DE2407261C3 - Vorrichtung für die schleifende Bearbeitung der ebenen Stirnfläche an einem im übrigen hohlzylindrischen Werkstück - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die schleifende, vorzugsweise feinschleifende Bearbeitung der ebenen Stirnfläche an einem im übrigen hohlzylindrischen Werkstück, insbebond?-? für die schleifende bzw. feinschleifende Bearbeitung der Stirnfläche an einem Ventilstößel, bestehend aus einer rotierenden, das Werkstück stirnseilig abstützenden Werkstückaufnahmespindel, aus einer feststehenden Aufnahmehülse mit Einrichtung zur Druckmittelzentrierung des Werkstükkes und aus einem vorgeschalteten Schleifwerkzeug.

Bekannt ist eine Vorrichtung des eingangs beschriebenen Aufbaues (DE-AS 18 05 307), die zum Feiistschleifen von Kugellagerringen bestimmt ist. Die Bearbeitung erfolgt hier mittels oszillierender Schleifsteine, die an der Stirnseite eines druckmittelzentrierten und an der Stirnseite der Werkstückaufnahmespindel abgestützten Kugellagerringes angreifen. Der Antrieb des Werkstückes erfolgt dadurch, daß das Werkstück durch die Schleifsteine bzw. durch zusätzliche andere Elemente gegen eine mit der rotierenden Werkstückaufnahmespindel verbundene Aufspannscheibe gedrückt wird. Zum Schleifen bzw. Feinschleifen der Stirnfläche eines Ventilstößels od. dgl. sind oszillierende Schleifsteine jedoch nicht geeignet. Ersetzt man diese durch eine rotierende Schleifscheibe, so ergibt sich eine gegenseitige Beeinflussung von Antriebs- und Bearbeitungskräften, die eine genaue Bearbeitung unmöglich machen.

Bei derartigen hohlzylindrischen Werkstücken muß nämlich die zu bearbeitende Stirnfläche orthogonal zur Zylinderachse angeordnet sein. Die Praxis verlangt nach der schleifenden bzw. feinschleifenden Bearbeitung extreme Genauigkeit bezüglich der Ebenheit und bezüglich der zur Zylinderachse orthogonalen Orientierung der Stirnfläche.

Zur Bearbeitung der Stirnflächen derartiger hohlzylindrischer Werkstücke sind Vorrichtungen bekannt, bei denen das Werkstück zur Bearbeitung durch eine rotierende, topfförmige Stirnschleifscheibe auf einen mit entsprechender Spannvorrichtung versehenen Zapfen der Werkstückaufnahmespindel gesetzt wird. Diese Vorrichtungen unterscheiden sich im wesentlichen im Hinbück auf die Einspannung des Werkstückes. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, das Werkstück in pneumatisch betätigten Membranfuttern zu spannen, die mit den Werkzeugspindeln verbunden sind (ProspektSM 1625 »Vollautomatische Plan-Superfinish-Bearbeitung von Tellerstößeln« TS 1625 D LKL 10 00 273 der Firma Supfina Maschinenfabrik Hentzen KG), das Werkstück mit üblichen Spannfuttern aufzuspannen (Sonderdruck aus VDI-Zeitschrift, Bd. 109, 1967, Nr. 26, Seiten 1247/1251) oder auch das Werkstück unter Zwischenschaltung von spannbaren Tellerfedern an die Spindel zu koppeln (DE-OS 22 22 373). In allen Fäller, wird die Geometrie der Stirnflächen nicht in Abhängigkeit von der Zylinderachse, sondern von der Einspannung des Werkstückes oder von der Drehachse der Spindel bestimmL Außerdem läßt sich auch bei größter Sorgfalt nicht immer vermeiden, daß die Werkstückaufnahmespindel in ihren Lagern nach Maßgabe der Toleranzen mehr oder weniger schlägt. Das beeinträchtigt sowohl die Ebenheit als auch die geforderte, zur Zylinderachse orthogonale Orientierung der zu bearbeitenden Stirnflächen. Mit diesen bekannten Vorrichtungen sind daher die gestellten Genauigkeitsanforderungen der Praxis nicht zu erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung so weiter auszubilden, daß bei dem Schleifen der hohlzylindrischen Werkstücke eine mit hoher Genauigkeit ebene und orthogonal zur Werkstücklängsachse

J5 verlaufende Stirnfläche entsteht.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, daß das Schleifwerkzeug aus einer an sich bekannten rotierenden topfförmigen Stirnschleifscheibe besteht,

♦o daß die Werkstückaufnahmespiiidel einen in die Aufnahmehülse hineinragenden Zapfen aufweist, der mit zumindest einem elastisch nachgiebigen Aufnahmering versehen ist, aus dem das Werkstück aufschiebbar ist, und daß der Zapfen von einem kugelgelenkig gelagerten Abstützring umgeben ist, an dem das Werkstück abgestützt ist. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung kann der elastisch nachgiebige Aufnahmering bzw. können die elastisch nachgiebigen Aufnahmeringe :jus Gummi oder Kunststoff bestehen.

Damit werden nach Lehre der Erfindung die Probleme, die sich aus der Wechselwirkung zwischen Antriebs- und Bearbeitungskräfte ergeben, dadurch behoben, daß das Werkstück über den bzw. die elastisch nachgiebigen Aufnahmeringe positiv angetrieben wird und daß der Angriffspunkt der Angriffskräfte mit dem in die Aufnahmehülse hineinragenden Zapfen in die Nähe des Angriffspunktes der Bearbeitungskräfte verlegt wird. Das Werkstück besitzt relativ zur angetriebenen Spindel eine Mehrzahl von Freiheitsgraden, weil es über den oder die elastischen Aufnahmeringe relativ zum Zapfen beweglich ist und weil das Werkstück seinerseits durch die kugelgelenkige Lagerung gegenüber der Aufnahmehülse schwenkbeweglich ist. Im übrigen läßt die Druckmittelzentrierung des Werkstückes in der Aufnahmehülse die erforderlichen Freiheitsgrade zu. Nichtsdestoweniger läuft das Werkstück in der Vorrichtung während der Bearbeitung stabil u. a. auch deshalb, weil mit einer rotierenden topfförmigen Stirnschleif-

scheibe gearbeitet wird, die stabilisierend wirkt. Im Ergebnis erreicht man trotz der radialen Kräfte, die über die elastischen Aufnahmeringe von der rotierenden Werkstücksaufnahmespindel auf das über die Aufnahmeringe von der Spindel mitgenommene Werkstück übertragen werden, eine äußerst genaue Zentrierung, die die Erzeugung einer ebenen und zur Zylinderachse des Werkstückes exakt orthogonalen Stirnfläche ermöglicht Ein Schlagen der Aufnahmespindel wirkt sü-h auf das Werkstück nicht aus und wird nicht auf das Werkstück übertragen, da die Elastizität der Aufnahmeringe geeignet eingestellt wird.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß die Möglichkeit geschaffen wird, die Stirnflächen hohlzylindrischer Werkstücke mit is extremer Genauigkeit bezüglich Ebenheit und Orientierung zu bearbeiten. Einerseits läßt sich ohne Einschränkung die durch Druckmittelzentrierung erreichbare hohe Zentriergenauigkeit verwirklichen, andererseits sind störende Wechselwirkungen zwischen Antriebs- und Bearbeitungskräften praktisch vollständig eliminiert Es ist dabei nicht notwendig, die innere Mantelfläche des hohlzylindrischen Werkstücks, an der der elastische Aufnahmering bzw. die Aufüahmeringe anliegen, mit einer Genauigkeit zu bearbeiten, die derjenigen entspricht, die an der zu bearbeitenden Stirnfläche erreicht werden soll. Je nach verlangter Oberflächengüte kann der Schleifvorgang ohne weiteres in einer oder in mehreren Bearbeitungsstufen durchgeführt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach F i g. 1 und

Fig.3 den vergrößerten Ausschnitt B aus dem Gegenstand nach F i g. 2.

Die in üen Figuren dargestellte Vorrichtung dient für die schleifende, nämlich feinschleifende Bearbeitung der ebenen Stirnfläche 1 an einem Ventilstößel, der ein im übrigen hohlzylindrisches Werkstück 2 darstellt. Die Vorrichtung besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einer rotierenden Werkstückaufnahmespindel 3 mit Zapfen 4 zum Aufsetzen des Werkstückes 2 und vorgeschalteter, topfförmiger Stirnschleifscheibe 5. Die Werkstückaufnahmespindel 3 ist an einen entsprechenden Antrieb angeschlossen, auch die vorgeschaltete Stirnschleifscheibe rotiert um ihre Achse 6.

Der Zapfen 4 ist im Ausführungsbeispiel mit einem elastisch nachgiebigen Aufnahmering 7 versehen. Er ist im übrigen von einer feststehenden Aufnahmehülse 8 umgeben, die an das Maschinengehäuse 9 und damit letzten Endes an das Fundament angeschlossen ist und nicht rotiert Das Werkstück 2 ist auf den elastischen Aufnahmering 7 aufschiebbar und zugleich mit Spiel 10 in die Aufnahmehülse 8 einsetzbar. In der Fig.3 ist dieses Spiel 10 verdeutlicht. Die Aufnahmehülse 8 ist mit einer Einrichtung 11 zur Einführung eines Druckmittels in den Ringraum 12 zwischen Aufnahmehülse 8 und Werkstück 2 versehen. Dadurch erfährt das Werkstück 2 in der Aufnahmehülse 8 eine Druckmittelzentrierung. Dies und der elastische Aufnahmering 7 haben zunächst zur Folge, daß sich Ungenauigkeiten aus der schlagenden Bewegung der Werkstückaufnahmespindel 3 dem Werkstück 2 nicht mitteilen. Die Druckmittelzentrierung ist also stärken Zugleich wird das auf dem elastischen Aufnahmering 7 aufgeschobene Werkstück 2 unmittelbar von der Werkstf-, kaufnahmespindel 3 angetrieben. Der Effekt wird unterstützt durch die Tatsache, daß im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung der Zapfen 4 von einem kugelgelenkig gelagerten Abstützring 23 umgeben ist, an dem das Werkstück 2 abgestützt ist, welches von dem Werkzeug 5 eine entsprechende Druckbeaufschlagung erfährt

Die Einrichtung 11 zum Einführen eines Druckmittels in den Ringraum 12 zwischen Aufnahmehülse 8 und Werkstück 2 besitzt im Ausführungsbeispiel zwei umlaufende Verteilerkanäle 14 mit Versorgungsbohrungen 15. Die Verteilerkanäle 14 sind ihrerseits mit radialen Düsenbohrungen 16 versehen, die zum Werkstück 2 hinweisen. Der elastisch nachgiebige Aufnahmering 7 besteht aus Gummi oder Kunststoff und ist nicht zu hart eingestellt. Er liegt im übrigen im Ausführungsbeispiel in einer Nut 17, die zwischen dem eigentlichen Aufnahmezapfen 4 und einun darin eingesetzten Teller 18 gebildet ist.

Der Teller 18 ist mittels eines Zentrierschaftes 19 in uner zentralen Bohrung 20 des Zapfens 4 geführt. Der Zentrierschaft 19 weist eine Querbohrung 21 auf, in die eine Einstelleinrichtung 22, 23 eingreift. Diese besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus einem in dem Zapfen 4 radial angeordneten Einstellschraubenbolzen mit einer konischen und in die Querbohrung 21 mehr oder weniger tief einführbaren Spitze 22. Der Aufnahmering 7 läßt sich so auf einfache Weise auswechseln und einstellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für die schleifende, vorzugsweise feinschleifende Bearbeitung der ebenen Stirnfläche an einem im übrigen hohlzylindrischen Werkstück, insbesondere für die schleifende bzw. feinschleifende Bearbeitung der Stirnfläche an einem Ventilstößel, bestehend aus einer rotierenden, das Werkstück stirnseitig abstützenden Werkstückaufnahmespindel, aus einer feststehenden Aufnahmehülse mit Einrichtung zur Druckmittelzentrierung des Werkstückes und aus einem vorgeschalteten Schleifwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug aus einer an sich bekannten, rotierenden topfförmigen Stirnschleifscheibe (5) besteht, daß die Werkstückaufnahmespindel (3) einen in die Aufnahmehülse (8) hineinragenden Zapfen (4) aufweist, der mit zumindest einem elastisch nachgiebigen Aufnahmering (7) versehen ist, auf den das Werkstück (2) aufschiebbar ist, und daß der Zapfen (4) von einem kugelgelenkig gelagerten Abstützring (13) umgeben ist, an dem das Werkstück (2) abgestützt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch nachgiebige Aufnahmering (7) bzw. die elastisch nachgiebigen Aufnahmeringe (7) aus Gummi oder Kunststoff bestehen.