DD262611A1 - Vorrichtung zum laeppen von werkstuecken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Laeppen von Werkstuecken, insbesondere von paarweise zusammenfunktionierenden Teilen mit konkav und konvex kugelfoermig ausgebildeten Gleitflaechen auf einer z. B. Werkzeugmaschine. So kann im allgemeinen Maschinenbau, Werkzeugmaschinenbau, feinmechanischen und optischen Geraetebau angewendet werden. Die Loesung besteht darin, dass an einem federnden Werkstueckaufnahmekoerper, der mit einem Vorrichtungsgrundkoerper und Werkzeugkegelschaft in eine Werkzeugmaschine eingebracht ist, ein Werkstueck mit konvexer Gleitflaeche und an der Werkzeugmaschinenspindel ein Werkstueck mit konkaver Gleitflaeche angeordnet ist und zusammen formschluessig gleitbar in Paarung gebracht sind und durch Einschwenken eines Schwenkkopfes in eine Kurvenbahn eine Zwanglaufverbindung von der Hauptspindel der Werkzeugmaschine ueber einen Kurventrieb zur Vorrichtung entsteht, wobei eine oszillierende Schwenkbewegung erfolgt. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Läppen von Werkstücken, insbesondere von paarweise zusammenfunktionierenden Teilen mit vorgearbeiteten konkav und konvex kugelförmig ausgebildeten Gleitflächen, die statisch oder dynamisch beanspruchbar sein können, wobei die Vorrichtung in einem konventionellen oder NC-gesteuerten oder CNC-gesteuerten Maschinensystem, z. B. einer Drehmaschine, aufgenommen werden kann.

Die Vorrichtung kann zur Herstellung und/oder Regenerierung von statisch und dynamisch beanspruchbaren zusammenfunktionierenden Teilen mit konkav und konvex kugelförmig ausgebildeten Gleitflächen für ζ. Β. Profilwalzmaschinen und Zahnradfeinwalzmaschinen verwendet werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In der industriellen Fertigung sind keine technischen Lösungen bekannt, mit denen paarweise zusammenfunktionierende Teile mit vorgearbeiteten konkav und konvex kugelförmig ausgebildeten Gleitflächen mit der geforderten Paßgenauigkeit, Oberflächenqualität und Flächenbelastbarkeit als Werkstückpaar für z. B. Profilwalz- und Zahnradfeinwalzmaschinen mittels Läppvorrichtung auf bekannten Maschinensystemen hergestellt werden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der vorgearbeitete Werkstücke mit zusammenfunktionierenden konkav und konvex kugelförmig ausgebildeten Gleitflächen abtragsorientiert mit hoher Paßgenauigkeit, Oberflächenqualität und Flächenbelastbarkeit ohne weitere Fertigungsverfahren auf bekannten Werkzeugmaschinensystemen ohne Veränderung dieser bearbeitet werden können, wobei die Vorrichtung auf- und abnehmbar angeordnet sein soll.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Läppen von Werkstücken, insbesondere von paarweise zusammenfunktionierenden Teilen zu entwickeln, welche eine oszillierende Schwenkbewegung zur abtragsorientierten Herstellung vorgearbeiteter Teile mit konkav und konvex kugelförmig ausgebildeten Gleitflächen unter Ausnutzung der Rotations- und Zustellbewegung einer Werkzeugmaschine ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Vorrichtungsgrundkörper mit einer Verschleißbuchse und einem Werkzeugkegelschaft versehen ist, daß ein Werkstückaufnahmekörper mit Stiften und einem an sich bekannten Kugelbolzen ausgestattet ist, und der Kugelbolzen in der Verschleißbuchse lagert. Zentral an dem Kugelbolzen ist ein federnder Gegenlagerbolzen angeordnet, während sich dezentral in einem bestimmten Abstand zur Vorrichtungsachse und parallel zu dieser um je 90° oder einem anderen Winke! zueinander versetzt verschiebbare federnde Druckbolzen befinden.

An dem Werkstückaufnahmekörper ist ein Werkstück mit konvexer Gleitfläche und an der Werkzeugmaschinenspindel ein Werkstück mit konkaver Gleitfläche angeordnet. Beide werden formschlüssig gleitbar mit den Gleitflächen zusammen angeordnet.

Zur wechselbaren Aufnahme von Trommelkurvenkörpern dient ein Kurventräger. Durch Einschwenken eines Schwenkkopfes mit einem Rollenbolzen und einem Laufring in die Kurvenbahn der Trommelkurvenkörper entsteht eine Zwanglaufverbindung von der Hauptspindel einer Werkzeugmaschine über den Kurventrieb und über einen mit dem Schwenkkopf verbundenen Schiebeschwenkarm.

Eine Kulissengabel ist mit dem Schiebeschwenkarm verbunden angeordnet. Der Schiebeschwenkarm ist in einem Führungskörper und von Untergriff leisten aufgenommen.

An dem Werkstückaufnahmekörper sind Rollenlagerarme so angeordnet, daß ein Rollenlagerarm in der Kulissengabel geführt angeordnet ist und ein Rollenlagerarm in der Aussparung eines Gegenhaltearmes geführt angeordnet ist, wobei der Gegenhaltearm an dem Vorrichtungsgrundkörper befestigt ist. Die Vorrichtung ist mit dem Werkzeugkegelschaft in eine an sich bekannte Pinole des Reitstockes der Werkzeugmaschine axial auf- und abnehmbar angeordnet.

Der Kurventräger ist auf einem an sich bekannten Futterzwischenflansch axial auf- und abnehmbar angeordnet.

Nachdem das Werkstück mit konkaver Gleitfläche an der Werkzeugmaschinenspindel zentrisch gespannt angeordnet ist, wird das Werkstück mit der konvexen Gleitfläche an dem Werkstückaufnahmekörper angeordnet, wobei Stifte, im Zusammenwirken mit dem in dem Gegenhaltearm gelagerten Rollenlagerarm, die Lagesicherung des Werkstückes mit konvexer Gleitfläche gegen Mitnahme durch das von der Werkzeugmaschinenspindel rotatorisch bewegten Werkstückes mit konkaver Gleitfläche übernehmen.

Die Vorrichtung wird mit dem Werkzeugkegelschaft in die Pinole des Reitstockes der Werkzeugmaschine, z. B. Drehmaschine axial angebracht. Dabei wird über die Druckbolzen der Werkstückaufnahmekörper so lagefixiert, daß dieser zusammen mit dem Werkstück mit konkaver Gleitfläche eine funktionell ausreichend gute horizontale Lage einnimmt.

Eine elastische Lagefixierung des Werkstückaufnahmekörpers mit dem Werkstück mit konvexer Gleitfläche wird über die auf die Druckbolzen wirkenden Druckfedern, Stellelemente und Lagejustierelemente und über den im Werkzeugkegelschaft angeordneten federnden Gegenlagerbolzen, ausgehend von der axialen Zustellung der Pinole in Richtung des Werkstückes mit konkaver Gleitfläche, gewährleistet.

Die für die Läppvorrichtung erforderliche axiale Kraft der beiden Werkstücke zueinander ist vor und während des Arbeitsganges über die Pinolenzustellung elastisch mittels der Druckelemente und des Gegenlagerbolzens sowie über die elastischen Druckbolzen variierbar.

Die Rotationsbewegung des Werkstückes mit konkaver Gleitfläche sowie die oszillierende Schwenkbewegung des Werkstückes mit konvexer Gleitfläche wird von der Rotationsbewegung der Hauptspindel der Werkzeugmaschine hergeleitet. Während die Rotationsbewegung des Werkstückes mit konkaver Gleitfläche direkt von der Hauptspindel kraftschlüssig übertragen wird, erfolgt die Umwandlung der Rotationsbewegung der Hauptspindel in die Schwenkbewegung des Werkstückes mit konvexer Gleitfläche über den Kurventrieb mit den Trommelkurvenköpem, der Kurvenbahn, den Kurventräger, den Schwenkkopf, den Schiebeschwenkarm, der Kulissengabel und einem Rollenlagerarm.

Die für den Läppvorgang erforderliche oszillierende Schwenkbewegung ergibt sich aus dem Zusammenwirken dieser beiden Bewegungsarten. Der Schwenkkopf wird in die Kurvenbahn der Trommelkurvenkörper lagegesichert eingeschwenkt und geführt, so daß eine Zwangslaufverbindung von der Hauptspindel der Werkzeugmaschine über den Kurventrieb und den Schiebeschwenkarm entsteht.

Die so entstehende Schiebebewegung wird weiter über die Kulissengabel und den Rollenlagerarm, der in der Kulissengabel geführt wird, auf den Werkstückaufnahmekörper übertragen, so daß dieser die für den Läppvorgang erforderliche Schwenkbewegung ausführt.

Der Rollenarm, der in der Aussparung des Gegenhaltearmes geführt wird, verhindert das Mitdrehen des Werkstückaufnahmekörpers. Die Anzahl der Schwenkbewegungen pro Umdrehung und die Größe des Schwenkwinkels wird durch die Kurvenbahn der Trommelkurvenkörper sowie durch die radiale Entfernung des Übertragungsmittelpunktes in der Kulissengabel bzw. im Rollenlagerarm vorbestimmt.

Durch Ausschwenken des Schwenkkopfes aus der Kurvenbahn der Trommelkurvenkörper ist eine Unterbrechung der Funktionsverbindung Hauptspindel und Vorrichtung möglich.

Durch Zurückfahren der Pinole wird das Spannen oder Umspannen der Werkstücke, deren Prüfung auf Paßgenauigkeit und Oberflächenqualität sowie z. B. das Reinigen der Werkstücke und Aufbringen eines Hilfsmediums, ermöglicht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen wird dargestellt:

Figur ί: Axialschnitt durch die Vorrichtung Figur 2: Schnitt A-A gemäß Fig. 1

Figur 3: Ansicht in Richtung B gemäß Fig. 1 Figur 4: Schnitt B-B gemäß Fig.3

Gemäß Fig. 1 ist ein Vorrichtungsgrundkörper 1 mit einer Verschleißbuchse 3 und einem Werkzeugkegelschaft 2 versehen, der in den Aufnahmekegel der Pinole, die nur andeutungsweise dargestellt ist, axial aufgenommen.

In der Verschleißbuchse 3 lagert der Kugelkopf eines Kugelbolzens 4 und über den Schaft des Kugelbolzens 4 ist ein Werkstückaufnahmekörper 5 schwenk- und pendelbar um den Kugelmittelpunkt angeordnet.

In der Paßbohrung der Verschleißbuchse 3 liegt ein axial verschiebbarer Gegenlagerbolzen 6 mit einer Innenkegelfläche an dem Kugelbolzen 4 an. Er stehth mit einem Druckelement 7,8 und einer Verstellschraube 9 in Wirkverbindung.

Um je 90° zueinander versetzt sind in dem Vorrichtungsgrundkörper 1 axial bewegbare Druckbolzen 10,11,12,13 geführt aufgenommen, die auf einer Seite, funktionell bedingt, entsprechend dem vorgegebenen Hub aus dem Vorrichtungsgrundkörper 1 herausragen und auf der Gegenseite von einer Druckfeder 14,15,16,17 aufnehmenden Hülse, 18,19, 20,21 umgeben sind, siehe Fig.4.

Die Druckfeder 14,15,16,17 ist über das Stellelement 22,23,24,25 und das Lagejustierelement 26,27,28,29 unterschiedlich vorspannbar.

Auf den Aufnahmezapfen des Werkstückaufnahmekörpers 5 wird ein Werkstück Ka aufgenommen und mit einem Stift 30,31 in der Aufnahmelage gesichert.

Das Werkstück Ka wird in Arbeitsstellung mit einem Werkstück Ki, das von der Werkzeugmaschinenspindel zentrisch aufgenommen wird, formschlüssig gleitbar in Paarung gebracht. Gemäß Fig. 1 ist ein Trommelkurvenkörper 32,33 mit einer im Beispiel sinusförmig verlaufenden Kurvenbahn wechselbar auf einem Kurventräger 34 befestigt und im Beispiel so arretiert, daß sich die gemeinsame Kurvenbahn mindestens einmal mit einer Durchgangsbohrung des Kurventrägers 34 deckt, um das Spannen des Werkstückes Ki in der Werkzeugmaschine bei montiertem Kurventrieb mittels Steckschlüssel zu ermöglichen.

Der auf- und abnehmbare Kurventräger 34 ist auf dem Futterzwischenflansch Z befestigt und axial lagegesichert.

In Arbeitslage der Vorrichtung ist der Schwenkkopf 35 so eingeschwenkt und stabil lagegesichert, daß der auf einem im Schwenkkopf 35 befestigten Rollenbolzen 36 gelagerter Laufring 37 durch Eintauchen zwischen die Leitflächen der Trommelkurvenkörper 32,33 mit diesen in Wirkverbindung gebracht wird.

Der Schwenkkopf 35 ist an einem am Schiebeschwenkarm 40 befestigten Steg 38 schwenkbar, gelagert und so gestaltet, daß er in Arbeitslage seitlich an dem Schiebeschwenkarm 40 und der daran befestigten Platte 39 anschlägt. Die damit formschlüssig bestimmte Funktionsstellung wird mit Spannelementen gesichert, wobei diese im Beispiel nicht positioniert sind.

Das Umschlagen des Schwenkkopfes 35 beim Ausschwenken aus der Funktionslage verhindert der Anschlagarm eines Steges 38. Fig.2 zeigt das Führungselementensystem für den Schiebeschwenkarm 40. Es besteht aus einem Führungsgrundkörper 41 und einer Untergriffleiste 42,43. Zwischen diesen Teilen ist der Schiebeschwenkarm 40 verschiebbar aufgenommen. Der Führungsgrundkörper 41 ist an der oberen Platte eines Gehäuses 44 befestigt, welche mit einer Buchse 45, einem Lagebestimmungselement 46,47 und einer Schraube 48,49,50, 51 gemäß Fig.3 anbau- und abnehmbar mit dem Vorrichtungsgrundkörper 1 verbunden ist.

An dem Schiebeschwenkarm 40 ist eine Kulissengabel 52 befestigt. An dem Werkstückaufnahmekörper 5 ist ein Rollenlagerarm 53 mit einem Laufring 54 angeordnet, während ein Rollenlagerarm 55 mit einem Laufring 56 in der Aussparung eines Gegenhaltearmes 57 geführt angeordnet ist. Mit dieser Anordnung wird eine rotatorische Mitnahme des Werkstückaufnahmekörpers 5 durch das zwischen dem Werkstück Ka und Ki sich aufbauende Reibmoment verhindert.

Der Gegenhaltearm 57 mit einer Aussparung ist an dem Vorrichtungskörper 1 befestigt.

Auf der Pinole P ist mittels einer klappbaren Klemmschale, die im Beispiel nicht positioniert ist, sowie an dem Gehäuse 44 ein anbau- und abnehmbarer Stabilisierungswinkel 58 befestigt, der die Schwingungsfreiheit der Vorrichtung gewährleistet, siehe

Eingeleitet wird der Läppvorgang mittels der Vorrichtung durch das Einschalten der Hauptspindel der Werkzeugmaschine, wodurch das Werkstück Ki zwangsweise in eine zentrische Rotationsbewegung gebracht wird.

Die Rotationsbewegung der Trommelkurvenkörper 32,33 wird im Zwangslauf über den Laufring 37 des eingeschwenkten Schwenkkopfes 35 in eine axial hin- und hergehende Schiebebewegung des Schiebeschwenkarmes40 umgesetzt. Diese Schiebebewegung wird weiter über die Kulissengabel 52, über den Rollenlagerarm 53 auf den Werkstückaufnahmekörper 5 übertragen, so daß dieser die für den Läppvorgang erforderliche Schwenkbewegung ausführt. Die Anzahl der Schwenkbewegungen pro Umdrehung und die Größe des Schwenkwinkels wird durch die Kurvenbahn der Trommelkurvenkörper 32,33 sowie durch die radiale Entfernung des Übertragungsmittelpunktes in der Kulissengabel 52 bzw. im Rollenlagerarm 53 (Mittelpunkt des Lauf ringes 54) vom theoretischen Schwenkmittelpunkt des Kugelbolzens 4 vorbestimmt.

Bis zur Erreichung der erforderlichen Paßgenauigkeit und Oberflächenqualität kann die Vorrichtung im durchgängigen oder unterbrochenen Betrieb eingesetzt werden.

Vorteilhaft ist, daß durch die oszillierende Schwenkbewegung an allen Punkten der Gleitflächen der zu bearbeitenden Werkstücke ein gleichmäßiger Materialabtrag erfolgt und somit eine hohe Paßgenauigkeit, Oberflächenqualität und Flächenbelastbarkeit der paarweise zusammenfunktionierenden Teile erreicht wird und somit die hohen Ansprüche an die Funktion und Traganteile der Werkstücke als Werkstückpaar z. B. bei Verwendung für Profilwalzmaschinen und Zahnradfeinwalzmaschinen erfüllt werden.

Die Produktivität der Vorrichtung wird durch die Wahl der Drehzahl pro Zeiteinheit der Hauptspindel der Werkzeugmaschine und durch die Größe der axialen Zustellung über die Pinole unter Berücksichtigung der Leistungsparameter der Werkzeugmaschine und Stabilität der Vorrichtung beeinflußt. Weitere Vorteile sind, daß die Vorrichtung für verschiedene Baugrößen der zu läppend Werkstücke durch Umrüstung verwendet werden kann und das kein formübertragendes Werkzeug benötigt wird. Dadurch ist es in bestimmten Grenzen möglich, mit einer Vorrichtungsbaugröße Werkstücke mit unterschiedlicher Dimensionierung zu bearbeiten, wodurch die Möglichkeit unterstützt wird, die Anwendungsbreite von Werkstücken mit konkav und konvex kugelförmigen Gleitflächen, insbesondere von paarweise zusammenfunktionierenden, zu erweitern.

Vorteilhaft ist, daß mit der Vorrichtung ermöglicht wird, daß ohne Anpaßveränderungen des Werkzeugmaschinensystems die Rotationsbewegung des Maschinenhauptantriebes in die für den Läppvorgang notwendige oszillierende Schwenkbewegung umgewandelt und genutzt wird.

Weiterer Vorteil ist, daß diefür den Läppvorgang erforderliche axiale Zustellbewegung sowie diefür den Werkstückbestückungsund Entnahmevorgang erforderliche axiale Bewegung des Vorrichtungskomplexes ebenfalls ohne Veränderung von Maschinenbaugruppen als zusätzliche Bewegungsfunktion direkt von der Werkzeugmaschine genutzt wird. Weiterhin können die Haupt-, Nebenspann- und Bestimmelemente des Werkzeugmaschinensystems ohne konstruktive Veränderung desselben und ohne daß die Anwendungsbreite desselben für andere Bearbeitungsaufgaben eingeschränkt oder aufgehoben werden, direkt genutzt werden.

Durch die optimale Kombination dertechnisch physikalischen Parameter der Vorrichtung der Werkzeugmaschine und der technologischen Parameter erhalten die entstandenen Werkstücke einen hohen Gebrauchswert.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Läppen von Werkstücken, insbesondere von paarweise zusammenfunktionierenden Teilen mit vorgearbeiteten konkav und konvex kugelförmig ausgebildeten Gleitflächen, gekennzeichnet, daß ein Vorrichtungsgrundkörper (1) mit einer Verschleißbuchse (3) und einem Werkzeugkegelschaft (2) versehen ist und daß ein Werkstückaufnahmekörper (5) mit einem Stift (30,31) und einem an sich bekannten Kugelbolzen (4) ausgestattet ist, wobei der Kugelbolzen (4) in der Verschleißbuchse (3) lagert und zentral an diesem ein federnder Gegenlagerbolzen (6) angeordnet ist, während sich dezentral in einem bestimmten Abstand zur Vorrichtungsachse und parallel zu dieser um je 90° oder einem anderen Winkel zueinander versetzt ein verschiebbar federnder Druckbolzen (10,11,12,13) befindet, daß an dem Werkstückaufnahmekörper (5) ein Werkstück (Ka) angeordnet ist und mit einem Werkstück (Ki), weiches an der Werkzeugmaschinenspindel angeordnet ist, formschlüssig gleitbar mit den Gleitflächen zusammen angeordnet ist, daß zur wechselbaren Aufnahme von einem Trommelkurvenkörper (32,33) ein Kurventräger (34) dient und durch Einschwenken eines Schwenkkopfes (35) mit einem Rollenbolzen (36) und einem Laufring (37) in die Kurvenbahn des Trommelkurvenkörpers (32,33) eine Zwangslaufverbindung von der Hauptspindel einer Werkzeugmaschine über den Kurventrieb und über einen mit dem Schwenkkopf (35) verbundenen Schiebeschwenkarm (40) entsteht und eine

Kulissengabel (52) mit diesem verbunden angeordnet ist und der Schiebeschwenkarm.(40) in einem Führungsgrundkörper (41) und einer Untergriffleiste (42,43) aufgenommen ist und daß an dem Werkstückaufnahmekörper (5) ein Rollenlagerarm (53, 55) so angeordnet ist, daß der Rolleniagerarm (53) in der Kulissengabel (52) geführt angeordnet ist und der Rollenlagerarm (55) in einem am Vorrichtungsgrundkörper (1) befestigten Gegenhaltearm (57) geführt angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch ^gekennzeichnet, daß der Werkzeugkegelschaft (2) in eine an sich bekannte Pinole (P) des Reitstockes einer Werkzeugmaschine mit rotierendem Antrieb axial auf- und abnehmbar angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet, daß der Kurventräger (34) auf einem an sich bekannten Futterzwischenflansch (Z) axial auf- und abnehmbar angeordnet ist.