DE1502431C - Kopierschleifmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopierschleifmaschine mit ortsfest gelagerter Werkzeugwelle und elastisch gelagertem Werkstück, auf dessen Welle eine Kopierschablone angeordnet ist, die von einer die Werkstücklage steuernden Führungsrolle abgetastet wird. Eine solche Maschine ist aus der schweizerischen Patentschrift 180127 bekannt; die bekannte Maschine weist einen Support auf mit Lagern für die Werkstückwelle, der unter Federvorspannung an das Werkzeug — eine umlaufende Schleifscheibe — geführt ist. Die Führungsrolle steuert eine Hydraulikeinrichtung, die ihrerseits auf die Werkstückwelle einwirkt, um so eine konstante Relativgeschwindigkeit an der Berührungsstelle zwischen Werkzeug und Werkstück zu bewirken. Für die eigentliche Formgebung ist eine weitere Kopierschablone vorgesehen, die ebenfalls auf der Werkstückwelle sitzt und von der Federvorspannung in Eingriff mit einer weiteren, auf der Werkzeugwelle angeordneten Führungsrolle gehalten ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Kopierschleifmaschine der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß die Kopiergenauigkeit von Trägheits- und Reibungseinflüssen unabhängig ist, die bei den üblichen Kopierverfahren selbst bei aufwendigem Aufbau der Kopiereinrichtung bisher nicht vermeidbare Fehler einführten, wenn die zu schleifenden Flächen z. B. extrem kleine Exzentrizitäten aufweisen sollen.

Darüber hinaus soll das Maßstabsverhältnis zwischen Kopierschablone und Werkstück einstellbar sein, und zwar auf einfache, jedoch reproduzierbare Weise.

Bei der erwähnten Kopierschleifmaschine nach der schweizerischen Patentschrift 180 127 wird auf den eigentlichen Kopiervorgang nicht näher eingegangen, doch ist erkennbar, daß durch die Reibung des Supports in seiner Führung die Kopiergenauigkeit nicht sehr gut sein dürfte, insbesondere bei verhältnismäßig schnellem Vorschub, wie er dort angestrebt wird.

Bei einer Kopierschleifmaschine nach der britischen Patentschrift 802 781 ist eine Hilfsschablone vorgesehen, die mit einer Hilfsführungsrolle zusammenarbeitet, um Änderungen des Spiels bei der Abtastung auszugleichen. Der Mechanismus ist kompliziert, ohne doch das Reibungsproblem befriedigend lösen zu können.

Die französische Patentschrift 1014 601 befaßt sich mit dem Problem, eine Kopierschablone herzustellen, nicht jedoch mit dem Problem des Vermeidens von Abtastfehlern. Die USA.-Patentschrift 2 848 848 geht über den vorerwähnten Stand der Technik nicht hinaus, soweit die Erfindungsaufgabe betroffen ist.

Die Erfindung schlägt nun vor, die obengenannte Aufgabe dadurch zu lösen, daß die Führungsrolle an der Kopierschablone mit einer der elastischen Vorspannung des Werkstücks entgegengerichteten elastischen. Vorspannung anliegt, und daß die Verlagerung der Werkstückachse in Richtung der elastischen Kräfte allein durch deren augenblickliche Größe und das Verhältnis der einander entgegengerichteten Elastizitäten gegeben ist.

Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip läßt sich am einfachsten an Hand der bekannten Kopierschleifmaschinen mit elastisch gelagertem Werkstücksupport erläutern. Zu dieser Elastizität tritt gemäß der Erfindung eine weitere elastische Kraft, die der ersteren entgegengerichtet ist und auf die Führungsrolle einwirkt (bei kinematischer Umkehr, wenn also die Führungsrolle werkstückseitig und die Kopierschablone werkzeugseitig angeordnet ist, wird selbstverständlich die erwähnte zweite elastische Kraft auf die Kopierschablone einwirken). Das Verhältnis zwischen den Elastizitäten bestimmt den Kopiermaßstab; es ist zweckmäßig einstellbar. Die Lage der Werkstückwelle wird, wie bei den herkömmlichen Maschinen, durch die Auslenkung infolge Änderung des Achsabstandes von Kopierschablone und Führungsrolle bestimmt; die Änderung dieses Achsabstandes wird jedoch nur gemäß demjenigen Bruchteil auf die Werkstückwelle übertragen, der dem Verhältnis der Elastizitäten entspricht, während der verbleibende Anteil die Führungsrolle auslenkt. Wollte man dasselbe Problem, wie es näher läge, durch eine Maßstabsverringerung mittels Hebelgetrieben erreichen, so ergäben sich zwangläufig die obenerwähnten Fehler durch Reibung, toten Gang und Trägheitseinflüsse, die letzteren besonders, wenn mit hohem Vorschub gearbeitet werden soll. Gerade das ist aber erwünscht bei nur kleinen Exzentrizitäten der zu bearbeitenden Werkstückfläche, weil dann die Materialabtragung nur gering ist und die Vorschubgeschwindigkeit maßgeblich bestimmt ist durch die höchstmögliche Abtastgeschwindigkeit der Kopierschablone.

3 ' 4

Die Führungsrolle oder die Kopierschablone kann ges, wenn also die weitere radiale Zustellung und bei der Maschine gemäß der Erfindung auch ballig damit auch der radiale Andruck der Schleifscheibe sein, welche Durchmesseränderung beim Kopieren enden, geht diese Störung gegen Null. Eine Änderung auf das Werkstück übertragen wird, wenn die Axial- der Federkraft des vertikalen Stabes 8, die z. B. durch verschiebung von Werkzeug und Werkstück relativ 5 Vertikalverschiebung eines Zaumes 14 bewirkt werzueinander auch auf die Lage von Kopierschablone den kann, ändert entsprechend das Verhältnis zwi- und Führungsrolle relativ zueinander übertragen schert den Elastizitäten der Spitzen 3 und 4 einerseits, wird; diese Möglichkeit ist allerdings auch bei den des Stabes 8 andererseits, womit auch das Kopierbekannten Maschinen an sich gegeben, verhältnis zwischen der Unrundschablone und dem

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme io Werkstück sich in gleichem Maße ändert. Mit an-

auf die Zeichnungen näher erläutert werden, die deren Worten wird das Kopierverhältnis bestimmt

halbschematisch Ausführungsbeispiele der erfindungs- durch das Verhältnis der Federkräfte.

Maschine darstellen. Die F i g. 3 und 4 zeigen eine andere Ausfüh-

Es zeigt rungsform der Kopierschleifmaschine gemäß der Er-

Fig. 1 in Vorderansicht einen Teil einer Kopier- 15 findung. Auch hier arbeitet die Schleifscheibe außen

schleifmaschine gemäß der Erfindung, wobei sich das auf dem Werkstück, das fliegend über einen einzigen

Werkzeug außerhalb des Werkstücks befindet, elastischen Dorn gehalten wird. Gemäß F i g. 3 und 4

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Teile der Maschine ist das Werkstück 15 in der Spannzange 16 gehalten

nach F i g. 1, und wird mittels der Schleifscheibe 17 bearbeitet.

F i g. 3 in Draufsicht eine abgewandelte Ausfüh- 20 Die Unrundschablone 18 ist mit der Spannzange 16

rungsförm einer Schleifmaschine gemäß der Er- fest verbunden; diese Baugruppe ist über einen

findung, elastischen Abschnitt 20 mit dem in der Maschinen-

F i g. 4 in Vorderansicht — teilweise geschnitten spindel sitzenden Konus 19 verbunden. Die Füh-

— die Maschine nach F i g. 3, ■ . rungsrolle 21, die auf der Unrundschablone 18 läuft,

F i g. 5 im Axialschnitt die erfindungsgemäßen as ist an einem biegsamen Stab 22 angebracht, der' Teile einer Kopierschleifmaschine, bei der die Schleif- seinerseits fest auf dem Ständer 23 des Maschinenscheibe im Innern des Werkstückes arbeitet, und gestelle sitzt. Die Größe der Federkraft des Stabes 22

F i g. 6 schematisch in Draufsicht eine weitere ist veränderbar durch Verschieben des Zaumes 22 a.

Ausführungsform der Kopierschleifmaschine nach Die Werkstückspindel 25 ist samt der Schablone

der Erfindung dar. 30 axial beweglich. In dem dargestellten Ausführungs-

Bei der Maschine gemäß F i g. 1 und 2 soll ein beispiel ist das Profil, welches auf das Werkstück 15 Lagerzapfen 1 auf ein ovales Profil geschliffen wer- zu übertragen ist, längs der Mantellinie 26 gewölbt, den. Der Abschnitt 2 des Werkstückes, an dem sich Die örtliche Profilgebung des Werkstückquerschnitts dieser Lagerzapfen befindet, wird zwischen der Spin- wird mittels der Unrundschablone 18 bestimmt, wähdel 3 und der Körnerspitze 4 gehalten; die beiden 35 rend die Wölbung dieses Profils längs der Mantel-Spitzen 3 und 4 sind elastisch. Das Werkstück 2 linie 26 durch die Führungsrolle 21 abgebildet wird mittels des Mitnehmers 5 angetrieben, der mit wird, deren Mantellinie 27 entsprechend geformt ist. der Spitze 3 der Spindel verbunden ist. Die Schleif- Auf diese Weise kann man Oberflächen schleifen, scheibe 6 arbeitet unter den üblichen Bedingungen deren Profildurchmesser sich längs der Mantellinie für einen zylindrischen Schliff. Ein Sockel 7, der auf 40 ändern.

dem Tisch 7 α der Schleifmaschine fest angebracht Die Erfindung ist nicht auf solche Maschinen beist, trägt einen elastischen vertikalen Stab 8, der an schränkt, bei denen die Schleifscheibe eine Außenseinem freien Ende ein Gelenk in Form eines Zap- form des Werkstückes bearbeitet. F i g. 5 zeigt eine fens 9 aufweist. Er dient als Lagerzapfen für einen mögliche Ausführungsform, bei der die Innenfläche zweiarmigen Hebel 10, der an seinem einen äußeren 45 eines gewölbten Spezialprofils einer Lagerbuchse 28 Ende die Leitrolle 11 trägt und an seinem anderen geschliffen werden soll. Die Lagerbuchse ist mittels äußeren Ende eines der Gabelgelenke 12 α einer Leit- eines Spannfutters 29 gehalten, die über einen elastistange 12 aufnimmt. Das andere Gabelgelenk 12 b sehen Dorn 30 mit der Spindel 32 verbunden ist. Der dieser Leitstange umschließt die Körnerspitze 4. Die Schleifscheibenträger 31 und die elastischen Stäbe Führungsrolle 11 rollt auf der Unrundschablone 13, 5° 33, 34 sind auf einen gemeinsamen Schlitten in Richderen Form der Unrundform des Werkstückes ent- tung parallel der Rotationsachse relativ verschieblich. spricht. Die Längenänderungen des Schablonenra- Die Stäbe 33, 34 tragen Führungsrollen 35 bzw. 36, dius zwischen dem, Mittelpunkt der Schablone und welche auf der Doppelunrundschablone 37 laufen, dem Berührungspunkt mit der Führungsrolle bewir- Mit dem Axialvorschub der Schleifscheibe werden ken eine Veränderung des Abstandes zwischen den 55 die Schablonenteile 37 a, 37 b längs den gekrümmten Mittelpunkten der Führungsrolle und der Schablo- Mantellinien 39, 40 der Führungsrollen abgetastet, nenachse. Der elastische Stab biegt sich proportional Je nach der eingestellten Flexibilität der elastischen dieser Veränderung, und seine elastische Rückstell- Stäbe 33, 34 ergibt sich eine Vergrößerung oder Verkraft wird mittels des Hebels 10 auf die beiden ela- ringerung des Querschnitts beim Fortschreiten der stischen Spitzen 3 und 4 im umgekehrten Verhältnis 60 Arbeit in Axialrichtung; Die Querschnittsform wird der Hebelarme des Hebels 10 übertragen. Die EIa- dabei bestimmt durch die Schablonenteile 37 α bzw. stizität der Spitzen 3 und 4, die Längen der Arme des 37 b. Auf diese Weise kann man mit geringem AufHebels 10 sowie die Lage des Gelenkzapfens 9 wand und trotzdem höchster Genauigkeit auch komwurden in dem dargestellten Ausführungsbeispiel so plizierte Formen der Mantelfläche 41 erzielen,
festgelegt, daß ein konstantes Profil längs des Werk- 65 F i g. 6 stellt eine weitere Ausführungsform der Stückes erhalten wird. Der Andruck der Schleif- erfindungsgemäßen Schleifmaschine dar. Hier soll scheibe mag zwar zunächst das Kräftegleichgewicht stirnseitig ein Ring geschliffen werden. Der zu beftören, doch mit der Beendigung des Schleifvorgan- arbeitende Ring 42 ist auf einer Planscheibe 43 ein-

gespannt. Die Planscheibe sitzt auf der Werkstückspindel 44, wobei wieder ein elastischer Dorn 45 zwischengeschaltet ist, und trägt eine Einfach- oder Mehrfach-Kopierschablone 46. Auf dieser Schablone 46 laufen Führungsrollen 47 und 48, die wiederum auf den elastischen Stäben 49 bzw. 50 angebracht sind, die hier ortsfest sind. Man erhält demnach eine veränderliche Dicke der Scheibe 42 gemäß einem vorbestimmten Gesetz, welches der gewünschten Ausbildung des Werkstückes entsprechend sich als Folge der relativen Bewegung zwischen der Planscheibe 42 und der Schleifscheibe 51 ergibt. Verwendet man mit der Schleifscheibe querverschiebliche Stäbe und profiliert man die Führungsrollen wie im Ausführungsbeispiel nach F i g. 5, so läßt sich zusätzlich eine Balligkeit des Ringquerschnitts in radialer Richtung erzielen.

• Man erkennt aus den vorstehenden Erläuterungen, daß erfindungsgemäß keine Rückführeinrichtungen od. dgl. vorgesehen sind, so daß keine Gefahr für eine Regelverstellung im Laufe längerer Betriebszeit besteht und damit eine genauere Produktion eines Werkstücks erzielt werden kann, auch bei langlaufenden großen Serien. Gleichwohl ist die Maschine gemäß der Erfindung sehr einfach und deshalb besonders preisgünstig; man kann die erfindungsgemaß vorgesehenen Einrichtungen auch bei Schleifmaschinen üblicher Bauart nachträglich anbringen, ohne daß erhebliche Umbauten erforderlich wären. Ferner ist leicht zu erkennen, daß bei hohen Kopierverhältnissen in der Größenordnung von 100: 1 oder noch höher die Bearbeitungsgenauigkeit sehr hoch ist, weil auch etwaige Schablonenfehler nur im Verhältnis 100:1 oder höher übertragen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kopierschleifmaschine mit ortsfest gelagerter Werkzeugwelle und elastisch gelagertem Werkstück, auf dessen Welle eine Kopierschablone angeordnet ist, die von einer der Werkstücklage steuernden Führungsrolle abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrolle (11, 21, 35, 36, 47, 48) an der Kopierschablone (13,18, 37, 46) mit einer der elastischen Vorspannung des Werkstücks (1,16, 28,42) entgegengerichteten elastischen Vorspannung anliegt, und daß die Verlagerung der Werkstückachse (3/4, 20, 30, 45) in Richtung der elastischen Kräfte allein durch deren augenblickliche Größe und das Verhältnis der einander entgegengerichteten Elastizitäten gegeben ist.

2. Kopierschleifmaschine nach' Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Vor- so spannung der Werkstückwelle oder der Führungsrolle zur Festlegung des Maßstabsverhältnisses zwischen Schablone und Werkstück einstellbar ist.

3. Kopierschleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone und die Führungsrolle in Axialrichtung gemeinsam mit der Werkstückwelle bzw. der Werkzeugwelle relativ zueinander verschieblich sind und daß die Führungsrolle (21, 35, 36) oder die Kopierschablone (46) einen sich in Axialrichtung in vorgegebener Weise ändernden Durchmesser aufweisen, welche Durchmesseränderung' auf dem Werkstück abzubilden ist.

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