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Zum Hinterschleifen der Schneidrückenflächen von Spiralbohrern dienende
Maschine Es ist bekannt, an die ' Rückenfläche von Spiralbohrerschneiden noch eine
ebene Fläche anzuschleifen, um hierdurch an dem Bohrer eine Zentrierspitze zu erzielen.
Der Schleifvorgang findet hierbei entweder an der ebenen oder an der zylindrischen,
Fläche der Schleifscheibe statt, wobei die Durchdringungslinie mit der übrigen Schneidrückenfläche
eine Gerade bildet.
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Es gibt andererseits schon ein Hinterschleifen der Schneidrückenfläche
von Spiralbohrern, bei dem zwischen dem schräg zur ebenen Fläche der Schleifscheibe
liegenden Bohrer und der Schleifscheibe bei- jedem Schleifvorgang- eine Relativbewegung
in der Schleifscheibenebene derart . stattfindet, daß seine Spitze ausschließlich
ein wenig über die Kante der Schleifscheibe hinaus gelangt, worauf durch- weitere
Annäherung zwischen Bohrer und Schleifscheibe und unter Weiterdrehung des Bohrers
eine zusätzliche Aushöhlung des Schneidrückens erzeugt wird. Bei dieseln letzteren,
aus: der ' 'Patentschrift 404 $43 ,bekannten Schleifen bleibt der Bohrer nach dem
Fertigschleifen - eines Schneidrückens einige Zeit ,stehen, während die Schleifscheibe
vom Bohrer wegbewegt wird Der Bohrer dreht sich also `absatzweise; dies ist notwendig,
weil sonst `die stärk an den Bohrer ,genäherte Schleifscheibe in die nächstfolgende
Schneidkante bzw. Querschneide des Bohrers hineinlaufen würde, ehe sie nach dem
Fertigschleifen eines Schneidrückens in. ihre Ausgangsstellung zurückgekehrt ist.
Die zusätzliche Aushöhlung des Schneidrückens kann nach dem bekannten Schleifen
nicht allzu tief gewählt werden, weil die hierzu erforderliche starke - Annäherung
zwischen Bohrer und Schleifscheibe zu einer Beschädigung der Bohrerspitze bzw. zu
einem Wegschleifen der Querschneide, d. h. einer unerwünschten Vergrößerung des
Querschneidenwinkels führen würde: Die Erfindung geht von einem dem Schleifen nach
der Patentschrift 4048,43 ähnlichen Schleifprozeß aus und bezweckt, eine Schleifmaschine
zu .schaffen, mit der einerseits am Bohrer eine dachförmige Zentrierspitze erzeugt,
andererseits die zusätzliche Aushöhlung des Schneidrückens so gestaltet wird, daß
dieselbe an der Querschneide stärk abfällt :und mit dem vorderen Teil des Schneidrückens
eine konvex gekrümmte, sich über-den ganzen Schneidrücken erstreckende Durchdringungslinie
bildet. Das Hinterschleifer der Schneidrückenflächen von Spiralbohrern mit der neuen
Maschine wird in einem Zuge ohne Unispannen öder Neueinrichten des Bohrers durchgeführt.
, Gemäß der Erfindung wird der Bohrer, der also beim -Schleifen-in bekannter Weise
allmählich über die Kante der Schleifscheibe hinäüsläuft, aber- dauernd gleichmäßig
umläuft, an dem Umfang der Schleifscheibe anliegend,
während des
Drehens um seine Achse und während des Vorschubs in seiner Achsrichtung um eine
hinter seiner Spitze liegende Achse geschwenkt, und zwar so, daß der Vorschub bzw.
die Annäherung an die Schleifscheibe und die Schwenkung des Bohrers nach dem Hinauslangen
der Spitze über die Scheibenkante beschleunigt werden.
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Wesentlich für die Arbeitsweise der neuen Maschine ist somit, abgesehen
davon, daß sich der Bohrer im Gegensatz zu nach :der bekannten Art arbeitenden Maschinen
dauernd dreht und axial verschoben wird, die Schwenkung des Bohrers um eine hinter
seiner Spitze liegende Achse. Durch diese Schwenkung wird einerseits der große Vorteil
erreicht, daß der Hinterschleifwinkel an der Bohrerspitze gering gehalten werden
kann, ohne daß der senkrechte Druck vergrößert wird. Es entfällt daher die Gefahr
eines Ausbröckelns der Bohrerspitze. Andererseits aber hat .die Bohrerschwenkung,
die gegen das Ende des Schleifvorganges hin zunimmt, zur Folge, daß gerade dann,
wenn eine stärkere Annäherung zwischen Schleifscheibe und Bohrer stattfindet, die
Bohrerspitze trotz dauernder Umdrehung des Bohrers hinreichend aus dem Bereich der
Schleifscheibe gebracht wird, um die zusätzliche Aushöhlung des Schneidrükkens sehr
kräftig halten zu können. Auf diese Weise gelingt es, die dachförmige Querkante
des Bohrers maschinell als richtige Schneide auszubilden und den. hier anfallenden
Spänen einen glatten ungestörten Abfluß zu sichern, so daß an der Bohrerspitze keinesfalls
ein sogenanntes Würgen oder Mahlen eintritt.
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Der Erfindungsgedanke ermöglicht es also, auf einer -Maschine in einem
einzigen pausenlosen und schnellen Arbeitsgang einen Bohrer genau und scharf zu
schleifen, dabei eine unbedingt symmetrische Zentrierspitze entstehen zu lassen
und außerdem eine über den. Rücken der Bohrerschneiden gehende Hohlfläche an der
Querschneide derart in eine Schnittfläche auslaufen zu lassen, daß dort zur Bohrerachse
geneigte Schneiden mit spanabhebenden Zuschürfwinkeln geschaffen werden.
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Das Wesentliche der neuen Maschine besteht darin, daß der Schlittenträger
der Werkzeugspindel um eine hinter der Spitze des eingespannten Bohrers liegende
Achse drehbar ist und durch eine vom Maschinenantrieb gesteuerte Kurvenscheibe in
bestimmten Zwischenräumen entsprechend den verschiedenen Arbeitsstufen geschwenkt
wird, wobei am Maschinengestell .eine weitere Kurve befestigt ist, die mit einer
Führungsrolle des Spindelschlittens in Eingriff steht und dem Schlitten bzw. der
Spindel über die Führungsrolle in einem sich nach dem geforderten Schliff bestimmenden
Maße einen axialen Vorschub erteilt, mit dem zugleich ein Vorschub der Schleifscheibe
verbunden ist, der durch eine am Spindelschlittenträger sitzende Kurve über einen
Schwinghebel auf den Schleifscheibenschlitten ausgeübt wird.
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Die Einzelheiten der Maschine sind an Hand der Zeichnung erläutert,
die ein Ausführungsbeispiel einer Schleifmaschine gemäß der Erfindung darstellt.
Es zeigen: Abb. i eine Vorderansicht der Schleifmaschine, Abb.2 den Grundriß der
Schleifmaschine, Abb. 3 einen Längsschnitt durch den Schleifscheibenschlitten in
der Ebene N-0 der Abb. 2, Abb. q. einen Längsschnitt durch die Hauptsteuerwelle
der Schleifmaschine in der Ebene G-H der Abb. i und 6, Abb. 5 einen Längsschnitt
durch eine Antriebswelle der Maschine in der Ebene I-K der Abb. i und 6, Abb.6 einen
Querschnitt durch die Antriebswelle gemäß Abb. 5 und durch benachbarte Teile in
den Ebenen A-B-C-D der Abb. i, Abb. 7 einen Längsschnitt durch die Schiebekupplung
28 der Abb. 6, Abb.8 einen weiteren Querschnitt durch die Antriebswelle und benachbarte
Teile in der Ebene E-F der Abb. .i, Abb.9 einen Querschnitt durch die Vorscllulykurve
36 in der Ebene L-M der Abb. 8, Abb. Io die Stellung von Schleifscheibe und Bohrer
bei Schleifbeginn, Abb. i i die Stellung von Schleifscheibe und Bohrer bei Beendigung
des Schleifvorganges, Abb. 12 und 13 um 90° zueinander gedrehte Ansichten des fertig
geschliffenen Bohrers, Abb. 14 den Grundriß des fertig geschliffenen Bohrers, Abb.
15 bis 17 eine Erläuterung zum Arbeitsvorgang.
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Die Maschine nach dem Zeichnungsbeispiel ist in ihren Grundzügen so
aufgebaut, daß in dem Gehäuse q. (Abb. i und 2) ein Motor sitzt, der einerseits
die Schleifscheibe i und andererseits, über verschiedenen Zwischenstufen, die Werkstückspindel
49 antreibt, wobei die letztere im Laufe des Schleifvorganges zugleich drei weitere
Bewegungen ausführt, nämlich: eine allmähliche Schwenkung um die Achse 18 (Abb.
i und 6), ferner eine axiale Vorwätsbewegung gegen die Schleifscheibe hin und schließlich
eine ruckartige Wegschwenkung von der Schleifscheibe.
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Wie oben angegeben, dreht sich der zu schleifende Bohrer und demgemäß
die Werkstückspindel 4.9 (Abb. i) während der Bearbeitung fortlaufend in gleichbleibender
Richtung. Hierbei dient seine allmähliche Schwenkung um die Achse 18, die hinter
der Bohrerspitze liegen muß, zur Erzeugung des
Hinterschliffs, der
Vorschub der Werkstückspindel zu dem gleichen Zweck und außerdem zur erfindungsgemäßen
Erzeugung der Bohrerspitze, und die plötzliche Wegschwenkung, die jeweils nach einer
halben Umdrehung erfolgt, zur Entfernung des Bohrers aus dem Schleifscheibenbereich
vor dem ordnungsgemäßen Neuansatz an dieselbe.
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Die Steuerung der :genannten drei Bewegungen erfolgt durch drei Kurvenscheiben
43 (Abb. 6), 36. (Abb. 8 und i) und 46 (Abb. 6) in der nachstehend beschriebenen
Weise.
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Die Schleifscheibe i sitzt auf der direkt vom Motor oder Riemen angetriebenen
Schleifscheibenspindel 2 (Abb. 2). Diese ist in zwei Augen eines Schlittens 3 .gelagert.
Letzterer gleitet im oberen Teil des mit einer prismatischen Führung versehenen
Gehäuses .4 und wird, wie Abb.3 zeigt, durch eine in einer Aussparung seiner oberen
Führungsplatte Untergebrachte Druckfeder 5 ständig gegen eine Stellschraube 6 gedrückt.
die in einer am Gehäuse 4 senkrecht befestigten Platte sitzt (Alb. i, 2 .und 3).
Das kastenförmig ausgebildete Gehäuse 4. ist auf einer Grundplatte 7 befestigt.
, Der vorerwähnte axiale Vorschub . der Werkstückspindel kann in seiner Wirkung
dadurch unterstützt werden, daß auch die Schleif-Scheibe periodisch gegen das Werkstück
vorgeschoben wird. Um dies zu ermöglichen, sitzt am Gehäuse 4, ein Lagerbock 8 (Abb.
i, 2), in dem eine senkrechte Welle 9 gelagert ist. Die letztere ist oben mit einem
Arm Io fest verbunden und trägt einen auf der Welle g drehbaren Hebel i i, i i'.
Der Hebel i i trägt an seinem einen Ende eine einstellbare Schraube 12, an seinem
anderen Ende einen Steckstift i3, durch den derselbe mit dem Arm Io gekuppelt werden
kann. Am unteren Ende der Welle 9 ist ein Arm 14 mit einer Rolle 15 fest .angeordnet
(Abb. i, 2, 8). Wird der Arm. 14 in .der noch zu erörternden Weise geschwenkt, so
wird, wie aus Abb. 2 ersichtlich, der Schlitten 3 mit Spindel 2 und Schleifscheibe
r gegen denn Bohrer hin bewegt.
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Der Lagerbock 17 (Abb. i, 2) besitzt eine schräge Oberfläche und ein
nach oben ragendes Konsol mit einem Lagerauge i7', in welchem senkrecht zur Schrägfläche
die Welle 18 gelagert ist, die ihren Antrieb direkt durch Motor oder Riemen erhält
und auf der eine Schnecke I9 sitzt (Abb. 5, 6).
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Die Welle 18 ist zugleich die Schwenkachse für einen etwas seitlich
,angeordneten Werkstückschwenkarm.2o, der mit zum Unterbau der Werkstückspindel
gehört. Der das Lagerauge dieses Armes tragende Teil, der unmittelbar die Welle
i8 umschließt, trägt unten (Abb. i, 2, 6, 8) ,einen Haltearm 2,1 für eine Zugfeder
22, die mit ihrem anderen Ende an einem Haltearm 23 an der schrägen Oberfläche des
Lagerbocks 17 befestigt ist und. somit die Tendenz hat, das schwenkbare Werkstückspindelaggregat
in eine bestimmte Richtung zu ziehen., aus der dieses Aggregat im Betrieb durch
die Steuerkurve 43 bewegt wird.
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Oberhalb des Haltearmes 2z ist an dem schwenkbaren Arm. 20 ferner
ein Ansatz 24 mit kurvenförmiger Führungsbahn für die bereits erwähnte Rolle 15
des Arms 14 angebracht (Abb. i, 8).
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Der Schwingarm 20 weist eine senkrecht »zur Schwenkachse 18 verlaufende
Prismenführung für den Werkstückschlitten 25 (Abb. i, .4, 6) auf. Außerdem ist im
Schwenkarm 2o parallel zu dieser Prismenführung eine Welle 26 für ein Schneckenrad
27 gelagert, das in ständigem. Eingriff mit der Schnecke 19
der Welle 18 steht
(Abb. 6; 7).
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Die Welle 26 trägt zugleich eine Kupplungshülse 28, die fest mit ihr
verbunden ist und in der auf Gleitkeilen 29 das eine Ende einer achsengleichen Welle
3o axial verschiebbar ist (Abb. 6, 7). Die Welle 30 ist in zwei Augen des Werkstückschlittens
25 gelagert und trägt die Schnecke 3 1 (Abb. 6, 7), die zum Antrieb der Kurvenscheibe
43 dient. Die Konstruktion ist also so, daß vom Hauptantrieb ,der Maschine aus sowohl
die Schleifscheibe als die Welle 18 getrieben wird, die einerseits die Schwenkachse.
für den Werkstückschlitten bildet und andererseits den Antrieb über die Wellen 26
und 30 auf das Schneckenrad 31 weiterleitet.
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Die Abb. i und 6 zeigen weiter, daß am Werkstückschwenkarm 20 ein
Halter 32 zur Aufhängung zweier Zugfedern 33 befestigt ist, deren andere Enden von
einem mit dem Werkstückschlitten 25 fest verbundenen Halter 34 aufgenommen werden.
Unter dem Einfluß dieser Federn wird eine drehbare Rolle 35 (Abb. i, 4.), die auf
der Unterseite des Werkstückschlittens 25 an einem Bolzen gelagert ist, ständig
gegen die bereits erwähnte einstellbare Rollbahn 36 (Abb. 8) gedrückt, die auf einem
Böckchen 37 befestigt ist und den axialen Werkstückvorschub vermittelt. Die Lage
der Rollbahn 36 kann um einen senkrechten Zapfen gedreht und in der erforderlichen
Stellung mittels einer Schraube 38 fixiert werden (Abb. 8). Das erwähnte Böckchen
37 (Abb. i, 8, 9) ist fest mit dem Lagerbock 17 verbunden.
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In zwei Lageraugen auf der Rückseite des Werkstückschlittens 25 ist,
wie Abb. 4 zeigt, parallel zur Achse 18 eine Welle 41 :gelagert, auf der unverdrehbar
ein Schneckenrad 42 sitzt, das in ständigem Eingriff mit der Schnecke 31 der Welle
30 steht. über dem Schneckenrad 42 sitzt die Kurvenscheibe 43, die sich unter
dem Einfluß der Zugfeder 22
ständig gegen eine Rolle 44 (Abb. 6)
legt; die Rolle ist durch einen Bolzen in einem Böckchen 45 des Teiles 17 drehbar
gelagert, so daß also der Werkstückschlitten 25 in dem Maße, indem die Kurve 43
und die Rolle 44 aufeinander abrollen, um die Achse 18 geschwenkt wird.
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Auf der oberen ebenen Fläche der Kurvenscheibe 43 sitzt fest ein Kurvensegment
46, das, wie eingangs dargelegt, die plötzliche Ausschwenkung der Werkstückspindel
:19 nach Beendigung eines Schleifvorganges hervorruft. Darüber ist auf der Welle
41 ein Kegelrad 47 (Abb. 4. und 6) angeordnet, das diese Spindel antreibt, die in
einem um die Welle 41 schwenkbaren, mit zwei Lageraugen versehenen Bügel 48 gelagert
ist (Abb.I, 4,6).
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An dem Gehäuse :I ist, wie in Abb. a strichpunktiert angedeutet ist,
eine Zugfeder 5o befestigt. Infolge der hierdurch hervorgerufenen ständigen Zugwirkung
drückt der Bügel _:8 mit seiner seitlichen senkrechten Druckplatte 5 1 (Abb. 2)
gegen die in einem Auge des Werkstückschlittens a5 sitzende Anschlagschraube 52,
so daß der schwenkbare Bügel 48 stets in einer einstellbaren ordnungsgemäßen Lage
verharrt. Dabei ist die gemeinsame Mittelachse der Werkstückspindel 4.9 und des
Werkstücks 55 der oberen Schrägfläche des Lagerbockes 17 entsprechend gegen die
Horizontalebene geneigt.
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Hinsichtlich des Werkstückschlittenaggregats ergibt sich somit zusammenfassend,
daß die auf der Welle 18 sitzende Schnecke i9 über das Schneckenrad 27 die Welle
26 antreibt, die ihre Drehung über die mit ihr verbundene Kupplungshülse 28 und
die Keile 29 auf die Welle 3o, deren Schnecke 31 und das auf der Welle :il sitzende
Schneckenrad 42 überträgt. Die so hervorgerufene Drehung der Welle 4.1 in Pfeilrichtung
der Abb. 6 wird durch die Kegelräder 47, 53 auf die Werkstückspindel 49 übertragen,
die ihrerseits das Werkstück in Drehung setzt.
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Das Übersetzungsverhältnis der Räder 47 und 53 ist dabei so gewählt,
daß bei einer Umdrehung der Werkstückspindel .49 die Welle 41 so viel Umdrehungen
macht, als der Schneidenzahl des Werkstücks entsprechen; bei dem hierbei als Beispiel
bezogenen Spiralbohrer mit zwei Schneiden also zwei Umdrehungen.
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Der Schleifvorgang, der sich unter Benutzung der vorstehend beschriebenen
Maschine ergibt, spielt sich wie folgt ab.
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Bei Beginn des Schliffes befindet sich der höchste Punkt a. (Abb.
17) .Tier Kurve .43 in Anlage mit der Rolle 44. Während sich nun die Ralle 44 auf
der Kurvenbahn 43 bis zum Punkt b bewegt, wobei sich natürlich- der Bohrer dauernd
dreht; wird der Schneid- , rücken b' (Abb. i2 und rd.) hinterschliffen, denn unter
dem Einfluß der Zugfeder 22 wird dem Werkstückschwenkarm 20 eine Schwenkbewegung
um die Achse 18 erteilt, ebenso allen von ihm getragenen Teilen, d. h. auch dem
Werkstückschlitten 25, dem Bügel .I8, der Werkstückspindel 49 und dem Werkstück
55.
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Zugleich findet während dieser Schwingbewegung es Werkstücks und des
Werkstücksch.littens 25 infolge der Wirkung der Zugfedern 33 eine Bewegung -dieser
beiden Teile in Richtung der Werkstückachse auf die Schleifscheibe zu statt entsprechend
der Form und Lage der Rollbahn 36 an der Konsole 37. Dies bedeutet aber, daß am
Bohrer 55 während dessen ständiger Drehung erstens infolge der Schwenkbewegung um
die Achse 18 die Neigung der Kegelmantellinie zur Bohrerachse verändert wird und
daß zweitens infolge des axialen Vorschubs die kegelförmige Schneidfläche des Bohrers
zunehmend an Fleisch verliert, also hinterschliffen wird.
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Ist so der bekannte Hinterschliff, bei dem die Zunahme des Hinterschliffwinkels
nach der Bohrerachsenmitte zu nur gering ist, bis zur Linie i des Bohrers (Abb.
rd.) erzeugt, so ist der Bohrer an der Schleifscheibe i aus der Stellung der Abb.
Io in diejenige nach Abb. 1 5 gelangt, d. h. der Bohrer hat mit seiner Achse die
Scheibenkante erreicht.
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Vom Punkt b der Kurve .I3 (Abb. 17) ah erfolgt nun das Anschleifen
der Rückenlächenanspitzung c' (Abb. 12 und rd.), das gleichzeitig die gegen die
Bohrerachse geneigte Lage der Querschneiden d-d, also die Bohrerspitze, erzeugt.
Hierbei werden der axiale Vorschub und die Schwenkbewegung des Bohrers entsprechend
den Formen der Kurvenhahnen 36 und 4.3 beschleunigt. Hinzu kann nun aber im Bedarfsfall
die schon erwähnte Vorschubbewegung des Schleifscheihenschlittens 3 .und der von
ihm getragenen Schleifscheibe i kommen. Dies wird durch die Kurvenbahn 24 erreicht,
die sich mit dem Schwenkteil 2o dreht und dabei den Hebel 14. um die Welle 9 (Abb.
i) schwenkt, so daß der Hebelarm i i bzw. die Schraube 12 den Schlitten 3 unter
Spannung der Feder 5 vorschiebt.
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Bei weiterem Abrollen der Kurve 43 an der Rolle 44 befindet sich der
Bohrer schließlich in der aus -1b. i i ersichtlichen Stellung. Einer der Bohrerschneidrücken
ist jetzt an der Schleifscheibe abgewälzt worden. In diesem Augenblick trifft die
Kurve 4.6 (Abb. 6) auf den einen Schenkel eines Winkelhebels d.o. Infolge der hierdurch
entstehenden Drehung dieses Hebels legt sich der andere Schenkel gegen die U-förmige
Rippe des Bügels 48 und schwenkt so den letzteren uzn die :litte der Welle 4.1 entgegen
der Zugwirkung der Feder
50 (Abb. 2, 6). Die Kurve 43 berührt jetzt
die Rolle 44 im Punkt c (Abb. i7).
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Der Bohrer wird auf diese Weise völlig aus denn, Angriffsbereich der
Schleifscheibe gebracht; dann aber stellt unter erneuter Spannung der Feder ä2 die
Kurvenbahn 43 durch ihren wieder ansteigenden Teil die ursprüngliche Lage des Werkstückschwenkarmes
2o und damit auch die des bis dahin durch die fortgesetzte Drehung um I8o° versetzten
Bohrers wieder her, wobei zugleich auch der Werkstückschlitten 25 durch seine Rolle
35. der Steigung der Kurvenbahn 36 entsprechend unter Spannung der Federn 33 (Abb.
6, 8) wieder zurückgezogen wird.
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Währenddessen gibt die Kurve 46 den Winkelhebel 4o frei, und die Feder
50 zieht die Druckplatte 5 1 wieder gegen die Schraube 52 (Abb. 2).
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Bei der Rückkehr des. Werktstückschwenkarmes 2o in seine ursprüngliche
Lage wird die Kurvenbahn' 24 mit zurückgeschwenkt und so auch dein Hebel 14 mit
seiner Rolle 15, dem Hebel i i und dem von diesem beeinflußten Schlittern 3 die
rückläufige Bewegung unter der Wirkung der Druckfeder 5 ermöglicht.
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Sind so Schleifscheibe und Bohrer, letzterer um I8o° gedreht, in ihre
ursprüngliche Lagezurückgebracht, so wiederholt sich der beschriebene Vorgang bis
zur Fertigstellung des Schliffes.
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Durch Auswechseln der Kurvenbahnen 43, 36 und 24 können der Hinterschliff
der Schneidlippen wie auch die Anspitzung beliebig geändert werden.
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Die Beistellung erfolgt durch Drehen .der geriffelten Schraube, die
in der Abb. i am linken Ende der Werkstückspindel 49 sitzt.