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Vorrichtung zum Feinziehschleifen von Werkstücken mit in axialer Richtung
stellenweise unterbrochener zylindrischer Oberfläche, insbesondere der Grundlagerzapfen
von Kurbelwellen, und der Lagerstellen für Nockenwellen Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum gleichzeitigen Feinziehschleifen sämtlicher Grundlagerzapfen einer
Kurbelwelle und besteht im wesentlichen aus einem mit Stützmitteln für die frei
zu lagernde Kurbelwelle versehenen festen Sockel und einem die hin und her beweglichen
Schleifsteine tragenden, gegenüber den Abstützmitteln der Höhe nach verstellbaren
Halter, z. B. einem Schlitten oder Rahmen. In dem Schlitten können Führungsplatten
für die Schleifsteinträger eine waagerechte Hinundherbewegung ausführen. Die Steinträger
können z: B. gleichzeitig oder auch einzeln zustellbar ausgebildet und der Druck
der Schleifsteine gegenüber den Grundlagerzapfen gemeinsam und/oder besonders eingestellt
werden.
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Die auf dem festen Sockel angeordneten Stützmittel für die'Kurbelwelle
bestehen aus frei drehbar auf einem Zapfen angeordneten Stütz- oder Führungsrollen.
Der die Rollen tragende Zapfen kann zwecks genauer Fluchtung der Kurbelwelle um
seine Längsachse exzentrisch einstellbar sein.
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Anstatt an einem senkrecht verstellbaren Schlitten können die Schleifsteinträger
auch an einem (um eine Achse parallel zur Kurbelwellenachse) verschwenkbaren
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Rahmen. befestigt sein. Ferner können an Stelle von Schleifsteinen auch Schleifscheiben
angewendet werden, die gleichzeitig eine Drehbewegung um ihre Achse und eine Oszillationsbewegung
parallel zur Achse der Grundlagerzapfen ausführen.
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Die _Grundlagerzapfen führen während ihrer Bearbeitung eine Drehbewegung
um ihre Achse aus.. Die relative Drehgeschwindigkeit der Kurbelwellenzapfen gegenüber
den Schleifkörpern (Steine oder Scheiben) wird im Endstadium der Bearbeitung vorzugsweise
erhöht. Bei Verwendung von Schleifscheiben als Schleifkörper kann die Drehung von
Zapfen und Scheiben bis zu Beginn des Endstadiums der Bearbeitung in dem einen Sinn,
dagegen während des Endstadiums selbst im entgegengesetzten Sinn gerichtet sein.
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In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt.
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Abb. i zeigt eine Vorderansicht der gesamten Einrichtung mit senkrecht
verstellbarem Schlitten, Abb. 2 einen Schnitt nach A-A der Abb. i mit Steindruckregelung
in vergrößertem Maßstab, Abb. 3 eine schematische Darstellung der Lagerung der Steinträger
an einem um eine Achse parallel zur Grundlagerzapfenachse vierschwenkbaren Rahmen,
Abb.4 die Anordnung der Schleifscheiben an einem vierschwenkbaren Rahmen.
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Nach Abb. i und 2 ist ein Schlitten i in Säulen 2 über einem Sockel
3 senkrecht verstellbar geführt. Die senkrechte Verstellung des Schlittens i erfolgt
beispielsweise mittels Handrad io, Kegeltrieb ii und -Spindel 12. In. dem Schlitten
i sind Platten 4, 5 waagerecht verstellbar angeordnet, die zur Führung der 'Steinträger
6-dienen. Die Kurbelwelle 7 ist frei auf in Lagerböcken B drehbar: angeordneten
Führungsrollen .9 gelagert.. Die die Rollen 9 tragenden Zapfen sind zwecks genauer.
Fluchtung der Kurbelwelle 7 um ihre Längsachse exzentrisch einstellbar und feststellbar:
Die Steinträger 6 sind mit einem Bolzen 14 in einem Gehäuse 15 senkrecht verstellbar.
Über dem Bolzen 14 sind in dem oberen erweiterten Teil des Gehäuses 15 zwei Tellerfederpakete
16, 17 angeordnet, von denen das Paket 16 eine sehr weiche Federkennlinie hat und
das Paket 17 gegenüber dem Paket 16 eine verhältnismäßig hohe -Vorspannung aufweist.
Das Federpaket 17 ist dabei in einer Hülse 18 untergebracht, die durch eine
Rändelschraube i9 verstellt werden kann und unten dürch-.einen als - Widerlager
für das Paket 17 dienenden Schraubenring 21 abgeschlossen ist. Durch den Schraubenring
21 kann ebenfalls die Vorspann ung des Tellerfederpaketes 17 eingestellt
werden. Durch den Schraubenring 21, das Federpaket 17 und die Hülse 18 ist ein Druckbolzen
2o hindurchgeführt; der sich ungefähr in seiner Mitte mit einer Schulter gegen -den
unteren Teller des Federpaketes 17, unfd unten gegen den äberen Teller des Federpaketes
16 abstützt und bei einer Verstellung der Hülse 18 durch die Schraube i9 unter Einwirkung
auf das Federpaket 16 mit weicher Federüngskennlinie ebenfalls verstellt wird. Mittels
des Gehäuses 15 sind die Steinträger 6 an den Führungsplatten 4, .5 befestigt. In
diesem Ausführungsbeispiel sind entsprechend der Zahl der gleichzeitig zu bearbeitenden
Grundlagerzapfen I bis VII sieben Gehäuse 15 vorhanden, von denen drei an der Führungsplatte
4 und vier an der Führungsplatte 5 befestigt sind. Die Oszillationsbewegungen der
Platten 4, 5 werden mittels eines Exzenterantriebs 13 hervorgerufen, der die beiden
Platten4, 5 zwecks Massenausgleichs in gegenläufigem Sinn bewegt. Aus demselben
Grund kann ferner die Platte q., an der nur drei Gehäuse 15 befestigt sind, mit
einem Gegengewicht belastet sein.
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Zur Bearbeitung von Grundlagerzapfen einer Kurbelwelle wird der Schlitten
i zunächst hochgefahren,. eine Richtwelle, die auf den Durchmesser der fertiggeschliffenen-Grundlagerzapfen
abgedreht ist, auf die Führungsrollen 9 gelegt und diese gegebenenfalls zwecks genauer
Fluchtung der Welle verstellt. Der Schlitten i wird nunmehr wieder heruntergefahren,
die Schleifsteinträger 6 gegenüber der Richtwelle zugestellt und die Federpakete
bis üben den Druckpunkt hinaus unter Spannung gesetzt, d. h. die Rändelschraube
i9 wird so lange gedreht, bis die einzelnen Lagen des Federpaketes 16 mit weicher
'Kennlinie sich fest gegeneinander gelegt haben und nunmehr einen starren Körper
bilden (Druckpunkt), so daß man bei weiterem Drehen der Rändelschraube i9 auch die
hochgespannte Feder 17 weiter zusammendrückt. Die Überschreitung des Druckpunktes
erfolgt aus dem Grunde; um die etwa verstellbaren, z: B. an Spannbackenbefestigten
Steinträger fest gegen die Riehtwelle sich anschmiegen zu lassen und sie in dieser
genauen Lage wieder fest verspannen zu können. Alsdann wird wieder auf den Druckpunkt
der beiden Tellerfederpakete eingestellt, nach Hochfahren des Schlittens i die Richtwelle
-herausgehoben und die zu bearbeitende Kurbelwelle 7 auf die Führungsrollen 9 gelegt.
Nachdem der Schlitten wieder gesenkt worden ist und die Steinleisten gegen die Kurbelwellenzapfen
fest zur Anlage gelangt sind; wird die Kurbelwelle in Drehung versetzt. Gleichzeitig
wird die Oszillationsbewegung der Trägerplatten 4, 5 herbeigeführt. Teile der Kurbelwellenzapfen
vom Durchmesser der Riehtwelle werden -dabei nur unter Belastung durch das Federpaket
mit weicher Kennlinie geschliffen, während Profilungenauigkeiten der Wellenzapfen
unter einem. plötzlichen Druckanstieg intensiver bearbeitet und abgetragen werden,
so daß die Kurbelwellenzapfen schließlich überall den gewünschten Durchmesser erhalten:
Für die Oberflächengüte der Kurbelwellenzapfen hat es sich erfahrungsgemäß als vorteilhaft
erwiesen; die Kurbelwelle im Endstadium der Feinstbeärbeitung mit erhöhter Drehzahl
umlaufen zu lassen.
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Unter Umständen ist es erforderlich, den Druck der auf- der Welle
aufsitzenden Steinträger 6 unabhängig von der Höheneinstellung derselben und ebenso
die Höheneinstellung der Steinträger unabhängig
von der Stellung
des Halters regeln zu können. Eine Ausführungsform ist schematisch in Abb. 3 dargestellt.
Die Steinträger 6 sind vorzugsweise wieder in zwei Gruppen zusammengefaßt und die
Gruppen an je einer Platte 33 der Höhe nach verstellbar befestigt. Die Platten 33
sind in einem Rahmen 24, der um eine parallel zur Kurbelwellenachse verlaufende
Hohlwelle 25 verschwenkbar ist, parallel zur Kurbelwellenachse verstellbar. Parallel
zur Längsachse verläuft ferner eine Stange 34, die auf der den Steinträgern gegenüberliegenden
Seite ganz oder teilweise verzahnt ist und mit dieser Verzahnung in entsprechende
Zähne der Steinträgergehäuse 15 eingreift. Durch Drehen der Zahnstange 3.I um ihre
Achse wird somit die Zustellung der gesamten Steinträger 6 durch senkrechte Verstellung
der letztere aufnehmenden Gehäuse 15 gleichzeitig geregelt. Außerdem kann jeder
Steinträger 6 durch eine in an sich bekannter Weise arbeitende und für sich bedienbare
Einrichtung 35 gegenüber der Welle 7 gesondert zugestellt werden. In gleicher Weise
wie die Gesamtzustellung kann auch eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Druckregelung
für -sämtliche Schleifsteine ausgebildet sein. Sie besteht z. B. aus in beliebiger
Weise auf die Steine einwirkenden Schneckenrädern 37, in die auf einer gemeinsamen
Stange 36 sitzende Schnecken eingreifen, so daß bei Drehung der Stange 36 gleichzeitig
die Druckverstellräder 37 sämtlicher Schleifsteine zur Veränderung des Anpressungsdruckes
verstellt werden. Der Rahmen 24 wird durch eine oder mehrere Fixierstangen 32 während
der Bearbeitung stets in ein und derselben Höhe gehalten. Um Richt- und Kurbelwelle
auf die Führungsrollen 9 auflegen oder von diesen abheben zu können, wird der Rahmen
24 um die Hohlwelle 25 verschwenkt. Die übrigen Arbeiten werden in der gleichen
Weise wie vorstehend durchgeführt. Es können ferner wie im ersten Fall zwei Steinträgergruppen
vorhanden sein, die zwecks Massenausgleichs eine gegenläufige Oszillationsbewegung
ausführen und von denen diejenige mit geringerer Steinträgerzahl durch ein Gegengewicht
belastet ist.
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Nach . einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform kann an
dem senkrecht verstellbaren Schlitten i anstatt der beiden Platten ,4, 5 nur eine
einzige Platte (Quertraverse) befestigt werden, an der die Gehäuse 15 für die Steinleistenträger
6 nach Abb.2 ihrerseits starr befestigt sind. Die Quertraverse ist wohl zur Einstellung
der Steinleisten gegenüber den Grundlagerzapfen in Querrichtung verstellbar, behält
aber während der Bearbeitung der Grundlagerzapfen ihre Lage bei. In diesem Fall
ist der die- Schleifleisten tragende Bolzen 14 nach Abb. 2 in dem Gehäuse 15 in
Richtung der Kurbelwellenachse verschiebbar angeordnet. Das gesamte Gehäuse mit
Federpaketen und Druckverstellmitteln steht also während der Bearbeitung der Grundlagerzapfen
selbst still, so daß gegenüber den vorstehenden Ausführungsformen nur ein sehr geringer
Bruchteil von Massen beschleunigt zu werden braucht. Die Bolzen der einzelnen Gehäuse
können dabei zu gegenläufige Oszillationsbewegungen ausführenden Gruppen zusammengefaßt
werden. Zwecks Reibungsverminderung können die Bolzen sich über Druckrollenlager
und eine Druckplatte gegen die untere Lage des Tellerfederpaketes 16. der Abb.2
abstützen. Ferner ist es erwünscht, während der Bearbeitung selbst über deren Stadium
und über die makrogeometrische Form der Kurbelwellenzapfen Aufschluß zu bekommen,
was durch ein an sich bekanntes Meßgerät ermöglicht ist. Hierzu kann eine Meßuhr
auf dem Gehäuse 15 angebracht werden und über einen axial durch die Rändelschraube
i9 hindurchgeführten Stift mit dem Druckbolzen 20 kraftschlüssig verbunden sein.
Dieser Stift wird mithin durch die axialen Bewegungen des Kolbens 14. und somit
des Druckbolzens 2o beeinflußt und wirkt seinerseits auf das Zeigerverstellwerk
der Meßuhr ein. Für die Anordnung der nicht dargestellten Meßuhr ist insbesondere
die Ausführungsform geeignet, bei der lediglich die Bolzen 1.4 angetrieben werden,
dagegen die Gehäuse 15 während der Bearbeitung der Grundlagerzapfen stillstehen.
Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß die Meßuhr selbst an den Oszillationsbewegungen
nicht teilnimmt, sondern ebenfalls vollkommen stillsteht und somit ihre Zeigerausschläge
während der Bearbeitung einmal leicht verfolgt werden können und ferner durch die
Oszillationsbewegungen in keiner Weise beeinflußt werden.
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Eine weitere Ausführungsform zur Bearbeitung der Grundlagerzapfen
von Kurbelwellen ist in Abb. 4. dargestellt. An Stelle der hin und her beweglichen
Schleifsteine sind in diesem Fall Schleifscheiben verwendet. Diese führen während
der Bearbeitung selbst eine axiale Hinundherbewegung sowie eine Drehbewegung um
ihre Achse aus. Die Schleifscheiben 22 sind an einem um eine zur Kurbelwellenachse
parallel verlaufende Hohlwelle 25 verschwenkbären Rahmen 24. angeordnet. Sie sitzen
dabei auf einer Welle 23, die zweckmäßigerweise zweiteilig ausgebildet ist. Jeder
Teil dient zur Aufnahme einer Gruppe von Schleifscheiben, und beide Teile führen
eine gegenläufige Oszillationsbewegung zueinander aus. Die Drehung der Schleifscheibenwelle
23 erfolgt durch eine Schnecke 3o, die von einem Motor 31 angetrieben wird und in
ein entsprechendes Außengewinde einer über beide Wellenteile greifenden Hülse mit
Innenverzahnung eingreift. Zwecks leichterer Verschwenkung des Rahmens 24 um die
Hohlwelle 25 ist der Motor 31 als Gegengewicht angeordnet. Die Einstellung der Schleifscheiben
22 auf Grundlagerzapfen verschiedenen Durchmessers erfolgt durch eine Zustellstange
26, die am Sockel 3 verschwenkbar befestigt ist und mit einem Gewinde 28 in ein
Schneckenrad 29 eingreift, das durch ein Handrad 27 mit Verstellschnecke verstellt
werden kann. Durch Drehung des an dem Rahmen 24 befestigten Handrades 27 kann letzterer
gegenüber der Kurbelwelle 7 eingestellt werden. Bis zu Beginn des Endstadiums der
Bearbeitung erfolgt die Drehung von Grundlagerzapfen und Schleifscheiben in dem
einen
Sinn, dagegen während des Endstadiums der Bearbeitung selbst
in entgegengesetztem Sinn.
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Bei der Bearbeitung der Kurbelwellenzapfen mittels Schleifscheiben
kann die Kurbelwelle von einem besonderen Motor angetrieben werden. Indes ist es
auch möglich, die Kurbelwelle durch die Schleifscheiben oder umgekehrt die Schleifscheiben
durch die Kurbelwelle mitnehmen zu lassen.