DE2408826C3

DE2408826C3 - Vorrichtung zum spanenden Bearbeiten von Werkstücken mit von der Kreisform abweichendem Querschnitt

Info

Publication number: DE2408826C3
Application number: DE2408826A
Authority: DE
Inventors: Bernard Meudon La Foret Leguy; Jean-Pierre Bailly Vignaud
Original assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1973-03-15
Filing date: 1974-02-23
Publication date: 1980-04-03
Also published as: GB1461321A; RO65491A; DE2408826A1; JPS49121286A; DE2408826B2; PL90983B1; CS174236B2; SU640644A3; JPS5752162B2; IT1000691B; US3869946A; FR2221211A1; FR2221211B1

Description

Die I rfmdiing betrifft eine Vorrichtung entspreihcnd dem ()berbegriff des Anspruchs I

Eine der.iriige Vorrichtung ist aus der (· H- PS 4 I 7 277 bekannt. Diese Vorrichtung hai einen üchlillcn, der parallel z:u den das Modell und das Werkstück tragenden Spindeln verschiebbar ist und den Taster und das Werk/eng zu den Spindeln quer verschiebbar trägt.

Aus der GB-PS 11 52 515 ist eine ähnliche Vonich Hing bekannt, bei der der Taster zweiteilig ausgebildet ist und mit zwei durch ein zweiarmiges (och verbundenen Elementen an dem Modell angreift.

Bei beiden bekannten Vorrichtungen besteht die Gefahr, daß Modell und Taster durch sich bei der Bearbeitung ergebende Späne insbesondere beim In- und Außereingriffbringen des Werkzeuges bzw. der ϊ Werkzeuge verschmutzt und dadurch Bearbeitungsungenauigkeiten hervorgerufen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das In- und Außereingriffbringen des Werkzeuges bzw. der Werkzeuge der Vorrichtung der eingangs genannten .lattung tu ohne Verschmutzungsgefahr für Modell und Taster zu erleichtern.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltunij gen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Aufgrund der vorgeschlagenen Ausbildung schützt die Hülse das Modell und den Taster gegen Späne. Außerdem erreicht man eine sehr stabile und kompakte Bauweise, da der Taster und das Werkzeug >o nahezu unmittelbar aneinanderliegen und der Abstand zwischen der Achse, längs der der Werkzeugschlitten bzw. Schlitten verschiebbar ist, und der Schablonenachse entfällt, so daß durch diesen Abstand bedingte Übertragungsfehler vermieden werden können. Da das r, Werkzeug zusammen mit der Flülse schwenkbar ist, kann das Werkzeug am Ende eines Arbeitshubes derart verschwenkt werde/-, daß es beim Rückhub nicht mehr mit dem Werkstück in Eingriff kommt; oder es sind mehrere Werkzeuge verwendbar, die je nach Bedarf so in verschwenkt werden, daß sie mit dem Werkstück in Eingriff kommen.

Die F.rfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 14 beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. I eine Seitenansicht eines Kolbens einer r· Brennkraftmaschine.

F i g. 2 einen Vertikalschnitt der Vorrichtung.

Fig. 3 eine Vorderansicht der Vorrichtung mit zwei weiteren Vorrichtungen der gleichen Art,

F i g. 4 bis b Querschnitte von Werkzeugschlitten in au verschiedenen Ausführiingsformen.

F i g. 7 ein Aufsicht ties oberen Fndes der Werkstück spindel.

F i g 8 einen Querschnitt längs der Linie VIII VIII in F ι g. 7.
η F ι g. 9 einen Si 'null längs der Linie IX-IX in F ι g. 2.

Fig. IO eine jogewandeltc Aiisführungsfonn der in F i g. 9 gezeigten Vorrichtung.

F ig.ll eine perspektivische Darstellung mehrerer zu einer I inheit ziisanniengeselzter Vorrichtungen.
.:i I ig. 12 eine Aufsicht einer Vorrichtung mit Abstich und Absehnigwerkzeugcn zur Bildimg von Kolbenring nuten.

I iglJ eine Seitenansicht längs des Pfeiles / in I ι g. 12 mit Abslicluverkzcugen und

,ι F ig 14 eine Seitenansicht liings des Pfeiles / in I' ι g 12 mit Abschr.igwcrkzeiigin

I ig I zeigt ein Werkstück, d.is aus einem Kolben einer Brennkraftmaschine besieht und einen Schaft I mit ..'iner glatten Oberflache und einen Kopf 2 nut wi Nuten zur direkten Aufnahme eines ( iiißcinsalzes 4 und Kolbenringen aufweist. Die in den I-1 g. 2 und J gu/.eiglc Vorrichtung dient zur spanenden Bearbeitung der Außenfläche des Schaftes I des Kopfes 2 unter Bildung der Külbcnringnutcn J.

h-, Die Vorrichtung besteht aus einem C-förinigen Bell 5, das räch vorne durch einen Abschnitt 5,·) verlängert ist. der /wci Bohrungen ß und 1 mil parallelen vertikalen geometrischen Achsen 8 und 9 aufweist. In der Bohrung

6 ist um die Achse 8 mittels Lagern 10 und 11 drehbar ein Futter 12 angeordnet, das eine exzentrische Bohrung 13 längs einer Achse 14 parallel zur Achse 8 hat. In dieser Bohrung 13 mit der Achse 14 ist in Lagern 15 und 16 eine Spindel 17 gelagert, die mittels einer Spitze 18 ein Werkstück in Form eines Kolbens 19 trägt, das an der Spitze 18 durch eine Stange 20 eines Druckzylinders 21 gehalten wird, der während der Bearbeitung dazu dient, den Kolben 19 an der Spitze 18 der Spindel 17 zu halten. Die Spitze 18 ist mit Diamantspitzen versehen, die an der Stirnseite des Kolbens angreifen, um diesen antreiben zu können.

In der Bohrung 7 mit der Achse 9 des Abschnittes 5a des Bettes 5 ist ein Futter 22 angeordnet, das von einer Mutter 24 gegen eine Schulter 23 gehalten wird und das mittels Lagern 26, 27 eine Spindel 25 aufnimmt. An der Spindel 25 ist ein zu kopierendes Modell 28 befestigt. Die Lagerung der Spindel 25 ist vorzugsweise gleich der der Spindel 17, damit die Verschiebung der beiden Spindeln gleich ist, so daß die relative Lage des Kolbens 19 und des Modells 28 in der Höhe ungeändert bleibt.

Die Spindeln 17 und 25 sind durch ein Ve -bindungselement mit Zahnscheiben 29 und 30 verbunden, die durch einen Zahnriemen 31 verbunden sind. Auf der gleichen Achse wie die Scheibe 30 sitzt eine Scheibe 32. die durch einen Riemen 33 mit einer Scheibe 34 verbunden ist. die am Ende der Welle eines Motors 35 sitzt, der an dem Bett 5 befestigt ist.

Die Scheiben 29 und 30 können den gleichen Durchmesser und die gleiche Anzahl von Zähnen haben, um die Werkstückspindel 17 und die Modellspindel 25 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit zu drehen. E¹ ist auch bei einer Winkelgeschwindigkeit ω der Werkstückspindel 17 möglich, die Modellspindel 25 mit

einer Winkelgeschwindigkeit von y ■ y · τ ·■· ^/u

drehen. In bestimmten Fallen kann sich die Modellspindel 25 mit 2(i). 3d)... drehen. Das Futter 12 kann durch Einrichtungen, die später beschrieben werden, versiellt werden. ι·τι bei der Montage der Maschine einen Parallelitätsfehler der Achsen der Spindeln 17 und 25 /u korrigieren, um den Mittenabstand der Spindeln 17 und 25 von Hand oder automatisch /u regulieren, wenn ein Werkzeug ausgewechselt wird, oder um die Abnutzung eines Werkzeuges auszugleichen oder eine Abweichung des Durchmesser-, des nächsten Wr.-kstuckes auszugleichen, um schnell den Mittenabstand der Spindeln 17 und 25 zu rindern und so schnelle I.instiche und Ruckbew; gungcn des Werkstücks durchzuführen, und um der Achse des Futters 12 i/nd der Achse der Modcllspmdel 25 einen geringen Winkel zu verleihen und eventuell einen Fehler des Modells πι korrigieren.

Am Futter 22 ist .in einem seiner Enden ein Werkzeugschlitten 36 verschiebbar ,tngcordnet. der als I lülsc ausgebilde. ist. die das Modell 28 umgibt, und nut einer Mutter Ϊ7 verbunden ist. in die cmc Spindel 38 eingreift, die von einem Motor 39 gedreht wird. Der Schlitten 36 hat an seiner Aulienseite Keilnuten 40. die mit entsprechenden Nuten eines Ringes 41 zusammen wirken, der an dem Hell 5 drehbar befestigt ist und eine Zähnung hai, mittels tier er mn einer Zahnstange 42 in Eingriff steht, die von einem Druckzylinder 43 betätigt wird, der an dem Bell 5 befestig! ist. Diese Anordnung ermöglicht es, den Schlitten 36 längs der Achse 9 zu verschieben und um die Achse 9 aufgrund der Keilnuten 40 zu drehen, die ihn mit dem Ring 41 clrehfcs. verbindender von der Zahnstange42 betätigt wird.

An dem Schlitten 36 sind Nocken 44 angeordnet, die auf elektrische Steuerkontakte fur verschiedene Vorgänge, wie das Anhalten des Antriebsmotor bzw. Motors zum Drehen der Spindeln 17 und 25, das Anhalten des vertikalen Vorschubs, die Umkehr des vertikalen Vorschubs und die Drehung des Schlittens 36 usw. wirken.

An dem Schlitten 36 ist wenigstens ein lösbarer Einsatz 45 befestigt, der wenigstens ein Werkzeug und einen Taster trägt, die in einer Ebene χ - χ, senkrecht zu

lu den Achsen 8 und 9 der Spindeln verlaufen.

Der Einsatz 45, besteht, wie Fig.4 zeigt, aus einem Support 46, der an dem Schlitten 36 durch Schrauben 47 und Bolzen 48 befestigt ist. Der Support trägt mittels elastischer Membranen 49 und 50, die mittels Schrauben 51, 52 befestigt sind, eine Stange 53. die an einem ihrer Enden ein Werkzeug 54 oder Werkzeuge 54, 54' trägt (F i g. 5 und 6), die mit dem Werkstück 19 in Berührung kommen können, sowie am anderen Ende einen Taster 55. der das Modell 28 berührt. Die Membrane 49, 50 bestehen aus einer dünnen Metallfolie. Eine Feder 56. die an dem Support 46 anliegt, dr^ict die Stange 53 in Richtung des Modells 28. damit der Taster 55 ständig an dem Modell anliegt.

Eine der beiden Membranen 49 und 50, närp'ich die

>-, Membran 49 auf der Seite des Werkzeuges, wird einerseits an dem Support 46 und andererseits an der Stange 53 derart gehalten, daß die Stange 53 an einer Drehung gehindert wird. Die Membran 49 hat keine Öffnung, damit die Dichtheit des Schlittens 36

SD sichergestellt ist. Das Modell 28 und der Taster 55 bleiben so gegen Staubteile und Späne geschützt; so ist es möglich, sie mit Öl zu schmieren Um den Einsatz 45 auszuwechseln und zum Modell 28 /u gelangen, müssen die Schrauben 47 oder die Muttci ■ der Bolzen 48 gelöst

s", werden.

Um auf der Seite des Modells 28 den axialen Platzbedarf zu verringern, kann der Einsatz 45 nur eine einzige Membran 49 oder 50 aufweisen. Im Falle der F ig. 5 verwende! man nur die Membran 49. wi,oei die

4i) Stange 53 am anderen Ende in einem Lager 57 geführt ist. das mit dem Support 46 verbunden ist; die feder 56 liegt an dem Support 46 und an einem Ring 58 an. der mit der Stange 53 verbunden ist.

Wenn die Stange 53 zwei Werkzeuge ^q4, 54' trägt

4-, (F i g. 5 und b). wird die Spitze des Werkzeuges 54 in die Ebene der Achsen 8 und 14 fur den Abwärtshub des Schhttens 36 zur Durchführung eines Vorbearbeitungs Vorganges gelegt. Dann w;rd durch Drehen des Schhttens 36 um einen Winkel Λ am unteren Totpunkt

-,ο die Spitze des Werkzeuges 54' in die Ebene der Achsen 8 und 14 gelegt Während des Aufwärtshubes des Schlittens 36 führt da«. Werkzeug 54' den Endbearbei lungsvorgang durch

Wenn man nur ein Werkzeug 54 an der Stange 53

>■> (F ι g 4) befestigt, trägt der Schlitten nur einen einzigen Einsatz 45. falls die Vorrichtung nur ein;n einzigen Arbeitsvorgang (Vorbearbeiiungs oder Endbearbei tungsvorgang) durchführt, und der Arbeitsvorgang erfolgt nur während des Abwartshubes Eine Schwenk

hi bewegung des Schhttens 36 um einen Winkel A. wie zuvor erwähnt wurde, wird im unteren Totpunkt durchgeführt, um das Werkzeug während dps Aufwärtshtibcs vot« dem Werkstück zu lösen.

Es ist auch möglich, zwei Einsätze 45,45', die um einen

h-, Winkel B von z.urT Beispiel 45" versetzt sind, wie die Fig.5 und 12 zeigen, zu befestigen, wenn die Vorrichtung zwei Arbeitsvorgänge (Vorbearbeitung und Endbearbeitung) durchführt. Der Durchlauf für die

Vorbearbeitung erfolgt beim Äbwärtshub des Werkzeuges 54', und im unteren Totpunkt wird der Schlitten 36 um den Winke! B gedreht, um das Endbcarbeitungswerkzeug 54 in Berührung zu bringen und die Endbearbeitung während des Aufwärtshubes des Futters durchzuführen. Die Werkzeuge 54, 54' und die Taster 55 können an Über· oder Untcrsetzungshebeln befestigt sein.

F i g. 6 zeigt einen Einsatz 45 mit im wesentlichen der gleichen Ausbildung wie der der Fig.4, bei dem die Stange 53 die Werkzeuge 54, 54' trägt, die durch Membrane 49, 50 geführt sind. Um eine Achse 65, die mit dem Support 46 verbunden ist, isl ein Hebel 66 schwenkbar gelagert, der den Taster 55 trägt, wobei die Feder 56 die Berührung der Stange 53 mit dem Hebel 66 und die Berührung des Tasters 55 mit dem Modell 28 sicherstellt. Im Falle der F i g. 6 muß das Modell um den Winkel ψ gegenüber der Anordnung der Fig. 5 und 6 versetzt sein.

Das obere Lager (0 (F i g. 7,8) des Futters 12, das die Werkstückspindel aufnimmt, ist gegenüber der Achse des Futters 12 an der Stelle 67 leicht exzentrisch.

Durch Drehung des Lagers 10 kann man die Neigung des Futters 12 leicht ändern und damit praktisch die Parallelität der Achsen der Spindeln 17 und 25 erreichen. Man kann so einen Parallelitätsfehler hervorrufen, um einen kleinen Ausführungsfehler des Modells zu korrigieren. Die Winkel de5 Parallelitätsfehlers werden in üblicher Weise mit einer Vergleichsvorrichtung gemessen und können markiert werden. Die Skala 68 der F i g. 7 ermöglicht es so. von vornherein notwendige Korrekturen bei einer Änderung des Modells im Laufe der Fabrikation durchzuführen. Wenn die Einstellung durchgeführt ist. wird das Lager 10 durch Keile 69,69a gehalten.

F i g. 9 zeigt eine Ausführungsform mit einer Einrichtung zur Änderung des Mittenabstandes der Spindeln 17 und 25. Diese Einrichtung hat eine Stange 71. die um eine Achse 72 an dem Futter 12 schwenkbar ist und in dem Abschnitt 5a des Bettes verschiebbar gelagert ist. Die Stange 71 hat eine Schulter 73, an der ein Ende einer

I tUt.1 » 1 titlia-b^i, w..*. ..... ......... -.. _ . .

5a des Bettes anliegt. An dem zur Schulter 73 entgegengesetzten Ende hat die Stange 71 eine Anschlagscheibe 74a. die an der Schulter 75 des Abschnittes 5a des Bettes zur Anlage kommen kann. Auf diese Weise wird das Futter 12 von der Feder 74 ständig in Drehrichtung vorgespannt. Auf der zur Achse 72 diametral gegenüberliegenden Seite ist das Futter 12 mit einem Gelenk 76 versehen, an dem eine Stange 77 anliegt, die der Feder 74 entgegenwirkt.

Die Stange 77 hat ein Gewinde 78. das in ein Innengewinde 79 eines Kolbens 80 eines Druckzylinders 81 geschraubt ist, der mit dem Abschnitt 5a des Bettes verbunden ist. Eine Handkurbel 82, die mit der Stange 77 verbunden ist, ermöglicht es. diese zu drehen, um das Futter 12 zu drehen und damit, da die Achse 14 der Spindel 17 bezüglich der Achse 8 exzentrisch ist. den Mittenabstand der Spindeln 17 und 25 zu ändern.

Außerdem ermöglicht es die Bewegung des Kolbens 80, eine schnelle Drehung des Futters 12 und damit eine rasche Verringerung des Mittenabstandes der Spindeln 17 und 25 zu erhalten, der man nach einer beliebigen Zeitdauer eine schnelle Rückbewegung auf das Ausgangsmaß folgen lassen kann. Maßteilungen 83, die eine Feineinstelleinrichtung bilden, ermöglichen e:s, von vornherein alle gewünschten Mitlenabstände zu erhalten.

Fig. IO zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform der F i g. 9, bei der die Feder 74 und die Belätigungseinfichlungen, die denjenigen der Fig.9 gleich sind, nicht gezeigt sind.

Nur die Einrichtungen zur Betätigung des Gelenkes 76 sind anders ausgebildet und bestehen aus einer Druckstange 84. die ein Gewinde 85 hat, mittels dem sie in ein Ende einer mit dem Abschnitt 5a des Bettes verbundenen Mutter 86 geschraubt, wobei sie in dieser und am anderen Ende in einem Lager 87 geführt ist, das mit dem Bett verbunden ist.

An dem Gelenk 76 entgegengesetzten Ende hat die Stange 84 einen Kändeiring S8. der es ermöglicht, die Stange 84 von Hand zu drehen und sie so vor· und zurückzuschieben, um das Futter 12 in der einen oder anderen Richtung entsprechend den Angaben von Maßteilungen 89 zu drehen.

An der Stange 84 ist eine Zahnung 90 vorgesehen, die mittels eines Ritzels 91 mit einem Rizel 92 in Eingriff steht, das auf der Welle eines Schrittmotors 93 sitzt. Durch Steuerung des Motors 93 mit einer Mcßeinrich tung sit es möglich, den Mittenabstand der Spindeln 17 Und 25 zu korrigieren, um die Abnutzung des

jo Werkzeuges zu kompensieren. Es ist auch möglich, mehrere rasche Änderungen des Mittcnabslandes der Spindeln 17 und 25 jeweils durch schnelle Rückbewegung zum Ausgangspunkt zu erhalten.

Die Fig. 12 bis 14 zeigen, wie am Schlitten 36 Werkzeuge zur Bearbeitung der Kolbenringnuten 3 von Werkstücken 19 in Form von Kolben von Brennkraftmaschinen befestigt werden. Anstelle der Einsätze 45, 45'. die die Werkzeuge 54,54' tragen, wird ein Eins.alz 59 befestigt, der Abstechwerkzeuge 60 (Fig. 13) trägt, die durch Schrauben 63 in die seitliche Lage und durch Schrauben 62 in Längsrichtung eingestellt und durch 5<*hranhpn fil gphallpn wprHpn

Fig. 14 zeigt Werkzeuge 64 zum Abschrägen der Nuten 3. Am Ende des Abwärtshubes nach der Oberflächenbearbeitung wird der Schlitten 36 schnell um einen Winkel C gedreht, um das Werkzeug 54 zu lösen und die Werkzeuge 60 nahe dem Werkstück anzuordnen.

Fig. 11 zeigt eine Produktionseinheit, bei der mehrere Bearbeitungsvorrichtungen nebeneinander angeordnet sind und einen Block 94 mit C-ionnigem Querschnitt bilden, der an seiner Vorderseite die Spindeln 17 aufweist, die abstandsgleich angeordnet sind und die Werkstücke 19 tragen. Am oberen Teil sind

Ϊ5 gegenüber den Spindeln die Druckzylinder 21 angeordnet, die die Werkstücke gegen die Spitze der Spindeln 17 drücken. Auf diese Weise ist es möglich, derartige Produktionseinheiten in eine Bearbeitungstransferstraße einzubauen. Eine Transportschiene kann den Transport von Werkstücken einer Gruppe für die Vorbearbeitung zu einer Gruppe für die Endbearbeitung und den Abtransport durchführen.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum spanenden Bearbeiten von Werkstücken mit von der Kreisfonn abweichendem Querschnitt, zum Beispiel Kolben von Brennkraftmaschinen, mit zwei parallel angeordneten und in einem festen Drehzahlverhältnis stehenden Spindeln, von denen die eine Spindel ein Modell und die andere Spindel das Werkstück trägt, sowie mit einem parallel zu den Spindeln bewegbaren Schlitten, der wenigstens ein Werkzeug trägt;, das jeweils durch einen dem Modell folgenden Taster radial zu der einen Spindel verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiitten (36) als das Modell (28) umgebende Hülse ausgebildet ist, die koaxial zu der einen Spindel (25) angeordnet ist und um deren Achse (9) schwenkbar ist, wobei sich das Werkzeug (54) außerhalb und der Taster (55) innerhalb der Hülse befindet.

2 Vorns-fitung nach Anspruch 1. wobei das Werkzeug und der Taster durch eine Stange verbunden sind, die einer Federwirkung unterworfen ist. die oen Taster gegen das Modell drückt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (53) in der Hülse durch wenigstens eine geschlossene elastische Membran (49; 50) gehalten ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Membran (49; 50) aus Metall besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (53) zusätzlich in einem Lager (57) geführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Sp idel (17) in einem drehbaren Futter (12) exzentrisch gelagert ist.

b Vorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare F'ulter (12) zwei Lager (10, II) aufweiM. von denen das eine lager (10) exzcnirisch sowie drehbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch b, dadurch gekenn zeichnet, daß das Drehen des Futters (12) durch eine Druckstande (77) erfolgt, die an einem Gelenk (7b) des Cullers (12) enlgegen der Wirkung einer Feder (74),ingrerfl.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Driicksiange (77) mit dem Kolben (80) eines Druckzylinders (81) verbunden isi.

9 Vorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekenn zeichnet, daß die St.ingc (77) als Schraubspindel ausgebildet ist und eine Verzahnung (90) aufweist, die über ein Kitzel (91, 92) mit einem Antriebsmotor (93) veiHunden ist.