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Präzisionswerkzeugmaschine, insbesondere für die elektroerosive
Metallbearbeitung, zur Herstellung von Profilen
EMI1.1
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mittels einer Reitstockspindel 3 abgestützt ist. Koaxial dazu ist auf derselben Werkstückspindel 2 eine die
Profiltiefen in vergrössertem Massstab aufweisende Schablone 49 aufgespannt. Ihr Drehpunkt ist dabei so gewählt, dass ein radial dazu in der Horizontalebene verschiebbarer Taster 51,48 alle über den Umfang der Schablone 49 sich erstreckenden Profiltiefen eindeutig abgreifen kann, wie dies bei der in Fig. 2 dargestellten Schablone der Fall ist. Rechtwinklig zur Werkstückspindel 2 und oberhalb derselben ist eine
Werkzeugspindel 4 angeordnet, die eine über dem Werkstück 1 liegende Schleifscheibe 13 trägt.
Im weiteren enthält die dargestellte Profilschleifmaschine prinzipiell eine Verschiebevorrichtung zur selbsttätigen Bewegung des Werkzeugträgers in beiden Länbsrichtungen des Werkstückes, eine Steuervor- richtung zur Bewegung des Werkzeugträgers in einer Axialebene radial zum Werkstück, in Abhängigkeit von den Profiltiefen an der Schablone, und eine Vorrichtung zum selbsttätigen Verdrehen der Werkstück- spindel mit Werkstück und Schablone, deren Zusammenwirken und Aufbau im einzelnen nachfolgend be- schrieben ist.
Die Verschiebevorrichtung zum selbsttätigen Bewegen des Werkzeugträgers 4 in beiden
Längsrichtungen des Werkstückes 1 umfasst als Parallelführung für die Spindel 4 ein aus zwei paralle- len Vertikalarmen 5 und zwei parallelen Horizontalarmen 6 gebildetes doppeltes Gelenk, wobei die
Arme 5 und 6 mittels einer Gelenkwelle 7 verschwenkbar miteinander und seitlich untereinander verbunden sind. Die freien Enden der Horizontalarme 6 sind an der Werkzeugspindel 4, die freien Enden der Vertikalarme 5 auf einem am Maschinengestell fest angeordneten Lagerzapfen 8 schwenkbar befestigt.
Ausserdem ist auf dem letztgenannten Lagerzapfen 8 ein Winkelhebel 18 schwenkbar gelagert, an dessen vertikal abwärtsgerichtetem Hebelarm 18a bei 22 eine Zugfeder 21 angreift, deren anderes Ende am Ma- schinengestell befestigt ist. Auf dem horizontalen Arm 18b ist eine in der Hebelebene bei 16 schwenkbar befestigte Gabel 17 verschiebbar aufgesetzt, die eine Rolle 15 trägt. Unterhalb des Hebelarmes 18b ist, auf einer parallel zur Werkstückspindel 2 verlaufenden und in den Lagern 24,25 drehbar abgestützten.
Welle 23, mit dieser drehbar, eine Kurventrommel 14 befestigt, auf deren Umfangsfläche die Rolle 15 unter der Wirkung der Feder 21 spielfrei aufliegt. Eine in ihrer Länge durch eine Gewindemuffe 20 ein- stellbare Verbindungsstange 19 ist an einem Ende am Hebelarm 18b und am andern Ende an der Gelenk- welle 7 abgestützt. Der Antrieb der Welle 23 erfolgt über ein fest auf ihr angeordnetes Schneckenrad 26 von einer rechtwinklig darunter verlaufenden, in den Lagern 28,29 drehbar abgestützten Schneckenwelle
27, die zum wahlweisen Betrieb von Hand oder motorisch, am einen Ende mit einer Handkurbel 30 verse- hen und am andern Ende mit einem Antriebsmotor 31 gekuppelt ist.
Die Werkzeugspindel 4 ist in einem Gleitschuh 9 frei drehbar gelagert und erhält ihren Antrieb von einem Elektromotor 65. Dieser Gleitschuh 9 liegt durch das Eigengewicht der Spindel 4 und der damit verbundenen weiteren Teile 65, 13 und 6 belastet spielfrei auf einer in der zur vertikalen Axialebene derWerkstückspinde12 parallel verlaufenden Ebene mehr oder weniger horizontal angeordneten Führungs- schiene 10 auf, welche mit ihrem einen Ende in der genannten Ebene, bei 11 schwenkbar, auf einem
Träger 64 befestigt ist. Ihr anderes Ende wird von einer im Träger 64 in der Höhe verstellbaren Ein- stellschraube 12 gehalten. Mit dieser Einstellschraube 12 lässt sich die Basis der Führungsschiene 10 zur
Achse der Werkstückspindel 2 parallel oder in einem vorbestimmten, positiven oder negativen Win- kel einstellen.
Die den Umfang der Trommel 14 bildende Kurve ist derart gestaltet, dass bei einer halben Umdre- hung der Trommel 14 ein praktisch gleichförmiger Hub der Schleifscheibe 13 in einer Längsrichtung des
Werkstückes 1 über die Rolle 15, den Hebelarm 18b, die Verbindungsstange 19 und die Horizontalarme 6 erzielt wird, während beim Weiterdrehen der Trommel 14 in der zweiten Umdrehungshälfte ein gleicher
Hub in der andern Längsrichtung erfolgt. Die Hublänge ist dabei durch Verschieben der Gabel 17 auf dem
Hebelarm 18b auf das erforderliche Mass leicht einstellbar.
Während dieser Verschiebebewegungen ist der Gleitschuh 9, und mit ihm die Spindel 4, an der Auflagefläche der Führungsschiene 10 geführt, so dass die in der Vertikalebene der Führungsschiene 10 verlaufende Längsschnittlinie dieser Auflagefläche der Längsschnittlinie des herzustellenden Werkstückes entspricht.
Während die in Fig. 1 gezeichnete Führungsschiene 10 eine plane Auflagefläche für den Gleitschuh 9 aufweist, aus welcher eine Gerade als Erzeugende resultiert, ist in Fig. 4 eine Führungsschiene 110 mit drei zueinander geneigt verlaufenden Auflageflächen dargestellt. Es lassen sich alle technisch erforderlichen Kurven an der Führungsschiene anwenden, die ausserdem mit ihrer Basis hinsichtlich der Lage zur Spindel 2 mittels der Einstellschraube 12 einstellbar sind.
Die Steuervorrichtung zur Bewegung des Werkzeugträgers 4 in einer Axialebene radial zum Werk- stück1 umfasst den radial zur Werkstückspindel 2 auf der Höhe der Schablone 49 angeordneten, nach beiden Richtungen verschiebbar geführten Taster 51, der mit seinem Kopf 48, zum Abgreifen der Profiltiefen, an der Peripherie dieser Schablone 49 angelegt wird. An dem dem Kopf 48 entgegengesetzten Ende
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ist der Taster 51 mit einer axial verstellbaren Mikrometerschraube 54 versehen. Achsparallel zum Taster
51 ist unterhalb der Führungsschiene 10, ebenfalls in beiden Richtungen verschiebbar, ein Schieber 57 angeordnet, der ein Sinuslineal trägt. Dieses wird durch die Hypotenuse 58 gebildet, die am einen Ende schwenkbar und am andern Ende mittels der, z.
B. in der Form eines Keiles ausgeführten Gegenkathete 60 fest auf dem Schieber 57 abgestützt ist. Zwischen dem Taster 51 und dem Schieber 57 ist ein mit seiner
Drehachse 56 im Maschinengestell schwenkbar gelagerter, zwei gleichlange Arme in einer Geraden auf- weisender Umlenkhebel 55 angeordnet, dessen einer Arm an der Mikrometerschraube 54 des Tasters 51 und dessen anderer Arm an einer Stirnseite des Schiebers 57 anliegt. Eine einerseits am Schieber 57 und anderseits am Maschinengestell befestigte Zugfeder 70 gewährleistet dabei stets eine spielfreie Berührung der Teile 57,55 und 51 untereinander.
Der Träger 64 der Führungsschiene 10 ist in der beschriebenen, zur vertikalen Axialebene der Werk- stückspindel 2 parallelen Vertikalebene, mittels zweier paralleler Führungsstangen 66,67, in den Lagern
68 bzw. 69 im Maschinengestell parallelverschiebbar geführt, Die Unterseite dieses Trägers 64 weist einen in der beschriebenen Vertikalebene verlaufenden, in seiner Länge einstellbaren Stössel 63 auf, dessen freies unteres Ende eine in einer Gabel 62 gelagerte Rolle 61 trägt.
Diese Rolle 61 liegt unter dem Eigen- gewicht der Teile 4, 65,13, 9,10, 64,66 und 67 spielfrei auf der Hypotenuse 58 des Sinuslineals auf, so dass bei durch den Taster 51 erzeugten Verschiebebewegungen des Schiebers 57 der Träger 64 mit der
Führungsschiene 10 in der genannten Vertikalebene und damit die Schleifscheibe 13 radial zur Werkstück- spindel 2 bzw. zum Werkstück 1 bewegt wird.
Die Neigung der Hypotenuse 58 ist dabei dem Vergrösserungsmassstab der Schablone angepasst, wo- durch die Grösse der vom Taster 48,51 an der Schablone 49 abgegriffenen, entsprechend dem Massstab vergrösserten und auf den Schieber 57 übertragenen Profiltiefen, um diesen Massstab reduziert, über die
Teile 61,63, 64, 10 und 9 auf die Werkzeugspindel 4 und somit auf die Schleifscheibe 13 übertragen wird. Die dem Vergrösserungsmassstab der Schablone entsprechende Einstellung der Neigung der Hypote- nuse 58 erfolgt einzig durch Veränderung der Länge der Ankathete 60, die z. B. auch durch einen ver- stellbaren Support oder durch Endmasse gebildet sein kann.
Die Vorrichtung zum selbsttätigen Verdrehen der Werkstückspindel 2 mit Werkstück 1 und Schablone
49 umfasst eine auf der Welle 23 der Kurventrommel 14 verdrehfest angeordnete Nockenscheibe 32, wel- che zweimal diametral angeordnete Kerben 34,35 aufweist. Mit dieser Nockenscheibe 32 steht ein um die Achse 52 am Maschinengestell schwenkbarer, drei Arme 37,38, 39 aufweisender Hebel in Wirkungs- verbindung, dessen Arm 37 mit einer Rolle 36 versehen ist, welche unter der Wirkung einer einerseits am Arm
39 und anderseits am Maschinengestell angreifenden Zugfeder 53 auf dem Umfang der Nockenscheibe 32 aufliegt.
Die Anordnung der Kerben 34,35 zur Rolle 36, bezüglich der Kurventrommel 14, ist dabei derart getroffen, dass am Ende jeder halben Umdrehung der Trommel 14, also im Totpunkt nach einem Hub der Werkzeugspindel 2, die Rolle 36 in einer der Kerben 34 bzw. 35 zu liegen kommt und dadurch die Arme
37,38, 39 unter der Wirkung der Feder 53 eine Schwenkbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn ausführen.
Hiebei verschwenkt der Arm 38 über eine Gelenkstange 40 einen mit einer Klinke 43 versehenen, um das
Zentrum 42 eines mit der Klinke 43 im Eingriff befindlichen, auf der Welle einer Schnecke 45 angeordneten Gesperrerades 44 schwenkbaren einarmigen Schalthebel 41, wodurch die Schnecke 45 eine Verdrehung erfährt. Diese Schnecke 45 steht mit einem auf der Werkstückspindel 2 verdrehfest angeordneten Schneckenrad 46 ständig im Eingriff, so dass bei dieser Verdrehung und weiteren am Ende jedes Werkzeughubes das Werkstück 1 zusammen mit der Schablone 49 um ein der Teilung entsprechendes Mass um seine Aufspannachse verdreht wird.
Soll der Schaltschritt erst am Ende von zwei Hüben, also nach einer Vor- wärts-und nach einer Rückwärtsbewegung der Schleifscheibe 13 erfolgen, so kann eine der beiden Kerben 34 bzw. 35 durch ein an der Scheibe 32 verstellbares Segment 33 ausser Wirkung gebracht werden, indem dieses Segment 33 vor die entsprechende Kerbe geschwenkt wird. Auch der Arm 39 trägt an seinem freien Ende eine Klinke 47, welche in eine am Taster 51 angeordnete Zahnstange 50 eingreift und während der erwähnten Schwenkbewegung, d. h. während der Drehung der Schablone, den Taster 51 mit seinem Kopf 48 von der Umfangsfläche der Schablone 49 abhebt. Beim Weiterdrehen der Welle 23 kehrt der dreiarmige Hebel 37,38, 39 wieder in die gezeichnete Ausgangsstellung zurück, da die Rolle 36 aus der betreffenden Kerbe 34 bzw. 35 wieder angehoben wird.
Schliesslich ist auf der Werkstückspindel 2 noch eine Steuerscheibe 71 befestigt, die an ihrem Umfang zwei verstellbare Nocken 72,73 aufweist, welche einen elektrischen Kontaktschalter 74 betätigen, mittels welchem, am Ende des Bearbeitungsvorgangs, sich automatisch die Antriebe der Maschine abstellen bzw. überwachen lassen.
Mit der dargestellten und beschriebenen Präzisionswerkzeugmaschine lassen sich die in der Praxis
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häufigst vorkommenden Profile über den ganzen Umfang des Werkstückes in einem Arbeitsgang bei einer einzigen Aufspannung um die Achse A (Fig. 2) an Schablone und Werkstück herstellen. Auch komplizier- tere Profilformen, wie in Fig. 3 gezeigt, lassen sich in zwei Arbeitsgängen herstellen, wobei zwei Auf- spannungen in den Achsen B und C erforderlich sind.
Statt zum Schleifen, wie dargestellt und beschrieben, liesse sich die Präzisionswerkzeugmaschine auch mit Werkzeugen zum Hobeln, Fräsen oder für elektroerosive Metallbearbeitung usw. ausrüsten. Auch könnten die verschiedenen, hier mechanisch ausgeführten Steuerungen der Vorrichtungen für die Ver- schiebebewegungen und die schrittweise Drehung durch hydraulische, pneumatische oder elektrische bzw. gemischte Systeme ersetzt sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Präzisionswerkzeugmaschine, insbesondere für die elektroerosive Metallbearbeitung, zur Herstellung von Profilen nach einer das Profil in einem grösseren Massstab als 1 : 1 aufweisenden, koaxial zum Werkstück angeordneten und mit demselben starr verbundenen Schablone, wobei Schablone und Werkstück um ihre gemeinsame Aufspannachse drehbar sind, mit einem durch einen radial zur Aufspannachse angeordneten, zum Abgreifen der Profilform dienenden Taster in einer Axialebene radial verschiebbaren Werkzeugträger und mit einer mit einer selbsttätigen intermittierend arbeitenden Dreheinrichtung für das Werkstück gekuppelten Verschlebevorrichtung zur selbsttätigen Bewegung des Werkzeugträgers in denbeiden Richtungen zur Aufspannachse, dadurch gekennzeichnet, dass der Taster (51)
beispielsweise mittels eines Hebels (55) mit einem in einer Normalebene zur Aufspannachse (2) verschiebbaren Sinuslineal (57-60) spielfrei verbunden ist, auf dessen Hypotenuse (58), die in ihrer Neigung dem Vergrösserungsmassstab der Schablone (49) entsprechend einstellbar ist, ein die Tasterbewegungen reduzierender Stössel (63) aufliegt, mit dem eine in einer zur Aufspannachse (2) parallelen Ebene parallelverschiebbare Führungschiene (10 bzw. 110) verbunden ist, auf welcher der Werkzeugträger (4) mittels eines Führungsstückes (9) spielfrei aufliegend längsverschiebbar geführt ist.