DE1577401B2

DE1577401B2 - Vorrichtung zum Bearbeiten, insbesondere Schleifen nichtzylindrischer Werkstücke

Info

Publication number: DE1577401B2
Application number: DE1577401A
Authority: DE
Inventors: Harold Edward Balsiger; Ralph Eldridge Price
Original assignee: Landis Tool Co
Current assignee: Landis Tool Co
Priority date: 1965-09-14
Filing date: 1966-09-13
Publication date: 1974-02-14
Also published as: GB1141374A; DE1577401A1; DE1949588U; US3407541A; DE1577401C3

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten, insbesondere Schleifen von umlaufenden Werkstücken, die einen allgemein ovalen Querschnitt und eine zu ihrer Drehachse geneigte Mantellinie besitzen, bestehend aus einem Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstückträger, der eine Spindel mit einem Futter für das Werkstück sowie eine der vorbestimmten Umrißform des Werkstückes entsprechende, auf der Spindel angeordnete Kurvenscheibe aufweist und um eine ortsfeste Schwingachse schwenkbar angeordnet ist, wobei sich die Kurvenscheibe an einer ortsfest gelagerten Rolle abstützt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll insbesondere Anwendung beim Schleifen von Kolben für Fahrzeugmotoren finden. Diese Kolben haben einen elliptischen Querschnitt und eine zu ihrer Achse geneigte Mantellinie. Dabei ändert sich der Verjüngungsgrad progressiv zwischen im Winkelabstand voneinander entfernten Stellen des Kolbenmantelumfanges, wobei der kleine Ellipsendurchmesser am Kopfende des Kolbenmantels kleiner ist als der kleine Ellipsendurchmesser am offenen kurbelseitigen Ende des Kolbens.

Um eine solche Kolbenbauart herzustellen, insbesondere zu schleifen, ist es notwendig, den Kolben von und zum Werkzeug um einen bestimmten Punkt, der vorzugsweise auf der Kolbenachse liegt, hin und her zu bewegen und den Kolben gleichzeitig um seine Längsachse zu drehen.

Bisher wurden derartige Kolben auf Schleifmaschinen geschliffen, die mit einer Vorrichtung versehen waren, mit der ein Schwingtisch um einen lotrechten Gelenkzapfen bewegt wurde (vgl. die Zeitschrift »Kraftfahrzeugtechnik«, H. 6, 1955, S. 205 und 206). Dabei wurde der Kolben drehbar von einem Spindelstock auf dem Schwingtisch in einer Stellung gehalten, die mit Längehabstand von der Achse des Gelenkzapfens entfernt war. Die Schwingbewegung um den Gelenkzapfen bewirkte dann eine Exzenter- oder Kurvenscheibe während des Schleifvorganges entsprechend der gewünschten konischen Form des Kolbenmantels. Diese konische Ausbildung ändert sich progressiv, so daß der Kolbenmantel des schwingenden Kolbens bei jedem Grad seiner Drehbewegung in einem anderen Winkel der Angriffsfläche des Werkzeuges ausgesetzt war.

Die schwingende bzw. oszillierende Bewegung des Kolbens von und zum Werkzeug erfolgt bei der bekannten Vorrichtung im wesentlichen in einer waagerechten Ebene zwischen zwei Totpunkten. In der einen Stellung kann die Mantelfläche des Kolbens parallel oder im schwachen Winkel zur Angriffsfläche des Werkzeuges liegen, und in der anderen Stellung ist sie in einem größeren Winkel zur Angriffsfläche des Werkzeugs geneigt. Der Schwingausschlag ergibt sich aus dem Unterschied zwischen dem größten und kleinsten Durchmesser der die Schwingbewegung erzeugenden Kurvenscheibe.

Der Hauptnachteil der bekannten Vorrichtung liegt darin, daß sie wegen der zueinander rechtwinkligen Anordnung von Schwing- und Spindelachse einen entsprechenden baulichen Aufwand und damit die Bewegung einer relativ großen Masse erfordert, die aus dem Schwingtisch und dem darauf angeordneten Spindelstock besteht, die um einen Gelenkbolzen schwenkbar sind, sowie den entsprechenden Kräften ausgesetzt ist, die zur Überwindung bzw. zum Abbremsen des Trägheitsmoments erforderlich sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bearbeiten von umlaufenden Werkstücken mit allgemein ovalem Querschnitt und einer zu ihrer Drehachse geneigten Mantellinie zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet. Die neue Vorrichtung soll eine möglichst raumsparende und einfache Führung des Werkstückes und seiner Aufspannteile ermöglichen.

Die Erfindung besteht darin, daß die Schwingachse die Achse der Spindel unter einem Winkel schneidet, der größer als 0° und kleiner als 90° ist.

Die relativ große und flache schwingende Lagerfläche des Schwingtisches auf dem Werkstückschlitten der bekannten Vorrichtung ist nun ersetzt worden durch eine Schwingachse, die auch im Gegensatz zu einer bekannten anderen Ausführung (deutsche Patentschrift 538 895) im Winkel statt parallel zur Achse der das Werkstück antreibenden Spindel angeordnet ist.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schnittpunkt der Schwingachse und der Achse der Spindel auf der der Kurvenscheibe abgewandten Seite des Werkstückes liegt.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. In dieser zeigt

F i g. 1 einen lotrechten Längsschnitt durch das Spindelgehäuse und seine Lagerung,

F i g. 2 einen lotrechten Querschnitt durch das Spindelgehäuse,

F i g. 3 eine Draufsicht zu F i g. 1 und

Fig. 4 eine Darstellung der geometrischen Beziehungen der Schwingbewegung.

Gemäß der Zeichnung ist eine das Werkstück antreibende und an seinem Kopfende angreifende Spindel 10 drehbar in Lagern 11 im Spindelgehäuse 12 gehalten, das in Längsrichtung verstellbar auf dem Gehäuse 13 eines Pendel- oder Schwingenzapfens 14 gehalten ist. Dieses Gehäuse 13 wird vom Schwingenzapfen 14 getragen, der seinerseits auf einem Gestell 15 gelagert ist.

Das Gestell 15 trägt den Schwingenzapfen 14 in einem bestimmten Winkel zur Spindel 10. Das Gestell ist zur Längsbewegung mit dem Schwingenzapfengehäuse 13 zwischen einem Bett 16 und dem Spindelgehäuse 12 angeordnet, um eine leichte Verstellbarkeit des Schnittpunktes X zu ermöglichen, in dem die Achse des Schwingenzapfens 14 die Achse S der Spindel 10 und des Werkstückes W schneidet. Die Stellung des Schnittpunktes X in bezug auf das Werkstück W entlang der Hubbewegung der Kurvenscheibe bestimmt das Ausmaß der Konizität, die am Werkstück ausgeschliffen wird. Diese Verstellbarkeit ist zur genauen Einstellung des Schnittpunktes X auch für Kolben mit unterschiedlicher Konizität innerhalb des Verstellbereiches vorgesehen.

Die Mittel zum Antrieb und Oszillieren der Spindel 10 und ihrer zugehörigen Teile durch die umlaufende Kurvenscheibe 20, die mit der Spindel verbunden ist und mit einer Stützrolle 21 in Eingriff steht, sind im einzelnen nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und brauchen daher an dieser Stelle nicht erörtert zu werden.

Gleichermaßen sind die Mittel zum drehbaren Halten des Werkstückes W und Ineingriffbringen mit der Schleifscheibe 25 nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Die Lage des Schnittpunktes X der Achse des Werkstückes W und der Schwingachse P, um die das Werktsück W und die Spindel 10 schwingen, ergibt sich aus der Gleichung:

Z =

A-B

Darin bedeuten: Z den Abstand vom verjüngten Ende 1 des Kolbenmantels bis zum Schnittpunkt X der beiden Achsen, A den Hub- bzw. Radiusunterschied zwischen der großen und kleinen Achse am verjüngten Ende 1 des Kolbenmantels, B den Huboder Radiusunterschied am weiteren Ende 2 des Kolbenmantels und L den Abstand zwischen den Stellen 1 und 2, an denen die Maße A und B abgenommen werden.

Die Drehbewegung der Spindel 10, der Kurvenscheibe 20 und des Werkstückes W durch den Motor 30 bewirkt ein Oszillieren dieser Teile in einer durch die Winkellage des Pendel- bzw. S'chwingzap-

fens 14 bestimmten Weise, so daß das linke bzw Kopfende des Werkstückes W über einen größeren Abstand zur und von der Schleifscheibe 25 bewegt wird, als das rechte bzw. offene Ende des Werkstückes.

Im einen Totpunkt der Schwingbewegung liegt die Oberfläche des Werkstückmantels parallel oder im schwachen Winkel zur Angriffsseite der Schleifscheibe 25, je nach der Stellung der Schwingungszone. Wenn sich das Werkstück W in Richtung auf die Schleifscheibe25 um den SchnittpunktZ (Fig . 4) bewegt, ändert sich die Winkelbeziehung zwischen Werkstück W und Schleifscheibe 25 progressiv in der Weise, daß das Werkstück W bei jedem Grad seiner Drehbewegung mit einem anderen Konuswinkel ge-

schliffen wird. Die maximale Winkelauslenkung wird erreicht, wenn das Werkstück W in den der Schleifscheibe 25 zugewandten Totpunkt seiner Schwingbewegung gelangt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bearbeiten, insbesondere Schleifen von umlaufenden Werkstücken, die einen allgemein ovalen Querschnitt und eine zu ihrer Drehachse geneigte Mantellinie besitzen, bestehend aus einem Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstückträger, der eine Spindel mit einem Futter für das Werkstück sowie eine der xo vorbestimmten Umrißform des Werkstückes entsprechende, auf der Spindel angeordnete Kurvenscheibe aufweist und um eine ortsfeste Schwingachse schwenkbar angeordnet ist, wobei sich die Kurvenscheibe an einer ortsfest gelagerten Rolle abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingachse (P) die Achse (5) der Spindel (10) unter einem Winkel schneidet, der größer als 0° und kleiner als 90° ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittpunkt (X) der Schwingachse (P) und der Achse (S) der Spindel (10) auf der der Kurvenscheibe (20) abgewandten Seite des Werkstückes (W) liegt.

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