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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 von Nockenwellen Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum Feinziehschleifen von Werkstücken mit in axialer Richtung stellenweise
unterbrochener zylindrischer Oberfläche, insbesondere der Grundlagerzapfen von Kurbelwellen
und der Lagerstellen von Nockenwellen. Sie ist gekennzeichnet durch. diie zentrumslose
Lagerung des Werkstücks und einen hierzu mit Abstützmittelin versehenen festen Sockel
und einen die hin und her beweglichen Schleifmittelträ5er tragenden, der Höhe nach
derart verstellbaren Halter, daß die Zustellung der Schleifmittel zu den. zu bearbeitenden
Lagerstellen des Werkstücks gleichzeitig und in gleichem Ausmaß erfolgt. Der Halter
kann. z. B. aus einem Schlitten oder Rahmen. bestehen. In dem Schlitten können Führungsplatten
für die Schleifsteinträger eine Hinundherbewegung iin Richtung der Werkstückachse
ausführen. Die Steinträger können z. B. gleichzeitig oder auch einzeln zustellbar
ausgebildet und der Druck der Schleifsteine gegenüber den zu bearbeitenden Lagerstellen
des, Werkstücks gemeinsam und/oder besonders eingestellt werden.
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Die auf dem festen Sockel angeordneten Stützmittel für .das Werkstück
bestehen. aus frei drehbar auf einem Zapfen angeordneten Stütz- oder
Führungsröllen.
Der die RolleAn tragende Zapfen kann zwecks genauer Fluchtung des Werkstücks 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 Werkstückachse vierschwenkbaren Rahmen
befestigt sein. Ferner können an. Stelle vorn Schleifsteinen auch Schleifscheiben
angewendet werden, .die gleichzeitig eine Drehbewegung um ihre Achse und eine Oszillationsbewegung
parallel zur Achse des Werkstücks ausführen.
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Die- zu bearbeitenden Lagerstellen führen während der Bearbeitung
selbst eine Drehbewegung um ihre Achse aus. Die relative Drehgeschwindigkeit der
zu bearbeitenden Lagerstellen gegenüber den Schleifkörpern (Steine oder Scheiben)
wird im Endstadium der Bearbeitung vorzugsweise erhöht. Bei Verwendung von Schleifscheiben
als Schleifkörper kann, -die Drehung von Werkstück und Scheiben zueinander bis zum
Beginn des Endstadiums .der Bearbeitung in demselben Sinne, dagegen während des
Endstadiums selbst im entgegengesetzten Sinne ,gerichtet sein..
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsfarmen: des Erfindungsgegenstands
für die Bearbeitung der Grundlagerzapfen einer Kurbelwelle 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 ant 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 istein 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. Indem Schlitten
i sind Platten 4, 5 waagerecht verstellbar angeordnet, die zur Führung der Steinträger
6 dienen. Die Kurbelwelle 7 ist frei auf in Lagerböcken 8 drehbar angeordneten Führungsrollen
9 gelagert. Die die Rollen tragenden Zapfen: sind zwecks genauer Fluchtung der Kurbelwelle
7 um ihre Längsachse exzentrisch einstellbar und feststellbar.
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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
höhe Vorspannung aufweist. Dasi Federpaket 17 ist dabei in einer Hülse i8 untergebracht,
die durch eine Rändelschraube i9 verstellt werden kann und unten durch einet, als
Widerleger für das Paket 17 dienenden Schraubring zi abgeschlossen ist. Durch den
Schraubring 21 kann ebenfalls die Vorspannung .des Tellerfederpakets 17 eingestellt
werden. Durch den Schraubring 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 Federpakets 17 und ugten gegen den oberen. Teller des Federpakets
16 .abstützt und bei einer Verstellung der Hülse i:8 durch .die Schraube i9 unter
Einwirkung auf .das Federpaket 16 mit weicher Federungskenulinieebenfalls verstellt
wird. Mittels des, Gehäuses 15 sind die Steinträger 6 an den Führungsplatten 4,
5 befestigt.
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In .diesem Ausführungsbeispiel sind entsprechend der Zahl .der gleichzeitig
zu bearbeitenden Grundlagerzapfen I-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 Platten 4, 5 zwecks Massenausgleichs in gegenläufigem
Sinne bewegt. Aus demselben Grunde kann ferner die Platte 4, an der nur drei Gehäuse
15 befestigt Sind, mit einem Gegengewicht belastet sein.
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Zur Bearbeitung der Lagerstellen des Werkstücks wird der. Schlitten
i zunächst hochgefahren, eine Richtwelle, die auf .den Durchmesser der fertiggeschliffenen
Lagerzapfen abgedreht ist, auf die Führungsrollen 9. gelegt und diese gegebenenfalls
zwecks genauer Fluchtung des Werkstücks verstellt. Der Schlitten i wird nunmehr
wieder heruntergefahren, die Schleifsteinträger, 6 gegenüber der Richtwelle zugestellt
und die Federpakete bis über den Druckpunkt hinaus unter Spannung gesetzt, d. h.
.die Rändelschraube i9 wiT.d so lange gedreht, bis die einzelnen Lagen des Federpakets
16 mit weicher Kennlinie sich fest gegeneinander-:gelegt haben. und nunmehr einen
starren Körper bilden (Druckpunkt), so daß man bei weiterem Drehen der Rändelschraube
ig auch die hochgespannte Feder 17 weiter zusammendrückt. Die Überschreitung des
Druckpunkts erfolgt aus .dem Grunde, um die etwa verstellbaren, z. B. an Spannbecken
befestigten Steinträger fest gegen die Richtwelle 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 Richtwelle werden dabei nur unter Belastung durch das Federpaket mit weicher
Kennlinie geschliffen, während Präfilungenauigkeiten der Wellenzapfen unter' einem
plötzlichen Druckanstieg intensiver bearbeitet-und . abgetragen werden, so daß die
Kurbe@lwellenzapfen schließlich überall .den gewünschten
Durchmesser
erhalten. Für die- Oberflächengüte der Kurbelwellen:zapfen. hat es sich erfahrungsgemäß
als vorteilhaft erwiesen, die Kurbelwelle im Endstadium der Feinstbearbeitung 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 ellQnso 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, ;4, der um eine parallel
zur Kurbelwellenachse: verlaufende Hohlwelle 25 verschwenkbar ist, parallel zur
Kurbelwellenachse verstellbar. Parallel zur Kurbelwellenachse 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 34 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 bed.ienbare 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 Anpressungsdrucks 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
g 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 Falle, zwei Steinträgergruppen vorhanden
sein, :die zwecks Massenausgleichs eine gegenläufige Oszillationsbewegüng 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 r anstatt der beiden Platten d., 5 nur eiine 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 gegeniiber den Grundlagerzapfen -in Querrichtung verstellbar, behält
aber während der Bearbeitung der Grundlagerzapfen ihre Lage bei. In diesem Falle
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 Druckverstellmittelln steht also während der Bearbeitung der Grundlagerzapfen
selbst still, so daß gegenüber den vorstehenden Ausführungsformen nur ein sehr geringer
BrRlchteil von Massen beschleunigt zu werden braucht. Die Bolzen der einzelnen Gehäuse
können dabei zu gegenläufige Oszillationsbewegnngen ausführenden Gruppen zusammengefaßt
werden. Zwecks Reibungsverminderung können die Bolzen sich über Druckrollenlager
und eine Druckplatte gegen, die untere Lage .des Tellerfederpakets 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 Meßulir
auf dem Gehäuse 15 angebracht werden und; über einen axial durch die Rän.delschraube
r9 hindurchgeführten Stift mit dem Druckbolzen 2o kraftschlüssig verbunden sein.
Dieser Stift wird mithin durch die axialen Be--#vegungen -des Kolbens 14 und somit
des Druckbolzens 2o beeinflußt und wirkt seinerseits auf das Zeigerverstellwerk
der Mefluhr ein. Für die Anordnung der nicht dargestellten. Meßuhr ist insbesondere
die Ausführungsform geeignet, bei der lediglich die Bolzen 14 angetrieben werden,
dagegen die Gehäuse 15 während der Bearbeitung der Grundlagerzapfen stillstehen.
Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß die Meßuhr selbst ain den Oszillationsbewe:gungen
nicht teilnimmt, sondern ebenfalls vollkommen stillsteht: und somit ihre Zeigerausschläge
während der Bearbeitung einmal leicht verfolgt werden können, und ferner durch die
Oszillationsbiewegungen in keiner Weise beeinflußt werden.
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Eine weitere Ausführungsform zur Bearbeitung der Grundlagerzapfen
von Kurbelwellen .ist in Abb. d. dargestellt. An Stelle der bin und her beweglichen
Schleifsteine sind in diesem Falle Schleifscheiben verwendet. Diese führen während
Tier Bearbeitung selbst eine axiale Hinundherbewegung sowie eine Drehbewegung um
ihre Achse aus. Die Schleifscheiben 22 sind an einem um eine zur Kurbelwellenachse
parallel verlaufende -Hohlw.-11e25 verschwenkbaren 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
gegenläufige Oszillationsbewegungen zueinander aus. Die Drehung der Schlcifscheibenwelle
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 2.1 um die
Hohlwelle 25 ist der Motor 3,1 als Gegengewicht
angeordnet. Die
Einstellung der Schleifschenbqn 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, Idas durch ein Handrad
2'7 mit Verstellschnecke verstellt werden kann. Durch Drehung des, an dem ,Rahmen
z4 befestigten Handrads 27 kann letzterer gegenüber der Kurbelwelle 7 eingestellt
werden. Vorzugsweise werden zwei Zustellstangen 26, und zwar je eine an dem vorderen
und hinteren, Ende ,der Kurbelwelle; angeordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil,
daS der Rahmen überall gleichmäßig angezogen wird und sämtliche Schleifschei'ben
22 mit gleichem Druck gegen die Grundlagerzapfen angerückt werden. Bis zum Beginn.
-des Endstadiums der Bearbeitung erfolgt die Drehung von Grgndlagerzapfen und Schleifscheiben
zueinander in, demselben Sinne, dagegen während des Endstadiums der Bearbeitung
selbst in entgegengesetztem Sinne zueinander.
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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 Kuthelwelle durch .die Schleifscheiben oder umgekehrt die. Schleifscheiben,
durch,die Kurbelwelle mitnehmen zu lassen.
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Die vorstehend beschriebene Verwendung der Feinziehschleifmaschine
zur Bearbeitung der Grundlagerzapfen von Kurbelwellen läßt sich in gleicher
Weise auch bei Nockenwellen und anderen Werkstücken mit in axialer Richtung stellenweise
unterbrochener zylindrischer Oberfläche durchführen.