DE2417725C3

DE2417725C3 - Vorrichtung zum Feinstziehschleifen

Info

Publication number: DE2417725C3
Application number: DE2417725A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 5202 Hennef Aussem; Wolfgang 5211 Ranzel Littmann; Wilhelm 5000 Koeln Naumann
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1974-04-11
Filing date: 1974-04-11
Publication date: 1980-08-07
Also published as: JPS5730630B2; US4023311A; DE2417725A1; JPS50138500A; DE2417725B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Feinstziehschleifen mit hohen Umfangsge-• schwindigkeiten von Hub- und Wellenzapfen an drehfest eingespannten Kurbelwellen mit einem ringförmigen, in einer Achsebene geteilten Werkzeughalter zur Aufnahme von Feinstziehschleifwerkzeugen, der in Lagerflächen eines ebenfalls in einer Achsebene geteilten, arretierbaren Ringgehäuses drehbar gelagert ist, wobei der Werkzeughalter achsparallel zum Hub- und Wellenzapfen oszillierend antreibbar ist und das Ringgehäuse auf einem Maschinengestell angeordnet ist.

Die gattungsgemäße Vorrichtung (DE-PS 557 644) ist zum Polieren von Lagerzapfen vorgesehen. Sie ist jedoch nicht zum Feinstziehschleifen der Lagerstellen von einstückigen Kurbelwellen geeignet, da der Werkzeughalter in seitlichen Böcken gelagert ist, so daß Hub- und Wellenzapfen nicht Ungeführt werden können, da bei diesen nur die Lagerbreite als Erstrekkung in der Längsachse der Kurbelwelle zur Verfügung steht. Weiterhin sind die Lagerböcke nicht so ausgebildet, daß sie ohne weiteres geöffnet werden können, so daß die Vorrichtung nur für Lagerstellen an kleinen Wellen geeignet ist, die axial in die Vorrichtung eingeschoben werden können.

Durch die US-PS 2 249 388 ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, dip eine Schwinge mit einem geteilten Ringgehäuse aufweist. Die Schwinge ist aber nicht

so achsparallel zum Hub- und Wellenzapfen beweglich, da der Werkzeughalter die volle Breite des Lagerzapfens einnimmt. Weiterhin muß zur Bearbeitung der Lagerzapfen die Kurbelwelle gedreht werden, damit ein einigermaßen gleichmäßiges Schleifen erzielt wird, so daß die Schwenkbewegung der Schwinge dazu dient, die Hubbewegung auszugleichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die ein serienmäßiges Feinstziehschleifen von Kurbelwellen, insbesondere von Kurbelwellen VQti großen Brennkraftmaschinen mit guten Ergebnissen erlaubt. Dabei soll die Vorrichtung einen geringen baulichen Aufwand haben und leicht zu bedienen sein.
Oelöst wird die Aufgabe der Erfindung durch die

μ kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Zum Ausrichten der Vorrichtung werden in den Werkzeughalter Ausrichtelemente eingesetzt und das Ringgehäuse in der Lagerung der Schwinge und auf

dem Maschinentisch so weit verschwenkt und verschoben, daß die Ausrichtelemente beim Schließen des Ringgehäuses die Lagerzapfen umfassen und damit eine exakte Ausrichtung des Werkzeughalters gegenüber dem Lagerzapfen gewährleisten. Dadurch ist ein gleichmäßiges Feinstziehschleifen über den gesamten Umfang des Lagerzapfens sichergestellt. Nach diesem Ausrichten wird die Schwinge mittels einer Fixiereinrichtung festgelegt, so daß keine äußeren Kräfte auf die Schleifwerkzeuge einwirken können. Weiterhin wird die Stellung des Maschinengestells auf dem Maschinentisch fixiert, das Ringgehäuse geöffnet, das Maschinengestell automatisch verschoben und nach Entfernen der Ausrichtelemente das Maschinengestell wieder automatisch in die vorher fixierte Position zurückgefahren, so daß ein für eine Serienmaschine benutzbares exaktes Feinstziehschleifen gewährleistet ist.

Um hohe Umfangsgeschwindigkeiten und auch eine exakte Lagerung in axialer Richtung der Kurbelwelle beim Oszillieren der Schwinge zu gewährleisten, ist die Lagerung des Werkzeughalters im Ringgehäuse gemäß Anspruch 2 als hydrostatische Lagerung ausgebildet. Ferner sind die seitlichen Ringflächen winklig zueinander angeordnet, wobei das hydrostatische Druckmittel als Schleifflüssigkeit für di¹· Feinstziehschleifwerkzeuge dient.

Durch die Merkmale der Ansprüche 3 bis 5 wird sichergestellt, daß das öffnen und Schließen des Ringgehäuses automatisch erfolgen kann, wobei der Werkzeughalter so geführt ist, daß er beim öffnen in der richtigen Stellung gehalten ist und nicht aus dem Ringgehäuse herausfallen kann.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigt Abb. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Feinstziehschleifvorrichtung mit Schnitten bzw. Teilschnitten durch die Achse der Schwinge, das Maschinengestell und den Maschinentisch,

Abb. 2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Teilschnitt durch da3 Maschinengestell,

Abb. 3 einen Teilschnitt durch die Schwinge, das Ringgehäuse und den Werkzeughalter,

Abb. 4 einen Teilschnitt durch das Ringgehäuse, bei dem insbesondere die Arretiereinrichtung des Ringgehäuses und die Klemmhebel sichtbar sind,

Abb. 5 und 6 Seitenansichten einer Werkzeughaltevorrichtung,

Abb. 7 einen Schnitt durch die Werkzeughaltevorrichtung entsprechend den Abb. 5 und 6, gemäß der Linie VII-VII in Abb. 8,

Abb. 8 einen Schnitt durch dieselbe Werkzeughaltevorrichtung entsprechend der Linie VIII-VIII in Abb. 7,

Abb. 9 einen Schnitt durch die Werzeughaltevorrichtungentsprechend der Linie IX-IX in der Abb. 8, Abb. 10 eine Seitenansicht einer modifizierten Werkzeughaltevorrichtung.

In den Abb. 1 bis 4 ist, soweit im einzelnen dargestellt, mit 1 ein Ringgehäuse bezeichnet, das aus zwei Teilen 2 und 3 besteht. Das Teil 3 ist an einer mit 4 bezeichneten Schwinge befestigt. An der Schwinge 4 ist ein Gelenk 5 angebracht, an dem der Teil 2 des Ringgehäuses 1 um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert ist. Drehftsvi mit dem Teil 2 ist ein Hebel 6 verbunden, dessen äußeres Ende zu einem an der Schwinge 4 befestigten Hubzylinder 7 führt. Daher erfolgt die Schwenkbewegung des Teils 2 durch Betätigen des Hubzylinders 7. An dem dem Gelenk 5 entgegengesetzten unteren Ende der Schwinge 4 ist eine Arretiervorrichtung 8 angebracht, die ebenfalls über einen an der Schwinge befestigten Hubzylinder 9 betätigt werden kann. Die Arretiervorrichtung 8 arbeitet mit einem Vorsprung 10, der an dem TeU 2 befestigt ist, zusammen, so daß nach Herunterklappen ίο des Teils 2 durch den Hubzylinder 7 eine feste Verspannung zwischen dem TeU 2 und dem Teil 3 durch die Arretiervorrichtung 8 erfolgen kann. Innerhalb des Ringgehäuses 1 ist ein ringförmiger Werkzeughalter 11 gelagert, der ebenfalls aus zwei Teilen 12 is und 13 besteht und die gleiche Teüung wie das Ringgehäuse 1 hat. An der Innenseite des Werkzeughalters 11 sind Feinstziehschleirwerkzeuge IA bzw. Honsteine befestigt. Weiterhin können, wie in Abb. 1 dargestellt, an der Werkzeughalterinnenfläche Ausrichtelemente 15 angebracht werden. Die A;arichtelemente dienen dazu, die gesamte Vorrichtung gegenüber dem zu schleifenden Kurbelzapfen bzw. Hubzapfen auszurichten, damit ein gleichmäßiges Feinstziehschleifen erfolgt. Zu diesem Zweck werden die Ausrichtelemente eingesetzt, die Schwinge 4 an den betreffenden Zapfen herangeführt und das Ringgehäuse 1 geschlossen. Zur näheren Erläuterung ist daher in Abb. 1 und 2 in gestrichelten Linien eine mit 16 bezeichnete Kurbelwelle abgebildet.
Die Schwinge 4 weist weiterhin eine Achse 17 auf, durch die die Schwinge in einem mit 18 bezeichneten Maschinengestell gelagert ist. Die Lagerung erfolgt, was insbesondere aus Abb. 2 zu ersehen ist, über Kugelreihen 19, so daß eine leichtgängige und exakte Lagerung, die auch Verschiebebewegungen zuläßt, vorhanden ist. Durch die Pfeile 20 in Abb. 1 ist eine mögliche Schwenkbewegung der Schwinge und durch die Pfeile 21 in Abb. 2 eine Verschiebebewegung der Schwinge angedeutet. Weiterhin weist die Schwinge an ihrem dem Ringgehäuse 1 entgegengesetzten Ende ein -Gegengewicht 22 auf, das so bemessen ist, daß ein Gleichgewicht um die Achse 17 hergestellt ist. Wie insbesondere aus Abb. 2 ersichtlich, ist weiterhin am Maschinengestell 18 ein Exzenterantrieb 23 befestigt, dem ein Hydromotor 24 zugeordnet ist. Der Exzenterantrieb ist über eine Schubstange 25 an der Achse 17 befestigt, so daß eine Drehbewegung des Exzenterantriebs eine Verschiebewegung der gesamten Schwinge 4 bewirkt. Weiterhin weist die Achse 17, was wiederum aus Abb. 2 ersichtlich ist, auf ihrer dem Exzenterantrieb 23 entgegengesetzten Seite eine Bohrung auf, in der eine Welle 26 gelagert ist. Die Welle 26 mündet in einen Hohlraum der Schwinge, in dem durch Zahnräder 27 (Abb. 3) der Antrieb de3 Werkzeughalters U. erfolgt. Die Welle 2fi ihrerseits ist mit einem Hydromotor 28 gekuppelt. Das Maschinengestell 18 ist auf einem Mschinentisch 29 gelagert und in Richtung der Pfeile 30 in Abb. 1 verschiebbar. Der Maschinentis.h 29 ruht auf Schienen 31 und ist bo auf diesen achsparallel zur Kurbelwelle 16 verschiebbar. Eine Leichtgängigkeit wird durch eine pneumatische Lagerung erreicht. Das Maschinengestell 18 weist weiterhin einen in Abb. 1 dargestellten Stellzylinder 32 auf, wobei das freie Ende der Kolbenstange 33 an einem SpatiOzylinder 34 befestigt ist. Der Spannzylinder 34 ist in einem Langloch 35 des Maschinentisches 29 so angeordnet, daß er in Richtung der Pfeile 30 verschiebbar, jedoch in jeder beliebigen

Stellung innerhalb des Langloches mit dem Maschinengestell verspannbar ist. Dem Stellzylinder 32 ist eine nicht abgebildete Steuereinrichtung zugeordnet, die beispielsweise mit einem zwischen dem Maschinengestell und dem Maschinentisch wirkenden Ver-Stellanschlag zusammenarbeitet, so daß nach Einjustieren des Ringgehäuses 1 um einen Zapfen der Kurbelwelle 16 durch die Ausrichtelemente 15 das Ringgehäuse 1 geöffnet, das Maschinengestell in Richtung eines der Pfeile 30 von der Kurbelwelle weggefahren und nach Entnahme der Ausrichtclemente 15 wieder in die alte Stellung zurückgefahren werden kann.

Weiterhin weist das Maschinengestell 18 eine Fixiereinrichtung 36 (Abb. 2) mit einem Spannzylinder '"> 37 auf. Der Spannzylinder 37 ist in einem Langloch 39 (Abb. 1) des Maschinengestells 18 geführt und kann an jeder beliebigen Stelle des Langloches fixiert werden. Der Spannzyiinüer 37 weist ciiicii Stift 38 auf, der in die Schwinge 4 ragt und dort ebenfalls über -'" Kugelreihen 40 in Richtung der Pfeile 21 beweglich gelagert ist. Durch die Fixiereinrichtung ist es möglich, die Schwinge in jeder beliebigen Schwenklage zu fixieren, wobei nach Entspannung des Spannzylinders 37 die freie Beweglichkeit gewährleistet ist. Auch im -'' fixierten Zustand ist dagegen die Verschiebebewegung der gesamten Schwinge zwischen den Pfeilen 21 möglich.

Mit dem Exzenterantrieb 23 steht ein in den Abbildungen nicht dargestellter Näherungsinitiator in s» Wirkverbindung, der den Antrieb des Hydromotors 24 derart beherrscht, daß der Exzenterantrieb an einer solchen Stelle stehen bleibt, daß sich die Schwinge 4 in der Mittellage ihrer Verschiebebewegung entsprechend den Pfeilen 21 befindet. Jj

Wie insbesondere aus Abb. 3 ersichtlich, die einen Schnitt in radialer Richtung durch den Ringgehäuseteil 3 und den Werkzeughalter 11 darstellt, weist das Ringgehäuse vier Lagerflächen 41 auf, wobei je zwei Lagerflächen auf jeder Seite des Werkzeughalters an- w geordnet sind. Die Lagerflächen jeder Seite, die ebenfalls als Ringflächen ausgebildet sind, sind etwa in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet und weisen Taschen 42 auf, die in die Lagerflächen eingearbeitet sind. Die Taschen sind über Leitungen 43 an -^ Druckmittelquellen angeschlossen. In den Leitungen sind, nicht dargestellt, verstellbare Drosseln eingebaut, so daß in allen Taschen der gleiche hydrostatische Druck eingestellt werden kann. Den Drosseln sind Meßgeräte zugeordnet, durch die der Druck ermittelt werde", kann. Der Werkzeughalter 11 weist den Lagerflächen 41 entsprechende Lagerflächen 44 auf, die beim Betrieb der Vorrichtung so mit dem Druck in den Taschen 42 zusammenwirken, daß eine hydrostatische Führung des Werkzeughalters erfolgt. Weiterhin hat der Werkzeughalter einen Außenzahnkranz 45, der mit dem von der Welle 25 aus gesehen letzten Zahnrad der Zahnräder 27 kämmt. Der Werkzeughalter hat an seiner Innenfläche mehrere Gewindesackbohrungen 46, durch die im folgenden noch be- ω schriebene Werkzeughaltevorrichtungen und die Ausrichtelemente 15 befestigt werden.

Wie in Abb. 4 dargestellt, weist die Arretiervorrichtung 8 einen Greifkopf 47 auf, der mit dem bereits beschriebenen Vorsprung IG am Gehäuseteil 2 zusammenwirkt. Der Greifkopf 47 ist über Konturlanglöcher 48 in am Gehäuseteil 3 befestigten Bolzen 49 so geführt, daß bei Betätigung des Hubzylinders 9 in Öffnungsrichtung der Greifkopf 47 sich zusätzlich auch nach auswärts bewegt. Am Ringgehäuseteil 2 und am Ringgehäuseteil 3 sind je ein federbelasteter Klemmhebel 50 gelagert, die mit ihrem einen Ende aus den Gehäuseteilen herausragen und mit Nasen 51 am Greifkopf 47 zusammenarbeiten. Befindet sich der Greifkopf 47 in der Stellung, in der der Gehäuseteil 2 nicht arretiert ist, so unterliegen die Klemmhebel 50 der Federkraft und klemmen über an ihnen befestigten Köpfen 52 die Teile 12 und 13 innerhalb des Ringgehäuses 1 fest. Dadurch wird erreicht, daß beim öffnen des Ringgehäuses die Teile 12 und 13 des Werkzeughalters 11 nicht herausfallen können. Mit dem Werkzeughalter 11 steht nicht dargestellt ein induktiver Stirnirrspulsgeber in Wirkverbindung, Her den Hydromotor 28 derart beherrscht, daß der Werkzeughalter 11 in einer solchen Stellung angehalten wird, in der die Teile 12 und 13 im wesentlichen ganz in den Ringgehäuseteilen 2 und 3 angeordnet sind.

Wie den Abb. 5 bis 9 zu entnehmen ist, haben die Werkzeughaltevorrichtungen einen Klemmteil 53, in dem das Feinstziehschleifwerkzeug 14 bzw. der Honstein >' '^festigt ist. Zu diesem Zweck sind an den äußeren Enden des Klemmteils 53 Laschen 54 angeordnet, die über Schrauben 55 in Richtung des Schleifwerkzeugs spannbar sind. Der Klemmteil 53 ist in einem Führungskörper 56 verschiebbar gelagert und über einen Bolzen 57, der in Langlöchern 58 des Führungskörpers eingreift, gesichert. Zwischen dem Führungskörper 56 und dem Klemmteil 53 sind Druckfedern

59 angeordnet, die den Klemmkörper in Richtung vom Führungskörper weg belasten. Der Führungskörper 56 ist seinerseits auf einem Übergangsstück

60 gelagert, welches durch eine Schraube 61 am Werkzeughalter 11, der in den Abb. 5 bis 9 nicht dargestellt ist, befestigt ist. Das Übergangsstück 60 hat zur Aufnahme des Führungskörpers 56 einen zylindrischen Kopf ö2, der mil einer enisprcciicnucn Bu'nrung im Führungskörper korrespondiert. Im Führungskörper 56 ist weiterhin eine Gewindesackbohrung 63 und eine entsprechende Schraube 64 so angeordnet, daß die Spitze der Schraube tangential an den zylindrischen Kopf 62 angreift und damit den Führungskörper am Übergangsstück 60 bzw. zylindrischen Kopf 62 festklemmt.

Die in Abb. 6 in gestrichelter Linie 65 dargestellte Form gibt die Kontur eines zu schleifenden Hub- oder Kurbelzapfens an.

Die in Abb. 10 dargestellte Werkzeughaltevorrichtung entspricht im wesentlichen der Werkzeughaltevorrichtung gemäß Abb. 5 bis 9, hat jedoch eine größere Breite zum Schleifen längerer Zapfenkonturen. Zu diesem Zweck ist der Führungskörper, der mit 56a bezeichnet ist, nach beiden Seiten verlängert. Das Klemmteil 53a hat eine dem Führungskörper 56a entsprechende Länge und an jedem Ende je zwei Laschen 54. Der sonstige Aufbau der Werkzeughaltevorrichtung gemäß Abb. 10 entspricht dem der Abb. 5 bis 9.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum Feinstziehschleifen mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten von Hub- und Wellenzapfen an drehfest eingespannten Kurbelwellen mit einem ringförmigen, in einer Achsebene geteilten Werkzeughalter zur Aufnahme von Feinstziehschleifwerkzeugen, der in Lagerflächen eines ebenfalls in einer Achsebene geteilten, arretierbaren Ringgehäuses drehbar gelagert ist, wobei der Werkzeughalter achsparallel zum Hub- und Wellenzapfen oszillierend antreibbar ist und das Ringgehäuse auf einem Maschinengestell angeordnet ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) innerhalb des Werkzeughalters (11) sind Ausrichtelemente (15) befestigbar, die bei geschissenem Ringgehäuse (1) den zu schleiienden Hub- und Wellenzapfen der Kurbelwelle (16) zum Ausrichten umfassen,

b) das Ringgehäuse (1) ist an einer Schwinge (4) befestigt, die im Maschinengestell (18) schwenk- und oszillierend antreibbar gelagert ist, wobei zwischen dem Maschinengestell (18) und der Schwinge (4) eine Fixiereinrichtung (36 bis 40) vorgesehen ist, durch den die Schwenkbewegung der Schwinge (4) arretierbar ist,

c) das Maschinengestell (18) ist auf einem Maschinentisch (29) auf die Kurbelwelle (16) zustellbar gelagert und vv^ist einen Stellzylinder (32) auf, dessen freies Ende in Zustellrichtung des Maschinengc (teils (18) am Maschinentisch (29) verschiebbar gelagert und über einen im Maschinentisch (29) verschiebbaren und mit ihm verspannbaren Spannzylinder (34) arretierbar ist, wobei der Stellzylinder (32) eine Steuereinrichtung aufweist, durch die der Stellzylinder (32) mit dem Maschinengestell (18) nach dem Entfernen der Ausrichtelemente (15) in die durch diese Ausrichtelemente (15) ermittelte Bearbeitungsposition des Werkzeughalters (11) rückstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringgehäuse (1) eine hydrostatische Lagerung für den Werkzeughalter (11) aufweist, wobei die Lagerflächen (41,44) aus je zwei seitlichen Ringflächen bestehen, die winklig zueinander angeordnet sind, wobei das die Lagerflächen (41, 44) verlassende hydrostatische Druckmittel als Schleifflüssigkeit für die Feinstziehschleifwerkzeuge (14) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillationsantrieb (23 bis 25) der Schwinge (4) einen Näherungsinitiator, beispielsweise einen induktiven Impulsgeber, aufweist, durch den der Oszillationsantrieb (23 bis 2S) abschaltbar ist, wenn die Schwinge (4) sich im Stillstand in ihrer Mittellage bezüglich ihrer Bewegung parallel zur Hub- und Wellenzapfenachse befindet.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringgehäuse (1) einen mit dem Werkzeughalter (11) zusammenwirkenden Näherungsinitiator, beisoielsweise einen induktiven Stirnimpulsgeber, aufweist, durch den der Drehantrieb (26 bis 28) des Werkzeughalters (11) abscbaltbar ist, wenn die Teilungsebene des Ringgehäuse_s (I) und des Werkzeughalters (11) im wesentlichen zusammenfallen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teil (2,3) des Ringgehäuses (1) zumindest einen federbelasteten Klemmhebel (50) aufweist, die mit einer an der Schwinge (4) angebrachten Arretiervorrichtung (8) in Wirkverbindung stehen, wobei im nicht arretierten Zustand des Ringgehäuses (1) die beiden Teile (12, 13) des Werkzeughalters (11) innerhalb des entsprechenden Teils (2, 3) des Ringgehäuses (1) verklemmbar sind.