DE102006011057A1

DE102006011057A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung rotierender Werkstücke

Info

Publication number: DE102006011057A1
Application number: DE200610011057
Authority: DE
Inventors: Heino Claussen-Markefka
Original assignee: NAXOS UNION GmbH; NAXOS-UNION GmbH
Current assignee: NAXOS UNION GmbH; NAXOS-UNION GmbH
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2026-03-09
Also published as: DE102006011057B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für exzentrisch zu bearbeitende Werkstücke, z. B. Nocken- oder Kurbelwellen, wobei die Werkstücke im Zentrum ihrer Mittelachse (25) zwischen Spitzen (2) oder im Futter in einer Werkstückaufnahme (1) gespannt sind, wobei die Werkstücke (18) orthogonal zu ihrer Mittelachse (25) verschoben und durch Drehung relativ zur Werkstückaufnahme (1) in die gewünschte Winkellage gebracht und rotatorisch angetrieben werden und sowohl zentrische als auch exzentrische Flächen in einer Aufspannung bearbeitet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung rotierender Werkstücke. Werkstücke, die nach diesem Verfahren oder mit dieser Vorrichtung bearbeitet werden, sind um ihre Längsachse rotierende zylindrische Werkstücke, rotierende unrunde Werkstücke, wie Nocken, Exzenter oder dergleichen und exzentrisch umlaufende zylindrische Werkstücke, wie die Kurbelzapfen von Kurbelwellen. Die Werkstücke werden im Zentrum ihrer Mittelachse zwischen Spitzen oder im Futter gespannt. Zur exzentrischen Bearbeitung werden sie orthogonal zu ihrer Mittelachse verschoben und durch Drehung relativ zur Werkstückaufnahme in die gewünschte Winkellage gebracht.

Aus der DE 195 31 104 C2 ist ein Spannfutter mit verstellbarer Exzentrizität bekannt. Dabei ist als Verstelleinrichtung eine im Futterkörper exzentrisch gelagerte Büchse vorgesehen, in welcher ein Spannkopf ebenfalls exzentrisch gelagert ist. Spannkopf und Futterkörper stehen über eine Koppeleinrichtung miteinander in Verbindung. Die Koppeleinrichtung ist in Form einer Kulissenführung ausgeführt und hält eine vorbestimmte Drehwinkelstellung des Spannkopfes bezüglich der Drehachse des Futterkörpers während der Exzentrizitätsverstellung aufrecht. Die Einstellung erfolgt von Hand.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optimiertes Verfahren für exzentrisch zu bearbeitende Werkstücke anzugeben. Es ist ebenfalls Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Werkstückaufnahme und zur flexibleren Handhabung der Werkstücke aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 6.

Ein vorteilhafter Aspekt der Erfindung besteht darin, den Verstellweg des Werkstückes relativ zur Werkstückaufnahme zu erweitern, so dass die Exzentrizität bis zum Wert Null verringert werden kann. Auf diese Weise lassen sich sowohl zentrische als auch exzentrische Bereiche von Werkstücken in einer Aufspannung bearbeiten, beispielsweise Hauptlager und Kurbelzapfen einer Kurbelwelle. Besonders vorteilhaft können nach diesem Verfahren Kurbelwellen mit unterschiedlichen Hubhöhen in der gleichen Vorrichtung bearbeitet werden. Bei einer vorteilhaften Ausführung ist eine selbsttätige Einstellung von Exzentrizität und Winkellage vorgesehen. Dadurch können Hauptlager und Kurbelzapfen der Kurbelwelle ohne Eingriffe durch das Bedienpersonal bearbeitet werden. Vorteilhaft kann der Spindelantrieb bei dieser Ausführung gleichzeitig als Antrieb für die Einstellung von Exzentrizität und Winkellage verwendet werden.

Bei einer weiteren Ausführung sind Exzentrizität und Winkellage während der Bearbeitung des Werkstücks selbsttätig variierbar. Nach diesem Verfahren, bzw. mit einer entsprechenden Vorrichtung sind beliebige Bahnkurven, beispielsweise Exzenter oder Nocken, herstellbar.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

1 zeigt den Querschnitt einer Werkstückaufnahme

2 zeigt die Werkstückaufnahme nach 1 von oben gesehen mit einer Kurbelwelle

3 zeigt die Werkstückaufnahme nach 2 bei der Bearbeitung der Kurbelzapfen
4 zeigt eine Werkstückaufnahme mit getrennten Antrieben
1 zeigt die Werkstückaufnahme 1 im Querschnitt. Bei dieser Ausführung dient der Torquemotor 15 sowohl als Antrieb für die Spindel als auch zum Einstellen von Exzentrizität und Winkellage. Das Werkstück 18 ist zwischen der Spitze 2 und einer weiteren, nicht dargestellten Spitze aufgenommen. Die Spitze 2 ist im Teller 3 exzentrisch zur Rotationsachse 6 angeordnet. Der Teller 3 ist mit der Welle 7 und den Lagern 10, 10' in der Exzenterwelle 8 gelagert. Die Welle 7 ist über eine erste Kupplung 9 mit der Exzenterwelle 8 lösbar verbunden. In der Exzenterwelle 8 ist eine weitere Welle 5 mit Lagern 13, 13' drehbar aufgenommen. Die Verzahnungen 4, 4' der Wellen 5 und 7 stehen in Wirkverbindung. Die Exzenterwelle 8 ist über die Lager 14, 14' in der Hohlwelle 11 drehbar angeordnet. Mit einer zweiten Kupplung 12 kann die Exzenterwelle 8 drehfest mit der Hohlwelle 11 verbunden werden. Die Hohlwelle 11 ist ihrerseits über die Lager 21, 21' im Gehäuse 20 gelagert. Der Antrieb erfolgt durch den Spindelmotor 15. Der Stator 19 des Spindelmotors ist mit dem Gehäuse 20 fest verbunden und der Rotor 17 mit dem Schaft 16 der Hohlwelle 11. Am Boden des Gehäuses 20 sind eine dritte und vierte Kupplung 22 und 23 angeordnet. Das Gehäuse 20 kann über die dritte Kupplung 22 mit der Exzenterwelle 8 und über die vierte Kupplung 23 mit der Welle 5 verbunden werden. Das Schalten der ersten bis vierten Kupplungen 9, 12, 22, 23 erfolgt hydraulisch. Zur besseren Übersichtlichkeit sind Einzelheiten dieser Antriebe, wie Leitungen, Zylinder, Ventile usw. nicht dargestellt. Während der Bearbeitung der Werkstücke 18 sind die erste und zweite Kupplung 9, 12 geschlossen. Dadurch werden der Teller 3 über die Welle 7 mit der Exzenterwelle 8 und diese mit der Hohlwelle 11 verbunden. Die dritte und vierte Kupplung 22, 23 sind bei der Werkstückbearbeitung geöffnet.
Zum Einstellen einer gewünschten Exzentrizität A zwischen der Mittelachse 25 des Werkstückes 18 und der Spindelrotationsachse 24 werden die Exzenterspindel 8 und der Teller 3 relativ zueinander und relativ zum Gehäuse 20 verdreht. Soll beispielsweise der Teller 3 verdreht werden, wird die erste Kupplung 9 geöffnet und die vierte Kupplung 23 geschlossen. Anschließend wird die Spindel durch Aktivieren des Spindelmotors 15 in Rotation versetzt. Dabei wälzen die Verzahnungen 4, 4' der beiden Wellen 7 und 5 aufeinander ab, wodurch der Teller 3 verdreht wird. Der Drehwinkel wird über den Drehgeber 26'' erfasst. Wenn die Exzenterspindel 8 relativ zur Hohlwelle 11 gedreht werden soll, wird die zweite Kupplung 12 gelöst und die dritte Kupplung 22 geschlossen. Die Winkellagen der Welle 5 und der Exzenterwelle 8 gegenüber dem Gehäuse 20 können über die Drehgeber 22, 23 erfasst werden.
2 zeigt die Werkstückaufnahme 1 in der Ansicht von oben. Vom Werkstück 18, einer Kurbelwelle, sind die Kurbelzapfen 27, 27' gestrichelt dargestellt. Das Hauptlager 28 befindet sich in der Bearbeitungsposition, d.h. die Mittelachse 25 ist zentrisch in der Spindelrotationsachse 24 angeordnet. In dieser Position kann das Werkstück 18 Be- und Entladen werden.
In der Darstellung nach 3 ist das Werkstück 18 exzentrisch zu seiner Mittelachse 25 eingespannt. Durch Verdrehen der Exzenterwelle 8 und des Tellers 3 relativ zur Hohlwelle 11 wurde die Mittelachse 25 des Werkstücks 18 um den Betrag A verschoben, so dass der Kurbelzapfen 27 bearbeitet werden kann. Da die Exzentrizität A von Null bis zu einem Wert der mindestens der Hublänge entspricht, frei wählbar ist, können sowohl die Kurbelzapfen 27 als auch die Hauptlager 28 in einer Aufspannung bearbeitet werden.
4 zeigt eine Werkstückaufnahme 1, bei der Exzentrizität und Winkellage während der Bearbeitung des Werkstücks 18 motorisch einstellbar sind. Dazu sind ein zweiter Motor 29 zum Antrieb der Exzenterwelle 8 und ein dritter Motor 30 zum Antrieb der Welle 5 vorgesehen. Soll die Exzentrizität A während der Bearbeitung des Werkstücks 18 verstellt werden, werden die Drehzahlen von Exzenterspindel 8 und Welle 5 gegenüber der Hohlwelle 11 verändert. Auf diese Weise lassen sich beliebige Bahnkurven, beispielsweise Nocken, herstellen.

1: Werkstückaufnahme
2: Spitze
3: Teller
4 4': Verzahnung
5: Welle
6: Rotationsachse
7: Welle
8: Exzenterwelle
9: erste Kupplung
10 10': Lager
11: Hohlwelle
12: zweite Kupplung
13 13': Lager
14 14': Lager
15: Spindelmotor
16: Schaft
17: Rotor
18: Werkstück
19: Stator
20: Gehäuse
21 21': Lager
22: dritte Kupplung
23: vierte Kupplung
24: Spindelrotationsachse
25: Mittelachse
26 26' 26'': Drehgeber
27 27': Kurbelzapfen
28: Hauptlager
29: Motor
30: Motor

Claims

Verfahren zur zentrischen und exzentrischen Bearbeitung von Werkstücken (18), wobei die Werkstücke im Zentrum ihrer Mittelachse (25) zwischen Spitzen (2) oder im Futter in einer Werkstückaufnahme (1) gespannt sind, wobei die Werkstücke (18) orthogonal zu ihrer Mittelachse (25) verschoben und durch Drehung relativ zur Werkstückaufnahme (1) in die gewünschte Winkellage gebracht und rotatorisch angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl zentrische als auch exzentrische Flächen in einer Aufspannung bearbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verschiebung der Werkstücke (18) orthogonal zu ihrer Mittelachse (25) die Rotationsachse (6) auf einer kreisbogenförmigen Bahn um die Mittelachse (24) bewegt wird und die Mittelachse (25) auf einer kreisbogenförmigen Bahn um die Rotationsachse (6) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentrizität und die Winkellage selbsttätig eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Hauptlager (28) und die Kurbelzapfen (27, 27') einer Kurbelwelle in einer Aufspannung bearbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bearbeitung von Bahnkurven die Exzentrizität und die Winkellage während der Bearbeitung selbsttätig eingestellt werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Werkstücke (18) im Zentrum ihrer Mittelachse (25) zwischen Spitzen (2) oder im Futter in einer Werkstückaufnahme (1) gespannt sind, wobei die Werkstücke (18) orthogonal zu ihrer Mittelachse (25) verschieblich sind und durch Drehung relativ zur Werkstückaufnahme (1) eine gewünschte Winkellage einstellbar ist, wobei die Werkstücke (18) rotatorisch antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentrizität A stufenlos von einem beliebigen Wert bis zum Wert Null einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (6) des Tellers (3) in der Exzenterspindel (8) exzentrisch gelagert ist und dass das Werkstück (18) mit seiner Mittelachse (25) auf einer Kreisbahn um die Rotationsachse (6) bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelmotor (15) als Antrieb für die Bewegungen um die Mittelachse (25) und die Rotationsachse (6) dient.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum drehfesten Verbinden des Tellers (3) mit der Exzenterspindel (8) eine erste Kupplung (9) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum drehfesten Verbinden des Tellers (3) mit dem Gehäuse (20) eine vierte Kupplung (23) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum drehfesten Verbinden der Exzenterspindel (8) mit der Hohlspindel (11) eine zweite Kupplung (12) und zum Verbinden mit dem Gehäuse (20) eine dritte Kupplung (22) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebe für die Relativbewegungen zwischen Teller (3), Exzenterspindel (8) und Hohlspindel (11) Motore (29, 30) vorgesehen sind.