DE2221872B2 - Werkzeugmaschine zum spanenden Bearbeiten der Außen- und/oder Innenseite von ringförmigen Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum spanenden Bearbeiten der Außen- und/oder Innenseite von ringförmigen Werkstücken, die in einer Bearbeitungsstation von mit einem Drehantrieb verbundenen, die von einem Magazin zugeführten ringförmigen Werkstücke an ihren Stirnseiten axial spannenden Klemmringen aufgenommen werden, wobei die Werkzeuge für die Innenbearbeitung radial verstellbar an einem nicht umlaufenden Schneidkopf angeordnet sind, der von einer Stange getragen wird, die in einer einen der Klemmringe tragenden Hohlwelle axial verschiebbar gelagert ist.

Kolbenringe für Benzinmotoren u.dgl. müssen mit großer Präzision bearbeitet werden. Es ist daher wichtig, daß jegliches Spiel in einer Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Kolbenringen beseitigt wird, um beispielsweise ein Flattern oder eine Vibration des Werkzeuges, was zu Bearbeitungsungenauigkeiten der KoI-benringe führt, auf ein Minimum herabzusetzen.

Zur maschinellen Bearbeitung von ringförmigen Werkstücken sind bereits Vorrichtungen bekannt (US-Paten»schriften 36 30 631 und 31 65 011), bei denen die zu einem Stapel zusammengepackten und geschlitzten Ringe einer Bearbeitungsstation so zugeführt werden, daß sie kurz vor der Bearbeitungsstation durch eine sich konisch verjüngende Hülse hindurchgezwungen und dabei zusammengedrückt werden. Die auf diese Weise der Bearbeitungsstation zugeführten Ringe kön- ⁽'° nen mit Schneidwerkzeugen, die am frei tragenden Ende einer Spindel angebracht sind, lediglich für eine Innenbearbeitung der einzelnen Ringe benutzt werden. Bei dieser Art der Bearbeitung ist ein Vibrieren und sogar ein Flattern des Werkzeuges und somit ein unge- ^fi5 naues Bearbeiten der Werkstücke meist nicht zu verhindern. Da bei dieser bekannten Ausführungsform die Werkstücke sich lediglich an der Innenseite bearbeiten lassen, müssen sie in einem gesonderten Arbeitsgang auch noch an ihrer Außenseite bearbeitet werden, was außer der umständlichen Arbeitsweise noch leicht dazu führen kann, daß die Innen- und Außenumfangsflächen der Werkstücke nicht vollkommen konzentrisch zueinander liegen. Da ferner ein bearbeiteter Kolbenring zunächst in axialer Richtung aus der konischen Hülse herausgedrückt werden muß, bevor ein nächster Ring bearbeitet werden kann, ergibt sich hier eine unerwünschte Zeitverzögerung.

Aus der CH-PS 3 93 047 ist ferner eine Werkzeugmaschine bekannt, in der geschlossene Kolbenringe bearbeitet und in einem als Tragstange ausgebildeten Magazin zu Stapeln zusammengefaßt werden. Mittels einer besonderen Greifzange werden einzelne Ringe von der Tragstange abgenommen und auf einem Schlitten in eine Bearbeitungsstation geführt, in der ein ganzes Ringpaket zwischen den an den Enden zweier Spindeln vorgesehenen Klemmringen festgeklemmt und gleichzeitig auf der Innen- und Außenseite mit Schneid werkzeugen bearbeitet wird. Der Schneidkopf mit dem Innenschneidwerkzeug ist am Ende einer Spindel angebracht und mit dieser in axialer Richtung verschiebbar, so daß das Schneidwerkzeug während der Bearbeitung der Innenflächen der eingespannten Ringe ebenfalls in axialer Richtung - in bezug auf die Ringe — bewegt werden kann. Damit beim Zurückziehen des Schneidwerkzeuges (nach Bearbeitung der Innenflächen) ein Beschädigen der bearbeiteten Flächen vermieden wird, enthält die Schneidkopfanordnung mehrere Konen sowie eine koaxial in der Halterungsspindel verlaufende Stange, die mit dem Kolben eines Hydraulikzylinders verbunden ist, wodurch das Innenschneidwerkzeug von den bearbeiteten Flächen abgehoben und ohne Beschädigung dieser Flächen zurückgezogen werden soll.

Diese bekannte Ausführungsform ist lediglich für eine geradflächige Innenbearbeitung mehrerer Kolbenringe geeignet, es sind also keine Profilierungen (z. B. Nuten) möglich; letzteres macht vielmehr eine weitere Bearbeitung der einzelnen Kolbenringe in einer anderen Maschine erforderlich. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ausführungsform ist in dem äußerst komplizierten und aufwendigen Aufbau zu sehen, der lediglich für ein beschädigungsloses Zurückziehen des Innenschneidwerkzeuges erforderlich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Ausführungen eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die ein rasches und äußerst genaues Bearbeiten von ringförmigen Werkstücken, insbesondere von geschlitzten Kolbenringen, gewährleistet ist, wobei verschiedene Bearbeitungsmöglichkeiten der ringförmigen Werkstücke gegeben sein sollen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zum Bearbeiten von geschlitzten Kolbenringen in an sich bekannter Weise eine mit einer konischen Bohrung versehene Hülse vorgesehen ist, durch die die geschlitzten Kolbenringe beim axialen Hindurchführen durch die Hülse so weit zusammendrückbar sind, daß sie in der Bearbeitungsstation einen geschlossenen Ringumfang aufweisen, und daß diese Hülse aus einer Stellung, in der der engste Teil der Hülsenbohrung den in der Bearbeitungsstation befindlichen, /wischen den Klemmringen gespannten Kolbenring umschließt, in eine die Außenseite des Kolbenringes freigebende Stellung zurückbewegbar ist.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die zu bearbeitenden geschlitzten Kolbenringe

einzeln zunächst in die konische Bohrung der Hülse abgegeben und in dieser dann durch axiales Hindurchführen zu einem geschlossenen Ring zusammengeklemmt, worauf dieser geschlossene Ring dun zwischen den Klemmringen der Bearbeitungsstation eingespannt gehalten wird. Dr. der zu bearbeitende Kolbenring in der Bearbeitungsstation vollkommen von den axial angreifenden Klemmringen gehalten wird, kann die Hüise nach dem Zuführen des Kolbenringes wieder aus der Bearbeitungsslation herausbewegt werden, so daß der Kolbenring in der Bearbeitungsstation frei zugängliche Außen- und Innenumfangsflächen aufweist die dann bei Bedarf gleichzeitig von Innen- und Außenbearbeitungs-Werkzeugen fertig bearbeitet werden können. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, den in der Bearbeitungsstation festgespannten Kolbenring beispielsweise nur an seinem Innenumfang i.u bearbeiten. Ein in dieser erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine vollkommen fertig bearbeiteter Kolbenring zeichnet sich durch eine äußerst genaue Konzentrizität seiner Außen- und Innenumfangsflächen aus; bei gleichzeitiger Bearbeitung der Außen- und Innenumfangsflächen kann dann ferner ein nochmaliges Einspannen und gesondertes Bearbeiten — wie bei einigen bekannten Ausführungen — entfallen.

Ein in der Bearbeitungsstation fertig bearbeitetes Werkstück wird durch ein axiales Auseinanderbewegen der beiden Klemmringe freigegeben und kam. auf Grund seines Eigengewichtes nach unten fallen, so daß auf Grund des raschen Werkstückwechsels die Bearbeitungsstation sofort wieder für ein nächstes Werkstück zur Verfügung steht.

Im folgenden sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine,

F i g. 2 eine in vergrößertem Maßstab dargestellte, teilweise geschnittene Teil-Aufsicht, insbesondere auf die Innen- und Außenbearbeitungswerkzeuge der Werkzeugmaschine.

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ist auf einem Rahmen F aufgebaut und dient zum Bearbeiten von geschlitzten Kolbenringen P, die zu einem Stapel S zusammengefaßt sind und von einem Magazin mit HiI-fe eines guillotineartigen Zuführmechanismus G einer Bearbeitungsstation VV mit einer Ringschließhülse C zugeführt werden.

Der Zuführmechanismus G enthält einen doppeltwirkenden, druckmittelbetriebenen und von einem Solenoid gesteuerten Zylinder 23, so daß dieser Zuführmechanismus in einer vertikalen Bewegungsbahn hin- und herbewegt werden kann, um den jeweils am vordersten Stapelende befindlichen Kolbenring P entlang einer Wand 20a eines Gehäuses 20 nach unten abzustreifen und ihn der Ringschließhülse C zuzuführen.

Im Bereich der Bearbeitungsstation W ist ein drehbarer Klemmring 10 vorgesehen, der axial an der einen Seite eines in der Schließhülse C befindlichen Kolbenringes P angreift, ihn durch die Schließhülse C axial hindurch und gegen einen drehbar im Maschinenrahmen F angeordneten weiteren Klemmring 12 bewegt und ihn damit in Eingriff bringt, so daß er zwischen diesen beiden Klemmringen 10, 12 mit seinen Stirnseiten axial eingespannt ist. Da die Hülse C eine konische Bohrung besitzt, werden die geschlitzten Kolbenringe P so weit zusammengedrückt, daß sie in der Bearbeitungsstation W einen geschlossenen Ringumfang aufweisen, und in diesem Zustand werden sie zwischen den Klemmringen 10 und 12 axial eingespannt und festgehalten.

Eine Vorrichtung TA sorgt für eine Bewegung der Kolgenringe P axial durch die Hülse C und enthält ein Gehäuse H, das einen doppeltwirkenden, druckmittelbetriebenen und von einem Solenoid gesteuerten Zylinder 24 trägt. Die Kolbenstange 26 dieses Zylinders 24 ist mit einer drehbaren Welle 29 für die Halterjng des Klemmringes 10 durch eine Kupplung 27 derart verbunden, daß diese Welle 29 sich relativ zur Kolbenstange 26 drehen kann. Die Welle 29 ist in Lagern 29a gelagert.

Die Ringschließhülse C ist für eine Bewegung aus einer Stellung, in der der engste Teil der Hülsenbohrung den in der Bearbeitungsstation W befindlichen Kolbenring P umschließt (in F i g. 1 in ausgezogenen Linien dargestellt), in eine die Außenseite des Kolbenringes P der Bearbeitungsstation W freigebende Stellung (in F i g. 1 in strichpunktierten Linien dargestellt) angeordnet. Hierzu ist eine gleitbeweglich im Gehäuse H befindliche, längs verlaufende Halterungsschiene 28 vorgesehen, die mit einer Kolbenstange 30 eines doppeltwirkenden, druckmittelbetätigten und von einem Solenoid gesteuerten Zylinders 32 verbunden ist, der ebenfalls am Gehäuse H befestigt ist.

Nachdem ein Kolbenring P in der Bearbeitungsstation W zwischen den Klemmringen 10 und 12 eingespannt ist, wird der Schließhülsen-Bewegungszylinder 32 derart in Betrieb gesetzt, daß die Schließhülse C in ihre axial äußere Stellung gelangt. Auf diese Weise wird die Schließhülse C von der Bearbeitungsstation W wegbewegt, bevor die maschinelle Bearbeitung eines eingespannten Kolbenringes an seiner äußeren und/oder inneren Umfangsfläche beginnt. Der Klemmring-Bewegung«:zylinder 24 übt dabei eine ausreichende Kraft aus, durch die der Kolbenring P genügend fest gegen den anderen Klemmring 12 gehalten wird.

Wie aus F i g. 1 deutlich zu ersehen ist, ist der Klemmring 12 an einer Hohlwelle 36 befestigt, die durch Lager 38 drehbar in dem vom Rahmen F gehalterten Gehäuse 20 angeordnet ist. Die Welle 36 ist an ihrer Außenseite mit einer Antriebseinrichtung (nicht dargestellt) verbunden.

Innerhalb der Hohlwelle 36 befindet sich eine Halterungshülse 48, die in axialer Richtung gleitbeweglich angeordnet ist und zur gleitbeweglichen Halterung der Schneidkopfanordnung 14 innerhalb des Klemmringes 12 dient, die vom Ende einer Welle bzw. Stange 64 getragen wird.

Die Schneidkopfanordnung 14 enthält einen Halterungsträger 54, der ein Innenbearbeitungswerkzeug 58 enthält (vgl. F i g. 2), z. B. ein Einstechwerkzeug, zum Herausarbeiten einer ringförmigen Nute 60 an der Innenumfangsfläche des Kolbenringes P, wenn dieser in der Bearbeitungsstation W eingespannt ist. Der radiale Vorschub des Schneidwerkzeuges 58 (sowie dessen Zurückziehen aus der Arbeitsstellung) wird durch eine Welle 64 gesteuert, die innerhalb der Halterungshülse 48 angeordnet ist und durch in der Zeichnung nicht näher veranschaulichte Nockeneinrichtungen auf das Schneidwerkzeug bzw. dessen Halterungsträger 54 einwirkt. In der Welle 64 kann außerdem noch eine axiale Bohrung vorgesehen sein, über die Druckluft zum Wegblasen von Schneidspänen durchgeführt werden kann.

An der Außenseite der Welle 64 sind selbstverständlich entsprechende Einrichtungen vorgesehen, durch

die das Innenbearbeitungswerkzeug 58 bzw. dessen Halterungsträger 54 entsprechend gesteuert und betätigt wird.

Wie in F i g. 2 zu sehen ist, besitzt die erläuterte Ausführungsform der Erfindung zwei Werkzeuganordnungen 16 und 18 zur Bearbeitung der äußeren Umfangsflächen eines in der Bearbeitungsstation Weingespannten Kolbenringes P.

Die Werkzeuganordnung 16 enthält ein Gestell 99, das für eine Bewegung in Längsrichtung <:ur Werkzeugmaschine durch zwei längs gerichtete Halterungsschienen 100 gehaltert wird. Das Gestell 99 wird in diesem Falle von einem am Rahmen F gehalterten, doppeltwirkenden, druckmittelbetriebenen und durch einen Solenoid gesteuerten Zylinder 102 angetrieben, der eine mit dem Gestell 99 verbundene Kolbenstange 104 aufweist (es kann auch eine geeignete andere Antriebseinrichtung vorgesehen sein). Für eine Hin- und Herbewegung in Querrichtung (Doppelpfeil e in F i g. 2) ist auf dem Gestell 99 ein Untergestell 106 angebracht, das einen Werkzeughalter 108 trägt, an dem ein Bearbeitungswerkzeug 109 auswechselbar befestigt ist. Das hier veranschaulichte Werkzeug 109 dient zur Fertigbearbeitung der äußeren Umfangsfläche des Kolbenringes P. Für die Querbewegung des Untergestelles 106 ist ebenfalls ein doppeltwirkender, druckmittelbetriebener und von einem Solenoid gesteuerter Zylinder 110 vorgesehen, der an dem plattformartigen Gestell 99 befestigt ist; er enthält eine Kolbenstange 111, die an ihrem vorderen Ende mit einem Arm 112 verbunden ist, der an dem in Querrichtung beweglichen Untergestell 106 befestigt ist.

Die Werkzeuganordnung 18 ist am Rahmen Fan der Rückseite der Bearbeitungsstation W angebracht und enthält ein Gestell 114, das in Richtung des Doppelpfeiles F auf zwei vom Rahmen getragenen Schienen 116 durch einen doppeltwirkenden, solenoidbetätigten, druckmittelbetriebenen Zylinder 118 in Querrichtung bewegbar ist, der eine am Gestell 114 befestigte Kolbenstange 119 aufweist. Auf dem Gestell 114 ist ein Untergestell 120 für eine längsgerichtete Hin- und Herbewegung gehaltert (vgl. Doppelpfeil G). Dieses Untergestell weist einen daran befestigten Werkzeughalter

122 auf, an dem ein Werkzeug 124 angebracht ist. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Werkzeug 124 handelt es sich um ein Einstechwerkzeug zur Erzielung einer ringförmigen Nute 126 in der Außenumfangsfläche des in der Bearbeitungsstation IV eingespannten Kolbenringes P.

Während also für die fertige Außenbearbeitung des eingespannten Kolbenringes Pdie Werkzeuganordnungen 16 und 18 bzw. ihre Werkzeuge 109 und 124 vorgesehen sind, dient für die fertige Bearbeitung der KoI-benring-lnnenumfangsflächen ein einziges Werkzeug 58, mit dem gleichzeitig ein Einstechen und Fertigbearbeiten der inneren Nutenflächen 60 erzielt wird.

Es versteht sich von selbst, daß die äußeren und inneren Umfangsflächen eines eingespannten Kolbenringes auch in beliebig anderer Weise als zuvor erläutert bearbeitet werden können. Auf jeden Fall ist es mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine möglich, sowohl eine gleichzeitige Innen- und Außenbearbeitung des eingespannten Kolbenringes als auch lediglich eine Innen- oder eine Außenbearbeitung des eingespannter Kolbenringes zu erzielen, wobei in jedem Falle ein sehi rascher Werkstückwechsel bei einer äußerst genauer Bearbeitung erzielt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Werkzeugmaschine zum spanenden Bearbeiten der Außen- und/oder Innenseite von ringförmigen Werkstücken, die in einer Bearbeitungsstation von mit einem Drehantrieb verbundenen, die von einem Magazin zugeführten ringförmigen Werkstücke an ihren Stirnseiten axial spannenden Klemmringen aufgenommen werden, wobei die Werkzeuge für die Innenbearbeitung radial verstellbar an einem nicht umlaufenden Schneidkopf angeordnet sind, der von einer Stange getragen wird, die in einer einen der Klemmringe tragenden Hohlwelle axial verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bearbeiten von geschlitzten Kolbenringen (P) in an sich bekannter Weise eine mit einer konischen Bohrung versehene Hülse (C) vorgesehen ist, durch die die geschlitzten Kolbenringe beim axialen Hindurchführen durch die Hülse so weit zusammendrückbar sind, daß sie in der Bearbeitungsstation einen geschlossenen Ringumfang aufweisen, und daß diese Hülse (C) aus einer Stellung, in der der engste Teil der Hülsenbohrung den in der Bearbeitungsstation befindlichen, zwischen den Klemmringen (10, 12) gespannten Kolbenring umschließt, in eine die Außenseite des Kolbenringes freigebende Stellung zurückbewegbar ist.