkeiten
des Aufspanntisches besondere Vorkehrungen getroffen werden, um die: Bewegungsumkehr
ohne Stoß auszuführen. Durch die Ausbildung der Maschine gemäß der Erfindung sind
die bei der Bewegungsumkehr auftretenden Massenkräfte trotz gleicher Relativgeschwindigkeit
zwischen Werk-. stück und Werkzeug weniger als halb so groß wie bei der üblichen
Ausführung. Damit sind bei dieser neuen Ausführung besondere Einrichtungen nicht
mehr erforderlich. Die Erfindung- wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt Fig. I einen senkrechten
Schnitt durch eine Schleifmaschine gemäß der Erfindung, bei welcher Schleifscheibenträger
und Tisch schwenkbar und miteinander verbunden sind, Fig. 2 die Anordnung zur Höhenverstellung
des Schleifscheibenträgers gegenüber dem Tisch, Fig. 3 die Anordnung zur Zustellung
.der Schleifscheibenspindel, Fig. 4 ein Schema, welches das Prinzip. einer mechanisch
gesteuerten Maschine in Draufsicht darstellt und Fig. 5 eine andere Ausführungsform
der Steuerung der Drehbewegung des Schleifscheibenträgers und des Tisches.
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Bei der in. Fig. I bis 4 dargestellten Maschine wird der gesamte Mechanismus
durch einen Ständer I getragen. In einer Bohrung dieses Ständers ist eine zylindrische
Büchse 2 gleitbar. Diese Büchse trägt eine Zahnstange 3, welche mit einem sich .im
Ständer I drehenden Ritzel im Eingriff steht, das eine senkrechte Bewegung der Büchse
ermöglicht und somit ihre Lage gegenüber dem Ständer I verändern kann.
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Die Büchse 2 kann in beliebiger Lage durch einen Hebel 7 festgestellt
werden, so daß sie mit dem Ständer in fester Verbindung steht. Im Innern der Büchse
2 ist ein mit einer Hohlwelle 6 versehener Schleifscheibenträger 5 drehbar gelagert.
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Auf dem Schleifscheibenträger 5 ist ein. Elektromotor 8 befestigt,
der mittels eines über die Riemenscheiben 9 und Io gelegten Riemens die Schleifscheibenspindel
12 mit der Schleifscheibe I3 antreibt.
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Die Schleifscheibenspindel I2 dreht sich im Innern einer zylindrischen
Büchse II, die eine Zahnstange 14 trägt und mittels eines im Schleifscheibenträger
5 drehbaren Ritzels I5 gegenüber dem Schleifscheibenträger in senkrechter Richtung
bewegt werden kann.
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Die Senkrechte Bewegung der Büchse II kann einerseits von Hand bewirkt
werden, wie in Fig. 3 dargestellt, oder :durch eine nicht dargestellte, an sich
bekannte, selbsttätige Steuerung, die von einem Hebel 22 betätigt wird.
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Auf dem Ständer i ruht ferner ein mit einer Welle 17 fest verbundener
Tisch 16 mit einer Auflagefläche auf einer kreisförmigen Flachbahnführung ig auf,
wobei die Welle 17 in einer Bohrung des Ständers 1 drehbar ist. Das untere Ende
der Welle 17 trägt eine Geradführung 18, wie in Fig. i und q. ersichtlich.
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Der Tisch 16 ist außerdem mit einer T-förmigen Nut ao versehen, in
welcher in geeigneten Stellungen zwei Anschläge 21 befestigt werden können, die
an dem am Ständer i mittels einer Achse schwenkbar befestigten Hebel .22 zur Anlage
kommen können.
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Andererseits ist - in einer zu der Büchse 2 enthaltenden Bohrung gleichachsigen
Bohrung des Ständers ein Drehzapfen 24 drehbar, der einen
Hebel
23 mit einem Zahnsegment 36 trägt. Der Drehzapfen 24 ist mit der Hohlwelle 6 des
Schleifscheibenträgers 5 mittels eines in einer Nut der Hohlwelle gleitbaren Keiles
25 fest verbunden, so daß jede Drehung des Hebels 23 .eine gleiche Drehung des Schleifscheibenträgers
5 verursacht. Dasjenige Ende des Hebels 23, das dem das Segment 36 tragenden entgegengesetzt
ist, trägt eine Rolle 26, die mit Spiel in einer mit dem Tisch 16 fest verbundenen
Führung 18 beweglich ist.
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Ein im Ständer I drehbares Ritzel 27 wird uber ein Kegelräderpaar
37 von einem Motor 28 angetrieben und steht mit dem Zahnsegment 36 im Eingriff,
so daß es den Hebel 23 um den Drehzapfen 24 verschwenken kann, wobei der Schleifscheibenträger
5 und der Tisch 16 zur Drehung mitgenommen werden. Eine durch den Hebel 22 betätigte,
nicht dargestellte Steuerung kehrt den Drehsinn des Motors 28 jedesmal um, wenn
der Hebel auf einen der Anschläge 21 auftrifft, so daß die Amplitude der Schwingbewegung
des Hebels 23, des Schleifscheibenträgers 5 und des Tisches 16 regelbar ist.
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Die Arbeitsweise der Maschine gemäß der Erfindung ist wie folgt: Der
Schleifschedbenträger 5 wird in seiner Höhenlage gegenüber dem Tisch 16 eingestellt
und durch den Hebel 7 festgestellt. Die genaue Einstellung der Höhenlage der Schleifscheibe
13 gegenüber dem Tisch 16 geschieht mittels der Handverstelleinrichtung 38 für die
Büchse i i. Nach dem Inbetriebsetzen des Motors 28 führen der Schleifscheibenträger
5 und der Tisch 16 Schwingbewegungen aus.
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Wenn einer der Anschläge 21 am Hebel 22 zur Anlage kommt, wird dieser
gekippt, wodurch der Drehsinn des Motors 28 umgekehrt und die Spindel 12 um einen
bestimmten Betrag abwärts bewegt wird, wobei der Arm 23 sowie der Tisch 16 sich
in entgegengesetzter Richtung zu bewegen beginnen. Die Amplitude der Schwingbewegungen
ist durch die Lage der Anschläge 21 bestimmt.
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Die Schleifscheibe 13 bestreicht daher eine Fläche, die durch zwei
Kreise begrenzt ist, deren Mittelpunkte sich auf der Schwenkachse A-A des Schleifscheibenträgers
5 befinden und von denen der eine die Schleifscheibe 13 innen und der andere außen
tangiert. Das zu schleifende Werkstück wird auf diese Fläche durch die Komplementärbewegung
des Tisches 16 gebracht, der es trägt und der um die zur Achse A-A parallele Achse
B-B der Welle 17 drehbar ist. Das Werkstück wird daher in der beschriebenen Weise
zur Bearbeitung durch die Schleifscheibe 13 dargeboten.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt.
So kann der Antrieb durch den Motor 28 für die Erzeugung der Schwingbewegung des
Schleifscheibenträgers 5 und des Tisches 16 durch einen hydraulischen Antrieb, wie
in Fig. 5 dargestellt, ersetzt werden. Dieser hydraulische Antrieb weist einen um
eine auf dem Ständer I feste Achse 32 schwenkbaren Zylinder 31 auf, der einen Kolben
39 enthält, dessen Stange 30 im Zylinder 31 gleitet und über eine Gelenkverbindung
29 den Hebel 23 betätigt. Das Öl tritt in den Zylinder 31 durch einen biegsamen
Schlauch 33 bzw. 34 ein, wobei die Umkehrung der Einströmrichtung des Öls wie bei
der elektrischen Steuerung durch den Hebel 22 erfolgt, so daß die Schwingbewegungen
des Schleifscheibenträgers 5 und des Tisches 16 synchronisiert sind.
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Ebenso kann statt der Verwendung einer mit ihrer flachen Seite arbeitenden
Schleifscheibe, wie in dem dargestellten Beispiel, eine Schleifscheibe vorgesehen
werden, deren Schleifarbeit von ihrem Umfang ausgeführt wird.