DE2903622C3 - Vorrichtung zum Halten von Werkstücken, insbesondere von Zahnrädern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten mehrerer übereinander angeordneter Werkstücke nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung, mit der gleichzeitig die Pleuel­ augen mehrerer übereinander angeordneter Pleuelstangen bear­ beitet werden können, ist aus der DE-AS 11 82 104 bekannt. Die Werkstücke werden von der Seite her zwischen übereinan­ der angeordnete Werkstückaufnahmeplatten geschoben. Der Ab­ stand zwischen übereinander liegenden Werkstückaufnahmeplat­ ten ist dabei etwa gleich der Dicke der Werkstücke. Die ho­ rizontal allseitig beweglich gelagerten Werkstückaufnahme­ platten gewährleisten, daß sich jedes Werkstück horizontal nach der Achse des Honwerkzeugs einschwimmen kann. In axia­ ler Richtung können die Werkstückaufnahmeplatten ein Werk­ stück nur mit Spiel halten, da auch die an der oberen Tole­ ranzgrenze für die Werkstückdicke liegenden Werkstücke noch zwischen die Werkstückaufnahmeplatten passen müssen. Dieses axiale Spiel hat den Nachteil, daß die Werkstücke innerhalb ihrer Aufnahme kippen können. Dadurch wird die Bearbeitungs­ genauigkeit der Werkstücke erheblich beeinträchtigt. Insbe­ sondere können Fluchtungsfehler der Werkstückbohrung zu einer Bezugsfläche nicht beseitigt werden.

Aus der US 31 22 867 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die zu bearbeitenden Werkstücke (Pleuel) zwischen übereinan­ der angeordneten Werkstückaufnahmeplatten eingespannt wer­ den. Nach dem Einschieben werden die Werkstücke mit einem Einstelldorn zunächst ausgerichtet und dann unabhängig von­ einander durch hydraulisch wirkende Spannvorrichtungen fest­ geklemmt. Die Werkstückbohrungen weisen nach dem Ausrichten oft einen Restversatz auf, da der Einstelldorn entsprechend dem kleinsten vorkommenden Bohrungsdurchmesser ausgebildet sein muß. Dieser unvermeidbare Restversatz erfordert eine entsprechend große Bearbeitungszugabe und bedingt eine län­ gere Bearbeitungsdauer. Auch ist dadurch eine nicht vorher­ bestimmbare Veränderung der Achslage der Werkstückbohrung gegeben, so daß insbesondere bei der Bearbeitung der Bohrung eines Zahnrades die erforderliche Laufgenauigkeit der Boh­ rung zur Verzahnung nicht eingehalten werden kann.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (Maschinenmarkt, 1978, Heft 75, S. 1660) werden die Werkstücke, beispiels­ weise Zahnräder, kardanisch aufgehängt; jedes einzelne Werk­ stück wird für sich bearbeitet, um einen etwaigen Achsver­ satz zwischen der Achse des Honwerkzeuges und der Achse der Werkstückbohrung auszugleichen. Das kardanisch aufgehängte Werkstück kann dabei kleine Querbewegungen zum Honwerkzeug und zusätzlich Schwenkbewegungen ausführen, um das Werkstück gegenüber der Werkzeugachse frei beweglich zu halten. Es ist lediglich gegen Verdrehen und Bewegung in Achsrichtung gesi­ chert. Eine Korrektur von Richtung und Lage der Bohrungsach­ se zu einer Bezugsfläche ist mit einer derartigen Vorrich­ tung jedoch nicht möglich.

Bisher wurde davon ausgegangen, daß die Bestimmung der Rich­ tung und der Lage der Bohrungsachse zu einer Bezugsfläche ausreichend genau durch die Vorarbeit festgelegt werden kann, so daß beim Honen hauptsächlich Geometriefehler zu beseitigen sind, die Oberfläche zu verbessern ist und die Einhaltung enger Maßtoleranzen zu gewährleisten ist. Dieses trifft jedoch nicht zu, so daß nach einer Bearbeitung bei zahlreichen Werkstücken eine Schiefstellung der Bohrungsach­ se festgestellt werden kann. Insbesondere bei der Bearbei­ tung von Zahnrädern führt eine Schiefstellung der Bohrungs­ achse zur Außenverzahnung zu Einschränkungen bei der Ge­ brauchstauglichkeit des Werkstücks.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Halten von Werkstücken anzugeben, mit der Lagefehler der Werkstückbohrungsachse gegenüber einer Bezugsfläche während des Honbearbeitungsvorganges ausgeglichen bzw. vermieden werden können.

Die Aufgabe wird nach den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruches 1 gelöst.

Wesentlich dabei ist, daß jede Werkstückaufnahmeplatte axial unbeweglich im Lagerblock gehalten ist und das Werkstück mit einer Bezugsfläche auf der Werkstückaufnahmeplatte aufliegt. Das Werkstück wird dabei auf der zugehörigen Werkstückauf­ nahmeplatte durch eine Spannvorrichtung axial festgespannt, wobei die Spannvorrichtung selbst auf der Werkstückaufnahme­ platte gelagert ist. Die Werkstückaufnahmeplatte, das Werk­ stück und die Spanneinrichtung bilden somit eine Einheit, die sich aufgrund der Querbeweglichkeit der Werkstückauf­ aufnahmeplatte zum Honwerkzeug einschwimmen kann. Hierdurch wird eine hochgenaue Bearbeitung unter Vermeidung bzw. unter Ausgleich von Lagefehlern der Bohrungsachse erzielt.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird das Hon­ werkzeug mit einer Arbeitsspindel einer Honmaschine starr verbunden und ist an seinem freien Ende mit einem unterhalb der Werkstückaufnahmeplatten in dem Lagerbock achsgleich zur Arbeitsspindel angeordneten Führungslager mit kleinem radia­ len Spiel gelagert. Durch diese Führung des Honwerkzeugs im Lagerbock selbst wird eine erhöhte Bearbeitungsgenauigkeit erzielt.

Vorteilhaft wird jede Werkstückaufnahmeplatte mit einem He­ bel gegen Verdrehen gesichert, der an einer in größerem Ab­ stand von den Werkstückaufnahmeplatten angeordneten An­ schlageinrichtung abgestützt ist. Durch diese Abstützung werden die Werkstückaufnahmeplatten gegen Verdrehen in einer Art und Weise gesichert, die die zur Erzielung der hohen Be­ arbeitungsgenauigkeit erforderliche Querbeweglichkeit der Werkstückaufnahmeplatten nicht beeinträchtigt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den weiteren Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Erfindung ist nachfolgend in ihren wesentlichen Merk­ malen anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Aus­ führungsbeispiels im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung mit einem teilweisen Schnitt entlang der Linie I-I in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 2 mit nicht dargestelltem Honwerkzeug.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nimmt zwei in Werkstück­ aufnahmeplatten 2 eingelegte Werkstücke 1 auf, die durch fe­ derbelastete Hebel 26 axial festgeklemmt sind und von einem Honwerkzeug 4 mit radial gegen die Bohrungswand 5 der Werk­ stücke 1 anstellbaren Honleisten 6 in bekannter Weise durch Honen bearbeitet werden.

Die die Werkstücke 1 aufnehmenden, im wesentlichen rechteck­ förmigen Werkstückaufnahmeplatten 2 sind in Achsrichtung des Honwerkzeuges 4 übereinander angeordnet und einzeln für sich allseitig querbeweglich gelagert.

Dazu sind, wie Fig. 1 und 2 zeigen, auf einer Grundplatte 7 zu beiden Seiten einer mit dem Honwerkzeug 4 achsgleichen Durchgangs­ bohrung 8 paarweise angeordnete Lagerklötze 9 im Wechsel mit Di­ stanzstücken 10 so übereinandergestapelt und durch Schrauben 11 mit der Grundplatte 7 zu einem Lagerbock verbunden, daß Zwischen­ räume 51 für die Aufnahme der Werkstückaufnahmeplatten 2 entstehen.

Die Werkstückaufnahmeplatten 2 sind dabei, durch eine entsprechende Abstimmung der Höhe der Distanzstücke 10, sehr genau zwischen den Lagerklötzen 9 geführt, d. h. praktisch axial unbeweglich ge­ halten, während sie in der Querebene innerhalb vorbestimmter Grenzen frei beweglich sind. Die Grenzen sind beim Ausführungsbeispiel fest­ gelegt durch das Spiel, welches die beiden gegenüberliegenden Vor­ sprünge 12 jeder Werkstückaufnahmeplatte 2 innerhalb der nutförmigen Ausnehmung 13 der Distanzstücke 10 haben, in die sie sich hineinerstrecken.

Für die Güte des Arbeitsergebnisses ist mit von Bedeutung, daß der Kraftaufwand für die Querbewegung der Werkstücke 2 möglichst gering ist. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind daher die Lager­ stellen zwischen den Werkstückaufnahmeplatten 2 und den Lager­ klötzen 9 so konstruiert, daß es zur Ausbildung eines hydrosta­ tischen Filmes zwischen den Berührungsflächen kommt und ausschließ­ lich Flüssigkeitsreibung auftritt, welche bekanntermaßen einen niedrigen Reibungsbeiwert hat.

Hierzu wird, wie Fig. 1 und 2 zeigen, den Lager­ stellen durch Bohrungen 14, 15 Drucköl zugeführt. Die Bohrung 15 verläuft parallel zur Spindelachse von der Querbohrung 14 ausgehend durch alle Lagerklötze 9 und Werkstückaufnahmeplatten 2 hindurch und endet an der Grundplatte 7.

Die Werkstückaufnahmeplatten 2 und die Lagerklötze 9 weisen an ihrer Oberseite zu den Druckölbohrungen 14 konzentrisch verlaufende Ringnuten 16 auf, wodurch an der Ober- und Unterseite jeder Werk­ stückaufnahmeplatte 2 vier kreisringförmige Lagerflächen 17 be­ grenzt werden.

Für die Ölabfuhr sind von den Ringnuten ausgehende axial ver­ laufende Bohrungen 18 vorgesehen, die in eine Querbohrung 19 in der Grundplatte 7 münden.

Die Querbohrung 14 ist über ihren Anschluß 20 mit einer nicht gezeigten Druckölquelle und die Querbohrung 19 über ihren An­ schluß 21 mit einem Öltank leitungsverbunden.

Anstelle der vorteilhaften hydro­ statischen Lagerung kann auch eine andere Lagerung treten, bei­ spielsweise eine Wälzlagerung. In diesem Fall muß aber durch ge­ eignete Mittel dafür gesorgt sein, daß kein Honschlamm in die Lagerstellen eindringen kann.

Wie die Fig. 1 bis 3 weiter zeigen, ist für die Aufnahme der Werk­ stücke 1 in den Werkstückaufnahmeplatten 2 eine der Größe und Form der Werkstücke 1 angepaßte Ausnehmung 22 vorgesehen, die zu einer Stirnseite 23 der Werkstückaufnahmeplatte 2 hin offen ist. Von dieser Stirnseite 23 her kann ein Werkstück 1 in die Aus­ nehmung 22 soweit eingeschoben werden, daß die zu bearbeitende Bohrung annähernd achsgleich mit dem Honwerkzeug 4 verläuft. Das Werkstück 1 liegt dabei mit seiner Bezugsfläche 24 auf einem Ab­ satz 25 innerhalb der Ausnehmung 22 auf und wird in dieser Stel­ lung durch zwei gegenüberliegend angeordnete Spannhebel 26 für die Bearbeitung gehalten.

Die Spannhebel 26 sind dazu in einer Nut 27 in der Werkstückauf­ nahmeplatte 2 geführt und über eine, etwa in Hebelmittel liegende Auflagestelle 28 kippbar gelagert. An ihrem, dem Werkstück zugewandten, verbreiterten Ende 29 tragen die Spannhebel 26 zwei erhöhte Auflagestellen 30, die mit der Auflagestelle 28 ein gleichschenkliges Dreieck bilden.

Durch diese Dreipunkt-Anordnung wird eine, von der Genauigkeit der Spannfläche unabhängig wirkende, stets gleichmäßige Spannung der Werkstücke 1 erreicht.

Die Auflagestellen 28 und 30 werden beim Ausführungsbeispiel durch Zylinderstifte gebildet, die in entsprechende Aufnahmebohrungen fest eingepreßt sind und vorzugsweise aus Hartmetall bestehen.

Die Spannkraft wird durch ein Tellerfederpaket 31 erzeugt, das auf der einen Seite auf den Bund 32 eines Bolzen 33 drückt, welcher das Tellerfederpaket durchsetzt und fest mit dem Spannhebel 26 ver­ bunden ist. Der Bolzen 33 stützt sich auf der anderen Seite gegen die innere Begrenzung einer das Federpaket aufnehmenden Bohrung 34 an der Werkstückaufnahmeplatte 2 ab.

Das dem Werkstück 1 abgewandte Ende 35 jedes Spannhebels 26 reicht durch die Öffnung zwischen den Lagerklötzen 9 hindurch und ragt mit Spiel in eine Nut 36 einer Betätigungsstange 37 hinein. Wie Fig. 1 und 2 zeigt, ist beim Ausführungsbeispiel entsprechend der Anordnung der Spannhebel zu beiden Seiten der Vorrichtung, je eine Betätigungsstange 37 vorgesehen, wobei jeweils zwei Nuten 36 für die Aufnahme der übereinanderliegenden Enden 35 der Spannhebel 26 vorgesehen sind.

Zum Entspannen der Werkstücke werden die Betätigungsstangen 37 durch nicht gezeigte, bekannte Mittel, z. B. eine hydraulisch wirkende Zylinder-Kolbenanordnung, in Richtung des Pfeiles 38 bewegt. Da­ durch werden die Spannhebel 26 entgegen der Kraft des Federpaketes 31 betätigt und die Auflagestellen 30 kommen vom Werkstück frei. Die Werkstücke können nun entweder von Hand entnommen oder bei auto­ matisch arbeitenden Maschinen durch eine nicht dargestellte, an sich bekannte Ausstoßeinrichtung z. B. auf ein Transportband ausgestoßen werden.

In entsprechender Weise wird die Vor­ richtung mit unbearbeiteten Werkstücken, bestückt, wonach die beiden Be­ tätigungsstangen 37 in ihre Ausgangslage zurückbewegt werden. Die Spannhebel 26 werden dabei durch die Kraft des Feder­ paketes 31 die Werkstücke axial festspannen.

Die gleichzeitige Bearbeitung der übereinander angeordneten Werk­ stücke 1 erfolgt durch ein Honwerkzeug 4 mit radial verstellbaren Honsteinen 6 und festen Führungsleisten 40. Die Führungsleisten 40 erstrecken sich nahezu über die ganze Länge des Werkzeugkörpers hinweg und bilden einen Führungsdurchmesser, der nur geringfügig kleiner als die noch unbearbeiteten Werkstückbohrungen ausgelegt ist. Das Honwerkzeug 4 ist in eine Arbeitsspindel 41 einer nicht näher gezeigten Honmaschine starr, z. B. durch ein formschlüssiges Bajonett oder eine Schraubverbindung, eingespannt und an seinem dem Ein­ spannende gegenüberliegenden Ende 42 in einem in der Bohrung 8 der Grundplatte 7 angeordneten Führungslager 43 gehalten.

Das Ende 42 des Honwerkzeuges 4 und das Führungslager 43 sind konstruktiv so ausgelegt, daß über den gesamten Arbeitshub des Werkzeuges 4 die Führung durch das Lager 43 erhalten bleibt.

Zum erleichterten Einfahren des Honwerkzeuges 4 zu Beginn der Bearbeitung ist oberhalb der Werkstückaufnahme ein weiteres Führungslager 44 vorgesehen. Dieses ist koaxial zur Spindelachse auf einer oberen Deckplatte 45 angeordnet und hat einen, das auto­ matische Einfahren des Honwerkzeuges 4 ermöglichenden konischen Abschnitt 46 und wird während des Honvorganges vom Honwerkzeug mit größerem Spiel durchsetzt. Auch kann ein nur geringes Radialspiel vorhanden sein um eine gute Führung zu bewirken. In diesem Fall ist das Honwerkzeug voll gelenkig, z. B. über zwei Kugelgelenke, mit der Arbeitsspindel 41 verbunden.

Durch die mit geringem Abstand zu beiden Seiten der Werkstückauf­ nahme angeordneten Führungslager ist eine äußerst starre und kom­ pakte Lagerung und Führung des Honwerkzeuges gewährleistet.

Das bei der Bearbeitung vom Honwerkzeug 4 auf das Werkstück 1 aus­ geübte Drehmoment muß durch einen Anschlag an der Werkstückauf­ nahmeplatte 2 aufgenommen werden.

Durch die Begrenzung des allseitigen Spieles für die Querbewe­ gung der Werkstückaufnahmeplatten über die in die nutförmigen Ausnehmungen 13 der Distanzstücke 10 hineinragenden Vorsprünge 12 ist auch eine größere Verdrehung der Werkstückaufnahmeplatten 2 unmöglich gemacht. Um eine auch höchsten Ansprüchen genügenden Genauigkeit der Werkstücke zu erzielen ist vorgesehen, die Werkstückaufnahmeplatten gegen Ver­ drehen über einen als Hebel wirkenden längeren Arm 47 und eine, in größerem Abstand von den Werkstückaufnahmeplatten 2 angeordnete, spezielle Anschlageinrichtung 48 zu sichern.

Zu diesem Zweck ist das eine Ende des Armes 47 mit der Werkstück­ aufnahmeplatte 2 fest verbunden und das andere Ende erstreckt sich mit geringem seitlichem Spiel zwischen zwei Anschlagrollen 49 hindurch, die vorzugsweise durch handelsübliche Wälzlager gebildet sind. Die Anschlagrollen 49 sind drehbar in entsprechend aus­ gebildeten Lagerböcken 50 gelagert, welche mit größerem Abstand von der Spindelachse auf der entsprechend nach hinten verlängerten Grundplatte 7 fest angeordnet sind.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Halten mehrerer übereinander angeord­ neter Werkstücke, insbesondere Zahnräder, deren Boh­ rungen gleichzeitig mit einem Honwerkzeug (4) auf einer Honmaschine bearbeitbar sind, wobei die Werkstücke in jeweils einer Werkstückaufnahmeplatte (2) gehalten sind, die unabhängig voneinander quer zur Spindelachse der Honmaschine in einem Lagerbock allseitig bewegbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock eine Grundplatte (7) aufweist, auf der paarweise Lagerklötze (9) im Wechsel mit Distanzstücken (10) zur Bildung von den Werkstückaufnahmeplatten (2) aufnehmenden Zwischenräumen (51) befestigt sind, wobei jede Werkstückaufnahmeplatte (2) auf den Lagerklötzen (9) hydrostatisch gelagert und axial unbeweglich im Lagerbock gehalten ist und jedes Werkstück (1) mit einer Bezugsfläche (24) auf der Werkstückaufnahmeplatte (2) aufliegt und zur kippfreien Halterung auf der zugehörigen Werkstückaufnahmeplatte (2) jeweils durch eine Spanneinrichtung (26) axial festgespannt ist, wobei die Spanneinrichtung (26) auf der Werkstückaufnahmeplatte (2) gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung durch mindestens einen, vorzugsweise zwei diametral einander gegenüberliegende, federbela­ stete Spannhebel (26) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannhebel (26) kippbar gelagert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spannhebel (26) zwei Auflagestellen (28) am Werkstück (1) und einen Kippunkt aufweist, wobei die Auflage­ stellen (28) und der Kippunkt ein gleichschenkliges Dreieck bilden.

5. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spannhebel (26) mit auf den Eckpunkten eines gleichschenkligen Dreiecks angeordneten Auflagestellen (28, 30) am Werkstück (1) abstützen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagestellen (28, 30) durch in den Spannhebel (26) eingepreßte Hartmetallzylinderstifte gebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kippen aller Spannhebel (26) eine gemeinsame Betäti­ gungsvorrichtung (37) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhebel (26) mit ihren Enden (35) in Nuten (36) der Betätigungsvorrichtung (27) ragen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den den Lagerklötzen (9) zugewandten Stirnseiten jeder Werkstückaufnahmeplatte (2) je vier kreisförmige Lager­ flächen (17) vorgesehen sind, zu denen zur Druckölver­ sorgung Bohrungen (14, 15) geführt sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den einander zugewandten Stirnseiten der Werkstückaufnah­ meplatten (2) und der Lagerklötze (9) konzentrisch zur Drucköl zuführenden Bohrung (15) verlaufende und die Lagerflächen (17) begrenzende Ringnuten (16) vorgesehen sind, in die Bohrungen (18) für die Ölabfuhr münden.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Honwerkzeug (4) mit einer Arbeitsspindel (41) einer Honmaschine starr verbunden ist und an seinem freien Ende (42) in einem unterhalb der Werkstückaufnahme­ platten (2) in dem Lagerbock (7) achsgleich zur Ar­ beitsspindel angeordneten Führungslager (43) mit kleinem radialen Spiel gelagert ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Honwerkzeug (4) voll gelenkig mit der Arbeitsspindel (41) verbunden ist und in einem in Richtung der Werk­ zeugachse unterhalb und einem oberhalb der Werkstück­ aufnahmeplatten (2) angeordneten Führungslager (43 und 44) mit geringem radialen Spiel im Lagerbock geführt ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Werkstückaufnahmeplatte (2) mit einem Hebel (47) gegen Verdrehen gesichert ist, der an einer in größerem Ab­ stand von den Werkstückaufnahmeplatten (2) angeordneten Anschlageinrichtung (48) abgestützt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Hebels (47) mit der Werkstückaufnahme­ platte (2) fest verbunden ist, und daß das andere Ende mit geringem seitlichen Spiel zwischen zwei Anschlag­ rollen (49) der Anschlageinrichtung (48) ragt.