Vorrichtung zum Einstellen der Rotordrehachse einer Fräs- oder Bohrmaschine auf eine
Werkstückbezugsfläche und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung
Zum massgenauen Bearbeiten von Werkstücken mit Bohroder Fräswerkzeugen stellt sich oft das Problem, die Rotordrehachse der Werkzeugmaschine genau fluchtend auf eine zur Rotordrehachse parallel orientierte Bezugsfläche eines auf einem quer zur Rotordrehachse in mindestens einer Koordinatenrichtung massgenau verstellbaren Werkstücktisch festgespannten Werkstückes einzustellen, damit in bezug auf die so erreichte Grundstellung für die Weiterbearbeitung des Werkstückes die nötigen Verstellbewegungen massgenau an der Maschine ablesbar sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe wurden bisher z. B. kalibrierte Einstelldorne anstelle eines Werkzeuges in das Spannfutter der Maschine eingespannt, und es wurde die zu benützende Werkstückbezugsfläche bis zur Berührung an den Einstelldorn herangeschoben. Auch unter Benützung von Touchierfarbe sind solche bekannte Verfahren zeitraubend und zu wenig genau.
Es sind auch Einstelldorne bekannt, in welchen ein vorstehender Fühlstift durch Federkräfte in einer Axiallage gehalten wird, aus der er beim Andrücken an eine Werkstückfläche ausgelenkt wird, was bei gleichzeitiger Drehung des Domes visuell als Exzenterbewegung des Fühstiftes feststellbar ist. Der Benützer soll dann die Einstellung des Werkstückes so korrigieren, dass keine Exzenterbewegung des Fühlhebels mehr feststellbar ist.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Einstellvorrichtung, mit welcher an einer empfindlichen Messuhr die Erreichung der genauen Einstellung der Fräser- oder Bohrerachse auf die Bezugsfläche des Werkstückes ablesbar ist.
Eine den Gegenstand vorliegender Erfindung bildende Vorrichtung zum genauen Einstellen der Rotordrehachse einer Fräs- oder Bohrmaschine auf eine parallel zu ihr orientierte Werkstück-Bezugsfläche ist zur wesentlichen Erleichterung der genannten Aufgabe erfindungsgemäss gekennzeichnet durch eine mit einem Dorn zum Einspannen in das Spannfutter der Maschine versehene Feinmesstastuhr mit einem Messwerk zur Anzeige von Axialverschiebungen eines Tastfühlers in einem zum Einspanndorn koaxialen Führungsrohr, sowie durch ein koaxial am Tastfühler-Führungsrohr festsitzendes Fassungsrohr, in dessem freien Ende ein Fühlerhebel in einem Kugelgelenk-Schwenklager um ein in der Rohrachse gelegenes Zentrum schwenkbar gelagert ist, und ferner dadurch gekennzeichnet, dass dieser Fühlerhebel an seinem aus dem Fassungsrohr vorstehenden Arm einen Kugelkopf und am anderen,
im Innern des Fassungsrohres gelegenen Arm eine konische Lagerpfanne zur Aufnahme eines unter Federvorspannung in ihren Grund gedrückten Rundkopfes des Tastuhrfühlers trägt, derart, dass der Fühlerhebel in seiner freien Ruhestellung koaxial zur Rohrachse gehalten wird und bei seiner Auslenkung den Tastuhrfühler axial verstellt.
Ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass ein in einem verschiebbaren Werktisch einer Bohr- oder Fräsmaschine eingespanntes Werkstück mit einer parallel zur Rotorachse orientierten Bezugsfläche bis zur Berührung an den Fühlerhebel-Rundkopf der in das Spannfutter der Maschine eingespannten Vorrichtung und anschliessend noch um einen vorbestimmten, am Messwerk der Vorrichtung ablesbaren und dem Kugelkopfradius entsprechenden Zusatzbetrag verschoben wird und dass die so erreichte Einstellung des Werkzeugtisches als Nullstellung für die Weiterbearbeitung des Werkstückes verwendet wird.
Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 der Vorrichtung und ein Beispiel für deren Gebrauch ist in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt.
Gemäss Fig. 1 sind an einer an sich bekannten Feinmess Tastuhr 1 das Messwerkgehäuse mit 10, der Messzeiger mit 11 und die ringförmige, z.B. in Tausendstels-Millimetern geeichte, Ringskala mit 12 bezeichnet.
Das Messwerkgehäuse 10 trägt oben einen radialabstehenden Einspanndorn 13 zum Einsetzen in die Spannzange einer Fräs- oder Bohrmaschine. An der Unterseite steht vom Messwerkgehäuse koaxial zur Dornachse A in bekannter Weise ein Führungsrohr 14 vor, in welchem der mit einem vorstehenden Rundkopf 150 versehene Tastfühler 15 gegen federnde Rückstellkräfte verschiebbar ist. Die Verschiebebewegungen des Tastfühlers 15 sind am Messwerk der Tastuhr 1 ablesbar.
Auf einer beispielsweise auf dem Führungsrohr 14 koaxial lestgeklebten Hülse 16 oder direkt auf dem Führungsrohr 14 ist, ebenfalls koaxial zur Achse A, das eine Ende eines Fassungsrohres 2 befestigt. Im freien Ende dieses Fassungsrohres 2 ist eine Sackbohrung 20 ausgebildet, in welcher, zwischen zwei Kugelsegmentlagerpfannen 21, 22, die mittels eines in einem Innengewinde eingeschraubten Halterings 23 an Ort und Stelle gehalten werden und eine Kugel 30 umfassen, welche an einem Fühlerhebel 3 zwischen dessen Enden ausgebildet ist. Der Fühlerhebel 3 ist somit um ein in der Rohrachse A gelegenes Drehzentrum Z3 nach allen Richtungen verschwenkbar. Am rohrinneren Arm des Fühlerhebels 3 ist eine Hülse 31 aufgesetzt, die eine nach oben gerichtete konische Lagerpfanne 32 mit einem Axialloch 33 enthält.
In den Grund dieser konischen Lagerpfanne 32 wird unter Wirkung einer vorgespannten Feder der Tastuhr 1 der genannte Rundkopf 150 des Tastfühlers 15 gedrückt, derart, dass der Fühlerhebel 3 durch diesen Fühlerkopf 150 in der dargestellten Ruhestellung gehalten wird, in welcher er in der Rohrachse A zentriert ist. Bei erzwungener Auslenkung des Fühlerhebels 3 aus dieser Ruhestellung nach irgend einer Richtung wird unter Einwirkung der konischen Lagerpfanne 32 auf den Rundkopf 150 der Tastfühler 15 entsprechend dem Auslenkwinkel nach oben verschoben, was am Messwerkzeiger 11 bzw. an der Skala 12 ablesbar ist.
Am Ende des aus dem Fassungsrohr 2 nach unten vorstehenden Arm des Fühlerhebels 3 trägt derselbe einen Kugelkopf 34, dessen Radius z.B. 1 mm betragen kann. Die Steigung der konischen Lagerpfanne 32, die Axialstellung des Fassungsrohres 2 auf dem Tastfühler-Führungsrohr 14, die Armlängen des Fühlerhebels vom Kugelzentrum Z3 aus und der Radius des Kugelkopfes 34 sind mit Vorteil so an die Empfindlichkeit des Tastuhrmesswerkes angepasst bzw. justiert, dass bei jeder Seitwärtsverstellung des Kugelkopfes 34 aus der dargestellten Ruhestellung um den Kugelkopfradius der Zeiger 11 der Messuhr 1 aus der dargestellten Ruhestellung eine volle Umdrehung in Richtung des Pfeiles 120 ausführt, derart, dass nach Wiedererreichung der Zeigerstellung 0 auf dem Skalenring angezeigt wird, dass der Kugelkopf 34 des Fühlerhebels 3 genau um seinen Radius verstellt worden ist.
Mit Hilfe einer Fixierschraube 200 ist das Fassungsrohr 2 in der justierten Einstellage auf der Hülse 16 bzw. dem Führungsrohr 14 der Tastuhr 1 befestigt.
Gemäss Fig. 2 ist der Einspanndorn 13 einer Vorrichtung nach Fig. 1 im Spannfutter eines Fräsmaschinenkopfes FK anstelle eines Fräswerkzeuges in der Rotordrehachse A eingesetzt. Auf einem Werkstücktisch WT der Fräsmaschine, der mit Hilfe eines Handrades Hx mindestens in der zur Achse A senkrechten Koordinatenrichtung X um an einer Ablese Skala ablesbare Beträge verschiebbar ist, ein Werkstück W festgespannt Eine vorbearbeitete, parallel zur Achsrichtung A orientierte Fläche Wo dieses Werkstückes W soll eine Mass-Bezugsfläche bilden, von der aus alle vorgeschriebenen Sollmasse in X-Richtung gemessen bzw. eingestellt werden sollen.
Zu diesem Zweck wird diese Bezugsfläche Wo des Werkstückes W in X-Richtung an den Kugelkopf 34 am vorstehenden Ende des Fühlerhebels 3 bis zur Berührung und nachher noch um einen Zusatzbetrag bis zur Anzeige einer ganzen Zeigerdrehung der Messuhr 1 in Richtung des Pfeiles 120 verstellt. In dieser Stellung des Werkstückes W nach Fig. 2 liegt die Rotordrehachse A der Fräsmaschine genau fluchtend in der Bezugsfläche Wo, so dass nach Nullstellung der Handradskala in dieser Bezugsposition alle vorgeschriebenen Verstellungen in X-Richtung an der Einstell-Skala des Handrades Hx eingestellt werden können. Dasselbe kann in gleicher Weise für eine zweite Verstellrichtung des Werkstücktisches WT mit der gleichen Vorrichtung in bezug auf eine zweite Bezugsfläche am Werkstück erreicht werden.
Device for setting the rotor axis of rotation of a milling or drilling machine on a
Workpiece reference surface and method of operating the device
For dimensionally accurate machining of workpieces with drilling or milling tools, the problem often arises of setting the rotor axis of rotation of the machine tool exactly in alignment with a reference surface oriented parallel to the rotor axis of rotation of a workpiece clamped on a workpiece table that can be precisely adjusted transversely to the rotor axis of rotation in at least one coordinate direction, thus with reference to the above reached basic position for further processing of the workpiece, the necessary adjustment movements can be read off on the machine with precise dimensions.
To solve this problem have been z. B. calibrated setting mandrels instead of a tool clamped in the chuck of the machine, and the workpiece reference surface to be used was pushed up to touch the setting mandrel. Such known methods are time-consuming and insufficiently accurate even when touching paint is used.
Setting mandrels are also known in which a protruding feeler pin is held in an axial position by spring forces, from which it is deflected when pressed against a workpiece surface, which can be visually detected as an eccentric movement of the feeler pin when the dome is rotated at the same time. The user should then correct the setting of the workpiece in such a way that the eccentric movement of the feeler lever can no longer be detected.
The aim of the invention is to create a setting device with which the achievement of the precise setting of the milling cutter or drill axis on the reference surface of the workpiece can be read on a sensitive dial gauge.
A device forming the subject of the present invention for the precise setting of the rotor axis of rotation of a milling or drilling machine on a workpiece reference surface oriented parallel to it is characterized according to the invention by a precision measuring dial provided with a mandrel for clamping in the chuck of the machine to make the stated object considerably easier a measuring mechanism for displaying axial displacements of a probe in a guide tube that is coaxial with the clamping mandrel, as well as a holder tube that is coaxially fixed to the probe guide tube, in whose free end a sensor lever is pivotably mounted in a ball-and-socket pivot bearing around a center located in the tube axis, and furthermore characterized in that this sensor lever has a ball head on its arm protruding from the mounting tube and on the other,
The arm located inside the socket tube carries a conical bearing socket for receiving a round head of the tactile clock sensor, which is pressed into its base under spring tension, in such a way that the feeler lever is held in its free rest position coaxially to the tube axis and moves the tactile clock sensor axially when it is deflected.
According to the invention, a method for operating the device according to the invention is characterized in that a workpiece clamped in a movable work table of a drilling or milling machine with a reference surface oriented parallel to the rotor axis until it touches the feeler lever round head of the device clamped in the chuck of the machine and then is shifted by a predetermined additional amount that can be read on the measuring mechanism of the device and that corresponds to the spherical head radius and that the setting of the tool table achieved in this way is used as a zero position for further processing of the workpiece.
An embodiment is shown in Fig. 1 of the device and an example of its use is shown in Fig. 2 of the drawing.
According to Fig. 1, the measuring mechanism housing with 10, the measuring pointer with 11 and the ring-shaped, e.g. calibrated in thousandths of a millimeter, ring scale marked 12.
The measuring mechanism housing 10 carries a radially protruding mandrel 13 at the top for insertion into the collet of a milling or drilling machine. On the underside of the measuring mechanism housing coaxially to the mandrel axis A protrudes in a known manner a guide tube 14 in which the probe 15 provided with a protruding round head 150 can be displaced against resilient restoring forces. The displacement movements of the touch probe 15 can be read on the measuring mechanism of the touch clock 1.
On a sleeve 16, coaxially glued on the guide tube 14, for example, or directly on the guide tube 14, also coaxially to the axis A, the one end of a socket tube 2 is attached. In the free end of this socket tube 2 a blind hole 20 is formed, in which, between two ball segment bearing sockets 21, 22, which are held in place by means of a retaining ring 23 screwed into an internal thread, and comprise a ball 30 which is attached to a sensor lever 3 between the two Ends is formed. The sensor lever 3 can thus be pivoted in all directions about a center of rotation Z3 located in the tube axis A. A sleeve 31, which contains an upwardly directed conical bearing socket 32 with an axial hole 33, is placed on the inside arm of the sensor lever 3.
In the base of this conical bearing socket 32, under the action of a pretensioned spring of the tactile clock 1, the aforementioned round head 150 of the tactile probe 15 is pressed in such a way that the probe lever 3 is held by this probe head 150 in the rest position shown, in which it is centered in the pipe axis A. is. When the sensor lever 3 is forced out of this rest position in any direction, the sensor 15 is shifted upwards according to the deflection angle under the action of the conical bearing socket 32 on the round head 150, which can be read on the measuring tool pointer 11 or on the scale 12.
At the end of the arm of the sensor lever 3 protruding downward from the mounting tube 2, the same carries a spherical head 34, the radius of which is e.g. Can be 1 mm. The slope of the conical bearing socket 32, the axial position of the socket tube 2 on the feeler guide tube 14, the arm lengths of the feeler lever from the ball center Z3 and the radius of the ball head 34 are advantageously adapted or adjusted to the sensitivity of the feeler measuring mechanism so that each Lateral adjustment of the ball head 34 from the illustrated rest position by the radius of the spherical head, the pointer 11 of the dial indicator 1 from the illustrated rest position executes a full rotation in the direction of the arrow 120, so that after the pointer position 0 is reached again on the scale ring it is indicated that the spherical head 34 of the Sensor lever 3 has been adjusted exactly by its radius.
With the aid of a fixing screw 200, the mounting tube 2 is fastened in the adjusted setting position on the sleeve 16 or the guide tube 14 of the tactile clock 1.
According to FIG. 2, the clamping mandrel 13 of a device according to FIG. 1 is inserted in the chuck of a milling machine head FK instead of a milling tool in the rotor axis of rotation A. A workpiece W is clamped on a workpiece table WT of the milling machine, which can be moved with the help of a handwheel Hx at least in the coordinate direction X perpendicular to the axis A by amounts that can be read on a reading scale. A pre-machined surface where this workpiece W should be oriented parallel to the axis direction A Form a reference area from which all prescribed target weights are to be measured or set in the X direction.
For this purpose, this reference surface Wo of the workpiece W is adjusted in the X-direction on the ball head 34 at the protruding end of the feeler lever 3 until it is touched and then by an additional amount until a complete pointer rotation of the dial gauge 1 is indicated in the direction of the arrow 120. In this position of the workpiece W according to FIG. 2, the rotor axis of rotation A of the milling machine is precisely aligned in the reference surface Wo, so that after the handwheel scale is set to zero in this reference position, all prescribed adjustments in the X direction can be set on the setting scale of the handwheel Hx . The same can be achieved in the same way for a second adjustment direction of the workpiece table WT with the same device in relation to a second reference surface on the workpiece.