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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schleifen einer konischen Ringfläche an der Aussen- oder Innenseite eines ringförmigen Werkstückes, insbesondere eines Reibnnges, das auf der der konischen Ringfläche gegenüberliegenden Seite wenigstens drei über den Umfang verteilte, radial vorstehende Ansätze zur zentrischen Lagerung des Werkstückes aufweist, bestehend aus einer Spanneinrichtung für das Werkstück und einem relativ gegenüber der Spanneinrichtung rotierenden, konischen Schleifwerkzeug für die konische Ringfläche.
Die konische Ringfläche an der Aussen- oder Innenseite ringförmiger Werkstücke, wie sie beispielsweise als Reibringe in Synchronisiereinrichtungen von Schaltgetrieben für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden, wird Im allgemeinen geschliffen, um die hohen Anforderungen an die Rundlaufgenauigkeit erfüllen zu können.
Das rotierende Schleifwerkzeug, das entlang der konischen Ringfläche bewegt wird, greift dabei Im wesentlichen im Bereich einer Erzeugenden an der konischen Ringfläche an, was zu einer einseitigen Belastung des Werkstückes durch die bei der Zerspanung auftretenden Kräfte führt. Insbesondere bel Ringen mit einer vergleichsweise geringen Wanddicke besteht daher die Gefahr, dass diese einseitigen Schnittkräfte zu einer die Herstellungsgenauigkeit beeinträchtigenden Ringverformung Anlass geben. Demzufolge muss die Schubkraft beschränkt und damit eine geringe Zerspanungsleistung in Kauf genommen werden.
Um konische Reibringe, also Reibringe sowohl mit einer äusseren als auch einer inneren konischen Ringfläche vorteilhaft bearbeiten zu können, ist es bekannt (AT 397 933 B), zwei zur Ringachse koaxiale, gegensinnig antreibbare Schleifwerkzeuge einzusetzen, die den konischen Reibring zwischen einem Innenkonus und einem Aussenkonus aufnehmen und gegeneinander axial auf Anschlag verschiebbar sind, so dass die äussere und die innere konische Ringfläche entlang des gesamten Umfanges gleichzeitig bearbeitet werden können. Die Spannung des Werkstückes erfolgt dabei zwischen dem Innenkonus und dem Aussenkonus der beiden Schleifwerkzeuge.
Das Fehlen einer das Werkstück radial festlegenden Spannenrichtung macht die besondere Wirkung dieser bekannten Schleifvorrichtung aus, verhindert aber deren Einsatz mit nur einem Schleifwerkzeug zur Bearbeitung lediglich einer äusseren oder inneren konischen Ringfläche. Da ein radiales Spannen eines ringförmigen Werkstückes mit hiefür geeigneten herkönmmlichen Spanneinrichtungen wieder zu einer Ringverformung führen kann, schliesst sich der Ersatz eher der beiden bekannten Schleifwerkzeuge durch eine bekannte radiale Spanneinrichtung für eine Ringfertigung mit engen Toleranzen aus.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schleifen einer konischen Ringfläche an der Aussen- oder Innenseite eines ringförmigen Werkstückes, insbesondere eines Reibringes, der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass auch unter den Bedingungen einer Serienfertigung eine hohe Masshaltigkeit bel wirtschaftlichen Zerspanungsleistungen gewährleistet werden kann.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass das einen Gegenkonus zur konischen Ringfläche des Werkstückes bildende Schleifwerkzeug koaxial zur konischen Ringfläche des von der Spanneinrichtung aufgenommenen Werkstückes und gegenüber diesem axial verschiebbar gelagert ist. dass die Spanneinrichtung neben einer axialen Werkstückabstützung eine das Werkstück zentrierende, in Umfangsrichtung wirksame Abstützung für die radial vorstehenden Ansätze des Werkstückes aufweist und dass auf der konischen Ringfläche und/oder am Gegenkonus des Schleifwerkzeuges sich über die axiale Länge der jeweiligen Konusfläche erstreckende, über den Umfang des Schleifwerkzeuges bzw. des Werkstückes verteilte, mit Hilfe eines Strömungsmediums spülbare Nuten vorgesehen sind.
Da die Spanneinrichtung zur radialen Festlegung des Werkstückes lediglich in Umfangsrichtung wirksame Abstützungen für die radial vorstehenden Ansätze des Werkstückes aufweist. können über diese Spanneinrichtung keine radialen Zwangskräfte auf das Werkstück ausgeübt werden, so dass auch keine auf Spannkräfte zurückführbare, elastische Ringverformungen auftreten können. Trotzdem ist für die notwendige Zentrierung der Werkstücke gesorgt, weil ja beim spannungsbedingten Andrücken der radial ausgerichteten Werkstückansätze an die ebenfalls radial ausgerichteten Abstützungen entsprechende Zentrierkräfte auf das ringförmige Werkstück ausgeübt werden.
Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang bei drei gleichmässig um den Umfang verteilten Werkstückansätzen, die mit drei zugehörigen Abstützungen der Spanneinrichtung zusammenwirken. Wegen der möglichen Rundungs- und Exzentrizitätsfehler der noch unbearbeiteten konischen Ringfläche muss beim axialen Anstellen des Gegenkonus des Schleifwerkzeuges an die konische Ringfläche aufgrund der dabei wirksam werdenden radialen Kraftkomponenten mit einer elastischen radialen Verformung des Werkstückes gerechnet werden, die über die Spanneinrichtung wegen der nur in Umfangsrichtung wirksamen Werkstückabstützung nicht verhindert wird.
Diese elastischen Verformungen haben jedoch keinen nachteiligen Einfluss auf die Fertigungstoleranzen, weil ja mit zunehmender Zerspanung der Bearbeitungszugabe diese Rundungs- und Exzentrizitätsfehler ausgeglichen werden und das Werkstück elastisch in seine Ausgangslage zurückkehrt. Der über den Umfang gleichmässige Werkzeugangriff schliesst Werkstückverformungen aus, wie sie sonst aufgrund einsei-
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tiger Schnittbelastungen auftreten. Es können daher die Werkstücke mit einer vergleichsweise hohen
Zerspanungsleistung bearbeitet werden, ohne Einbussen in bezug auf die Masshaltigkeit befürchten zu müssen.
Dazu kommt noch, dass die Werkstückabstützung während des Schleifvorganges den späteren
Lagerbedingungen der Werkstücke entsprechen, was das Einhalten besonders enger Toleranzgrenze im
Hinblick auf die spätere Verwendung der ringförmigen Werkstücke erlaubt.
Eine entsprechende Zerspanung der Bearbeitungszugabe ist jedoch nur möglich, wenn für eine ausreichende Spanabfuhr gesorgt werden kann. Zu diesem Zweck sind auf der konischen Ringfläche und/oder am Gegenkonus des Schleifwerkzeuges sich über die axiale Länge der jeweiligen Konusfläche erstreckende, über den Umfang des Schleifwerkzeuges bzw. des Werkstückes verteilte, mit Hilfe eines
Strömungsmediums spülbare Nuten vorgesehen, die zunächst das zerspante Material aufnehmen, bevor es mit Hilfe des Strömungsmediums, vorzugsweise einer Flüssigkeit, aus den Nuten ausgetragen wird. Das
Strömungsmedium sorgt zusätzlich für eine Schmierung und Kühlung. Die Anzahl der Nuten ist in Abhängigkeit von der maximal vorgesehenen Zerspanungsleistung zu wählen.
Weist die konische Ringfläche des Werkstückes axiale Nuten auf, wie sie beispielsweise für die Ölabfuhr bei Reibringen üblich sind, so können diese Nuten für die Spanabfuhr aus dem Zerspanungsbereich vorteilhaft herangezogen werden.
Sind keine solche Nuten vorhanden oder sind deren Abmessungen für die geforderte Zerspanungsleistung nicht ausreichend, so ist der Gegenkonus des Schleifwerkzeuges mit solchen spülbaren axialen Nuten zu versehen.
Die für eine ausreichende Späneabfuhr erforderlichen Nuten machen die Vorrichtung bei üblichen
Umfangsgeschwindigkeiten des Schleifwerkzeuges anfällig gegenüber alss"Rattern"bekannte Drehschwingungen, die das Schleifergebnisse nachteilig beeinflussen. Aus diesem Grund kann die relative Umfangsgeschwindigkeit zwischen dem Schleifwerkzeug und dem Werkstück unterhalb der Grenzgeschwindigkeit für das Auftreten von Drehschwingungen des Schleifwerkzeuges gegenüber dem Werkstück gewählt werden, was im allgemeinen eine deutliche Verringerung der Umfangsgeschwindigkeit auf beispielsweise ca. 3m/s mit sich bringt.
Die das Werkstück zentrierende Abstützung der Spanneinrichtung kann konstruktiv unterschiedlich ausgeführt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, die Abstützungen für die radial vorstehenden Ansätze des Werkstückes als radiale Keilnuten auszubilden, in die die radialen Ansätze über einen axial beaufschlagbaren Druckring drückbar sind. Über die in die Keilnuten unter axialem Druck eingreifenden Werkstückansätze wird das Werkstück zentriert und axial festgehalten. Ausserdem ergibt sich zwischen der Spanneinrichtung und dem Werkstück eine drehfeste Verbindung, die die erforderliche Relativdrehung des Werkstückes gegenüber dem Schleifwerkzeug sichert. Die in Umfangsrichtung wirksame Werkstückabstützung durch die Spanneinrichtung kann aber auch unabhängig von der axialen Werkstuckfestlegung erfolgen.
In diesem Fall kann die das Werkstück zentrierende Abstützung der Spanneinrichtung aus radial ausgerichteten Anschlägen für die radial vorstehenden Ansätze des Werkstückes bestehen. Bei einer z. B. bearbeitungsbedingten Drehmomentbeaufschlagung des Werkstückes werden die radial vorstehenden Werkstückansätze an die Anschläge der Spanneinrichtung in Umfangsrichtung angedrückt, womit eine Zentrierung des Werkstückes gegenüber der durch die Anschläge bestimmten Achse der Spanneinrichtung gewährleistet ist. Für eine axiale Werkstückfestlegung kann das Werkstück zwischen einem Druckring der Spanneinrichtung und dem Schleifwerkzeug axial gespannt werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Schleifen einer konischen Ringfläche an der Aussenseite eines Reibringes in einem vereinfachten Axialschnitt, Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Schleifen einer konischen Ringfläche an der Innenseite eines Reibringes, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 111-111 der Fig. 1 in einem grösseren Massstab und Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2 in einem grösseren Massstab.
In den Fig. 1 und 3 ist die Bearbeitung eines Reibringes 1 mit einer konischen Ringfläche 2 an seiner Aussenseite dargestellt. Dieser Reibring 1, der z. B. als Synchronisierring für das Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird, weist drei gleichmässig um den Umfang verteilte, auf der Innenseite vorgesehene, radial einwärts vorstehende Ansätze 3 auf, die gegenüber der Achse des Reibringes 1 ausgerichtet sind und zur Lagerung bzw. Drehmitnahme des Reibringes 1 dienen. Die Vorrichtung zum Schleifen der Ringfläche 2 eines solchen Reibringes 1 besteht aus einem stillstehenden Unterteil 4 und einem Oberteil 5 mit einer antreibbaren Arbeitsspindel 6, die einen Druckring 7 trägt und axial verstellbar gelagert ist.
Dieser Druckring 7 ist Teil einer Spanneinrichtung 8 für den Reibring 1, die mit einer stirnseitigen Ringfläche eine axiale Abstützung 9 und mit in die Ringöffnung des Reibringes 1 axial vorstehenden Anschlägen 10 In Umfangsrichtung wirksame Abstützungen 11 für die radial einwärts vorstehenden Ansätze 3 des Reibringes 1 bildet. Das einen Gegenkonus 12 zur konischen Ringfläche 2 des Reibringes 1 aufweisende Schleifwerkzeug 13, das gemäss dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 3
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dem stillstehenden Unterteil 4 zugeordnet ist, dient als Widerlager für die Spanneinrichtung 8.
Wird ein zu bearbeitender Reibring 1 bei abgehobener Arbeitsspindel in den hohlen Gegenkonus 12 des Schleifwerkzeuges eingelegt und dann der Druckring 7 durch eine axiale Druckbeaufschlagung der Arbeitsspindel 6 gegen den Reibring 1 gedrückt, so wird der Reibring 1 über die axiale Abstützung 9 des Druckringes 7 axial ausgerichtet. Die Zentrierung des Reibringes 1 erfolgt über die Ansätze 3, gegen die die Anschläge 10 des Druckringes 7 bei einer entsprechenden Drehmomentbeaufschlagung der Arbeitsspindel 6 gedrückt werden, wie dies in der Fig. 3 veranschaulicht ist. Wegen der radialen Ausrichtung sowohl der Ansätze 3 als auch der Anschläge 10 stellt sich zufolge eines Ausgleiches allfälliger unterschiedlicher Anschlagkräfte im Bereich der einzelnen Anschläge 10 eine zentrische Lage des Reibringes ein.
Der Reibring 1 kann daher über die Anschläge 10 gegenüber dem feststehenden Schleifwerkzeug gedreht und so über die gesamte Ringfläche 2 gleichzeitig geschliffen werden. Da die durch die Anschläge 10 gegebenen Abstützungen 11 der Spanneinrichtung 9 eine radiale Verformung des Reibringes 1 nicht verhindert wird, kann der Reibring beim axialen Einpressen in den Gegenkonus 12 des Schleifwerkzeuges 13 durchaus elastisch verformt werden, wenn die unbearbeitete Ringfläche 2 entsprechende Rundheits- oder Exzentrizitätsfehler aufweist.
Mit der zunehmenden Zerspanung der Bearbeitungszugabe bildet sich jedoch diese elastische Verformung wieder zurück, so dass beim Auslaufen des Schleifvorganges keine solchen elastischen Verformungen mehr vorliegen. Das Zerspanungsmass wird durch den axialen Vorschub über die Arbeitsspindel 6 bestimmt. Die genauen Abmessungen der konischen Ringfläche 2 können somit in einfacher Weise über den axialen Vorschubweg des Druckringes 7 festgelegt werden, beispielsweise dadurch, dass ein axialer Vorschubanschlag vorgesehen wird.
Um eine wirtschaftlich vorteilhafte Zerpanung sicherstellen zu können, ist für eine ausreichende Spanabfuhr zu sorgen. Da im dargestellten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 3 der Reibring 1 mit axialen Nuten 14 entlang der konischen Ringfläche 2 versehen Ist. kann die Spanabfuhr über diese Nuten 14 erfolgen. Zu diesem Zweck ist eine Spülvorrichtung vorgesehen, die über Führungskanäle 15 ein Strömungsmedium, vorzugsweise eine Spülflüssigkeit, in den Zerpanungsbereich fördert. Dieses Strömungsmedium durchströmt die Nuten 14 und spült dabei das sich in den Nuten 14 sammelnde abgespante Material heraus.
Nach dem Schleifvorgang wird der Reibring aus dem Gegenkonus 12 des Schleifwerkzeuges ausgestossen, und zwar mittels eines im Unterteil 4 axial verschiebbar gelagerten Stempels 16, der stirnseitig einen an den Reibring 1 angepassten Ausstosskopf 17 trägt. Die Führungskanäle 15 für das Strömungsmedium sind vorzugsweise im Stempel 16 vorgesehen.
Zum Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 3 befasst sich die Vorrichtung gemäss den Fig. 2 und 4 mit der Bearbeitung eines eine konische Ringfläche 2 auf seiner Innenseite aufweisenden Reibringes 1. Dementsprechend befinden sich die radial vorstehenden Ansätze 3 auf der Aussenseite des Reibringes 1, der mit Hilfe der Spanneinrichtung 8 drehfest im Unterteil 4 gehalten wird, während das Schleifwerkzeug 13 mit der axial verstellbaren Arbeitsspindel 6 verbunden ist. Die Spanneinrichtung 8 bildet zwar wiederum über die Stirnfläche eines axial beaufschlagbaren Druckringes 7 eine axiale Abstützung 9 für den Reibring 1, doch wirkt diese Abstützung nicht mit dem Schleifwerkzeug 3, sondern mit Keilnuten 18 in einem Einsatzring 19 des Unterteiles 4 zusammen.
In diese radial ausgerichteten Keilnuten 18 werden die mit entsprechenden Keilflächen 20 versehenen Ansätze 3 des Reibringes 1 gedrückt, wie dies insbesondere der Fig. 4 entnommen werden kann. Der Drucknng 7 ist hier folglich ein von der Arbeitspindel 6 unabhängiger, nicht drehender Konstruktionsteil, der auch unabhangig von der Arbeitspindel 6 mit Druck beaufschlagt werden kann. Da die Ansätze 3 und die Keilnuten 18 über den Umfang verteilt angeordnet sind, wird auch über diese Keilnuten 18 der Spanneinnchtung 8 eine Zentrierung des Reibringes 1 erzwungen, ohne zu einer Ringverformung führende radiale Zwangskräfte aufzubringen. Demzufolge kann auch ein In dieser Weise gespannter Reibung 1 mit den gleichen Vorteilen über den Gegenkonus 12 des Schleifwerkzeuges 13 geschliffen werden.
Unter der Annahme, dass die konische Ringfläche 2 des Reibringes 1 keine durchgehenden Axiainuten aufweist, ist das Schleifwerkzeug 13 mit Nuten 14 für die Spanabfuhr zu versehen. Die Spülung der Nuten 14 mit einem entsprechenden Strömungsmedium erfolgt in einer der Fig. 1 ähnlichen Art. Der Stempel 16 der Ausstosseinrichtung ist mit Führungskanälen 15 für das Strömungsmedium ausgebildet, das jedoch zusätzlich über Verteilerkanäle 21 durch den Ausstosskopf 17 geführt werden muss.
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