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Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von mit Anschlußzapfen versehenen
Kugeln Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung
von mit Anschlußzapfen versehenen Kugeln. Derartige Vorrichtungen sind in verschiedenen
Ausführungsformen bekannt und bestehen in ihrem-grundsätzlichen Aufbau aus Werkstückaufnahme
mit Antrieb und der Werkstückaufnahme zugeordnetem Werkzeughalter mit Werkzeug in
Porm eines Bearbeitungssteins. Bei bekannten Ausführungsformen (vergl. franz. Patentschrift
903 541 und brat. Patentschrift 787 033) besteht dabei die Werkstückaufnahme aus
einer
Lagerbuchse für den Anschlußzapfen, die achsfest im Maschinengestell
angeordnet ist und mit dem eingespannten Anschlußzapfen um die Anschlußzapfenachse
rotiert. Bei dieser bekannten Ausführungsform ist die Qualität der bearbeiteten
Oberfläche nicht immer zufriedenstellend, es stört auch,-daß bei der Bearbeitung
Ungenauigkeiten in der Rundheit der zu bearbeitenden Kugel nicht ausgeglichen werden
können, ja sogar häufig noch Unrundheiten erzeugt werden, was auf Ungenauigkeiten
eer Anschlußzapfen und der Einspannung beruht. Im übrigen kennt man Kugelschleifmaschinen
(vergl. US-Patentschrift 2 628 462 und 2 588 714), bei denen die Werkstückaufnahme
aus mit Zentriernuten versehenen und angetriebenen Walzen für die Kugel besteht,
und bei denen die Walzen zwischen sich eine offene Kehle bilden, in der die Kugel
aufliegt. Diese bekannten Kugelschleifmaschinen haben jedoch die Gestaltung von
Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Art nicht beeinflussen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie eine Vorrichtung
der eingangs beschriebenen Art weiter auszubilden Ist, damit im Zuge der Oberflächenbearbeitung
gleichzeitig auch Rundheitsungenauigkeiten ausgeglichen werden können.
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von mit Anschlußzapfen
versehenen Kugeln, bestehend aus Werkstückaufnahme mit Antrieb und der Werks tückaufnahme
zugeordnetem.Werkzeughalter mit Werkzeug in Form eines Bearbeitungssteines, wobei
die Werkstückaufnahme aus einer Lagerbuchse für den Anschlußzapfen, einer mit Zentriernut
versehenen Zentrierwalze und einer Antriebswalze für die Kugel besteht sowie Zentrierwalze
und Antriebswalze zwischen sich eine offene Kehle bilden, in der die Kugel aufliegt.
Die Erfindung besteht darin, daß die Lagerbuchse für die Aufnahme des Anschlußzapfens
um eine zur Achse des Anschlußzapfens orthogonale Achse schwenkbar, die Zentrierwalze
frei drehbar gelagert und die Kugel mittels der von der Antriebswalze auf die Kugel
übertragenen Reibungskraft in der Kehle zwischen Antriebswalze und Zentrierwalze'haltbar
ist; und daß das Werkzeug aus einer angetriebenen, auf die Kugel aufsetzbaren, an
sich bekannten Topfscheibe besteht. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus,
daß bei einer Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung von mit Anschlußzapfen versehenen
Kugeln die Kugel nicht über die Halterung des Anschlußzapfens angetrieben und auch
nicht in dieser geführt werden kann. Ein derartiger Antrieb bringt notwendigerweise
Ungenauigkeiten über Toleranzen in der Fertigung des Anschlußzapfens und in der
Halterung
der Kugeln. Die Kugel schlägt so, daß Unrundheiten entstehen oder zumindest, wenn
sie an der Kugel vorhanden sind, nicht beseitigt werden können. Demgegenüber liegt
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die zu bearbeitende Kugel in der Kehle zwischen
Antriebswalze und Zentrierwalze, -die mit optimaler Genauigkeit bearbeitet und gelagert
werden können, eindeutig definiert auf, wobei sie überraschenderweise über die Antriebswalze
durch Reibung angetrieben werden kann, wenn diese ihrerseits so angetrieben ist,
daß die von der Antriebswalze auf "die Kugel wirkende Reibungskraft die Kugel in
die Kehle zieht. Von besonderer Bedeutung ist das Merkmal der Erfindung, daß die
Bearbeitung mit Hilfe einer Topfscheibe erfolgt. Da der Umfang einer Topfscheibe
mit großer Genauigkeit kreisförmig eingerichtet werden kann und eine in den Kreis
angepaßte Kugelkalotte eindeutig definiert, erreicht man bei dem beschriebenen Antrieb,.daß
Unrundheiten an der Kugel abgearbeitet werden. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache,
daß in der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Werkstücke bearbeitet werden können,
die sich in bekannten Vorrichtungen nicht einspannen und damit nicht bearbeiten
lassen. Das gilt insbesondere für Kugelkolbenstangen, bei denen der Anschlußzapfen
an jedem Ende eine Kugel trägt.
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Im einzelnen Dann die erfindungsgemäße Vorrichtung auf
verschiedene
Weise weiter ausgebildet werden. Die Lagerbuchse für die Aufnahme des Anschlußzapfens
ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gleichsam lose, derart, daß die Bewegung
der Kugel in der beschriebenen Weise durch Auflagerung der Kugel auf Antriebswalze
und Zentrierwalze definiert ist, die Lagebuchse jedoch, bis auf Orientierung des
Anschlußzapfens, die Kinematik der Kugelbewegung beim Bearbeitungsvorgang nicht
beeinflußt. Im allgemeinen wird man bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Lagerbuchse
für die Aufnahme des Anschlußzapfens um eine zur Achse des Anschlußzapfens orthogonale
Achse schwenkbar gestalten, so daß dadurch die Kugel in die Kehle zwischen Zentrierwalze
und Antriebswalze einschwenkbar ist, nach Bearbeitung und Abheben des Werkzeuges
jedoch auch herausgeschwenkt und ausgewechselt werden kann. In der hochgeschwenkten
Stellung kann dann ohne weiteres ein neues Werksüick in die Lagerbuchse eingesetzt
werden. Zweckmässigerweise ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch der Abstand
zwischen Zentrierwalze und Antriebswalze einstellbar, um mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung Kugeln unterschiedlichen Durchmessers ohne weiteres bearbeiten zu können.
Die Gestaltung der Zentrierwalze ist grundsätzlich beJebig. Im allgemeinen wird
man mit einer diaboloartigen
Zentrierwalze arbeiten. In diesem Zusammenhang
ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die sich durch Zentriergenauigkeit
auszeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierwalze in an sich bekannter
Weise aus zwei Halbwalzen, mit Trennung im Grund der Zentriernut, zu einer diaboloartigen
Zentrierwalze arbeiten. In diesem Zusammenhang ist eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung, die sch durch Zentriergenauigkeit auszeichnet, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zentrierwalze in an sich bekannter Weise aus zwei Halbwalzen, mit Trennung
im Grund der Zentriernut, zu einer diaboloförmigen Walze zusammengesetzt ist. Um
die Oberfläche der zu bearbeitenden Kugel möglichst vollständig zu bearbeiten, schlägt
die Erfindung vor, daß der Werkzeughalter bei auf die Kugel aufgesetzter Topfscheibe
um eine orthogonal zur Achse des Anschlußzapfens verlaufende Achse schwenkbar ist.
Der Winkel der Radien von Antriebswalze und Zentrierwalze an die Be=-rührungspunkte
der Antriebswalze bzw. Zentrierwalze mit der Kugel soll etwa 10 bis 15o, vorzugsweise
12o betragen, wenn Antriebswalze und Zentrierwalze gleichen Außendurchmesser aufweisen.
Bei diesem Winkel erfolgt ein eindeutiger praktisch schlüpffreier Antrieb der Kugel-über
die Antriebswalze, obwohl die Antriebswalze und die Zentrierwalze selbstverständlich
hochpolierte Oberflächen aufweisen.
Im folgenden wird die Erfindung
anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel därstellenden Zeichnung ausführlicher
erläutert; es zeigen: Fig. 1 perspektivisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung Fig.
2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößerter Darstellung einen Schnitt in Richtung
A-A durch den Gegenstand nach Fig.. 1, Fig. 3 im Maßstab der Fig. 2 einen Schnitt
in Richtung B-B durch den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 4 in schematischer Darstellung
einen Schnitt in Richtung Q-C durch den Gegenstand nach Fig. 2. Die in den Figuren
dargestellte Vorrichtung dient zur Oberflächenbearbeitung von mit Anschlußzapfen
1 versehenen Kugeln 2. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht in ihrem
grundsätzlichen Aufbau aus der Werkstückaufnahme 5 bis 8 mit Antrieb und
der Werkstückaufnahme zugeord-
netem, auf die Kugel aufsetzbarem
Werkzeugalter 3 mit
Werkzeug in Form eines Bearbeitungssteines
4. Die Werkstückaufnahme besteht, wie insbes. die Fig. 2
und 3 erkennen
lassen, zunächst aus einer Lagerbuchse 5 für den Anschlußzapfen
1,
einer mit Zentriernut 6 versehenen Zentrierwalze 7 und einer Antriebswalze 8 für
die Kugel 2. Die Antriebswalze 8 ist nach Art eines Spindelstocks gelagert und wird
über Keilriemen oder dergl. bei 9 angetrieben. Das Werkzeug ist erfindungsgemäß
als angetriebene, um ihre Achse rotierende und auf die Kugel aufsetzbare Topfscheibe
4 ausgeführt. Aus der Tatsache, daß die Topfscheibe 4 auf die Kugel 2 aufsetzbar
ist, folgt, daß der Durchmesser der Kugel größer ist als der Innendurchmesser der
Topfscheibe 4. Zentrierwalze 7 und Antriebswalze 8 bilden zwischen sich eine offene
Kehle 10, in der auf Antriebswalze 8 und Zentrierwalze 7 die zu bearbeitende Kugel
2 aufliegt. Die Antriebswalze 8 ist derart angetrieben, daß die von der Antriebswalze
8 auf die Kugel 2 wirkende Reibungskraft die Kugel 2 in die Kehle 10 zieht.
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Das ist in Fig. 4 durch Pfeile 11, 12, 13 angedeutet worden. Obwohl
grundsätzlich die Möglichkeit besteht, sowohl die Antriebswalze 8 als auch die Zentrierwalze
7 anzutreiben, zeigt das Ausführungsbeispiel die besonders einfache Ausführungsform,
bei der lediglich die Antriebswalze 8 angetrieben und die Zentrierwalze 7 also über
die Kugel 2 nur mitgeschleppt ist.
Um die zu bearbeitende Kugel
2 in der Kehle 10 auf Antriebswalze 8 und Zentrierwalze 7 aufzulegen, ist die Lagerbuchse
5 für die Aufnahme des Anschlußzapfens 1 um eine zur Achse des Anschlußzapfens orthogonale
Achse 14 schwenk-* bar, so daß dadurch die Kugel 2 in die Kehle 10 zwischen Zentrierwalze
7 und Antriebswalze 8 einschwenkbar ist.
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Der Abstand zwischen Zentrierwalze 7 und Antriebswalze 8 kann einstellbar
sein. Im übrigen ist im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung die Zentrierwalze 7 aus zwei Halbwalzen 7a, 7b mit Trennung im Grund
der Zentriernut 6 zu einer diaboloförmigen Walze zusammengesetzt. Auch der Werkzeughalter
3 kann schwenkbar sein, was jedoch im Ausführungsbeispiel nicht verwirklicht worden
ist. - Der Antrieb der Kugel 2 erfolgt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch
Reibungs-Mitnahme von der Antriebswalze 8 aus. Dazu soll der Winkel der Radien 15
an die Berührungspunkte von Antriebswalze 8 und Außendurchmesser der Zentrierwalze
7 mit der Kugel 2 gegen die Horizontale etwa 10 bis 150, vorzugsweise 12o,
betragen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfährt die Kugel 2 in der Kehle
10 zwischen Antriebswalze 8 und Zentrierwalze 7 eine eindeutige Auflage und gleichzeitig
über die
Antriebswalze 8 ihren Antrieb. Der Anschlußzapfen 1, der
in die Lagerbuchse 5 eingesetzt ist, beeinflußt bis auf eine Orientierung des Anschlußzapfens
1 den Bewegungsablauf der Kugel beim Bearbeitungsvorgang nicht, so daß in Wechselwirkung
mit der Topfscheibe 4 an der Kugel 2 vorhandene Unrundheiten abgearbeitet werden
können und Toleranzen in der Zuordnung von Werkstück und Werkzeug sich nicht nachteilig
auf die Rundheit auswirken können. Im übrigen läßt sich je nach eingesetztem Bearbeitungsstein
4 jede gewünschte Oberflächenbearbeitung durchführen.