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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung, insbesondere durch Schleifen,
von durch cycloidische Kurven begrenzten Querschnittsprofilen Cycloidische Kurven
entstehen bekanntlich durch Abrollen eines Rollkreises auf oder in einem feststehenden
Grundkreis, wobei der die Kurve erzeugende Punkt in' einem bestimmten Abstand vom
Rollkreismittelpunkt an der Winkelgeschwindigkeit des Rollkreises teilnimmt. Die
Kurvennormale geht hierbei stets durch den erzeugenden Punkt und durch den Berührungspunkt
der beiden Rollkreise.
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Ein aus diesen kinematischen Beziehungen abgeleitetes Verfahren zur
Herstellung cycloidischer Kurvenprofile bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß
die aus dem Abrollen der Rollkreise oder der diese ersetzenden Getriebe sich ergebenden
Bewegungen ihren Drehpol im Rollkreismittelpunkt haben, während der Mittelpunkt
der zu erzeugenden Kurve mit dem Grundkreismittelpunkt zusammenfallen muß, weshalb
erst besondere Hilfsmittel erforderlich sind, um die im Rollkreismittelpunkt erhaltenen
Bewegungen unverändert auf den Grundkreismittelpunkt zu übertragen. Diese Hilfsmittel
gewähren jedoch keine völlig spielfreie Übertragung der Bewegungen und unterliegen
überdies einer hohen inneren Reibung, mit dem Ergebnis, daß, besonders nach eingetretener
Abnutzung, die zu erzeugende Kurve fehlerhaft ausfällt.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird demgegenüber für die Herstellung
von durch cycloidische Kurven begrenzten Querschnittsprofilen ein Verfahren benutzt,
bei
dem der geschilderte Übelstand völlig beseitigt ist, weil die
an das Werkstück abzugebenden Bewegungen unmittelbar im Kurvenmittelpunkt entstehen.
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Cycloidische Kurven können nämlich auch dadurch erzeugt «-erden, daß
die Seiten eines Gelenl;par:illelograiiiins um einen gemeinsamen Eckpunkt Drehbewegungen
ausführen, deren Winkelgeschwindigkeiten und Drehrichtungen in einem bestimmten
Übersetzungsverhältnis stehen, wobei der dein Drehpol diagonal regenüberliegende
Eckpunkt des Parallelogramms eine cycloidische Kurve beschreibt. Je nachdem, oh
die Drehrichtungen der Seiten gleich- oder entgegengesetzt gerichtet sind, ergeben
sich cv-cloidische Kurven von verschiedener Form.
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Stehen die Winkelgeschwindigkeiten der Seiten in einem ganzzahligen
Verhältnis zueinander, wie beispielsweise i : 3 bzw. i, so werden in sich geschlossene
Kurvenzüge erzeugt, deren Periodenzahl durch die Größe und Richtung der auf eine
Parallelogrammseite bezogenen Drehwinkel bestimmt ist. Die Längen derParallelogrammseiten
entsprechen dabei der halben Summe und der halben Differenz des größten und kleinsten
Kurvenhalbmessers, und die Kurvennormale geht stets so durch den erzeugenden Eckpunkt
des Parallelogrannns, daß sie auf den Parallelogrammseiten oder ihren Verlängerungen
Strecken abschneidet, die im Verhältnis der Periodenzahl zueinander stehen.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht;
es zeigen Abb. i a und 11) schematische Darstellungen zur Erläuterung der Entstehung
einer c5-cloidischen Kurve, das Gelenkparallelogramm in zwei verschiedenen Stellungen
in bezog auf eine feststehende Kurve: Abb. i c ist eine der Abb. i a entsprechende
Darstellung mit einer Ergänzung; Abb.2a und 2b sind schematische Darstellungen einer
anderen Kurvenform, wiederum, wie bei Abb. i a und i b, in zwei Stellungen, jedoch
bei sich drehender Kurve und parallel geführter Kurvennormalen; Abb.3 zeigt eine
schematische Seitenansicht einer Maschine nach der Erfindung, Abb. d. Aufsicht zu
Abb. 3, Abb. 3 eine die Kurvenform und -größe bestirninende Getriebeeinheit in Seitenansicht,
Abb.6 eine ähnliche Getriebeeinheit im Längsschnitt, Abb. 7 eine 1Iaschine nach
der Erfindung in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, Abb. 8 den oberen Teil einer
Maschine gemäß Abb. 7 vergrößert, ebenfalls teilweise im Schnitt, Abb. 9 den Werkzeugträger
nebst Antriebsmotor im Schnitt, Abb. 9a den Werkstückträger (geschnitten) für Außenschleifen,
Abb. 9b den Werkstückträger (geschnitten) für Innenschleifen, Abb. io einen (Querschnitt
durch den in Abb. S wiedergegebenen oberen Teil der Maschine, Abb. i i Schnitt durch
die Antriebsvorrichtung für (las Werkstück bei Profilschleifen, Alb. 12 Schnitt
durch die Werkstückantriebsvorrichtung beim gewöhnlichen Rundschleifen.
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In :ebb. i a ist eine in sich geschlossene Kurve gezeigt, deren Form
einen beispielsweise sich dreimal wiederholenden Verlauf aufweist. Diese Kurve entsteht
durch die Bewegung des Gelenkparallelogramms A-B-C-D, dessen Eckpunkt A mit dem
Kurvenmittelpunkt zusammenfällt und dessen Seiten --D = (R + r) : 2 und A-B
= (R-r) : 2 sind. Die Seiten --D und A-B drehen sich um den Punkt A als Drehpol,
und zwar in diesem Falle in gleichgerichtetem Drehsinne (vgl. die Pfeile), wobei
sich die Seite A-B mit einer Winkelgeschwindigkeit w1 und die Seite A-D mit einer
solchen von w2 fortbewegten (vgl. auch Abb. i c).
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Geht der die Kurve erzeugende Eckpunkt C des Gelenkparallelogramms
A-B-C-D, der dem Drehpol A diagonal gegenüberliegt, durch die Kulminationspunkte
der Kurve, d. h. durch diejenigen Punkte, welche am weitesten außen bzw. am weitesten
innen liegen (im vorliegenden Falle sind je drei solcher Punkte vorhanden), so fallen
sämtliche Parallelogrammseiten jedesmal in eine gestreckte Linie, z. B. in die Linie
E-F, und zwar so, daß die Entfernung eines außenliegenden Kulminationspunktes vom
Drehpol A der Summe der Dei- ; den Parallelogrammseiten, also A-D + A-B entspricht,
während die Entfernung eines innenliegenden Kulminationspunktes vom Drehpol A gleich
der Differenz der beiden Parallelogrammseiten, also A-D- A-B ist.
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In dem angenommenen Beispiel verhalten sich die Winkelgeschwindigkeiten
w, : w2 = .l : i. Hat sich daher die Parallelogrammseite A-D in bezog auf die :Mittellinie
E-A-F um den Winkel ß gedreht, so hat sich in der- 1 selben Zeit die Parallelogrammseite
A-B um den Winkel a -1-- ß = ,4 gedreht; der Winkel a, d. h. die Verdrehung der
Parallelogrammseite --D gegenüber der Parallelogrammseite A-D in derselben Zeiteinheit
be- 1 trägt daher 3ß.
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Zerlegt man die Bewegung des Punktes C in die einzelnen Tangentialbewegungen,
die ihm die Parallelogrammseiten erteilen (Abb. i c), so erhält man die Geschwindigkeiten
v1 i und v2, die die resultierende Geschwindigkeit v$ des Punktes C ergeben, deren
Richtung
gleichzeitig die Tangente an die Kurve im Punkt C darstellt.
Die Senkrechte hierzu schneidet die Parallelogrammseiten in den Punkten H und G.
und ist Kurvennormale. Da aber auch die Strecken C-L und C-N senkrecht auf den dazugehörigen
Seiten B-C und C-D stehen, so sind die Dreiecke C-L-111, C-D-H und A-H-G
einander ähnlich: Hieraus ergibt sich die Gleichheit der Beziehungen unter den Dreieckseiten:
L-M : C-D, : A-G, C-L : D-H : A-H und C-M
: C-H :H-G. Die Größe der Geschwindigkeiten v1 und v2 ist aber gleich dem
Produkt aus den Parallelogrammseiten und ihren Winkelgeschwindigkeiten, so daß also
C-L = A-D X w2 und L-M = A-B X w1 = C-D
X 4w.. D-)1 ergibt sich aus den Beziehungen L-M : C-D =
CL : D-H, mithin D-H = (C-L ;< C-Dj : L-M (A-D X w2)
X C-D : -I. X w. X C-D = 1/4 A-D; infolgedessen ist D-H
: A-H = i : 3.
Aus der Ähnlichkeit der Dreiecke C-D-11
und
A-H-G ergibt sich ferner A-B (C-D) :A-G=D-H:A-H= i :3.
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Da A-B und A-D während der Bewegung in ihrer Länge unveränderlich
bleiben, so sind gemäß den genannten Beziehungen auch die durch die Kurvennormale
abgeschnittenen Strecken A-G, A-H und D-H während der Bewegung konstant. Die auf
der Kurvennormalen abgeschnittenen Strecken C-H und H-G stehen ebenfalls immer in
dem gleichen Verhältnis A-B : A-G bzw. D-H : A-H, verändern aber ihre
Länge während der Bewegung. Man kann daher die Normale als eine Kulisse betrachten,
in die die Endpunkte G und H der Kurbeln A-G und A-H eingreifen und deren Lage durch
die jeweilige Stellung der beiden Kurbeln bestimmt wird. Der erzeugende Punkt C
liegt stets auf dieser Normalen, und zwar entweder im Abstand B-C von
B oder im Abstand C-D von D entfernt.
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Verbindet man nun mit einer der um den Punkt A kreisenden Parallelogrammseiten,
z. B. A-D den Steg i eines rückkehrenden Übersetzungsgetriebes, dessen Rad
2 mit einer anderen Parallelogrammseite A-B fest verbunden ist und welches seine
Drehbewegung über die Räder 3, q. und 5 im Übersetzungsverhältnis i : 3 (Periodenzahl)
in entgegengesetzter Richtung an das mit der Kurvenmitte E-A-F ipst verbundene Rad
6 weitergibt, so verdreht sich in bezug auf die Seite A-D die SeiteA-B um den Winkel
a in der einenRichtung und die Kurvenmitte E-A-F um den Winkel ß in entgegengesetzter
Richtung, oder auf die Mitte E-A-F bezogen, haben sich die Parallelogrammseiten
in gleicher Richtung verdreht, und zwar A-D um den Winkel ß und A-B um den Winkel
a -E- ß, wobei a:ß=3 ist.
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Da die Strecke A-H während der Bewegung stets konstant bleibt, wie
auch ein Vergleich mit Abb. i b zeigt, welche eine andere Stellung wiedergibt, so
kann der mit der Strecke A-H (A-H') verbundene Getriebesteg i (i') stets die Richtung
der Seite A-D (A-D') bzw. eine zu dieser unveränderliche Lage erhalten, wenn er
mit einem Hebelarm von der Länge A-H (gleich A-H') in der als Kulisse ausgebildeten
Kurvennormalen geführt wird. Es ist im übrigen gleichgültig, welcher Teil des Getriebes
im Raum als festliegend angenommen wird, da die relativen Bewegungen der einzelnen
Teile zueinander unverändert bleiben.
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In Abb.2a und 2b ist beispielsweise ein Getriebe gezeigt, bei dem
sich die Parallelogrammseiten in bezug auf die Mittellinie E- A-F (E'-A-F')
in entgegengesetzter Richtung drehen, und zwar im Verhältnis a : a-ß (a': a'-ß).
In bezug auf den Getriebesteg i (i') verdrehen sich demnach dieLinien E-A-F (E'-A-F')
und A-B (A'-B') gleichgerichtet im Verhältnis a : ß (ä :
(x') = 3 (Periodenzahl). Zu diesem Zweck wird hier lediglich das Zwischenrad
3 weggelassen; sonst gilt sinngemäß das zu Abb. ia und ib Gesagte.
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Die Anordnung ist in Abb.2a und 2b so gewählt, daß man eine durch
den Kurvenmittelpunkt A gehende Linie I-A-K im Raum festliegend annimmt und
die Kurvennormale H-C-G (H'-C'-G') und ihre Verlängerung mit Hilfe einer geeigneten,
noch zu beschreibenden Einrichtung stets parallel zu dieser Linie I-A-K geführt
wird. Wenn nun die Kurbel und mit ihr das Rad z durch eine geeignete Antriebsvorrichtung
um den feststehenden Punkt A gedreht wird, so schwenkt infolge der Parallelführung
die Kurvennormale zu beiden Seiten die Linie 1-A-K nach Maßgabe der Größe A-G (gleich
A-G') stets parallel zu 1-.1-K aus, wobei die im Punkt C ( C ) angelenkte
Parallelogrammseite B-C (B'-C') die Lage der Kurvennormalen in Richturig der letzteren
bestimmt, während der Punkt G (G') auf der Normalen entlang gleitet. Durch den in
Punkt A drehbaren Hebel A-H (gleich A-H'), welcher mit seinem Endpunkt
H (H')
ebenfalls auf der Normalen entlang gleitet, wird der mit dem erwähnten
Hebel verbundene Getriebesteg i (i') stets in die Richtung der Parallelogrammseite
A-D (A-D') gedreht, so daß nun in bezug auf den Getriebesteg i
(i')
sich das Rad 2 uni den Winkel x (x ) gedreht hat, welches infolge der Übersetzung
in den Rädern das Rad 6 und damit die Mittellinie E-A-F (E'-A-F') um den Winkel
ß (ß') gegenüber dem Getriebesteg i (i') verdreht.
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Durch diese Anordnung erübrigt es sich, daß das Werkstück unmittelbar
an Stelle des Kurvenprofils gesetzt werden muß. Dadurch wird vermieden, daß die
Aufnahmemittel und Antriebsmittel für das Werkzeug bzw. Werkstück an den schwingenden
Bewegungen des Getriebes teilnehmen, wobei jedesmal erhebliche Massen um einen"gewissen
Winkelbetrag zu beschleunigen bzw. zu verzögern wären und die Getriebeteile sehr
stark beansprucht werden würden: die Antriebsgeschwindigkeit der Vorrichtung müßte
in diesem Falle in niedrigen Grenzen gehalten werden.
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Die Lage des Getriebemittelpunktes inl feststehenden Drehpol A gestattet
es aber ohne weiteres, den Werkstückmittelpunkt nach einer beliebigen Stelle im
Raum zu verlegen und die Drehbewegung des Rades 6 mittels geeigneter Räderübertragungen
auf das Werkstück überzuleiten. In gleicher Weise muß dann auch das Werkzeug in
bezug auf die Normale verlegt werden. Größe und Richtung der Verlegung müssen dabei
genau der des Werkstückmittelpunktes gegenüber dem Punkt A entsprechen, und die
von dem Werkzeug neu eingenommene Lage muß gegenüber der Normalen unveränderlich
sein. Auf diese Weise wird es also möglich, an einer durch das Getriebe nicht behinderten
Stelle dieselbe Kurve zu erzeugen.
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Die Verwirklichung dieses Gedankens ist in Abb. 3 und 4 gezeigt. Auf
dem festen Maschinenbett 7 ist senkrecht zur WerkstückachSe 24 verschiebbar der
Schlitten 8 angeordnet (Abb.3',. Die Verschiebung des Schlittens 8, ' etwa mit Hilfe
des Handrades 8a, dessen Spindel 8b in der Mutter 8c geführt ist, dient nur ztt
Einstellungszwecken und kann auch von einer anderen Stelle aus erfolgen. Mit dem
Schlitten 8 ist der Drehpol A fest verbunden. Im Grundriß nach Abb. 4. erscheint
der Drehpol A als Welle, die in den Lagern 9 und 1 o des Schlittens 8 gelagert ist
und die durch das von einem (nicht gezeichneten) Motor angetriebene Rad i i gedreht
wird. Mit der Welle _1 sind die beiden Kurbeln A-G fest verbunden, an die in den
Punkten B die beiden Stangen B-C angelenkt sind. Die Entfernungen A-B und
B-C entsprechen also den Parallelogrammseiten nach Abb. 2a und 2b. Ferner ist um
A drehbar der Hebel A-H mit dem fest damit verbundenen Getriebesteg i angeordnet.
Das Rad 2, welches auf der Welle A sitzt, treibt über die Zwischenräder 4 und 5
auf das lose auf der Welle A laufende Rad 6. Die Endpunkte G und H der Kurbeln
A-G und A-H greifen in die Schlitze 12 und 12a des beweglichen, im übrigen aber
gelenkartig in den Lagern C mit den Stangen B-C verbundenen Lagerkörpers 13 ein.
Dieser erhält nun eine Parallelführung, die von der Größe der Kurbeln A-G an sich
unabhängig ist.
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Zu diesem Zweck sind in dem Lagerkörper 13, ebenfalls in doppelter
Anordnung, die Kulissenpaare 14 vorgesehen, in welche die in den im Schlitten 8
liegenden Lagern 15 drehbaren Hebel 16 eingreifen, die durch die Zahnsegmente 109
formschlüssig miteinander verbunden sind. Dadurch wird eine an einer beliebigen
Stelle des Lagerkörpers 13 eingeleitete Bewegung in gleichem Maße auf alle Kulissen
14 übertragen, d. h. der Lagerkörper 13 und somit auch die die Kurvennormale darstellenden
Schlitze 12 und 12a- sind stets parallel geführt, wobei die Größe der Parallelbewegung
lediglich durch die Größe der Kurbeln A-G der einen Welle A beeinflußt wird.
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Die vorbeschriebene Parallelführung gestattet es nun, das Werkzeug
nach einer beliebigen Stelle des Lagerkörpers 13 zu verlegen, und zwar so, daß die
neue Lage der bereits erwähnten Verlegung der Werkstückmitte entspricht. Wird (vgl.
Abb.3) die Werkstückmitte nach dem Punkt 24 gebracht und dort in dem Werkstückträger
51 gelagert, so wird sie demnach gegenüber der :-fitte A stets eine unveränderliche
Lage einnehmen. Durch die Stirnräder 26 und 27, das mit dem Rad 27 fest verbundene
und auf dem Bolzen 28 lose laufende Kegelrad 29 sowie das Kegelrad 30, die Welle
31, die Kegelräder 32 und 33, die Welle 34, die Kegelräder 35 und 36, die Welle
37 und die Kegelräder 38 und 39 kann die Drehbewegung des Stirnrades 6 an Größe
und Richtung unverändert an das Werkstück W, das jetzt in 24 seinen Drehmittelpunkt
hat, weitergeleitet werden. Das Werkzeug, nämlich die Schleifscheibe S, welche von
einem Motor 40 mittels der Riemenscheiben 41 und 42 und des Riemens 43 angetrieben
werden kann, ist nun so auf dem Lagerkörper 13 anzuordnen, daß seine Achse 44 in
einer Ebene liegt, die sowohl durch die Berührungslinie 45 des Werkzeuges S mit
dem Werkstück W geht als auch parallel zu der die Kurvennormale H-C-G darstellenden
Kulisse 12a bzw. 12 liegt. Die Punkte A und 24 liegen, abgesehen von der durch eine
Beistellbewegung bedingten Veränderung, im Raume fest. Die Punkte C und 45 nehmen
an der Schwingbewegung des Lagerkörpers 13 teil. Der Abstand C-45 ist jedoch stets
gleich dem Abstand A-24, und die entsprechenden Strecken
sind immer
zueinander parallel. Daher wird im Punkt 45 dieselbe Kurve erzeugt wie im Punkt
C.
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An Stelle der Schleifscheibe S kann natürlich auch ein beliebiges
anderes Werkzeug treten, z. B. ein Schneidstahl. Dieser ist dann so anzuordnen,
daß seine- Schneidkante in den Punkt 45 zu liegen kommt, wo sie ebenfalls eine Kurve
erzeugt, die mit der im Punkt C entstehenden identisch ist. Infolge !der unveränderlichen
Lage des Werkzeuges zur Kurvennormalen sind dann auch die Schnittwinkel immer konstant.
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Durch Teilung .der Lager 9, i o und C, C ist es nun möglich, die um
die Welle A angeordneten Getriebeteile auf einfache Weise aus diesen Lagern sowie
aus den an einem Ende offen zu lassenden Führungsschlitzen 12 und 12a zu entfernen
und durch eine andere, die neue, nunmehr gewünschte Kurve erzeugende Einheit zu
ersetzen, ohne weitere Änderungen an der Vorrichtung selbst vornehmen zu müssen.
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In Abb.5 ist eine solche Getriebeeinheit in Seitenansicht dargestellt.
Abb. b zeigt eine Getriebeeinheit im Längsschnitt. Die durchgehende Welle A ist
mit den Lagern 17, 18
und i 8a fest im Unterteil 8 der Vorrichtung
gelagert und wird durch das Rad i i angetrieben. Die früher angeführten Parallelogrammseiten
bzw. Kurbeln, die meist sehr klein ausfallen würden, sind hier durch Exzenter ersetzt.
Die Exzenter A-B entsprechen der einen Parallelogrammseite, während die andere Parallelogrammseite
durch die Exzenter B-C verkörpert wird, wobei die Mitten (Achsen) C mittels der
umschließenden Lager r9 und 20 im beweglichen Teil 13 der Vorrichtung eingespannt
werden. Die Exzenter A-G stellen die Kurbelgröße entsprechend den Äbb. ia bis 2b
dar, und die umschließenden Lager 21 und 22 rollen in den Schlitzen 12 des Lagerkörpers
13 ab. Die Kurbelgröße A-H ist mit dem Getriebesteg i fest verbunden und wird mit
dem zu H konzentrischen Lager 23 durch Abrollen in dem Schlitz i2a des Lagerkörpers
13 stets parallel zur Parallelogramms.eite B-C eingestellt. Auf der Welle A sitzt
das Rad 2 fest und treibt über die Zwischenräder 3, q. und 5 (Abb. 5) oder q. und
5 (Abb. 6) auf das lose um A laufende Rad 6. Alle die Kurvenform bestimmenden Elemente
sind somit in dieser einzigen Einheit untergebracht.
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Eine Maschine gemäß der Erfindung ist in: einer beispielsweisen Ausführungsform
in Abb. 7 in Seitenansicht wiedergegeben. Die Maschine besteht aus einem Bett 7,
auf dem, wie bei Rundschleifmaschinen üblich, der Tischunterteil 46 in Richtung
der Werkstückachse 2.4 verschoben werden kann. Diese Verschiebung erfolgt entweder
von Hand mit Hilfe eines Handrades 47 (Abb. 3) oder selbsttätig durch ein hydraulisches
Getriebe, das auf die beiden Kolben 48 und 49 einwirkt. .
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Auf dem Tischunterteil 46 ist schwenkbar der Tischoberteil 5o angeordnet.
Dadurch kann die Werkstückachse 24. entweder parallel oder geneigt zur Bewegungsrichtung
des Tisches eingestellt werden, so daß es also möglich ist, Werkstücke von zylindrischer
oder kegeliger Form zu erzeugen. Auf dem Tischoberteil 5o ist der Werkstückträger
51 befestigt, während der Reitstock 52 sich auf dem Tischoberteil 50 in ,der
Längsrichtung verschieben läßt, damit er entsprechend der Länge .der zu bearbeitenden
Werkstücke eingestellt werden kann. Das Ein- und Ausspannen der Werkstücke erfolgt
unter Benutzung des Hebels. 75.
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Beint Außenschleifen trägt der Werkstückspindelbock 51 die feststehende
Körnerspitze 53 (Abb. 9a) sowie die Mitnehmerscheibe 54, mit der das Werkstück W
(Abb. 3 und 4) angetrieben wird. Beim Innenschleifen tritt an die Stelle der Mitnehmerscheibe
5.1 das Spannfutter 55 (Abb. 9b), während der Reitstock 52 in diesem Falle unbenutzt
bleibt. Zum' Drehen des Werkstückes zwecks Ausrichtens beim Einspannen dient das
Handrad 73, welches durch den Hebel 74 nach Bedarf mit dem Rad i i (Abb. 3 und 4.)
ge- oder entkuppelt werden kann.
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Zur Aufnahme und Einstellung des Werkzeuges (Schleifscheibe S) dient
der Schlitten 8, welcher bei der Ausführung nach Abb. 8 durch ein Handrad 56, durch
die Zahnradpaare 57 und 58 und die Mutter 59, die sich auf .der-mit dem Schlitten
8 fest verbundenen Spindel 6o verschrauben kann, dem Durchmesser des Arbeitsstückes
entsprechend eingestellt wird. Außerdem kann die als Kolben ausgebildete Mutter
59 durch Öldruck um einen bestimmten Betrag, der durch die beiden Enden des Zylinders
6i begrenzt wird; schnell verstellt werden. Die Regelung erfolgt durch einen Hebel
5911 (Abb.7).
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Auf dem Schlitten 8 ist beweglich der Werkzeugträger 13 angeordnet,
der die zur Erzeugung der Profile erforderlichen Bewegungen vollführt. Der Werkzeugträger
13 dient beim Außenschleifen zur Aufnahme der Schleifspindel 62 mit der Außenschleifscheibe,S
(Abb. 9), während beim Innenschleifen nach Entfernen der Außenschleifscheibe S die
Innenschleifspindel 63- mit der Innenschl.eifscheibe S' an dem Träger 13 befestigt
wird. Beide Schleifspindeln werden durch den eingebauten Motor 64 angetrieben, die
-Außenschleifscheibe S mittels Keilriemen über die Riemenscheiben 65 und 66, die
Innenschleifscheibe
S' durch einen Gurt über die glatten Riemenscheiben 67 und 68.
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Die auf den Tischoberteil 5o aufsetzbare Abrichtvorrichtung 69 (Abb.
8) dient zum Abrichten sowohl der Außeii- als auch der Innenschleifscheihe.
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Der Motor 70 (Abb. 7) treibt die ÖIdruckptunPe;1 an, die mit
konstantem Druck und konstanterLieferinenge das 01 an ein hydraulisches Getriebe
(nicht dargestellt) zur Erzeugung der verschiedenen Bewegungen abgibt. Derselbe
:\Totor 7o dient aber auch als Antrieb für eine Wasserpumpe r2, die einen Wasserkreislauf
hervorruft, der zur Kühlung der Motoren ; o und 6d und der Werkstücke 11' (Abb.
3 und .1) verwendet wird.
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Die als Auflage für den Tischunterteil d.6 dienenden I'ülirungsbalinen
76 und 77 (Abb. 7 und 8) sind zueinander parallel, jedoch gegenüber der Horizontalen
so geneigt, daß der "fisch .1.6, 5o stets das Bestreben hat, auf diesen Führungsbahnen
abzugleiten und sich gegen eine weitere Führungsbahn 78 zu legen, die so angeordnet
ist, daß die durch das Eigengewicht des gesamten Tisches und (-lurch den Schleifdruck
hervorgerufenen Seitenkräfte sicher von den Führungsbahnen 76,
,`;, ; 8 atifgeno111111en
werden.
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Iin Gegensatz zu den bisher bekannten Tischführungen, die durch das
Eigengewicht des Tisches bewirkt werden, besitzt die hier dargestellte Anordnung
der Tischführungsbahnen den Vorzug. (laß sie nur zwei Richtungen für die Ausdehnung
der gleitbaren Ebenen erfordert. Dies wir-1 dadurch erreicht, daß die Führungsbahnen
; 6 und 77,
die wohl einen bestimmten Abstand voneinander hallen können, stets
zueinander parallel sind, so daß es auch möglich ist, die genaue Lage dieser beiden
Führungsbahnen zueinander finit den in der Praxis zur Verfügung stehenden Hilfsmitteln
init der größten erreichbaren Genauigkeit herzustellen. Zu der Ausdehnungsrichtung
der Ebenen ; 6 und ;; winklig liegt die Ebene 78, die für sich, unabhängig
von den Ebenen ;6 und ", ebenfalls mit höchster Genauigkeit hergestellt werden kann.
Die Schnittkante ,^9 der Ebenen 7; und ; 8 ergibt dann erst die maßgebende Längsrichtung
für die Tischführung. Bei den bisherigen Tischführungen für Schleifmaschinen wurden
stets drei verschiedene Ausdehnungsrichtungen angewendet, so daß dann die Schwierigkeit
entsteht, die Schnittkante zweier Ebenen mit der dritten Ebene in genau parallele
Lage zti bringen.
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Auch die Führungsbahnen 8o, die zur Aufnahme des Schlittens 8 dienen,
sind gegenüber der Horizontalen geneigt, so daß der den Schwing- und Lagerkörper
13 tragende Schlitten 8 sowie der das Werkzeug #Schleif-Scheibe S) tragende Körper
13 stets das Bestreben haben, nach dem zu bearbeitenden Werkstück hinzugleiten.
Dadurch wird einmal erreicht, daß der durch andere noch zu beschreibende Mittel
bewirkte Spielausgleich in den Gewindegängen der Beistellspindel6o keine Beeinträchtigung
erfährt, ohne Rücksicht auf die Verstellrichtung des Schlittens 8, und außerdem
ergibt sich die Wirkung, daß das radiale Spiel in den Kugellagern, mit denen der
Lagerkörper 13 mittelbar an den Schlitten 8 angelenkt ist, stets in derselben Richtung
ausgeglichen wird. Die Neigung der Schlittenführung, durch welche die gegenseitige
Lage von Werkzeug und Werkstück stets eindeutig bestimmt .ist, braucht man nur so
groß zu wählen, daß die Reibungswiderstände in den Gleitführungen mit einem geringen
Überschuß überwunden werden, beispielsweise 1o°.
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Beim Außenschleifen ist es zweckmäßig, den Schlitten 8 des Schleifspindelbockes
13
nach beendetem Arbeitsgang um einen bestimmten Betrag vom `'Werkstück zu
entfernen, damit dieses für das Messen und Auswechseln leicht zugänglich ist. Dies
wird dadurch erreicht, daß die Beistellmutter 59, welche sich zum Zwecke des Beistellens
auf der finit dein Schlitten 8 fest verbundenen Gewindespindel Oo drehen kann, als
Kolben 81 ausgebildet ist.
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Um aber zu erreichen, (lad das Spiel in den Gewindegängen ständig
ausgeschaltet ist, erhält das Kolbengetriebe eine Differentialwirkung in der Weise,
daß der Zylinder 61
außer der Bohrung 82 für die Aufnahme des Kolbens 81 noch
eine kleinere Bohrung 83 besitzt, in der sich das als Kolben 8q. ausgebildete Ende
der Gewindespindel 6o bewegt. Die Kolbenfläche 84a des Kolbens 8.1 ist ständig durch
Oldruck beaufschlagt, so daß die Gewindegänge der Gewindespindel 6o stets in derselben
Richtung an die Gewindegänge der Mutter 59 gelegt werden. Der Hub des Kolbens 81
ist nach vorn dadurch begrenzt, daß sich die Stirnfläche 85 des Kolbens 81 gegen
die Zylinderdeckelfläche legt. Soll die Mutter 59 und mit ihr der Schlitten 8 zurückbewegt
werden, so wird die Fläche 85 des Kolbens 81 mit Drucköl beaufschlagt, die nun infolge
ihrer größeren Fläche den hinter dem Kolben 8d stehenden Öldruck überwindet und
die Kolben 81 und 8:1 nach rückwärts verschiebt. wobei das Gewindespiel stets nach
derselben Richtung ausgeglichen wird. Die rückwärtige Begrenzung des Verschiebeweges
geschieht dadurch, daß die Fläche 86 des Kolbens 81 an die Begrenzungsfläche 87
des Zylinders 61 anstößt. Daraus ergibt sich in Verbindung mit dem stets gleichgerichteten
Spielausgleich die Wirkung,
daß der Schlitten 8 immer um einen genau
begrenzten Betrag a (Abb. 8) verschoben wird. - Dieses zum besseren Verständnis
erläuterte Differentialkolbengetriebe ist aber nicht Gegenstand des vorliegenden
Patents.
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Das Abrichten von Schleifscheiben, die mit ihrer ganzen Breite zum
Fertigschleifen von Oberflächen benutzt «-erden, erfordert große Sorgfalt und hohe
Genauigkeit der Arbeitsmaschine. Im allgemeinen ist z. B. bei Rundschleifmaschinen
die Anordnung des Abrichtdiamanten in der Weise üblich, daß er an irgendeiner zugänglichen
Stelle an die Schleifscheibe herangebracht werden kann, so daß er beim Längsverstellen
des Tisches auf der Schleifscheibe eine Mantellinie erzeugt, die an der Berührungsstelle
des Diamanten parallel zur Tischführung verläuft. Liegt nun die Schleifspindel nicht
genau parallel zur Tischführung, so liegen auch die vom Diamanten erzeugten Mantellinien
nicht parallel zur Schleifscheibenachse, d. h. der Diamant erzeugt auf der Schleifscheibe
keinen genauen Zylinder, sondern ein Hyperboloid, welches dann das Werkstück nicht
mit einer geraden Linie berühren kann, da dieses zur Schleifscheibe eine andere
Lage besitzt als der Diamant.
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Dieser Nachteil wird dadurch behoben, daß -der Diamant an der Stelle
an der Schleifscheibe vorbeigeführt wird, welche später beim Schleifen mit dem Werkstück
in Berührung kommt. Bei Außenschleifmaschinen ist eine solche Anordnung nicht möglich,
ohne beim Abrichten das Werkstück ausspannen zu müssen. Dient die Schleifmaschine
sowohl zum Außen- als auch zum Innenschleifen, so wird unter Verwendung .derselben
Abrichtvorrichtung der erwähnte Nachteil an der Innenschleifscheibe in verstärktem
Maße auftreten, da die Innenschleifscheibe stets einen wesentlich kleineren Durchmesser
besitzt. Insbesondere beim Schleifen nach dem Einstechverfahren würde ein genaues
Übereinstimmen von Außen- und Innenprofil nicht zu erzielen sein, da sich an beiden
Schleifscheiben die Abweichungen in entgegengesetztem Sinne auswirken.
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Die schon beschriebene Versbellbarkeit des Schlittens 8 um .das Maß
a wird nun dazu verwendet, für das Abrichten der Schleifscheiben S und S' zwei genau
'begrenzte Stellungen zu erhalten, die um das vorerwähnte Maß a voneinander entfernt
liegen. Die vordere Stellung wird .dabei für das Abrichten der Innenschleifscheibe
.S' und die rückwärtige Stellung für das Abrichten der Außenschleifscheibe S benutzt.
Die bereits erwähnte Abrichtvorrichtung 6g trägt zu diesem Zweck den schwenkbaren
Arm 88, an dessen Ende die beiden Diamanten 89
und 9o sitzen, deren Spitzen
um dasselbe Maß a des Kolbenweges voneinander entfernt liegen (Abb.8). Durch diese
Anordnung wird erreicht, daß die Spitze des Diamanten 89 auf der Innenschleifscheibe
S' eine Mantellinie abrichtet, in der sich beim Schleifen Werkstück und Werkzeug
berühren, während die Spitze des Diamanten 9o in gleicher Weise auf der Außenschleifscheibe
S eine Mantellinie abrichtet, die beim Außenschleifen der erzeugenden Berührungslinie
entspricht (vgl. :15 in Abb. 3). Dadurch aber, daß nach dem Abrichten der Außenschleifscheibe
S diese um den Betrag a nach vorn verlegt wird, fallen die erzeugenden Mantellinien
für Außen- und Innenschleifen zusammen, so daß also auch .die durch das Außen-und
Innenschleifen erzeugten Profile völlig übereinstimmen.
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Die Verlegung der Abrichtstellung für das Außenschleifen um das Maß
a bringt den weiteren Vorteil mit sich, .daß der Diamanthalter 88 so ausgebildet
werden kann, daß er beim Außenschleifen bei zurückgezogener Schleifscheibe S zwischen
diese und das Werkstück treten kann. Dadurch ist es also möglich, das Abrichten
der Außenschleifscheibe S bei eingespanntem Werkstück vorzunehmen.
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Ein anderer bedeutsamer Vorteil der verschiebbarenAbrichtvorrichtung
besteht darin, daß der an einem Stellschieber 9i drehbar gelagerte Diamanthalter
88 mit den beiden Diamanten 89 und 9o, welche in eingeschwenktem Zustande
stets in einer zur Führungsbahn.8o für den Schlitten 8 parallelen und durch die
Werkstückachse 24. gehenden Ebene liegen, mittels einer Feingewindespindel 92 in
der ebenfalls parallel zur Führungsbahn 8o liegenden Führung 93 des Stellschiebers
gi so zur Werkstückachse eingestellt werden kann, daß beim Innenschleifen der Abstand
der Spitze des Diamanten 89 von der Werkstückachse 24. genau dem herzustellenden
Profilhalbmesser entspricht, während beim Außenschleifen sich dieser Abstand um
das Maß ca vergrößert, um das, wie bereits beschrieben, die Schleifscheibe S nach
dem Abrichten nach vorn verlegt wird. Beim Abrichten werden demnach die Schleifscheiben
S bzw. S' stets an ihren Diamanten 9o bzw. 89 herangeführt, und die nach
Beendigung des Abrichtens erreichte Stellung ergibt dann auch beim Schleifen den
herzustellenden Profildurchmesser des Werkstückes.
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Da die beschriebene Maschine in gleicher Weise für Außenschleifen
und für Innenschleifen benutzt werden kann, ist Vorsorge getroffen, daß sich das
Umstellen von Außenauf Innenschleifen oder umgekehrt schnell
und
mühelos vornehmen läßt. Mit Rücksicht darauf, daß beim Außenschleifen die Körnerspitze
53 im Werkstückspindelstock 51 feststehen muß, ist die Werkstückspindel94 in beiden
Fällen fest im Spindelstock 51 gelagert (Abb.9a und 911). Auf der Spindel 94 ist
nun drehbar mit einem hinreichenden Lagerabstand die Hülse 95 gelagert, die durch
das Zahnrad 96 angetrieben wird, wobei die Hülse 95 an ihrem Stirnende 95a entweder
die Mitnehnierscheibe 54 für das Außenschleifen oder für das Innenschleifen die
Futterscheibe 55a mit dem Spannfutter 55 oder irgendeine andere Spannvorrichtung
aufnehmen kann.
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Die Befestigung der benutzten Spannvorrichtung geschieht durch den
geteilten Klemmring 97. Diese Anordnung bringt den Vorteil, daß die Auswechslung
der Spannmittel einmal ohne Zeitverlust vorgenommen werden kann, wobei aber außerdem
das eingespannte Werkstück sich schnell und genau gegenüber der Hülse 95 verdrehen
läßt, damit ein bereits vorgearbeitetes Werkstück ohne weiteres auf die richtige
Profilstellung gebracht werden kann.
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Wie bereits erwähnt, ist der Tischoberteil 5o schwenkbar auf dem Tischunterteil
46 angeordnet, damit nicht nur zylindrische, sondern auch kegelige `'Werkstücke
bearbeitet werden können. Die Anordnung ist so gewählt, daß der Drehpunkt für das
Verschwenken des Tischoberteils 5o mit der Achse der senkrecht zur Auflagefläche
des Tisches gerichteten Antriebswelle 37 für das Werkstück IV zusammenfällt (Abb.
3 und .l). Für den Fall, daß zur Herstellung besonders stark konischer Werkstücke
die Verschwenkbarkeit des Tischoberteils 5o nicht ausreichen sollte, kann auch noch
der Werkstückträger 51 um dieselbe Achse (Welle 37) auf dem Tischoberteil 5o drehbar
sein.
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Bisher benutzte man für die Einstellung der Tischverschwenkung eine
Skala, die jedoch keine ausreichende Genauigkeit ergibt, weshalb man genötigt ist,
sowohl beim Einstellen des Kegels als auch beim Wiedereinstellen auf einen Zvlinder
durch Probieren so lange nachzustellen, bis die gewünschte Lage erreicht ist. Es
wurde ferner schon der Vorschlag gemacht, an dem Werkstückträger zwei Meßflächen
anzuordnen, an die ein paralleles oder konisches Lineal angelegt wird, um durch
Abtasten des Lineals, gegebenenfalls auch durch unmittelbares Abtasten der Meßflächen
mit Hilfe einer Meßuhr oder eines sonstigen Meßgerätes die genaue Einstellung d,.5
Werkstückträgers zu bestimmen. Aber auch diese letztere Art der Einstellung des
schwenkbaren Werkstückträgers in eine bestimmte Winkellage ist noch verhältnismäßig
zeitraubend, da sie in derRegel ein mehrmaliges Hinundherbewegen des Tisches erfordert,
ehe man die gewünschte Winkellage erreicht hat.
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Dieser Nachteil wird nun dadurch vermieden, daß am Tischoberteil
50 eine Meßfläche 5oa und am Tischunterteil 46 eine Meßfläche :I6a vorgesehen
ist (vgl. Abb. 7 und 8), während der die beiden Tischteile 5o und 46 verbindende
Drehzapfen durch Neigung der Schwenkfläche einen Lagerspielausgleich erhält, so
daß für die Einstellung des Tisches nur eine einzige Meßstelle erforderlich ist.
Zum Einstellen benötigt man lediglich gewöhnliche Endmaße (ifeßstücke), die den
Abstand zwischen den beiden 1leßflächen 5oa und .I6a bestimmen. Der Tisch wird dann
so weit geschwenkt, bis sich die der geforderten Konizität entsprechenden Meßstücke
feinfühlig zwischen den Meßflächen 46a und 5o° verschieben lassen. Dadurch wird
der Vorteil erreicht, claß die jeweils gewünschte Konizität auf besonders einfache
Weise schnell und genau eingestellt «erden kann.
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Beim Schleifen von Profilen führt der Werkzeugträger 13, wie bereits
erläutert, eine auf und nieder gehende Schwingbewegung aus. Diese muß so erfolgen,
daß alle Punkte des Lagerkörpers 13 stets dieselben Bahnen beschreiben, wobei besonders
zu beachten ist, daß der Teil 13 stets eine sichere Auflage behält, damit er die
beim Schleifen entstehenden Kräfte völlig schwingungsfrei aufzunehmen vermag. Zu
der genannten Schwingbewegung tritt noch eine geringe Bewegung in Richtung parallel
zur Führungsbahn 8o. Um diese Bewegungen reibungslos ausführen zu können und dabei
doch eine genügende sichere Auflage zu erhalten, liegt der Teil 13 mit den an seinen
vier Eckpunkten vorgesehenen Rollbahnen oder Kulissen 98a auf vier mit Hilfe der
Segmenthebel 16, 16a, der Kurbelwellen ioi, der Kurbeln 102 gleichmäßig geführten
Kugellagern 98 (Abb. io und i i ). Dadurch wird erreicht, daß neben einem großen
Auflagebereich die Schleifdruckaufnalime so erfolgt, daß jedes Kippmoment entfällt.
Gegen Abheben ist der Lagerkörper 13 durch Kulissen 99 (Abb. i i) gesichert, die
aber, uni jede gleitende Reibung auszuschalten und um jedes Spiel zu vermeiden,
gegen die Kugellager ioo drücken, die auf gleicher Höhe neben den Kugellagern 98
liegen.
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Zum Antrieb des Werkstückes wird ein ':Motor i03 verwendet, der über
dieStirnräder io4, io5, io6, die Wechselräder 107 und io8 die Welle iog mit
dem Stirnrad i io antreibt. Von dem Stirnrad i io aus wird die Antriebsbewegung
auf die bereits in bezug auf die Abb. 5 und 6 beschriebene Getriebeeinheit
und
somit auch auf das Werkstück selbst übertragen.
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Die vorstehend beschriebene Maschine läßt sich auch zum gewöhnlichen
Rundschleifen verwenden. Es ist dazu erforderlich, daß die von der Welle A und dem
Getriebe r, 2, .4, 5, 6 hervorgerufenen und auf -das Werkzeug übertragenen Bewegungen
ausgeschaltet werden können. Gleichzeitig muß dann eine gleichförmige Übertragung
von dem antreibenden Motor 103 nach dem Arbeitsstück hergestellt werden. Diese Umstellung
wird dadurch erreicht, daß das den Antriebsmotor 103 und die Übersetzungsräder 104,
105, 106, 107, 1o8, die Welle iog sowie das Rad i io aufnehmende Gehäuse
i i i verschwenkt werden kann und daß durch den Betrag des Schwenkens die entsprechenden
Zahnräder in bzw. außer Eingriff kommen.
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Beim Profilschleifen treibt das vom Motor 103 angetriebene Zahnrad
i i o auf das Zahnrad i i der Getriebeeinheit (Welle A) und von dieser in der bereits
beschriebenen Weise auf das Arbeitsstück W (Abb. 3 und 4). Das in dein Räderzug
liegende Zahnrad 112 ist mit einer Hülse 113 fest verbunden, ebenfalls das Zahnrad
114, welches in diesem Falle mit dem Zwischenrad 115 außer Eingriff steht. Die Hülse
i 13 dreht sich lose auf der Exzenterwelle 116, welche an ihrem freien Ende den
Gleitstein 117 trägt, der in dem Schlitz 1-18 des Gehäuses i i i geführt ist. Wird
nun die Exzenterwelle 116 gedreht, so wird einerseits die Hülse 113 ausgeschwenkt,
anderseits aber auch (las Gehäuse i i i durch Vermittlung des Gleitsteines
117. Dadurch kommen die Räder i i o und i i sowie die Räder 6 und 112 außer
Eingriff, d. h. die Getriebeeinheit (Welle A) und somit auch der Lagerkörper 13
führen jetzt keinerlei Bewegung aus, wodurch auch die Werkzeugachse 44 gegenüber
der Werkstückachse unverändert liegenbleibt. Gleichzeitig mit dieser Schwenkung
werden aber das Rad 114, die Hülse 113 und das Rad iio mit dem Zwischenrad i 15
in Eingriff gebracht, wodurch die Verbindung mit dem antreibenden Motor 103 wiederhergestellt
ist und dieser nun seine gleichförmige Bewegung an (las rund zu schleifende neue
Werkstück weitergibt. Durch die vorbeschriebene Einrichtung ist also die Möglichkeit
gegeben, durch einen einzigen Handgriff die Maschine voll Profilschleifen auf Rundschleifen
umzustellen oder umgekehrt.
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Wie bereits beschrieben, werden die für die Lieferung des Drucköles
bestimmte Zahnradpumpe 71 und die für die Kühlwasserförderung dienende Schleuderpumpe
72 von einem gemeinsamen Motor 7o angetrieben (Abb.7). Die Anordnung ist
hierbei so getroffen, daß das Kühlwasser um den völlig geschlossenen und auf diese
Weise gegen Schmutz geschützten Motor 7o herumgeleitet wird, der dadurch auch bei
Dauerbeanspruchung eine besonders wirksame Kühlung erfährt.
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Außerdem dient das Kühlwasser auch noch dazu, um sowohl die Lager
der Schleifspindel 62 (Abb. 9) als auch den für den Antrieb der Schleifscheibe dienenden
Motor 64 ausreichend zu kühlen. Das Kühlwasser wird zunächst durch die die Schleifspindel
62 umgebenden Kanäle i i9 und anschließend in die um den Motor 64 geführten
Kanüle 120 geleitet. Von hier gelangt das Kühlwasser durch den Absperrhahn 121 (Abb.
7) zum Verteiler 122, der beim Außenschleifen das Wasser der Außenschleifscheibe
S zuführt, und weiter zti einem Absperrhahn (nicht dargestellt), der die Wasserzuführung
beim Innenschleifen regelt. Beide Absperrhähne sind so ausgebildet, daß sie in geschlossenem
Zustande das Wasser der Abflußleitung 1a3 zuführen, damit auf diese Weise stets
ein geschlossener Kreislauf des Kühlwassers gewährleistet ist. Daraus ergibt sich
der Vorteil, daß auch, wenn das Kühlwasser während des Schleifens abgestellt wird,
eine ständige Kühlung der Motoren 64 und 70 und der Schleifspindel
62 erfolgt.