DE3119533A1 - "vorrichtung zum mechanischen bearbeiten ringfoermiger werkstuecke" - Google Patents

"vorrichtung zum mechanischen bearbeiten ringfoermiger werkstuecke"

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Description

3113533
- y-
Vorrichtung zum mechanischen Bearbeiten ringförmiger* Werkstücke.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mechanischen Bearbeiten, insbesondere Läppen, der Stoßkanten von an einer Stelle ihres Umfanges aufgeschnittenen ringförmigen Werkstücken, insbesondere von einzelnen oder zu einem Paket zusammengestellten Kolbenringen, bestehend aus minde stens einem dreh - und antreibbar gelagerten Bearbeitungswerkzeug.
Sowohl beim radialen Aufschneiden ringförmiger Werkstücke, insbesondere Kolbenringe, als auch beim Beschichten von insbesondere Kolbenring - Laufflächen mit verschleißfesten Werkstoffen, wie Chrom, Molybdän oder mit anderen Hartstofflegierungen, entstehen im Bereich der Stoßkanten Grate beziehungsweise Material überstände. Gerade bei KoI-benringen stellt sich das Problem, daß diese aus funktionel- len Gründen im Stoßbereich möglichst scharfkantig ausgebildet sein müssen, um im Betriebszustand das Durchblasen in diesem Bereich möglichst gering zu halten.
Um gratfreie Kanten zwischen den achsparallelen Stoßflächen und der äußeren Umfangsflache eines Kolbenringes zu erhalten, wurden die Kolbenringe mit zueinander ausgerichteten Stoßen paketiert, axial verspannt und beide Stoßflächen mittels einer rotierenden profilierten Schleifscheibe, deren Rotationsachse senkrecht zur Kolbenringachse verlief, bearbeitet. Dabei geschah es sehr häufig, daß durch das Schleifwerkzeug im Bereich der äußeren Stoßkanten der Kolbenringe Ausbrüche in der verschleißfesten Laufflächen -Schicht auftraten und damit die betroffenen Ringe unbrauch-
bar wurden»
Durch die GB - PS 300„185 ist es darüberhinaus bekannt, Kolbenringe im Bereich ihres Stoßes mittels einer rotierenden Schleifscheibe zu entgraten, wobei hier die Rotationsachse der Schleifscheibe parallel zur Kolbenringachse verläuft. Die Kolbenringe sind entweder auf einen Dorn aufgezogen ( Bearbeitung der äußeren Umfangsflache ), oder aber sie liegen einzeln mit ihren inneren Stoßkanten tO unter Eigengevdcht auf der Schieifscheibenumfangsflache auf ο Bei derart bearbeiteten Kolbenringen traten beim Entgraten oder Anfasen der äußeren Stoßkanten in gleicher Weise Ausbrüche in der Laufflächenschicht auf..
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit einem dreh - und antreibbaren Werkzeug zum mechanischen Bearbeiten der Stoßkanten von insbesondere beschichteten Kolbenringen oder ähnlichen Werkstücken zu verbessern, damit Schichtausbrliche oder sonstige Kantenbeschädigungen vermieden werden und gleichzeitig relativ scharfe Stoßkanten erhalten bleiben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bearbeitungswerkzeug aus einer Läppstange besteht, die eine wesentlich größere axiale Abmessung als das Werkstück aufweist, und daß zwischen der Läppstange und dem Werkstück eine axial oszillierende Relativbewegung ausführbar ist« Durch die kombinierte rotierende und oszillierende Bewegung der Läppstange in Verbindung mit dem beim Läppvorgang relativ geringen und über das zu verwendende Läppmittel steuerbaren Materialabtrag ist gewährleistet, daß zum einen Grate und Material überstände vollständig und
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ohne Ausbrüche entfernt werden und zum anderen die bearbeitete Werkstückkante nahezu scharfkantig erhalten bleibt. Dies ist vor allen Dingen durch den Umstand bedingt, daß kein relativ hartes Schleifwerkzeug, sondern eine Läppstange Verwendung findet, bei welcher flüssiges oder pastö- ses, relativ weiches Läppmittel zugegeben wird und über die Läppzeit die Menge des abzutragenden Gratwerkstoffes gesteuert werden kann.
tO Prinzipiell ist eine Einzelbearbeitung des Werkstückes möglich. Vorzugsweise sind mehrere, axial relativ niedrige Kolbenringe zu einem Paket zusammengefaßt und liegen mit den beiden äußeren Stoßkanten auf der Läppstange auf, wobei der Durchmesser der Läppstange größer ist als die Stoß- breite. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiger Gratabtrag an beiden Stoßkanten gleichzeitig sichergestellt. Außerdem erscheint es zweckmäßig, wenn das Werkstück stillstehend und die Läppstange beweglich angeordnet ist. In der Regel sind Kolbenringe nur im Bereich der äußeren Umfangsflache, nämlich der Lauffläche, mit einer Schicht aus besonders verschleißfestem Werkstoff versehen. Mit dieser Vorrichtung können natürlich auch die inneren Stoßkanten der Kolbenringe oder ähnlicher Werkstücke, wie Synchronringe, Spannringe und dergleichen, bearbeitet werden.
Um eine beim Bearbeiten beider Stoßkanten gleichmäßige Belastung insbesondere der Laufflächenschicht sowie auch einen gleichmäßigen Verschleiß der Läppstange sicherzustellen, wird vorgeschlagen, daß letztere neben der axial oszillierenden Bewegung auch eine oszillierende Drehbewegung ausführt.
Für den normalem Anvrendungsfaii 1st die La'ppstange zylindrisch ausgebildet» Sind zum Beispiel aufgeschnittene Werkstücke zu bearbeiten, die eine stärkere Fase zulassen oder sie gar fordern, kann eine kegelige La'ppstange mit geneigt zur Werkstückachse verlaufender Rotationsachse verwendet werden«
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß sind - bei Verwendung von zylindrischen LSppstangen - die axialen Enden
tO derselben konisch abfallend ausgebildet, so daß der mittlere Arbeitsbereich der Stange im Durchmesser größer dimensioniert ist als die beiden endseitigen Lagerstellen der Läppstange. So wird dem im oszillierenden. Bereich der La'ppstange verstärkt auftretenden Werkzeugverschleiß entgegengewirktc, wobei die Stange dann über ihre gesamte Laufzeit im wesentlichen zylindrisch bleibt.
Zum Entgraten der Stoßkanten insbesondere von Kolbenringen und zum Glätten feiner Ausbrüche ist der Durchmesser der La'ppstange derart ausgebildet daß die entstehenden feinen Fasen etwa unter einem Winkel von 45Ö verlaufen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung ist darin zu sehen„ daß die Läppstange im Bereich ihrer beiden axialen Enden jeweils zwischen mindestens drei Hartmetal!plättchen gelagert ist, die unter einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet ur4s bezogen auf die LäppstangeB radial zustellbar sind. Damit ist der Vorteil verbundens daß für unterschiedliche Werkstückdurchmesser und / oder Stoßbreiten auch unterschiedlich dimensionierte Läppstangen Verwendung finden können«
Sollen mehrere Werkstücke, insbesondere Kolbenringe, in einem Arbeitsgang bearbeitet werden, werden sie mit ihren Stößen auf einer separaten Vorrichtung ausgerichtet, mittels einer Spannzange axial verspannt und so in die erfindungsgemäße Vorrichtung eingebracht. Dort wird die Zange axial entspannt, wobei sich die Werkstücke dann mit axialem Spiel zwischen den beiden Backen der Spannzange erstrecken. Die Spannbacken der Spannzange bilden somit gleichzeitig axiale Führungsanschläge für die KoI- ringe während der Läppbearbeitung der Stoßkanten. Insbe sondere größere Werkstücke liegen infolge ihres größeren Eigengewichtes nur unter Eigengewicht auf der Läppstange auf, während kleinere, leichtere Werkstücke mittels eines diametral zur Läppstange angeordneten Zusatzgewichtes an dieselbe angedrückt werden können. Um Beschädigungen an der vorzugsweise beschichteten äußeren Umfangsfläche der Werkstücke zu vermeiden und um ein gleichmäßiges Andrücken aller Werkstücke zu erreichen, ist das Gewicht in seinem Auflagebereich mit einer elastischen Schicht versehen. Zur Vereinfachung der gesamten Vorrichtung ist es sinnvoll, die Spannzange so auszubilden, daß der die beiden Backen verbindende Bereich als Zusatzgewicht ausgebildet ist, so daß lediglich ein Teil zum Spannen, Führen und Beschweren der Werkstücke notwendig ist.
Um neben der axialen auch eine radiale Führung der Werkstücke zu erzielen, sind beidseitig der Werkstücke mit radialem Spiel achsparallel verlaufende Platten vorgesehen, die vorzugsweise in Abhängigkeit vom Werkstückdurchmesser radial zustellbar sind.
Einem weiteren vorteilhaften Gedanken der Erfindung gemäß,
BAD ORIGINAL
der insbesondere bei größeren Werkstücken mit relativ breitem Stoß Anwendung finden kann, werden zwei achsparallele LSppstangens die vorzugsweise mit gegenläufiger Drehrich» tung antreibbar sind* zur Bearbeitung der Stoßkanten eingesetzt, wobei die Durchmesser dieser Läppstangen kleiner als die Stoßbreite des Werkstückes sind.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben» Es zeigen
Figuren 1 a und 1 b Prinzipskizzen des Bearbeitungsvorganges mit einer oder zwei Läppstangen Figuren 2 und 3 zwei Ansichten der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Die Figuren 1 a und 1 b stellen Prinzipskizzen des eigentlichen Bearbeitungsvorganges dar. Es sollen vorzugsweise Kolbenringe 1 bearbeitet werden, die im Bereich ihrer äußeren Umfangsflache der Lauffläche mit einer verschleißfesten Schicht 2S zum Beispiel aus Chrom, versehen sind. Die Kolbenringe 1 sind an einer Stelle ihres Umfanges aufgeschnitten2 so daß ein Spalt 3 entsteht, der sogenannte Stoß. Nach dem Beschichten und / oder Vorschleifen der Kolbenringe 1 verbleibt an den Kanten 4,5 vielfach ein Material überstand C Grat ) 6,7, der sich im Betriebszustand des Kolbenringes 1 negativ auswirken würde. Diesen Grat β,7 gilt es nun, derart zu entfernen, daß möglichst scharfe Kanten, also nur geringfügige., kaum wahrnehmbare Fasern,, entstehen. Die Kolbenringe 1 liegen hierbei unter Eigengewicht entweder auf einer ( Figur t a ) oder zwei ( Figur 1 b ) Läppstangen 8D9s10 mit ihren Stoßkanten aufo Die LHppstangen 8s9»10 führen während des Bearbei-
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tungsYorganges sowohl eine rotierende als auch eine in axialer Richtung oszillierende Bewegung aus. Ist nur eine Läppstange 8 vorhanden ( Figur 1 a ), so führt diese neben der oszillierenden Axialbewegung auch eine oszillierende Drehbewegung aus. Auf diese Weise werden Kantenausbrüche beim Abtragen des Grates 6,7 vermieden. Bei Verwendung von zwei achsparallelen Läppstangen 9,10 ( Figur 1 b ) führen diese neben der oszillierenden Axial bewegung gegenläufige Drehbewegungen aus. Zwei Läppstangen 9,10 TO kleineren Durchmessers werden dann eingesetzt, wenn der Stoß eine gewisse Breite, zum Beispiel 20 mm, Überschreitet.
Die Figuren 2 und 3 zeigen eine nach der Prinzipskizze
Figur 1 a ausgebildete erfindungsgemäße Vorrichtung 11 in der Vorder - und in der Seitenansicht. Sie besteht im wesentlichen aus auf einer Grundplatte 12 montierten, in Bezug auf das Werkstück 17 verstellbaren Platten 13,14, 15,16, zwischen denen das Werkstück 17 - hier ein aus mehreren Kolbenringen zusammengesetztes Paket - sowohl mit axialem als auch mit radialem Spiel gehalten wird. In axialer Richtung gesehen, sind 1n den von Winkeln 13a,14a getragenen und stirnseitig zum Werkstück angeordneten Platten 13,14 Ausnehmungen 18,19 mit gleichem Abstand von der Grundplatte 12 eingebracht, die die Läppstange 8 aufnehmen. Die parallel zur Werkstückachse verlaufenden Platten 15,16 werden von Winkeln 15a, 16a getragen und sind höhenverstellbar, um so unterschiedlichen Werkstückdurchmessern angepaßt werden zu können, das heißt die unterschiedlichen Werkstücke radial halten beziehungsweise führen zu können. Die das Werkstück 17 axial führenden Platten 13,14 sind, von einem Ende 21
ausgehend, jeweils mit einem Schlitz 22 versehen. Am Boden 23 der Schlitze 22 sind Hartmetallplättchen 24 angeordnet, die einen Teil der Läppstangenlagerung bilden. Die auf den Hartmetall plättchen 24 ruhende Lä'ppstange 8 ist von zwei weitern^ mit einer Führung 25 verbundenen Hartmetallplättchen 25S27 umgeben, die am Umfang der Läppstange 8 anliegen und je nach Durchmesser der Läppstange 8 höhenverstellbar sind. Auf diese Weise wird eine einfache Lagerung für unterschiedliche Läppstangendurchmesser geschaffenj, die zudem noch relativ verschleißarm ist. Ober eine Kupplung 28 ist die Läppstange 8 mit einem nicht i-föiter dargestellten Antrieb 29 verbunden, der sowohl eine oszillierende Drehbewegung als auch eine.oszillierende Axial bewegung erzeugt. Das Werkstück 17 wird mittels einer Spannzange 30 derart in die Vorrichtung 11 eingebracht;, daß die einzelnen, vorher im Stoß ausgerichteten Kolbenringe mit ihren äußeren Stoßkanten 4,5 auf der Läppstange 8 aufliegen. Die Spannzange 30 wird hierbei in den bereits erwähnten Schlitzen 22 geführt. Nach dem Einbringen der Werkstücke 17 in die Vorrichtung 11 wird die Spannzange 30 axial entspannt, und die Werkstücke 17„ hier Kolbenringe, liegen mit axialem Spiel sowohl zwischen den Backen 33934 der Spannzange 30 als auch zwischen den Platten 13a14. Um5 insbesondere bei Kolbenringen mit größeren Durchmessern (^60 mm ), ein Auffedern und ein damit verbundenes ungleichmäßiges Entgraten der Kanten 4,5 zu vermeiden,, werden diese mittels eines mit der Spannzange 30 verbundenen Gewichtes 35, beispielsweise aus Aluminium, zusätzlich an die Läppstange 8 angedrückt,, Sowohl zur Vermeidung von Kratzern oder ähnlichen Beschädigungen auf der beschichteten Lauffläche der Kolbenringe 17 als auch'zum gleichmMßigen Andrücken
aller Werkstücke an die Läppstange ist die Auflagefläche des Gewichtes 35 mit einer elastischen Schicht 37 versehen. Sind die Kolbenringe 17 - wie vorab beschrieben - in der Vorrichtung 11 mit radialem und axialem Spiel angeordnet, wird über den Antrieb 29 die Läppstange 8 derart bewegt, daß zum Beispiel bei einer Werkstücklänge von 200 mm die Läppstange 8 einen Hub von ca. 60 mm ausführt und dabei bei jedem Hub einmal um 360 Grad gedreht wird. Das Läppmittel wird entweder kontinuierlich über nicht weiter dargestellte Leitungen zugegeben, oder aber die Läppstange wird vor dem Arbeitsgang damit eingerieben.

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    Vorrichtung zum mechanischen Bearbeiten, insbesondere Lippen, der Stoßkanten von an einer Stelle ihres Umfanges aufgeschnittenen ringförmigen Werkstücken,, insbesondere von einzelnen oder zu einem Paket zusammengestellten Kolbenringen, bestehend aus mindestens einem dreh - und antreibbar gelagerten Bearbeitungswerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das BeaHbeitungswerkzeug eine Lä'ppstange ( 20 ) ist, die eine wesentlich größere axiale Abmessung als das Werkstück ( 17 ) aufweist, und daß zwischen der Läppstange { 20 ) und dem Werkstück ( 17 ) eine axial oszillierende Relativbewegung ausführbar ist.
    Vorrichtung nach Anspruch 1S dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Lä'ppstange ( 20 ) nur geringfügig größer ist als die Breite des im Werkstück ( 17 ) vorhandenen Stoßes ( 3 ).
    Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück ( 17 } stillstehend und die Lä'ppstange { 20 ) beweglich angeordnet ist.
    Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 39 dadurch gekennzeichnet9 daß die Läppstange ( 20 ) wa'hrend der axial oszillierenden Bewegung eine oszillierende
    Vorrichtung nach dsn Ansprüchen 1 bis 4S dadurch gekennzeichnet ρ daß die Läppstange ( 20 ) zylin-
    - 2 -drisch ausgebildet ist.
    . Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Läppstange ( 20 ) im Bereich ihrer axialen Enden derart konisch ausge bildet ist, daß der mittlere Arbeitsbereich einen größeren Durchmesser aufweist als die endseitigen Lagerstellen der Läppstange ( 20 ).
    7 . Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Läppstange ( 20 ) im Bereich ihrer beiden axialen Enden zwischen mindestens drei Hartmetall plättchen ( 24,26,27 ) gelagert ist.
    . Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartmetall plättchen ( 24,26,27 ), bezogen auf die Läppstange ( 20 ), radial zustellbar sind. 20
    . Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück ( 17 ) während des Bearbeitungsvorganges mit axialem Spiel zwischen den Backen ( 33,34 ) einer Spannzange ( 30 ) gehalten ist.
    . Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß diametral zur Läppstange ( 20 ) ein das Werkstück ( 17 ) an dieselbe andrückendes Zusatzgewicht ( 35 ) vorgesehen ist.
    . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich-
    net9 da8 das Zusatzgewicht ( 35 ) in seinem dem Werkstück ( 17 ) zugewandten Bereich mit einer elastischen Schicht ( 37 ) versehen ist.
    12 „ Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch
    gekennzeichnet, daß das Zusatzgewicht (35 ) mit
    der Spannzange ( 30 ) zusammenwirkt.
    „ Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig der Werkstücke ( 17 ) mit radialem Spiel achsparallel verlaufende Platten ( 15J6 ) vorgesehen sind.
    „ Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnets daß die Platten ( 15,16 ) in Abhängigkeit vom
    Werkstückdurchmesser radial zustellbar sind.
    ο Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14, gekennzeichnet durch die Verwendung zweier achsparalleler Läppstangen ( 9a10 )s deren Durchmesser kleiner ist als die Stoßbreite des Werkstückes»
    . Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet;, daß die Läppstangen ( 9,10 ) mit gegenläufiger Drehrichtung antreibbar sind.
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