DE2641568A1 - Werkzeug-schleifmaschine - Google Patents

Description

^te Pipl.- Ing. W. Scherrmann Dr.- Ing. R. Rüger

7300 Esslingen (Neckar), Webergasse 3, Postfach 348

Telefon

15. September 1976 Stuttgart _to7n) 355539

,., 359619

*?A JO rUKU Telex 07 256610 smru

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

Montanwerke Walter GmbH, Derendingerstr. 53, 74 Tübingen Werkzeug-Schleifmaschine

Die Erfindung betrifft eine Werkzeug-Schleifmaschine mit einer zur Aufnahme eines rundlaufenden Schneidwerkzeuges eingerichteten, drehbar gelagerten Aufnahmespindel und einer selbsttätigen, die Aufnahmespindel mit dem Werkzeug um jeweils eine oder mehrere Schneidenteilung (en) weiterschaltenden Teileinrichtung, von der ein Antriebsmotor der Aufnahmespindel angesteuert ist. Das Werkzeug kann ein Fräser, eine Reibahle od. ähnliches sein.

Bei einer aus der DT-PS 1 072 137 bekannten Messerkopfschleifmaschine dieser Art ist eine Teileinrichtung vorgesehen, die über einen hydraulischen Motor die Aufspannspindel zuerst in einer ersten Drehrichtung um mehr als eine Messerkopfteilung dreht, mit Hilfe eines durch ein Steuerorgan beeinflußten Steuerventiles den Hydraulikmotor in die entgegengesetzte zweite Drehrichtung umschaltet und nach Auflaufen gegen ein Anschlagelement stillsetzt. Das Steuerorgan ±st dabei als Fühlorgan in Gestalt eines gegen die Wirkung einer Schwenkfeder durch die zu schleifenden Messer schwenkbaren Schwenkhebels ausgebildet, der zugleich als Anschlag für das jeweils zu schleifende Messer während des Schleifvorganges dient. Die Drehrich-

809812/3105 - 2 -

_*_ 76 4 15GB

tungsumkehr beim Welterschalten des Messerkopfes erfordert eine gewisse Zeit, so daß insbesondere bei Fräswerkzeugen mit hohen Zähnezahlen die Gesamtschleifzeit beträchtlich wird. Außerdem muß die beim Schleifen notwendige Haltekraft von dem gleichzeitig als Steuer- oder Fühlorgan dienenden Schwenkhebel aufgenommen werden, so daß dieser verhältnismäßig stabil und groß ausgeführt werden muß. Bei positivem Spanwinkel der Messer besteht schließlich die Gefahr des Abgleitens des Schwenkhebels, wodurch ' Teilungs- und Rundlauffehler beim Schleifen entstehen.

Daneben sind in der Praxis Schleifvorrichtungen für Fräswerkzeuge bekannt, deren Teileinrichtungen mit Teilscheiben arbeiten, die aber extrem hochgenau geschliffen und jeweils auf den einzelnen Fräser abgestimmt sein müssen, wobei dann die der Schneidenteilung entsprechende Teilung mittels einer Index-Vorrichtung vorgenommen wird. Solche Teilscheiben sind einem gewissen Verschleiß unterworfen, was bedeutet, daß sie wegen des unvermeidlichen Reibverschleisses zwischen dem Index-Bolzen und der Teilscheibe mit der Zeit an Genauigkeit verlieren. Darüber hinaus ist es erforderlich, für alle Zähnezahlen von Werkzeugen, die auf einer solchen Vorrichtung geschliffen werden sollen, eigene Teilscheiben oder sog. Schaltscheiben auf Vorrat zu halten. Diese Teil- und Schaltscheiben sind aber wegen ihrer engen Tolerierung teuer, so daß die Bevorratung einen beträchtlichen Investitionsaufwand darstellt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Werkzeug-Schleifmaschine zu schaffen, die sich einerseits durch eine wesentlich kürzere Gesamtschleifzeit und andererseits durch einen geringen konstruktiven Aufwand bei großer Zuverlässigkeit und hoher Genauigkeit auszeichnet.

80981^/0105

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Fräswerkzeug-Schleifmaschine erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmespindel über ein spielfreies Getriebe hoher übersetzung mit einem elektrischen Schrittmotor gekuppelt ist, durch den die Aufnahmespindel bei der Weiterschaltung um im Vergleich zur Sehneidenteilung kleine Teilschritte weiterdrehbar ist, und daß durch den Schrittmotor die Aufnahmespindel in der am Ende der Weiterschaltung um eine Sehneidenteilung erreichten, der in eine exakt lagerichtige Schleifstellung überführten jeweiligen Schneide entsprechenden Stellung unverdrehbar gehalten ist.

Die neue Werkzeug-Schleifmaschine gestattet es, eine verhältnismäßig kurze Gesamtschleifzeit zu erzielen, weil eine Drehrichtungsumkehr bei den Schaltschritten entfällt, während andererseits auch jegliche Rüstzeit für das Wechseln von Teil- oder Schaltscheiben od.dgl. in Wegfall kommt Der elektrische Schrittmotor, der die Aufnahmespindel und damit das Werkzeug über das dazwischen geschaltete Getriebe um kleine Inkremente weiterbewegt, bis die jeweilige Schneide in die Schleifstellung überführt ist, gestattet es, eine praktisch beliebig große, genau definierte Genauigkeit der lagerichtigen Einstellung der Schneide für das Schleifen zu erzielen. Dabei lassen sich alle in der Praxis vorkommenden Schneidenteilungen exakt einstellen und beliebig oft mit gleicher Genauigkeit reproduzieren. Insbesondere bei Werkzeugen mit ungleicher Sehneidenteilung kann die Anordnung derart getroffen sein, daß der Schrittmotor mittels eines, von jeweils einer Schneide des Werkzeuges betätigten, Fühlorganes angesteuert ist. Das Fühlorgan, das den Schrittmotor ansteuert, kann dabei berührungslos sein, beispielsweise, indem es in Gestalt eines

809812/0105

induktiven Gebers ausgebildet ist. Ein solches berührungsloses Fühlorgan gestattet es, auf mechanische übertragungselemente zu verzichten, so daß sich bei hoher Genauigkeit sehr einfache Verhältnisse ergeben.

Die Anordnung kann aber auch derart getroffen sein, daß das Fühlorgan ein von der jeweiligen Schneide oder einem zu dieser in fester Zuordnung stehenden Teil des Werkzeuges betätigter Tastfinger ist, der mit einem den Schrittmotor steuernden Schalter gekuppelt ist. Da der Tastfinger keinerlei Stützfunktion auszuüben hat, sondern lediglich zum Abtasten der Position der Schneide dient, kann er sehr klein und damit genau wirkend sein. Zweckmäßig ist es dabei, wenn der Tastfinger längsverschieblich und schwenkbar gelagert ist, doch sind auch andere Anordnungen denkbar.

Bei Werkzeugen mit gleicher Schneidenteilung, bei denen es auf eine extrem genaue Schneidenteilung ankommt, ist es vorteilhaft, wenn der Schrittmotor durch einen auf eine feste, der jeweiligen Schneidenteilung entsprechende Schrittzahl eingestellten Zähler angesteuert ist. Die von dem Schrittmotor ausgeführte Schrittzahl ist beispielsweise über einen sogenannten Dekadenschalter vorwählbar. Damit kann eine mikrometergenaue Fortschaltung der Aufnahmespindel durch den Schrittmotor erzielt werden.

Der Schrittmotor ist derart ausgebildet, daß er selbsthaltend ist, d.h., daß er das von der Schleifkraft herrührende Drehmoment aufnehmen kann, so daß die Aufnahmespindel während des Schleifvorganges unverdrehbar gehalten ist. Um den Einfluß eines etwa auftretenden Getriebespieles auszuschalten, kann es vorteilhaft sein, der Aufnahmespindel eine gesteuerte Bremse zuzuordnen.

8 0 9 8 1 2 ■' 0 1 0 5 _ 5

> 26A15R8

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Werkzeug-Schleifmaschine gemäß der Erfindung im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht und in schematischer Darstellung,

Fig. 2 die Maschine nach Fig. 1, in einer Ansicht von vorne und in schematischer Darstellung,

Fig. 3 die Maschine nach Fig. 1, in einer anderen Ausführungsform in einer schematischen Darstellung entsprechend Fig. 2 und

Fig. 4 die Maschine nach Fig. 1, in einer weiteren Ausführungsform, in einer schematischen Darstellung entsprechend Fig. 2.

809812/0 105

Die Werkzeug-Schleifmaschine weist eine in einem bei 1 angedeuteten Maschinengestell in Wälzlagern 2, 3 präzise gelagerte Aufnahmespindel 4 auf, die mit einem Aufnahmekonus 5 ausgebildet ist, der es gestattet, ein bei 6 angedeutetes Fräswerkzeug in Gestalt eines Messerkopfes aufzunehmen, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit Wendeschneidplatten 7 bestückt ist, deren Hauptschneide 8 durch eine in Fig. 1 bei 9 gestrichelt angedeutete angetriebene Topfschleifscheibe geschliffen ι werden.

Die Aufnahmespindel 4 trägt ein mit ihr drehfest verteiltes Zahnrad 10, das mit einem auf einer in dem Maschinengestell 1 drehbar gelagerten Welle 11 sitzenden Zahnrad 12 in Eingriff steht. Das Zahnrad 12 ist mit einem dritten Zahnrad 13, welches auf der Getriebewelle 11 frei drehbar gelagert ist, mittels einer wahlweise ein- und ausrückbaren elektrischen Lamellenkupplung 140 gekuppelt, während andererseits das Zahnrad 13 mit einer Schnecke 14 in Eingriff steht, die in dem Maschinengestell 1 mittels einer mit ihr drehfest verbundenen Welle 15 drehbar gelagert ist. Auf die Welle 15 ist ein weiteres, viertes Zahnrad 16 drehfest aufgesetzt, das durch ein auf der Abtriebswelle 17 eines Schrittmotors 18 sitzenden Antriebsritzel 19 angetrieben ist.

Der Schrittmotor 18 führt beispielsweise 200 Schritte pro Umdrehung aus; er arbeitet mit einer Schrittfrequenz von 5.000 Schritte pro Sekunde, wobei der Schrittfehler beispielsweise bei + 3 % Schrittwinkel bei 200 Schritten liegen kann. Die übersetzung des aus den Zahnrädern 10, 12, 13, 16, 19 und der Schnecke ^:i4 bestehenden Getriebes ist derart gewählt, daß .die Aufnahmespindel 4 bei den erwähnten 5.000 Schritten pro Sekunde des Schrittmotors 18 η - 10 U/min, ausführt.

80981 2/0105

^J 26A1568

Um zu erreichen, daß in dem Getriebe stets eine einseitige Zahnflankenanlage gewährleistet ist, ist auf die Aufnahmespindel 4 eine Bremsscheibe 20 aufgekeilt, die mit zwei bei 21 angedeuteten, federnd aufgedrückten Bremsbacken zusammenwirkt.

Der Schrittmotor 18 ist in der Ausführungsform nach Fig. 2 durch einen Endschalter 22 gesteuert, der in der Netzzuleitung des Schrittmotors 18 liegt und durch ein Fühlorgan in Gestalt eines Tastfingers 23 ausgeschaltet werden kann. Der Tastfinger 23 ist in der Nähe des beispielsweise eine ungleiche Schneidenteilung aufweisenden Fräswerkzeuges 6 an dem Maschinengestell 1 bei 24 verschieblich gelagert; er tastet die Spanfläche der jeweils in die bei 25 angedeutete Schleifstellung einlaufenden Wendeschneidplatte 7 ab. Dabei wird er um einen definierten Weg längsverschoben, der zur Betätigung des Endschalters 22 ausreicht. Sowie der Endschalter 22 geöffnet wird, ist die richtige Schleifstellung für die jeweilige Wendeschneidplatte 7 erreicht, während der Schrittmotor 18 stillgesetzt wird. Das Haltemoment des Schrittmotors 18 reicht aus, um über das Getriebe mit den Zahnrädern 10, 12, 13, 16, 19 und die Schnecke 14 die beim Schleifen der Schneide 8 auf das Fräswerkzeug 6 übertragene Druckkraft aufzunehmen. Der Tastfinger 23 hat deshalb keinerlei Stützfunktion; er dient lediglich zum Abtasten der Stellung der Schneide 8.

Sowie die Schneide 8 geschliffen ist, wird der Tastfinger 23 durch eine nicht weiter dargestellte Stellvorrichtung, beispielsweise in Gestalt eines Drehmagneten, axial zurückgezogen und gleichzeitig seitlich weggedreht, so daß er aus dem Eingriffsbereich des Fräswerkzeuges 6 und der Wendeschneidplatten 7 herauskommt. Daraufhin wird der Schrittmotor 18 wieder eingeschaltet, der das Fräswerkzeug 6 in der durch einen Pfeil 26 (Fig. 2, 3) angedeuteten Richtung weiterdreht. Sobald die soeben geschliffene Wendeschneid-

809812/0 105

platte 7 unter dem Tastfinger 23 vorbeigedreht ist, wird dieser wieder in seine in Fig. 2 dargestellte Meßstellung zurückgeschwenkt/ so daß er die sich nähernde nächste Wendeschneidplatte 7 wieder abtasten kann. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis alle Schneiden 8 geschliffen sind.

Die in Fig. 3 dargestellte alternative Ausführungsform entspricht grundsätzlich jener nach Fig. 2; gleiche Teile ι sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Anstelle des Tastfingers 23 der Ausführungsform nach Fig. 2 ist ein berührungsloses Fühlorgan in Gestalt eines induktiven Näherungsschalters 27 vorgesehen, an dem sich die Schneiden 8 der Wendeschneidplatten 7 in einem bestimmten geeigneten Abstand vorbeibewegen. Erreicht eine Schneide 8 die bei 25 angedeutete Schleifstellung, so schaltet der induktive Näherungsschalter den Schrittmotor 18 ab.

Nach Beendigung des SchleifVorganges der Schneide 8 wird der Schrittmotor wieder eingeschaltet, worauf er das Fräswerkzeug 6 in der Richtung des Pfeiles 26 weiterdreht. Während dieser Drehbewegung wird der induktive Näherungsschalter 27 wieder wirksam gemacht, so daß der Schrittmotor 18 wiederum abgeschaltet wird, sowie die nächste Schneide 8 in die Schleifstellung 25 einläuft. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis alle Schneiden 8 geschliffen sind.

Der induktive Näherungsschalter 27 gestattet es, eine sehr hohe Genauigkeit zu erzielen und andererseits auf mechanische ttbertragungselernente etc. zu verzichten.

80981 2/0105

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist die Anordnung derart getroffen, daß auf ein Fühlorgan Überhaupt verzichtet ist. In diesen Falle ist der Schrittmotor 18 durch ein Zählwerk angesteuert, das in einer bei

30 angedeuteten elektronischen Schaltung enthalten ist und dem ein Dekadenschalter zugeordnet ist, der an einer bei

31 dargestellten Stromquelle liegt, die den Schrittmotor 18 speisen kann. Der Dekadenschalter gestattet es, eine bei 32 angedeutete Zählereinstellung vorzuwählen, die ih+· rerseits die Zahl der Schritte bestimmt, nach deren Ausführung der Schrittmotor 18 stillgesetzt wird. Auf diese Weise ist es möglich, bei einem Werkzeug mit gleicher Schneidenteilung die Schneiden 8 derart anzuschleifen, daß sich eine extrem genaue Schneidenteilung ergibt. Dabei braucht lediglich zunächst eine Wendeschneidplatte 7 mit ihrer Schneide in die Schleifstellung 25 einjustiert und der Dekadenschalter auf eine der Schneidenteilung entsprechende Schrittzahl eingestellt zu werden. Nach Abschluß des Schleifvorganges an der Schneide in der Schleifstellung 25 stehenden Wendeschneidplatte wird das Werkzeug von dem Schrittmotor selbsttätig um die an dem Dekadenschalter eingestellte Schrittzahl weitergedreht, die exakt der Schneidenteilung entspricht, worauf die nächste Schneide 8 in der Schleifstellung steht und geschliffen wird. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis alle Schneiden 8 am Umfang des Werkzeuges geschliffen sind.

Die elektrische Lamellenkupplung 140 ist während des Schleif- und Weitervorganges jeweils eingerückt, so daß die beiden Zahnräder 12, 13 starr miteinander gekuppelt sind. Die Lamellenkupplung 140 gestattet es aber, beispielsweise beim Aufsetzen des FräsWerkzeuges 6 auf die Aufnahmespindel 4, die Aufnahmespindel 4 unabhängig von dem Schrittmotor 18 durchzudrehen.

- 10 -

80981 2/0105

Claims (8)

7641568 - «3Γ- Patentansprüche

1.yWerkzeug-Schleifmaschine mit einer zur Aufnahme eines "~-^ rundlaufenden Schneidwerkzeuges eingerichteten, drehbar gelagerten Aufnahmespindel und einer selbsttätigen, die Aufnahmespindel mit dem Werkzeug um jeweils eine oder mehrere Schneidenteilung(en) weiterschaltenden Teileinrichtung, von der ein Antriebsmotor der Aufnahmespin-¹ del angesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmespindel (4) über ein spielfreies Getriebe (10 bis 19) hoher Übersetzung mit einem elektrischen Schrittmotor (18) gekuppelt ist, durch den die Aufnahmespindel (4) bei der Weiterschaltung um im Vergleich zur Schneidenteilung kleine Teilschritte weiterdrehbar ist und daß durch den Schrittmotor (18) die Aufnahmespindel (4) in der am Ende der Weiterschaltung um eine Schneidenteilung erreichten, der in eine exakt lagerichtige Schleifstellung (25) überführten jeweiligen Schneide entsprechenden Stellung unverdrehbar gehalten ist.

2. Werkzeug-Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (18) mittels eines von jeweils einer Schneide (8) des Werkzeuges betätigten Fühlorganes (23, 27) angesteuert ist.

3. Werkzeug-Schleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlorgan (27) berührungslos ist.

4. Werkzeug-Schleifmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlorgan (27) ein induktiver Geber ist.

5. Werkzeug-Schleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlorgan (23) ein von der je-

8 0 9 8 ^! ~_£ .05

- TI -

weiligen Schneide (8) oder einem zu dieser in fester Zuordnung stehenden Teil des Werkzeuges (6) betätigter Tastfinger (22) ist, der mit einem den Schrittmotor (18) steuernden Endschalter (22) gekuppelt ist.

6. Werkzeug-Schleifmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastfinger (23) längsverschieblich und schwenkbar gelagert ist.

7. Werkzeug-Schleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (18) durch einen auf eine feste, der jeweiligen Schneidenteilung entsprechende Schrittzahl eingestellten Zähler (3O, 32) angesteuert ist.

809812/0105