Die Erfindung bezieht sich auf eine Kopierschleifmaschine zum Schleifen von aus mindestens zwei
insbesondere hinsichtlich ihrer Zerspanbarkeit unterschiedlichen Werkstoffe zusammengesetzten Werkstükken
mit unregelmäßiger Körperform, bei der ein Modell und wenigstens ein Werkstück im gegenseitigem
Abstand parallel nebeneinander zwischen Einspannvorrichtungen um ihre Längsachse drehbar gelagert und
synchron angetrieben sind, mit je einer beidseits parallel zur Werkstück- und Modellebene angeordneten
Tragarmeinheit, die aus einem schwenkbar gelagerten Rohr und von diesem sich radial und ebenengleich
erstreckenden Tragarmen zur Aufnahme von je einem aus einer angetriebenen Kontaktrolle, einer Umlenkrolle
und einem Schleifband unterschiedlichen Aufbaues bestehenden Bandschleif aggregat bzw. je einer das
Modell abtastenden Kopierrolle zusammengesetzt ist.
Eine Kopierschleifmaschine diese; Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 23 11 011 bekannt. Bei
dieser bekannten Maschine werden allerdings nicht aus
unterschiedlichen Werkstoffen zusammengesetzte Werkslücke bearbeitet. Es ist dort jedoch schon ein von
zwei Kopierrollen abtastbares Modell vorhanden. |ede der beiden Kopierrollen ist über eine eigene Tragarmeinheit
mit einem gesonderten Bandschleifaggregat
verbunden. Für die wirtschaftliche Bearbeitung des Werkstückes ist das eine Bandschleifaggregat mit einem
groben Schleifband und das anders mit einem feinen Schleifband bestückt Auf diese Weise kann das
Werkstück in einer Aufspannung unter Umständen sogar aus dem »Vollen«, d.h. ohne andersartige
Vorbearbeitung in die Endform gebracht oder nach einer Vorbearbeitung grob- und feingeschliffen werden.
In der Technik gibt es aber laufend vielfältig geformte Gegenstände, die nicht aus einem einzigen Werkstoff
bestehen, wie z. B. aus Holz, sondern die aus zwei oder mehreren verschiedenen Werkstoffen hergestellt sind.
Bei der Herstellung solcher Gegenstände ist es üblich, die Einzelteile entweder getrennt voneinander auf
Paßform zu bearbeiten und dann zu montieren, oder sie getrennt voneinander bis auf eine gewisse Genauigkeit
vorzubearbeiten und dann im bereits zusammenmontierten Zustand fertig zu bearbeiten, z. B. fertig zu
schleifen. Der Grund für eine solche getrennte Bearbeitung liegt darin, daß verschiedene Werkstoffe in
der Regel verschiedene Arbeitstechnologien erfordern. Es ist bekannt, daß zum Bearbeiten von Metall andere
Werkzeuge notwendig sind als z. B. für das Bearbeiten von Kunststoff oder Holz. Je nach der Beschaffenheit
oder auch Härte des Werkstoffes muß z. B. die Korngröße, die Kornbindung, das Kornmaterial des
Schleifwerkzeuges unter Umständen auch die Elastizität des Schleifbandes gewählt werden. Verwendet man für
einen speziellen Werkstoff ein falsches Schleifband, so kann dies zum unnötig raschen Verschleiß des
Schleifbandes führen. Als praktische Beispiele für solche aus verschiedenen Werkstoffen bestehenden Werkstükke
seien nur Gewehrschäfte oder Golfschlägerköpfe genannt. Dort ist vornehmlich die Werkstoffpaarung
Holz-Metall bzw. Holz-Kunststoff gegeben. Bei Golfschlägerköpfen sind hingegen zumeist sogar alle diese
drei Werkstoffe vorhanden. Derartige aus mehreren Werkstoffen zusammengesetzte Gegenstände mit unregelmäßigen
Formen konnten bisher nicht wirtschaftlich geschliffen werden, weil das Schleifwerkzeug entsprechend
den durch den härteren Werkstoff gegebenen Zerspanungsbedingungen auszuwählen war, für den
weicheren Werkstoff sich dieses Werkzeug in der Regel aber weniger eignete.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kopierschleifmaschine der eingangs genannten Art so
weiterzubilden, daß mit ihr auch aus verschiedenen Werkstoffen zusammengesetzte Werkstücke in einer
Aufspannung automatisch allseitig bearbeitet werden können, und zwar unter Einhaltung optimaler Zerspanungsbedingungen
hinsichtlich aller am Werkstück zu bearbeitenden unterschiedlichen Werkstoffe.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Modell aufgeteilt ist in zwei komplementäre
Teilmodelle, von denen das eine der Bearbeitung des Werkstücks im Bereich des einen Werkstoffs und das
andere der Bearbeitung des Werkstücks im Bereich des anderen Werkstoffes zugeordnet ist und jedes Teilmodell
in dem Bereich, indem es den Eingriff des ihm zugeordneten Bandschleifaggregats am Werkstück
nicht steuert, eine Verdickung aufweist.
Bei einer anderen Art von Maschinen zum Herstellen gekrümmter Flächen durch spanabhebende Bearbeitung
bei relativer Drehbewegung zwischen Werkstück und Drehzentrum (DE-AS 10 53 347) ist es zwar
bekannt, das Modell in zwei Teilmodellc aufzuteilen. Diese beiden Teilmodelle ergänzen sich aber nur im
Sinne einer Koordinatensteuerung für ein einziges
Werkzeug. An eine Aufteilung des Modells dergestalt,
daß die Teilmodelle jeweils für sich allein die bearbeitung bestimmter Teilbereiche am Werkstück
steuern, ist hingegen nicht gedacht. Dieser Stand der
Technik konnte den Erfindungsgedanken zumindest in seiner Gesamtheit mithin nicht nahelegen.
Soweit Gegenstände zu bearbeiten sind, die aus mehr als zwei Werkstoffen unterschiedlicher Art bestehen, ist
es auch möglich, das Modell in mehr als zwei Teilmodelle aufzuteilen und erfindungsgemäß auszugestalten.
Für eine lange Standzeit der Schleifwerkzeuge und für eine genaue Bearbeitung des Werkstückes auch an
den Übergangsstellen zwischen zwei Werkstoffen ist es vorteilhaft, wenn gemäß der Erfindung an dem
Teilmodell, das der Bearbeitung des schwerer zerspanbaren
Werkstoffes zugeordnet ist, zwischen der Steuerfläche, gemäß der das Bandschleifaggregat am
Werkstück angreift, und der Verdickung eine eine überlappende Bearbeitung (des Werkstücks; ermöglichende
Übergangszone vorhanden ist. Dadurch ist sichergestellt, daß lediglich das für den schwerer
zerspanbaren Werkstoff zuständige Schleifband über den leichter zu bearbeitenden Werkstoff hinwegschleift
und nicht etwa der umgekehrte Fall eintritt, was zu einer erheblichen Herabsc -mg der Standzeit des für die
Bearbeitung des we^ncren Werkstoffs verwendeten
Schleifbandes führen würde.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 den Schnitt H-II aus F i g. 2,
Fig. 2 den Grundriß einer erfindungsgemäßen Kopierschleifmaschine, bei welcher als Werkstück ein
Gewehrschaft eingespannt ist,
Fig^denSchnittVlI-VIIausFig. 1,
Fig.4 eint schematische Vorderansicht eines zu
schleifenden Golfschlägerkopfs und zweier zugehöriger Teilmodelle,
Fig. 5 eine Seitenansicht des in F i g. 3 dargestellten
Golfschlägerkopfs und
Fig.6 die Untersicht des Golfschlägerkopfs nach
Fig. 3.
In F i g. 1 der Zeichnung ist eine Kopierschleifmaschine zum Schleifen von Werkstücken mit unregelmäßiger
Körperform gezeigi.
Im vorliegenden Fall ist das Werkstück 2 ein hölzerner Gewehrschaft, an dem aus Metall bestehende
Teile 3,4 montiert sind.
Die Metallteile 4 gehörten zum Schloß des Gewehres und besitzen, wie in F i g. 3 gezeigt, sowohl oben einen
versenkten Abschnitt 5 als auch unten einen eingesetzten Abschnitt 6.
Der Gewehrschaft ist für die Schleifbearbeitung in vorgefräster Form zwischen zwei Einspannspirdeln 7
und 8 eingespannt, die ihrerseits in Lagerstützen 9 und 10 drehbar gelagert sind. Die Einspannspindeln 7, 8
können für das Ein- und Ausspannen des Werkstücks 2 auf übliche Weise in Richtung ihrer Längserstreckung
verfahren werden.
Über und unter dem eingespannten Werkstück 2 sind Werkzeugschlitten It und 12 vorhanden, die auf
Längsführungen in Richtung des Doppelpfeiles A bzw. B verfahrbar gelager; mpö. Die \ crahrtiewep'jng vi;i·!
übf Gewiiu'espindi.'ir! M und !4 sowie ni~!·,. t'.tv.i'ifcie
Gewindemiittern gesteuert, die mn den Schiiten II, 12
verbunden sind.
Wie F i g. 2 entnommen werden kann, besitzt jeder Werkzeugschlitten 11, 12 zwei Lagerplatten 15 bzw. 16,
die einander gegenüberliegend angeordnet und miteinander über eine Achse 17 verbunden sind. In F i g. 2 der
Zeichnung sind jeweils nur die Lagerplatten 15 des Werkzeugschlittens 11 zu sehen. Es ist deutlich zu
erkennen, daß jede Lagerplatte «5, 16 eine eigene Gewindespindel 13 besitzt.
Auf der Achse 17 ist ein Rohr 18 gelagert, von dem zwei einstückig damit verbundene Tragarme 19 und 20
wegragen. Die beiden freien Enden der Tragarme 19,20
sind mit einer Gabel 21 bzw. 22 versehen, wobei in der zuerst genannten Gabel 21 eine Kontaktrolie 23 und in
der zweiten Gabel 22 eine Kopierrolle 24 drehbar gelagert ist.
Die beiden Tragarme 19 und 20 sind aufgrund ihrer einstückigen Ausbildung mit dem Rohr 18 zu einer
Tragjrmeinheit 25 verbunden.
F i g. 1 kann entnommen werden, daß vom Tragarm 19 nach oben ein Stützarm 26 wegragt, an dessen freiem
Ende eine Umlenkrolle 27 drehbar gelagert ist. Um diese Umlenkrolle 27 und um die Kontaktrolle 23 ist ein
endloses Schleifband 28a gelegt, welches in Γ i g. 2 der Deutlichkeit halber weggelassen ist.
Der Antrieb des Schleifbandes 28a erfolg; im gezeigten Fall über Keilriemen 29 und 30. Der
Keilriemen 29 ist zwischen zwei Keilriemenicheiben 31 und 32 eingesetzt, von denen die erste auf der Welle 33
der Kontaktrolle 23 verkeilt ist, während die zweite auf
der Achse 17 drehbar gelagert is·. Einstückig mit der Keilriemenscheibe 32 ist eine zweite Keilriemenscheibe
34 ausgebildet, um die der Keilriemen 30 gelegt ist. Auf dem Werkzeugschlitten 11 ist oben deutlich ein
Antriebsmotor 35 zu sehen, der mit einer weiteren Keilriemenscheibe 36 für den Keilriemen 30 ausgestattet
ist.
Sofern der z. B. als Elektromotor ausgebildete Antriebsmotor 35 läuft, wird über die Keilriemen 29. 30
auch das Schleifband 28a in Bewegung gehalten.
Der Tragarm 19 wird mit Hilfe einer Kolben-Zyünder-Einheit
37 so nach unten gedrückt, daß das insgesamt mit 28 bezeichnete Bandschleifaggregai im
gezeigten Fall gut in Anlage an das Werkstück 2 kommt.
Der Werkzeugschlitten 12 ist im wesentlicher, gleich
aufgebaut wie der eben beschriebene Werkzeugschlitten 11. Deshalb sind fur gleiche Teile gleiche
Bezugszeichen verwendet. Es besteht jedoch der Unterschied, daß das mit 38 bezeichnete Bandschleifaggregat
des Werkzeugschlittens 12 mit einem Metallschleifband 39a bestückt ist, während das Schleifband
28a ein Hoizschleifband ist. Des weiteren ist die Keilriemenführung für den Antrieb des Schleifbandes
39a etwas anders gelegt. Im Falle des Werkzeugschlittens 12 führt von der Keilriemenscheibe 32 der
Keilriemen 29 statt zur Kontakt- zur Umlonkrolle 27,
wo die entsprechende Keilriemenscheibe auf der Welle der Umlenkrolle 27 aufgekeilt ist. Das Metallschleifband
39a weist in nicht gezeigter Weise eine größere Länge auf, als das Holzschleifband 28a. Auf diese Weise
können die Standzeiten beider Schleifbänder 28a. 39a einander angeglichen werden.
Fi g. 2 der Zeichnung kann entnommen werden, daß parallel zum Werkstück 2 zwei Teilmodelle 39 und 40
vorhanden sind, die ebenso wie das Werkstück 2 /'..■sehen Einspannspinueln ? und 8 gespannt sind. Auf
der rechten Seite in Γ i g. 2 i;: gezeigt, daß die Spindeln 8
jeweils durch die LagerstüUi. 10 hindurchg'riihrt und
am freien Ende mit einem Kettenrad 41 versehen sind.
die zum Erzeugen einer synchronen Drehbewegung miteinander über eine gemeinsame Antriebskette 42 in
Verbindung stehen. Der Antrieb der Kette 42 erfolgt über einen Elektromotor 43.
Gemäß der Erfindung ist jedem Teilmodell 39 bzw. 40 jeweils eine Kopierrolle, nämlich einmal die Rolle 24
und einmal die Rolle 44 zugeordnet, wobei die letztere durch das Teilmodell 40 verdeckt ist. Während die
Kopierrolle 24 der Tragarmeinheit 25 zugeordnet ist, ist die Kopierrolle 44 einer in F i g. 2 verdeckten und in
F i g. 1 lediglich angedeuteten Tragarmeinheit 45 zugeordnet. Diese ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie
die Tragarmeinheit 25. Sie befindet sich jedoch, wie aus F i g. 1 zu erkennen ist, unterhalb der Ebene des
Werkstücks 2 und der Teilmodelle 39, 40. Es sei klar herausgestellt, daß in der Tragarmeinheit 45 das
Bandschleifaggregat 38 und die Kopierrolle 44 miteinander formschlüssig verbunden sind, während in der
Tragarmeinheit 25 das Bandschleifaggregat 28 und die Kopierrolle 24 miteinander bewegungsgleich in Verbindung
stehen. Die Tragarmeinheit 45 besitzt ein ähnliches Rohr 18, das ebenfalls wie bei der Tragarmeinheit 25 auf
einer die beiden Lagerplatten 16 verbindenden Achse 57
verschwenkbar gelagert ist.
Das Werkstück 2 und die Teilmodelle 39 und 40 sind in einer Ebene nebeneinander und parallel zueinander
angeordnet, wobei das Teilmodell 39 für die Steuerung der Holzbearbeitung und das Teilmodell 40 für die
Steuerung der Metallbearbeitung Verwendung findet. Für das allseitige Schleifen des aus bezüglich den
Schleif eigenschaft en verschiedenen Werkstoffen, nämlich
aus Holz und Metall bestehenden Gewehrschafts sind die beiden Teilmodelle 39, 40 so aufeinander
abgestimmt, daß sie sich ergänzen. Dies geschieht dadurch, daß das Teilmodell 39 Steuerflächen 46
aufweist, bei denen sich das Bandschleifaggregat 28 im Eingriff mit dem Werkstück 2 befindet, und Verdickungen
47 besitzt, wo das ebengenannte Bandschleifaggregat 28 am Werkstück 2 nicht anliegt und infolgedessen
auch keine Bearbeitung stattfindet. Das Teilmodell 40 dagegen, mit Hilfe dessen das Metallschleifband 39a in
seiner Bewegung gesteuert wird, besitzt im wesentlichen dort, wo das Teilmodell 39 seine Steuerflächen 46
hat, seine Verdickungen 48 und dort, wo das Teilmodell
39 seine Verdickungen 47 besitzt, seine Steuerflächen 49. Im vorliegenden Fall sind z. B. die Verdickung 47 und
die Steuerfläche 49 in ihrer Funktion so überlappend ausgebildet, daß das Metallschleifband 39a in den
Randbereichen des Metallteiles 4 noch ein wenig über die Holzpberfläche des Gewehrschaftes hinwegstreicht,
um so einen bündigen Anschluß des Holzes an das Metallteil 4 zu erreichen. Es ist somit klar, daß die
Kopierrolle 44 den Schleifvorgang für die Metallteile 4 steuert, während die Kopierrolle 24 das Schleifen der
Holzteile des Werkstücks 2 steuert
Die erfindungsgemäße Kopierschleifmaschine wird folgendermaßen betrieben: Zuerst wird zwischen den
Einspannspindeln 7 und 8 der Werkstückrohling 2 eingesetzt, ebenso wie zwischen den anderen Einspannspindeln 7, 8 die Teilmodelle 39 und 40 eingesetzt
werden. Es ist darauf zu achten, daß die Teilmodelle 39,
40 untereinander und zu dem Werkstück 2 in der richtigen Position eingesetzt werden, so daß sich nicht
etwa ein Winkelversatz ergibt und entweder die beiden Teilmodelle 39,40 nicht miteinander harmonieren oder
eines der Teilmodelle 39, 40 zum Werkstück 2 nicht harmoniert Ist dies geschehen, so können über den
Elektromotor 43 und die Kette 42 die Spindeln 7,8 und damit sowohl das Werkstück 2 als auch die Teilmodelle
39,40 in Drehung versetzt werden. Als nächstes können
die Bandschleifaggregate 28, 38 durch Einschalten der Antriebe 35 anlaufen. Sodann werden die beiden
Werkzeugschlitten 11 und 12 in Bewegung gesetzt. Die
jeweiligen Kopierrollen 24 und 44 tasten nunmehr, z. B. am vorderen Ende beginnend, die dazugehörigen
Teilmodelle 39 und 40 ab und steuern damit die Bewegungen der entsprechenden Bandschleifaggregate
28 und 38. Soweit die Kopierrollen 24, 44 an einer Verdickimg 47, 48 anliegen, besteht ein Abstand
ίο zwischen dem Werkstück 2 und dem entsprechend
gesteuerten Bandschleifaggregat 28, 38. Andererseits befindet sich das entsprechende Bandschleifaggregat
28, 38 im Arbeitseingriff, soweit die dazugehörige Kopierrolle 24, 44 an einer der Steuerflächen 46, 49
anliegt.
Durch Drehen der Einsparinspindeln 8 und Verfahren
der Werkzeugschlitten 11 und 12 in Richtung der Pfeile
A und B werden die beiden Teilmodelle 39, 40 vollkommen durch die jeweiligen Kopierrollen 24, 44
abgetastet. Da die beiden Teilmodelle 39,44 sich in ihrer Steuerfunktion zur allseitigen Bearbeitung des Werkstücks
2 ergänzen, wird das Werkstück 2 insgesamt vollständig geschliffen. Dabei ist es möglich, den
Gewehrschaft im höchsten Maße form- und gewichtstreu zu schleifen. Eine Maßgenauigkeit von weniger als
2/to mm ist dabei erzielbar, was für Holz sehr genau ist
In F i g. 4,5 und 6 ist noch das allseitige Schleifen eines
Golfschlägerkopfes 50 aus Holz gezeigt. Solche Schlägerköpfe sind einstückig mit einem Schaft 51
versehen, der für die Befestigung der mit einem Handgriff versehenen Schlägerstange dient Die
Schlägerstange wird zu diesem Zweck in eine Bohrung des Schaftes 51 eingeführt und dort befestigt.
Der Schlägerkopf 50 selbst besteht aus hartem Schichtholz mit Schichten von einer ungefähren Stärke
von 1 mm. Auf der eigentlichen Schlagfläche 52 ist ein Kunststoffeinsatz 53 versenkt angebracht. An der
Unterseite des Schlägerkopfes 50 ist, wie in F i g. 6 gut gezeigt ist eine Metallplatte 54 aus Messing mit Hilfe
von Schrauben befestigt. Auch diese Platte 54 ist versenkt eingesetzt, so daß beim fertiggeschliffenen
Schlägerkopf 50 ein ebener Übergang zwischen der Metallplatte 54 und dem benachbarten zungenartigen
Bereichen 55 und 56 des Schlägerkopfes 50 besteht.
Der gezeigte Schlägerkopf 50 kann in seiner rohgefrästen Form zusammen mit dem bereits montierten
Kunststoffeinsatz 53 und der Metallplatte 54 auf seine fertige Form mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Kopierschleifmaschine geschliffen werden.
In F i g. 4 ist, analog zu der in Fi g. 1 und 2 gezeigten
Kopierschleifmaschine, die Vorderansicht der für die Bearbeitung des Schlägerkopfes 50 eingerichteten
Kopierschleifmaschine gezeigt Die Anordnung der Einzelteile der Kopierschleifmaschine ist jedoch nur
SS schematisch angedeutet
In Fig.4 ist ganz links das Werkstück, der
Schlägerkopf 50, gezeigt. Darüber befindet sich ein Bandschleifaggregat 57 mit einem Holzschleifband 57a
und darunter ein Bandschleifaggregat 58 mit dem
Metallschleifband 58a. Neben dem Schlägerkopf 50 ist
das erste Teilmodell 59 angedeutet, daneben das Teilmoden 60. Ober dem Teilmodell 59 ist eine
Kopierrolle 61 und unter dem Teilmodell 60 eine Kopierrolle 62 zu sehen. Analog zu der in Fig.2
gezeigten Kopierschleifmaschine wird das Holzschleifband 57a mit Hilfe der Kopierrolle 61 und das
Metallschleifband 58a mit Hilfe der Kopierrolle 62 gesteuert Zu diesem Zweck ist das Bandschleifaggregat
58 über eine erste Tragarmeinheit mit der Kopierrolle 62 gekoppelt, während das Bandschleifaggregat 57 mit
der Kopierrolle 6t über eine zweite Tragarmeinheit gekoppelt ist.
Es ist deutlich zu erkennen, daß das Teilmodell 59 an den schraffierten Stellen mit einer Verdickung 63
versehen ist, während der übrige Umfang eine Steuerfläche 64 bildet. Beim Teilmodell 60 ist in
Ergänzung zum Teilmodell 59 derjenige Teil, der der Steuerfläche 64 des Teilmodells 59 entspricht, als
Verdickung 65 ausgebildet und, analog dazu, der restliche Umfangsbereich als Steuerfläche 66. Im
gezeigten Fall sind beide Kopierrollen 61 und 62 gerade in Anlage an der jeweiligen Steuerfläche 64,66, weshalb
auch die beiden Schleifbänder 57a und 58a gemeinsam an dem Schlägerkopf 50 anliegen.
Die jeweiligen Drehachsen der Teiimodelle 59,60 und
des Schlägerkopfs 50 sind durch Achsenkreuze gekennzeichnet Der Bearbeitungsvorgang für den gezeigten
Schlägerkopf 50 läuft analog zu dem vorstehend
geschilderten Arbeitsvorgang des Gewehrschaftes. Lediglich wird bei dem gezeigten Schlägerkopf 50 auch
der Kunststoffeinsatz 53 von dem Holzschleifband 57a mit bearbeitet, da sich der verwendete Kunststoff
bezüglich seiner Schleifbarkeit nicht wesentlich von Holz unterscheidet.
In Fig. 5 ist schematisch die Verfahrbewegung der
einzelnen Bandschleifaggregate 57, 58 durch Pfeile eingezeichnet. Beim unteren Bandschleifaggregat 58,
das lediglich für die Bearbeitung der Metallplatte 54 dient, ist es möglich, dieses über den Bereich, in dem
keine Bearbeitung erfolgt, im Schnellgang zu verfahren und seine Verfahrgeschwindigkeit erst im Bereich des
Arbeitseingriffs zu verringern.
Um bei dem Schlägerkopf 50 an der Unterseite ein einheitliches .Schliffbild am Schluß der Bearbeitung zu
erzielen, ist es beabsichtigt, den Schlägerkopf 50 winkelgenau in der in F i g. 4 gezeigten Stellung zu
arretieren und mit Hilfe des Metallschleifbandes 58a die Unterseite insgesamt zu überschleifen.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen