DE2130093A1

DE2130093A1 - Spannvorrichtung fuer ringfoermige Werkstuecke,insbesondere Walzlagerringe,zur Bearbeitung ihrer Innenflaechen durch Schleifen,Polieren od.dgl.

Info

Publication number: DE2130093A1
Application number: DE19712130093
Authority: DE
Inventors: Lennart Johansson
Original assignee: Lidkopings Mekaniska Verkstads AB
Current assignee: Lidkopings Mekaniska Verkstads AB
Priority date: 1970-06-18
Filing date: 1971-06-18
Publication date: 1972-01-27
Also published as: SE344297B; GB1347880A; JPS5425277B1

Description

Patentanwälte
Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem- 91^ΠΠQQ

Frankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Str.

In Sachen:

Lidköpings Mekaniska Verkstads AB Lidköping / Schweden

Spannvorrichtung für ringförmige Werkstücke, insbesondere Wälzlagerringe, zur Bearbeitung ihrer Innenflächen durch Schleifen,

Polieren od.dgl.

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für vorzugsweise mit ebenen Stirnflächen versehene ringförmige Werkstücke, insbesondere Wälzlagerringe, zur Bearbeitung ihrer Innenflächen durch Schleifen, Polieren öd.dgl.,

Bei derartigen Bearbeitungsvorgängen sind die Anforderungen an die Oberflächengüte sowie die Maß- und Formgenauigkeit besonders hoch. Trotz der Genauigkeit einer starren Spannung der Werkstücke auf Präzisions-Spannvorrichtungen hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß Maß- und Formabweichungen, wenn auch geringen Ausmasses, nicht völlig zu vermeiden sind, was offensichtlich auf Schwingungen der starr gespannten Werkstücke sowohl in Querrichtung wie auch längs der Drehachse zurückzuführen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche solche r.^un^en derart gedämpft und damit unterdrückt

BAD ORIGINAL

werden, daß die Oberflächengüte sowie die Maß- und Formgenauigkeit auch höchsten Ansprüchen genügt* Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch zwei das Werkstück an seinen Stirnflächen axial spannende Halteglieder, die mit ihren Rückseiten über ringförmige Druckmittelkissen gegen die Stirnseiten zweier Stützglieder abgestützt sind, wobei das eine Halteglied drehend antreibbar ist und eine Anzahl das Werkstück an seiner Außenfläche im Umfangsabstand über weitere Druckmittelkissen oder -filme erfassende Zentrierbacken vorgesehen sind. Das zu bearbeitende Werkstück ist somit während des Bearbeitungsvorganges in axialer Richtung beiderseits zwischen Druckmittelkissen gehalten und wird außerdem auch in radialer Richtung über Druckmittelkissen bzw. -filme zwischen Zentrierbacken zentriert. Als Druckmittel kann sowohl eine Flüssigkeit wie auch ein gasförmiges Medium verwendet werden. Durch die Druckmittelkissen bzw. -filme wird jegliche Schwingungserregung durch das bearbeitende Werkzeug sofort im Entstehen gedämpft und eine Übertragung von Schwingungen und sonstigen Bewegungen des Werkzeugs auf die Aufspannvorrichtung wie auch umgekehrt wird verhindert, so daß ein Höchstmaß an Oberflächengüte und Form- und Maßhaltigkeit erreicht wird.

Zweckmäßig sind die Halteglieder als Ringscheiben ausgebildet. Ferner ist es vorteilhaft, ein jedes Halteglied an seiner gegen das Werkstück weisenden Stirnseite mit einem nabenförmigen Ansatz zu versehen, dessen Endfläche beim Spannen gegen das Werkstück anliegt. Schließlich kann nach einem anderen Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eines der -beiden Halteglieder über eine oder mehrere Blattfedern drehend angreifbar sein.

" 1 o 9 ε y 5 /119 η

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung und teilweise geschnitten eine Spannvorrichtung nach der Erfindung in geöffnetem Zustand,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung und unge~ schnitten die Spannvorrichtung während des Spannens mit gegen das Werkstück anliegenden Klemmbacken,

Fig. 3 eine ähnliche Darstellung· wie in Fig. 1 mit vollständig gespanntem Werkstück,

Fig. 4· die Spannvorrichtung im Axialschnitt vor dem axialen Spannen des zwischen dem Zentrierbacken bereits gehaltenen Werkstücks und vor Zufuhr von Druckmittel und

Fig. 5 den gleichen Axialschnitt wie in Fig. 4- bei

gespanntem Ring während der Zufuhr des Druckmittels.

In den Figuren ist mit 1 ein äußerer Stützring von eckigem Querschnitt bezeichnet, dem ein innerer Ring 3 mit gleichfalls eckigem Querschnitt zugeordnet ist. Der Ring 3 trägt an seiner äußeren Umfangsflache einen Ringflansch 4-, der in einer Ringnut 5 läuft, die in der zylindrischen Innenfläche 6 einer Ausdrehung des äußeren Ringteils 1 aufgenommen ist. Die Ringnut 5 ist von Stirnflächen 6, begrenzt, deren Axialabstand die Dicke des Ringflansches 4· überschreitet. Der innere Ringteil 3 kann sich somit in axialer Richtung zwischen den Stirnflächen 6, 7 ver-

109885/1193 L 3283/16.6.1971 - 4 -

schieben, wobei zweckmäßig zwischen der Stirnfläche 7 und dem Ringflansch 4· ein Federglied 8 angeordnet ist. Pur die Zufuhr von Druckmittel führt eine Bohrung 5A von der äußeren Mantelfläche des Eingteils 1 zum Boden der Ringnut 5·

Der Ringteil 3 hat eine ebene Stirnfläche 9> in welche eine aus zwei konzentrischen Teilen 10 und 11 bestehende ebene Anlagefläche eingefräst ist. Zwischen der radial außen liegenden Stirnfläche 9 und dem Teil 10 der Anlagefläche ist ein Ringkanal 12 und zwischen den Teilen 10 und ) 11 der Anlagefläche ein weiterer Ringkanal 13 für das

Druckmittel eingefräst. Diese Ringkanäle sind an Druckmittelleitungen Λ¹V angeschlossen, von denen eine in i'ig. nichtbar int. Go^on dia Anlügefläche 10, 11 liop;t du ο ebene Stirnfläche 16 eines ringförmigen JlnltcgliedcB an. Das Halteglied 15 ist an seiner Innenkante mit einer zylindrischen Nabe 1? versehen, dessen Stirnfläche das Werkstück beim Spannen erfaßt. Das ringförmige Halteglied hat ferner eine äußere Mantelfläche 18, die der Innenfläche 19 einer Ringscheibe 20 gegenübersteht. Die Ringscheibe 20 hat die Aufgabe, die axialen und transversalen Bewegungen des Haltegliedes 15 zu begrenzen. Das Halte-. I glied 15 ist an seiner Rückseite an einem Bügel 21 aus ' ^l Federstahl od.dgl. angeschlossen, der in der Mitte an

j einer Welle 22 befestigt ist. Durch den Bügel 21 und die Welle 22 kann das Halteglied 15 in Drehungen um seine Achse versetzt werden.

Vor den Ringteilen 1 und 3 ist eine Führungsbacke 23 angeordnet, die zwei gekrümmte quadratische Änlageflachen 24-und 25 aufweist. Diese Anlageflächen umschließen je eine Ausnehmung 26 und 27» denen Druckmittel durch . Bohrungen 28 und 29 zugeführt werden kann. Die beiden

L 3283/16.6.1971 109885/1193 -5-

213P093

Anlageflächen 24 und 25 sind so ausgebildet, daß sie als ganzes zwei Stützpunkte für die äußere Umfangsfläche eines zu bearbeitenden ringförmigen Werkstückes darstellen.

Weiterhin ist vor den Ringteilen 1 und 3 eine Klemmbacke 30 angeordnet, die eine gekrümmte quadratische Anlagefläche 31 besitzt.. Die Anlagefläche 31 enthält eine Ausnehmung 32 für Druckmittel, das über eine Bohrung 33 zuführbar ist. Die Klemmbacke 30 ist um eine Achse 34- verschwenkbar. Zusammen mit den Anlageflächen 24 und 25 bewirkt die Anlagefläche 31 eine Drei-Punkt-Halterung für das zu bearbeitende ringförmige Werkstück oder, richtiger ausgedrückt, eine Drei-Flächen-Halterung.

An der anderen Seite der Klemmbacken 23 und 30 befindet sich ein ringförmiges Stützglied 35» das eine ebene Stirnfläche 36 hat. In die Stirnfläche 36 ist eine aus zwei konzentrischen Teilflächen 37 und 38 bestehende Anlagefläche eingefräst. Zwischen der Stirnfläche 36 und der Teilfläche 37 befindet sich ein Eingkanal 39 und zwischen den Teilflächen 37 und 38 ein Ringkanal 40 für Druckmittel, wobei der Ringkanal 40 in Kammern unterteilt ist. Den Ringkanälen 39» 40 ist Druckmittel über eine Anzahl Bohrungen 41 zuführbar. Gegen die Anlagefläche mit den Teilen 37» 38 liegt ein ringförmiges Halteglied 42 mit einer Gegenfläche 43 an. Das Halteglied 42 hat eine konische Umfangsfläche 44, die von einer konischen Innenfläche 45 einer Ringscheibe 46 umschlossen wird. Die Ringscheibe 46 hat die Aufgabe, Bewegungen des Haltegliedes 42 in axialer und transversaler Richtung zu begrenzen. An der Innenkante des Haltegliedes 42 setzt eine zylindrische Nabe 47 an, deren Endfläche beim Spannen gegen die Stirnfläche eines ringförmigen Werkstückes 48 anliegt. Die äußere Mantelfläche des Werkstückes ist mit 49 bezeichnet. Seine innere Mantel-

109885/1 193 Ju 32β5-/16.6.197'1 ■ - 6 -

fläche soll bearbeitet werden.

In den Figuren ist weiterhin eine Welle 50 mit einer darauf sitzenden Schleifscheibe 51 dargestellt.

Die beschriebene Spannvorrichtung für ein an der Innenfläche zu bearbeitendes ringförmiges Werkstück arbeitet wie folgt:

Bei Betrachtung der Fig. 1 kann festgestellt werden, daß die beiden Halteglieder 15 und 42 in so großem Abstand voneinander liegen und die Klemmbacken 23 und 30 eine

" solche Lage einnehmen, daß das zu bearbeitende ringförmige Werkstück eingesetzt und in"Anlage an die Flächen 24 und 25 der Klemmbacke 23 gebracht werden kann, wonach die Klemmbacke 30 mit ihrer Anlagefläche 31 gegen die Mantelfläche 49 des Werkstückes 48 verschwenkt wird. Damit- ist das Werkstück in Querrichtung zur Achse der Vorrichtung festgehalten. Es leuchtet ein, daß, wenn auch nur drei von den Klemmbacken getragene Anlageflächen gezeigt sind, auch mehr als drei solche Flächen in Frage kommen können. Nach dem Arretieren in Querrichtung werden die beiden Halteglieder 15 und 22 gegeneinandergefahren, so daß die Endflächen der Naben 17 und 47 in Anlage gegen die Stirnflächen des ringförmigen Werkstückes 48 gelangen. Dabei ist es zweckmäßig, den Ringteil 1 axial unverschieblich anzuordnen und den Ringteil 35 gegen den Ringteil 1 zu verschieben. Wenn dies geschehen ist, besteht ferner die Möglichkeit, zur Feinjustierung der Aufspannung des Werkstückes 48 Druckmittel durch die Bohrung 5A der Ringnut 5 zuzuführen, so daß der Ringteil 3 nach rechts mit bezug auf die Darstellung in den Zeichnungsfiguren verschoben wird. Es dürfte auf der Hand liegen, daß es in vielen Fällen ausreichend ist, die Ringteile 1 und 35 mehr oder weniger feststehend zu belassen, während allein

109885/1193 L -3283/16.6.1971 - 7 -

der Ringteil 3 beim Austausch des Werkstückes 48 bewegt wird und dabei gleichzeitig die Klemmbacken 23 und 30 voneinander entfernt werden, wenn das Werkstück 48 sehr nahe seiner endgültigen Arretierung gebracht wird, und es ist, wie aus Pig. 3 hervorgeht und durch Pig. 4- noch besser veranschaulicht wird, eine gewisse zusätzliche Einspannbewegung sowohl axial wie auch transversal erforderlich. Dieses Pestspannen kann nicht zu Ende geführt werden, bevor Druckmittel den Ringkanälen 12 und 13» äen Ausnehmungen 26, 27 und 32 sowie den Ringkanälen 39 und zugeführt wird. Sobald dies geschehen ist, erfolgt das weitere Festklemmen. ' ,

Pig. 5 läßt erkennen, daß die äußere Mantelfläche des ringförmigen Werkstückes 48 über Druckmittelkissen oder -filme gegen die Klemmbacken 23 und 30 anliegt. Die Mantelfläche 49 hat also keinen metallischen Kontakt. Die Stirnflächen des Werkstückes 48 stehen mit den Endflächen der Naben 1? und 4-7 der "Halteglieder 15 und 42 in metallischer Berührung. Die Halteglieder 15, 4-2 liegen wiederum mit ihren rückseitigen Plächen 16 und 4-3 unmittelbar gegen Druckmittelkissen oder -filme an. Ferner sind die Halteglieder 15, 4-2 an ihren konischen Umfangsflachen 18 und 44· über Druckmittelkissen oder -filme abgestützt. Das ringförmige Werkstück 48 liegt somit auch über die Halteglieder 15, 4-2 sowohl in transversaler, wie auch axialer Richtung an Druckmittelkissen oder-filmen an.

Dank dem Vorhandensein dieser Druckmittelkissen oder -filme kann das ringförmige Werkstück 48 unerwünschte Beanspruchengen in beliebiger Richtung aufnehmen, ohne daß die Bearbeitungsgenauigkeit negativ beeinflußt wird. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die erwähnten Druckmittelkissen oder -filme unerwünschte Bewegungen dämpfen.

109885/1193

L 3283/16.6.1971 - 8 -

Im Vorstehenden ist nicht darauf eingegangen worden, was für Arten von Druckmittel verwendbar sind; es dürfte aber offensichtlich sein, daß ein beliebiges herkömmliches Druckmittel, wie beispielsweise Kühlflüssigkeit, V/asser oder Druckluft verwendet werden kann.

Es liegt auf der Hand, daß alle oder einige der Druckmittelleitungen mit Steuerventilen versehen sein können, damit ein automatisches Ausrichten des aufgezogenen Werkstücks ermöglicht wird. Dabei ist es zweckmäßig, die Ringkanäle so aufzuteilen, daß eine Anzahl Kammern entstehen, denen das Druckmittel gesondert zugeführt wird. Bei Verwendung Ψ von Flüssigkeit als Druckmittel ist selbstverständlich, den für hydrostatische Lagerungen und dabei für selbsttätiges Ausrichten und Zentrieren geltenden Normen zu folgen.

Bei Verwendung von Flüssigkeit in der beschriebenen Vorrichtung wirkt die Lagerung hydrostatisch; es darf aber als bekannt vorausgesetzt werden, daß die Lagerung in bekannter Weise in eine hydrodynamische abgeändert werden kann.

Unter gewissen Umständen können die Ringspalte 18, 19 und 4-f? eine solche Breite haben, daß es nicht zur Ausbildung eines Druckmittelkissens oder -filmes kommt.

Patentansprüche /

L 3283/16.6.1971

109885/1193

.. -=, · - ■■■ ■"■■' -9 -

Claims

Patentansprüche

1J Spannvorrichtung für vorzugsweise mit ebenen Stirnflächen versehene ringförmige Werkstücke, insbesondere Wälzlagerringe, zur Bearbeitung ihrer ;-Innenflächen durch Schleifen, Polieren od.dgl., gekennzeichnet durch zwei dos Werkstück (48) an seinen Stirnflächen axial spannende Halteglieder (15} 4-2), die mit ihren Rückseiten über ringförmige Druckmittelkissen (12, 13 bzw. 39, 4-0) gegen die Stirnseiten .zweier Stützglieder (1, 3 bzw. 35) abgestützt sind, wobei das eine Halteglied O5) drehend antreibbar ist und eine Anzahl das Werkstück (4θ) an seiner Außenfläche (4-9) im Umfangsabstand über weitere Druckmittelkissen (26, 27, 32) oder -filmeerfassende Zentrierbacken (23, 30) vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Halteglieder (1,5, 4-2) als Ringscheiben ausgebildet sind.

3- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein jedes Halteglied (15» 4-2) an seiner gegen das Werkstück (4θ) weisenden Stirnseite mit einem nabenförmigen Ansatz (I7, 4-7) versehen ist, dessen Endfläche beim Spannen gegen das Werkstück (48) anliegt.

4-« Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3j dadurch gekennzeichnet , daß eines der beiden Halteglieder (15) über eine oder mehrere Blattfedern (21) drehend antreibbar ist.