DE3316662A1

DE3316662A1 - Verfahren zur erzeugung der arbeitsflaeche eines nockens durch schleifen sowie maschine zur ausfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3316662A1
Application number: DE19833316662
Authority: DE
Inventors: Bernardo Torino Voglino
Original assignee: Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1982-05-07
Filing date: 1983-05-06
Publication date: 1983-11-10
Also published as: FR2526349A1; IT1155188B; DE3316662C2; IT8267601A0; FR2526349B1; JPH0615146B2; GB2122520B; GB2122520A; JPS5930659A; GB8312123D0

Description

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Dipl.-lng. H. Weltkmann, Dipl.-Phjfs. Dr. K. Findce 6. M S ί 1983

Dipl.-lng. F. A. Weidmann, DlpUhem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechfel Möhlsfralje 22 · 8000 Mönchen 80

PIAT AUTO S.p.A. Corso Giovanni Agnelli 200 Turin / Italien

Verfahren zur Erzeugung der Arbeitsfläche eines Nockens durch Schleifen sowie Maschine zur Ausführung des Verfahrens^

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer gezogenen Oberfläche, die um eine geradlinige Längsachse gewunden ist und die Arbeitsfläche eines Nockens bildet, sowie eine Maschine zur Ausführung des Verfahrens.

Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Maschine der in der deutschen Patentanmeldung P 33 09 424.1 beschriebenen Art.

Das in dieser Patentanmeldung beschriebene Verfahren umfaßt folgende Verfahrensschritte: Man läßt eine Schleifscheibe mit ringförmiger Arbeitsfläche um eine Achse rotieren; die ringförmige Arbeitsfläche der Schleifscheibe wird mit der zu schaffenden gezogenen Oberfläche des Nockens in Kontakt gebracht; der Nocken wird um seine eigene Längsachse gedreht; die Längsachse des Nockens wird mit einer um eine feststehende Schwenkachse oszillierenden Bewegung beaufschlagt; man teilt der Schleifscheibe eine Translationsbewegung· mit, durch welche ihre Arbeitsfläche in einer vorgeschriebenen geradlinigen Richtung verschoben wird; durch geeignete Steuermittel werden die die Drehbewegung des Nockens um seine eigene Achse, die Schwenkbewegung der Achse des Nockens und die Translationsbewegung der Schleifscheibe derart miteinander verknüpft, daß.die Arbeitsfläche der Schleifscheibe ständig mit der gezogenen Fläche des Nockens in Kontakt bleibt.

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Entsprechend ist die in der genannten Patentanmeldung beschriebene Maschine mit einem Werkstückhalterkopf ausgestattet, der an der festen Konstruktion der Maschine um eine Schwenkachse drehbar gehaltert ist, wobei die Richtung dieser Schwenkachse feststeht; auf dem Werkstückhalterkopf ist ein Werkstückhalterschlitten montiert, auf welchem wiederum der zu erzeugende Nocken um seine eigene Längsachse drehbar montiert ist; die Maschine umfaßt ferner einen Werkzeughalterkopf, auf welchem eine um ihre eigene Achse drehbare Spindel montiert ist, an der koaxial eine Schleifscheibe befestigt ist. Der Werkzeughalterkopf ist gleitbar an der festen Struktur der Maschine gehaltert, so daß die Rotationsachse der Schleifscheibe eine Translationsbewegung längs einer vorbestimmten geradlinigen Bewegungsbahn ausführen kann; ferner sind Steuermittel vorgesehen, die eine vorbestimmte Relation herstellen zwischen der Drehbewegung des Nockens um seine eigene Längsachse, der Winkel bewegung des Werkstückhalterkopfes um die Schwenkachse und der Translationsbewegung des gleitbar gelagerten Werkzeughalterkopfes, der die Spindel trägt, wobei diese vorbestimmte Relation eine derartige ist, daß die Arbeitsfläche der Schleifscheibe mit der gezogenen Oberfläche des Nockens ständig in Kontakt steht.

Das in der genannten deutschen Patentanmeldung beschriebene Verfahren und die Maschine zur Durchführung des Verfahrens erfordern den Einsatz einer Schleifscheibe mit ebener Arbeitsfläche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Maschine der obengenannten Art zu schaffen, die die Verwendung einer zylindrischen Schleifscheibe ermöglichen, d.h. einer Schleifscheibe, deren Arbeitsfläche Bestandteil eines Zylinders mit konstantem Querschnitt ist.

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Zur Lösung dieser Aufgabe dient das im Patentanspruch 1 beschriebene Verfahren.

Eine Maschine zur Ausführung des Verfahrens ist Gegenstand des Patentanspruches 7.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Maschine gemäß der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 6 bzw. in den Patentansprüchen 8 bis 12 beschrieben. Auf diese wird hier zur Verkürzung der Beschreibung ausdrücklich ver-wiesen.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 bis 4 zeigen eine perspektivische und schematische Darstellung des zu erzeugenden Nockens und der als Werkzeug dienenden Schleifscheibe in verschiedenen aufeinanderfolgenden Phasen des Verfahrens gemäß der Erfindung,

Fig. 5 zeigt eine Aufsicht entsprechend Fig. 1, Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht parallel zur Achse der Schleifscheibe entsprechend dem Pfeil VI von Fig. 5,

Fig. 7 und 8, 9 und 10, 11 und 12 zeigen Ansichten entsprechend Fig. 5 und 6 und beziehen sich auf Fig. 2, 3 bzw. 4,

Fig.13 zeigt eine Ansicht parallel zur Achse der Schleifscheibe und veranschaulicht letztere sowie den Nocken in einer weiteren Phase des Verfahrens gemäß der Erfindung,

Fig.14 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zur Ausführung des Verfahrens gemäß der. Erfindung geeigneten ■ Maschine.

Mit 1 ist eine zylindrische um eine Achse X drehbare Schleifscheibe bezeichnet. Die Schleifscheibe 1 besitzt eine zur

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Achse X koaxiale zylindrische Arbeitsfläche 2 mit konstantem Querschnitt. Die Achse X ist längs der durch den Pfeil F. gekennzeichneten Richtung verschiebbar. Mit 3 ist ein Nocken mit einer Arbeitsfläche 4 bezeichnet. Diese Arbeitsfläche 4 wird von einer gezogenen Fläche gebildet, d.h.einer Fläche, die aus einer Vielzahl geradliniger Segmente besteht Der Nocken 3 ist um eine Achse Y drehbar. Seine Arbeitsfläche 4 besitzt ein Profil, das sich längs der Achse Y kontinuierlich ändert. Der Nocken 3 ist ferner um eine erste Achse V schwenkbar, die senkrecht zur Achse X der Schleif-" scheibe 1 verläuft. Außerdem ist der Nocken 3 um eine zweite Achse Z schwenkbar, die senkrecht zur Achse Y sowie senkrecht zur Achse V verläuft. Mit A ist eine Ebene bezeichnet, die die Arbeitsfläche 4 des Nockens 3 in einem geradlinigen Segment 5 berührt. Mit 7 ist die Erzeugende der zylindrischen Fläche 2 der Schleifscheibe 1 bezeichnet. Diese Erzeugende 7 liegt auf der Ebene, die von der Achse X der Schleifscheibe 1 und der Verschiebungsrichtung F dieser Achse bestimmt ist. Die Erzeugende 7 verläuft in-Fig. 1, 5 und 6 parallel zu dem Segment 5 und zu diesem in der Verschiebungsrichtung F fluchtend. Wenn daher die Schleifscheibe 1 in Richtung F verschoben wird, bewegt sich die Erzeugende 7, bis sie mit dem Segment 5 zusammenfällt. Mit B ist eine weitere Tangentialebene bezeichnet, die die Arbeitsfläche 4 des Nockens 3 in einem geradlinigen Segment 6 berührt. Die Ebene B ist gegenüber der Ebene A um einen Winkel H um die Achse Y gedreht. In Fig. 2, 7 und 8 ist der Nocken 3 gegenüber der zuvor dargestellten Position um den Winkel H um die Achse Y in Richtung des Pfeiles H1 gedreht. In dieser Position ist die Ebene B infolgedessen senkrecht zu der Ebene gerichtet, die von der Achse X der Schleifscheibe 1 und der Verschiebungsrichtung F bestimmt wird. In Fig. 3, 9 und 10 ist der Nocken 3' gegenüber der Darstellung in Fig. 2, 7 und 8 um einen Winkel K um die Achse Z in der durch den Pfeil K1 gekennzeichneten Richtung gedreht. Aufgrund dieser -Drehung K befindet sich das Segment 6 in einer Position, in der es

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parallel zu der Ebene liegt, die von der Achse X der Schleifscheibe 1 und der Verschiebungsrichtung F dieser Achse bestimmt wird. In Fig. 4, 11 und 12 ist der Nocken 3 gegenüber der Darstellung in Fig. 3, 9 und 10 um einen Winkel L um die Achse V in der durch den Pfeil L1 gekennzeichneten Richtung gedreht. Aufgrund dieser Drehung befindet sich das Segment in einer Position parallel zur Achse X der Schleifscheibe In dieser Position ist das Segment 6 gegenüber der von der Achse X der Schleifscheibe 1 und der Verschiebungsrichtung F um den mit E bezeichneten Betrag verschoben. In Fig. 13' ist die Schleifscheibe 1 gegenüber der in Fig. 4, 11 und 12 dargestellten Position um den Betrag E in der durch den Pfeil G gekennzeichneten Richtung senkrecht zur Translationsrichtung F verschoben. Aufgrund dieser zweiten Translation fluchtet die Erzeugende 7 der Schleifscheibe 1 mit dem Segment 6 in der Translationsrichtung F. Wenn daher die Schleifscheibe 1 in Richtung F verschoben wird, überlagert sich die Erzeugende 7 dem Segment 6.

Im folgenden sei das Verfahren gemäß der Erfindung anhand von Fig. 1 bis 13 beschrieben:

In Fig. 1,5 und 6 wird die Schleifscheibe 1 in der ersten Translationsrichtung F verschoben, so daß sie mit dem Segment 5 in Kontakt kommt. Anschließend dreht sich der Nocken 3 um seine eigene Achse Y. Gleichzeitig wird die Position des Nockens 3 durch Verschwenken seiner Achse Y um die Achsen Z und V verändert, während die Schleifscheibe 1 mit dem einen und/oder anderen Richtungssinn in den Translationsrichtungen F und G verschoben wird. Diese Bewegungen des Nockens 3 und der Schleifscheibe 1 werden durch nicht dargestellte Steuermittel numerisch derart gesteuert, daß in jeder Relativposition des Nockens 3 und der Schleifscheibe die Erzeugende 7 der letzteren mit einem vorbestimmten Segment der gezogenen Oberfläche 4 des Nockens 3 in-Kontakt steht. Dieser Vorgang ist in Fig. 2 bis 13 dargestellt. In

diesen erhält man die in Bezug auf eine allgemeine die gezogene Oberfläche 4 berührende Tangentialebene B die korrekte Betriebsposition der Schleifscheibe 1 und des Nockens 3 durch die Drehbewegungen H, K, L des Nockens 3 und die Translationsbewegungen F, G der Schleifscheibe. Da das zu erzeugende Profil der gezogenen Arbeitsfläche 4 des Nockens 3 bekannt ist, lassen sich für jede Tangentialebene B die entsprechenden Werte der Drehwinkel des Nockens 3 und die Beträge der Translationsbewegungen der Schleifscheibe 1 bestimmen.

In Fig. 14 ist eine Maschine zur Ausführung des vorangehend beschriebenen Verfahrens dargestellt. Diese Maschine ist in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Sie besitzt ein Basisteil 11, auf welchem ein Werkstückhalterkopf 12 um eine feste Achse V drehbar montiert ist. Der Werkstückhalterkopf 12 tragt eine Halteplatte 13, die um eine zur Achse V senkrechte Achse Z drehbar ist. Auf der Halteplatte 13 ist ein Werkstückhalterschlitten 14 verschiebbar, auf welchem eine Nockenwelle 15 drehbar montiert ist. Die Nockenwelle 15 ist um eine Achse X drehbar, die senkrecht zu den Achsen Z und V verläuft. Für die Drehbewegung der Nockenwelle 15 dient ein Motor 16. Auf dem Basisteil -11 ist ein als Trägerteil ausgebildeter Schleifscheibenhalter 17 in einer mit F bezeichneten Richtung verschiebbar montiert. Die Translationsrichtung F verläuft senkrecht zur Drehachse V des Werkstückhalterkopfes 12. Die Verschiebung des Schleifscheibenhalters 17 erfolgt in einer Schwalbenschwanzführung 18. Auf dem den Schleifscheibenhalter bildenden Trägerteil 17 ist ein Spindelhalterschlitten 19 verschiebbar montiert. Die betreffende Translationsrichtung ist mit G bezeichnet. Sie verläuft senkrecht zur Translationsrichtung F. Der Spindelhalterschlitten 19 ist mit einer Spindel versehen, an der koaxial eine Schleifscheibe 1 montiert ist, die eine zylindrische Arbeitsfläche mit konstantem kreisrundem Querschnitt besitzt, welche

koaxial zur Rotationsachse X der Schleifscheibe 1 angeordnet ist. Diese Rotationsachse X verläuft senkrecht zur Drehachse V des Werkstückhalterkopfes 12 und senkrecht zu den Translationsrichtungen F und G. Nicht dargestellte Antriebsmittel versetzen die Schleifscheibe 1 in Drehbewegung.

Im folgenden sei die Funktion der Maschine 10 näher erläutert :

Die Nockenwelle 15 wird von dem Motor 16 in der durch den Pfeil H1 gekennzeichneten Richtung um ihre eigene Achse Y gedreht. Gleichzeitig verursachen nicht dargestellte Steuermittel eine Drehung der Halteplatte 13 um die Achse Z in der durch den Pfeil K1 gekennzeichneten Richtung, sowie eine Drehung des Werkstückhalterkopfes 12 um die Achse V in der durch den Pfeil L1 gekennzeichneten Richtung. Gleichzeitig wird unter der Wirkung der nicht dargestellten numerisch arbeitenden Steuermittel das den Schleifscheibenhalter 17 bildende Trägerteil in Richtung F bewegt. Ferner wird der Spindenhalterschlitten 19 in der Richtung G bewegt. Infolge dieser kombinierten Bewegungen befindet sich die Schleifscheibe 1 in jedem Zeitpunkt mit dem mit 3 bezeichneten betreffenden Nocken der Nockenwelle 15 längs eines der Segmente in Kontakt, die in ihrer Gesamtheit die gezogene Arbeitsfläche des Nockens bilden.

Da für eine korrekte Bearbeitungsverbindung zwischen der Schleifscheibe 1 und dem Nocken 3 die vorangehend beschriebenen Bewegungen nur als Relativbewegungen und nicht als Absolutbewegungen von Bedeutung sind, können einige der von dem Nocken ausgeführten Bewegungen alternativ auch von der Schleifscheibe ausgeführt werden; umgekehrt können die Translationsbewegungen der Schleifscheibe alternativ auch von dem Nocken ausgeführt werden.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Erzeugung einer die Arbeitsfläche eines Nockens bildenden, um eine Längsachse gewundenen gezogenen Fläche durch Schleifen mit folgenden Verfahrensschritten:

- Man läßt eine Schleifscheibe mit ringförmiger Arbeitsfläche um eine Achse rotieren,

- die ringförmiger Arbeitsfläche der Schleifscheibe wird mit der zu erzeugenden Fläche· des Nockens in Kontakt gebracht,

- der Nocken.wird um seine eigene Achse gedreht,

- die Achse des Nockens wird mit einer oszillierenden Winkelbewegung um eine Schwenkachse mit fester Achsenrichtung beaufschlagt,

- die Schleifscheibe wird mit einer Translationsbewegung beaufschlagt, derart daß ihre Arbeitsfläche in einer vorgegebenen geradlinigen Richtung verschoben wird,

- die Drehbewegung des Nockens um seine eigene Achse, die Schwenkbewegung dieser Achse und die Translationsbewegung der Schleifscheibe werden derart miteinander verknüpft, daß die Arbeitsfläche der Schleifscheibe ständig in Kontakt mit der gezogenen Oberfläche des Nockens steht,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Arbeitsfläche (2) der Schleifscheibe (1) von einem Zylinder mit konstantem kreisförmigem Querschnitt gebildet ist, dessen Achse mit der Rotationsachse (X) der Schleifscheibe (1) zusammenfällt,

- und daß die folgenden weiteren Verfahrensschritte vorgesehen sind:

- Die Achse (Y) des Nockens (3) wird mit einer zweiten Schwenkbewegung (Kl) um eine zweite Schwenkachse (Z) beaufschlagt,

- die Schleifscheibe (1) wird mit einer zweiten Translationsbewegung (G) längs einer vorgegebenen geradlinigen Richtung beaufschlagt,

ferner dadurch gekennzeichnet,

- daß Steuermittel vorgesehen sind, die die zweite Schwenkbewegung (K1) der Achse (Y) des Nockens (3) mit der ersten Schwenkbewegung (L1) dieser Achse und mit der zweiten Translationsbewegung (G) der Schleifscheibe (1) mit der ersten Translationsbewegung (F) der Schleifscheibe (1) verknüpfen,

- und daß diese Steuermittel in der Weise wirken, daß in jeder Arbeitsposition des Nockens (3) dasjenige Segment (5, 6) der gezogenen Oberfläche (4) desselben, das sich mit der Arbeitsfläche (2) der Schleifscheibe (1) in Kontakt ' befindet, parallel zur Achse (X) der Schleifscheibe selbst angeordnet ist, derart daß der Kontakt zwischen der Arbeitsfläche der Schleifscheibe (1) und der gezogenen Fläche (.4) des Nockens (3) sich über das gesamte genannte Segment erstreckt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die gezogene Arbeitsfläche (4) des Nockens (3) von geradlinigen nebeneinander liegenden Segmenten gebildet ist, deren jedes in einer entsprechenden durch die Längsachse (Y) des Nockens (3) verlaufenden Ebene liegt.
3«Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (V) und die zweite (Z) Schwenkachse, um welche die erste (L1) bzw. die zweite (K1) Schwenkbewegung der Rotationsachse (Y) des Nockens (3) stattfinden, senkrecht zueinander verlaufen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schwenkachse (V) des Nockens (3) senkrecht zur Rotationsachse (X) der Schleifscheibe (1) verläuft.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (F) und die zweite (G) Translationsbewegung der Schleifscheibe (1) längs geradliniger Bewegungs-

bahnen verlaufen, die senkrecht zur Rotationsachse (X) der Schleifscheibe (1) gerichtet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die erste (F) und die zweite (G) Translationsbewegung der Schleifscheibe (1) längs zueinander senkrechten geradlinigen Bewegungsbahnen verlaufen.
7. Maschine zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für die Erzeugung einer die Arbeitsfläche eines Nockens bildenden gezogenen Oberfläche

- mit einem Werkstückhalterkopf, der an der festen Konstruktion der Maschine um eine feste Schwenkachse drehbar gehaltert ist,

- mit einem auf dem Werkstückhalterkopf montierten Schlitten, auf welchem der zu erzeugende Nocken um seine eigene Längsachse drehbar montiert ist,

= mit einem einen Schleifscheibenhalter bildenden Trägerteil, an welchem eine Spindel um ihre eigene Achse drehbar gelagert ist, auf welcher eine Schleifscheibe koaxial befestigt ist, wobei das den Schleifscheibenhalter bildende Trägerteil gleitbar an der festen Struktur der Maschine gelagert ist, derart daß die Rotationsachse der Schleifscheibe längs einer vorbestimmten geradlinigen Bewegungsbahn verschiebbar ist,

- sowie mit Steuermitteln zur Herstellung einer vorbestimmten Relation zwischen der Drehung des Nockens um seine

. eigene Längsachse, der Schwenkbewegung des Werkstückhalterkopfes um die Schwenkachse und der Translationsbewegung des den Schleifscheibenhalter bildenden gleitbar gelagerten Trägerteils, an welchem die Spindel gelagert ist, wobei die genannte vorbestimmte Relation, eine solche ist, daß die Arbeitsfläche der Schleifscheibe ständig mit der gezogenen Fläche des Nockens in Kontakt steht,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Schleifscheibe (1) eine kreiszylindrische Arbeits-

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Fläche (2) mit konstantem Querschnitt besitzt, die koaxial zur Spindel angeordnet ist, daß die Spindel auf einem Spindelhalterschlitten (19) drehbar montiert ist, der gleitbar an dem den Schleifscheibenhalter bildenden Trägerteil (17) gelagert ist, so daß die Rotationsachse (X) der Schleifscheibe (1) mit einer zweiten Translationsbewegung (G) längs einer vorbestimmten geradlinigen Bewegungsbahn beaufschlagbar ist,

- daß der Werkstückhalterschlitten (14), auf welchem der

zu erzeugende Nocken (3) drehbar montiert ist, an einer ' Halteplatte (13) gehaltert ist, die auf dem Werkstückhalterkopf (12) um eine Schwenkachse (Z) verschwenkbar ist,

- daß Steuermittel vorgesehen sind, die die Schwenkbewegung (K1) des Werkstückhalterschlittens (14) um seine eigene Schwenkachse (Z) mit der Schwenkbewegung (L1) des Werkstückhalterkopfes (2) und die Translationsbewegung (G) des Spindelhalterschlittens (19) mit der Translationsbewegung (F) des den Schleifscheibenhalter bildenden Trägerteils (17) derart verknüpfen, daß in jeder Arbeitspostion des Nockens (3) dasjenige Segment (5, 6) der gezogenen Oberfläche (4) desselben, welches sich mit der Arbeitsfläche (2) der Schleifscheibe (1) in Kontakt befindet, parallel zur Achse (X) der Schleifscheibe (1) selbst angeordnet ist, so daß der Kontakt zwischen der Arbeitsfläche (2) der Schleifscheibe (1) und der gezogenen Fläche (4) des Nockens (3) sich über das gesamte genannte Segment erstreckt.
8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gezogene Arbeitsfläche (4) des Nockens (3) aus geradlinigen, nebeneinanderliegenden Segmenten gebildet wird deren jedes in einer entprechenden die Längsachse (Y) des Nockens (3) enthaltenden Ebene liegt.
9· Maschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die Schwenkachse (V) des Werkstückhalterkopfes (12) und die Schwenkachse (Z) der Halteplatte (13) senkrecht zueinander verlaufen.
10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (V) des Werkstückhalterkopfes (12) senkrecht zur Rotationsachse (X) der Schleifscheibenhalterspindel gerichtet ist.
11. Waschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge-; kennzeichnet, daß die beiden Translationsbewegungen (F, G) der Schleifscheibe (1) längs geradliniger Bewegungsbahnen verlaufen, die senkrecht zur Rotationsachse (X) der Schleifscheibenhalterspindel gerichtet sind.
12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Translationsbewegungen (F, G) der Schleifscheibe (1) längs zueinander senkrechter geradliniger Bewegungsbahnen erfolgen.