DE19955152C2 - Nachschleifbare Zentrierbohrung für gehärtete Rotationsteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine nachschleifbare Zentrierbohrung, die an einem zu härtenden rotato­ rischen Werkstück zur koaxialen Aufnahme mit Hilfe einer Zentrierspitze vorgesehen ist und aus einer geraden Lauffläche in Form eines Innenkegelstumpfes und einem nach innen anschließen­ den Sackloch besteht.

Derartige Zentrierbohrungen sind seit langem bekannt und werden vorzugsweise bei der Ferti­ gung und Prüfung von Drehteilen angewendet, wobei die Werkstücke in ihren beiden Zentrier­ bohrungen drehbar zwischen Spitzen aufgenommen werden. Nach DIN 332 sind verschiedene Ausführungsformen genormt, zum Beispiel für Werkzeugmaschinen, für die Wellenenden elek­ trischer Maschinen und für die Radsatzwellen von Schienenfahrzeugen. Während sich diese be­ kannten Ausführungsformen, die auch ballige Laufflächen umfassen, bei ungehärteten oder grob tolerierten Werkstücken bewährt haben, können bei der weiteren Bearbeitung von gehärteten Präzisionsteilen Rundlaufabweichungen auftreten, die sich durch herkömmliches Nachschleifen der Zentrierbohrungen nicht in ausreichendem Maße beseitigen lassen.

Selbst beim Härten von Rotationsteilen wie Zahnradwellen und dergleichen kann es zu erheb­ lichen Verzügen kommen, die sich in vielen Fällen auch nicht durch einen nachträglichen Richt­ vorgang verringern lassen. Werden solche Teile dann in den bestehenden beiden Zentrierboh­ rungen aufgenommen, um beispielsweise Wellensitze und vorgearbeitete Verzahnungen zu schleifen, reichen das Schleifaufmaß und/oder die Einsatzhärtetiefe nicht aus, um innerhalb der dadurch gegebenen Grenzen die endgültige Form der Teile voll auszubilden. Aus wirtschaft­ lichen Gründen können jedoch weder das Schleifaufmaß noch die Einsatzhärtetiefe beliebig ver­ größert werden. Es ist bekanntlich viel günstiger, die Zentrierbohrungen durch Nachschleifen radial so zu versetzen, daß anschließend die Fertigkontur in das verzogene Werkstück paßt.

Zum Nachschleifen von Zentrierbohrungen werden spezielle Schleifmaschinen verwendet, hauptsächlich um die immer wieder vorkommenden Beschädigungen an den Laufflächen der Zentrierungen zu beseitigen. Diese Maschinen arbeiten mit einem kegeligen Schleifstift, der den gleichen Kegelwinkel haben muß wie die später einzusetzende Zentrierspitze. Während sich der Schleifstift hochtourig um seine Achse dreht, wird diese ihrerseits parallel zu sich selbst auf einem kleinen Kreis geführt. Auf diese Weise kann eine genaue Innenkegelfläche geschliffen werden, weil sich der Schleifstift und das Werkstück nicht flächig, sondern nur längs einer gemeinsamen Kegelmantellinie berühren, die bei der Bearbeitung langsam umläuft. Trotz dieser Maßnahme gelingt es jedoch nicht, bei größerem radialen Versatz gegenüber der bestehenden Zentrierbohrung die neue Innenkegelfläche exakt rund zu schleifen. Vielmehr entsteht eine unrunde Fläche, die später nicht vollständig an der Zentrierspitze anliegt und daher zu Rundlauf­ abweichungen am Werkstück führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Zentrierbohrung so zu gestalten, daß sie beim Nachschleifen nicht unrund wird, sondern ihre Eigenschaft als genaue Führung behält. Diese Aufgabe wird an einer Zentrierbohrung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches da­ durch gelöst, daß zwischen der Lauffläche und dem Sackloch ein Freistich vorgesehen ist, der am kleinen Durchmesser des Innenkegelstumpfes eine erste koaxiale Ringfläche bildet, und daß am großen Durchmesser des Innenkegelstumpfes eine zweite koaxiale Ringfläche vorgesehen ist, die parallel zur ersten Ringfläche nach außen verläuft.

Die Wirkung dieser Maßnahme besteht darin, daß auch bei einem radialen Versatz von mehreren Millimetern sich die Schleifbedingungen beim Nachschleifen der Zentrierbohrung nicht ändern. Bei einer herkömmlichen Zentrierbohrung entsteht nämlich aus einer ursprünglich gleichmäßig breiten Innenkegelfläche eine ungleichmäßig breite Fläche. Dagegen bleibt bei der erfindungs­ gemäßen Zentrierbohrung die Breite konstant und somit auch die Länge der Berührlinie zwi­ schen Schleifstift und Werkstück. Sie beeinflußt den Druck auf den Schleifstift, und nur solange sich dieser bei einem Umlauf der Berührlinie nicht ändert, kann die neue Innenkegelfläche rund geschliffen werden. Einwandfreie Zentrierbohrungen sind eine Mindestvoraussetzung, um rotatorische Werkstücke nach dem Härten in engen Toleranzen fertigstellen zu können.

Die erfindungsgemäße Maßnahme hat weiterhin den Vorteil, daß die Positionen der beiden Zen­ trierbohrungen durch gezieltes Nachschleifen dem verzogenen Werkstück optimal angepaßt werden können. Diese Anpassung besteht darin, an besonders kritischen Stellen des Werkstücks, beispielsweise an einer gehärteten Verzahnung, möglichst geringe Rund- und Planlaufabwei­ chungen zu erreichen. Bei der anschließenden Hart-Feinbearbeitung muß dann an der Verzah­ nung nur wenig Material abgetragen werden, um alle Zahnflanken sauber zu bekommen. Des­ halb kann man an diesen Stellen von vornherein ein geringeres Härteaufmaß vorsehen, was zum einen wegen der kürzeren Bearbeitungszeit wirtschaftliche Vorteile hat. Zum anderen führt der geringere Abtrag aber vor allem dazu, daß auch die Einsatzhärtetiefen an diesen kritischen Stellen gleichmäßiger sind als bei Werkstücken mit herkömmlichen Zentrierbohrungen, die nicht in ausreichendem Maß nachgeschliffen werden können. Gleichmäßige Einsatzhärtetiefen sind für die Tragfähigkeit z. B. der Zahnflanken von entscheidender Bedeutung.

Die Erfindung wird anhand einiger Abbildungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine herkömmliche Zentrierbohrung nach DIN 332,

Fig. 2 eine Kegelritzelwelle, die einen übertrieben groß dargestellten Härteverzug aufweist,

Fig. 3 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zentrierbohrung

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung

Die in Fig. 1 dargestellte Zentrierbohrung DIN 332 - Form DS besteht aus einer geraden Lauf­ fläche 1 in Form eines 60° Innenkegelstumpfes mit seiner Rotationsachse 2, dem kleinen Durchmesser 3 und dem großen Durchmesser 4. Bis zur Stirnfläche 5 des Werkstücks schließt sich am großen Durchmesser 4 eine sogenannte Schutzsenkung 6 an, die verhindert, daß bei normalem Umgang mit dem Werkstück Kerben oder Dellen die Lauffläche 1 beschädigen können. Das zum Werkstückinneren anschließende koaxiale Sackloch 7 ist in diesem Fall zu einer Gewindebohrung 8 ausgedehnt und hat außen den gleichen Durchmesser 3 wie die Lauf­ fläche 1. Das Sackloch 7 dient generell dazu, die Anlage einer nicht näher dargestellten 60° Zentrierspitze auf die Lauffläche 1 zu beschränken. Die in diesem Fall zusätzlich vorgesehene Gewindebohrung 8 kann vielfältig genutzt werden, beispielsweise zur Befestigung des Werk­ stücks auf einer Bearbeitungsmaschine oder mittels Einschrauböse an einem Hebezeug oder zum Anschrauben eines anderen Teils an dem Werkstück.

Außerdem ist aus Fig. 1 zu erkennen, wie sich beim Nachschleifen der Zentrierbohrung um die radial versetzte Rotationsachse 9 die Breite 10 der Lauffläche 1 an einer Stelle des Innenkegel­ umfangs auf die Breite 10' vergrößert.

In Fig. 2 ist schematisch eine Kegelritzelwelle dargestellt, deren Schaft 11 sich aus seiner ur­ sprünglichen Lage, gegeben durch die Rotationsachse 19, nach dem Härten stark verzogen hat, was an der gestrichelten Rohteilkontur 16 und daran zu erkennen ist, daß sich die vergrößert dar­ gestellte Zentrierung 14 mit ihrer Achse 12 nach unten versetzt hat. Nähme man die verzogene Ritzelwelle in ihren bestehenden Zentrierungen 13 und 14 zwischen Spitzen auf, würde sich an der Planfläche 17 des Ritzelkopfes 18 eine relativ große Planlaufabweichung ergeben. Das muß im Bereich der Verzahnung unbedingt vermieden werden, auch wenn dadurch am Schaft 11 ein größerer Materialabtrag von der Rohteilkontur 16 zur Fertigkontur 15 erforderlich ist. Wird nun die herkömmliche Zentrierung 14 so nachgeschliffen, daß sie sich wieder konzentrisch zur ursprünglichen Rotationsachse 19 befindet, entsteht zwangsläufig eine ungleichmäßig breite und daraus folgend eine unrunde Lauffläche. Somit würden trotz des Nachschleifens der Zentrierbohrung zu große Rund- und Planlaufabweichungen in der Verzahnung bestehen bleiben.

Abhilfe schafft eine erfindungsgemäße Zentrierbohrung, wie sie als eine Ausführungsform in Fig. 3 dargestellt ist. Hier befindet sich zwischen der Lauffläche 1 und der Gewindebohrung 8 ein vergrößerter Freistich 20, der am kleinen Durchmesser der Lauffläche 1 radial nach außen eine ebene Ringfläche 21 bildet, die parallel zu der Ringfläche 22 in der zylindrischen Schutzsenkung 6 verläuft. Wird diese Zentrierbohrung um die versetzte Rotationsachse 9 nachgeschliffen, bleibt die Breite 23 der Lauffläche 1 unverändert und damit die Voraussetzung erhalten, eine runde Lauffläche schleifen zu können.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zentrierbohrung. Hier bildet der Freistich 30 im Anschluß an den kleinen Durchmesser der Lauffläche 1 eine koaxiale und radial nach außen laufende kegelige Ringfläche 31. Entsprechend ist dazu am großen Durch­ messer der Lauffläche 1 eine ebenfalls kegelige Ringfläche 32 vorgesehen, die den gleichen Kegelwinkel hat wie die Ringfläche 31 und somit parallel verläuft. Wird diese Ausführungsform um die versetzte Rotationsachse 9 nachgeschliffen, verschiebt sich die Breite 33 der Lauffläche 1 an einer Seite axial geringfügig, bleibt aber konstant. Somit erfüllt auch diese Ausführungsform die Voraussetzung, beim Nachschleifen eine runde Lauffläche erzielen zu können.

Claims (1)

1. Nachschleifbare Zentrierbohrung, die an einem zu härtenden rotatorischen Werkstück zur koaxialen Aufnahme mit Hilfe einer Zentrierspitze vorgesehen ist und die aus einer geraden Lauffläche (1) in Form eines Innenkegelstumpfes und einem nach innen anschließenden Sackloch (7) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der. Lauffläche (1) und dem Sackloch (7) ein Freistich (20) vorgesehen ist, der am kleinen Durchmesser (3) des Innenkegelstumpfes eine erste koaxiale Ringfläche (21, 31) bildet, und daß eine zweite koaxiale Ringfläche (22, 32), die parallel zur ersten Ringfläche (21, 31) nach außen verläuft, am großen Durchmesser (4) des Innenkegelstumpfes vorgesehen ist.