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Vorrichtung zum Einspannen und Zentrieren zylindrischer
Werkstücke auf Schleifmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einspannen und Zentrieren zylindrischer Werk- stücke, insbesondere von Kugellagerringen, auf Schleifmaschinen mit einem Zentrierkegel sowie zwei zu dessen Achse senkrechten, ebenen Spannflächen.
Die am meisten gebräuchliche Art, hohlzylindrische Werkstücke, wie z. B. Innenringe von Kugel- lagern zum Bearbeiten der Laufbahnen durch Schleifen od. dgl. aufzuspannen, ist, die Ringe auf einem genau zentrierten, massiven Dorn aufzunehmen. Dabei muss darauf geachtet werden, dass die Mantel- fläche des Dornes, auf welcher der Innenring sitzt, genau zentrisch läuft. Allerdings lässt sich damit eine genügende Rundlaufgenauigkeit nur dann erreichen, wenn das Werkstück auf der ganzen Länge im Presssitz am Dorn angreift, was genau genommen nur im Bereich des grössten mit dem Werkstück in Eingriff stehenden Dorndurchmessers der Fall ist.
Wird eine sehr hohe Arbeitsgenauigkeit verlangt, so müssen Umfangs-und Taumelschwingungen des Werkstückes vermieden werden, damit weder eine Exzentritzität beim Bearbeiten der Werkstückaussenfläche, noch eine Schräglage der bearbeiteten Fläche zur Zylinderachse eintritt. Diesem Idealfall kann man zwar durch Verwendung von Kegeln mit schwacher Konizität nahekommen, er ist jedoch niemals völlig zu erreichen. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass der Kegel sehr lang sein müsste, wobei noch hinzukommt, dass durch die Bohrungstoleranz die Forderung nach weiterer Verlängerung des Aufspannkegels bzw. die Verwendung mehrerer solcher Kegel mit verschiedenem Spannbereich bedingt ist. Es wurden deshalb neuerdings verschiedene Arten expandierender Dorne geschaffen, um diesen Schwierigkeiten aus dem Wege zu gehen.
Diese variablen Dorne kommen aber aus konstruktiven Gründen für kleine Werkstücke nicht in Frage.
Um auch bei kleinen Ringen eine genügende Formhaltigkeit erreichen zu können, wird neuerdings beim Schleifen von Kugellagerinnenringen zunächst die Laufbahn und dann, von der Laufbahn ausgehend, nach dem Centerless-Verfahren die Bohrung geschliffen. Dadurch wird aber die Kugellagerlaufbahn infolge des Anliegens der Laufrollen ungünstig beeinflusst, wobei noch als weiterer Nachteil hinzukommt, dass durch dieses Verfahren theoretisch wohl gleiche Wandstärken geschaffen werden können, mit dem Schleifen der Bohrung aber die Toleranz des Rillenaussendurchmessers kopiert wird.
Zweck der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Befestigen zylindrischer Werkstücke, insbesondere von Kugellagerringen auf Schleifmaschinen, durch Eingriff einer zylindrischen Fläche mit einem Kegel zu schaffen, die nicht nur den besonderen Erfordernissen bei der Bearbeitung kleiner Werkstücke Rechnung trägt, sondern darüber hinaus ein Höchstmass an Präzision gewährleistet, welchem ein vergleichsweise sehr geringer konstruktiver Aufwand gegenübersteht.
Diese Vorteile werden gemäss der Erfindung dadurch erzielt, dass die beiden Spannflächen konzentrisch zum Kegel angeordnet und mindestens eine Spannfläche und der Kegel axial verschiebbar ausgebildet sind.
Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, die Werkstücke sowohl aussen, als auch innen unter genauer Zentrierung einzuspannen.
Soll das Werkstück aussen erfasst werden, so sieht die Erfindung in ihrer weiteren Ausgestaltung hiezu vor, die Anordnung so zu treffen, dass der Kegel als Hohlkegel ausgebildet ist und die ebenen Spannflä-
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chen konzentrisch innerhalb dieses Hohlkegels angeordnet sind. Soll dagegen das Werkstück von innen er- fasst werden, beispielsweise um einen Kugellagerinnenring von aussen zu bearbeiten, so kann nach einem andern Merkmal der Erfindung der Kegel als Massivkegel ausgebildet sein, wobei die ebenen Spannflä- chen konzentrisch um den Kegelangeordnet sind.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die der Antriebsseite der Maschine zugekehrte Spann- flache in axialer Richtung fest anzuordnen und den Kegel sowie die andere Spannfläche axial verschiebbar auszubilden. Hiedurch ergeben sich besonders günstige Bewegungsverhältnisse, was insbesondere dem zeit- lichen Arbeitsablauf zugute kommt.
Es liegt weiter im Rahmen der Erfindung, dass zur Mitnahme des Werkstückes während des Schleifens eine Feder vorgesehen ist, welche die äussere, vom Kegel abgekehrte Spannfläche gegen das Werkstück presst. Ein weiteres Merkmal der Erfindung wird darin gesehen, dass der Kegel in Richtung des Werkstücks unter Federwirkung steht, welche zum Lösen des Werkstücks ausschaltbar ist.
Schliesslich ist es möglich, dass der Innenkegel hinsichtlich seiner Verschiebung mit einer der Spann- flächen, z. B. über einen Winkelhebel, gekuppelt ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, sowie an Hand der Zeichnung.
Hiebei zeigen Fig.'1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Aufspannen von innen zu bearbeitenden Werkstücken und Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Schleifmaschine mit einer Vorrichtung zum Aufspannen von an der Aussenseite zu bearbeitenden Werkstücken.
Das Werkstück ist mit 1, der massive Kegel mit 2, der Hohlkegel mit 3 und die ebenen Abstützflä- chen mit 4 bzw. 5 bezeichnet, während 6 den Haltearm für die Fläche 4 darstellt. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet den Haltearm zum Befestigen des Hohlkegels 3, wogegen das Bezugszeichen 8 einen Teil der
Maschine darstellt, an welchem das Werkstück 1 befestigt werden soll.
Eine Feder 9 ist beim Einschieben des Kegels 2 in die Bohrung des Werkstücks 1 zwischen das nicht dargestellte Druckglied und den Kegel 2 eingeschaltet, um zu gewährleisten, dass der Kegel satt im Innenring sitzt, so dass jegliches Spiel zwischen Dorn und Bohrung ausgeglichen ist.
Beim Herausziehen des Domes wirkt dagegen die Feder 9 nicht mit, denn in diesem Fall wirkt die bei diesem Ausführungsbeispiel hydraulisch betätigte Rückzugseinrichtung 10 - 12 mit, welche den Dorn mit
Hilfe des Anschlages 13 unmittelbar zurückzieht. 14 stellt eine Druckfeder dar, welche so angeordnet und ausgebildet ist, dass der Arm 6 während des Schleifens federnd am Werkstück 1 anliegt und dessen Mitnahme bewirkt. Die Feder 14 ist stärker als die Feder 9.
Am zweckmässigsten wird beim Befestigen der Werkstücke auf einer Schleifmaschine nach Fig. 2 wie folgt verfahren :
Der am Ende konische Dorn 2 ist vor dem Aufbringen des Werkstücks so weit zurückgezogen, dass er mit der ebenen Fläche 5 abschneidet. Dabei ist die Fläche 4 um einige Zehntel Millimeter weiter nach rechts abgebogen, als die Länge des Werkstücks beträgt. Nun wird das Werkstück mittels eines nicht dargestellten, quer zur Achse des Domes 2 schwenkbaren Hebels od. dgl. zwischen die beiden Flächen 4 und 5 eingeschwenktund solange in der Schwenkebene des Hebels leicht verschiebbar gehalten, bis der Kegel 2 in die Bohrung des Werkstücks eingedrungen ist, das sich dabei mit seiner Stirnseite an der Fläche 4 abstützt.
Wenn das Werkstück vom Kegel erfasst ist, wird der Hebel weggeschwenkt, während nun der Kegel 2 unter Zwischenschaltung der Feder 9 so weit in die Bohrung des Werkstücks 1 eindringt, bis er absolut satt sitzt und kein Spiel mehr zwischen dem Kegel2 und der Bohrung des Werkstücks 1 vorhanden ist. Damit ist nun das Werkstück einwandfrei zentriert. Um es aber in. dieser Lage festzuhalten, wird die Fläche 4 in Axialrichtung des Kegels gegen das Werkstück geführt, bis es fest an der Fläche 5 anliegt. Der Druck wird durch entsprechende Bemessung der Feder 14 so gewählt, dass die Mitnahme des Werkstücks während der Bearbeitung gewährleistet ist.
, Die Entnahme des Werkstücks erfolgt dann in umgekehrter Reihenfolge. Nach beendeter Bearbeitung wird die Fläche 4 um einige Zehntel Millimeter vom Werkstück abgehoben, der Kegel 2 mit Hilfe der Räckzugseinrichtung 10 - 12 ohne Mitwirkung der Feder 9 zurückgezogen, worauf das Werkstück aus der Maschine herausfällt. Dabei ist es zweckmässig, beide Vorgänge gleichzeitig auszuführen.
Es ist auf diese Weise möglich, selbst kleinste Werkstücke mechanisch selbsttätig in die Maschine einzuführen und zu entnehmen, sie spiellos im Durchmesser auszugleichen und damit eine bis jetzt, insbesondere bei kleinen Werkstücken, nicht mögliche Bearbeitungsgenauigkeit zu erreichen. Selbstverständlich ist die Einrichtung nach der Erfindung auch für Werkstücke grosser Abmessungen in gleicher vorteilhafter Weise verwendbar.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, dass die Konizi-
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tät des Kegels lediglich im Hinblick oder lediglich mit Rücksicht auf die Bohrungstoleranz des Werkstücks, nicht aber mit Rücksicht auf Annäherung des Sitzes an den idealen Presssitz gewählt zu werden braucht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Einspannen und Zentrieren zylindrischer Werkstücke, insbesondere von Kugellagerringen, auf Schleifmaschinen mit einem Zentrierkegel sowie zwei zu dessen Achse senkrechten, ebenen Spannflächen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spannflächen (4,5) konzentrisch zum Kegel (2 bzw. 3) angeordnet und mindestens eine Spannfläche und der Kegel axial verschiebbar ausgebildet sind.