DE3434140C1 - Vorrichtung zur Feinstbearbeitung von umlaufenden Kurbelzapfen von Kurbelwellen u.dgl. - Google Patents

Description

• Durch eine solche Ausbildung des Feinstbearbeitungsgerätes ist auf einfache Weise die Möglichkeit geschaffen, auch die in dem Hohlkehlenraum der Wangen versteckt liegenden Umfangsflächen des Kurbelzapfens mit schleifen zu können. Es ist weiterhin die Gewähr gegeben, daß die seitlichen Umfangsflächen des Kurbelzapfens ohne das Verbleiben eines Überganges zu der mittleren Umfangsfläche desselben Kurbelzapfens durch Schleifen bearbeitet werden können. Alle Schleifarbeiten werden durch dasselbe Feinstbearbeitungsgerät durchgeführt. Es entfällt ein Nachbearbeiten. Man spart erheblich an Bearbeitungszeit.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Schleifwalze kleineren Durchmessers mit einem selbständigen Antrieb versehen. Der Schleifmotor ist vorteilhaft an einer Halterung angebracht, die in Richtung der Längsachse der Schleifwalze bewegt werden kann. Zweckmäßig ist die Halterung für den Schleifmotor als Klemmbackenvorrichtung ausgebildet.
• Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann die Halterung für den Schleifmotor an dem Rolltisch der Abrichtvorrichtung befestigt sein, um eine axiale Bewegung für das Abrichten der Schleifwalze kleineren Durchmessers zu ermöglichen.
• Als Schleifmotor dient wegen der geringen Baulänge und der hohen Schleifleistung vorzugsweise ein Druckluftmotor oder ein Hochfrequenzmotor mit hoher Drehzahl. Der Schleifmotor ist so angeordnet, daß die Schleifwellenachse mit der Achse der schwenkbaren Schleifwalze, die für das Schleifen der Wasserlagenkorrektur des Kurbelzapfens eingesetzt ist, achsparallel verläuft. Vorzugsweise ist die Abrichtvorrichtung ortsfest an dem Schleifwalzengehäuse angebracht.
• Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert.
• F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Feinstbearbeitung von umlaufenden Kurbelzapfen und Kurbelwellen mit einem Geräteträger in Ansicht und im Schema.
• F i g. 2 stellt eine Kurbelwelle im Ausschnitt mit einem Kurbelzapfen in einer Länge dar, die bis in die Hohlkehlen der Kurbelwangen hineinreicht, schematisch.
• F i g. 3 veranschaulicht das Schleifgerät gemäß der Erfindung zum Schleifen der Seitenstreifen des Kurbelzapfens, die in die Hohlkehlen der Wangen greifen, im Aufriß, zum Teil im Schnitt und im Schema.
• F i g. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV der F i g. 3 und läßt die Anordnung des Schleifmotors zum Schleifen des Hohlkehlen-Überganges erkennen.
• F i g. 5 ist ein Schnitt nach der Linie V-V der F i g. 4 im Ausschnitt und im Schema.
• F i g. 6 zeigt die Anordnung einer Abrichtvorrichtung für die in die Hohlkehle der Wangen greifende Schleifvorrichtung, schematisch.
• Die Vorrichtung 1 zur Feinstbearbeitung eines Kurbelzapfens 2 von Kurbelwellen od. dgl. weist einen Geräteträger 3 auf, an dem eine Halterung 4 angreift, die geeignet ist, der Kreisbewegung des Kurbelzapfens 2 um den Mittelzapfen der Kurbelwelle in einer gleichförmigen Bewegung zu folgen. Hierzu dient eine Parallelführung, die sich aus zwei nacheinanderfolgenden Parallelogramm-Gestängen zusammensetzen kann, wobei die äußeren Gestängeteile 5 an dem Geräteträger 3 bei 6 und 7 schwenkbar gelagert sind. Der Geräteträger 3 dient zur Aufnahme von Feinstbearbeitungsgeräten, z. B. von Superfinish-Geräten 8 und 9, die über ein Zwischenstück 10 und 11 an einer Transportvorrichtung 12 bzw. 13 angebracht sind. Die Transportvorrichtungen sind als Schlitten ausgebildet, die in Achsrichtung des Kurbelzapfens 2 verschiebbar sind.
• Der Geräteträger 3 stützt sich auf dem zu bearbeitenden Kurbelzapfen 2 mittels von, vorzugsweise in Kugellagern geführten Führungsrollen 14 und 15 ab, die mit ihren Achsen in den Seitenplatten des Geräteträgers 3 gelagert sind. Zur Erzielung einer Parallelität der Achse des Kurbelzapfens 2 mit der Achse des Mittelzapfens der Kurbelwelle dient eine zusätzliche Schleifvorrichtung 16, die beispielsweise als angetriebene Schleifwal- ze 17 ausgebildet ist. Die Schleifwalze 17 ist mit ihrer Achse 18 in einer bügelförmigen Halterung 19 gelagert, die um die Achse 20 schwenkbar ist. Die Steuerung der Halterung 19 in Abhängigkeit von der Achsparallelität zu dem Lagerzapfen der Kurbelwelle kann durch eine Wasserwaage 21 kontrolliert und reguliert werden. Damit die Rundheitsbearbeitung des Kurbelzapfens 2 auch bei Vorhandensein von Dellen, Vertiefungen 22 nicht gestört wird, sind die Abstützrollen 14 und 15 mit Gleitschuhen 23 ausgerüstet. Die Führungsrollen 14 und 15 liegen somit mittels der Gleitschuhe 23 an der Umfangsfläche des Kurbelzapfens 2 an.
• Mit der bügelförmigen Halterung 19 ist eine Stange 26 fest verbunden. Am oberen Ende der Stange 26 befindet sich der Gelenkstangenkopf 26a, der mittels eines Kugelgelenkes mit einer Gewindespindel 27 zusammenarbeitet. Zum Antrieb der Gewindespindel 27 dient ein Schrittmotor 28, der über Zahnräder 29 und 30 die Spindel 27 dreht. Dadurch können die Schleifwalze 17 und die Achse 20 in Abhängigkeit von der Stellung der Libelle 21 in eine Parallellage zu der Achse des Mittelzapfens der Kurbelwelle gebracht werden. Die Winkelstellung der Schleifwalze 17 wird durch den Schrittmotor gehalten und gesichert. Schleifwalze 17, Libelle 21, die Schwenkvorrichtung 26-30 zusammen mit dem Halterungsbügel 19 und der Zwischenplatte 31 stellen eine Baueinheit dar, die sich innerhalb des Geräteträgers 3, d. h. zwischen den Seitenplatten 24, befindet. Diese Baueinheit kann innerhalb des Geräteträgers 3 in Höhenrichtung verstellt werden, und zwar mittels einer Hubvorrichtung 32. Die in der Höhe verstellbare Baueinheit ist an vertikalen Gleitführungen geführt.
• F i g. 2 zeigt eine Kurbelwelle 24, bestehend aus Kurbelzapfen 2 und den Kurbelwangen 35 und 36. Bei dieser Ausführungsform sind die Hohlkehlen 37 und 38 am Kurbelzapfen 2 vollständig in die Wangen 35,36 gelegt, was zur Folge hat, daß die Umfangsfläche 39 des Kurbelzapfens 2 bis in die versteckt liegenden Hohlkehlen 37, 38 ragt. Es entstehen Umfangsstreifen 39a, 39b am Kurbelzapfen 2, die in die versteckt liegenden Hohlkehlen 37, 38 eingreifen. Das Schleifgerät 1 hat eine etwas geringere Breite als der schmale Raum 40 zwischen den Wangen 35 und 36. Mit der Schleifwalze 17 können die seitlichen Streifen 39a und 39b der Umfangsfläche 39 des Kurbelzapfens 2 nicht bearbeitet werden.
• Um auch diese Seitenstreifen 39a, 39b der Umfangsfläche 39 des Kurbelzapfens 2 mit demselben Gerät schleifen zu können, ist mindestens an einer Seite der Schleifwalze 17 im Querschnitt gesehen - eine Schleifwalze 42 kleineren Durchmessers angeordnet, die den seitlich in der Kurbelwange 35 bzw. 36 liegenden zylindrischen Lagerzapfenanteil 39a bzw. 39b erfaßt. Die Schleifwalze 42 ist mittels der Buchsen 43 und 44 auf der Welle 45 eines Schleifmotors 46 gelagert. Der Schleifmotor 46 wird von einer Halterung 48 getragen, die vorteilhaft als Klemmbackenhalterung ausgebildet ist.
• Die Klemmbacken 48a und 48b, die durch einen Schlitz 49 getrennt sind, umfassen das Gehäuse des Schleifmotors 46 und werden durch einen Schraubbolzen 50 zusammengezogen gehalten, so daß der Schleifmotor 46 sicher gefaßt ist. Vorzugsweise wird wegen der geringen Baulänge und der hohen Schleifleistung ein Druckluftmotor mit ca. 12 000 bis 15 000 Umdrehungen je Minute oder auch ein Hochfrequenzmotor eingesetzt.
• Der Schleifmotor 46 ist dabei so angeordnet, daß die Achse der Schleifwalze 42 mit der Achse der schwenkbaren Schleifwalze 17, die für das Schleifen der Wasserlagenkorrektur des Kurbelzapfens 2 eingesetzt ist, achsparallel verläuft.
• Die Halterung 48 des Schleifmotors 46 kann mittels des Flansches 48c an einem Rolltisch 52 befestigt sein, der in Längsrichtung der Achse der Schleifwalze 17 bewegt werden kann. Hierzu ist der Rolltisch 52 mit einer Zahnstange 53 versehen, in deren Zahnung 54 ein Ritzel 55 greift, das auf einer in dem Gestell gelagerten Welle 56 sitzt, die von einem (nicht dargestellten) Motor angetrieben werden kann. Dadurch läßt sich der Schleifmotor 46 zusammen mit der Schleifwalze 42 aus der Hohlkehle 37 so weit in Achsrichtung zurückfahren, daß die Schleifwalze 42 mit der Buchse 43 und der Befestigungsschraube innerhalb des freien Raumes zwischen den Kurbelwangen 35 und 36 zu liegen kommt.
• Die radiale Zustellung der Schleifwalze 42 mit dem Schleifmotor 46 kann mit dem Schrittmotor des Schleifwalzengehäuses 59 erfolgen. Wegen der sehr engen Platzverhältnisse kann nur ein Schleifmotor angeordnet werden. Nach Fertigstellung der ersten Seite 39a wird die Halterung zum Schleifen der zweiten Seite 39b umgespannt. Die Anordnung der Halterung des Schleifmotors an dem Rolltisch hat auch den Zweck, eine axiale Bewegung für das Abrichten der Schleifwalze 42 zu ermöglichen. Hierzu kann die Abrichtvorrichtung 58 an dem Schleifwalzengehäuse 59 mittels eines lösbaren Halters 60 angeschraubt sein, wobei die Schleifwalze 42 mit Hilfe des Rolltisches 52 an dem Diamant der Abrichtvorrichtung 58 vorbeigeführt wird. Der Rolltisch 52 ist an dem Schleifwalzengehäuse 59 angebracht.
• Die Führung des Schleifgerätes 1 mit den Gleitschuhen 23 auf dem fertiggestellten Mittelteilstück 39 des Kurbelzapfens 2 sowie die Möglichkeit eines sehr genauen Einschwenkens der zusätzlichen Schleifeinheit 42,46 mit der Wasserlagen-Korrektureinrichtung geben die Gewähr, daß die zylindrischen Teilstücke 39a, 39b übergangslos geschliffen werden können. Als Endbearbeitung kann ein Superfinish-Abtrag von wenigen hundertstel Millimeter Durchmesser mit einem Steinhalter erfolgen, der über die ganze Lagerzapfenbreite reicht.
• Das Schleifen erfolgt zweckmäßig in drei getrennten Schleifoperationen. Zunächst geschieht das Schleifen des mittleren Kurbelzapfenteiles 39, wobei die Wasserlagenkorrektur des vorgedrehten Kurbelzapfens durchgeführt und dieser auf Fertigmaß geschliffen wird mit einer geringen Zugabe im Durchmesser für die Endbearbeitung durch Superfinishen. Dabei ist die Schleifeinheit 42, 46 ausgebaut. Zum Abrichten der Schleifwalze 17 kann an dem Rolltisch 52 eine Abrichtvorrichtung 61 angebracht sein, die mittels des Rolltisches 52 an der Schleifwalze 17 entlanggeführt wird. Danach wird die Abrichtvorrichtung 61 abgebaut.
• Bei der weiteren Arbeitsfolge wird das Schleifgerät auf dem fertig geschliffenen mittleren Kurbelzapfenteil geführt, und zwar mit den Gleitschuhen, zweckmäßig ohne Einschaltung der Libelle mit der elektronischen Steuerung. Die Schleifeinheit 42,46 ist in dem Schleifgerät mittels des Rolltisches 52 und ihrer Halterung höhenmäßig so angeordnet, daß sie über die Unterkante der Schleifwalze 17 vorsteht. Wenn nach Einbau der Schleifeinheit 42,46 in die die Schleifwalze 17 enthaltende Baueinheit der Geräteträger 3 in den Raum 40 zwischen den Wangen 35, 36 eingesetzt wird, bleibt die große Schleifwalze 17 von dem Kurbelzapfen 2 in einem vorgegebenen Abstand, etwa 20 bis 30 mm, entfernt.
• Somit kann durch Tippbetrieb des Schrittmotors 28 für das den Halterungsbügel 19 tragende Schleifwalzengehäuse 59 und mittels der Hubvorrichtung 32 die Schleifwalze 42 an das Teilstück 39a des Kurbelzapfens zugestellt und auf den Durchmesser des Mittelstückes 39 geschliffen werden. Mit einem Tuschierlineal kann die Durchmessergleichheit zum mittleren Teilstück festgestellt werden. Anschließend erfolgt die Umspannung des Schleifmotors zum Schleifen der anderen Seite 396.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Feinstbearbeitung von umlaufenden Kurbelzapfen von Kurbelwellen u. dgl. durch mindestens ein Feinstbearbeitungsgerät, dessen Träger an einer Halterung hängend und planparallel verschiebbar angeordnet und mittels Rollen bzw.

   Gleitschuhen an dem Kurbelzapfen abgestützt ist, wobei dem Feinstbearbeitungsgerät eine Schleifvorrichtung, z.B. eine angetriebene Schleifwalze, für den Kurbelzapfen zugeordnet ist, die in Abhängigkeit von einer an der Schleifvorrichtung angebrachten Libelle, z. B. als elektronische Wasserwaage, in Parallellage zu der Achse des Kurbelwellenmittelzapfens steuerbar ist, dadurch gekennzeichn e t, daß mindestens an einer Seite der Schleifwalze (17) eine weitere Schleifwalze (42) kleineren Durchmessers für den zu bearbeitenden seitlichen Umfangsteil (39a, 39b) des Kurbelzapfens (2) vorgesehen ist, die in Achsrichtung verschiebbar und höhenverstellbar angeordnet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Schleifwalze (42) mit einem selbständigen Antrieb (46) versehen ist, und daß der Schleifmotor (46) als Antrieb an einer Halterung (48) angebracht ist, die in Richtung der Längsachse der weiteren Schleifwalze (42) bewegbar ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (48) für den Schleifmotor (46) an einem Rolltisch (52) befestigt ist
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (48) für den Schleifmotor (46) als Klemmbackenvorrichtung (48a,48b) ausgebildet ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifmotor (46) ein Druckluftmotor oder ein Hochfrequenzmotor mit hoher Drehzahl ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abrichtvorrichtung (58) für die weitere Schleifwalze (42) mittels eines abnehmbaren Halters an dem Rolltisch (52) angeordnet ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abrichtvorrichtung (61) für die Schleifwalze (17) an dem Rolltisch (52) angebracht werden kann.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Feinstbearbeitung von umlaufenden Kurbelzapfen von Kurbelwellen u. dgl. durch mindestens ein Feinbearbeitungsgerät, dessen Träger an einer Halterung hängend und planparallel verschiebbar angeordnet und mittels Rollen bzw. Gleitschuhen an dem Kurbelzapfen abgestützt ist.

   Durch die DE-PS 19 61 279 ist es bekannt, bei einer Vorrichtung der vorstehend genannten Art eine Was serlagenkorrektur sogleich mit der Feinstbearbeitung der umlaufenden Kurbelzapfen auf mechanische Weise durchzuführen. Hierzu wird dem Feinstbearbeitungsge rät eine Schleifvorrichtung für den Kurbelzapfen zugeordnet, die in Abhängigkeit von einer an der Schleifvorrichtung angebrachten Libelle, vorzugsweise als elektronische Wasserwaage, in Parallellage zu der Achse der Kurbelwellen-Mittellage gesteuert wird. Die Schleifvorrichtung besteht aus einer angetriebenen Schleifwalze, die um eine die Walzenachse querverlaufende Drehachse schwenkbar gelagert ist, wobei das Schwenken durch die Libelle u. dgl. gesteuert wird.

   Die Wasserlagenkorrektur geht zeitlich mit der Feinstbearbeitung des umlaufenden Kurbelzapfens der Kurbelwelle nebenher und gibt Gewähr zur Erzielung einer höchsten Genauigkeit, so daß man ein einwandfreies Tragbild für die Lagerfläche erhält. Der Kurbelzapfen wird während der Feinstbearbeitung mit den Feinstbearbeitungsgeräten in eine Achsparallelität zu den Mittelzapfen der Kurbelwelle stetig übergeführt bzw. in einer solchen gehalten, während die Kurbelwelle wie im Betrieb umläuft.

   Auch in dem Motorenbau, insbesondere bei Groß-Diesel-Motoren, ist man dazu übergegangen, platz- und gewichtsparende Triebwerks konstruktionen zu schaffen. Während bisher stets der zylindrische Teil des Hubzapfens außerhalb der Wangen der Kurbelwelle als Freidrehung zur Hohlkehle endete, wird jetzt die Lagerzapfenlänge bzw. der Wangenabstand sehr reduziert.

   Die Hohlkehlen am Kurbelzapfen sind in die Wangen hineingelegt, und zwar in Form von versteckt liegenden Hohlkehlen. Das Schleifen des schmalen Kurbelzapfens in dem engen Wangenabstand bereitet keine Schwierigkeiten, mit Ausnahme, daß die Schleifgeräte verhältnismäßig sehr schmal ausfallen. Jedoch bereitet das Bearbeiten, insbesondere das Schleifen des Überganges vom Kurbelzapfen zur fertiggedrehten Hohlkehle innerhalb der Kurbelwange besondere Schwierigkeiten.

   Der schmale Lagerstreifen des Kurbelzapfens läßt sich durch eine Drehbearbeitung auf einer Kurbelzapfen-Drehmaschine bearbeiten. Dies geschieht durch Drehen mittels abgekröpfter Werkzeuge. Dabei muß der Drehstahl zwei- bis dreimal angesetzt werden Es entstehen oftmals geringfügig versetzte Zylinder mit fühlbaren Übergängen, die nachgearbeitet werden müssen. Beim Fertigschleifen mit der bekannten Kurbelwelle-Schleifvorrichtung verbleibt ebenfalls beiderseits ein nicht geschliffenes zylindrisches Teilstück an dem Kurbelzapfen.

   Aufgabe der Erfindung ist es, die anfangs beschriebene Vorrichtung zur Feinstbearbeitung von umlaufenden Kurbelzapfen von Kurbelwellen u. dgl. dahingehend zu verbessern und auszugestalten, daß auch die seitlich in der Kurbelwange liegenden zylindrischen Teile des Lagerzapfens ebenfalls einem Schleifvorgang unterworfen werden können. Die Erfindung zeichnet sich hierzu dadurch aus, daß mindestens an einer Seite der Schleifwalze eine weitere Schleifwalze bzw. Schleifrolle kleineren Durchmessers für die zu bearbeitenden seitlichen Umfangsteile des Kurbelzapfens vorgesehen ist, die in Achsrichtung verschiebbar und höhenverstellbar angeordnet ist.