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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines drehbar
in der Vorrichtung gelagerten Rotationskörpers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
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Im
Fahrzeugbau werden vielfach Rotationskörper, etwa Nockenwellen mit
radial die Nockenwelle überragenden
Nocken eingesetzt. Bei deren Fertigung werden die Oberflächen der
Nocken geschliffen und anschließend
gefinished. Dabei entsteht an den Nockenkanten ein in axialer Richtung
abstehender Grat, der in einem anschließenden Entgratvorgang zu entfernen
ist.
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Aus
der
EP 1 506 838 A1 ist
eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines solchen, drehbar in der Vorrichtung
gelagerten Rotationskörpers,
insbesondere einer Nockenwelle mit zumindest einem Wellenabschnitt
bzw. Nocken bekannt, dessen Durchmesser größer als der Wellendurchmesser
ist. Die Vorrichtung weist zumindest ein Entgratwerkzeug auf, das
in einem Entgratvorgang zumindest in Kontakt mit einer Übergangskante
zwischen einer Stirnseite und einer Umfangsfläche des Wellenabschnitts bzw.
des Nockens ist.
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Das
Entgratwerkzeug ist als ein radial zur Nockenwelle ausgerichteter
Entgratfinger ausgebildet. Der Entgratfinger entgratet mit seiner
Längskante
die zwischen der Stirnseite und der Umfangsfläche des zu entgratenden Nockens
gebildete Übergangskante.
Die dabei für
den Entgratvorgang zur Verfügung
ste hende Länge
dieser Längskante
ist dabei begrenzt durch die freie Länge des aus einem Werkzeugträger ragenden
Entgratfingers. Dadurch ergibt sich eine entsprechend kurze Standzeit
des Entgratfingers.
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Eine
alternative Lösung
zur Entfernung eines Grats an einer Übergangskante zwischen zwei
rotationssymmetrischen Werkzeugflächen eines Rotationskörpers ist
in der
EP 1 475 185
A1 vorgeschlagen. Demzufolge ist auf einen nach dem Schleifvorgang
folgenden separaten Entgratvorgang, bei dem ein spezielles Entgratwerkzeug
zum Einsatz kommt, verzichtet. Anstelle dessen wird der Grat der Übergangskante
durch ein gleichzeitiges Schleifen der beiden Werkstückflächen mit
Hilfe von zwei Schleifscheiben entfernt.
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Die
aus der
US 6 142 854
A und der
DE
41 03 090 C1 bekannten Vorrichtungen weisen jeweils einen
ersten Antriebsmotor für
den zu bearbeitenden Rotationskörper
und einen zweiten Antriebsmotor für das Entgratwerkzeug auf.
Auch die aus der
DE
196 43 546 C2 bekannte reibradgetriebene Zusatzschleifspindel
zum Anfasen von Brillenglas-Kanten weist einen ersten Antriebsmotor
für das
Brillenglas sowie einen zweiten Antriebsmotor für die Schleifwerkzeuge auf.
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Aus
der
GB 2 271 070 A1 ist
eine gattungsgemäße Vorrichtung
zur Bearbeitung eines drehbar in der Vorrichtung gelagerten Rotationskörpers, das heißt einer
Nockenwelle bekannt. Die Vorrichtung weist zwei axial von einander
beabstandete Schleifscheiben auf, die bei einem Schleifvorgang in
Kontakt mit einer Übergangsfläche zwischen
Nocken und einer Lagerumfangsfläche
der Nockenwelle bringbar sind. Die beiden Schleifscheiben werden über einen Antriebsmotor
um eine Werkzeugachse gedreht. Die parallel zur Werkzeugachse angeordnete
Nockenwelle wird über
einen separaten Antriebsmotor gedreht.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, die gattungsgemäße Vorrichtung
so weiter zu bilden, dass in einfacher Weise ein Entgratwerkzeug
mit längerer
Standzeit bereitgestellt ist.
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Die
Aufgabe ist gelöst
durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Patentanspruches 1 ist das Entgratwerkzeug als eine um
eine Werkzeugachse drehbare Entgratscheibe ausgebildet. Dadurch
steht für
den Entgratvorgang die Entgratscheibe mit ihrer gesamten Außen- bzw.
Umfangsfläche
zur Verfügung,
wodurch deren Standzeit entsprechend gesteigert ist.
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Erfindungsgemäß ist der
Rotationskörper, etwa
eine Nockenwelle, zur Erzeugung einer Drehbewegung durch eine Antriebseinrichtung
angetrieben. Dagegen ist die Entgratscheibe ohne eine eigene Antriebseinrichtung
in der Vorrichtung drehbar gelagert. Eine Übertragung der Drehbewegung
von dem Rotationskörper
auf die Entgratscheibe erfolgt dabei über eine Anlagestelle, vorzugsweise
die Entgratkontaktstelle zwischen dem Rotationskörper und der Entgratscheibe.
Erfin dungsgemäß kann somit
die Übergangskante
ohne den Einsatz kostspieliger Schleifmaschinen entgratet werden.
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Erfindungsgemäß können mittels
der Entgratscheibe sowohl rotationssymmetrisch verlaufende Übergangskanten
als auch nicht rotationssymmetrisch verlaufende Übergangskanten beispielsweise Nockenkanten
einer Nockenwelle entgratet werden.
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Ein
besonders günstiges
Entgratergebnis ist erreicht, wenn die Entgratscheibe umfangsseitig
in punktförmigem
Entgratkontakt mit der rotationskörperseitigen Übergangskante
ist. Dadurch steht erfindungsgemäß für den Entgratvorgang
der gesamte Umfang der Entgratscheibe zum Entgraten der Übergangskante
zur Verfügung,
wodurch die Standzeit der Entgratscheibe verlängert ist.
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Bevorzugt
kann dabei die Entgratscheibe gleichzeitig außer Anlage mit den Stirnseiten,
etwa den Nockenflanken, und der Umfangsfläche des zu entgratenden Wellenabschnitts
sein. Dadurch ist gewährleistet,
dass die Entgratscheibe lediglich mit ihrer Außenumfangskante in dem Entgratpunkt
in Anlage mit der rotationskörperseitigen Übergangskante ist,
ohne eine flächige
Anlage zwischen der Entgratscheibe und einer Stirnseite des Wellenabschnitts.
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Zur
Realisierung des punktförmigen
Entgratkontakts zwischen der Entgratscheibe und der rotationskörperseitigen Übergangskante
kann der Rotationskörper
und die Entgratscheibe in einer ersten Ebene mit ihren Achsen parallel
zueinander angeordnet sein, und die Entgratscheibe aus einer zur
ersten Ebene senkrechten zweiten Ebene um einen Kippwinkel zwischen
1° und 10°, vorzugsweise
zwischen 3° und
5° gekippt
sein. Durch die geringfügig
gekippte Stellung der Entgratscheibe kann einerseits der Punktkontakt
mit der Übergangskante
hergestellt werden. Andererseits kann ein flächiger Kontakt zwischen der
Entgratscheibe und einer zugewandten Stirnseite des zu entgratenden
Wellenabschnitts vermieden werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn
die zugewandte Stirnseite mit einem flachen Winkel kegelig oder
konvex ausgebildet ist.
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Bevorzugt
kann die Entgratscheibe mittels einer Federeinrichtung gegen die
rotationskörperseitige Übergangskante
gedrückt
werden. Dadurch ist einerseits ein zuverlässiger Entgratkontakt zwischen der
Entgratscheibe und der Übergangskante
gewährleistet.
Andererseits können
werkstückbedingte
Toleranzen des Rotationskörpers
durch die mittels der Federeinrichtung an die Übergangskante gedrückte Entgratscheibe
ausgeglichen werden.
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Für einen
Einsatz der Entgratscheibe unabhängig
von der Form des Rotationskörpers
ist es bevorzugt, die Entgratscheibe mit einer geringen Materialstärke auszubilden.
Dabei kann die Entgratscheibe mit einem schmalen Randflansch ausgebildet sein,
der in einen materialstärkeren
Mittel- oder Nabenbereich der Entgratscheibe übergeht.
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Der
mechanisch stark belastete Umfangsrand der Entgratscheibe kann für eine gesteigerte Formstabilität zylindermantelförmig mit
einer Materialstärke
von etwa 0,5 mm ausgebildet sein. Die Entgrateigenschaften der Entgratscheibe
können
weiter gesteigert werden, wenn die Entgratscheibe an ihrer, der
Stirnseite des zu entgratenden Wellenabschnitts zugewandten Seite
eine Hinterschneidung aufweist, die sich ringförmig um die Werkzeugachse erstreckt. Weiter
ist es für
eine Formstabilität
von Vorteil, wenn der umfangsseitige schmale Randflansch der Entgratscheibe
im Querschnitt keilförmig
ausgebildet ist und auf den Umfangsrand der Entgratscheibe zuläuft.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform kann
jedem Wellenabschnitt bzw. jedem Nocken einer Nockenwelle jeweils
ein Werkzeughalter mit zwei beabstandeten Entgratscheiben zugeordnet
sein. Dabei kann der Nocken der Nockenwelle zwischen den beiden
Entgratscheiben angeordnet sein, die jeweils die gegenüberliegenden
Nockenkanten des Nockens entgraten.
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Der
Werkzeughalter kann um eine zur Wellenachse senkrechten Schwenkachse
schwenkbar gelagert sein, um toleranzbedingte Dimensionsschwankungen
des Rotationskörpers
durch eine Schwenkbewegung aufzunehmen. In diesem Fall erfolgt vorzugsweise
eine Schwenkbewegung des Werkzeughalters entgegen einer Federkraft
der Federeinrichtung. Auf diese Weise kann die an dem Werkzeughalter
gelagerte Entgratscheibe in Axialrichtung federnd gegen die Übergangskante
des Wellenabschnitts gedrückt
sein.
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Zur
Ausbildung einer Baueinheit ist es bevorzugt, wenn der Werkzeughalter
für die
zumindest eine Entgratscheibe zusammen mit der Federeinrichtung
auf einen Werkzeugträger
montiert sind, der modulartig in der Entgratvorrichtung eingesetzt
ist. Um die Entgratscheibe in Richtung der Wellenachse zur Übergangskante
zu verstellen und/oder die Entgratscheibe in einer Radialrichtung
zu den Rotationskörper
hinzuführen
oder davon wegzuführen,
kann eine Anstellvorrichtung vorgesehen sein. Die Anstellvorrichtung
führt dabei
vorzugsweise den Werkzeugträger
in der Radialrichtung bzw. in Richtung der Wellenachse.
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Nachfolgen
ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der beigefügten
Figuren beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 in
einer perspektivischen Ansicht eine Entgratvorrichtung;
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2 eine
vergrößerte Teilansicht
von oben auf Entgratscheiben und auf eine Nockenwelle;
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3 eine
vergrößerte Teilschnittansicht
in Richtung des Pfeils I aus der
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1;
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4 in
einer Seitenschnittdarstellung eine Entgratscheibe;
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5 in
einem vergrößerten Teilschnitt
die Entgratscheibe aus der 4;
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6 ein
Werkzeughalter zur Lagerung zweier Entgratscheiben;
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7 ein
Werkzeugträger
zur Halterung einer Mehrzahl von Werkzeughaltern; und
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8 eine
Seitenschnittdarstellung entlang der Linie II aus 7.
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In
der Entgratvorrichtung 1 ist gemäß der 1 als ein
Rotationskörper 3 eine
Nockenwelle gelagert ist. Die Nocken 5 der Nockenwelle 3 wurden in
einem nicht dargestellten vorangegangenen Fertigungsschritt geschliffen
und nach dem Entgraten gefinished. Beim Schleifen entsteht an den Übergangskanten
bzw. Nockenkanten 7 zwischen der Stirnseite bzw. Nockenflanke 9 und
der Umfangsfläche 11 des Nockens 5 ein
Grat 13, der in Axialrichtung absteht. Der Grat 13 der
Nockenkante 7 ist in der 2 übertrieben
dargestellt.
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Wie
in der 1 gezeigt ist, ist jede der Nocken 5 der
Nockenwelle 3 zwischen zwei Entgratscheiben 15 angeordnet,
die jeweils an einem Werkzeughalter 17 gelagert sind. Gemäß der 1 sind dabei
die Entgratscheiben 15 mit ihren Werkzeughaltern 17 in
einer Reihe in Richtung einer Werkzeugachse 19 ausgerichtet,
wie sie in der 2 angedeutet ist.
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Einer
dieser Werkzeughalter 17 ist in der 6 in einer
perspektivischen Ansicht dargestellt. Der langgestreckte Werkzeughalter 17 ist
an seiner Frontseite beidseitig mit Kugellagern 21 ausgebildet. In
den Kugellagern 21 des Werkzeughalters 17 sind die
in der 6 nicht dargestellten Entgratscheiben 15 gelagert.
An seinem Mittelabschnitt 23 ist der Werkzeughalter 17 über eine Schwenkachse 24 schwenkbar
in einem in der 7 dargestellten Werkzeugträger 25 gehaltert.
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Rückseitig
weist der Werkzeughalter 17 eine drehbar gelagerte Rolle 27 auf.
Diese Rolle 27 befindet sich im auf den Werkzeugträger 25 montierten Zustand
des Werkzeughalters 17 zwischen zwei Seitenanschlägen 29 eines
Federbolzens 31, der in der 8 in Schnittdarstellung
gezeigt ist. In der Schnittdarstellung aus der 8 ist
einer der beiden Seitenanschläge 29 zu
erkennen. Die beiden Seitenanschläge 29 des Federbolzens 31 sind
zueinander V-förmig ausgebildet.
Zwischen den beiden Seitenanschlägen 29 ist
der schwenkbare Werkzeughalter 17 mit seiner Rolle 27 angeordnet.
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Der
Federbolzen 31 ist gemäß der 8 mit zwei
Ringanschlägen 33 ausgebildet,
die dessen Längsbewegung
in einem Federgehäuse 35 begrenzen.
Dabei ist der Federbolzen 31 mittels einer Spiralfeder 37 gegen
eine dem Werkzeughalter 17 zugewandete Gehäusewand 39 des
Federgehäuses 35 gedrückt.
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Gemäß der 7 können insgesamt
sechs Werkzeughalter 17 auf den Werkzeugträger 25 montiert
werden. Eine solche Montage erfolgt separat von der Entgratvorrichtung.
Der Werkzeugträger 25 bildet zusammen
mit den Werkzeughaltern 17 und den zugeordneten Federeinrichtungen 30 einen
modulartige Baueinheit.
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Die
Nockenwelle 3 ist zur Erzeugung einer Drehbewegung mit
einer entsprechenden, nicht dargestellten Antriebseinrichtung in
Verbindung. Mittels der Antriebseinrichtung dreht sich die Nockenwelle 3 um
deren Wellenachse 41. Demgegenüber sind die Entgratscheiben 15 ohne
eigenen Antrieb auf den zugeordneten Werkzeughaltern 17 kugelgelagert.
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Gemäß der 1 ist
der Werkzeugträger 25 auf
einer Anstellvorrichtung 43 montiert. Mittels der Anstellvorrichtung 43 kann
der Werkzeugträger 25 in einer
in der 1 angedeuteten Schwenkbewegung S in Radialrichtung
an die Nockenwelle 3 geführt werden oder davon entfernt
werden. Weiterhin ist mittels der Anstellvorrichtung 43 der
Werkzeugträger 25 in Richtung
der Wellenachse 41 verschiebbar, so dass die Entgratscheiben 15 gemäß der 2 in
einen Entgratkontakt mit den jeweiligen Nockenkanten 7 treten
können.
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In
der 2 ist in einem Ausschnitt die Nockenwelle 3 mit
zwei aufeinanderfolgenden Nocken 5 gezeigt. Der Nockenwelle 3 gegenüberliegend
sind zwei benachbarte Werkzeughalter 17 mit den jeweils beiden
Entgratscheiben 15 gezeigt. Dabei ist mittels der Anstellvorrichtung 43 der
Werkzeugträger 25 mit seinen
Werkzeughaltern 17 in Radialrichtung an die Nockenwelle 3 herangeführt. Weiter
ist mittels der Anstellvorrichtung 43 der Werkzeugträger 25 und
damit auch dessen Werkzeughalter 17 mit den Entgratscheiben 15 in
Pfeilrichtung II axial in Anlage mit den Nockenkanten 7 verschoben,
wodurch die entsprechenden Entgratscheiben 15 mit ihrer
Umfangskante 45 in einem Punktkontakt mit der Nockenkante 7 sind.
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Wie
in der 2 und der 3 dargestellt, sind
die Entgratscheiben geringfügig,
in einem Winkel α zwischen
3 und 5° um
eine Kippachse III gekippt. Die Kippstellung der in der 2 und 3 gezeigten
Entgratscheiben 15 ist übertrieben
dargestellt. Gemäß der 2 sind
die Werkzeugachse 19 der Entgratscheiben 15 und
die Wellenachse 41 der Nockenwelle 3 in einer
ersten Ebene parallel zueinander angeordnet. Dagegen sind die Entgratscheiben 15 gemäß der 3 aus
einer zur ersten Ebene senkrechten zweiten Ebene um den Kippwinkel α zwischen
3° und 5° gekippt.
Dadurch sind die gekippten Entgratscheiben 15 in Punktkontakt
mit der Nockenkanten 7.
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In
dem Entgratvorgang, wie er in der 2 gezeigt
ist, sind die Entgratscheiben 15 lediglich mit ihrer Umfangskante 45 in
einem Entgratpunkt in Anlage mit der Nockenkante 7. Die
Nockenflanken 9 der Nocken 5 sind dagegen außer Anlage
mit der Entgratscheibe 15. Die beim Entgratvorgang angetriebene
Nockenwelle überträgt somit über den
Entgratpunkt eine Drehbewegung auf die Entgratscheibe 15.
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Die
Entgratscheibe ist aus einem gehärteten Werkzeugstahl
hergestellt. In den 4 und 5 ist jeweils
in Seitenschnittdarstellung eine der Entgratscheiben 15 gezeigt.
Dem gemäß weist
die Entgratscheibe 15 einen umfangsseitigen schmalen Randflansch 47 auf,
der auf einen Umfangsrand 49 zuläuft, der bei einem Durchmesser
der Entgratscheibe 15 von 60 mm in etwa eine Materialstärke von
0,5 mm aufweist. Der Randflansch 47 verläuft in einem
Neigungswinkel von ca. 5° in
Richtung auf den Umfangsrand 49. In ihrem Mittelbereich
ist die Entgratscheibe 15 mit einem materialstarken Nabenabschnitt 51 ausgebildet,
der an den Werkzeughalter 17 zu befestigen ist. Wie in
der 5 dargestellt ist, ist auf der dem Nocken 5 zugewandten
Seite der Entgratscheibe 15 eine Hinterschneidung 53 ausgebildet,
die sich ringförmig
um die Werkzeugachse 19 der Entgratscheibe 15 erstreckt.
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Gemäß der 1 ist
dabei der Durchmesser der Entgratscheibe 15 wesentlich
größer als
der in Abhängigkeit
der Drehstellung der Nockenwelle 3 veränderliche Durchmesser der Nocken 5.
Bei einem Entgratvorgang unterscheidet sich daher die Umfangsgeschwindigkeit
des Nockens 5 beträchtlich von
der Umfangsgeschwindigkeit der Entgratscheibe 15, so dass
zwischen der Entgratscheibe 15 und der Nockenkante 7 eine
für das
Entgraten besonders vorteilhafte Schnittbewegung der Entgratscheibe 15 gegenüber der
Nockenkante 7 entsteht.
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Sobald
die in der 2 gezeigten Nockenkanten 7,
die in Anlage mit den Entgratscheiben 15 sind, entgratet
sind, verschiebt die Anstellvorrichtung 43 den Werkzeugträger 25 entgegen
der Pfeilrichtung II, bis die gegenüberliegenden Entgratscheiben 15 in
Anlage mit der zweiten Nockenkante 7 gebracht sind.
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Um
auch hier eine für
das Entgraten günstige Schneidbewegung
der Entgratscheibe 15 zu erreichen, wird in diesem Fall
die Drehrichtung der Nockenwelle umgekehrt.