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Maschine zum Ausachleifen von Zentrierbohrungen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Ausschleifen von
Zentrierbohrungen, bei der ein Schleifstift von den Antriebseinrichtungen der Maschine
außer um seine eigene Achse zugleich um eine zur Schleifstiftachse parallele Bezugsachse
drehbar ist und dabei der Mantellinie der Zentrierbohrung entsprechend schräg zur
Bezugsachse oszilijerend verschiebbar ist.
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Bei Werkstücken, die zwischen Spitzen bearbeitet werden sollen, sind
sehr präzis geschliffene Zentrierbohrungen die unerläßliche Voraussetzung für die
Ausführung von Präzisionsarbeiten. Das Ausschleifen der Zentrierbohrungen geschieht
vielfach in der Weise, daß ein kegeliger Schleifstift gleich der Form des Zentrierbohrungskegels
angewandt wird, der während des Schleifens mit seiner ganzen Kegelmantelfläche mit
der zu schleifenden Hohlkegelfläche in Berührung steht. Da sich hierbei die Schleifspäne
nicht frei
entfernen können, entstehen verhältnismäßig ungenaue
Zentrierbohrungen mit rauher Oberfläche. Auch wenn während des Schleifens zwischen
Schleifstift und Zentrierbohrung eines sich drehenden Werkstückes nur Linienberührung
besteht, ist das Ergebnis nicht immer zufriedenstellend. Es entstehen sehr leicht
Riefen, die sich bei der Weiterbearbeitung des Werkstückes unvorteilhaft auswirken.
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Diese Nachteile werden mit einer bereits bekannten Maschine der eingangs
angeführten Art vermieden. Bei ihr wird zwar ebenfalls ein kegeliger Schleifkörper
in der Form eines Zentrierbohrungskegels angewandt, der Schleifkörper berührt aber
die zu schleifende Zentrierbohrung jeweils nur mit einer Linie seiner Kegelfläche
bei gleichzeitig hin- und hergehender Bewegung entlang der zu schleifenden Hohlkegelfläche.
Der entstehende Ereuzschliff wird allerdings dadurch erkauft, daß die Kegelfläche
des Schleifstiftes schneller ihre Form verliert und dementsprechend häufiger abgerichtet
werden muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zum Ausschleifen
von Zentrierbohrungen zu schaffen, die ohne eine Abrichtvorrichtung auskommt und
in einem erweiterten Einsatzbereich hochwertige Arbeitsergebnisse erbringt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß an einer Maschine der eingangs
angeführten Art dadurch gelöst, daß die Antriebseinrichtungen der Maschine einen
Drehzahlregler enthalten, der die Drehzahl der Drehbewegung des Schleifstiftes um
die Bezugsachse dem oszillierend veränderten Abstand zwischen der Schleifstiftachse
und der Bezugsachse dergestalt anpaßt, daß die jeweilige Schleifstelle auf dem Werkstück
mit gleicher oder zumindest annähernd gleicher Geschwindigkeit we iterwandert.
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Der Drehzahlregler gestattet die Verwendung von Schleifstiften, die
nicht der Form des Zentrierbohrungskegels angepaßt sind und deshalb auch keiner
Formerneuerung durch zeitraubendes Abrichten bedürfen. Vorzugsweise kommen kreiszylindrische
Schleifstifte mit im Verhältnis zur Zentrierbohrung kleinem Durchmesser in Betracht.
Wenn die zunächst annähernd punktförmige Berührungsstelle des Schleifstiftes sich
im Laufe der Zeit durch Abnutzung vergrößert, erhält der Schleifstift automatisch
eine Anphasung, die im Neigangswinkel der oszillierenden Verschiebebewegung entspricht.
Durch die Kleinheit der Berührungsstelle des Schleifstiftes läßt sich einerseits
die Schleifdruckkraft sehr niedrig halten und können andererseits die Schleifspäne
und die ausbrechenden Schleifsplitter noch schadloser entweichen. Außer zum Ausschleifen
der Innenkegelfläche von Zentrierbohrungen ist die Maschine zum genauen Zuschleifen
der Außenkegelfläche von Aufnahmespitzen mit demselben Öffnungswinkel verwendbar.
Der Wegfall der Abrichtvorrichtung macht die Maschine für einen Automatenbetrieb
geeigneter und zudem handlicher, so daß sie leicht zu schweren Werkstücken hingebracht
und auf diese aufgesetzt werden kann. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen
jedoch insbesondere auch darin, daß auf örtlich stark verschiedene Schnittgeschwindigkeiten
zurückzuführende Unterschiede in der Oberflächenbeschaffenheit zwischen dem weiteren
und dem engeren Teil der geschliffenen Zentrierbohrung ebenso vermieden werden wie
unerwünschte Verzerrungen längs der Mantellinie der Zentrierbohrung. Da für Dreharbeiten
ähnliche Gesichtspunkte gelten, kann infolge des vorgesehenen Drehzahlreglers der
Schleifstift bedarfsweise durch einen Drehmeißel ersetzt und die Maschine dementsprechend
noch vielseitiger verwendet werden.
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Ein aufgrund der in den Unteransprüchen gekennzeichneten Erfindungsausgestaltungen
besonders bevorzugtes Ausfiihrung beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 einen ersten Längsschnitt
durch die beschriebene Maschine und Fig. 2 einen um einen rechten Winkel versetzten
zweiten Längsschnitt.
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Bei der in der Zeichnung wiedergegebenen Schleifmaschine ist der Schleifstift
1 in einen lnit einem Schleifmotor ausgerüsteten Schleifkopf 2 und der Schleifkopf
2 in einen die Zusatzbewegungen ausführenden Schleifkopfhalter 3 eingesetzt, wodurch
die Drehbewegung des Schleifstiftes 1 um seine eigene Achse 4 von der Drehbewegung
um die zur Schleifstiftachse 4 parallele Bezugsachse 5 und der schräg zur Bezugsachse
5 verlaufenden Oszillationsbewegung unabhängig ist und das Getriebe der Maschine
vereinfacht wird. Der Druckluftanschluß 6 des Schleifkopfes 2 macht deutlich, daß
dabei als Schleifmotor ein Turbomotor vorgesehen ist, mit dem sich besonders hohe
Drehzahlen erzielen lassen.
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Um bei der Uberlagerung der beiden Zusatzbewegungen ohne schräg zueinander
verlaufende Antriebsspindeln auszukommen und damit zu einer einfacheren und kompakteren
Bauform der Maschine zu gelangen, ist der Schleifkopfhalter 3 in einer axialen Oszillationsbewegungen
ausgesetzten Drehfassung 7 im rechten Winkel zur Bezugsachse 5 verschiebbar gelagert
und weist der Schleifkopfhalter 3 einen der Mantellinie der Zentrierbohrung entsprechend
schräg zur Bezugsachse 5 verlaufenden Verschiebe schlitz 8 für einen in den Drehbewegungen
der Drehfassung 7 mitnehmbaren, jedoch gegenüber
den axialen Oszillationsbewegungen
ortsfesten Verschiebekörper 9 auf. Diese Lösung hat noch den besonderen Vorteil,
daß der Verschiebeschlitz 8 durch ein Auswechseln des Schleifkopfhalters 3 geändert
werden kann und sich damit der Einsatzbereich der Maschine über die eigentliche
Zweckbestimmung des Ausschleifens von Zentrierbohrungen hinaus ganz erheblich erweitern
läßt. Zum Ausschleifen von Zentrierbohrungen ist ein Verschiebe schlitz 8 vorgesehen,
der zur Bezugsachse 5 um 30 Winkelgrade geneigt ist. Da sich der Verschiebeschlitz
8 nicht nur in seiner Neigung gegenüber der Bezugsachse 5 ändern läßt, sondern mit
dem Auswechseln des Schleifkopfhalters 3 auch eine Krümmung erhalten kann, ist die
Maschine sogar zur Erzeugung gleichmäßiger Präzisionskreuzschliffe an drehsymmetrischen
Innen-und Außenflächen mit gekrümmter Mantellinie verwendbar.
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Als Beispiel sei in diesem Zusammenhang das Ausschleifen von Zieheisenöffnungen
erwähnt, die außer einer genauen Symmetrie eine besonders hohe Oberflächenqualität
aufweisen müssen.
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Die den axialen Oszillationsbewegungen ausgesetzte Drehfassung 7 des
Schleifkopfhalters 3 bildet den Abschluß eines zum Schleifkopf 2 hin verjüngten
Maschinengehäuses 10, wobei sie den Gehäuserand in wechselndem Ausmaß von außen
überlappt. Der Schleifkopfhalter 3 ragt durch ein Langloch 11 im kreisscheibenförmigen
Boden dieser Drehfassung 7 heraus, welches sich in derselben Richtung wie die Fuhrungsleisten
12 und 13 für den schieberförmigen Innenteil des Schleifkopfhalters 3 erstreckt.
Zum Abdecken der äeweils freien Teile des Langlochs 11 ist eine vom Schleifkopfhalter
3 mitnehmbare Abdichtscheibe 14 vorgesehen.
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Der gegenüber den axialen Oszillationsbewegungen ortsfeste Verschiebekörper
9 ist als Rolle ausgebildet, um im Verschiebeschlitz 8 den Reibungswiderstand klein
zu halten.
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Getragen wird dieser Verschiebekörper 9 von einer Stange 15, die die
Bezugsachse 5 zur Achse hat, durch eine Lagerbuchse 16 einerseits und eine Zahnradbuchse
17 andererseits von der Drehfassung 7 getrennt ist und in einem Axiallager 18 an
einem Querbalken 19 endet, der mit Hilfe eines an einem Absatz 20 der Stange 15
angreifenden und sich an der Zahnradbuchse 17 abstützenden Schraubenfeder 21 in
Richtung auf den Schleifkopfhalter 3 gegen einen am Maschinengehäuse 10 befestigten
Laufring 22 gedrückt ist, auf dem er mit zwei Laufrollen 23 der Drehbewegung der
Drehfassung 7 folgen kann, ohne deren axiale Oszillationsbewegungen mitzumachen.
Im verjüngten Teil des Maschinengehäuses 10 ist für die Drehfassung 7 eine Kugelführung
24 vorgesehen. Das als Hohlwelle ausgebildete antriebsseitige Ende der Drehfassung
7 des Schleifkopfhalters 3 sitzt auf der Zahnradbuchse 17 auf und ist mit dieser
durch einen Sicherungsstift 25 verbunden. Die Zahnradbuchse 17 wiederum ist mit
Hilfe eines Rillenkugellagers 26 mittig an einer kolbenähnlich bewegbaren Oszillatorscheibe
27 drehbar gelagert. Damit der Querbalken 19 die axialen Bewegungen der Oszillatorscheibe
27 nicht behindert, besitzt jede seiner beiden Laufrollen 23 einen durch die Oszillatorscheibe
27 hindurchgreifenden Abstandszapfen 28.
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Um den besonderen Drehzahlregler der Maschine hinsichtlich des Platzbedarfs
und der Fertigungskosten möglichst einfach zu gestalten, hat man vorzugsweise dafür
gesorgt, daß die Drehfassung 7 des Schleifkopfhalters 3 über eine dreigliedrige
Gelenkwelle 29, 30, 31 drehbar ist, deren Gelenke äeweils aus einem als Rotationsellipsoid
ausgebildeten Ende des einen Wellengliedes und einem als Sæelhülse ausgebildeten
Ende des sich anschließenden Wellengliedes bestehen, und daß die Gelenkwelle 29,
30, 31 am Abtriebsglied 31 ein die axialen Oszillationsbewegungen der Drehfassung
7 übertragendes
Rillenkugellager 32 zum synchronen Verändern der
Schnittwinkel zwischen den Wellengliedern und damit zum synchronen Verändern der
Drehzahl besitzt. Pro Gelenk wird eine stufenlose Drehzahluntersetzung im Bereich
von etwa 1 : 3 vorgenommen, mit beiden Gelenken zusammen also eine stufenlose Drehzahluntersetzung
im Bereich von etwa 1 : 9. Da das Abtriebsglied 31 der Gelenkwelle 29, 30, 31 mit
dem Rillenkugellager 32 in die Oszillatorscheibe 27 eingesetzt ist und ein mit der
Zsnnradbuchse 17 kämmendes Zahnrad 33 trägt, ist die jeweilige Drehzahl der Drehfassung
7 des Schleifkopfhalters 3 auf recht unmittelbare Weise der momentanen Stellung
der kolbenähnlich bewegbaren Oszillatorscheibe 27 und damit der Exzentrizität des
Schleifkopfhalters 3 angepaßt.
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Um auch bei der Erzeugung der oszillierenden Verschiebebewegung mit
hinsichtlich des Platzbedarfs und der Fertigungskosten möglichst einfachen Mitteln
auszukommen, sind das Antriebsglied 29 und das Abtriebsglied 31 der dreigliedrigen
Gelenkwelle 29, 30, 31 exzentrisch in einer das Rillenkugellager 32 des Abtriebsgliedes
31 tragenden, mit einem Drehantrieb versehenen und in axialer Richtung kolbenähnlich
geführten Gehäuseinnenbüchse 34 angeordnet.
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Die Oszillatorscheibe 27 bildet hierbei den Boden der Gehäuseinnenbüchse
34. Wenn die Gehäuseinnenbüchse 34 um ihre mit der Bezugsachse 5 übereinstimmende
Achse gedreht wird, ändert sich der Achsenabstand zwischen dem Antriebsglied 29
und dem Abtriebsglied 31 der dreigliedrigen Gelenkwelle 29, 30, 31, so daß das Mittelglied
30 der Gelenkwelle 29, 30, 31 durch Änderung seines Neigungswinkels einen Ausgleich
schafft und damit einerseits die oszillierende Verschiebebewegung und andererseits
auch die auf die Verschiebebewegung genau abgestimmte Drehzahlregelung bewirkt.
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In Fig. 1 der Zeichnung ist der Extremfall dargestellt, bei dem der
Neigungswinkel des Mittelgliedes 30 der dreigliedrigen Gelenkwelle 29, 30, 31 am
größten ist und der Schleifkopfhalter 3 dementsprechend die äußerste Hochlage, die
größte Exzentrizität und die langsamste Drehgeschwindigkeit erlangt. Der sich nach
einer halben Umdrehung der Gehäuseinnenbüchse 34 einstellende andere Extremfall,
bei dem der Neigungswinkel des Mittelgliedes 30 der dreigliedrigen Gelenkwelle 29,
30, 31 am kleinsten ist und der Schleifkopfhalter 3 die äußerste Tieflage, die geringste
Exzentrizität und die schnellste Drehgeschwindigkeit erlangt, ist in Fig. 1 der
Zeichnung durch eine teilweise nochmalige Wiedergabe der Gelenkwelle 29, 30, 31
und der angrenzenden Oszillatorscheibe 27 veranschaulicht.
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In Fig. 2 der Zeichnung ist zur besseren Veranschaulichung des Bewegungsablaufs
außerdem noch die bei jeder Volldrehung der Gehäuseinnenbüchse 34 zweimal wiederkehrende
Mittelstellung der Maschine dargestellt, obwohl sie der um einen rechten Winkel
zur Fig. 1 versetzten Ansicht widerspricht.
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Eine weitere vorteilhafte Vereinfachung besteht für die Maschine schließlich
auch darin, daß der Drehantrieb der Gehäuseinnenbüchse 34 aus einem vom Antriebsglied
29 der Gelenkwelle 29, 30, 31 abzweigenden Untersetzungsgetriebe besteht. Außer
dem als Turbomotor ausgebildeten Schleifmotor des Schleifkopfes 2 benötigt man damit
nur noch einen zusätzlichen Elektromotor 35. Das Untersetzungsgetriebe umfaßt eine
Schnecke 36, die auf der Welle 37 des Elektromotors 35 und zugleich auf dem antriebsseitigen
Ende der Gelenkwelle 29, 30, 31 aufsitzt, ein quer zur Schnecke 36 angeordnetes
Schneckenrad 38, dessen Welle 39 in einem Getriebeblock 40 beiderseits in je einem
Kugellager 41
gelagert ist und am einen Ende ein erstesSegelrad
42 trägt, ein zur Welle 37 des Elektromotors 35 und zur Bezugsachse 5 achsparalleles
Ritzel 43, dessen Welle 44 ein mit dem ersten Kegelrad 42 kämmendes zweites Kegelrad
45 trägt und in einem Doppelkugellager 46 an einem kreisscheibenförmigen Zwischenboden
47 des Maschinengehäuses 10 gelagert ist, und letztlich einen vom Ritzel 43 angetriebenen
Zahnkranz 48 mit Innenverzahnung, der den oberen Abschluß der Gehäuseinnenbüchse
34 bildet. Über den Zwischenboden 47, der außer dem Doppelkugellager 46 für das
Ritzel 43 und dem Getriebeblock 40 noch ein Nadellager 49 für das antriebsseitige
Ende der Gelenkwelle 29, 30, 31 trägt, wölbt sich eine das Untersetzungsgetriebe
36, 38, 43, 48 überdeckende Gehäusekappe 50, an der stirnseitig der mit einem seitlichen
Klemmenkasten 51 versehene Elektromotor 35 befestigt ist.
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Für das durch die Zähnezahl am Schneckenrad 38, am Ritzel 43 und am
Zahnkranz 48 festgelegte und für den Takt der 0s zillatorscheibe 27 maßgebliche
Untersetzungsverhältnis ist ein Wert von etwa 1:150 vorgesehen, so daß bei einem
mittleren Untersetzungsverhältnis der dreigliedrigen Gelenkwelle 29, 30, 31 von
1:4,5 auf jede der Mantellinie der zu schleifenden Werkstückfläche folgende Hin-
und Herbewegung des Schleifkopfhalters 3 etwa 34 Umdrehungen des Schleifkopfhalters
3 kommen. Von diesen 34 Umdrehungen entfallen 17 Umdrehungen auf eine sich trichterförmig
öffnende Bahnspirale und die restlichen 17 Umdrehungen auf eine sich trichterförmig
verengende Bahnspirale. Bei alledem ist durch die mit der Hin- und Herbewegung der
Oszillatorscheibe 27 einhergehende stetige Veränderung des Untersetzungsverhältnisses
der dreigliedrigen Gelenkwelle 29,30,
31 dafür gesorgt, daß beim
Durchlaufen der beiden sich ständig kreuzenden Bahnspiralen die Bahngeschwindigkeit
zumindest annähernd konstant bleibt.
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6 Ansprüche
L e e r s e i t e