DE3220663C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleif- oder Fräsmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Derartige Maschinen, bei denen der Krümmungsradius der kreis­ bogenförmigen Wege der Spindel auf den Werkzeugradius ein­ stellbar ist, haben gegenüber Maschinen anderer Art (DE-PS 9 07 027, GB-PS 12 58 273, US-PS 28 63 361) den Vorteil, daß der Werkzeugumfang den Koordinatenschnittpunkt der Maschine, in bezug auf den der Werkstückvorschub erfolgt, unabhängig von der jeweiligen Schwenklage des Werkzeugs berührt.

Eine Maschine der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 14 27 054 bekannt. Die bekannte Maschine hat einen Maschinen­ kopf, der einen Revolverkopf mit Werkzeugen trägt. Der Maschi­ nenkopf ist auf einem Kreuzschlitten angeordnet, der von einem Kugelschalenteil getragen wird. Der Kugelschalenteil ist auf vier Gleitflächen abgestützt, und fest mit drei zueinander senkrechten Bolzen verbunden. Jeder der Bolzen ist mittels einer Schraubenspindel zum Drehen des Kugelschalenteils schwenkbar. Durch den Schlitten kann das jeweils verwendete Werkzeug so verschoben werden, daß seine Angriffsfläche den Koordinatenschnittpunkt in jeder Schwenklage des Maschinen­ kopfs berührt. Der Radius der Bewegungsbahn der Werkzeugspin­ del kann also dem Werkzeugdurchmesser angepaßt werden. Die Aufspannplatte für das zu bearbeitende Werkstück ist um eine Achse drehbar und in den drei Achsenrichtungen verschiebbar.

Die bekannte Maschine hat neben konstruktiven Unzulänglichkei­ ten (der Kugelschalenteil muß in der jeweiligen Lage mittels einer Klemmvorrichtung gesichert werden, wobei er sich unver­ meidlich etwas verschiebt), vor allem folgenden Nachteil: Wenn der Kugelschalenteil um zwei Achsen gedreht wird, so ist nur die erste Drehung auf das Koordinatensystem der Maschine bezo­ gen. Die zweite Drehung erfolgt nicht in bezug auf das Koordi­ natensystem der Maschine sondern in bezug auf eine durch die erste Drehung gedrehtes Koordinatensystem. Damit ist es nicht möglich, die in die gewünschte Lage geschwenkte Schleifscheibe während der Bearbeitung des Werkstücks in bezug auf eine Koor­ dinatenachse der Maschine zu schwenken. Das ist aber, wie wei­ ter unten im Zusammenhang mit der Erfindung erläutert, für ein nach Koordinaten gesteuertes Profilschleifen entscheidend, weil ein gesteuertes Schwenken der Schleifscheibe praktisch nur im Koordinatensystem der Maschine erfolgen kann, in dem auch das Werkstück bewegt wird. Mit der bekannten Maschine kann außerdem nicht oszillierend schräg hinterschliffen wer­ den. Ferner ist die Schwenkbarkeit des Kugelschalenteils und damit der Werkzeugspindel auf verhältnismäßig kleine Winkel beschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die in einer je­ weils gewünschte Ausgangslage in bezug auf das vorgegebene Ko­ ordinatensystem der Maschine eingestellte Werkzeugspindel in einer in bezug auf das Koordinatensystem einstellbaren Rich­ tung oszillierend antreibbar ist, und während der Bearbeitung des Werkstücks um eine Achse des vorgegebenen Koordinatensy­ stems drehbar ist, damit das Werkzeug an jeder Stelle der zu bearbeitenden Profilkontur im günstigsten Winkel zu dieser steht und oszilliert wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, in der nur die erfin­ dungswesentlichen Teile der Maschine schematisch dargestellt, der Spindelantrieb und die Werkstückaufnahme sowie deren Bewe­ gungsvorrichtung weggelassen sind. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht,

Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht zu Fig. 1 und 2, und

Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Darstellung beim Schleifen einer Schrägfläche mit oszillierender Schleifscheibe.

In den Zeichnungen bezeichnen x, y, z ein rechtwinkliges Ach­ senkreuz, 0 dessen Schnittpunkt, y′, z′ bzw. x′′, z′′ bzw. x′′′, y′′′ die Achsen nach einer Drehung (bezogen auf die Zeichnung) im Uhrzeigersinn um die x- bzw. y- bzw. z-Achse. Die in Fig. 2 und 3 auch nach einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn darge­ stellten Achsen sind nicht bezeichnet.

Die in Normalstellung horizontale, das Werkzeug 1, z. B. eine Schleifscheibe oder einen Fräser, tragen­ de Spindel 2 ist auf einem Schlitten 3 gelagert, der längs eines Arms 4 verschiebbar geführt ist. Der Arm 4 ist senkrecht auf einem Kreuztisch 5, 6 mon­ tiert, dessen Schlitten 5 parallel zur Spindel 2 und dessen Schlitten 6 rechtwinklig zur Spindel 2 verschiebbar ist. Der Schlitten 6 ist der Hub­ schlitten beim Arbeiten mit oszillierendem Werk­ zeug 1 (Oszillation 15 in Fig. 4). Die Antriebsvor­ richtung für den Hubschlitten 6 ist ebenso wie die für die Spindel 2 an sich bekannter Art und nicht dargestellt. Der Kreuztisch 5, 6 ist auf einem Segment 7 montiert, das an einer kreisbogenförmigen Führung 8 um die Achse y schwenkbar ist (Fig. 1 und 4). Die Führung 8 ist an einem Teil 9 gebildet, das auf einer (in Fig. 3 nicht dargestellten) Grundplat­ te 10 um einen zur Achse z koaxialen Zapfen 11 schwenkbar gelagert (Fig. 3) und vorzugsweise mit einem zusammen mit dem Werkstückvorschub programm­ gesteuerten (nicht dargestellten) Schwenkantrieb ver­ bunden ist.

Der Kreuztisch 5, 6 ist am Segment 7 um eine die Achsenlinie der Spindel 2 schneidende und durch den Schnittpunkt 0 der Achsen x, y, z gehende Achsen­ linie (x-Achse in Fig. 1 und 2, x- bzw. x′′′-Achse in Fig. 3, x′′-Achse in Fig. 4) drehbar, wie aus Fig. 2 ersichtlich.

Der Krümmungsradius der Führung 8 und die Verschieb­ barkeit der Schlitten 3, 5 und 6 sind so bemessen, daß jedes der Werkzeuge, für deren Verwendung die Maschine eingerichtet ist, in die Lage gebracht werden kann, in welcher die Achsenlinie z eine Tangente des äußersten Werkzeugumfangs ist.

Die Maschine ist mit einem ortsfesten Profilprojek­ tor ausgerüstet, dessen optische Achse mit der Achse z zusammenfällt, und von dem nur der Objektiv­ tubus 12 in Fig. 1, 2 und 4 dargestellt ist. Objekt­ ebene des Projektors ist die Ebene der Achsenlinien x und y. Auf der Abbildungsfläche des Projektors ist die Lage der z-Achse markiert.

Beim Arbeiten mit der Maschine wird zuerst das Werk­ zeug 1 in horizontaler Stellung des Armes 4 durch Verschiebung der Schlitten 3, 5 und 6 in die Stel­ lung gebracht, in welcher der äußerste Werkzeug­ umfang die Achsenlinie z im Schnittpunkt 0 der drei Achsen x, y und z berührt. Diese Operation wird nach einem Auswechseln des Werkzeugs sowie dann wiederholt, wenn der Werkzeugradius infolge Ab­ nutzung abgenommen hat.

Nach dieser Einstellung des Werkzeugs 1 berührt dessen äußerster Umfang den Schnittpunkt 0 der drei Achsen x, y, z auch nach einer Drehung des Kreuztisches 5, 6 um die Achse x (bzw. x′′ oder x′′′), nach einer Schwenkung des Segments 7 um die Achse y (bzw. y′′′) und nach einer Schwenkung der Segment­ führung 7, 8 um die Achse z, und auch nach mehreren dieser Dreh- und Schwenkbewegungen. Bei oszillieren­ dem Werkzeug 1 ist eine Ebene, (z. B. y, z in Fig. 1 oder 2, y′′′, z in Fig. 3 oder y, z′′ in Fig. 4), auf welcher der Schnittpunkt 0 der Achsen x, y und z liegt, Tangentialebene des Werkzeugs 1 und damit Bearbeitungsebene, unabhängig davon, ob das Werk­ zeug in der in Fig. 1, 2 und 3 ausgezogen darge­ stellten oder in einer in diesen Figuren strich­ punktiert dargestellten, einfach oder mehrfach ge­ schwenkten Lage oszilliert wird. Wesentlich dafür ist, daß der Abstand der Spindel 2 vom Schnitt­ punkt 0 der drei Achsen x, y, z bei der Drehung und bei den beiden Schwenkungen unverändert bleibt. Bei der Drehung um x bzw. x′′ oder x′′′, ist dies offen­ sichtlich. Bei der Schwenkung um y bzw. y′′ be­ wegt sich die Spindel 2 um den Punkt 0 auf einem kreisbogenförmigen Weg a, dessen Radius der Werk­ zeugradius ist, und bei der Schwenkung um die Achse z bewegt sich die Spindel um den Punkt 0 auf einem ebenfalls kreisbogenförmigen Weg b, dessen Radius der Werkzeugradius ist.

Der Punkt 0 wird als Bezugspunkt für den Werkstück­ vorschub verwendet. Beispielsweise zum Schleifen einer unteren Abschrägung 13 an einem Werkstück 14 (Fig. 4) wird der Arm 4 entsprechend dem Abschrä­ gungswinkel nach unten geschwenkt. In diese Lage wird durch Antrieb und Oszillation (15) des Werk­ zeugs 1 das Werkstück 14 bearbeitet, indem es hori­ zontal so bewegt wird, daß der obere Rand der ge­ wünschten Abschrägung an dem durch den Schnittpunkt der Achsenlinien x, y und z gebildeten Bezugspunkt läuft. Dabei kann das Werkzeug 1 auch in einer um die Achse x gedrehten Lage (Fig. 2) verwendet und um die Achse z geschwenkt werden (Fig. 3), wobei der Bezugspunkt, wie erwähnt, unverändert bleibt. Der Werkstückvorschub kann auf beliebige Art be­ wirkt werden, z. B. programmgesteuert nach Koordina­ ten, nach einer Schablone oder handgesteuert. Das Werkstück braucht zur Bildung geneigter, auch in verschiedenem Maße geneigter Flächen nicht in ge­ neigter Lage eingespannt und stets nur in der Hori­ zontale bewegt zu werden, wobei der Vorschub (Strecken, Radien, Winkel) unmittelbar den vom Konstrukteur üblicherweise auf die Horizontal­ ebene bezogenen Angaben entnommen werden kann.

Claims (5)

1. Schleif- oder Fräsmaschine, bei der die das schei­ benförmige Werkzeug (1) aufnehmende Werkzeugspindel (2) auf zwei kreisbogenförmigen Wegen (a, b) mit gemeinsa­ mem Mittelpunkt (0), deren Ebenen (x, z und x, y) ein­ ander rechtwinklig schneiden, bewegbar geführt und senkrecht (x, x′′, x′′′) zur jeweiligen Tangentialebene der kreisbogenförmigen Wege (a, b) sowie in ihrer zur Tangentialebene parallelen Achsenrichtung (y, y′′′) verschiebbar an einem Träger (7) gelagert ist, der längs einer Kreisbogenführung (8, 9) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (2) zsätzlich zu den beiden Verschiebungsrichtungen (x, x′′, x′′′; y, y′′′) in einer dritten Richtung (z, z′, z′′) verschiebbar ist, die rechtwinklig zur Spindel­ achse (2) und parallel zur jeweiligen Tangentialebene der kreisbogenförmigen Wege (a, b) ist, daß sie in der dritten Richtung (z, z′, z′′) oszillierend (15) antreib­ bar ist, und die Kreisbogenführung (8, 9) drehbar um ein ortsfestes Drehlager (11) gelagert ist, dessen Achsenlinie (z) die Krümmungsachse (y) der Kreisbogen­ führung (8, 9) rechtwinklig schneidet.

2. Maschine nach Anspruch 1, bei der die Spindel (2) um eine ihre Achsenlinie und den Mittelpunkt (0) der kreisbogenförmi­ gen Wege (a, b) schneidende Linie (x, x′′, x′′′) drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (2) um diese Linie (x, x′′, x′′′) drehbar am Träger (7) gelagert ist.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Träger als Kreissegment (7) längs der Kreisbogenführung (8, 9) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (2) längs eines Armes (4) verschiebbar (3) gelagert, der Arm (4) von einem zu ihm senkrechten Kreuztisch (5, 6) getragen und der Kreuztisch (5, 6) am Segment (7) befestigt ist.

4. Maschine nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Arm (4) am Segment (7) um eine zu diesem radiale Achse (x) drehbar gelagert ist, die durch den Punkt (0) geht, in dem die Krümmungsachse (y) der Kreisbogenführung (8, 9) de­ ren Schwenkachse (z) schneidet.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwenkachsenlinie (z) der Kreisbogenfüh­ rung (8, 9) mit der optischen Achse einer vergrößernden Ab­ bildungsvorrichtung (12) zusammenfällt, in deren Bildebene diese Achsenlinie (z) markiert und ein dieser benachbarter Teil des Werkzeugumfangs abgebildet wird.