DE3813484C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung der Hubzapfen von Kurbelwellen der durch den Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung.

Bei einer aus der US-PS 22 70 522 bekannten Vorrichtung dieser Art ist die als eine Andrückfläche für ein vorbeigeführtes Honband vorgesehene Halbschale mittels eines angeformten Lagerzapfens in einer Lagerbohrung am zugeordneten Ende eines Führungsarmes gelagert und mittels eines zu dem Lagerzapfen parallelen Führungsstiftes, der in eine Führungsbohrung einfaßt, gegen eine relative Drehung gesichert. Der Lagerzapfen ist durch eine Spiralfeder abgestützt, welche die Halbschale gegen das Honband vorspannt und damit dessen Andrücken an die zu bearbeitende Oberfläche des jeweils zugeordneten Hubzapfens eines Werkstückes vermittelt. Die mit der Spiralfeder erreichte Andrückkraft ergänzt dabei eine radiale Stellkraft für einen Werkzeugschlitten, an welchem die Halbschale montiert ist. Die Stellkraft wird mit einer an Führungsarmen gemeinsamen und ebenfalls zu dem Werkstück und den beiden Meisterwellen achsparallel angeordneten Stellwelle und an dieser Stellwelle vorhandenen Stellnocken bewirkt, mit denen drehbar gelagerte Nockenfolger des zur Lagerung der Meisterwellen und zur Verschraubung der Führungsarme vorgesehenen Schlittens in Berührung gehalten sind. Die Berührungsstellung wird dabei durch einen mit einem Gewicht belasteten Schwenkhebel erhalten, wobei das Gewicht der Stellkraft entgegenwirkt, mit der jede Halbschale gegen den zugeordneten Hubzapfen des Werkstückes verstellt wird. An dieser Verstellung wirkt andererseits die an jeder Halbschale vorhandene Spiralfeder derart mit, daß die Halbschale in bezug auf den zugeordneten Hubzapfen des Werkstückes periodisch belüftet werden kann, sobald sich in der Berührungsstellung mit den Nockenfolgern die Ablösung einer Erhöhung durch eine Vertiefung der Stellnocken ergibt. Bei der bekannten Vorrichtung müssen somit während der Bearbeitung des Werkstückes ständig relativ große Massen mittels des Schlittens bewegt werden, die von dem Werkstück abgefangen werden müssen. Es müssen deshalb noch besondere Stützrollen zur Abstützung des Werkstückes an wenigstens einigen der Hubzapfen vorhanden sein, um eine Durchbiegung des Werkstückes bei der Fein­ bearbeitung zu verhindern. Zumindest für die mit den Stützrollen abgestützten Hubzapfen des Werkstückes wird damit aber zwangsweise eine Verschlechterung der Oberflächengüte erhalten, die bei der Feinbearbeitung mit dem Honband zur Erhöhung des Traganteils jedes Hublagers angestrebt wird.

Aus der DE-OS 34 40 350 ist eine ähnliche Vorrichtung zur Feinbearbeitung der Hubzapfen von Kurbelwellen bekannt, bei welcher Stütz- und Führungsschuhe an zwei Führungsarmen für Honsteine federelastisch abgestützt sind. Die Führungsarme sind an jedem Hubzapfen eines Werkstückes zangenartig angeordnet und durch einen Arbeitszylinder in eine Schließstellung bezüglich des Werkstückes verschwenkbar, womit in dieser Schließstellung die Honsteine mittels eines zusätzlich zu dem Arbeitszylinder jeweils vorhandenen Stellzylinders gegen den zugeordneten Hubzapfen angedrückt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß für eine Erhöhung des Traganteils vergleichmäßigt bei allen Hublagern einer Kurbelwellen eine weitere Verbesserung der Feinbearbeitung im mikroskopischen Bereich erhalten wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung der angegebenen Art mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gekennzeichnet. Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung damit erzielbaren Vorteile ergeben wegen des möglichen Verzichts auf besondere Stützrollen für das Werkzeug als Folge der für die radiale Verstellung der Halbschalen zur Verwendung kommenden Stellzylinder eine primär positive Vorgabe für die Erzielbarkeit einer optimalen Oberflächengüte bei der Feinbearbeitung, weil mittels solcher Stellzylinder eine feinfühlige Übersetzung der Stellkraft möglich ist und somit der Rundlauf des Werkstückes bei der Feinbearbeitung nicht behindert wird. Andererseits wird durch die besondere Ausbildung der Halbschalen eine Art "atmende" Werkstückführung erhalten, die für jede Halbschale ein begrenztes Schwingungsverhalten in bezug auf den zugeordneten Hubzapfen ergibt, was zu einer beachtlichen Verbesserung der Oberflächengüte im mikroskopischen Bereich führt. Diese verbesserte Oberflächengüte im mikroskopischen Bereich kann im übrigen mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 2-5 noch weiter gesteigert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung mit einer Schnittansicht nur eines Teils eines Führungsarmes für ein Werkzeug der erfindungsgemäßen Ausbildung dargestellt.

Die zur Feinbearbeitung der Hubzapfen von Kurbelwellen mittels nicht umlaufender Werkzeuge ausgebildete Vorrichtung ist mit zwei in der Zeichnung nicht dargestellten Meisterwellen ausgerüstet, die zu einem zu bearbeitenden Werkstück achsparallel angeordnet und mit dem Werkstück synchron angetrieben sind.

Durch die Meisterwellen wird eine mit den Hubzapfen der Werkstücke übereinstimmende Vielzahl von Werk­ zeugen kopiergeführt. Die Führung der Werkzeuge wird mit Führungsarmen übersetzt, die Träger von druckmit­ telbeaufschlagten Stellzylindern sind, mit denen jedes Werkzeug eine in bezug auf den zugeordneten Hub­ zapfen radial verstellbare Lagerung erfährt. Die Feinbear­ beitung der Hubzapfen wird entweder mit Honstei­ nen oder mit Honbändern durchgeführt, die bei der Be­ arbeitung durch die Stellzylinder gegen die Hubzapfen an­ gedrückt werden.

Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch einen Hubzapfen 1 einer Kurbelwelle, die gemäß dem eingezeichneten Pfeil 2 im Uhrzeigergegensinn synchron zu den beiden Meisterwellen der Vorrich­ tung angetrieben sein soll. Mit den beiden Meisterwellen ist ein kopiergeführter Führungsarm 3 verbunden, an welchem ein druckmittelbeaufschlagter Stellzylinder 4 angeordnet ist, mit dem ein zur Feinbearbeitung des Hubzapfens 1 vor­ gesehenes Werkzeug 5 in radialer Richtung gegen die Oberflä­ che des Hubzapfens angedrückt werden kann. Die Druckmittel­ versorgung des Stellzylinders 4 wird über ein an den Füh­ rungsarm 3 angeflanschtes Funktionsteil 6 einer hydrauli­ schen oder pneumatischen Steuervorrichtung vermittelt, de­ ren Ausbildung nur insoweit interessiert, als damit durch eine Zuleitung des Druckmittels in einen Füllraum 7 des Funk­ tionsteils 6 eine in Richtung des Pfeils 8 wirkende Stell­ kraft für den Stellzylinder 4 bereitgestellt wird. Diese in Richtung des Pfeils 8 wirkende Stellkraft wird auf das Werkzeug 5 übersetzt, um eine mit dem Führungsarm 3 durch die beiden Meisterwellen kopiergeführte einseitige Anlage an dem Hubzapfen 1 zu erhalten.

Das Werkzeug 5 ist mit einer in bezug auf die Stellkraft des Stellzylinders 4 federelastisch ausgebildeten Halb­ schale 9 und einem damit einstückig verbundenen Grundkör­ per 10 aus Federstahl gebildet. Die federelastische Ausbil­ dung der Halbschale 9 wird durch einzelne Ringspalte 11 erhalten, die mit einer sich in Umfangsrichtung wechselsei­ tig überlappenden Ausbildung konzentrisch zu der mit dem Hubzapfen 1 praktisch zusammenfallenden Achse 12 der Halb­ schale 9 verlaufen. Durch die Ringspalte 11 wird der im übrigen massiv ausgebildete Grundkörper 10 in eine entspre­ chende Vielzahl von untereinander federelastisch verbundene Segmente 13 unterteilt, die bei den drei verschiede­ nen Radialabständen zur Achse der Halbschale, die für die einzelnen Ringspalte 11 gezeigt sind, ein in radialer Richtung wirksames, federelastisches Ver­ halten des Werkzeuges 5 ergeben. Das Werkzeug 5 ist mittels Schrauben 14 mit einem Werkzeughalter 15 verschraubt, der mittels eines Stiftes 16 mit dem Stellzylinder 4 drehbeweg­ lich verbunden ist. Mit dem Werkzeughalter wirkt ein in eine Führungskurve 15′ einfassender Anschlagstift 16′ zusammen, um für das Werkzeug 5 eine wegbegrenzte und relativ drehbewegliche Anordnung an dem Führungsarm 3 zu erhalten. Diese relative Beweglichkeit wird auch bezüglich eines Hon­ bandes 17 erreicht, das für die Feinbearbeitung des Hub­ zapfens 1 an der Halbschale 9 vorbeigeführt und mit der in Richtung des Pfeils 8 wirksamen Stellkraft des Stellzylinders 4 gegen den Hubzapfen 1 angedrückt wird. Zur Führung des Hon­ bandes 17 sind an dem Führungsarm 3 noch zwei Kugelführungen 18 angeordnet, welche die mit dem Werkzeug 5 für eine Umfas­ sung des Hubzapfens 1 mit einem Winkel von etwa 150° be­ zweckte Wölbung des Honbandes 17 für die gesamte Dauer einer jeweiligen Feinbearbeitung begünstigen.

Wenn die Feinbearbeitung mit einem Honband durchgeführt wird, dann sollte dafür die für das Honband maßgebliche Andrück­ fläche der Halbschale 9 feingeschliffen sein. Alternativ kann die Feinbearbeitung auch direkt mit dem Werkzeug 5 durchgeführt werden. Die für eine direkte Anlage an dem zugeordneten Hubzapfen 1 vorgesehene Oberfläche der Halbschale 9 muß dann lediglich mit einem als Honwerkzeug arbeitenden Hart­ stoff, wie Diamant, Borazon oder einem Keramikstoff, be­ schichtet werden. Die mit den untereinander federelastisch verbundenen Segmenten 13 erreichten "atmende" Ausbildung des Werkzeuges 5 begünstigt auch dabei eine zu den Meisterwellen optimal formgetreu übertragene Bearbeitung des jeweils zuge­ ordneten Hubzapfens, so daß für die Gesamtheit des Werk­ stückes ein entsprechend optimaler Traganteil für die ein­ zelnen Hublager erhalten wird. Es versteht sich im übrigen, daß die mit den Abmessungen der Segmente 13 im Ver­ hältnis zu den Abmessungen der Ringspalte 11 erhaltene Elas­ tizität der Halbschale 9 auch mit Federn erreichbar ist, mit denen eine dann starr ausgebildete Halbschale an dem Werkzeughalter 15 bzw. an dem Stellzylinder 4 abgestützt wird.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Feinbearbeitung der Hubzapfen von Kurbelwellen mittels nicht umlaufender Werkzeuge, die für eine einseitige Anlage bei der Bearbeitung des jeweils zugeordneten Hubzapfens eines Werkstückes eine radial zu dem Hubzapfen verstellbare Lagerung an einem jeweils zugeordneten Führungsarm aufweisen, der durch zwei zum Werkstück achsparallel ange­ ordnete und synchron angetriebene Meisterwellen der Vorrichtung kopiergeführt ist, wobei ein federelastisch abgestütztes Lagerteil jedes Werkzeuges als eine den zugeordneten Hubzapfen mit einem Winkel von etwa 135° bis maximal etwa 180°umfassende Halbschale ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Halbschale (9) eine mit einem formstabilen Grundkörper (10) aus Federstahl einstückige Ausbildung aufweist und durch wenigstens einen zur Achse der Halbschale konzentrisch verlaufenden Ringspalt (11) in zwei untereinander federelastisch verbundene Segmente (13) unterteilt ist, wobei der Grundkörper eine drehbewegliche Ver­ bindung mit einem druckmittelbeaufschlagten Stellzylinder (4) aufweist, der für eine radiale Verstellung der Halbschale an dem zugeordneten Führungsarm (3) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschale (9) in eine entsprechende Vielzahl von Segmenten (13) durch mehrere Ringspalte (11) unterteilt ist, die in bis zu drei verschiedenen Radialabständen zur Achse der Halb­ schale verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringspalte (11) eine sich in Umfangsrichtung wechselseitig überlap­ pende Ausbildung aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Ringspalt (11) mit einer radialen Breite von etwa 0,5 mm drahterodiert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschale (9) an ihrer zur Anlage mit dem Hubzapfen (1) eines Werk­ stückes vorgesehenen Oberfläche mit einem als Honwerkzeug arbeitenden Hartstoff, wie Diamant, Borazon oder einem Keramikstoff, beschichtet oder als Andrückfläche für ein an der Halbschale vorbeigeführtes Honband (17) geschliffen ist.