DE3523618A1 - Einrichtung zur spanenden und verfestigenden bearbeitung der oberflaechen zylindrischer einzelteile vom wellentyp - Google Patents
Einrichtung zur spanenden und verfestigenden bearbeitung der oberflaechen zylindrischer einzelteile vom wellentypInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ausrüstung
zur spanenden Bearbeitung von Metallen, genauer auf
eine Einrichtung zur spanenden und verfestigenden Bearbeitung
der Oberfläche zylindrischer Einzelteile vom Wellentyp,
die nach der Meißelbearbeitung die Glättung und Oberflächenverfestigung
des Einzelteils während des Umformens durchführt.
Die Erfindung kann auf dem Gebiet des Kraftfahrzeug-,
Landmaschinen- und Traktorenbaus sowie auf anderen Gebieten
der Metallbearbeitung recht erfolgreich angewendet werden.
Gegenwärtig ist eine Einrichtung zur spanenden und verfestigenden
Bearbeitung der Oberfläche zylindrischer Einzelteile
vom Wellentyp bekannt, die ein Gehäuse enthält,
in dem eine schwimmende Zweimeißeleinheit und ein Lünetten-
Umformkopf angeordnet sind, der einen Käfig mit Umformelementen
besitzt (siehe z. B. den SU-Urheberschein Nr. 10 10 773,
IRK3 B24 B39/04).
Es ist ferner eine Werkzeugmaschine zur Oberflächenverfestigung
von Einzelteilen bekannt, bei der der Käfig des
Lünetten-Umformkopfs mit einer Vorrichtung zur Verschiebung
desselben verbunden ist, die als Hydraulikzylinder ausgeführt
ist (siehe z. B. den SU-Urheberschein Nr. 2 10 202, B24 B39/04).
Jedoch ist in den bekannten Einrichtungen die schwimmende
Zweimeißeleinheit nicht imstande, die Bearbeitung der Oberfläche
des zylindrischen Einzelteils bei hohen Anforderungen
an die Geradlinigkeit der Werkstückachse infolge des Kopierens
der ursprünglichen Ungeradlinigkeit des Werkstücks durch die
"Schwimm"einheit sowie eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit
(IT6 . . . IT7) beim Abheben von Zugaben von über 2 mm je Durchmesser
infolge des Einflusses der Ausgangsfehler der Werkstücke
zu gewährleisten. Außerdem kommt es wegen der auftretenden
Reibungsverluste in den Manschettendichtungen des Hydraulikzylinders,
der den Käfig mit den Umformelementen verschiebt,
zu einer ungenügenden Empfindlichkeit des Steuersystems, was
eine ungleichmäßige Oberflächenverfestigung des zu bearbeitenden
Werkstücks bedingt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Einrichtung zur spanenden und verfestigenden Bearbeitung
der Oberfläche zylindrischer Einzelteile vom Wellentyp
zu schaffen, in der dank einer kontinuierlichen Bearbeitung
mit entsprechender Verteilung der abzuhebeden Bearbeitungszugabe
und der Erzeugung einer stabilen Umformkraft an der
zu verfestigenden Oberfläche die Bearbeitungsgenauigkeit und
-güte erhöht und die Herstellung von Einzelteilen mit geradliniger
Achse aus ungeradlinigen Werkstücken ermöglicht worden
ist.
Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, daß in der
Einrichtung zur spanenden und verfestigenden Bearbeitung der
Oberflächen zylindricher Einzelteile vom Wellentyp, die ein
Gehäuse enthält, in dem eine schwimmende Zweimeißeleinheit
und ein Lünetten-Umformkopf angeordnet sind, der eine Vorrichtung
zur Verschiebung seines Käfigs mit Umformelementen
besitzt, erfindungsgemäß vor der schwimmenden Haupt-Zweimeißeleinheit
eine schwimmende Zusatz-Zweimeißeleinheit angeordnet
ist, die so angebracht ist, daß ihre "Schwimm"ebene zur
"Schwimm"ebene der schwimmenden Haupt-Zweimeißeleinheit senkrecht
ist, und die mit einem Mittel zur Fixierung derselben
versehen ist,wobei der Käfig mit seiner Verschiebungsvorrichtung
über eine Hülse verbunden ist, die gleichachsig mit dem
zu bearbeitenden Werkstück angeordnet und in bezug auf die
Verschiebevorrichtung federbelastet ist.
Zur Kontrolle des Durchmessers des zu bearbeitenden Werkstücks
in der Bearbeitungszone ist in der Einrichtung zweckmäßigerweise
ein Geber zur Kontrolle der Verschiebung des
Käfigs mit den Umformelementen vorgesehen, der mit der Stirnfläche
der Hülse dauernd kontaktiert.
Die in der Einrichtung vorhandenen schwimmenden Haupt- und
Zusatz-Zweimeißeleinheiten gestatten, die Umverteilung der
abzuhebenden Zugabe zwischen denselben vorzunehmen, wobei die
erstere Einheit die Vorbearbeitung, die zweite aber die maßgerechte
Bearbeitung durchführt. Diese Aufteilung der abzuhebenden
Zugabe erlaubt es, die Standzeit bei den maßhaltigen
Meißeln der Haupteinheit zu erhöhen und die Bedingungen
der Spanabführung von dieser Einheit zu verbessern, sowie
gewährleistet eine Erhöhung der Bearbeitungsgenauigkeit.
Die Fixierung der schwimmenden Zusatzeinheit im Anfangsaugenblick
der Bearbeitung erlaubt es, die Geradlinigkeit der
Werkstückachse zu gewährleisten und die Bearbeitungsgenauigkeit
der Haupteinheit zu erhöhen.
Die senkrechte Lage der "Schwimm"ebenen der beiden Einheiten
schafft günstige Bedingungen für die Spanabführung
und trägt zum Dämpfen der Werkstückschwingungen in der vertikalen
Ebene bei.
Die vorhandene federbelastete Hülse gestattet es, die
Größe der Umformkraft zu stabilisieren und die Genauigkeit
des Kopierens der Abmessungen des zu bearbeitenden Werkstücks
durch die Umformelemente zu erhöhen, eine gleichmäßige
Verfestigung und Glättung der Rauhigkeiten der zu bearbeitenden
Oberfläche zu erreichen sowie die Kontrolle der diametralen
Abmessungen des zu bearbeitenden Werkstücks in der Bearbeitungszone
durch Messung der axialen Verschiebung der Umformelemente
gemeinsam mit dem Käfig zu gewährleisten. Dies steigert
die Empfindlichkeit der zur Käfigverschiebung bestimmten
Vorrichtung gegenüber den Variationen der diametralen Abmessungen
des zu bearbeitenden Werkstücks um das 10- bis 20fache.
Der vorhandene Geber zur Kontrolle der Käfigverschiebungen
gestattet, anhand von axialen Verschiebungen des Käfigs
die Abmessungen des zu bearbeitenden Werkstücks genau zu ermitteln
und den Befehl zum Einstellen der schwimmenden
Zweimeißeleinheiten zu erzeugen.
Im folgenden wird die Erfindung in einer eingehenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur
spanenden und verfestigenden Bearbeitung der Oberflächen zylindrischer
Einzelteile vom Wellentyp unter Bezugnahme auf
beigefügte Zeichnungen erläutert, in denen es zeigt:
Fig. 1 Gesamtansicht der Einrichtung, im Längsschnitt;
Fig. 2 Ansicht in der durch einen Pfeil A angedeuteten
Richtung von Fig. 1;
Fig. 3 Einrichtung im Anfangsaugenblick der Bearbeitung
eines Werkstücks;
Fig. 4 Ansicht in der durch einen Pfeil B angedeuteten
Richtung von Fig. 3.
Die Einrichtung zur spanenden und verfestigenden Bearbeitung
der Oberflächen zylindrischer Einzelteile vom Wellentyp
enthält ein Gehäuse 1 (Fig. 1), in dem in der Richtung
des Bearbeitungsablaufs eine schwimmende Haupt-Zweimeißeleinheit
2 und ein Lünetten-Umformkopf 3 angeordnet sind,
wobei das Gehäuse 1 am Support einer bekannten Metallbearbeitungsmaschine
mit Möglichkeit des axialen Vorschubs angebracht
ist, der in Fig. 1 durch einen Pfeil S angedeutet ist.
Vor der schwimmenden Haupt-Zweimeißeleinheit 2 ist eine
schwimmende Zusatz-Zweimeißeleinheit 4 angeordnet. Die schwimmende
Haupt-Zweimeißeleinheit 2 mit Meißeln 5 ist so angeordnet,
daß ihre "Schwimm"ebene waagerecht (Fig. 2, 3) liegt,
während die schwimmende Zusatz-Zweimeißeleinheit 4 mit Meißeln
6 so angeordnet ist, daß ihre "Schwimm"ebene senkrecht
zur "Schwimm"ebene der Einheit 2, d. h. senkrecht liegt. Dank
dieser Anordnung führt die schwimmende Zusatz-Zweimeißeleinheit
4 eine Vorbearbeitung (Grobbearbeitung), die schwimmende
Haupt-Zweimeißeleinheit 2 aber die maßgerechte Bearbeitung
(Fertigbearbeitung) bei entsprechendem Einstellen
des diametralen Maßes des Meißel 5 und 6 durch.
Die Zusatzeinheit 4 ist mit einem Mittel zur Fixierung
derselben nach dem In-Tätigkeit-Setzen der Meißel 6 (Fig. 4)
versehen, das zwei Keilelemente 7 und 8 sowie einen Kraftzylinder
9 enthält, dessen Kolbenstange mit dem Keilelement 8
verbunden ist, wobei das Keilelement 7 in einer Nut des Gehäuses
10 der Einheit 4 untergebracht ist und mit einem Meißelhalter
11 kontaktiert, während das Keilelement 8 in einer
Nut 12 des Gehäuses 10 untergebracht ist und über seine abgeschrägte
Oberfläche mit der abgeschrägten Oberfläche des
Keilelements 7 kontaktiert.
Der Lünetten-Umformkopf 3 (Fig. 1) enthält Umformelemente
in Gestalt von Kegelrollen 13, die in einem Käfig 14 untergebracht
sind und sich an der Kegelfläche eines Druckringes 15
abstützen, der im Gehäuse 1 fest angeordnet ist.
Im Gehäuse 1 ist eine Vorrichtung zur axialen Verschiebung
des Käfigs angeordnet, die als Hydraulikzylinder 16 ausgebildet
und mit dem Käfig 14 über eine Hülse 17 verbunden
ist, die im Kolben 18 des Hydraulikzylinders gleichachsig
mit dem zu bearbeitenden Werkstück angeordnet ist. Die Hülse
17 ist in bezug auf den Hydraulikzylinder 16 durch eine Feder
19 belastet, die sich in einem vom Kolben 18 und von
der Hülse 17 gebildeten Hohlraum 20 befindet.
In der Einrichtung ist an einem Kragenstück 21 ein Geber
22 zur Kontrolle der Verschiebung des Käfigs 14 mit den
Umformrollen 13 angebracht, der mit der Stirnfläche der Hilse
17 dauernd kontaktiert und in ein bekanntes System zum Nachstellen
der schwimmenden Zweimeißeleinheiten aufgenommen ist.
Zur Kontrolle der Funktion der Meißel der Haupteinheit 2
dient ein am Gehäuse 1 angebrachter Geber 23. Mit dem Geber 23
wirkt eine abgefederte Stange 24 zusammen, an deren Ende eine
Rolle 25 sitzt, die mit dem zu bearbeitenden Werkstück kontaktiert.
Als Geber 22 und 23 werden beliebige bekannte Geber
angewendet, die für die Kontrolle der linearen Verschiebungen
sorgen und Signale zum Nachstellen der jeweiligen Mechanismen
der Werkzeugmaschine übermitteln.
Die Einrichtung arbeitet folgenderweise.
Ein Werkstück 26 wird in der Werkzeugmaschine angeordnet,
in Innenkegelsppitzen 27 gespannt und von der Spindel der
Werkzeugmascine in Drehung versetzt. Der Längsvorschub (axiale
Vorschub) der Einrichtung wird eingeschaltet, dem Hydraulikzylinder
16 wird Druck zugeführt, wodurch die Umformrolle
13 mit einer Leitwelle 28 in Kontakt treten. Die Meißelbearbeitung
geschieht zugleich durch die schwimmenden Zusatz-
und Haupt-Zweimeißeleinheiten 4 und 2, die gleichzeitig arbeiten.
Hierbei führt die Zusatzeinheit 4 eine Vorbearbeitung
durch, wobei 0,6 . . . 0,9 der für die Meißelbearbeitung vorgesehenen
Zugabe abgenommen werden, und gewährleistet eine Bearbeitungsgenauigkeit
von IT9 . . . IT10 und somit eine stabile Zugabe
zum Abheben durch die Haupteinheit 2, was eine Bearbeitungsgenauigkeit
von IT6 . . . IT7 zu erzielen erlaubt.
Die Zusatz-Zweimeißeleinheit 4 besitzt eine Möglichkeit
zum "Schwimmen" unter Einwirkung von radialen Schnittkraftkomponenten
nur um Augenblick des Einschneidens der
Meißel, was etwa 1 . . . 3 mm der Bearbeitungslänge beträgt. Dies
ist zum gleichmäßigen Verteilen der Bearbeitungszugabe zwischen
den Meißeln 6 der Einheit 4 erforderlich. Danach wird
des Gehäuse 10 der Einheit 4 durch die Keilelemente 7 und 8
unter Einwirkung der erforderlichen Verschiebung der Kolbenstange
des Kraftzylinders 9 fixiert. Die Zusatzeinheit 4 wird in
der fixierten Stellung bis zum Ende der Werkstückbearbeitung
festgehalten, was ein minimales Schlagen des Einschneideteils
und die Geradlinigkeit der Achse des zu bearbeitenden Werkstücks
gewährleistet.
Die Anwendung der Zusatz-Zweimeißeleinheit gewährleistet
eine einwandfreie Vorbereitung der Oberfläche auf die
Nachbearbeitung durch die Einheit 2, die vorsieht:
- einen stabilen, nach den Bedingungen des Spanbrechens
minimal zulässigen Betrag der von der Haupteinheit 2 abgehobenen
Bearbeitungszugabe;
- ein minimal mögliches Schlagen der Achse des zu bearbeitenden
Werkstücks im Augenblick des Einschneidens der
Meißel der Haupteinheit 2 und dann im Augenblick des Angriffs
der Umformrollen 13.
Die Kontrolle der Funktion (der Brüche) der Meißel 5
erfolgt durch Ermittlung der Maße der fertiggedrehten Welle
mittels des Gebers 23, auf den die abgefederte Stange 24 einwirkt,
deren rotierende Rolle 25 mit der Werkstückoberfläche
kontaktiert.
Bei Bruch eines von den Meißeln 5 der Einheit 2 ändert
sich die Abmessung des Werkstücks um einige zehntel Millimeter,
was durch den Geber 23 erfaßt wird. Der Geber 3 löst
einen Befehl nach einem bekannten Schema aus, der die Unterbindung
des axialen Vorschubs, die Abstellung der Werkstückdrehung
einleitet.
Die vertikale Lage der Meißel der Zusatzeinheit 4 trägt
zum leichteren Abführen des Spans aus der Zerspanungszone .
Die waagerechte Lage der Meißel der Haupteinheit 2 gestattet
es, die Beeinflussung der Bearbeitungsgenauigkeit durch
die Inkonstanz der radialen Schnittkraftkomponenten bei der
Vorbearbeitung zu beseitigen sowie die Einheit 2 abzuführen,
ohne die fertigbearbeitete Oberfläche zu beschädigen. Das
Glätten der Rauhigkeiten nach der Meißelbearbeitung erfolgt
durch planetar laufende und belastete, im Käfig 14 gleichmäßig
verteilte Umformrollen 13 mit konstanter Kraft, die
durch den Hydraulikzylinder 16 mit regelbarem Druck in dessen
Arbeitsräumen gewährleistet wird. Der sich bewegende Kolben
18 des Hydraulikzylinders 16 verschiebt über die Feder
19 die Hülse 17 mit dem Käfig 14 und den Umformrollen 13
bis zum Kontakt der letzteren mit der Leitwelle 28. Die Feder
19 ist zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Regelungssystems
gegenüber der Größe der Umformkräfte bei beidseitigtem
Einfluß der Reibungsverluste in den Dichtungselementen
des Hydraulikzyllnders bestimmt, der die jeweilige Größe der
Umformkräfte einstellt (die Reibungsverluste an der Verbindungsstelle
Hülse-Kolben sind zu vernachlässigen).
Die Schwankungen des Durchmessers des zu bearbeitenden
Werkstücks führen zur Veränderung der axialen Lage des Käfigs,
die über die Hülse vom Geber 22 erfaßt wird, welcher
einen Befehl zur Umberechnung der axialen Verschiebung des
Käfigs in die diametralen Maße des Werkstücks und somit zum
Nachstellen der schwimmenden Zweimeißeleinheiten auslöst.
Die Einrichtung verschiebt sich nach links so lange, bis
die Umformrolle 13 außer Kontakt mit dem zu bearbeitenden
Werkstück gekommen sind. In diesem Augenblick wird der Spindelumlauf
und der axiale Vorschub abgeschaltet, die Umformrollen
gehen aus dem Kontakt mit dem Werkstück. Nach beendeter
Bearbeitung verschiebt sich die Einrichtung in die Ausgangsstellung
nach rechts, das Werkstück wird freigegeben und ein
neues gespannt. Danach wiederholt sich der Arbeitszyklus.
Die erfindungsgemäße Einrichtung bietet die Möglichkeit,
Einzelteile mit erhöhter Genauigkeit zu bearbeiten, weil die
schwimmende Zusatz-Zweimeißeleinheit die Werkstückoberfläche
auf die nachfolgende Fertigbearbeitung durch die schwimmende
Haupt-Zweimeißeleinheit vorbereitet; die Glättung der Oberflächenrauhigkeiten
nach der Meißelbearbeitung geschieht mit
konstanter Kraft der Umformrollen, die eine gleichmäßige Oberflächenverfestigung
gewährleisten.
Claims (2)
1. Einrichtung zur spanenden und verfestigenden
Bearbeitung der Oberflächen zylindrischer Einzelteile vom
Wellentyp, die ein Gehäuse (1) enthält, in dem eine
schwimmende Zweimeißeleinheit (2) und einnLünetten-Umformkopf (3)
angeordnet sind, der eine Vorrichtung zur Verschiebung seines
Käfigs (14) mit Umformelementen besitzt, dadurch
gekennzeichnet, daß vor der schwimmenden Haupt-
Zweimeißeleinheit (2) eine schwimmende Zusatz-Zweimeißeleinheit
(4) angeordnet ist, die so angebracht ist, daß ihre
"Schwimm"ebene zur "Schwimm"ebene der schwimmenden Haupt-
Zweimeißeleinheit (2) senkrecht ist, und die mit einem
Mittel zur Fixierung derselben versehen ist, wobei der Käfig
(14) mit der Verschiebungsvorrichtung über eine Hülse
(17) verbunden ist, die gleichachsig mit dem zu bearbeitenden
Werkstück angeordnet und in bezug auf die Verschiebungsvorrichtung
federbelastet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in ihr ein Geber (22) zur Kontrolle
der Verschiebung des Käfigs (14) mit den Umformelementen
vorgesehen ist, der mit der Stirnfläche der Hülse (17)
dauernd kontaktiert.
Applications Claiming Priority (1)
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ID=9320799
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