DE2202098A1

DE2202098A1 - Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten der oberflaeche von kugeln

Info

Publication number: DE2202098A1
Application number: DE19722202098
Authority: DE
Inventors: Klaus Messerschmidt
Original assignee: Sebastian Messerschmidt Spezialmaschinenfabrik Firma
Current assignee: Sebastian Messerschmidt Spezialmaschinenfabrik Firma
Priority date: 1972-01-18
Filing date: 1972-01-18
Publication date: 1973-07-26
Also published as: CA956461A; AU471833B2; AR198197A1; AU5079473A; AT321151B; HU166894B; JPS525397B2; GB1412760A; RO60677A; JPS4879391A; DD104247A5; PL78985B1; FR2168791A5; ES409792A1; BR7300350D0; ZA729114B; CH553033A; IT978200B

Description

Firma Sebastian Messerschmidt« Spezialmaschinenfabrik,Schonungen

"Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten der Oberfläche von Kugeln"

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Bearbeiten der Oberfläche von Kugeln in einer zwischen drei Bearbeitungsflächen gebildeten Rillenlaufbahn.

Vorrichtungen hierzu kommen zum Schleifen und Läppen der Kugeloberfläche in Betracht, d.h. zur Weichbearbeitung von Kugeln nach dem Pressen» wie auch zum Peilen, Flashen, Weichschleifen, sowie auch zur Bearbeitung nach dem Härten, d.h. zum Hartschleifen und Läppen·

Bei einer bestimmten Gattung von Kugelbearbeitungsvorrichtungen wird die Kugel an drei Punkten gehalten, wobei diese Anlageflächen ringförmig gestaltet sind und mindestens eine angetrieben wird, so daß die Kugeln in Drehung versetzt werden. An einer weiteren Stelle der Kugel greift dann eine Schleifscheibe zur

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Bearbeitung der Kugeloberfläche an. In diese Kategorie von Vorrichtungen gehören auch Konstruktionen, bei denen alle zwei oder auch alle drei die Kugeln haltenden Scheiben in Umlauf versetzt -werden, um eine intensivere Behandlung der Oberfläche zu ermöglichen. Dieses Arbeitsverfahren eignet sich jedoch allenfalls zum Vorschleifen der Kugeln, d.h. zu einem Arbeitsvorgang, der keine hohen Anforderungen an die Gleichmäßigkeit und einwandfreie Rundheit der Werkstücke stellt.

Man hat dann, um eine bessere Bearbeitung der Kugeloberfläche zu erzielen, keine zusätzliche Schleifscheibe mehr verwendet, sondern die Kugeln zwischen drei rotierenden Gußscheiben angeordnet, von denen zwei konzentrisch zueinander angeordnete Ringscheiben gegenläufig umlaufen und damit die Kugeln ständig um eine ihrer Achsen drehen. Die dritte Scheibe rotiert koaxial zu den beiden anderen und bewirkt damit eine Drehung der Kugeln um eine weitere Achse, die etwa im Winkel von 90° zu der anderen Drehachse liq$. Die Kugeln laufen in ihrer Gestalt angepaßten Rillen. Je nach Verwendung mindestens einer Schleifscheibe oder aber von Läppscheiben läßt sich dieses Arbeitsverfahren zum Vorschleifen wie zum Läppen einsetzen. Durch die Besonderheiten der Vorrichtung bedingt, konnte sich das Verfahren jedoch wegen seiner Unwirtschaftlichkeit nicht durchsetzen. Es eignet sich allein zur Bearbeitung einer ganz bestimmten, von der Größe der Scheiben abhängigen Kugelreihe , und zum Wechsel der Charge muß die Maschine stillgesetzt und eine Scheibe abgehoben werden, um die Kugeln zu entnehmen und eine neue Beschickung einzubringen.

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Weniger intensiv, dafür aber rationeller arbeitet ein anderes Verfahren mit Hilfe zweier Scheiben, von denen die eine umläuft und die andere feststehend angeordnet und mit einer sektorförmigen öffnung für einen ständigen Wechsel der Kugeln versehen ist. Dadurch, daß bei dieser Vorrichtung auch mehrere Kugelreihen nebeneinander auf einem Scheibenpaar bearbeitet werden können, kann ohne Rücksicht auf die Scheibengröße gleichzeitig eine beliebig große Menge von Kugeln in dem Schleif- bzw. Läpprozeß stehen. Es kommt jedoch entscheidend darauf an, die Kugelbewegung so zu beeinflussen, daß die Kugeln in ständigem Wechsel Laufbahnen von unterschiedlichem Durchmesser zwischen den beiden Scheiben durchlaufen.

Die Anforderungen an die Oberflächengüte und Maßgenauigkeit der Kugeln steigen in gleichem Maße, wie die Ansprüche an eine Rationalisierung der Fertigung wachsen. Eine besondere Bedeutung kommt dem Erfordernis zu , die Bearbeitung der Kugeln möglichst weitgehend den jeweiligen Anforderungen anpassen zu können. Die Erfindung schafft eine vorteilhafte Möglichkeit, vorzugsweise zum Läppen von Kugeln höchster Genauigkeit, aber, bei Verwendung entsprechender Scheiben sowie entsprechenden Läppmittels, auch zur Weichbearbeitung von Kugeln nach dem Pressen, wie Feilen, Flashen, Weichschleifen u.dgl., wie zum Hartschleifen in der Weise, daß die Kugeln bei einem einmaligen Durchgang durch die Rillenlaufbahn zwischen den Bearbeitungsflächen praktisch vollständig fertig bearbeitet werden.

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Das diesem Zweck dienende Verfahren zum Bearbeiten der Oberfläche von Kugeln in einer zwischen drei Bearbeitungsflächen gebildeten Rillenlaufbahn zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Kugeln zwischen einer feststehenden Bearbeitungsfläche auf der einen Seite und zwei einander entgegengesetzt bewegten Bearbeitungsflächen auf der anderen Seite bei einmaligem Durchlaufen der Rillenlaufbahn bearbeitet werden. Diese Verfahrensweise bildet alle Voraussetzungen für einen kontinuierlichen Arbeitsablauf, da die Verwendung einer feststehenden Scheibe die Anordnung eines Kugeleinlaufs und eines Kugelauslaufs gestattet. D_as Verfahren erlaubt aber außerdem eine Beeinflussung des Zeitfaktors bei der Bearbeitung der Kugeloberflächen in sehr weiten Grenzen, d.h. der eine Durchgang der Kugeln durch die Rillenlaufbahn kann sowohl einer kurzzeitigen bzw. weniger intensiven Bearbeitung wie einer länger dauernden und besonders intensiven Oberflächenbearbeitung dienen. Dem liegt folgender Gedankengang zugrunde: Durch die gegenläufige Bewegung der beiden Bearbeitungsflächen, die der feststehenden Bearbeitungsfläche gegenüberliegen, erhalten die Kugefci bei Verwendung ringförmiger bzw. ringscheibenförmiger oder scheibenförmiger Bearbeitungsflächen zunächst eine Art Kreiselbewegung, wobei sie sich auf der feststehenden Bearbeitungsfläche drehen. Nur bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit dieser beiden Bearbeitungsflächen bleibt die Kugel an ihrem jeweiligen Platz in der Rillenlaufbahn· Schon im Falle gleicher Winkelgeschwindigkeiten zweier konzentrisch umeinander umlaufender Ringscheiben erhält die einzelne Kugel eine weitere Bewegungskomponente durch eine

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Drehung um eine weitere Achse in Verlauf der Rillenlaufbahn und zwar in Bewegungsrichtung der Ringscheibe mit dem größeren Radius. Nun ist es aber möglich, die Bewegung mindestens der einen Ringscheibe veränderlich zu gestalten, um durch entsprechende Differenz der Bewegungsgeschwindigkeiten beider Bearbeitungsflächen einen mehr oder weniger schnellen Durchlauf der Kugeln durch die Rillenlaufbahn zu ermöglichen. Ist diese Differenz groß, so werden die Kugeln die gesamte Rillenlaufbahn schnell durchlaufen, ist sie gering, bewegen sich die Kugeln nur langsam vorwärts, was einer entsprechend intensiven Bearbeitung, im Gegensatz zu einer mehr flüchtigen, kurzzeitigen Bearbeitung im anderen Fall, entspricht. Durch altsprechende Einstellung des Verhältnisses der Bewegung der beiden Bearbeitungsflächen auf der einen Seite der Kugeln läßt sich der Vorschub der gesamten zwischen den drei Bearbeitungsflächen befindlichen Kugeln in dem gewünschten Sinn regeln.

Die Anlageflächen aller drei Bearbeitungsflächeη umschließen die Kugeln weitgehend und gewährleisten ein sehr wirksames Bearbeitungsmoment, das den Schleif- bzw. Läppvorgang in überrascher Weise beschleunig;.

Die Bearbeitungsflächen können kreisförmige oder kreisringförmige Scheiben sein· Es liegt auch im Bereich der Möglichkeiten, daß zumindest die gegenüber zwei umlaufenden Ringscheiben angeordnete feststehende Bearbeitungsfläche nur einen Kreisbogen von weniger als 360° bildet. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt

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sich auch durchführen mit nach einem Kreisbogen gekrümmten Beerbe itungsflächen, die gegenüber der feststehenden Bearbeitungsfläche um einen Winkel von weniger als 360° hin- und herschwingen, Die Rillenlaufbahn kann in axialer Richtung zwischen der feststehenden Bearbeitungsfläche und den beiden bewegten Bearbeitungsflächen liegen. Eb ist aber auch möglich, die drei Bearbeitungsflächen in einer Ebene umeinander anzuordnen, so daß die Rillenlaufbahn in dem radialen Zwischenraum zwischen diesen beiden Bearbeitungsflächen sich befindet.

Die Erfindung umfaßt neben dem Verfahren auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem Kugeleinlauf und einem Kugelauslauf. Diese Vorrichtung zeichnet sich durch die Kombination einer feststehenden Bearbeitungsfläche auf der einen Seite und zwei mit einander entgegengesetzter Bewegungsrichtung bewegbaren Bearbeitungeflächen auf der anderen Seite der Rillenlaufbahn aus. Die Bearbeitungsflächen umfassen auch hier den ganzen Bereich zwischen einem geschlossenen Kreis, z.B. in Form einer Ringscheibe, und einer Geraden, wie z.B. einer geradlinig hin- und herbewegten bzw. feststehenden Leiste.

Weisen die scheibenförmigen Bearbeitungsfläche eine sinusförmige

sich

Rillenlaufbahn auf, so läßt/die Wirkungsweise insofern noch verbessern, als dann der Anlagewinkel der Kugeln an den einzelnen Scheiben ständig wechselt. Eine entsprechend vorteilhafte Wirkung läßt sich auch erreichen, wenn die Rillenlaufbahn bereits auf einer Seite, d.h. an der feststehenden Bearbeitungsfläche oder

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an den beiden "bewegten Bear be itungs flächen, sinusförmig gestaltet ist.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, in der Rillenlaufbahn einen die Kugel schützenden Käfig anzuordnen, um dadurch die einzelnen Kugeln vor gegenseitiger Berührung und dadurch bedingten Beschädigungen zu bewahren.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung sieht vor, daß die feststehende Bearbeitungsfläche unterhalb derbeiden bewegbaren Bearbeitungsflächen angeordnet ist sowie einen Kugeleinlauf und Kugelauslauf aufweist. An den Kugelauslauf und/oder den Kugeleinlauf kann eine gegebenenfalls gekrümmte Führungsbahn für eine der Schwerkraft folgende Kugelbewegung angeschlossen sein. Bei unten angeordneter feststehender Bearbeitungsfläche rollen die zu bearbeitenden Kugeln infolge ihres Eigengewichts durch die Führungsbahn und treten in die Rillenlaufbahn ein. Dieser Vorgang wird auch durch einen Käfig in dem Arbeitsspalt zwischen den Bearbeitungsflächen nicht beeinträchtigt. Für den Kugelein- und Kugelauslauf genügt eine einfache Unterbrechung des feststehenden Bearbeitungsflächen.

WeitereMerkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele sowie an Hand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens im

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Schnitt durch die Rillenlaufbahn zwischen den Bearbeitungsflächen;

Pig. 2 und 3 entsprechende Schnitte einer abgewandelten Aus führungs form;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine ringförmige feststehende Bearbeitungsfläche zu der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3;

Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung des Kugelauslaufs und

Fig. 6 eine ebensolche Darstellung eines Kugeleinlaufs sowie

Fig. 7 einenschematischen Schnitt durch eine mögliche Ausführungsform der Vorrichtung.

Die zur Bearbeitung ihrer Oberfläche gelangende Kugel 1 befindet sich in dem Arbeitsspalt 2 zwischen eines feststehenden Bearbeitungsfläche 3, beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel unter der Kugel 1, und den beiden an der anderen Seite der Kugel, dh. gegenüberliegend angeordneten Bearbeitungsflächen 4 und 5. Sie umschließen die Kugel 1 weitgehend, wobei die Anlagelinie a in der feststehenden Bearbeitungsfläche 3 einen mittleren Anlagepunkt a., aufweist. Der Anlagelinie b in der Bearbeitungsfläche 4 entspricht der mittlere Anlagepunkt b^ und der Anlagelinie c

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in der anderen bewegten Bearbeitungsfläche 5 entspricht der mittlere Anlagepunkt c*. Gege-benenfalls ist die Kugel 1 durch einen in dem Arbeitsspalt 2 zwischen den Bearbeitungsflächen 3 bzw. 4 und 5 angeordneten Käfig 6 aufgenommen, der sie gegen Beschädigungen durch benachbarte Kugeln 1 schützt.

Die beiden Bearbeitungsflächen 4 und 5 bewegen sich, wie Fig. 1 erkennen läßt, mit entgegengesetzter Bewegungsrichtung aus der Zeichnungsebene heraus. Sind diese Bearbeitungsflächen 4 und 5 geradlinig ausgebildet, handelt es sich um eine ebenfalls geradlinige Hin- und Herbewegung. Sind die Bearbeitungsflächen 4 und kreisbogenförmig gestaltet, kann die hin- und hergehende Bewegung die Form einer gegenläufig gerichteten und umkehrbaren Schwingung haben. Handelt es sich um ringförmige oder scheibenförmige Bearbeitungsflächen 4, 5, so findet eine einander entgegengesetzt gerichtete umlaufende Bewegung der Bearbeitungsflächeη 4 und 5 statt.

Durch die entgegengerichtete Bewegung der Bearbeitungsflächen 4 und 5 erhält die Kugel 1 zunächst eine Drehbewegung um ihre Achse χ - χ . Bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit scheibenförmiger Bearbeitungsflächen 4 und 5 würde die Kugel 1 auf der feststehenden Bearbeitungsfläche 3 örtlich stehenbleiben und sich nur um ihre Achse χ - χ drehen. Sind jedoch diese Umfangsgeschwindigkeiten unterschiedlich, so findet eine weitere Bearbeitung der Kugeloberfläche an den Anlagelinien b und c der

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Bearbeitungsflächen 4 und 5 statt, und die Kugel 1 dreht sich zusätzlich um eine Achse y - y, wobei sie einen Vorschub durch die Rillenlaufbahn 7 in der unteren feststehenden Bearbeitungsflächee 3 erfährt. Die Richtung dieser Vorschubbewegung entspricht der Bewegungsrichtung der Bearbeitungsfläche 4 bzw. 5'_t die sich gegenüber der anderen mit größerer Umfangsgeschwindigkeit bewegt. Von der Bewegungsdifferenz der Bearbeitungsflächen 4 und hängt es *b, ob die in der Rillenlaufbahn 7 angeordneten Kugeln 1 schnell oder langsamer die gesamte länge der Rillenlaufbahn durchmessen. Dies ist gleichbedeutend mit einer mehr oder weniger intensiven Bearbeitung der Oberfläche der Kugel 1.

In den Pig. 2, 3 und 4 ist eine Ausführungsform wiedergegeben, bei der die Rillenlaufbahn 7 sinusförmig verläuft, wobei das Sinusbogenmaß I etwa dem Umfang der zu bearbeitenden Kugel (D ) entspricht. Die Fig. 2 zeigt die Verlagerung der Anlagelinien a, b und c radial nach außen und Fig. 3 die umgekehrte Verlagerung radial nach innen. Aus Fig. 4 geht die Draufsicht auf die sinusförmige Rillenlaufbahn 7 einer scheibenförmig ausgebildeten feststehenden Bearbeitungsfläche 3 hervor.

Die Fig. 7 gibt lediglich eine Variante aus einer Vielzahl von möglichen Ausführungsformeη der erfindungsgemäßen Vorrichtung wieder und zwar mit Bearbeitungsflächen 3, 4 und 5 in Form von Ringscheiben, die um eine vertikale Achse 8 umlaufen. Auf der Traverse 9 des Rahmens 10 ruht die feststehende Bearbeitungsfläche 3 auf. In den beiden Lagern 11 und 12 ist eine Welle 13

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gelagert, an der ein Antriebsrad 14, z.B. eine Riemenscheibe od.dgl. "befestigt ist, die über das Antriebselement 15 mit der antreibenden Scheibe 16 eines am Rahmen 10 gelagerten Elektromotors 17 in Antriebsverbindung steht. Die Umlaufrichtung dieses Antriebs ist durch den Pfeil 18 gekennzeichnet. Auf die Welle 13 ist ein scheibenförmiger Träger 19 für die der feststehenden Bearbeitungsfläche 3 gegenüberliegende Bearbeitungsfläche 5, hier in Form einer Ringscheibe, aufgekeilt.

Konzentrisch um die Bearbeitungsfläche 5 ist die bei dieser Ausführungsform ebenfalls ringsch.eibenförmig ausgebildete Bearbeitungsfläche 4 angeordnet, die an dem auf der Welle 20 befestigten Träger 21 angeordnet ist. Auf diese Welle 20 ist das Antriebsrad 22, z.B. eine Riemenscheibe od.dgl.,aufgekeilt, die über das Antriebselement 23 und das antreibende Rad 24 des am Rahmen 10 befestigten Elektromotors 25 geführt ist. Dieser Antrieb läuft in Pfeilrichtung 26 um, so daß die Bearbeitungsflächen 4, und 5 eine einander entgegengesetzt gerichtete Bewegung ausführen. Die Welle 20 ist in den beiden Lagern 27 und 28 des Rahmens 10 gelagert.

Wie Fig. 1 gestrichelt erkennen läßt, kann die Rillenlaufbahn 7 in der feststehenden Bearbeitungsfläche 3 durch eine eingedrehte Nut 29 unterteilt sein.

In der feststehenden Bearbeitungsfläche 3 ist eine Ausnehmung

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30 als Führungsbahn für die den Kugelauslauf 31 verlassenden Kugeln vorgesehen. Kommt eine Kugel 1 bei Ihrer Bewegung zwischen den Bearbeitungsflächen 3 sowie 4 und 5 In den Bereich des Kugelauslaufs 31, fällt sie selbsttätig herab und scheidet damit aus dem Bearbeitungsprozeß aus.

In Bewegungerichtung der Kugeln 1 durch die Rillenlaufbahn 7 folgt auf den Kugelauslauf 31 ein Kugeleinlauf 32, der in Fig. 6 beispielsweise wiedergegeben ist und eine Führungsbahn

33 aufweistι die mit leichter Krümmung von einem höheren Niveau zum Kugeleinlauf 32 führt, so daß das Übergewicht der in der Führung 33 befindlichen Kugeln 1 diese in die Rillenlaufbahn 7 eintreten läßt.

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Claims

Patentansprüche

M .Ί Verfahren zum Bearbeiten der Oberfläche von Kugeln in einer zwischen drei Bearbeitungsflächen gebildeten Rillenlaufbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (1) zwischen einer feststehenden Bearbeitungsfläche (3) auf der einen Seite und zwei einander entgegengesetzt bewegten Bearbeitungsflächen (4,5) auf der anderen Seite bei einmaligem Durchlaufen der Rillenlaufbahn (7) bearbeitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (1) durch die Bewegungsdifferenz zwischen den beiden bewegten Bearbeitungsflächen (4,5) durch die Rillenlaufbahn (7) vorwärtsbewegt werden.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch

1 oder 2, gekennzeichnet durch die Kombination einer feststehenden Bearbeitungsfläche (3) mit einem Kugeleinlauf und einem Kugelauslauf auf der einen Seite und zwei mit einander entgegengesetzterBewegungsrichtung bewegbaren Bearbeitungsflächen (4,5) auf der anderen Seite der Rillenlaufbahn (7).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der drei Bearbeitungsflächen (3,4,5) eine sinusförmige Rillenlaufbahn (7) aufweist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Arbeitsspalt (7) ein die Kugeln (1) schützender Käfig (6) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Bearbeitungsfläche (3) unterhalb der beiden bewegbaren Bearbeitungsflächen (4,5) angeordnet ist sowie einen Kugeleinlauf (32) und Kugelauslauf (31) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kugelauslauf (31) und/oder den Kugeleinlauf (32) eine gegebenenfalls gekrümmte Führungsbahn (30,33) für eine der Schwerkraft folgende Kugelbewegung angeschlossen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillenlaufbahn (7) in der feststehenden Bearbeitungsfläche (3) durch eine eingedrehte Nut (29) unterteilt ist.

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