DE3626683A1 - Verfahren und vorrichtung zum fertigstellen von nockenscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fertigstellen von Nockenscheiben mit einer Zentral­ öffnung in Achsrichtung zur Aufnahme einer Nockenwelle.

Derartige Nockenscheiben sind Zwischenerzeugnisse für gebaute Nockenwellen, bei denen die Nockenscheiben nach der Fertigstellung auf ein Wellenrohr oder eine Profil­ welle aufgeschoben werden und dadurch bzw. anschließend kraft- oder formschlüssig verbunden werden. Derartig gebaute Nockenwellen dienen der Gewichtsreduzierung aber auch der Rationalisierung der Fertigung. Das Vor- und Fertigschleifen derartiger Nocken erfolgt dabei nach einem Einspannen in gleicher Weise wie bei einstückigen Nocken­ wellen über durch entsprechende Getriebe verstellbare Schleifscheiben bei rotierendem Nocken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbesser­ tes, gute Genauigkeit sicherstellendes Verfahren zum Schleifen von Einzelnockenscheiben bereitzustellen, das bei hoher Fertigungsgeschwindigkeit mit geringen Kosten zu verwirklichen ist. Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß mehrere Nocken, insbesondere sämtliche für eine Welle bestimmte Nocken, mit deckungsgleichen Öffnungen zusammengespannt in mindestens zwei in Achsrichtung durch­ geführten Bearbeitungsgängen senkrecht zur Nockenbahn mittels mindestens einer um eine senkrecht mit Abstand zur Längsachse der Öffnungen angeordnete Drehachse rotierende Konturschleifscheibe über den gesamten Umfang geschliffen werden.

Das Wesen der Erfindung liegt somit darin, daß jeweils ein Teilbereich der fertigen Nockenform im Querschnitt durch die Kontur einer entsprechenden Schleifscheibe vorgegeben wird, die relativ zum Nocken parallel zu dessen Achse an diesem vorbeigeführt wird. Es sind hierbei mehrere Nocken, insbesondere sämtliche Nocken einer Nockenwelle für einen Arbeitsvorgang axial zusammengespannt, so daß sich unab­ hängig vom Verschleiß der Schleifscheiben jeweils iden­ tische Sätze von Nocken darstellen lassen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer oder mit mehreren, z. B. zwei oder drei unterschiedlichen Kontur­ schleifscheiben durchgeführt werden, wobei sich aus der Anordnung der Schleifscheiben unterschiedliche Abläufe des Verfahrens ergeben.

Nach einer ersten günstigen Durchführungsform werden die zusammengespannten Nockenscheiben in Richtung ihrer Achse an einer Konturschleifscheibe für einen ersten Bearbei­ tungsschritt vorbeigeführt, sodann um 180° um die ge­ meinsame Längsachse und insgesamt um 180° um eine senk­ recht zur Schleifscheibenachse liegende Verdrehachse oder einmal um eine senkrecht zur gemeinsamen Längsachse und parallel zur Schleifscheibenachse liegende Verdrehachse gedreht und anschließend zur Durchführung eines zweiten Bearbeitungsschrittes wiederum an der Schleifscheibe, vorzugsweise in Gegenrichtung vorbeigeführt. Die Kontur der Schleifscheibe muß hierbei dem halben Umfang eines symmetrischen Nockenquerschnittes komplementär entsprechen.

Nach einer zweiten Durchführungsform, für die zwei auf einer gemeinsamen Welle sitzende Schleifscheiben vorge­ sehen sind, erfolgt der Bewegungsablauf der zusammenge­ spannten Nockenscheiben in gleicher Weise, wobei jedoch zwischen den beiden Bearbeitungsgängen die Welle der Schleifscheiben axial verschoben wird, so daß jeweils eine andere der beiden Schleifscheiben für jeden Bearbei­ tungsvorgang zur Anwendung kommt. Sofern die Schleif­ scheiben hierbei nicht gleichsinnig, sondern symmetrisch bezüglich ihrer Halbkontur auf der Welle angeordnet sind, ist nur eine Verdrehung um die gemeinsame Längsachse zwischen den beiden Bearbeitungsgängen erforderlich. Mit einer vorstehend beschriebenen Verfahrensabfolge und Anordnung sind auch asymmetrische Nockenprofile dar­ stellbar, die sich bezüglich Nockenanstieg und Nocken­ abfall im Querschnitt unterscheiden.

Nach einer dritten günstigen Form der Durchführung des Verfahrens sind mehrere Konturschleifscheiben auf unterschiedlichen Seiten, insbesondere bezüglich der gemeinsamen Achse der Nockenscheiben entgegengesetzt und mit axialem Abstand voneinander angeordnet, deren Konturen jeweils unterschiedlichen Umfangsbereichen, insbesondere zueinander symmetrischen Hälften des Nockenumfangs entsprechen. Bei einer derartigen Anordnung sind die zusammengespannten Nockenscheiben in einem einzigen Transportvorgang axial zwischen den Schleifscheiben hindurchzuführen, wobei sich in bezug auf jeden einzelnen Nocken zeitlich aufeinanderfolgende Bearbeitungsschritte ergeben.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es insbesondere möglich, Nockenformen darzustellen, die besonders kleine Radien, insbesondere auch kleine Innenradien, am Umfang aufweisen, die mittels der bei üblichen Herstellungsver­ fahren und Schleifverfahren benutzten großen Schleif­ scheiben nicht darstellbar sind. Ein besonderer Vorteil bezüglich einer Schmierfilmausbildung ist darin zu sehen, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf der Lauf­ bahnoberfläche der Nocken quer zur Gleitrichtung verlau­ fende Riefen erzeugt werden.

Die Erfindung bezieht sich in gleicher Weise auf ver­ schiedene Vorrichtungen zur Durchführung des angegebenen Verfahrens, die sich, wie bereits vorstehend erläutert, in der unterschiedlichen Anordnung der Konturschleifscheiben in bezug auf die Aufspannvorrichtung für die Hocken unterscheiden. Wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist jeweils eine Aufspannvorrichtung für ein Paket von mehreren Nocken, insbesondere von sämtliche Nocken einer Nockenwelle, die im wesentlichen einen üblichen Spanndorn umfaßt und in einer Vorrichtung gehalten ist, die eine axiale Verschiebung der Nocken über zumindest ihre gesamte Spannlänge sowie ein Verdrehen des Spanndorns um 180° um die Längsachse oder um 180° um eine senkrecht zur Längs­ achse stehende Achse ermöglicht. Bei Verwendung von zwei auf einer gemeinsamen Welle angeordneten Konturschleif­ scheiben ist weiterhin eine Verschiebeanordnung für diese Welle in axialer Richtung erforderlich.

Die Schleifscheiben sind, soweit sie jeweils die Hälfte der Nockenoberfläche bearbeiten, in günstiger Weise mit radial an die Nockenkontur anschließenden Flächen auszu­ gestalten. Bei mehr als zwei umfangsverteilt zur Längs­ achse angeordneten Schleifscheiben ist es hingegen günstig, wenn sich die jeweiligen Konturen in der Projektion in Längsrichtung gesehen in Teilbereichen überdecken.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt ein mittels einer Spannvorrichtung axial zusammengespanntes Paket von mehreren Nocken,

Fig. 2 zeigt ein aufgespanntes Nockenpaket in Rela­ tion zu einer ersten Anordnung von Schleif­ scheiben,

Fig. 3 zeigt ein Paket von zusammengespannten Nocken in Relation zu einer zweiten Anordnung von Konturschleifscheiben.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Spannvorrich­ tung auf die zehn einzelne Nocken 1 mit zentralen Durch­ trittsöffnungen 2 deckungsgleich aufgespannt sind. Die Spannvorrichtung besteht aus einer Hülse 3, die im wesentlichen den Durchmesser der Nockenöffnung 2 hat und einen Längsschlitz 4 aufweist. Die Hülse 3 hat einen Innenkonus 4, der mit einem Spannkonus 5 zusammenwirkt.

Der Spannkonus 5 wirkt über eine Stützscheibe 6, an deren Stelle auch ein Federpaket treten kann, auf die Nocken und greift über ein Gewindeteil 7 in eine Spannmutter 8 ein, die die Nocken 1 in Gegenrichtung beaufschlagt. Eine Halterung, mit der die Spannvorrichtung axial verschiebbar und entweder um ihre eigene Achse um 180° drehbar oder senkrecht dazu umschlagbar ist, ist in der Figur nicht dargestellt.

In Fig. 1 sind die zusammengespannten Nockenscheiben 1 in bezug zu einer ersten Konturschleifscheibe 11 und einer zweiten Konturschleifscheibe 12 dargestellt, die auf einer gemeinsamen Welle 13 sitzen. Die gemeinsame Achse A der Nockenscheiben verläuft senkrecht und mit Abstand zur gemeinsamen Achse 14 der Schleifscheiben. Durch einen Doppelpfeil I ist die Bewegung der Nockenscheiben in Relation zur Schleifscheibe während der beiden Bear­ beitungsgänge dargestellt. Ein durchgezogener Rotations­ pfeil II zeigt das Verschwenken der Nockenscheiben 1 um eine in Bildebene liegende Achse B zwischen den beiden Bearbeitungsgängen. Es ist hierbei unerheblich, ob beide Bearbeitungsgänge mittels der feststehenden Schleifscheibe 11 oder zur Darstellung unsymmetrischer Nockenprofile nacheinander durch die Schleifscheiben 11 und 12 dargestellt werden, die, wie durch den Doppelpfeil IIIc angedeutet, verschiebbar sind. Die Schleifscheiben sind hierbei gleichsinnig auf der Welle 13 anzuordnen. Anstelle eines Verschwenkens um die Achse B gemäß dem Pfeil II ist auch ein Verdrehen um die gemeinsame Achse A der Nocken nach dem Pfeil IIIa und ein nachfolgendes Schwenken in der Bildebene um die senkrecht dazu stehende Achse C gemäß dem Pfeil IIIb möglich. Auch hierbei kann, muß jedoch nicht, zwischen den Bearbeitungsgängen eine axiale Verschiebung zwischen den Schleifscheiben 11 und 12 erfolgen. Sofern, wie durch gestrichelte Linien angedeutet, die eine Schleifscheibe 10 auf der gemeinsamen Welle 14 vorgesehen ist, die prinzipiell symmetrisch zur Schleifscheibe 11 liegt, kann statt eines Verschwenkens der Nocken 1 nach den Pfeilen II oder III auch ein Verdrehen der Nocken 1 um ihre Längsachse A gemäß dem Kreispfeil IV erfolgen und anschließend ein Verschieben nach dem Doppelpfeil IVb, so daß die symmetrische Schleifscheibe 10 zum Einsatz kommen kann.

In Fig. 3 sind wiederum die Nocken 1 in zusammengespann­ ter Form dargestellt, die gemäß dem Pfeil V zumindest in einer Richtung längs ihrer Achse 10 verschiebbar sind. Zwei in seitlicher Ansicht dargestellte Schleifscheiben 16 und 17 liegen auf beiden Seiten der Längsachse A mit axialem Abstand in bezug auf die Längsachse und dienen der Darstellung jeweils der halben Profiloberfläche der Nocken in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen in bezug auf jeden einzelnen Nocken während der Längsbewegung der Spannvor­ richtung. Ein Doppelpfeil zeigt eine Überdeckung der Schleifscheiben in bezug auf die Längsachse an, die durch tangential an die Konturfläche anschließende Flächen an den Profilschleifscheiben dargestellt wird.

Claims (10)

1. Verfahren zum Fertigstellen von Nockenscheiben mit einer in Achsrichtung liegenden zentralen Öffnung zur Aufnahme einer Nockenwelle, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Nocken, insbesondere sämtliche für eine Welle bestimmte Nocken mit deckungsgleichen Öffnungen zusammengespannt in mindestens zwei in Achsrichtung durchgeführten Bearbeitungsgängen senkrecht zur Noc­ kenbahn mittels mindestens einer um eine senkrecht mit Abstand zur Längsachse der Öffnungen angeordnete Drehachse rotierende Konturschleifscheibe über den gesamten Umfang geschliffen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengespannten Nocken in einem ersten Be­ arbeitungsgang in Achsrichtung an einer Konturschleif­ scheibe entlanggeführt werden und nach einem Verdrehen um 180° um eine senkrecht zur Öffnungsachse parallel zur Schleifscheibenachse liegende Verdrehachse oder nach einem ersten Verdrehen um 180° um die eigene Längsachse und einem weiteren Verdrehen um eine senk­ recht zur gemeinsamen Längsachse und parallel zur Schleifscheibenachse liegende Verdrehachse in einem zweiten Bearbeitungsgang in Gegenrichtung an der gleichen oder einer zweiten in die Position der ersten verschobenen, gleichartig angeordneten Konturschleif­ scheibe entlang geführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengespannten Nocken in einem ersten Bearbeitungsgang in Richtung der Öffnungsachse an einer ersten Konturschleifscheibe entlang geführt werden und nach einem Verdrehen um 180° um die Öffnungsachse in einem zweiten Bearbeitungsgang in Gegenrichtung an einer zweiten, mit der ersten auf einer gemeinsamen in Längsrichtung verschiebbaren Welle sitzenden Konturschleifscheibe entlanggeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengespannten Nocken in Richtung der Öffnungsachse zwischen mehreren, insbesondere zwei auf unterschiedlichen Seiten der Nocken auf jeweils eigenen Wellen angeordneten, in bezug auf die Achsrichtung mit Abstand hintereinander liegenden Konturschleifscheiben hindurchgeführt werden, wobei sich in bezug auf jeden einzelnen Nocken mehrere, insbesondere zwei, zeitlich aufeinanderfolgende Bearbeitungsgänge ergeben.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei festeingespannten Nocken die Schleifscheiben relativ zur Achse bewegt werden.

6. Vorrichtung zum Fertigstellen von Nockenscheiben mit einer in Achsrichtung liegenden Zentralöffnung zur Aufnahme einer Nockenwelle, gekennzeichnet durch eine durch die Zentralöffnung mehrerer Nocken hindurch­ führbare Spannvorrichtung und zumindest eine mit Abstand von der Achse der Spannvorrichtung mit senkrecht zu dieser liegender Achse angeordneter Konturschleifscheibe, die relativ zueinander in Richtung der Öffnungsachse verschiebbar angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine um 180° um eine senkrecht zu ihrer eigenen Längsachse und parallel zur Achse der Schleifscheibe liegende Verdrehachse drehbare Spann­ vorrichtung.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine um 180° um ihre eigene Längs­ achse drehbare Spannvorrichtung.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch zwei auf einer gemeinsamen Welle axial verschiebbare Konturschleifscheiben.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch mehrere, insbesondere zwei, auf unterschiedlichen Seiten der Spannvorrichtung liegende mit axialem Abstand hintereinander angeordnete Kontur­ schleifscheiben.