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Einrichtung an Schleifmaschinen zum Schleifen von in Längsrichtung
gewölbten Werkstückflächen Die Erfindung bezieht sich auf eine vorteilhafte Weiterentwicklung
der im Hauptpatent 1072 708 beschriebenen Einrichtung an Schleifmaschinen
zum Schleifen von in Längsrichtung gewölbten Werkstückflächen mit einem schwingbaren
Schleifscheibenträger, dessen von einem Leonardgenerator gespeister Antriebsmotor
in einem synchronen Drehzahl- und Drehrichtungsabhängigkeitsverhältnis von der Werkstücktischbewegung
oder vom Tischantriebsmotor steht und über ein Untersetzungsgetriebe auf einen den
Schleifenscheibenträger verschwenkenden Hebel wirkt.
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Die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe besteht darin, bei solchen
Schleifmaschinen eine verbesserte Reproduzierbarkeit einer gewählten Bogenbahn zu
erreichen, wobei an die Genauigkeit sehr hohe Anforderungen gestellt werden, speziell
im Hinblick auf das Schleifen von Führungsbahnen von Werkzeugmaschinen, bei denen
durch das Erzeugen einer gewölbten Führungsbahn bewirkt wird, daß sich der Ständer
unter der Betriebslast gerade so viel durchbiegt, daß die Wölbung ausgeglichen wird.
Bei der im Hauptpatent beschriebenen Einrichtung zur Erzeugung gewölbter Werkstückflächen
ist mit dem Tischantriebsmotor ein Gleichstromgenerator (Leonardgenerator) mit zwei
Erregerwicklungen gekuppelt. Die Erregung des Zustellmotors für die Schleifscheibe
liegt an einer einstellbaren Gleichspannung. Das Übersetzungsverhältnis vom Tischantriebsmotor
zum Scheibenzustellmotor wird mit einem Reguliertrafo durch Verändern der Generatorspannung
eingestellt. Dabei werden die Stromabnehmer des Reguliertrafos vom Tischmotor bzw.
von der Tischbewegung verstellt. Durch eine verstellbare Kupplung wird die Mittelstellung
der beiden Stromabnehmer in Übereinstimmung mit der Mitte der Schleiflänge des Werkstückes
gebracht. In der Hubmitte ist der Erregerstrom in beiden Spulen des Generators gleich
groß aber entgegengesetzt gerichtet, so daß die resultierende Generatorspannung
Null wird und sich demzufolge der Zustellmotor für den Schleifsupport nicht dreht.
Vor und nach der Hubmitte ist die Stromrichtung des Generatorstromes verschieden,
so daß also in der Mitte des Maschinentischhubes ein Drehrichtungswechsel des Schleifscheibenzustellmotors
erfolgt. Die Bestimmung der Wölbungshöhe erfolgt dabei durch elektrische Regelglieder.
Es hat sich gezeigt, daß es Schwierigkeiten bereitet, die einmal gewählten Werte
wieder präzis zu reproduzieren, da der Nulldurchgang der elektrischen Spannung in
der Werkstückmitte flach ist, so daß die präzise Einregulierung schwierig ist und
sich solche Einstellungenauigkeiten an den Werkstückenden verstärkt auswirken. Ferner
können sich elektrische Widerstandsänderungen ergeben, beispielsweise infolge Alterung
der Spulen, Oxydation der Schleifkontakte usw., die einer präzisen Reproduzierbarkeit
nach geraumer Zeit ebenfalls abträglich sind.
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Es sind anderseits auch bereits Kopiereinrichtungen mit Schablonensteuerung
für Werkzeugmaschinen bekannt. So ist es insbesondere gebräuchlich, entlang einer
Schablone einen Taster zu führen und die dort abgenommenen Bewegungen auf ein Werkzeug,
beispielsweise einen Drehstrahl, Fräser oder eine Schleifscheibe zu übertragen.
Die Übertragung erfolgt üblicherweise im Verhältnis 1 : 1, doch sind auch Über-
oder Untersetzungen bekannt. Für genaue Verstellungen in der Größenordnung von hundertstel
oder tausendstel Millimetern, wie dies für Führungsbahnenschleifmaschinen gefordert
wird, bei
denen der Maschinentisch einen Hub von mehreren Metern
ausführen muß, sind solche Kopiereinrichtungen nicht brauchbar. Aus dem gleichen
Grunde eignen sich auch Schleifmaschinen nicht, bei denen das Werkstück stationär
ist und die Schleifscheibe samt ihrem Support entlang einer Schablone geführt wird.
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Weitere bekanntgewordene Kopiereinrichtungen arbeiten mit drehbaren
Schablonen, wobei das Werkstück aber ebenfalls drehbar ist, so daß sich solche Einrichtungen
nicht für die hochpräzise Bearbeitung geradlinig hin- und herbewegter Werkstücke
eignen.
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Demgegenüber ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
dem als Abtastglied ausgebildeten Schwenkhebel für den Schleifscheibenträger und
dem Untersetzungsgetriebe eine von dem Getriebe bewegte Schablone mit symmetrischen
Steuerkurventeilen angeordnet ist.
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Dadurch gelingt es, eine Einrichtung an Schleifmaschinen zu schaffen,
bei welcher die Reproduzierbarkeit von Wölbungen an Werkstückflächen durch auswechselbare
Schablonen auf mechanischem Wege sichergestellt ist. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß die Herstellung der Schablone unkritisch ist und mit in der Maschinenindustrie
üblichen Herstellungsmethoden erfolgen kann, da die von der Schablone erzeugten
Ausschläge nur stark untersetzt auf das Werkstück übertragen werden, so daß sich
allfällige Herstellungsungenauigkeiten der Schablone nicht im gleichen Maße nachteilig
auf das Werkstück auswirken, wie bei einer Direktkopiereinrichtung.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Einrichtung
zum Schleifen von gewölbten Werkstückflächen, bei welcher ein Schleifscheibenträger
an einer Exzenterwelle aufgehängt ist, F i g. 2 eine Seitenansicht der Steuerungsteile
für die Verstellung der Schleifscheibe, F i g. 3 einen Aufriß der Einrichtung gemäß
F i g. 2 teilweise im Schnitt, F i g. 4 eine Variante der Steuerungsteile, F i g.
5 eine Variante der Höhenverstellung des Schleifscheibenträgers.
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In der F i g. 1 ist eine Einrichtung dargestellt, bei welcher an einem
Maschinenständer 26 ein Querschlitten 27 in Führungsbahnen verschiebbar angeordnet
ist. Ein Lagersupport 16 trägt einen Schleifspindelträger 17 an einer Exzenterwelle
15 welche im Lagersupport 16 gelagert ist (F i g. 3). An einem Ende der Exzenterwelle
15 ist ein Hebel 14 befestigt, der mit einer Rolle 23 (F i g. 2) versehen ist.
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Auf einem Werkstücktisch 1 (F i g. 2) liegt das Werkstück 2. Über
eine Zahnstange 3, ein Zahnrad 4 und ein Schneckengetriebe 5 treibt ein Elektromotor
6 den Werkstücktisch 1 an, so daß dieser eine Hin- und Herbewegung ausführt. Ein
mit dem Motor 6 direkt gekuppelter elektrischer Geber, z. B. ein Generator 7, speist
einen elektrischen Empfänger, z. B. einen Motor B. Der Generator 7 könnte auch über
ein Getriebe od. dgl. indirekt mit dem Motor 6 gekuppelt sein.
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Diese elektrische Verbindung zur Drehungsübertragung zwischen dem
Motor 6 und dem Motor 8 ersetzt ein mechanisches Getriebe und wird als elektrische
Welle bezeichnet.
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Der Motor 8 treibt über ein Schneckengetriebe 9; 10 und Zahnräder
11, 12 eine Kurvenscheibe 13 an, die auswechselbar ist. Die Kurvenscheibe 13 wird
durch die Rolle 23 am Hebel 14 abgetastet.
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Die Form der Kurvenscheibe 13 ist symmetrisch ausgebildet, d. h. so,
daß sie von einer Mittellinie aus nach links oder rechts gedreht dieselbe Verschiebung
der Rolle 23 bzw. des Hebels 14 bewirkt.
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Eine Zugfeder 20 hält den Hebel 14 bzw. die Rolle 23 mit der Kurvenscheibe
13 in Wirkungsverbindung. Durch Verschwenkung des Hebels 14 wird die Exzenterwelle
15 gedreht und der Schleifspindelträger 17 gegenüber dem feststehenden Lagersupport
16 bzw. gegenüber dem Werkstücktisch 1 verschoben.
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Um die Einrichtung auch für das Schleifen von flachen, nicht gewölbten
Führungsbahnen zu benutzen, sind Mittel vorgesehen, die das Heben und Senken der
Schleifscheibe 18 ausschalten. Zu diesem Zweck ist ein Exzenterhebel 19 vorhanden,
der auf einen Stift 24 einwirkt, welcher den Hebel 14 von der Kurvenscheibe
13 abheben kann und demzufolge die Rolle 23 außerhalb des Wirkungsbereiches der
Kurvenscheibe 13 festhält.
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Der Exzenterhebel 19 ist mit einem elektrischen Schalter 21 gekuppelt,
der in einen Hilfsstromkreis 25 eingeschaltet ist. In diesem Hilfsstromkreis liegt
ein Schaltschütz 22, der zur Unterbrechung des Erregerstromes für den Generator
7 und den Motor 8 dient. An Stelle der Unterbrechung des Erreger-Stromes könnte
natürlich auch der Speisestrom des Motors 8 aus dem Generator 7 unterbrochen werden.
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Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtung ist folgende:
Mit dem Antrieb des Werk-Stücktisches 1 wird zugleich im Generator 7 ein
Strom erzeugt, der in Abhängigkeit von der Hin- und Herbewegung des Tisches 1 steht.
Durch Umkehr der Vorschubrichtung des Tisches 1 bzw. Drehrichtungsumkehr
des Motors 6 erfolgt auch eine Drehrichtungsumkehr des Generators 7. Dieser Wechsel
überträgt sich auch auf den Motor 8 und die damit verbundenen Getriebeteile sowie
auf die Kurvenscheibe 13. Durch die Getriebeteile 9 bis 12 wird der Verdrehungswinkel
der Kurvenscheibe 13 beschränkt, und zwar so, daß sie nur einen Bruchteil einer
Umdrehung ausführt während einer Hubbewegung des Tisches 1.
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Der Verdrehungswinkel der Kurvenscheibe 13 wird vorteilhafterweise
größer als l20° gewählt. Die Einrichtung wird nun so eingestellt, daß die Kurvenscheibe
13 in ihrer Mittelstellung steht, wenn sich der Werkstücktisch 1 bzw. das Werkstück
2 mit seiner Mitte unter der Schleifscheibe 18 befindet. Die Verschiebung
des Tisches 1 nach links oder rechts hat somit eine Verdrehung der Kurvenscheibe
13 nach links oder rechts zur Folge. Da das Werkstück 2 nach seinen Enden zu verjüngt
werden soll, ist die Kurvenscheibe 13 so ausgebildet, daß sie durch Verdrehung den
Hebel 14 in der Weise beeinflußt, daß die Schleifscheibe jeweils von der Mitte aus
gegen die Enden des Werkstückes 2 bzw. Tisches 1 hin eine Senkbewegung ausführt.
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An Stelle der dargestellten Hub- und Senkbewegung der Schleifscheibe
18 mittels der Exzenterwelle 15 kann eine solche auch dadurch erreicht werden; daß
der Hebel 14 eine in der Richtung der Drehachse desselben feststehende aber mit
dem Hebel 14
drehbare Gewindemutter 29 (F i g. 5) trägt, in welcher eine Spindel
30 durch die Schwenkbewegung des Hebels 14 bzw. der Gewindemutter 29 gesenkt
und
gehoben wird. An dieser Spindel 30 ist der Support 17 für die Lagerung der Schleifscheibe
18 befestigt. Die Spindel 30 ist mit einem Handrad 31 versehen, mit welchem die
Schleifscheibe 18 manuell zugestellt werden kann.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung nach F i g. 5 ist im wesentlichen
gleich wie diejenige nach Fig. 2. Die bogenförmige Kurvenscheibe 13 kann ersetzt
werden durch eine Flachkurve 32 (F i g. 4), die unterhalb des Hebels 14 bzw. der
Rolle 23 durch den Motor 8 geradlinig verschoben wird. Diese Flachkurve 32 ist demzufolge
eine Nachbildung der zu erzeugenden gewölbten Fläche auf dem Werkstück 2, wobei
die Überhöhung der Kurve 32 vorzugsweise größer ist als die Wölbung auf dem Werkstück
2. Die Länge der Kurve 32 ist dabei zweckmäßigerweise kürzer als die Länge des Hubes
des Werkstücktisches 1 bzw. des Werkstückes 2.
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Die Verschiebung der Flachkurve 32 erfolgt über eine Spindel 33, die
vom Motor 8 direkt oder über ein Getriebe 34 angetrieben wird. Durch die Drehung
der Spindel 33 wird eine mit der Kurve 32 verbundene Gewindemutter 35 verschoben.
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Die Steuerkurven (13 bzw. 32) sind für die vorliegende Einrichtung
auswechselbar gedacht, so daß durch verschiedenartige Kurvenformen auch verschiedenartige
Wölbungen auf den Werkstücken erzeugt werden. Der Maximalausschlag des Hebels 14
ist ausschlaggebend für den Maximalhub der Schleifscheibe 18.
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Im Beispiel nach F i g. 2 ist die Kurvenscheibe 13 so ausgebildet,
daß der Schleifspindelträger 17 gesenkt wird, wenn die Kurvenscheibe 13 aus ihrer
Mittelstellung gedreht wird. Es könnte aber auch eine Kurvenscheibenform gewählt
werden, bei welcher der Schleifspindelträger 17 gehoben wird, wodurch auf dem Werkstück
2 an Stelle der konkaven Wölbung eine solche von konvexer Form erzeugt würde. Es
ließen sich aber auch unregelmäßige Wölbungen auf das Werstück kopieren durch geeignete
Kurvenformen. Ferner wäre es denkbar, daß die Kurvenscheibe 13 vollständig drehbar
ausgeführt würde durch geeignete Schaltung des Motors 8, wobei dann eine Umdrehung
z. B. einer Hublänge des Werkstücktisches 1 entsprechen würde. Die Steuerkurve 13
bzw. 32 ließe sich auch ersetzen durch eine Schlitzkurve, in welche ein am Hebel
14 gelagerter Steuerfinger eingreifen würde.
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Die Einrichtung kann beispielsweise für das Schleifen von Führungsbahnen
an Maschinenbetten verwendet werden, wobei als besonderer Vorteil zu betrachten
ist, daß auch sehr kleine Höhenverstellungen, d. h. sehr flache Kurven mit hoher
Präzision ausgeführt werden können. So ist es insbesondere möglich, Führungsbahnen
von Werkzeugmaschinen bogenförmig zu schleifen, wobei die Bogenhöhe in der Größenordnung
von einigen hundertstel bis einigen tausendstel Millimetern liegen kann. Im Betrieb
gleicht sich dann diese Überhöhung unter der Betriebslast aus.