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Vorrichtung zum Außenrundschleifen von Kurbel- und Exzenterwellen
Die Erfindung bezieht sich auf ,eine Vorrichtung zum Außenrundschleifen der Pleuel-
und Hauptlagerzapfen von Kurbelwellen, insbesondere solcher großer Abmessungen,
und der Exzenter- und Mittellagerstellen von Exzenterwellen, z. B. bei Exzenterpressen.
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Beim Außenrundschleifen allgemein und insbesondere von Wellen wird
in der Praxis neben dar richtigen Wahl des Schleifsteines und der Schnittgeschwindigkeit
des Schleifsteines und des Werkstückes die Forderung erhoben, einen schwingungs-
und erschütterungsfreien Lauf des Werkstückes zu erhalten. In der Praxis versucht
man hierzu verhältnismäßig schwere Schleifmaschinen zu verwenden.
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Zum Außenrundschleifen von Kurbelwellen sind bereits eine Reihe von
Schleifmaschinen bekannt. So ist z. B. eine Vorrichtung bekannt, bei welcher mittels
der an ihren freien Enden die Schleifscheiben tragenden Arme durch kreisende Bewegung
des Werkstückes die Lagerzapfen geschliffen werden. Diese bekannte Vorrichtung zeigt
jedoch die Eigenart, daß durch die Anordnung der Schleifarme auf dem zu schleifenden
Werkstück Schattierungen entstehen können. Die Schleifsegmente berühren hier immer
nur an einer Tangente das zu schleifende Werkstück. Dasselbe ist über eine andere
Schleifmaschine zu sagen, bei welcher die Werkzeuge von Schleifspindeln getragen
werden, die ihrerseits schwingende Werkzeugträger sind.
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Bei einer anderen Schleifmaschine werden die Schleifsegmente von fingerartigen
Backen getragen. Hierbei sind die Schleifsegmente gegeneinander gerichtet. Sie schleifen
alle gleichzeitig unter gleichzeitigem Andruck.
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Es ,sind ferner Vorrichtungen und Schleifmaschinen bekanntgeworden,
welche nur zum Schleifen von Kurbelzapfen für Lokomotivradsätze od. dgl. Verwendung
finden können. Solche Schleifmaschinen sind jedoch mit dem Gegenstand der Erfindung
nicht vergleichbar, da für das Ansetzen dieser Maschinen jeweils eine Kurbelwange
hindernd im Wege steht.
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Es ist außerdem eine Schleifeinrichtung zum Schleifen und Polieren
von Außenzylinderfiächen, insbesondere an Kurbelzapfen, bekannt, bei der die Werkzeuge
zum Schleifen an der Innenseite eines hohlen Läufers eines Elektromotors, dessen
Achse konzentrisch zur Werkstückachse umläuft, untergebracht sind, und zwar derart,
daß sie das im axialen Kanal des Läufers liegende Werkstück gleichzeitig berühren.
Es ist vorgesehen, daß der Läufer ; und das Werkstück zur Erhöhung der Schleifgeschwindigkeit
auch in entgegengesetzten Richtungen umlaufen können. Die Schleifkörper sind in
den Schleifbacken derart gelagert, daß sie stetig in das Werkstückmaterial ein-
und austreten und hierbei mit ihren Schneiden sichelförmige Späne herausschneiden.
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Bei anderen bekannten Maschinen werden die beim Schleifen auftretenden
großen Unwuchten des Werkstückes durch Ausgleichsgewichte ausgeglichen. Diese Maßnahmen
bewirken schon bei mittelgroßen Kurbelwellen große umlaufende Massen, welche im
Verhältnis zur Größe des Werksstückes eine schwere und kostspielige Schleifmaschine
erfordern. Hirt, kommt, daß der erforderliche Durchgang und eine bestimmte Schleifscheibcngröße
vorhanden sein müssen, damit die außer Achsenmitte gespannten Kurbelwellen frei
durchdrehen können.
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Die vorbeschriebenen Kurbelwellenschleifimaschinen in. ihrer größten
Ausführung haben etwa einen Durchgang von 1,4 m und einen Schleifscheibendurchmesser
von 1,8 m. Abgesehen von den hohen Anschaffungskosten solcher schwerer Maschinen
können auch mit diesen große Kurbelwellen, wie z. B. Schiffsdieselkurbelwellen,
nicht mehr geschliffen werden. Die Zapfen solcher schwerer Kurbelwellen werden daher
durch sogenannte Kurbelzapfendrehapparate zwangläufig fertig gedreht und dann unter
Zuhilfenahme zusätzlich anzufertigender Halbschalen auf Maß von Hand poliert.
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Bei einem weiteren bekannten Schleifverfahren für Kurbelwellen ist
vorgesehen, die senkrecht stehende Kurbelwelle rotieren zu lassen. Hierbei schleift
ein waagerecht angeordneter und mit hoher Schnittgeschwindigkeit .umlaufender dünner
Schleiffinger die Zapfen der Kurbelwelle. Dabei können jedoch Schwingungen auftreten,
die Schattierungen an den
Schliffflächen verursachen. Ferner können
die Hohlkehlen und Flanken der Wellen nur mangelhaft ausgeschliffen werden.
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Die den vorbeschriebenen bekannten Verfahren und Vorrichtungen anhaftenden
Nachteile sollen gemäß der Erfindung vermieden werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Außenrundschleifen
der Pleuel- und Hauptlagerzapfen vors Kurbelwellen zu schaffen, bei welcher Kurbel-
und, Exzenterwellen aller Abmessungen und auch größter Abmessungen geschliffen werden
können, derart, daß die Maschine für Zapfen eines großen Durchmesserbereiches verwendbar
ist und relativ einfach an verschiedene Zapfendurchmesser angepaßt werden kann,
wobei. die Gestehungskosten der Maschine und des Schleifvorganges gering gehalten
sind: Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zum Schleifen von Kurbelwellen und
Exzenterwellen der zuletzt beschriebenen Bauart aus, bei welcher der zu schleifende
Zapfen oder die zu schleifende Welle in Ruhelage gehalten und von außen von einem
die Schleifsegmente tragenden .und geteilten Laufring mit einem größeren Durchmesser
als der zu bearbeitende Zapfen umfaßt wird, der in einem Gehäuse um seinen Mittelpunkt
drehbar -arid' antreibbar im Maschinenständer gelagert ist, und sie unterscheidet
sich von einer Maschine dieser Art insbesondere dadurch, daß das Gehäuse derart
um die Achse des zu bearbeitenden Zapfens kreisend"äntreibbar ist, daß die Berührungsstelle
zwischen dein." Schleifring und dem Zapfen entgegengesetzt zur Drehrichtung des.
Schleifringes auf der Zapfenoberfläche wandert. Hierbei ist die Antriebseinrichtung
für das Gehäuse über eine Pleuelstange und ein Parallelogrammgestänge mit Gelenken
mit dem Maschinenständer verbunden, und der Schleifring ist in dem.. Gehäuse mit
hartverchromten Laufflächen in nachstellbaren Bronzesegmentlagern geführt und gelagert.
Diese in dem Gehäuse zur Aufnahme des Laufringes vorgesehenen Bronzesegment-Lager
sind vorteilhaft mit einer öldruckschmierung ausgerüstet. Ein weiteres Erfindungsmerkmal
besteht darin, daß an dem Gehäuse ein den Laufring antreibendes federbelatetes Hartgummireibrad
angeordnet und gelagert ist, welches seinerseits von einem Motor antreibbar ist.
Der Laufring ist zum Zweck des Einführens des zu schleifenden Werkstückes mit einem
einzigen herausnehmbaren Segment ausgerüstet, welches in konischen Schwalbenschwanzführungen
in den Ringkörper einführbar ist und durch Klemmvorrichtungen am Ringkörper eingespannt
und gehalten wird. Das Gehäuse ist zum Zweck einer exakten und starren Lagerung
einteilig gestaltet.
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Mit dieser erfindungsgemäßen Schleifmaschine wird der Schleifvorgang
derart ausgeführt, daß der zu schleifende Zapfen oder die zu schleifende Welle in
Ruhelage gehalten und von außen von dem die Schleifsegmente tragenden Laufring umfaßt
wird, welcher zur Rotation um seinen Mittelpunkt und zur Beschreibung einer zusätzlichen
Kreisbahn mit seinem Mittelpunkt gebracht wird, derart, daß der Laufring mit den
Schleifsegmenten mit hoher Schnittgeschwindigkeit um das zu schleifende Werkstück
rotiert und der Mittelpunkt des Laufringes dagegen mit niedriger Schnittgeschwindigkeit
verschieden große Kreisbahnen stufenlos durchläuft. Mit anderen Worten: Der das
Werkstück von außen umfassende Laufring beschreibt zwei verschiedene Dreh- und Kreisbewegungen,
und zwar eine Drehbewegung in der vorgesehenen Laufrichtung und die zweite Drehbewegung
mit dem Laufringmittelpunkt auf wählbar großen Kreisbahnen. Die vom Mittelpunkt
des Laufringes zu beschreibenden Kreisbahnen können während des Schleifvorganges
hinsichtlich ihres Durchmessers stufenlos verstellt werden. Da die Drehrichtung
des Laufringes und die Drehrichtung des von dem Laufringmittelpunkt beschriebenen
Kreises entgegengesetzt gerichtet sind, wird an der Berührungsstelle zwischen den
Schleifsegmenten in dem Laufring und dem zu schleifenden Werkstück eine große Relativgeschwindigkeit
erzeugt. Hierbei wird die von dem Laufringmittelpunkt beschriebene Kreisbahn um
so größer gehalten, je kleiner der Durchmesser des zu schleifenden Wellenzapfens
ist. Soll z. B. ein Wellenzapfen dünner geschliffen werden, so wird der Durchmesser
des Kreises, den der Laufringmittelpunkt beschreibt, allmählich vergrößert.
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Die Schleifkörper sind so in den Laufring eingeschraubt, daß sie bei
verschiedenem Hohlkehlenradius des zu schleifenden Zapfens oder bei der Forderung
nach anderer Bindung und Körnung schnell ausgewechselt werden können. Die Schleifkörper
sind ferner zur Sicherung gegen seitliches Verschieben in einer innen am Laufring
umlaufenden Nut geführt 'und gelagert.
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Die erfindungsgemäß ausgebildete Auß-enrundschleifmaschine kann als
Aufbaumaschine gestaltet werden, welche zum An- und Aufsetzen auf einer vorhandenen
bekannten Spitzendrehbank eingerichtet ist. Hierbei muß lediglich die Grundplatte
zum Quersupport so unterlegt werden, daß bei einer Nullstellung der Steuermaschine
die Mittelachse des Maschinenständers in einer in Höhe der Achse Spindelstock-Reitstock
einer Drehbank gedachten waagerechten Fläche bzw. Ebene liegt.
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Maschine wird an Hand
eines in den Zeichnungen dargestellten Beispiels erläutert. Es zeigt F .i g. 1 bis
4 den Bewegungsablauf des Laufringes, F i g. 5 die Schleifmaschine mit eingesetztem
Laufring und Werkstück in Ausgangsposition und F i g. 6 die Schleifmaschine nach
F i g. 5 nach Betätigung, der Steuereinrichtung.
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Der zu schleifende Pleuel- oder Hauptlagerzapfen einer Kurbelwelle
oder die Exzenter- oder Mittellager= stellen einer Exzenterwelle sind in allen Darstellungen
mit 3 bezeichnet.
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Der zu schleifende Zapfen 3 wird in Ruhelage gehalten und steht somit
still. Der Zapfen 3 wird von außen von dem die Schleifsegmente 2 an seiner Innenfläche
tragenden Laufring 1 umfaßt. Dieser Laufring 1 wird zur Rotation um seinen Mittelpunkt
M gebracht. Gleichzeitig wird dem Laufring zusätzlich eine derartige Drehbewegung
erteilt, daß er mit seinem Mittelpunkt M eine Kreisbahn beschreibt. Die Drehrichtung
des Laufringes 1 ist in den Fi g. 1 bis 4 mit einem im Laufringkörper eingesetzten
Pfeil angedeutet. Sie ist zu der von dem Laufringmittelpunkt M beschriebenen Kreisbahn
entgegengesetzt gerichtet. Der Laufring 1 mit den Schleifsegmenten 2 rotiert mit
hoher Schnittgeschwindigkeit um das zu schleifende Werkstück, d. h. den Zapfen 3,
und der Mittelpunkt M des Laufringes 1 dagegen durchläuft mit niedriger Schnittgeschwindigkeit
stufenlos verschieden große Kreisbahnen. Diese stufenlos vom Mittelpunkt M des Laufringes
1 zu beschreibenden Kreisbahnen werden während
des Schleifvorganges
hinsichtlich ihrer Größe verstellt. Am Berührungspunkt zwischen dem Laufring 1.
bzw. den Schleifsegmenten 2 und dem zu schleifenden Werkstück, d. h. dem Zapfen
3, wird eine möglichst große Relativgeschwindigkeit erzeugt. Wie aus den Darstellungen
der F i g. 1 bis 4 zu ersehen ist, durchläuft der Mittelpunkt M des Laufringes 1
derartige Kreisbahnen, daß die Berührungsstelle zwischen dem Schleifring l und dem
Zapfen 3 entgegengesetzt zur Drehrichtung des Schleifringes auf der Zapfenoberfläche
wandert und wechselweise die in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Lagen zum stillstehenden
Zapfen 3 einnimmt. Die von dem Mittelpunkt M des- Laufringes 1 zu beschreibende
Kreisbahn wird um so größer gewählt, je kleiner der Durchmesser des zu schleifenden
Wellenzapfens 3 ist. Soll also der Wellenzapfen 3 dünner geschliffen werden, so
muß der Durchmesser der vom Mittelpunkt M zu beschreibenden Kreisbahn vergrößert
werden.
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In den F i g. 5 und 6 ist die erfindungsgemäße Schleifmaschine dargestellt.
In dem Maschinenständer 6 sind die Bronzesegmentlager 5 vorgesehen, welche gegebenenfalls
auch durch Lager aus anderem Material, z. B. aus Kunststoff, ersetzt werden können.
Diese Bronzesegmentlager 5 sind vorteilhaft mit einer Öldruckschmierung ausgerüstet.
In diesen Bronzesegmentlagern 5 ist der Laufring 1 geführt und gelagert. Der Laufring
l trägt die Schleifsegmente 2, welche so in den Laufring l eingeschraubt sind, daß
sie bei wechselnden Anforderungen schnell ausgewechselt werden können. Die Schleifsegmente
2 sind gegen seitliches Verschieben in einer nicht dargestellten umlaufenden Nut
im Körper des Laufringes 1 geführt. Vorteilhaft sind in dem Maschinenständer 6 nur
drei Lager für die Aufnahme des Laufringes 1 vorgesehen. Erfindungsgemäß umgreift
der Laufring 1 das stillstehende Werkstück, d. h. den Zapfen 3. Zu diesem Zweck
ist der Laufring 1 finit einem herausnehmbaren Segment 4 ausgerüstet. Dieses Segment
4 ist in Schwalbenschwanzführungen in den Ringkörper des Laufringes 1 einsetzbar
und wird durch Klemmvorrichtungen eingespannt und gehalten.
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In dem Maschinenständer 6 ist ferner ein federbelastetes Hartgummireibrad
14 gelagert, welches seinerseits durch eine zusätzliche Antriebsquelle 15, z. B.
einen Elektromotor, angetrieben wird. Die Parallelität der Grundfläche 7 des Maschinenständers
6 zur Grundplatte 8 wird durch die Gelenke 9 und 10 mit der Tandemstange 11 gewährleistet.
Die Grundplatte 8 ist so eingerichtet, daß sie auf den Quersupport einer Spitzendrehbank
aufgebaut werden kann. Eine Steuermaschine 1.2 bekannter Bauart, deren Hub während
des Laufens stufenlos verstellbar ist, ist über die Pleuelstange 13 mit dem Maschinenständer,
verbunden. Mit 16 ist die Antriebsquelle, z. B. ein Elektromotor, der Steuereinrichtung
12 bezeichnet.
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Durch Betätigung der Steuermaschine 12 wird über die Pleuelstange
13, die Gelenke 9 und 10 mit der Tandemstange 11 der Maschinenständer 6 stufenlos
auf Kreisbahnen verschiedener Größe eingesteuert. Durch die Einsteuerung des Maschinenständers
6 beschreibt der Mittelpunkt M des Laufringes 1 die vorgesehenen Kreisbahnen, wobei
die eingesteuerte Bewegung des Maschinenständers 6 entgegengesetzt zur Laufrichtung
des Laufringes 1 gerichtet ist.
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F i g. 5 zeigt den Maschinenständer 6 bei Einlaufen in die Kreisbahn,
während die Darstellung nach F i g. 6 den eingesteuerten Maschinenständer 6 in anderer
Betriebsstellung darstellt. Wird der Hub' der Steuermaschine 12 während des Laufens
verändert, so wird der Durchmesser -der vom Mittelpunkt M zu durchlaufenden . Kreisbahn
verkleinert. Die axiale Vorschubbewegung erfolgt durch-den Bettschlitten. Es sind
also zwei Vorschubbewegungen und eine Zustellbewegung vorhanden.
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Im Vergleich zu denn bisher bekannten Schleifmaschinen, ergibt die
erfindungsgemäße Maschine folgende Unterschied--: Bei Verwendung der beschriebenen
Schleifmaschine auf einer vorhandenen Spitzendrehbank muß die Grundplatte 8 zum
Quersupport so unterlegt sein, daß bei Nullstellung der Steuermaschine 12 - d. h.,
der Hub der Steuermaschine 12 ist gleich Null - die Mittelachse des Maschinenständers
6 in einer waagerecht gedachten Ebene zwischen den Spitzen liegt. Die zu schleifende
Kurbel- oder Exzenterwelle wird zwischen Futter- oder Planscheiben gespannt und
die verschiedenen Hübe durch Verschieben des Quersupports eingestellt.