DE10040952A1 - Vorrichting zum reitstockseitigen Zentrieren und Spannen eines Werkstücks mit einemn kreiszylindrischen Ende - Google Patents

Abstract

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum reitstockseitigen Zentrieren und Spannen eines drehbaren Werkstückes mit einem kreiszylindrischen Ende umfaßt ein Gehäuse mit einem Schaft zur Aufnahme in einer Reitstockpinole und einen im Gehäuse um eine Rotationsachse des Werkstücks drehbar gelagerten Spanntopf mit einer Spannzange. Erfindungsgemäß ist die Spannzange mittels der axialen Zustellbewegung des Reitstocks schließbar und die das Schließen und Spannen der Spannzange bewirkende axiale Reitstockkraft ist derart auf das Werkstück übertragen, daß sie im Zentrum des Werkstücks angreift und dieses ohne Reibkräfte erzeugendes radiales Gleiten von Spannzange ins Zentrum verlagerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft die reitstockseitige Aufnahme eines wel­ lenförmigen Werkstücks auf einer Zahnflankenschleifmaschine. We­ gen der hohen Genauigkeit, die beim Schleifen der vorverzahnten und gehärteten Verzahnung erreicht werden muss, sind die zu schleifenden Getriebewellen in der Regel an den Stirnseiten der Schaftenden mit Zentrierbohrungen versehen, die die Drehachse des Werkstücks definieren und zur exakt zentrischen Aufnahme des Werkstücks verwendet werden. Die Zentrierung mittels mitlaufen­ der oder fester Reitstockspitze in der Pinole oder auf dem Reit­ stockschlitten, die mit einer voreingestellten Axialkraft in die Zentrierbohrung des Werkstücks gepresst wird, bestimmt die ra­ diale Lage des reitstockseitigen Werkstückschaftes und weist ge­ nügend Steifigkeit auf, um beim Schleifen der Verzahnung die ra­ dialen Bearbeitungskräfte aufzunehmen. Durch den zentrischen Eingriff der axialen Reitstockkraft werden jegliche Biegekräfte auf das wellenförmige Werkstück und daraus resultierende Fehler verursachende elastische Verformungen des Werkstücks vermieden. Mit dieser Art der Werkstückaufnahme wird eine zuverlässige Werkstückspannung und Werkstückzentrierung mit optimaler Rund­ laufgenauigkeit erreicht.

In der Praxis treten jedoch auch Fälle auf, in denen zum Bei­ spiel zugunsten eines kostengünstigeren Herstellungsprozesses oder aufgrund der Vorbearbeitung des Werkstücks durch spitzenlo­ ses Schleifen auf Zentrierbohrungen an den Schaftenden des Werk­ stücks verzichtet wird und das Werkstück mittels des zylindrisch geschliffenen Schafts am reitstock- und spindelstockseitigen Ende des Werkstücks zentriert werden muss. Eine denkbare Lösung dieser Aufgabe ist beispielsweise eine zentrisch spannende rotierende Spannzange auf der Reitstockpinole, die nach der axialen Zustellung des Reitstocks in die Spannposition elektro­ mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigt wird. Diese Lösung gewährleistet zwar eine genaue Zentrierung des reitstock­ seitigen Werkstückschafts, hat aber den Nachteil, dass zum Schliessen der Spannzange auf der Reitstockseite ausser der axialen Reitstockzustellung ein zusätzlicher kraftbetätigter Spannmechanismus mit Enetgiezuführung auf ein drehendes Teil vorhanden sein muss, was Mehrkosten verursacht und die Zuverläs­ sigkeit vermindert, im beengten Arbeitsraum der Maschine Platz in Anspruch nimmt und die Gefahr der Verschmutzung des Arbeits­ raums durch die Ablagerung von Schleifspänen und Schleifschei­ benabrieb erhöht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für die Bearbeitung von Wellen ohne Zentrierbohrungen eine reitstockseitige Werk­ stückaufnahme mittels einer Spannzange mit hoher Zentriergenau­ igkeit vorzuschlagen, bei der diese Nachteile vermieden werden. Die Aufgabe wird mittels der Merkmale in den Ansprüchen gelöst.

Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel der reitstockseitigen Aufnahme einer Getriebewelle mit zentrisch geschliffenem zylin­ drischen Sitz ohne Zentrierbohrung am Wellenende in einer Zahn­ flankenschleifmaschine anhand der Zeichnungen detailliert be­ schrieben. Darin zeigen

Fig. 1 den Achsschnitt der erfindungsgemässen Vorrichtung mit eingespanntem Werkstückschaftende,

Fig. 2 die Ansicht der Vorrichtung auf der Werkstückseite in Richtung der Rotationsachse des Werkstücks und

Fig. 3 eine Ausführungsvariante von Fig. 1.

Das glockenförmige Gehäuse 1 der erfindungsgemässen Werkstück­ aufnahme ist mittels seines zentrischen Kegelschafts 2 fest mit der in Z-Richtung achsparallel verschieblichen kraftbetätigten Reitstockpinole 3 der Maschine verbunden und zur Rotationsachse 4 des Werkstücks 5 zentriert. Im Inneren des mittels Flanschdec­ kel 6 und Schrauben 7 verschlossenen Gehäuses 1 ist der Spann­ topf 8 mittels eines zweireihigen vorgespannten Schulterlagers 9 um die Rotationsachse 4 des Werkstücks 5 drehbar gelagert. Die zylindrische Bohrung 11 und der Innenkonus 12 am offenen Ende des Spanntopfes 8 dienen der Aufnahme der mehrfach axial ge­ schlitzten Spannzange 13, wobei die Schlitze 14 zur Verhinderung des Eindringens von Schleifspänen und Schleifscheibenabrieb in den Innenraum des Spanntopfes mit ölbeständigem elastischem Ma­ terial 15 ausgegossen sind.

Zwischen dem Spannzangenboden 16 und dem Deckel 17, der mittels der Schrauben 18 mit dem Boden 19 des Spanntopfes 8 fest ver­ schraubt ist, befinden sich parallel und konzentrisch zur Rota­ tionsachse 4 angeordnete Druckfedern 20, die vor dem Ausspannen des Werkstücks die Lösung der Spannzange 13 bewirken.

In einer zentrischen achsparallelen Bohrung im Spannzangenboden 16 befindet sich die Hülse 21, die mit ihrer Aussenschulter 22 auf dem Spannzangenboden 16 aufliegt. Zwischen der runden gehär­ teten und geschliffenen Druckplatte 23 und der Stirnfläche des Werkstücks 5 befinden sich der gehärtete zylindrische Druckzap­ fen 24 mit bombierten Stirnflächen 25 und elastischen Ringen 26 in Rillen am Umfang zur elastischen Abstützung an der Innenwand von Hülse 21 und die gehärtete, an der Auflagefläche des Druck­ zapfens 24 gehärtete und geschliffene Druckkappe 27, die von der Hülse 21 mittels eines elastischen Ringes 28 gehalten und zen­ triert wird.

Wellendichtungen 29, 30 schützen die Innenräume der Werkstück­ aufnahme vor dem Eindringen von Spänen und Schleifscheibenab­ rieb. Mittels der Schraube 31 wird die Spannzange 13 gegen Her­ ausfallen gesichert.

Zum Zentrieren und Spannen des Werkstücks 5 wird die geöffnete Spannzange mittels Verschiebung der Pinole 3 in Z-Richtung über das Schaftende des Werkstücks 5 geschoben. Sobald die Stirnflä­ che des Werkstücks und die Druckkappe 27 sich berühren, beginnt der Schliessvorgang der Spannzange durch axiale Verschiebung des Spanntopfes 8 relativ zur Spannzange 13, die sich über die Druckkappe 27, den Druckzapfen 24, die Druckplatte 23 und die Aussenschulter 22 der Hülse 21 auf der Stirnfläche des Werk­ stücks 5 abstützt. Dabei wird das Schaftende des Werkstücks zu­ erst durch die Spannzange 13 zentriert und danach radial ge­ spannt, bis die Reitstockzustellkraft die gewünschte vorgewählte Höhe erreicht hat. Der Widerstand gegen die beim Zentrieren auf­ tretende radiale Verlagerung des Werkstücks ist äusserst gering, weil sich die an der Werkstückstirnfläche anliegende Druckkappe 27 und damit der Auflagepunkt des Druckzapfens 24 auf der Innen­ seite der Druckkappe 27 dank der elastischen radialen Abstützung sowohl der Druckkappe 27 als auch des Druckzapfens 24 an bzw. in der Hülse 21 mit geringem Kraftaufwand verschieben lassen. Dabei führen die balligen Stirnflächen 25 des Druckzapfens 24 auf der Druckplatte 23 und der Innenfläche der Druckkappe 27 eine Ab­ rollbewegung aus, so dass jegliches reibungsbehaftetes Gleiten von im Kraftfluss liegenden Teilen vermieden wird.

Fig. 4 zeigt eine Variante der erfindungsgemässen Werkstückauf­ nahme, die zur Anwendung kommt, wenn die Schleifstelle am Werk­ stück nahe bei der reitstockseitigen Einspannstelle liegt und der Aussendurchmesser der Werkstückaufnahme kleiner sein muss als in Fig. 1, um Kollision mit dem Schleifwerkzeug zu vermei­ den. Die Verminderung des Aussendurchmessers der Werkzeugaufnah­ me wird dadurch erreicht, dass die Lagerung des Spanntopfes 8 axial versetzt zwischen Pinole 3 und Spanntopf 8 angeordnet ist. Das Lagergehäuse 32 ist mittels seines zentrischen Kegelschafts 33 fest mit der Pinole 3 verbunden. Im Inneren des Lagergehäuses 32 ist der Lagerzapfen 34 mittels eines dreireihigen vorgespann­ ten Schulterlagers 35 um die Rotationsachse 4 drehbar gelagert.

Lagerzapfen 34 und Spanntopf 8 sind über Flansch 36 und Schrau­ ben 37 fest miteinander verbunden.

Entscheidende Voraussetzungen für die hier geforderte hochgenaue Werkstückzentrierung und Werkstückspannung sind die Vermeidung von radialen Kräften während des Zentriervorgangs und exzen­ trisch angreifenden Axialkräften am Werkstück, die dieses ela­ stisch verformen könnten. Diese Voraussetzungen werden erfin­ dungsgemäss geschaffen durch die Art der Kraftübertragung vom Reitstock auf das Werkstück ohne Gleiten zwischen sich berühren­ den Teilen sowie die konstruktive Gestaltung der im Kraftfluss liegenden Elemente, mittels derer die Radialkräfte am Werkstück 5 und die Exzentrizität des Kraftangriffs der axialen Reitstock­ kraft am Werkstück so niedrig gehalten werden, dass selbst bei grösseren Planlaufabweichungen der Stirnfläche des Werkstücks 5 höchste Anforderungen an die Genauigkeit der Werkstückaufnahme erfüllt werden können.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum reitstockseitigen Zentrieren und Spannen ei­ nes drehbaren Werkstücks mit einem kreiszylindrischen Ende, umfassend ein Gehäuse (1) mit einem Schaft (2) zur Aufnahme in einer Reitstockpinole (3) und einen im Gehäuse (1) um ei­ ne Rotationsachse (4) des Werkstücks (5) drehbar gelagerten Spanntopf (8) mit einer Spannzange (13), dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Spannzange (13) mittels der axialen Zu­ stellbewegung des Reitstocks schliessbar ist und die das Schliessen und Spannen der Spannzange bewirkende axiale Reitstockkraft derart auf das Werkstück übertragen ist, dass sie im Zentrum des Werkstücks angreift und dieses ohne Reib­ kräfte erzeugendes radiales Gleiten von der Spannzange (13) ins Zentrum verlagerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Zustellkraft der Pinole (3) von einer Druckplatte (23) über einen auf beiden Seiten balligen Körper (24) auf eine an der Werkstückstirnfläche aufliegende Druckkappe (27) geleitet ist, wobei der Körper (24) und die Druckkappe (27) in ungespanntem Zustand durch elastische Ringe (26, 28) zen­ triert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (23), der Körper (24) und die Druckkappe (27) an den Flächen, an denen sie aufeinander abrollen, ge­ härtet und geschliffen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Körper (24) ein auf beiden Stirnflächen balliger, zylindrischer Zapfen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (24) durch zwei axial voneinander beabstandete elastische erste Ringe (26) in einer zylindrischen Bohrung einer Hülse (21) zentriert ist und dass die Druckkappe (27) durch mindestens einen zweiten elastischen Ring (28) auf dem Aussenumfang der Hülse (21) zentriert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen des Zapfens (24) kugelkalottenförmig sind, mit einem Krümmungsradius, der mindestens der Hälfte der Länge des Zapfens (24) entspricht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Innenraum des Gehäuses (1) durch ela­ stisches Material (15) in Schlitzen (14) der Spannzange (13) und durch Dichtungen (29, 30) vor Verunreinigung geschützt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Spannzange (13) gegenüber dem Gehäuse (1) mittels mindestens einer axial wirkenden Feder (20) in Öffnungsrichtung vorbelastet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Spanntopf (8) und dessen Lagerung in einem Lagergehäuse (32) axial hintereinander angeordnet sind.