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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen der die Bolzen aufnehmenden
Bohrungen in den Wellenflanschen von beliebig miteinander austauschbaren Wellenstücken
Beispielsweise die Wellen von Doppelmotoren, Förderflanschmotoren oder ähnlichen
Maschinen werden über Wellenflansche, die durch Bolzen miteinander verbunden sind,
gekuppelt. Sollen Wellenstücke beliebig miteinander austauschbar sein, wie es beispielsweise
der Fall ist, wenn für paarweise miteinander gekuppelte Doppelmotoren lediglich
ein Reserveanker zur Verfügung steht, so müßte eine normale Bohrvorrichtung zum
Bohren der die Bolzen aufnehmenden Bohrungen, damit ein stärkeres Nachreiben der
Bohrungen vermieden wird, eine äußerst hohe Genauigkeit in der Teilung besitzen.
Der Teilungssummenfehler müßte, auf den ganzen Umfang des Lochkreises bezogen, etwa
eine Größenordnung unter dem Toleranzbereich der Passung Bolzen-Bohrung liegen.
Außerdem müßte beim Bohren die Temperaturverteilung in der Bohrlehre und im Wellenflansch
aller zum Austausch vorgesehenen Wellenflansche in sehr engen Grenzen gleich sein.
Bei Maschinen großer Leistung und großer Abmessungen ist eine solche Genauigkeit
bei der Lehrenherstellung praktisch nicht zu erreichen.
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Es ist bereits bekannt, Bohrlehren umzuklappen und von zwei Seiten
zu verwenden. Durch die Erfindung wird diese Maßnahme zur Überwindung der beschriebenen
Schwierigkeiten beider Herstellung der die Bolzen aufnehmenden Bohrungen in den
Wellenflanschen von beliebig miteinander austauschbaren Wellenstücken, insbesondere
solchen großen Durchmessers, ausgenutzt.
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Gemäß der Erfindung wird in jedem Wellenflansch mit Hilfe einer die
halbe Anzahl der erforderlichen Bohrbuchsen aufweisenden, zentrisch genau geführten
Bohrlehre die halbe Anzahl der Bohrungen gebohrt. Darauf wird die Bohrlehre umgeklappt
und verdreht, woraufhin die übrigen Bohrungen des Wellenflansches mit der gleichen,
ebenfalls wieder zentrisch geführten Bohrlehre gebohrt werden. Auf diese Weise liegen
die von der einen Seite der Bohrlehre aus gebohrten Bohrungen stets spiegelbildlich
zu den von der anderen Seite der Bohrlehre gebohrten Bohrungen. Gleichgültig, welche
der nach diesem Verfahren mit der gleichen Bohrlehre gebohrten Wellenflansche man
miteinander kombiniert, werden stets die halbe Anzahl der Bohrungen zwangläufig
miteinander fluchten.
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Häufig reicht dies bereits aus, da zur Übertragung des Drehmomentes
meist nur die halbe Anzahl von Bolzen erforderlich ist, während die Gesamtzahl der
Bolzen mit Rücksicht auf auftretende Biegemomente gewählt ist. Man wird also in
diesem Fall für die zwangläufig fluchtenden Bohrungen Paßbolzen vorsehen, während
in die übrigen, nicht genau fluchtenden Bohrungen Bolzen mit kleinerem Durchmesser
eingesteckt werden.
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Vorteilhafterweise wird man beim Umklappen die Bohrlehre gegenüber
der ersten Lage um
-tel oder nahezu
-tel des Umfanges verdrehen, wobei 2n die Anzahl der Bohrungen eines Wellenflansches
ist.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, die Lage der beiden längs des Umfanges
unmittelbar nebeneinanderliegenden, jeweils mit der gleichen Bohrbuchse der Bohrlehre,
jedoch von verschiedenen Seiten der Bohrlehre aus gebohrten Bohrungen durch eine
Flanschmarke zu kennzeichnen. Hierdurch läßt sich ohne Mühe erkennen, in welcher
Stellung beliebig ausgewählte Wellenflansche zueinander passen müssen. Die Flanschmarkeläßt
sich weiterhin dazu benutzen, beim Herstellen der Bohrungen mehrerer Wellenflansche
den Winkel, um den die Bohrlehre beim Umklappen verdreht wird, jeweils gleichzuhalten.
Von der Toleranz, mit der dieser Verdrehungswinkel eingehalten wird, hängt es nämlich
ab, wie stark beim Zusammensetzen zweier Wellenflansche die Bohrungen, die nicht
miteinander fluchten, gegeneinander versetzt sind. Hält man nämlich diesen Verdrehungswinkel
beim Bohren aller Wellenflansche mit kleinster Toleranz ein, so haben die einander
zugeordneten Paare von Bohrungen stets den gleichen Abstand von der Symmetrielinie,
zu der infolge der Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung die Bohrungen der
Wellenflansche spiegelbildlich angeordnet sind.
Damit beim Umklappen
der Bohrlehre stets der gleiche Verdrehungswinkel eingehalten und damit die Aufhebung
der Teilungsfehler für sämtliche Bohrungen erreicht wird, ist in Weiterbildung des
Erfindungsgedankens vorgesehen, daß beim Umklappen und Verdrehen der Bohrlehre ein
nur auf einer Seite der Bohrlehre vorhandener Paßstift, dessen radialer Abstand
vom Mittelpunkt der Bohrlehre gleich dem radialen Abstand einer ihm unmittelbar
benachbarten Bohrbuchse der Bohrlehre ist, in die mit Hilfe dieser Bohrbuchse gebohrte
Bohrung des Wellenflansches gesteckt wird.
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Das Verfahren nach der Erfindung sei an Hand der Fig. 1 bis 6 erläutert.
In den Fig. 1 und 2 ist zunächst eine beim Verfahren nach der Erfindung verwendete
Bohrlehre in verschiedenen Ansichten wiedergegeben. Die Bohrlehre weist die sechs
Bohrbuchsen Bi bis B6 auf, die längs des Umfanges auf dem Lochkreis 1 gleichmäßig
verteilt sind. Zur genau zentrischen Führung der Bohrlehre ist die Außenzentrierung
2 und die Innenzentrierung 3 vorgesehen. Zwischen die Bohrbuchsen Bi und Bz ist
der auf dem Lochkreis 1 liegende Paßstift P eingesetzt, der lediglich auf der einen
Seite der Bohrlehre herausragt. Oberhalb des Paßstiftes P befindet sich auf einem
Ansatz der Bohrlehre der Sicherungsstift S sowie die Bohrbuchse BS, die zum Bohren
der Flanschmarke dient.
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Zur Herstellung der Bohrungen in einem Wellenflansch legt man die
Bohrlehre in der in der Fig. 1 dargestellten Lage auf den Wellenflansch auf, so
daß der Paßstift P frei nach außen steht. Mit Hilfe der Bohrbuchse BS wird am Rande
des Wellenflansches eine halbkreisförmige Ausnehmung als Flanschmarke eingefräst.
Daraufhin werden mit Hilfe der Bohrbuchsen Bi bis B6 sechs Bohrungen abgebohrt und
aufgerieben. Das Bohren und Aufreiben der Bohrungen des Wellenflansches erfolgt
also auf der in der Fig. 2 dargestellten Lage der Bohrlehre von rechts nach links.
In der Bohrlehre entstehen damit die in der Fig. 3 dargestellten Bohrungen R, bis
Rs sowie die halbkreisförmige Ausnehmung RS. Zum Bohren der restlichen sechs Bohrungen
wird nun die Bohrlehre umgedreht und wiederum auf den Wellenflansch aufgesetzt.
Hierbei wird der Paßstift P in die mit Hilfe der Bohrbuchse Bi gebohrte. Bohrung
R, des Wellenflansches gesteckt. Der Sicherungsstift S greift dabei in die als Flanschmarke
dienende halbkreisförmige Ausnehmung RS ein, die sich oberhalb der Bohrung Ri befindet.
Das Einsetzen des Paßstiftes P in eine andere Bohrung ist daher nicht möglich. In
dieser Lage der Bohrlehre werden nun die restlichen sechs Bohrungen gebohrt und
aufgerieben und gleichzeitig mit Hilfe der zusätzlichen Bohrbuchse BS eine weitere
halbkreisförmige Ausnehmung als zweite Flanschmarke in den Wellenflansch eingefräst.
Hierbei ; erfolgt also das Bohren und Aufreiben, bezogen auf die in der Fig. 2 dargestellte
Lage der Bohrlehre, von links nach rechts.
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In der Fig. 4 ist ein fertiggebohrter Wellenflansch mit den zwölf
Bohrungen R, bis R6 und L, bis L6 i dargestellt. Außer diesen zwölf Bohrungen weist
der Wellenflansch die beiden als Flanschmarken dienenden halbkreisförmigen Ausnehmungen
RS und LS auf, durch die die Bohrungen R, und Li, die unmittelbar nebeneinanderhegen
und mit Hilfe der gleichen Bohrbuchse Bi der Bohrlehre, aber von verschiedenen Seiten
aus, gebohrt wurden, gekennzeichnet sind. Zwischen den beiden Bohrungen Ri und Li
verläuft die durch den Mittelpunkt des Wellenflansches gehende Symmetrielinie SL,
zu der die einander zugeordneten Paare von Bohrungen Ri-Li, R, L2, R3- L3 usw. spiegelbildlich
angeordnet sind. Es werden mithin sämtliche Teilungsfehler der Lehre ausgeschaltet,
und es verbleiben nur die arbeitsmäßig durch den Bohr- und Reibvorgang bedingten
Abweichungen.
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Wie in der Fig. 5 dargestellt, müssen also zwei miteinander zu kuppelnde
Wellenflansche I und 1I in eine solche Stellung zueinander gebracht werden, daß
ihre Symmetrielinien aufeinanderfallen. Infolge der Kennzeichnung der Lage der Symmetrielinie
durch die Flanschmarken RS und LS ist dies jederzeit in einfacher Weise möglich.
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Durch die Spiegelung der jeweils von einer Seite der Bohrlinie aus
hergestellten Bohrungen werden tangentiale und radiale Teilungsfehler absolut kompensiert.
Es ergibt sich dadurch der Vorteil, daß bei der Herstellung der Lochkreisteilung
der Bohrlehre Anreißgenauigkeit ausreichend ist, so daß die Bohrlehre nicht auf
einem Lehrenbohrwerk hergestellt zu werden braucht, was besonders für große Durchmesser
eine außerordentliche Verminderung des erforderlichen Aufwandes bedeutet. Es ist
daher auch der absolute Wert des Abstandes a (Fig. 6) zwischen den Bohrungen Li
und Ri bzw. zwischen dem Paßstift P und der Bohrbuchse Bi ohne Bedeutung. Soll jedoch
nicht nur die halbe Anzahl der Bohrungen, sondern sämtliche Bohrungen zwangläufig
fluchten, so ist es erforderlich, daß der radiale Abstand des Paßstiftes vom Mittelpunkt
der Bohrlehre genau gleich dem radialen Abstand der ihm unmittelbar benachbarten
Bohrbuchse Bi ist. In der Fig. 6 ist der den Paßstift enthaltende Teil der Bohrlehre
vergrößert dargestellt. Es muß also der Abstand bp vom Zentrierrand der Bohrlehre
gleich dem radialen Abstand bB der Bohrbuchse Bi vom Zentrierrand der Lehre sein.
Die Differenz f = bp - bB zwischen diesen Abständen muß also kleiner
als die Passungstoleranz von Paßstift P und Bohrbuchse Bi sein. Der absolute Betrag
der Abstände bp und bB ist dabei ohne Bedeutung.
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Wie in der Fig. 6 schematisch dargestellt, wird zur Einstellung des
Abstandes b" der Paßstift P exzentrisch abgesetzt, so daß eine Einstellmöglichkeit
mit einem Freiheitsgrad vorhanden ist. Durch Verdrehen des Paßstiftes vor seinem
Einpressen kann bp = bB gemacht werden. Danach erfolgt die Einpressung des
Paßstiftes in der Bohrlehre.
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Voraussetzung für die einwandfreie Durchführung des Verfahrens gemäß
der Erfindung ist die genau zentrische Führung der Bohrlehre beim Bohren der vorgesehenen
Bohrungen. Zu diesem Zweck ist die Bohrlehre, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt,
auf der einen Seite mit der Außenzentrierung 2 und auf der anderen Seite mit der
Innenzentrierung 3 versehen. Wie in der Fig. 7 gezeigt, ist der Wellenflansch mit
der Ausnehmung 4 versehen, in die der Hilfsring 5 eingelegt ist, so daß die Bohrlehre
mit ihrer Innenzentrierung 3 durch den Hilfsring 5 zentrisch genau geführt wird.
Soll jetzt die Bohrlehre umgedreht werden, so wird der Hilfsring 5 entfernt, und
die Bohrlehre greift mit ihrer auf der anderen Seite sitzenden Außenzentrierung
2 in die Ausnehmung 4 des Wellenflansches ein, so daß die Bohrlehre auch auf dieser
Seite zentrisch genau geführt ist.
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Durch das Ausschalten aller festen Teilungsfehler durch das Verfahren
nach der Erfindung, verbleiben
also nur noch die durch das Bohren
und Reiben selbst entstehenden Abweichungen.