DE2339726A1

DE2339726A1 - Verfahren zur feinstbearbeitung kreisbogenfoermiger profilflaechen in ringfoermigen werkstuecken

Info

Publication number: DE2339726A1
Application number: DE19732339726
Authority: DE
Inventors: Guenter Schmitz
Original assignee: Supfina Maschinenfabrik Hentzen GmbH and Co KG
Current assignee: Supfina Maschinenfabrik Hentzen GmbH and Co KG
Priority date: 1973-08-06
Filing date: 1973-08-06
Publication date: 1975-04-03
Also published as: DE2339726B2; JPS5757231B2; IT1018276B; US3959928A; JPS5076688A

Description

Verfahren zur Feinstbearbeitung kreisbogenförmiger Profilflächen in ringförmigen. Werkstücken

Die Erfindung betrifft ein Verfahren z'or Feinstbearbeitung kreisbogenförmiger Profilflächen in ringförmigen Werkstücken mit Hilfe eines um den Mittelpunkt des kreiebogenförmigen Profils schwingenden und gegen die Profilfläche des sich drehenden Werkstücks angedrückten Honsteins·

Derartige Verfahren sind bekannt (vgl. US-PS 3 5Ο3 154). Die Feinstbearbeitung nach diesem Verfahren dient, wie ebenfal3.s bekannt, dazu, die Oberfläche zu verbessern, d.h. die Rauhtiefe, die ein Maß für die Oberflächengüte darstellt, zu verringern. Während dieser Feinstbearbeitung erfolgt ein Oberflächeiiabtrag an der bearbeiteten Oberfläche.

Aufgabe der Erfindung ist es, dieses Verfahren so zu verbessern, daß die Toleranz.br ei te, die diese Oberflächen hinsichtlich des kleinsten Rillendurchmessers des kreisbogoii·*- fÖrmigen Profils aufweisen, während der Feinstbearbe.itung verringert werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Feinstbearbeitung in einer ersten Phase mit geringer TJmdrehuiigs-

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geschwindigkeit des Werkstücks und mit hohem Anprfßdruck d(3s Hoiisteins und danach in einer zweiten Phase mit hoher Umdrehungsgeschwindigkeit des Werkstücks und geringem Anpreßdruck des Honsteins erfolgt und die Dauer dor ersten Phase in Abhängigkeit vom Ergebnis einer Messung des Riljcndurchmessers der Profxlflache des Werkstücks bestimmt wird.

Die Bemessung der Dauer der ersten Phase in Abhängigkeit vom gemessenen Rillendurchmesser der Profilflache des Werks Micks bringt den Vorteil, daß der hauptsächlich wälirend diosei¹ Phase erfolgende Durchmesserabti'ag, der in dem hier in Frage kommenden Bereich mit der Zeit linear zunimmt, durch die Dauer der ersten Phase bestimmt wird und daß die nachfolgende Bearbeitung in der zweiten Phase die gewünschte Oberflächengüte erzielt, ohne daß der in der zweiten Phase ex*folgende weitere Werkstückabtrag wesentlich von dem je nrch Dauer der ersten Phase unterschiedlichen Durchmesserabtrag in dieser ersten Phase abhängt. Auf diese Weise wird mit der Feinstbearbeitung gleichzeitig der Durehmesserabtrag bei der Feinstbearbeituüg so bestimmt, daß die Toleranzbreite der Durchmesser verschiedener nacheinander feinstbearbeiteter Werkstücke verringert wird.

Um diesem Verfahren auch anwenden zu können, wenn die Lage der kreisbogenförmigen Profilflächen im Werkstück Toleranzen unterliegt, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens vor, daß die Lage der kreisbogenförmigen Profililache gegenüber einer Bezugsfläche gemessen und die Lage der Schwingachse des Honsteins in der Bearbeitungsstellung entsprechend dem Ergebnis dieser Messung eingestellt wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Yorr.ichtiing zur Durchführung der angegebenen Verfahren. Danach sind zur Messung des Rillendurchmessers der Profilfläche des Werkstücks Fühler

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vorgesehen, deren L«?ge die Seha3.tdauer eines Zeitschaltgerätes einstellt, das nach Ablauf der eingestellten Schaltdauer eine Umschaltung von der ersten Phase auf die aweite Phase vornimmt.

Eine vorteilhafte WeiterbiJ-dung dieser Vorrichtung im Sinne der oben viedergegebenen Weiterbildung des Verfalirens sieht bei einem um eine Achse (Sc hwingach&e) schwingend angetriebenen Ilonsteinhaltcr, der den von ihm aufgenommenen Honstein gegen die Profilfläche des ringförmigen Werkstücks drückt, vor, daß der Ilonsteinhalter in einem senkrecht zu seiner Schwing·-' achse una parallel zur Achse des Werkstücks verschiebbaren Schiitton angeordnet ist, und daß ferner ein Meßgerät vorgesehen ist, da« die Lage der kreisbogenförmigen Profilflächen im Werkstück gegenüber einer Bezugsfläche mißt und die Bearbeitungsstellung des Schlittens über ein Steuergerät und einen Antrieb einstellt.

Man kann nun da?* Meßgerät auf verschiedene Air-teti &usbildfe;ri_$ so z.B. derart, daß die Lage der Profilflächen durch Luftdüsen abgetastet wird, usw. Eine vorteilhafte Ausbildung dieser Vorrichtung sieht vor, daß das Meßgerät durch zwei in gewissem Abstand in axialier Richtung des Werkstücks voneinander angeordneten Meßschneiden gebildet wird, die an der Profilfläche des mit seiner Stirnfläche an einer Bezugsfläche anliegenden Werkstückes anliegen und daß ein Meßwertgeber die unterschiedliche Auslegung der Meßschneiden senkrecht zur Achse d's Werkstücks in einen dem Steuergerät zugeführten Meßwert umsetzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es stollen dar:

Fign. la und lh: eine schematische Darstellung eines Kugel-

lagerinnenrings bzw. eines Kugel3-agerauf><;n-

riny;s ;

5 0 9 814/0023 " ^/;

Fig. 2: eine graphische Darstellung zur Erläuterung

der Wirkungsweise der Erfindung;

Fig. 3: eine sdematische Ansicht einer Vorrichtung

zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. k: eine Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 3 in

Richtung der Pfeile IV - IV;

Fig. 5ί eine schematische Darstellung eines, weiteren

Teils der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 6: eine schematische Darstellung eines Mpßlcopfts,

wie er in der Vorrichtung nach Fig. 5 Verwendung findet.

Die Fign. la und Ib zeigen einen Kugellagerinnenring 1 bzw. einen Kugellageraußenring I¹. In den Kugellagorinnenring 1 ist eine kreisbogenförmige Fläche 2 eingearbeitet. Sie bildet eine Rille; diese dient zur Aufnahme und Führung von Kugeln eines Kugellagers. Die Einarbeitung der Profilfläche 2 erfolgt zunächst durch Einschleifen, danach durch eine Feinstbearbeitung mittels eines um die Achse 3 (Schwingachse) schwingenden unc*. in einem Halter 5 aufgenommenen Honsteins ki er schwingt in Richtung des eingezeichneten Pfeils A um die Schwingachse hin und her, während die Werkstücke 1 bzw· 1* um ihre Längsachse (•dreht werden. Da die Schwingach*· 3 i· Krümmungsmittelpunkt der kreisbogenförmigen Profilfläche 2, deren Krümmungsradius r ist, liest, bewegt sich der in Richtung auf die Profilfläche vorderste Punkt P de· Honstein» k während der Schwingung entlang der Profilfläche 2· Di· geaaate schwingende Anordnung wird Mit einem be*tiM»ten Druck g«gen die Profilfläche 2 angedrttakt; ·· erreicht m** 41« F«±a*ta«arb«ituag, 41« xu einer fllättung der Oberfläch·, d.h. einer Verminderung der Rauhtiefe

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der Oberfläche der Profilfläche 2, sowie zu einer gewissen Abnahme des kleinsten Rillendurchmessers D, nämlich einem bestimmten Durchmesserabtrag ^. D führt.

Bei dein Einschleifen der Rillen in einen Kugellagerinnenring ergeben sich Toleranzen des Rillendurchmessers D; Sie sind u.a. auf Ungenauigkeiten der Lagerung der verwendeten·Schleifscheiben bzw. der Werkstückaufnahme während des vorgenommenen Schleifens zurückzuführen.

Seither ist man nun so vorgegangen, daß man bei der Feinstbearbeitung diese Toleranzen im Rillendurchmesser D hingenommen hat und lediglich eine Verbesserung der Oberfläche der Profilfläche 2 bei jeweils gleichem Durchmesserabtrag A D erreichen konnte; die dahex* auch nach der Feinstbearbeitxmg in gleicher Weise wie vorher innerhalb eines Toleranzbereiches unterschiedlichen Rillendurchmesser D wurden in der Endmontage der Kugellager dadurch ausgeglichen, daß jeweils Kugeln ebenfalls unterschiedlichen Durchmessers, also entsprechend den Abweichungen der Rillendurchmesser D, verwendet wurden.

Entsprechendes gilt für einen Kugellageraußenring I¹ nach Fig. Ib. In Fig. Ib werden zur Bezeichnung derselben Teile dieselben ^Tiezugszeichen, lediglich mit einem ' versehen, verwendet. Hier wird durch eine Feinstbearbeitung der Rillen- ..· durchmesser D jedoch nicht reduziert, sondern um einen Durchmesserabtrag A D vergrößert.

Um die Feinstbearbeitung nicht nur zu Verbesserung der Oberfläche der Profilflächen 2, sondern auch zur Einengung des Toleranzbereiches des Durchmessers D zu verwenden, geht die Erfindung von folgender Überlegung aus j die anhand von Fig. 2 erläutert werden soll: Die durchgezogenen und mit ^. D bzw. R. bezeichneten Kurven zeigen den bei einer Feinstbearbeitung

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nach Fig. la oder Fig. Ib in Abhängigkeit von der Zeit (geinessen in see) erzielten Durchmess er ab tr ag /X D (d.h. eiue Durchmesserabnahme in Fig. la bzw. eine Diirchmeascrzunahme in Fig. Ib) bzw. die ein Maß für die Oberflächenrauhi^keit darstellende Rauhtiefe R,· Man erhält die in durchgezogenen Linien eingezeichneten Kurven /\ D und R₊, wenn man zunächst vom Zeitpunkt t. bis zum Zeitpunkt t mit relativ hohem Anpreßdruck des Honsteins gegen das Werkstück 1 bzw. I¹ und relativ geringer Umdrehungsgeschwindigkeit des Werks tuck.- bzw. I¹ arbeitet und danach im Zeitpunkt t eine Umschaltung vornimmt, durch die die Umdrehungsgeschwindigkeit des Werkstücks 1 bzw. 1' erhöht und dei' Anpreßdruck gesenkt Diese Umschaltung ist im Zeitpunkt t_1p beendet. In dinspm Zeitpunkt hat die Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstücke bzw. 1' einen vorbestimmten höheren Wert, der Anpreßdruck des Honsteins k bzw. 4' einen bestimmten niedrigeren Wert erreicht. Vom Zeitpunkt t„_o bis zum Zeitpunkt t„ erfolgt dann die Feinstbearbeitung mit diesen Vierten. Die Umschaltung, also die Veränderung der Umdrehungsgeschwindigkeit und des Anprefdruckes, d.h. die zwischen t.^ und t. vergehende Zeit, sollen möglichst schnell erfolgen, d.h. möglichst- kurz sein; da aber die gesamte Bearbeitungszeit, also die Zeit von t. bis t„, relativ kurz ist und beispielsweise lediglich 6 see beträgt, ist die für das Umschalten benötigte Zeit von t bis "t _o nicht vernachlässigbar.

Im folgenden wird nun der erste Teil der Feinstbaarbeitung, d.h. die Feinstbearbeitung mit relativ hohem Anpreßdruck und relativ geringer Umdrehungsgeschwindigkeit des Werkstücks, also der Teil zwischen t. und t , als "erste Phase" Ϊ, der nach der Umschaltzeit liegende zweite Teil der Feilistbearbeitung, also der Teil zwischen t^_o und t„, als "zweite Phase" II

La. h>

bezeichnet. Die Zeiten, während die erste bzw. die zweite Phase der Feinstbearbeitung erfolgt, sind in Fig. 2 mit

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BAD ORIÖINAL

durchgezogenen Pfeilen eingezeichnet und mit I bzw. II bezeichnet.

Es ergibt sich nun, daß während der ersten Bearbeitungsphase der Durchmesserabtrag A D in einem recht großen Bereich in Abhängigkeit von der Zeit linear zunimmt, während in der zweiten Phase nur noch ein yergleichsweise geringer Durchnieft^eräbtiag ^ D erfolgt, der zudem mit zunehmender Zeit immer geringer wird.

Zunächst erfolgt eine sehr starke Verbesserung der Oberfläche der Profilfläche 2 durch eine starke Abnahme der Rauhtiefe R, zu Anfang der ersten Phase; danach bleibt die Rauhtiefe R, auch bei weiterer, weitgehend linearer Zunahme des Abtrags Δ D, im wesentlichen konstant; eine weitere Verbesserung der Oberfläche durch weitere Abnahme der Rauhtiefe R, erfolgt dann ex'st in der zweiten Phase um einen bestimmten Betrag, der auch dann wieder trotz zunehmender Zeit weitgehend gleich bleibt.

Man kann also, obwohl man jeweils die gleiche Rauhtiefe R, nach Abschluß beider Phasen erreicht, den dabei erzielten Durchmesserabtrag Δ D dadurch variieren, daß man die Dauer der ersten Phase verändert} die Veränderung der Dauer der ersten Phase muß erfolgen, solange der Durchmesser ab tr ag /± D im wesentlichen noch linear mit der Zelt zunim«t, jedoch nachdem die Rauhtiefe R, bereits auf einen Wert abgesunken ist, der sich bei weiterer Bearbeitung in der ersten Phase nicht mehr wesentlich verändert.

In Fig. 2 ist ein weiteres learbeitungssjiel gezeigt, für das die Kurven für Durcam·* sera»trag &D un4 llauavtiefe R. in strichpunktierten Liadeai eingezeichnet mi.ma\ dl« erste Phase dauert vo» Zeitpunkt t_A bis t₂₁, die zweite Phase von

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t__ bis t„. Diese Zeitabschnitte sind gleichfalls mit I b

d.d. Lj

II bezeichnet. Der wesentliche Unterschied besteht in der unterschiedlichen Zeitdauer der ersten Phase.

Wie weiter unten noch zu erläutern sein wird, macht man nun bei dem erfindungsgeniäßen Verfahren die Dauer der ersten Phase vom Ergebnis einer Messung des Rillendurchinessers D der Profilfläche 2 des Werkstücks 1 abhängig; um den Toleranzbereich der Rillendurchmesser D, wie er vor der F«instbearbeitung besteht, einzuengen, geht man also folgendermaßen vor: je größer (nach Fig. la) bzw. je kleiner (nach Fig. Ib) der Rillendurcl»i:icsser D vor der Feinstbearbeitung ist, desto langer nimmt man die Feinstbearbeitung in der ersten Phase I vor und erhält so einen entsprechend größeren Durchmesserabtrag Λ D. Damit wird der Toleranzbereich der Rillendurchmesser D durch die Feinstbearbeitung erheblich eingeengt; auch wenn er nicht voll in dem Maße reduziert werden kann, daß bei der Endmontage von Kugellagern mit solchen Laufringen nur noch eine Kugelgröße verwendet werden kann, so kann doch die Zahl der im Hinblick auf den noch verbleibenden Toleranzbereich notwendigen Kugelgrößen erheblich herabgesetzt werden.

Nun weisen ringförmige Werkstücke der in Fig. la und Fig. Ib gezeigten. Art, also Kugellagerinnen- bzw. -außenringe, nach dem Schleifen, also vor der Feinstbearbeitung, nicht nur Toleranzen hinsichtlich ihres Rillendurchmessers D auf, sondern ferner auch Toleranzen hinsichtlich der Lage der Profilfläche 2 im Werkstück 1 selbst. Das heißt: liegt das Werkstück z.B. mit seiner linken Stirnfläche 6 bzw· 6* an einer Bezugsfläche F an, so unterliegen auch die Maße a (Breite der linken Schulter des Werkstücke 1) und h (Abstand des Rillengrundee G von der B«*ttfsfl*Ch· f. i der SU11 «unrund G ist dabei 41« Umfangslinie, 41« im«h Fit· I* don g*ri*g*t«n betr. nach Yig. Ib den größten Durchmesser & hat) gewissen Toleranzen.

BAD ORiQlNAL

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: S. 9 entfällt

Viii man bus die; eingangs beschrieben· Einengung des Toleranzbereich«* des Killendurehsmssers 0 der Profilfläch· 2 durch unterschiedliche Dauer der oraton Phaao auch dann einsetzen, :.onn die !'λ!ϊ· «s und h Toleranzen auegesetzt sind, miß tua» bei dor Bearbeitung sicherstellen, daß die Schwingachse 3 bzw. 3', um die der Honsteia % bzw· V vMhrend der Feinstbearbeitung entlang »ies Pfeils A schwingt, von der Bezugs« fläche F jeweils für jedes einzelne Werkstück genau den Abitand h dieses Werkstück* hat. Die im folgenden noch eiaseln zn beschreibende Vorrichtung sieht >!aher Tor, daß dio Lag· <ic ι Rillengrundes G, d.h. das Maß h, vor der Feinetbeorbeituag

und die Anordnung, die den um eine Schwingachse 3 . 3* schwingenden I'ouatein Ί byw. V trägt, entsprechend parallel zur Längsachse der Verkstiicke eingestellt wird«

Die Fig. 3 und h zeigen nun schesuvtisch den Aufbau oiner Vorrichtung 7ur rhirchfUtirung dmm Verfahrens! der Aufbau entspricht «um Teil der US-Patentechrift 3 503 15* (vgl. auch DT-PS 1 577 Ί65)· Sie zeigt dio Bearbeitung eines Kugollagerian·*- rings 1. 0er KugeHagerimnenring 1 wird von Druckrollen IP. und 13, die auf seiner ©Inen StiraflXche 6 auf !lesen, g«g·» eine umlaufende und in Drehrichtung angetrieben· Antrieb·«· glocke I^ gedrttckt, die di· Funktion eines Hitnehtners für den Kug-}1 lagerinnexiring 1 hat* Di« Oruckglocke 1% ist «it Hilf« eines Qewin<tezapfene 15 in einer Welle IG versshraubt, dl· durch einen (nicht geselgtoa) Antrieb in Drehbewegungen versetzt wird und in eine« Sehlitt·* 17 <*reh»ar gelagert ist, der Iu eisern ortsfestem Teil lS verecheben werde» kann.

In radialer Richtwag entlang seines ttafang« erfelgt die Attfiiahae des Kugellageriwtaarlng· 1 in swei voa ei me« Kalter 2t getragenen Gleit schuhen 19 vma 20, deren krelasegMeatfSradg· Innenfllichen gegen die Schulter» S (vgl· la) des Kugellager-

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.iiinenrings 1 drücken. Um den von dor Drucks locke 14 angetriebenen Ktigellageri.niienring 1 gegen eile beiden Glei tr.chuh ο 19 und 20 des Halters 21 zu drucken, ist die Drehachse öev Druckglockc l4 gegenüber der Drehachi,e des; Kugcllagerinnerrings 1 und damit auch der kreissegmeiitformigen Anlageflachen dex' Gleitschuhe 19 und 20 um einen gevrissen Betrag versct.it} auf diese Weise erfolgt eine sichere Aufnahme in den beiden Gleitschuhen 19 und 20.

Die Druckrolle«. 12 und 13 sind in den Enden 22 bzw. 23 eil <;_> gabelförmigen Halters 24 drehbar gelagert. Dieser Halter ίϊ4 ist an einem Ausleger 25 des Toils lO an der Stelle 2b schwenkbar gelagert. Am Halter 24 greift ferner ein an dxn.'tiii ebenfalls ecluvenkb-ar gelagerter Hebel 27 an, der mit einem Kolben 28 fest verbunden ist, der in einem Zylinder 29 angeordnet ist und über den Anschluß 3^ mit Druckmedium beaufschlagt werden kann. Ist dies der Fall, werden die Drtickrollen 12 bzw» 13 gegen die Stirnfläche 6 des Iuicclla;;ur·· iimenrings 1 gedrückt.

Die Feiustbearbeitung erfolgt mit Hilfe eines IIor.steinR ¹Li)_% der von. einem Honstoirihalter Ίί aufgonoimiüxi vir«!· Dor Jlonstciii halter 4l ist mit seinem gabelförmigen unteren linde zv.ischen üwei Abschnitten h2 und k'} schwenkbar gelagert, die auf einer Hohlwelle k^ll fest angebracht sind. In dieser Ilohlwjlle k^ll ist verschiebbar eine Steuerstange kö angeordnet. Ihr oberes abgeiiinkeltes Ende 46 erstreckt sich durch das Fenster h~l in der Holilvelle 44 nach außen und ist gabelförmig ausgebildet; an diesem Ende 46 ist ein Verbindungsglied 48 schwenkbar angelenkt, das mit seinem anderen Ende an deu; Honsteinhalter 4l ebenfalls schwenkbar angelenkt ist. Führt nun die Hohlwelle 44 und mit ihr die Steuerstange 45 eine Schwenkbewegung um die Achse der Hohlwelle 44 bzw, der Steuerstange 45 aus, dann macht der Honsteinhalter 4l und mit ihm der Hon-

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BAD ORlQiK?&!

Ar

5ii.e?i) 'iO diese Schwenkbewegung mit. Die Achse der Hohlwelle hk und der Steuerstange k5 ist gleichzeitig die Schwingachse. 3 · Liegt si ο, wie aus Fig. la zu ersehen, im Mittelpunkt der lcioi. «bojr einförmigen Profilfläche 2 der Rille im Werkstück 1, dann, ergibt sich die gewünschte Schlingbewegung des Honsteins entlang der Profilfläche 2.

U.n den nötigen Anprcßdruck des Honsteins kO gegen die Profilfläche 2 zu erzeugen oder um den Honstein kO von der Profilfläche nach Beendigung der Feinstbearbeitung abzuheben, ist die Steuerstange k5 in der Hohlwelle kk. in axialer Richtung mit Hilfe eines (nicht gezeigten) mit Druckmittel beaufschlagbaren Kolbens verschiebbar. Durch eine Regulierung des Drucks des Druckmittels kann der Anpreßdruck des Honsteins 4o gegen die Profilfläche 2 bestimmt werden. Der Schwillgantrieb der Hohlwelle kk erfolgt in (nicht gezeigter) Weise mit Hilfe eines an der Hohlwelle angebrachten Auslegers, einer daran schwenkbar angreifenden Kurbelstange und eines Antriebs der Kurbelstange über einen an einem Antriebsmotor befestigten Exzenter (vgl. US-PS 3 503 l$k = DT-PS 1 577 465·). Die Hohlwelle kk ist samt dem Antrieb in einem Gehäuse 50 drehbar gelagert, das in einem Schlitten 51 angeordnet ist. Dieser Schlitten 51 ist in dem (nicht gezeigten) Maschinenrahmen in Richtung des in Fig. k eingezeichneten Pfeils 52-, also parallel zur Drehachse des Werkstücks 1 und senkrecht zur Schwingachse 3 des Honsteins kO verschiebbar. Verschiedene Bearbeitungsstellungen des Schlittens 51 entlang dieser Verschieborichtung während der Feinstbearbeitung entsprechen verschiedenen Abständen h nach Fig. la.

Die !Einstellung #les«r IkMMrWitung« stellung wird i« folgenden unter Bezugnahm· *m£ ?i$* $ #rläutert» DftSu lsi «ujtüchst generell über den Arb*it»*blauf auszuführen* nach einem Zyklus der Feinstbear»eitung, also nach Ablauf ·±η*τ zweiten

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SAO ORi

Phase, wird der Honstein kO von der Profilfläche 2 abgehoben; der Sdiitten 51 fährt aus der in Fign. 3 und k gezeigten Bearbeitungsstellung in eine (nicht gezeigte) Ausgangsstellung zurück. Dann kann ein Werkstückwechsel erfolgen; danach v;ird der Schlitten 51 wieder in die Bearbeitungsstellung vorgefahren und der Honstein kO wieder angedrückt; danach beginnt der nächste B'ear bei tungs zyklus bzw. dessen erste Phase. Die Bearbeitungsstellung des Schlittens 51 entlang der Achse des Werkstückes 1 wird also durch seine Endstellung bestimmt, in die er vorgefahren wird. Diese Endstellung wird durch die Lage eines Anschlages 52 (vgl. Fig. 5) definiert. Die Vor~ stellung dieses Anschlages 52 erfolgt zwischen den Bearbeituiigszyklen, d.h. dann, wenn der Schlitten 51 i«. die Ausgangsstellung zurückgefahren ist·

Der Anschlag 52 wird wie folgt verstellt: er ist mit einer Welle 53 verbunden, die durch eine Bohrung 5^ i^m Schlitten hindurchgeht. Die Lage der Welle 53 und des mit ihr verbundenen Anschlags 52 in axialer Richtung erfolgt mit Hilfe eines Verstellgetriebes, das beispielsweise derart ausgebildet sein kann, daß auf dem mit einem Außengewinde 55 versehenen Ende der Welle 53 ein mit einem Innengewinde versehenes, in axialer Richtung durch eine entsprechende Führung in axialer Richtung festgehaltenes und daher nicht verschiebbares Zahnrad 56 angeordnet ist, das durch ein Schneckenrad 57 gedreht wird. Eine Drehung des Zahnrads 56 bewirkt also eine Längsverschiebung der Welle 53 und mit ihr des Anschlage 52. Der Antrieb des Sc hneckenrades 57 erfolgt durch einen Motor 58.

Die Lage der Profilfläche 2 im ringförmigen Werkstück 1 wird mit Hilfe eines Meßgerätes gemessen, das in Fig. 6 dargestellt' isif.~DieseMessungerfolgt^nicht in der BearbeiTtungssteliung, sondern zeitlich vor der Bearbeitung, also z.B. während sich das Werkstück 1 noch in einem (nicht gezeigten) Zuführmagazin,

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von dem aus die Werkstücke 1 in den Halter 21 eingelegt werden, befindet. Das Werkstück 1 liegt mit seiner Stirnfläche an einer Bezugsflache F im Meßgerät an. In dieser Lage v.ird es durch (nicht gezeigte) Halterungen gehalten, gegen den Meßkopf 70 gefahren und gegen ihn angedrückt. Der Meßkopf 70 enthält zwei Meßschneiden 71 und 72. Die Meßschneide 71 ist am Meßkopf 70 fest angeordnet, während die Meßschneide 72 mit einem Fühler 73 verbunden ist, der im Meßkopf 70 beweglich angebracht ist und in einer Bohrung 7k geführt ist. Auf das obere Ende des Fühlers 73 drückt eine Justierschraube 75_t die in einem an der Stelle 76 im Meßkopf 70 gelenkig angebrachten Hebel 77 eingeschraubt ist. Am Hebel 77 greift die Feder 7<8 an, die über die Justierschraube 75 den Fühler 73 und mit ihm die Meßschneide 72 nach unten drückt. Ein Durchfallen des Fühlers 73 durch die Bohrung 7k wird durch den Bund 79 verhindert. Am (in Fig.6) rechten Ende des Hebels 77 ist ein Meßwertgeber 80 vorgesehen. Er kann grundsätzlich auf mehrere Arten realisiert werden. Durch ihn wird eine der Auslenkung des Fühlers 73 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles 8l proportionale elektrische Meßgröße erzeugt. Dies kann z.B. so geschehen, daß ein Stab 82 aus magnetisch leitendem Material in Abhängigkeit von der Auslenkung des Fühlers 73 iⁿ eine Spule 83 eintaucht und damit deren Induktivität verändert, die die Meßgröße darstellt.

Wird der Kugellagerinnenring 1 gegen den Meßkopf 70 soweit gedruckt, daß die Meßschneide 71 auf der Profilfläche 2 aufliegt und wird dann durch die Feder 78 auch die im Meßkopf beweglich angeordnete Meßsc hneide 72 gegen die Profilfläche gedrückt, so ist die relative Verschiebung der beweglichen Meßschneide 72 gegenüber der fest angeordneten Meßschneide 71 ein Maß für den Abstand h zwischen Rillengrund G. und Bezugsfläche F. Es gibt nun eine Lage, in der diese Verschiebung gleich Null ist, d.h. in der kein eine Veränderung anzeigender Meßwert erzeugt wird. Ist gegenüber dieser Lage des Hillengrundes G

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der Abstand h geringer, so liegt die bewegliche Meß schnei de '/2 höher als die feste Meßschneide 71; ist der Abstand h größer, so liegt die bewegliche Meßschneide 72 gegenüber der festen Meßschneide 71 tiefer. Die Position des Meßkopfes 70 gegenüber der Bezugsfläche F kann mit Hilfe der Justiervorrichtung, die durch eine Stellschraube 90 gebildst wird, auf eine einem Meßwert Null entsprechende Lage einjustiert werden.

Die Anordnung zur Messung des fiillendurchinessers D wird, wie aus Fig. 5 ersichtlich, durch zwei Fühler 100 und 101 gebildet. Derartige Meßanordnungen sind im Handel erhältlich, so daß auf ihre nähere Ausgestaltung im Vorliegenden nicht eingegangen werden muß» Im Meßkopf 102 wird die Auslenkung der Fühler 3.01 und 100, die dem Rillendurchinesser D proportional ist, in einen Meßwert umgestaltet, dar in einem Anzeigegerät IO3 angezeigt und einem Steuergerät 104 zugefiilirt wird. Dieses Steuergerät enthält eine Brückenschaltung. Bestandteil dieser Brückenschaltung ist der einstellbare Widerstand IO6, der durch einen Motor IO5 solange verstellt wird, bis die im Steuergerät enthaltene Brückenschaltung abgeglichen ist. Der Motor IO5 verstellt außer dem Widerstand IO6 auch noch ebenfnlls einen Widerstand 108, dessen Scha.ltstellung die Ansprechzeit eines Zeitschaltgerätes, z.B. eines Zeitschaltrelais IO9, bestimmt. Jeder Auslenkung der beiden Fühler 100 und 101, d.h. jedem Durchmesser D entspricht also eine bestimmte Stellung der Widerstände IO6 und IO8 und damit eine bestimmte eingestel3.te Verzögerungszeit ües Zeitschaltrelais IO9. Diese Stellung stellt die Speicherung des einem Durchmesser D zugeordneten Meßwertes und damit den für die Bestimmung der Dauer der ersten Phase der Feinstbearbeitung maßgelichen Wertes dar.

Die Lage der Profilfläche 2 im Werkstück 1 wird, wie anhand von Fig. 6 beschrieben, durch den Meßkopf 70 abgetrastet, dessen Meßschneiden 72 und 71 in Fig. 5 lediglich schematisch angedeutet sind* Der Meßwert gelangt von dem Meßwertgeber 80 an ein Steuer-

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gerät 110_t das eine weitere Brückenschaltung enthält. Bestand™ teil dieser Brückenschaltung ist der einstellbare Widerstand 111, der von einem Motor 112 solange verstellt wird, bi;j die Brückenschaltimg im Steuergerät 13.0 abgeglichen ist. Gleichzeitig mit Verstellung des Widerstandes 111 verstellt der Motor 112 auch den -weiteren verstellbaren Widerstand 113» der Bestandteil einer weiteren Brückenschaltung ist, die ihrerseits Bestandteil des weiteren Steuergerätes 114 ist. Zu dieser weiteren Briickenschaltung im Steuergerät lld gehört auch der verstellbare Widei~stand 115, der durch den Motor 58 verstel3.t werden kann und solange verstellt wird, bis die Meßbrücke 3 in Steuergerät 114 abgeglichen ist.

Die so erzielte Einstellung der verstellbaren Widerstände 111, II3, 115 entspricht also dem Ergebnis d.*.r Messung der Lage der Prof ilf D.äche 2 im Werkstück 1, das mit den Meß schnei den und 72 gemessen wurde und stellt die Speicherung dieses Meßwertes dar.

Es ist bereits erläutert worden, daß d^-er Motor 58 bei seiner Drehung gleichzeitig das Schneckenrad 57 dreht und so den Anschlag 52, der die Bearbeitungsstellung des Schlittens 51 bestimmt, verstellt. Der Anschlag 52 wird also vom Motor 58 so lange verstellt, bis der Widerstand II5 den Wert erreicht hat, bei dem die Brückenschaltung in Steuergerät Hk abgeglichen ist, d.h. bis die Lage des Anschlages 52 und mit ihm die Bearbeitungsstellung des Schlittens 51 dem von den Meßschneiden 71 und 72 gemessenen Ergebnis und damit dem Abstand h des Rillengrundos G von der Stirnfläche 6 entspricht.

Die Stromversorgung des Steuergex'ätes 114 erfolgt über einen Kontakt 120. Er wird von dem Schlitten 51 über (nicht gezeigte) Schaltmittel geschlossen, wenn dieser von seiner Bearbeitungssteilung in seine Ausgangsstellung zurückgezogen wird. Dann erfolgt das Ingangsetzen des Steuergerätes ll'i, von ihm aus

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die Versorgung des Motors 58 bis zum Abgleich des Widerstandes II5 auf den Wert, bei dem die Brückenschaltung in Steuergerät 11Λ, zu der neben dem Widerstand 11p auch der Widerstand II3 gehört, abgeglichen ist.

Schaltet das Zeitsdialtrelais IO9 nach einer durch Einstellung des verstellbaren Widerstandes IO8 bestimmten Zeit, dann schließt es den Kontakt IO9-I; damit spricht das Relais I3O anj es schließt die beiden Kontakte I3O-I und I3O-2 und öffnet den Kontakt I3O-3. Mit Schließen des Kontaktes I30-I erhält der Motor I3I Strom. Er dient zum Antrieb eines (nicht gezeigten) Verstellgetriebes, durch dessen jeweilige Stellung die Umdrehungsgeschwindigkeit bestimmt wird, mit der die Werkstücke 1 bzw. 1· gedreht werden. Während der Motor I3I läuft, wird diese Umdrehungsgeschwindigkeit erhöht.

Das Relais I3O schließt gleichzeitig den Kontakt 130-2 und öffnet den Kontakt I3O-3. Dadurch wird das Magnetventil 132 eingeschaltet und das Magnetventil 133 abgeschaltet. Die beiden Magnetventile befinden sich im Kreislauf des Druckmediums, das den mit der Steuerstange k5 (vgl. Fig. 3 und k) verbundenen (nicht gezeigten) Kolben beaufschlagt. Die Ventile sind unterschiedlich eingestellt, so daß sich, je nachdem, welches der beiden Ventile 132 bzw. 133 geöffnet ist, ein unterschiedlicher Druck dieses Kolbens und damit auch, wie im Zusammenhang mit Fig. 3 und k erläutert, ein unterschiedlicher Anpreßdruck des Honsteins kO gegen die Profilfläche 2 des Werkstücks 1 ergibt. Das Ansprechen des Zeitschaltgerätes IO9 bewirkt also neben der Erhöhung der Umdrehungsgeschwindigkeit durch Einschalten des VerStellmotors I3I auch eine Veränderung, und zwar eine Verringerung des Anpreßdruckes des Honsteins 40 durch eine Umschaltung des Druckmediums S vom Magnetventil 133 auf das Magnetventil I32. Der Motor I3I ist derart auegebildet, daß

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er sich bei Erreichen einer bestimmten Endstellung, die einer vorgewählten, erhöhten Umdrehungsgeschwindigkeit entspricht, selbsttätig abschaltet.

Zusammenfassend kann der Arbeiteablauf wie folgt beschrieben werden:

a) Der Schlitten 51 befindet sich in d?er Bearbeitungsstellung (vgl. Fig. 3 und ^) J der vorhergehende Bearbeitungszyklus ist beendet. Der Honstein kO wird abgehoben. Währenddessen sind an dem nächsten Werkstück folgende Messungen durchgeführt worden:

aa) Messung des Rillendurchmessers D und entsprechende Verstellung des Widerstandes 10ß und damit der Ansprechzeit des Zeitschaltrelais IO9 auf einen dieser Messung entsprechenden Wert}

bb) Messung der Lage der Profilflache 2 im Werkstück 1 und dementsprechende Verstellung des Widerstandes auf einen diese Messung entsprechenden Wert.

b) Der Schlitten 51 fährt in seine Ausgangsstellung zurück, er schließt den Kontakt 120. Demgemäß wird der Widerstand 115 durch den Motor 5$ SLXif den einen Abgleich der Brückenschaltung im Steuergerät 114 ergebenden Wert.eingestellt. Über das Schneckenrad 57 und das Zahnrad 56 wird der Anschlag 52 in die der Messung bb) entsprechende Lage gebracht;

c) Bs erfolgt der Werkstückwechsel, d.h. dasjenige Werkstück, dessen Meßwerte der nun eingestellten Ansprechzeit des Zeitschaltrelais IO9 und der Stellung des Abschlages entsprechen. Dieses Werkstück wird durch (nicht gezeigte) Transportmittel in die Bearbeitungslage (vgl. Fig. 3 ^UI*d Fig. 4) gebracht}

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d) Der Schlitten 51 wird bis zum Auftreffen an den Anschlag vorgefahren. Der Kontakt 120 öffnet sich wieder; eine weitere Verstellung des Widerstandes 1.15 und mit ihr.i d?s Anschlages 52 ist also nicht mehr möglich;

e) Der Honstein kO wird gegen die Profilfläche 2 gepreßt. Der Druck, mit dem diese Anpressung über die Steuerstange k5 erfolgt, wird durch das Magnetventil 133 bestimmt.

f) Feinstbearbeitung in der ersten Phase I; bei Pegimi.vird auch das Zeitschaltrelais IO9 mit der gesamten Schaltung einschließlich des Antriebs der Werkstücke über einen (nicht gszeigten) Schalter eingeschaltet. Diese Phase läuft bis t . bzw. t_o, (je nach Einstellung des Zeitschaltrelais

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IO9). Spricht dies nach der eingestellten Verzogertmgszo.it ■ an, schaltet das Heiais I30 und der Motor I3I ein; gleichzeitig wird das Magnetventil I32 ein- und das Mognetventil 133 ausgeschaltet. Der Motor für das Verstellgetriebe, dessen Einstellung die Umdrehungsgeschwindigkeit des Werkstücks 1 bestimmt, läuft also auf den höheren Wert hoch, die Umdrehungsgeschwindigkeit nimmt bis zu diesem Wert zu. Danach schaltet sich dar Motor I3I für das Verstellgetriebe selbsttätig ab. Gleichzeitig ist die Umschaltung vom Magnetventil 133 auf das Magnetventil I32 erfolgt, so daß der Anpreßdruck von dem durch die Einstellung des Magnetventils I32 auf den durch die Einschaltung des Magnetventils I32 bestimmten Druck absinkt. Das ist in» Zeitpunkt t _ bzw. t _ der Fall. Damit ist die Umschaltphase beendet.

g).Feinstbearbeitung der zweiten Phase 11: sie erfolgt bis t„. Danach wird der Zyklus wieder durch eine Abschaltung beendet, der Stein abgehoben, der Schlitten zurückverschobon, der Anschlag 52 und der Widerstand IOC entsprechend den Werten für das nächste zu bearbeitende Werkzeug verstellt usw

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Wie aus Fig. 1 xn ersehen, dauert der gesamte Feinstbearbeitiingf-.· zyklus, bestehend aus der ersten und der zweiten Phase, sovricder dazwischenliegenden Umscbaltphase, im Ausführungsbeispiel OCx, G sec. Die Dauer der ersten Phase wird zwischei 1,5 bis ⁷cnapp unter 3 see variiert.

Die Werte für die Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstücke und den Anpreßdruck des Honsteins kann man wie folgt wählen:

1. Phase T;

Umdrehungsgeschwindigkeit: Anpreßdruck :

3500 - ^500 U/min; 10 - 15 kg/cm bis zu Werten von 20 kg/cm"*.

2. Piiasfi JIι

Umdr ehungs ge schwi ndi gkeit:

Anjireßdruck :

ca. 8OOO U/min; 5-10 kg/cm².

Der Anpreßdruck hängt natürlich von der. Beschaffenheit des Honsteins ab, der seinerseits wieder mit Rücksicht auf ]3eschaffenheit und Gestalt der Oberfläche der Profilfläche -2 ausgewählt wird; die angegebenen V7erte entsprechen der Verwendung eines Honsteins mit dein Querschnitt von 8 mal δ mm.

Patentansprüche:

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Claims

Supfina Maschinenfabrik Hentzen KG. 1. August 1973 Stuttgart 31 SU - 374- Talgrabenstr. 4 Pat ent anspr iich e

1. Verfahren zur Feinbearbeitung kreisbogenförmiger Profilflächen in ringförmigen Werkstücken mit Hilfe eines um den Mittelpunkt des kreisbogenförmigen Profils schwingenden und gegen die Profilfläche des sich drehenden Werkstücks angedrückten Honsteins, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinstbearbeitung in einer ersten Phase (I) mit geringer Umdrehungsgeschwindigkeit des Werkstücks (1, 1') und hohem Anpreßdruck des Honsteins (4, 4¹, 40) und danach in einer zweiten Phase (II) mit hoher Umdrehungsgeschwindigkeit des Werkstücks (1, 1') und geringem Anpreßdruck des Ilonsteins (4, 4', 40) erfolgt und die Dauer der ersten Phase (I) in Abhängigkeit vom Ergebnis einer Messung des Rillendurchmessers (D) der Profilfläche (2, 2¹) des Werkstücks (1, 1') bestimmt wird.

2.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Rillendurchmessers (D) der Profilfläche (2, 2') des Werkstücks (1, 1¹) vor Beginn der ersten Phase (I) erfolgt.

3· Verfahren nach Anspruch 2,dfcdurch gekennzeichnet, daß die Messung des Rollendurchmesser (D) der Profilfläche (2, 2') des Werkstücks (1, 1') -außerhalb der Bearbeitungsstellung erfolgt.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage (h) der kreisbogenförmigen Profilfläche (2, 2V) im Werkstück (1, V) gegenüber einer Bezugsfläche (F, G, 6¹) gemessen und die Lage der Schwingachse (3, 3') des Honsteins (4, 4^! , 40) in der Bearbeitungsstellung entsprechend dem Ergebnis dieser Messung eingestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Lage der kreisbogenförmigen Profilfläche (2, 2¹) im Werkstück (1, 1 ') vor Beginn der ersten Phase (I) erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Lage der kreisbogenförmigen Profilfläche (2, 2¹) im Werkstück (1, 1') außerhalb der Bearbeitungsstellung erfolgt.

7· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Rillendurchmessers (D) der Profilfläche (2, 2¹) des Werkstücks (1, 1') Fühler (100, 101) vorgesehen sind, deren Lage die Schaltdauer eines Zeitschaltgerätes (109) einstellt, das nach Ablauf der eingestellten Schaltdauer (t^y,, tp^,) eine Umschaltung von der ersten Phase (I) auf die zweite Phase (II) vornimmt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitschaltgerät (109) einen Verstellmotor (131) eines Getriebes im Antrieb der Werkstücke (1, 1') einschaltet, der sich nach Erreichen einer vorgewählten, der zweiten Phase (II) zugeordneten Drehgeschwindigkeit der Werkstüpke (1, 1¹) selbsttätig abschaltet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, daß dao Zeituchaltgeräi; (109) Ventile (132, 133) schaltet und damit den Anpreßdruck des Honsteins (4, 4¹, 40) gegen das Werkstück (1, 1') herabsetzt.

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10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 mit einem um die Achse (Schwingachse) schwingend angetriebercn .Honsteinhalter, der einen von ihm aufgenommenen Honstein gegen die Profilfläche des ringförmigen Werkstücks drückt, dadurch gekennzeichnet, daß der Honsteinhalter (41) in einem senkrecht zu seiner Schwingachse (3) und parallel zur Achse der Werkstück« (1, 1¹) verschiebbaren Schlitten (51) angeordnet ist, und daß ferner ein Meßgerät (70) vorgesehen ist, das die Lage cer kreisbogenförmigen Profilfläche (2, 2') im Werkstück (1, 1') gegenüber einer Bezugsfläche (P, 6, 6') mißt und die Bearbeitungsstellung des Schlittens (51) über ein Steuergerät (110, 111, 113, 114, 115) und einen Antrieb (53, 55, 56, 57) einstellt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein verstellbarer Anschlag (52) die Bewegung des Schlittens (51) in die Bearbeitungsstellung begrenzt und daß der Antrieb (53, 55, 56, 57) die Stellung des Anschlags (52) verstellt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät (70) durch zwei in gewissem Abstand in axialer Richtung des Werkstücks (1, 1') voneinander angeordnete Meßschneiden (71, 72) gebildet wird, die an der Profilfläche (2, 2¹) des mit seiner einen Stirnfläche (6, 6') an einer Bezugsfläche (P) anliegenden Werkstücks (1, 1') anliegen und ein Meßwertgeber (80) die unterschiedliche Auslenkung der ■Meßschneiden (71, 72) senkrecht zur Achse des Werkstücks (1, 1') in einen dem Steuergerät (110, 111, 113, 114-, 115) zugeführten Meßwert umsetzt.

13.Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ,eine Meßschneide (71) ortsfest und die andere (72) verschiebbar in einem Meßkopf (70) angeordnet ist, dessen Lage gegenüber der Bezugsfläche (F) einstellbar (90) ist.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschneiden (71, 72) in derjenigen Lage, die einem keine Abweichung anzeigenden Keßwert entspricht, gegenüber vier Grundlinie (G) ^Tireisbogenförmigen Profilfläche (2, 2') symmetrisch angeordnet sir.c.

15· Vorrichturig nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, da/: der I.c.ßwertgeber (80) einen Stellmotor (112) einschaltet, der-ein Stellglied (111)" in eine dem Keßwert entsprechende Gtelkmg bringt und der 3chlitten (51) bei seiner Eückstellfcevjegung aus der Bearbeitung^ st ellung den Antrieb (53, 55, 56» 37, 58) für den Anschlag (52) einschaltet, der sich wieder abschaltet, wenn ein von diesem verstelltes weiteres Stellglied (115) die der Einstellung des ersten Stellgliedes (113) entsprechende Stellung erreicht hat.

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