DE102010036470B4 - Device for honing running surfaces on roller bearing rings - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (1) zum Honen von Laufflächen an Wälzlagerringen, miteinem an einem Träger (4) schwenkbeweglich gelagerten Grundkörper (5),einem an dem Träger (4) befestigten und mit dem Grundkörper (5) funktionell verbundenen NC-gesteuerten Servoantrieb (7) zur Erzeugung von Schwenkbewegungen des Grundkörpers (5) um eine Schwenkachse (8),mindestens einem Werkzeug-Basisträger (9), der an dem Grundkörper (5) entlang einer orthogonal zur Schwenkachse ausgerichteten Linearachse (10) beweglich geführt ist, undeinem an dem Grundkörper (5) befestigten Antrieb (11) zur Erzeugung von Oszillationsbewegungen des Werkzeug-Basisträgers (9),wobei der Werkzeug-Basisträger (9) eine Zustelleinrichtung (12) mit einem orthogonal zur Linearachse (10) des Werkzeug-Basisträgers (9) verstellbaren Werkzeuganschlusselement (13) aufweist und wobei an dem Werkzeuganschlusselement (13) ein Honsteinhalter (6, 6') als Wechselteil lösbar befestigt ist.Apparatus (1) for honing running surfaces on roller bearing rings, comprising a base body (5) mounted pivotably on a support (4), an NC-controlled servo drive (7) attached to the support (4) and functionally connected to the base body (5) Generating pivoting movements of the base body (5) about a pivot axis (8), at least one tool base support (9), which is movably guided on the base body (5) along a linear axis (10) oriented orthogonal to the pivot axis, and on the base body ( 5) fixed drive (11) for generating oscillatory movements of the tool base support (9), wherein the tool base support (9) a feed device (12) with an orthogonal to the linear axis (10) of the tool base support (9) adjustable tool connection element ( 13) and wherein on the tool connection element (13) a honing stone holder (6, 6 ') is removably attached as a removable part.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Honen von Laufflächen an Wälzlagerringen. Es handelt sich dabei um eine universell einsetzbare Vorrichtung, mit der zylindrische, kegelförmige, konische und sphärische Flächen an Wälzlagerringen bearbeitete werden können. Insbesondere ist die Vorrichtung zum Honen von Laufflächen an Wälzlagerringen für Großlager bestimmt.The invention relates to a device for honing running surfaces of rolling bearing rings. It is a universally applicable device with which cylindrical, conical, conical and spherical surfaces can be machined on roller bearing rings. In particular, the device is designed to honing running surfaces on roller bearing rings for large bearings.
Wälzlagerringe für Großlager haben einen Durchmesser von mindestens 600 mm und erreichen nicht selten Durchmesser bis zu 2,5 m. An ihrem inneren oder äußeren Umfang weisen sie Laufflächen für Wälzkörper auf, die je nach Lagerausführung des Wälzlagers sphärisch gekrümmt sind oder als Kegelflächen, Konusflächen oder Zylinderflächen ausgebildet sind. Auch bei Großlagern kommen häufig Kugellager zum Einsatz, deren Laufflächen eine auf den Durchmesser der kugelförmigen Wälzkörper abgestimmte Krümmung aufweisen. Großlager, z. B. für Windkraftanlagen müssen zunehmend höhere Anforderungen erfüllen. Insbesondere wird eine hohe Lebensdauer erwartet. Um diese Anforderungen erfüllen zu können, müssen die Laufflächen der Lagerringe feinstbearbeitet werden. Ein bewährtes Verfahren zur Feinstbearbeitung ist das Honen. Beim Honen wird das Werkstück in Rotation versetzt. Die Bearbeitung der Werkstückfläche erfolgt mittels eines Honsteins, der zum Zwecke des Materialabtrags kurzhubige Oszillationsbewegungen ausführt. Den kurzhubigen Oszillationsbewegungen können langhubige Reversierbewegungen überlagert werden, die so gesteuert werden, dass der Honstein die zu bearbeitende Werkstückfläche vollständig erfasst.Rolling bearing rings for large bearings have a diameter of at least 600 mm and often reach diameters of up to 2.5 m. At their inner or outer periphery, they have running surfaces for rolling elements which are spherically curved depending on the bearing design of the rolling bearing or are designed as conical surfaces, conical surfaces or cylindrical surfaces. Also in large bearings are often ball bearings are used, the running surfaces have a matched to the diameter of the spherical rolling elements curvature. Large warehouse, z. B. for wind turbines must meet increasingly higher requirements. In particular, a long service life is expected. To meet these requirements, the running surfaces of the bearing rings must be fine-machined. A proven method for superfinishing is honing. When honing, the workpiece is set in rotation. The machining of the workpiece surface by means of a honing stone, which executes short-stroke oscillatory movements for the purpose of material removal. The short-stroke oscillatory movements can be overlaid by long-stroke reversing movements, which are controlled in such a way that the honing stone completely covers the workpiece surface to be machined.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Honen von Laufflächen an Wälzlagerringen anzugeben, mit der auch Wälzlagerringe für Großlager feinstbearbeitet werden können. Die Vorrichtung soll universell zur Feinstbearbeitung sowohl von zylindrischen, kegelförmigen, konischen, sphärischen Laufflächen als auch Laufflächen für Kugellager geeignet sein.The invention has for its object to provide a device for honing running surfaces of rolling bearing rings, with the rolling bearing rings for large bearings can be fine-machined. The device should be universal for fine machining be suitable for cylindrical, conical, conical, spherical treads as well as running surfaces for ball bearings.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen an einem Träger schwenkbeweglich gelagerten Grundkörper, einen an dem Träger befestigten und mit dem Grundkörper funktionell verbundenen NC-gesteuerten Servoantrieb zur Erzeugung von Schwenkbewegungen des Grundkörpers um eine Schwenkachse, mindestens einen Werkzeug-Basisträger, der an dem Grundkörper entlang einer orthogonal zur Schwenkachse ausgerichteten Linearachse beweglich geführt ist, sowie einen an dem Grundkörper befestigten Antrieb zur Erzeugung von Oszillationsbewegungen des Werkzeug-Basisträgers. Der Werkzeug-Basisträger weist eine Zustelleinrichtung mit einem orthogonal zur Linearachse des Werkzeug-Basisträgers verstellbaren Werkzeuganschlusselement auf. An dem Werkzeuganschlusselement ist ein Honsteinhalter als Wechselteil lösbar befestigt.The object is achieved by a device according to
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einen kompakten Aufbau aus. Der Werkzeug-Basisträger ist aufgrund des kompakten Aufbaues der Vorrichtung nahe an der zu bearbeitenden Werkstückfläche positionierbar, wobei die schwingende Masse des Werkzeug-Basisträgers klein ist. Der Träger der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann an eine NC-gesteuerte Achse einer Werkzeugmaschine angeschlossen werden. Durch Überlagerung der NC-gesteuerten Bewegung der Werkzeugmaschinenachse mit den Bewegungen der Vorrichtung können zylindrische Flächen, konvexe und konkave Ringflächen sowie auch komplex geformte, insbesondere sphärisch gekrümmte Ringflächen, bearbeitet werden. Die für das Kurzhubhonen erforderlichen Oszillationsbewegungen werden dabei überlagert von den Bewegungen einer NC-gesteuerten Werkzeugmaschinenachse, an die der Träger der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeschlossen wird.The device according to the invention is characterized by a compact construction. Due to the compact construction of the device, the tool base carrier can be positioned close to the workpiece surface to be machined, with the oscillating mass of the tool base carrier being small. The carrier of the device according to the invention can be connected to an NC-controlled axis of a machine tool. By superimposing the NC-controlled movement of the machine tool axis with the movements of the device, cylindrical surfaces, convex and concave annular surfaces as well as complex-shaped, in particular spherically curved, annular surfaces can be machined. The oscillatory movements required for short-stroke honing are superimposed by the movements of an NC-controlled machine tool axis to which the carrier of the device according to the invention is connected.
Der Antrieb zur Erzeugung der Oszillationsbewegungen des Werkzeug-Basisträgers kann als Exzenterantrieb ausgebildet sein. Dieser weist beispielsweise eine drehbar gelagerte und von einem Motor angetriebene Welle auf, an der mindestens eine Exzenteranordnung mit einstellbarem Exzenterhub angeschlossen ist. Die Exzenteranordnung ist mit dem Werkzeug-Basisträger verbunden.The drive for generating the oscillatory movements of the tool base carrier can be designed as an eccentric drive. This has, for example, a rotatably mounted and driven by a motor shaft to which at least one eccentric with adjustable Exzenterhub is connected. The eccentric assembly is connected to the tool base support.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind an der Welle des Exzenterantriebs zwei Exzenteranordnungen angeschlossen, die hinsichtlich ihres Exzenterhubes individuell einstellbar sind. Den beiden Exzenteranordnungen sind separate Werkzeug-Basisträger zugeordnet, die nebeneinander angeordnet und jeweils entlang einer Linearachse beweglich geführt sind. Aus den Bewegungen des Exzenterantriebes können bei dieser Ausführung der Erfindung die Bewegungen von zwei Werkzeug-Basisträgern abgeleitet werden, wobei die Oszillationsbewegungen dieser beiden Werkzeug-Basisträger individuell einstellbar sind. Die beschriebene Ausgestaltung kann genutzt werden, um eine ringförmige Werkstückfläche in zwei Schritten zu bearbeiten. So ist ein Vorfinishen und Fertigfinishen mit unterschiedlichen Honsteinen unter Verwendung einer einzigen Vorrichtung und in gleicher Werkstückaufspannung möglich. Das Vor- und Fertigfinishen kann mit unterschiedlichen Oszillationshüben ausgeführt werden.According to a preferred embodiment of the invention, two eccentric arrangements are connected to the shaft of the eccentric drive, which are individually adjustable with respect to their Exzenterhubes. The two eccentric arrangements are assigned separate tool base carriers, which are arranged next to one another and are each movably guided along a linear axis. From the movements of the eccentric drive, the movements of two tool base carriers can be derived in this embodiment of the invention, wherein the oscillatory movements of these two tool base carriers are individually adjustable. The described embodiment can be used to process an annular workpiece surface in two steps. Thus, a pre-finishing and finishing with different honing stones using a single device and in the same workpiece clamping is possible. Prefabrication and finishing can be performed with different oscillation strokes.
Der Träger der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zweckmäßig als Gabelkopf ausgebildet, der zwei Gabelarme aufweist. Der Grundkörper ist zwischen den Gabelarmen angeordnet und schwenkbeweglich an diesen gelagert. Der dem Grundkörper zugeordnete NC-gesteuerte Servoantrieb ist an einem der Gabelarme angeflanscht.The carrier of the device according to the invention is expediently designed as a clevis, which has two fork arms. The main body is arranged between the fork arms and pivotally mounted on these. The NC-controlled servo drive assigned to the main body is flanged to one of the fork arms.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich auch zum Finishen von Laufflächen an Lagerringen für Kugellager. Dazu wird an den Werkzeug-Basisträger ein Honsteinhalter angeschlossen, der die linearen Oszillationsbewegungen des Werkzeug-Basisträgers in oszillierende Schwenkbewegungen des an der Werkstückfläche anliegenden Honsteins transformiert. Die Vorrichtung ist so ausgebildet, dass der Honstein oszillierende Schwenkbewegungen um eine Drehachse ausführt, die quer zum Honstein ausgerichtet ist und vorzugsweise im Wesentlichen mit dem Kreismittelpunkt der im Schnitt kreisbogenförmigen Lauffläche des zu bearbeitenden Lagerrings zusammenfällt. Der Honsteinhalter zur Finishbearbeitung von Laufflächen an Lagerringen für Kugellager besteht erfindungsgemäß aus einem Grundelement zur Befestigung an dem Werkzeug-Basisträger und aus einem Aufnahmeelement für einen Honstein, welches als Schwinge drehbeweglich um eine quer zum Honstein ausgerichteten Drehachse an dem Grundelement gelagert ist. Der Honstein weist eine im Schnitt kreisbogenförmig gekrümmte Arbeitsfläche auf. Das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Honsteinhalters beruht darauf, dass der Honstein an der zu bearbeitenden Fläche anliegt und an dieser abgestützt ist. Durch die linearen Oszillationsbewegungen des Werkzeug-Basisträgers werden Drehmomente erzeugt, die den Honsteinhalter in oszillierende Schwenkbewegungen versetzt.The device according to the invention is also suitable for finishing running surfaces on bearing rings for ball bearings. For this purpose, a honing stone holder is connected to the tool base carrier, which transforms the linear oscillatory movements of the tool base carrier into oscillating pivoting movements of the honing stone resting against the workpiece surface. The device is designed so that the honing stone performs oscillating pivoting movements about an axis of rotation, which is aligned transversely to the honing stone and preferably substantially coincides with the circle center of the circular arc-shaped running surface of the bearing ring to be machined. The honing stone holder for finishing of running surfaces on bearing rings for ball bearings according to the invention consists of a base member for attachment to the tool base support and a receiving element for a honing stone, which is mounted as a rocker rotatable about a transverse to the honing stone axis of rotation of the base member. The honing stone has a circular arc-shaped work surface in the section. The operating principle of the honing stone holder according to the invention is based on the fact that the honing stone bears against the surface to be machined and is supported on this. By the linear oscillatory movements of the tool base support torques are generated, which sets the honing stone holder in oscillating pivoting movements.
Der Honstein weist eine im Längsschnitt kreisbogenförmig gekrümmte Arbeitsfläche auf. Der Honsteinhalter kann so ausgelegt werden, dass die Drehachse der Schwinge im Wesentlichen mit dem Kreismittelpunkt der kreisbogenförmigen Arbeitsfläche des Honsteins zusammenfällt. Eine modifizierte Ausführung der erfindungsgemäßen Gestaltung des Honsteinhalters sieht vor, dass die Drehachse zum Zwecke eines Massenausgleich im Wesentlichen in der Mitte der Schwinge angeordnet ist.The honing stone has a working surface that is circularly curved in longitudinal section. The honing stone holder can be designed so that the axis of rotation of the rocker substantially coincides with the circle center of the circular arc-shaped working surface of the honing stone. A modified embodiment of the inventive design of Honsteinhalters provides that the axis of rotation is arranged for the purpose of mass balance substantially in the middle of the rocker.
Das Grundelement besteht zweckmäßig aus einer Gabel mit einem oberen Quersteg zur Befestigung an dem Werkzeug-Basisträger und Gabelarmen, zwischen denen das Aufnahmeelement angeordnet ist.The basic element expediently consists of a fork with an upper transverse web for attachment to the tool base carrier and fork arms, between which the receiving element is arranged.
An dem Grundelement kann ferner ein Magazin zum Zuführen unverbrauchter Honsteine befestigt sein. Das Magazin weist einen Zuführkanal auf, der bis an die Position des im Aufnahmeelement fixierten Honsteins heranreicht.Furthermore, a magazine for feeding unused honing stones may be attached to the base element. The magazine has a feed channel, which reaches up to the position of the fixed in the receiving element honing stone.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch
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1 eine Vorrichtung mit einem Honsteinhalter zur Bearbeitung von zylindrischen Laufflächen an Wälzlagerringen, -
2 die in1 dargestellte Vorrichtung, jedoch mit einem Honsteinhalter zur Bearbeitung von rillenförmigen Laufflächen eines Wälzlagerrings für ein Kugellager, -
3 eine perspektivische Darstellung durch die Vorrichtung, jedoch ohne Honsteinhalter, -
4 einen Längsschnitt durch die in3 dargestellte Vorrichtung, -
5 einen Honsteinhalter zur Bearbeitung von Laufflächen an Lagerringen für Kugellager, -
6 . eine modifizierte Ausführungsform eines Honsteinhalters, der ebenfalls zur Bearbeitung von Laufflächen an Lagerringen für Kugellager bestimmt ist.
-
1 a device with a honing stone holder for machining cylindrical running surfaces on roller bearing rings, -
2 in the1 shown device, but with a honing stone holder for machining groove-shaped running surfaces of a rolling bearing ring for a ball bearing, -
3 a perspective view through the device, but without honing stone holder, -
4 a longitudinal section through the in3 illustrated device, -
5 a honing stone holder for machining running surfaces on bearing rings for ball bearings, -
6 , a modified embodiment of a honing stone holder, which is also intended for machining of raceways on bearing rings for ball bearings.
Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zum universellen Honen von zylindrischen, kegelförmigen, konischen und sphärischen Flächen an ringförmigen Werkstücken, insbesondere Wälzlagerringen für Großlager. Die Vorrichtung ist insbesondere auch zum Honen von rillenförmigen Laufflächen von Lagerringen für Kugellager geeignet.The device shown in the figures is used for universal honing of cylindrical, conical, conical and spherical surfaces on annular workpieces, in particular roller bearing rings for large storage. The device is particularly suitable for honing of groove-shaped running surfaces of bearing rings for ball bearings.
Die
In
Die
Der Antrieb
Im Ausführungsbeispiel sind an der Welle
Der Träger
Zur Bearbeitung von rillenförmigen Laufflächen an Lagerringen für Kugellager wird an die Vorrichtung
Das Grundelement
Der
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