DE3640563A1 - 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 ge­ baute Nockenwellen, bei denen die Nockenscheiben nach der Fertigstellung auf eine Rohr- oder Profilwelle aufge­ schoben werden und dabei oder anschließend kraft- und/oder formschlüssig mit dieser verbunden werden. Solche gebauten Nockenwellen dienen der Gewichtsreduzierung und der Ratio­ nalisierung der Fertigung.

Derartige Nocken werden beispielsweise als Feinstanzteile oder als Sinterteile vorgefertigt; das Vor- und Fertig­ schleifen dieser Nocken erfolgt bisher nach der Festlegung auf der Nockenwelle nach üblichen Unrundschleifverfahren, wie bei konventionellen gegossenen oder geschmiedeten ein­ stückigen Nockenwellen. Die für dieses Schleifverfahren erforderlichen Schleifvorrichtungen sind kompliziert in Aufbau und der Steuerung, da die unterschiedlichen Winkel­ lagen der Nocken nachvollzogen werden müssen. Durch die großen Spannlängen sind größere Fehlerstreuungen zu er­ warten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbesser­ tes, gute Genauigkeit sicherstellendes Verfahren zum Schleifen von einzelnen Nockenscheiben bereitzustellen, das bei hoher Fertigungsgeschwindigkeit mit geringem Auf­ wand zu verwirklichen ist. Die erfindungsgemäße Lösung be­ steht darin, daß mehrere Nocken, insbesondere sämtliche für eine Welle bestimmte Nocken, mit deckungsgleichen Öff­ nungen und winkelgleichen Nockenerhebungen zusammenge­ spannt insgesamt zum einen mit gleicher Frequenz langsam rotierend und senkrecht zu ihrer Öffnungsachse getaktet oszillierend und zum anderen in Richtung ihrer Öffnungs­ achse gegenüber einer achsfesten, achsparallelen rotier­ enden Schleifscheibe bewegt werden. Mit einem derartigen Verfahren werden im wesentlichen identische Nocken herge­ stellt, die somit Unregelmäßigkeiten im Ventiltrieb von Zylinder zu Zylinder völlig vermeiden. Das Verfahren bedarf nur eines einzigen Einspannvorganges für eine Mehr­ zahl von Nocken. Es muß ein einziger Steuermechanismus für die Spannvorrichtungsachse werden. Hierbei ist das Ver­ fahren in Bezug auf die Vorrichtung besonders günstig dar­ zustellen, wenn die zueinander achsparallelen Verschiebe­ bewegung durch eine Bewegung des oszillierenden Teils, d.h. insbesondere der Spannvorrichtung für die Nocken wahrgenommen wird, während die Schleifmaßzustellung durch eine senkrecht zur Achse liegende Bewegung der Schleif­ scheibenachse ausgeführt wird. Selbstverständlich umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die kinematische Umkehr der Bewegungsabläufe, d.h. das Festhalten der Spannvorrichtung in Richtung der Achse, während die Schleifscheibe in ihrer Achsrichtung verfahren wird, bzw. bezüglich der Unrundbe­ wegung das achsfeste Rotieren der Spannvorrichtung unter geringer Schleifmaßzustellung bei getaktetem oszillieren der Schleifscheibe senkrecht zu ihrer Achse erfolgt.

Nach einer ersten günstigen Ausgestaltung der Erfindung er­ folgt der Vorschub in Achsrichtung schrittweise, und zwar jeweils insbesondere um die Breite einer Nockenscheibe. Wenn hierbei nach einer bevorzugten Ausgestaltung der er­ findungsgemäßen Vorrichtung die Schleifscheibenbreite dem ein- oder mehrfachen einer Nockenscheibenbreite ent­ spricht, wird in günstiger Weise verhindert, daß innerhalb einer Nockenlaufbahn Unregelmäßigkeiten stehen.

Ein weiterer günstiger Aspekt dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß bei geringfügig konischer Form der Schleif­ scheibe eine gewünschte Schrägung jedes einzelnen Nockens erzielt werden kann. Eine derartige Gestalt ist vorteil­ haft um ein regelmäßiges Drehen von direkt beaufschlagten hydraulischen Ventilstößen zu bewirken.

Nach einer anderen günstigen Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, daß die Axialverschiebung kontinuierlich erfolgt, wobei zur Darstellung gleich­ mäßiger Ergebnisse der Verschiebeweg von einer Nocken­ breite nach einem oder mehreren zyklischen Bewegungen der Unrundschleifvorrichtung abgeschlossen sein sollte.

Bei der vorgenannten Verfahrensart kann eine geringfügige Schrägung der Nockenlaufbahnen durch eine Winkelstellung zwischen den Achsen der Schleifscheibe und der Spannvor­ richtung erzielt werden. Hierbei entstehen voneinander geringfügig abweichende Nocken, dies ist aber unschädlich, da die Schrägungsdifferenz für einen Nocken mehrfach innerhalb der zulässigen Fertigungstoleranz liegt.

Das günstigste Ergebnis läßt sich dann erzielen, wenn die Nocken nach dem Verfahren insgesamt fertiggeschliffen sind und auch nach dem Fügen mit der Welle keiner weiteren Nachbearbeitung bedürfen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist unabhängig von gewissen Einspannfehlern und liefert jeweils völlig oder nahezu identische Nockenscheiben. Die erforderlichen Vorrichtungen können relativ klein gehalten werden.

Da jegliche Umspann- bzw. Nachjustiervorgänge von Nocken zu Nocken hierbei entfallen, kann die Bearbeitungsge­ schwindigkeit wesentlich gesteigert werden. Abwandlung der bereits angesprochenen Art, die auf kinematischer Umkehr beruhen, sind von der Erfindung einbegriffen. Selbstver­ ständlich können die genannten Vorrichtungen auch dahin­ gehend abgewandelt werden, daß mehrere Schleifscheiben am Umfang verteilt, insbesondere gegenüberliegend vorgesehen seien. Durch die kurze Aufspannvorrichtung, die möglich ist, wenn nur die Nocken einer Welle zusammengespannt werden, sind auch solche Fehler, die beispielsweise vom Durchbiegen der Welle beim Schleifen herrühren, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht zu erwarten.

In der Figur ist ein mittels einer Spannvorrichtung axial zusammengespanntes Paket von mehreren Nocken gezeigt. aHierin sind im einzelnen zehn einzelne Nocken (1) mit zentralen Durchtrittsöffnungen (2) gezeigt, die deckungs­ gleich aufgespannt sind. Die Spannvorrichtung besteht aus einer Hülse (3), die im wesentlichen den Durchmesser der Nockenöffnung (2) hat und einem 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 (1) und greift über ein Gewindeteil (7) in eine Spannmutter (8) ein, die die Nocken (1) in Gegenrichtung beaufschlagt. Es ist weiterhin mit paralleler Achse eine Schleifscheibe (9) darge­ stellt, deren Breite der eines Nockens entspricht. Mit dem Doppelpfeil (I) ist die zyklische Bewegung der Spannvor­ richtung senkrecht zu ihrer Achse dargestellt, wobei die Frequenz (f ₁′) dieser zyklischen Bewegung übereinstimmt mit der Frequenz (f ₁′′) der Rotation der Spannvorrichtung, die durch den Drehpfeil (II) gekennzeichnet sein soll.

Daneben gibt der Pfeil (III) den Fortschritt der Spannvor­ richtung in axialer Richtung an, der schrittweise oder kontinuierlich erfolgen kann. Der Pfeil (IV) gibt die Zu­ stellbewegung der an sich achsfesten Schleifscheibe (9) an. Abwandlungen und Umkehrungen ergeben sich ohne weiteres aus der Zeichnung, die Vorrichtungen für die Darstellung der Bewegungen sind als solche bekannt.

Claims (8)

1. Verfahren zum Fertigstellen von Nockenscheiben mit einer in Achsrichtung liegenden zentralen Öffnung für die Aufnahme einer Nockenwelle, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Nocken, insbesondere sämtliche für eine Welle bestimmte Nocken, mit deckungsgleichen Öffnungen und winkelgleichen Nockenerhebungen zusammengespannt insgesamt zum einen mit gleicher Frequenz langsam rot­ ierend und getaktet senkrecht zu ihrer Öffnungsachse oszillierend und zum anderen in Richtung ihrer Öff­ nungsachse gegenüber einer im wesentlichen achsfesten, achsparallelen rotierenden Schleifscheibe bewegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Nocken in Richtung ihrer Öff­ nungsachse schrittweise, insbesondere jeweils nach einem oder mehreren Umläufen der Nockenachse erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Nocken in Richtung ihrer Öff­ nungsachse jeweils um eine oder mehrere Nockenbreiten erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Nocken in Richtung ihrer Öff­ nungsachse während der rotierenden und getakteten oszillierenden Bewegung der Achse kontinuierlich erfolgt.

5. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung und Verschiebung der Nocken in Richtung ihrer Öffnungsachse unter einem geringen Winkel zur Achse der Schleifscheibe erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe senkrecht an ihrer Drehachse zur Einstellung des Schleifmaßes zustellbar ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe einen geringen Konuswinkel auf­ weist.

8. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der rotierenden Schleifscheibe der mehr­ fachen Breite eines Nockens entspricht.