DE3316257C1 - Maschine für die Bearbeitung des Stoßes von an einer Stelle ihres Umfanges aufgeschnittenen Werkstücken - Google Patents

Description

• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß, bezogen auf die Vorschubrichtung der Werkstücke, unmittelbar vor dem Bearbeitungswerkzeug im Übergangsbereich des konischen in den zylindrischen Bereich der Matrize, ein in den Stoß der Werkstücke eingreifender Führungskörper angeordnet ist. Den Führtingskörper in dem angegebenen Bereich vorzusehen, hat den Vorteil, daß der Stoß der Werkstücke, bedingt durch deren Durchinesserverjüngung in diesem Bereich, noch nicht ganz geschlossen ist und somit der Führungskörper ohne größeren Kraft- bzw. Reibungsaufwand in den Stoß eingreifen kann. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß selbst Werkstücke, die sich in einem nicht geführten Bereich des Einführkonus in Umfangsrichtung versetzen, in ausgerichteter Lage dem Bearbeitungswerkzeug zugeführt werden können, welches dann die weitere Führung übernimmt. Weiterhin vorteilhaft ist hier zu sehen, daß selbst bei zwangsläufig auftretenden Durchmesserunterschieden oder unterschiedlichen radialen Wandstärken im Paket jedes Werkstück individuell auf seine Stoßmitte ausgerichtet wird. Durch die Anordnung des Führungskörpers axial unmittelbar vor dem Bearbeitungswerkzeug wird ein neuerlicher Versatz der Werkstücke ausgeschlossen Sämtliche Werkstücke, insbesondere Kolbenringe, können somit in gleicher Weise bearbeitet werden, so daß allenfalls stichprobenartige Kontrollen auf Maßhaltigkeit innerhalb eines Paketes durchgeführt werden müssen.
• Des weiteren ist es sinnvoll, daß die Werkstücke, axial zwischen zwei Werkzeugen gehalten, in die Matrize eingebracht werden. Die einzelnen Werkstücke liegen somit ohne axiale Druckeinwirkung zwischen den Werkzeugen und können sich demzufolge unter radialer Eigenspannung, wie sie insbesondere bei Kolbenringen gegeben ist, der sich verändernden Kontur der Matrize anpassen.
• Der Führungskörper, der einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß radial von innen her in den Stoß der Werkstücke eingreift, verjüngt sich in diesem Bereich konisch. Eine bevorzugte Kontur des Führungskörpers wird in einer rollenförmigen Ausbildung desselben gesehen. Diese Rolle wird drehbar gelagert und beugt somit dem auftretenden Verschleiß gegenüber einem starren, länglichen Körper vor.
• Es wird weiterhin vorgeschlagen, die Rolle neben ihrer drehbaren Lagerung federnd aufzuhängen. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß sich der Justierkonus, ohne zu verklemmen, unterschiedlichen axialen Ringhöhen beziehungsweise radialen Wandstärken anpassen kann. Die theoretisch mögliche Stoßjustiergenauigkeit hängt bei ausreichender Andruckkraft der Rolle vom Eingriffsdurchmesser und dem Konuswinkel der Rolle sowie von der axialen Werkstückhöhe und dem Konuswinkel der Matrize ab. Eine bevorzugte federnde Abstützung für die Rolle ist darin zu sehen, daß mindestens eine Blattfeder auf der dem Stoß abgewandten Seite des Führungskörpers angeordnet ist. Je nach Einsatzgebiet kann es gegebenenfalls sinnvoll sein, die Rolle beziehungsweise deren Lagerung so auszubilden, daß sie in Abhängigkeit von unterschiedlichen axialen Werkstückhöhen beziehungsweise bei Kolbenringen in Abhängigkeit von den Kräften, die von den Ringen auf die Matrize ausgeübt werden, axial eingestellt werden kann. Zur Vermeidung von radialem Einfallen im Stoßbereich, insbesondere bei Kolbenringen, infolge der radialen Schnittkraftkomponente des Bearbeitungswerkzeuges wird vorgeschlagen, im Bereich des Führungskörpers, vorzugsweise beidseitig, jeweils eine Abstützung vorzusehen, die am Innenumfang der Werkstücke anliegt. Diese kann dann stiftförmig ausgebildet und mit dem Führungskörper verbunden sein. Die Einstellung der Abstützung richtet sich hierbei nach dem Durchmesser des Führungskörpers und der Krümmung sowie der Wandstärke der Werkstücke.
• Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß ist die Abstützung für die Werkstücke im Gegensatz zur Angriffsfläche der Rolle ausschließlich im zylindrischen Bereich der Matrize angeordnet. Durch diese Maßnahme wird eine gute Kraftübertragung vom Werkzeug auf die Werkstücke und somit auf die Abstützelemente erzielt.
• Zwecks einfacheren konstruktiven Aufbaues der Maschine wird ferner vorgeschlagen, daß das Bearbeitungswerkzeug durch einen Schlitz radial in die Matrize einführbar ist, wobei die Drehrichtung desselben der Vorschubrichtung der Werkstücke entspricht. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß insbesondere bei beschichteten Kolbenringen der Stoßkantenausbruch, bedingt durch die Belastung der Schicht (Gleichlaufbearbeitung), erheblich reduziert wird.
• Bevorzugte Einsatzgebiete werden in dem Stoßschleifen, Stoßschneiden und Stoßkantenfasen gesehen.
• Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 und 2 Maschine zum Stoßkantenschneiden von Kolbenringen in unterschiedlichen Ansichten.
• In den Fig 1 und 2 ist als Prinzipskizze die erfindungsgemäße Maschine 1 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Maschine 1 besteht aus einer Matrize 2, die sich, in Vorschubrichtung 3 gesehen, aus einem konisch (trichterförmig) verjüngenden Bereich 4, einem zylindrischen Bereich 5, einem konisch sich erweiternden Bereich 6 sowie einem weiteren zylindrischen 7 und sich konisch erweiternden Bereich 8 zusammensetzt.
• Ein Paket 9, welches aus mit einer verschleißfesten Schicht 10 versehenen Kolbenringen 11 zusammengesetzt ist, wird axial spielfrei zwischen ein Eindrückwerkzeug 12 und ein Gegenhaltewerkzeug 13 gehalten. Das Paket 9 wird in diesem axial gehaltenen Zustand in axialer Richtung mit definiertem Vorschub 3 in den konischen Bereich 4 der Matrize 2 eingeführt. Da die Kolbenringe 11 mit einem in axialer Richtung verlaufenden Spalt (Stoß) versehen sind, der mittels eines Schleifwerkzeuges 15 auf genaues Maß nachgeschliffen werden soll, ist es erforderlich, die einzelnen Kolbenringe 11 im Paket 9 vorzuzentrieren. Dies geschieht einerseits axial außerhalb der Matrize 2 durch ein in den Stoß 14 eingreifendes Vorjustierblech 16 sowie beiderseits des Stoßes 14 angeordnete, radial bewegliche Niederhalter 17, 18, die den Einlauf des Paketes 9 in den Konus 4 sicherstellen sollen. Axial außerhalb der Matrize 2 liegt das Paket 9 auf einem winkelförmigen Führungsblech 19 auf. Unter Verjüngung des Durchmessers der Kolbenringe 11 während des Eindringens in den Konus 4 wird das gesamte Paket 9, axial zwischen den Werkzeugen 12 und 13 gehalten, in den Arbeitsbereich der Schleifscheibe 15 gebracht. Dieser ist in den Bereichen 5 bis 7 der Matrize 2 angeordnet. Die Schleifscheibe wird radial von außen durch einen axial verlaufenden Schlitz 20 in die Matrize 2 eingeführt, wobei sich ihre Angriffsfläche mit den Kolbenringen 11 im Bereich des zylindrischen Teiles 5 befindet. Erfindungsgemäß ist axial unmittelbar vor der Schleifscheibe 15 ein Führungskörper 21 in Form einer drehbar gelagerten Rolle angeordnet.
• Die Rolle 21 hat die Aufgabe, daß die Kolbenringe 11, die durch das Führungsblech 16 auf Stoßmitte außerhalb der Maschine 1 ausgerichtet worden sind und sich gegebenenfalls im nicht geführten konischen Bereich 4 in Umfangsrichtung gegeneinander versetzen, im zylindrischen Arbeitsbereich wieder justiert werden. Insbesondere bei unrund hergestellten Kolbenringen 11 ist es aus Gründen der Dichtigkeit zwingend erforderlich, diese im Stoßbereich so zu bearbeiten, daß sie im Einbauzustand mit am Ilmfang gleichmäßiger Kraft an einer korrespondierenden Zylinderlauffläche oder derglei- chen anliegen. Zum Ausgleich von unterschiedlichen axialen Höhen beziehungsweise radialen Wandstärken einzelner Kolbenringe 11 im Paket 9 ist die Rolle 21 an Blattfedern 22 aufgehängt. Die Rolle 21 weist im Eingriffsbereich 23 mit dem Stoß 14 ein spitzwinkliges Profil auf. Zur Vermeidung von radialem Einfallen der Kolbenringe 11 infolge der radialen Schnittkraftkomponente der Schleifscheibe 15 sind, in Umfangsrichtung gesehen, unmittelbar neben der Rolle 21 zur besseren Abstützung beidseitig weitere Führungselemente 24, 25 vorgesehen, die an der inneren Umfangsfläche 26 in Stoßnähe der Kolbenringe 11 anliegen, zum Beispiel mittels zylindrischer Hartmetallstifte. Die so vorjustierten Kolbenringe 11 werden dann durch die Schleifscheibe im Gleichlaufverfahren auf Maß bearbeitet, wobei durch die Wahl dieses Verfahrens die verschleißfeste Schicht 10 im Bereich der Schnittstelle kaum belastet wird und somit Stoßkantenausbrüche nahezu eliminiert werden. Die so nachgeschliffenen Kolbenringe 11 können sich dann in den sich anschließenden Bereichen 6 bis 8 unter radialer Eigenspannung anlegen, wobei zumindest im konischen Bereich 8 wieder eine Führungsschiene 27 zur Aufnahme der Kolbenringe 11 für deren ausgerichtete weitere Bearbeitung angebracht ist.

Claims (15)

1. Patentansprüche: 1. Maschine für die Bearbeitung des Stoßes von an einer Stelle ihres Umfanges aufgeschnittenen Werkstücken, insbesondere von mit einer verschleißfesten Schicht versehenen Kolbenringen, bestehend aus einer Zuführeinrichtung für die vorzugsweise paketierten und vorjustierten Werkstücke, einer im wesentlichen zylindrischen, mit einem Einführkonus versehenen Matrize sowie einem Bearbeitungswerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß, bezogen auf die Vorschubrichtung (3) der Werkstükke (11), unmittelbar vor dem Bearbeitungswerkzeug (15) im Übergangsbereich des konischen (4) in den zylindrischen Bereich (5) der Matrize (2) ein in den Stoß (14) des Werkstückes (11) eingreifender Führungskörper (21) angeordnet ist.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke (11), axial zwischen Werkzeugen (12, 13) gehalten, in die Matrize (2) einführbar sind.
3. 3. Maschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (21) im Bereich seiner dem Stoß (14) zugewandten Fläche (23) sich konisch verjüngt.
4. 4. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (21) radial von innen in den Stoß (14) eingreift
5. 5. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (21) rollenförmig ausgebildet ist.
6. 6. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (21) drehbar und federnd gelagert ist.
7. 7. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Lagerung aus mindestens einer Blattfeder(22) besteht.
8. 8. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (22) auf der dem Stoß (14) abgewandten Seite des Führungskörpers (21) angeordnet ist.
9. 9. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (21) in Abhängigkeit unterschiedlicher axialer Werkstückhöhen axial einstellbar ist.
10. 10. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch mindestens eine zusätzliche, am Innenumfang (26) des beziehungsweise der Werkstücke (11) angreifende Abstützung (24, 25) im Bereich des Führungskörpers (21).
11. 11. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (24, 25), in Umfangsrichtung gesehen, beidseitig des Führungskörpers (21) erfolgt.
12. 12. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (24, 25) aus mit dem Führungskörper (21) verbundenen Stiften besteht.
13. 13. Maschine nach den Ansprüchen I bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (24, 25) im zylindrischen Bereich (5) der Matrize (2) vorgesehen ist
14. 14. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungswerkzeug (15) durch einen axial verlaufenden Schlitz (20) radial in die Matrize (2) einführbar ist,
15. 15. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 14. da- durch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Bcarbeilungswerkzcuges (15) der Vorschubrichtung (3) des beziehungsweise der Werkstücke (11) cntspricht.

    Die Erfindung betrifft eine Maschine für die Bearbeitung des Stoßes von an einer Stelle ihres Umfanges aufgeschnittenen Werkstücken, insbesondere von mit einer verschleißfesten Schicht versehenen Kolbenringen, bestehend aus einer Zuführeinrichtung für die vorzugsweise paketierten und vorjustierten Werkstücke, einer im wesentlichen zylindrischen, mit einem Einführkonus versehenen Matrize sowie einem Bearbeitungswerkzeug.

    Der DD-PS 87 457 ist bereits eine Maschine zum Schneiden der Federungsspalte von Kolbenringen zu entnehmen, die in horizontaler Anordnung hintereinander eine Vorschubstange, eine Speicherschiene zum Aufhängen eines Ringpaketes und eine Spannvorrichtung mit konischem Einführungstrichter aufweist, hinter welcher ein Scheibenfräser zum Schneiden der Ringschlitze angeordnet ist. Im stirnseitigen Bereich des Einführungstrichters ist ein federbelasteter Keil vorgesehen, der zur Vorzentrierung der für die sich in dem Trichter vom Durchmesser her verjüngenden Kolbenringe dient. Nachteilig an einer derartigen Maschine ist zu bemerken, daß die Kolbenringe zwar vorzentriert, jedoch in dem sich verjüngenden Trichter sich selbst überlassen werden. Bedingt durch den axialen Vorschub und die Reibung im Trichter sowie die auch zwischen den einzelnen Kolbenringen auftretende Reibung, geschieht es häufig, daß die vorzentrierten Kolbenringe, wenn auch nur geringfügig, gegeneinander in Umfanges richtung versetzt werden. Dieser Versatz ist jedoch bei Präzisionswerkstücken nicht vertretbar, da nach erfolgter Bearbeitung der Stoßbereiche sich im Betriebszustand unterschiedliche Kräfte am jeweiligen Kolbenringumfang ergeben können, die das Betriebsverhalten (Dichtigkeit) negativ beeinflussen.

    Eine weitere Maschine zur Bearbeitung des Stoßes von Kolbenringen ist durch die US-PS 1946881 bekannt. Sie ist vom Aufbau her mit der vorab beschriebenen zu vergleichen. Unterschiede sind lediglich darin zu sehen, daß der ebenfalls im strinseitigen Bereich des Einführungstrichters angeordnete Keil sich axial bis in den Trichter erstreckt. Die vorab angesprochenen Nachteile hinsichtlich des Versatzes der Kolbenringe im nicht geführten Bereich kommen hier jedoch ebenfalls voll zum Tragen.

    Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin zu sehen, die Maschine so auszubilden, daß bei der Bearbeitung des Stoßes von Werkstücken, insbesondere von Kolbenringen, kein die Funktionsfähigkeit im Betriebszustand beeinträchtigender Versatz vor und während des Bearbeitungsvorganges mehr auftritt.