DE4328985C2

DE4328985C2 - Maschine zum Feinschleifen von vorbearbeiteten, ringscheibenförmigen metallischen Werkstücken

Info

Publication number: DE4328985C2
Application number: DE4328985A
Authority: DE
Original assignee: Ernst Thielenhaus GmbH and Co KG
Current assignee: Ernst Thielenhaus GmbH and Co KG
Priority date: 1993-08-28
Filing date: 1993-08-28
Publication date: 1995-12-07
Anticipated expiration: 2013-08-29
Also published as: US5472373A; ES2069518T1; DE4328985A1; EP0640437A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Feinschleifen von vorbearbeiteten, ringscheibenförmigen metallischen Werk stücken, insbesondere von Kraftfahrzeugbremsscheiben mit ringscheibenförmigem Bremsscheibenkranz und Bremsscheiben topf, - mit einer Werkstückaufnahme und einem Schleifkopf mit einer beim Schleifvorgang außenseitig über den Rand des ringscheibenförmigen Werkstückes vorkragenden Schleif scheibe, die auf zueinander parallele Antriebswellen sitzen. - Vorbearbeitete ringscheibenförmige Werkstücke bezeichnen solche, die ihre konstruktiv vorgegebene Endgeometrie durch eine spanende Bearbeitung, z. B. auf eine Drehbank, erfahren haben. Die spanende Formgebung hat jedoch auf der Oberfläche Bearbeitungsspuren, z. B. spiral förmig verlaufende Bearbeitungsspuren, hinterlassen. Diese stören je nach den Anforderungen, die an die ringscheibenförmige Werkstücke im Einsatz in funktioneller Hinsicht gestellt werden. Sie stören insbes. bei Kraftfahr zeugbremsscheiben und beeinträchtigten die Reproduzier barkeit und Sicherheit des Bremsvorganges. Daher erfolgt in der Praxis regelmäßig noch eine korrigierende Feinschleif bearbeitung der in der beschriebenen Weise vorbearbeiteten ringscheibenförmigen Werkstücke.

Bei bekannten Maschinen des eingangs beschriebenen grund sätzlichen Aufbaus und der beschriebenen Zweckbestimmung sind die Werkstückaufnahmen und die Werkzeugaufnahmen rotierende, jedoch starre Bauteile. Die Rotation erfolgt aus Toleranzgründen bei der Lagerung der Antriebswellen, der nicht vollständigen Rundheit der Antriebswellen und der Aufspannung der Werkzeuge bzw. Werkstücke nie ohne sog. Schlag, der in Kauf genommen werden muß. Wellen laufen grundsätzlich, wenn auch in engen Toleranzen, unrund. Daraus resultieren bei einer Vorrichtung des eingangs be schriebenen Aufbaus unkontrollierte Ungenauigkeiten an den fertig bearbeiteten Werkstücken, so daß diese hohen Qualitätsanforderungen nicht mehr genügen.

Bei der bekannten Maschine, von der die Erfindung ausgeht (US 3 456 401), sind Maßnahmen verwirklicht, die aus reichend sicherstellen sollen, daß die fertig geschliffenen kreisringförmigen Werkstücke, nämlich die Bremsscheiben kränze von Kraftfahrzeugbremsscheiben, planparallele Ober flächen aufweisen. Auf der Antriebswelle für die Schleifwerkzeugaufnahme befindet sich koaxial zur Achse der Antriebswelle die Gelenkkugel einer Einrichtung, die als Kugelgelenk funktionieren soll. Die mit einer hülsen förmigen Nabe auf diese Antriebswelle aufgesetzte Schleif werkzeugaufnahme faßt mit einem Ring, der eine kugelgelenkschalenförmige Ausbildung aufweist, auf der dem Werkstück abgewandten Seite unter diese Gelenkkugel. Die Schleifwerkzeugaufnahme insgesamt ist von einer zentralen Schraubenfeder beaufschlagt, die den Ring mit der kugel gelenkschalenförmigen Ausbildung gegen die Gelenkkugel drückt. Die Gelenkkugel trägt zwei diametral einander gegenüberliegende Zapfen, die orthogonal zur Achse der Antriebswelle angeordnet und in Langlöchern der schon erwähnten hülsenförmigen Nabe geführt sind, so daß die Schleifwerkzeugaufnahme unter dem Einfluß der aufgebrachten Schleif kraft gegen die Kraft der Schraubenfeder zurückdrück bar ist. Daraus resultiert, daß das Kugelgelenk bei arbeitendem Schleifwerkzeug seine genaue Führung verliert: Die hülsenförmige Nabe kann sich in bezug auf die Gelenk kugel, die Gelenkkugel kann sich nach Maßgabe der Passung der Zapfen der von dem Ring mit der kugelgelenkschalen förmigen Ausbildung freien Gelenkkugel in den Langlöchern unkontrollierbar bewegen, wenn auch nur in engen Grenzen. Sie sitzt insoweit, nach Maßgabe der vorgegebenen Toleranzen, lose in der hülsenförmigen Nabe. Das führt häufig zu rattermarkenähnlichen Strukturen auf den durch den Schleif vorgang bearbeiteten Oberflächen. Zur Ausbildung dieser störenden Strukturen trägt im übrigen bei, daß mit einer Schraubenfeder gearbeitet wird und daß das Schleifwerkzeug eine großflächige Stirnschleifscheibe ist, bei der verstärkt mit Unebenheiten in der Arbeitsfläche zu rechnen ist. Im Ergebnis ist festzustellen, daß auch die insoweit bekannten Maßnahmen hohen Qualitäts anforderungen in bezug auf die bearbeiteten Werkstücke nicht genügen und verbesserungsbedürftig sind.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, die eingangs beschriebene Maschine mit geringem Aufwand so weiter auszubilden, daß die bearbeiteten Werkstücke in bezug auf die bearbeiteten Oberflächen auch extrem hohen Qualitätsanforderungen genügen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung eine Maschine zum Feinschleifen von vorbearbeiteten, ring scheibenförmigen metallischen Werkstücken, insbes. von Kraftfahrzeugbremsscheiben mit ringscheibenförmigem Brems scheibenkranz und Bremsscheibentopf, - mit einer Werkstück aufnahme und einem Schleifkopf mit einer beim Schleif vorgang außenseitig über den Rand des ringscheibenförmigen Werkstückes vorkragenden Schleifscheibe, die auf zueinander parallelen Antriebswellen sitzen, wobei die Kombination der folgenden Merkmale verwirklicht ist:

a) Die Schleifscheibe ist ringförmig ausgebildet,
b) die Antriebswelle weist auf ihrer dem Schleifkopf auf der orthogonal zur Achse der Antriebswelle zugewandten Stirnfläche eine koaxial zur Achse der Antriebswelle angeordnete halbkugelförmige Kugelkalotte auf, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Stirnfläche ist,
c) der Schleifkopf stützt sich gegen die Kugelkalotte mit einer zentralen, der Kugelkalotte angepaßten Kugel gelenkschale ab,
d) zwischen dem Schleifkopf und der von der Kugelkalotte freigelassenen Stirnfläche der Antriebswelle sowie zwischen dem/den Befestigungselement(en), mit dem/denen der Schleifkopf an der Antriebswelle gehalten ist, befinden sich gummielastische Federelemente.

Bei der erfindungsgemäßen Maschine, d. h. bei einer Kombination der Merkmale a) bis d) bleibt auch unter Last, d. h. also während des Schleifvorgangs mit der sich der Lage des Werkstücks anpassenden ringförmigen Schleifscheibe, deren genaue Führung durch das von der Kugelkalotte und der Kugelschale gebildete Kugelgelenk uneingeschränkt erhalten und führt zu hohen Oberflächenqualitäten der bearbeiteten Werkstücke, ohne erst durch den Feinschleifvorgang erzeugte störende Strukturen.

Positiv in bezug auf die Genauigkeit wirkt sich ferner aus, daß das Schleifwerkzeug nicht mehr eine vollständige Schleifscheibe ist, sondern in an sich bekannter Weise eine ringförmige Schleifscheibe, beispielsweise eine sog. Topfscheibe. Da nach der Lehre der Erfindung die ringförmige Schleifscheibe beim Schleif vorgang außenseitig über den Rand des ringscheibenförmigen Werkstückes vorsteht, erfolgt beim Aufsetzen des rotierenden Schleifkopfes auf die Oberfläche des zu schleifenden, bereits rotierenden Werkstückes ein Selbst schärfvorgang an der Schleifscheibe selbst. Daraus resul tiert, daß bei der erfindungsgemäßen Maschine auch bei langer Betriebszeit Ungenauigkeiten, die darauf beruhen, daß der Schleifkopf sich abarbeitet, nicht auftreten können.

Insbesondere kann der Schleifkopf topfförmig ausgebildet sein, wobei die Kugelgelenkschale in den Boden des Schleifkopfes eingelassen ist. Bei einer anderen Ausführung kann der Schleifkopf aus einem die Kugelgelenkschale auf weisenden Grundkörper sowie einem daran befestigten Werkzeugträger mit der ringförmigen Schleifscheibe be stehen. Vorzugsweise bestehen die gummielastischen Feder elemente aus Kreisringscheiben. Es versteht sich, daß die gummielastischen Federelemente unter Vorspannung angeordnet sein können. Ihre Shore-Härte wird den speziellen Verhältnissen angepaßt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Maschine mit Werkstückaufnahme und Schleifwerkzeugaufnahme im Schnitt,

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab den Ausschnitt A aus dem Gegenstand der Fig. 1,

Fig. 3 im Maßstab der Fig. 2 den Ausschnitt B aus dem Gegenstand der Fig. 1 und

Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 1.

Die in den Figuren dargestellte Maschine dient zum Feinschleifen von vorbearbeiteten, ringscheibenförmigen metallischen Werkstücken 1, insbes. von Kraftfahrzeugbrems scheiben mit ringscheibenförmigem Bremsscheibenkranz 2 und Bremsscheibentopf 3. Eine solche Kraftfahrzeugbremsscheibe 2, 3 ist in den Fig. 1 und 4 angedeutet. Zum grundsätz lichen Aufbau der Maschine gehören u. a. eine Werkstück aufnahme 4 sowie eine Schleifwerkzeugaufnahme 5, die um nach der konstruktiven Vorgabe parallelen Achsen ihrer Antriebswellen 6 bzw. 7 rotieren. Die besondere Ausbildung der Schleifwerkzeugaufnahme 5 ist für die Erfindung wesentlich.

Man entnimmt aus den Figuren zunächst, daß das Schleif werkzeug ein Schleifkopf 8 mit einer ringförmigen Schleifscheibe 9 ist, die beim Schleifvorgang außenseitig über den Rand des ringscheibenförmigen Werkstückes 1 vor steht. Auf der orthogonal zur Achse der Antriebswelle 6 angeordneten Stirnfläche 10 der Antriebswelle 6 für die Schleifwerkzeugaufnahme befindet sich koaxial zur Achse der Antriebswelle 6 eine Kugelkalotte 11, die starr mit der Antriebswelle 6 verbunden ist. Der Schleifkopf 8 besitzt eine zentrale, der Kugelkalotte 11 angepaßte Kugelgelenk schale 12. Insbes. aus den Fig. 2 und 3 entnimmt man, daß zwischen dem Schleifkopf 8 und der Stirnseite 10 der Antriebswelle 6 für die Schleifwerkzeugaufnahme 5 sowie, erforderlichenfalls, den Befestigungselementen 13 für den Schleifkopf 8 gummielastische Federelemente 14 angeordnet sind.

Die Anordnung und Auslegung ist unter Zwischenschaltung von Spalträumen 15, die ebenfalls insbes. in den Fig. 2 und 3 mit übertriebener Spaltweite erkennbar sind, so getroffen, daß sich der gegen das ringscheibenförmige Werkstück 1 angedrückte Schleifkopf 8 mit der ring förmigen Schleifscheibe 9 lagemäßig nach dem ringscheibenförmigen Werkstück 1 durch Auslenkung um den Gelenkpunkt 16 des aus der Kugelkalotte 11 und der Kugelgelenkschale 12 gebildeten Kugelgelenkes 11, 12 einstellen kann.

In der Ausführungsform nach Fig. 4 ist der Schleifkopf 8 als Topfwerkzeug ausgebildet und mit einem Befestigungs element 13′ an der Kugelkalotte 11 gehalten. Der Boden 17 des Topfwerkzeuges weist die Kugelgelenkschale 12 auf.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 besteht der Schleifkopf 8 aus einem Grundkörper 18, der die Kugelgelenkschale 12 aufweist, einem daran angeschraubten, ringförmigen Werkzeugträger 21 sowie der darauf befestigten ringförmigen Schleifscheibe 9. Die Kugelkalotte 11 ist im Ausführungsbeispiel als Halbkugel ausgebildet und an einen zylindrischen Kugelkalottenträger 19 angeformt.

Die gummielastischen Federelemente 14, 20 bestehen im Aus führungsbeispiel aus einer Kreisringscheibe, welche die Kugelkalotte 11 bzw. den Kugelkalottenträger 19 umgibt, sowie aus Unterlegscheiben an den Befestigungselementen 13 des Schleifkopfes 8 an der Antriebswelle 6 für die Schleifwerkzeugaufnahme 5.

In den Fig. 1 und 4 deuten strichpunktierte Linien 22 über trieben die möglichen Auslenkungen an.

Claims

1. Maschine zum Feinschleifen von vorbearbeiteten, ring scheibenförmigen metallischen Werkstücken (1), insbes. von Kraftfahrzeugbremsscheiben mit ringscheibenförmigen Brems scheibenkranz (2) und Bremsscheibentopf (3), mit
einer Werkstückaufnahme (4) und einem Schleifkopf (8) mit einer beim Schleifvorgang außenseitig über den Rand des ringscheibenförmigen Werkstückes (1) vor kragenden Schleifscheibe (9),
die auf zueinander parallelen Antriebswellen (6; 7) sitzen, wobei die Kombination der folgenden Merkmale verwirklicht ist:

a) die Schleifscheibe (9) ist ringförmig ausgebildet,
b) die Antriebswelle (6) weist auf ihrer dem Schleif kopf (8) auf der orthogonal zur Achse der Antriebswelle zugewandten Stirnfläche (10) eine koaxial zur Achse der Antriebswelle (6) angeord nete halbkugelförmige Kugelkalotte (11) auf, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Stirnfläche (10) ist,
c) der Schleifkopf (8) stützt sich gegen die Kugel kalotte (11) mit einer zentralen, der Kugelkalotte (11) angepaßten Kugelgelenkschale (12) ab,
d) zwischen dem Schleifkopf (8) und der von der Kugelkalotte (11) freigelassenen Stirnfläche (10) der Antriebswelle (6) sowie zwischen dem/den Be festigungselement(en) (13; 13′), mit dem/denen der Schleifkopf (8) an der Antriebswelle (6) gehalten ist, befinden sich gummielastische Federelemente (14; 20).

2. Maschine nach Anspruch 1, wobei der Schleifkopf (8) topfförmig ausgebildet ist und die Kugelgelenkschale (12) in den Boden (17) des Schleifkopfes (8) eingelassen ist.

3. Maschine nach Anspruch 1, wobei der Schleifkopf (8) aus einem die Kugelgelenkschale (12) aufweisenden Grundkörper (18) sowie einem daran befestigten Werkzeugträger (21) mit der ringförmigen Schleifscheibe (9) besteht.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die gummielastischen Federelemente (14; 20) aus Kreisring scheiben bestehen.