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Vorrichtung zum Bearbeiten von umlaufenden Werkstücken, insbesondere
zum Feinstziehschleifen der Hubzapfen von Kurbelwellen Die Hub- und Grundlagerzapfen
von Kurbelwellen würden bisher einfach mittels Scheiben geschliffen, die beim Schleifen
der Hubzapfen gegenüber den umlaufenden Zapfen elastisch ausweichen konnten. Mit
fortschreitender Entwicklung der Oberflächenbearbeitung von Werkstücken war es erwünscht,
auch die Laufflächen der Grund- und Hubzapfen durch Feinstziehschleifen zu glätten.
Während die auftretenden Schwierigkeiten beim Feinstziehschleifen der Grundlagerzapfen
bald einigermaßen befriedigend behoben werden konnten, machte insbesondere das Feinstziehschleifen
der Hubzapfen größere Schwierigkeiten, weil es nicht leicht ist, die Antriebe für
die verwickelte Bewegung der Ziehsteine so nahe nebeneinander unterzubringen, wie
dies mit Rücksicht auf die nahe beieinanderliegenden Hubzapfen notwendig ist. Die
Neuerung bezweckt, diese ,Schwierigkeiten zu beheben und dadurch das Feinstziehschleifen
von Kurbelwellenhubzapfen überhaupt erst mit Erfolg zu ermöglichen.
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Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf eine Vorrichtung zum Bearbeiten
von umlaufenden Werkstücken, insbesondere zum Feinstziehschleifen der Hubzapfen
von Kurbelwellen, und besteht in einem Werkzeug, das unter gleichzeitiger Schwenkbewegung
um das in seinen normalen Lagerstellen umlaufende Werkstück mit diesem umläuft.
Zu diesem Zweck werden die Werkzeuge bzw. die die Ziehsteine tragenden Halter an
einer mit dem zu
bearbeitenden Werkstück gekuppelten Pendelschwinge
angeordnet, die entweder in einer drehbaren Lagerung axial verschiebbar ist oder
als Lenker an einer Modell- bzw. Meisterwelle hängt, deren Abmessungen der zu bearbeitenden
Kurbelwelle entsprechen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i eine Feinstziehschleifvorrichtung für Kurbelwellen
in Seitenansicht, Abb. 2 und 3 je einen Vertikalschnitt nach der Linie II-II und
III-III der Abb. i, Abb. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV von Abb. 3, Abb. 5
eine Einzelheit zur Abb. 3.
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Wie die Abb. i, 2 und 3 zeigen, besteht die Feinstziehschleifvorrichtung
aus mehreren Stützböcken 2 und Säulen 3, 4, 5 für die Grundlagerzapfen 14 der zu
bearbeitenden Kurbelwelle. Die Säulen können durch einen an einer geeigneten Stelle
vorgesehenen Queranker 6 zu einem quersteifenden Gebilde zusammengefaßt sein. Sie
dienen ferner zur Lagerung einer Meister- oder Modellwelle 7, 8, die zweckmäßig
den Abmessungen und der Ausbildung von Zapfen und Wangen" der zu bearbeitenden Kurbelwelle
entspricht. Die Grundlagerzapfen 14 der zu bearbeitenden Kurbelwelle liegen auf
Führungsrollen 15 . auf - (Abb. i und 2), :die ihrerseits auf exzentrischen Zapfen
16 gelagert sind. Gegen die Grundlagerzapfen 14 werden von oben her mittels an den
Säulen 3 bis 5 verschwenkbar angeordneter Hebelarme i9 (Abb. i und 2) Druckrollen
2o angepreßt. Dabei werden die Hebelarme i9 mittels um Zapfen 17 schwenkbarer Spanngriffe
18 (Abb. 2) in ihrer Arbeitsstellung festgehalten. Die Anpreßrollen 2o können, ebenso
wie die bereits früher erwähnten Auf lagerrollen 15, auf Exzenterzapfen 21 gelagert
sein. Durch Verdrehung der Exzenterzapfen 16 und 2-1 können die Rollen 15 und 2o
zwecks genauer Ausrichtung der zu bearbeitenden Kurbelwelle feinverstellt werden.
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An jedem Hublagerzapfen 8 der Meister- oder Modellwelle 7, 8 ist eine
Pendelschwinge, z. B. ein Lenker 9, mittels in Wangen io geführter Gleitsteine ii
schwenkbar gelagert (Abb. i und 3). An den Lenker 9 bzw. an deren Gleitsteinlager
i i greifen Druckfedern 12 an, die einstellbar in je einem zylindrischen Ansatz
13 der Lenker 9 angeordnet sind. Die Federn i2 sind bestrebt, die Lenker 9 gegen
deren Gleitsteinlager i i bzw. gegen die Meisterwelle 8 nach oben zu ziehen, derart,
daß sich :die unten am freien Lenkerende angeordneten Andrückrollen 3-8, 39 gegen
die Hublagerzapfen 54 der zu bearbeitenden Kurbelwelle anlegen. Auf jedem Lenker
9 ist ferner ein .Schlitten 22 verstellbar und feststellbar angeordnet, der die
Halterung 24 und :das Triebwerk für die Ziehsteinträger 23 enthält. Der Antrieb
der Ziehsteinträger 23- erfolgt durch je einen auf dem Schlitten 22 vorgesehenen
Motor 25. Weiterhin sind an jedem Schlitten 22 eine Druckmeßuhr 26 und eine HubverstellvorrichtUng
27 für die Ziehsteine 28 vorgesehen. Die Druckregelung für die Ziehsteine 28 kann
durch Fein- oder Grobverstellung erfolgen. Die Grobverstellung erfolgt z. B. mittels
eines Drehknopfes 29, der eine biegsame Welle 3o beeinflußt. Diese wirkt auf einen
Gewindestift 31 ein, der z. B. mit einem Linksgewinde 3,a in einem Mutterkörper
32 steckt, der am Lenker 9 befestigt ist. Weiterhin weist der Stift 31 z. B. ein
unteres Rechtsgewinde 3,b auf, das in einem mit zwei Gewindebohrungen versehenen
Mutterkörper 33 steckt. Der Mutterkörper 33 kann sich gegenüber dem Lenker 9 und
dem Schlitten 22 frei bewegen. In der zweiten Gewindebohrung dieses Mutterkörpers
steckt ebenfalls ein Gewindestift 36, der an einem glatten Schaftstück 36a in einer
Bohrung des bereits erwähnten, an Lenker 9 festen Mutterkörpers 32 geführt ist und
der über dieser Führung ein weiteres Gewinde 36b aufweist, also ein Differentialgewinde
36, 36b trägt. Am Stift 36 greift ebenfalls eine biegsame Welle 35 an, die durch
einen Drehknopf 34 beeinflußt werden kann. Das Gewinde 36b steckt in einem weiteren
Mutterkörper 37, der am Schlitten 22 befestigt ist. Die Grobverstellung des Ziehsteindruckes
erfolgt .durch den Knopf 29 und die Feinverstellung durch den Knopf 34. Beim Drehen
am Knopf 29 werden auch die Welle 30 und der Gewindestift 31 verdreht. Dementsprechend
verschraubt sich erstens der Stift 31 im festen Mutterkörper 32, und außerdem verstellt
sich die Mutter 33 am Gewinde 31b, so daß sich die Mutter 30 je nach der
Drehrichtung am Knopf 29 unter der Einwirkung beider Gewindesteigungen 3,a und 31b
auf oder ab bewegt, wobei sie als Halter des Stiftes 36 auch den Schlitten 22 mit
dem Werkstück 23, 2:8 verstellt. Dreht man am Knopf 34, so verdreht die Welle 35
den Stift 36, und dieser verschraubt sich in der Mutter 33 (Gewinde 36). Gleichzeitig
wirkt auch -das Gewinde 36b an der Schraubenmutter 37. Der Anpreßdruck der Ziehsteine
28 gegen die zu bearbeitenden Hublagerzapfen 54 erfolgt :durch im Schlitten vorgesehene
Federpakete in an sich bekannter Weise, von denen .das eine eine steile und das
ändere eine flache Kennlinie aufweist. Die Ziehbewegung erfolgt unter dem Einfluß
des Motors 25. Der Lenker 9 ist unten als Führung für die zu bearbeitenden Hublagerzapfen
54 ausgebildet, in der Weise, daß die Rollen 38, 39 die Hublagerzapfen 54 untergreifen
(Abb. 3). Die Führungsrolle 38 ist unmittelbar am Lenker 9 gelagert, während die
Nachbarrolle 3:9 an einem um die Achse der Rolle 38 verschwenkbaren Lenkerabschnitt
40 angeordnet ist. Zur Verschwenkung .dieses Lenkerarmes 4o- dient ein auf einem
Bolzen 41 befestigter Griff q:2 (Abb. 3 und 4). Der Bolzen 41 ist einerseits mittels
einer Lagernuß 43 in einer Kugelpfanne 44 des- schwenkbaren Lenkerarmabschnittes
4o allseitig beweglich gelagert und andererseits mittels Gewinde 45 im Schwenkbolzen
46 des Lenkerarmes 40 geführt. Die Festlegung der Endstellungen des Schwenkarmes
4o bzw. der Führungsrollen 38, 39 erfolgt durch eine am Lenker 9 angeordnete Schlitzführung
47, 48. Als
besondere Sicherung gegen unerwünschte Schwingungen
der die Ziehsteine tragenden Pendelschwingeng sind für diese besondere Führungslenker
4g. und 5o vorgesehen (Abb. 3 und 5). Die unteren Lenker 49 schwingen zweckmäßig
ebenfalls um eine gemeinschaftliche Stange 5i und sind zweckmäßig als kleine Hebelrahmen
ausgebildet (Abb. 5), die an ihren oberen Enden mit Augen 53 für die Schwingbolzen
32 der oberen Lenker 5o versehen sind.
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Die Handhabung und Wirkungsweise der oben geschilderten Vorrichtung
ergibt sich aus den Abbildungen ohne weiteres: Vor .der Bearbeitung der Hublagerzapfen
55 wird zweckmäßig zur genauen Ausrichtung der zu bearbeitenden Kurbelwelle eine
Richtwelle auf die Führungsrollen 15 (Abb. 2) aufgelegt, und nach genauer Einstellung
der letzteren mittels der Exzenterzapfen 16 wird die Richtwelle gegen die zu bearbeitende
Kurbelwelle ausgetauscht. Dann. werden die Druckrollen 2o durch Niederschwenken
oder Spannhebel ig aus -der strichpunktiert angedeuteten Stellung ig in die ausgezeichnete
Stellung von Abb. 2 gegen die Hublagerzapfen 14 gedrückt und die Spannhebel ig mittels
der Spanngriffe 18 festgespannt. Dann werden die schwenkbaren Arme 40 unter gleichzeitigem
Anschwenken der Lenker g von unten her an die Hublagerzapfen 54 herangeschwenkt
(Abb. 3), bis die Rollen 38, 39 an den zu bearbeitenden Kurbelzapfen 54 anliegen.
Durch Drehen am Griff 42 werden der Schwenkarm 40 und die Rollen 38, 39 in der durch
die Abb. i veranschaulichten Lage fest eingestellt, wobei .die Federkraft 12 oben
am Schwenklager 8, i i der Lenker den Einspanndruck regelt. Der Schwenkarm 40 ist
dabei gegenüber dem Lenker g so weit verschwenkt worden, daß der Führungszapfen
48 an dem der Rolle zunächstliegenden Ende des Schlitzes 47 anschlägt.
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Die zu bearbeitende Kurbelwelle wird nunmehr angetrieben. Die Kreisbewegung
der Hublagerzapfen 54 wird dann durch die Lenker g auf die Meister- bzw. Modellwelle
8 übertragen, die ihrerseits über die Lenker g die zu bearbeitende Kurbelwelle führt.
Die Ziehsteine 28 führen dabei gegenüber den Hublagerzapfen eine durch den Motor
25 erzeugte Schwingbewegung aus, die im Laufe einer vollen Umdrehung der Grundlagerzapfen
über den gesamten Umfang der Hublagerzapfen gewandert ist. Der Hub der Ziehsteine
28 kann dabei gleich der Breite der Zapfenlauffläche sein.
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Nach erfolgter Fertigbearbeitung der Hublagerzapfen werden die schwenkbaren
Lenkerarmabschnitte 40 wieder gelöst und so weit ausgeschwenkt, daß auch die Lenker
g wieder zurückpendeln können. Damit sie nicht .gegen die zu bearbeitende Welle
hinpendeln, sind die Lager der oberen Meister- oder Modellwelle gegenüber den Lagern
für die zu bearbeitende Welle etwas zurückversetzt. Nach Hochschwenken der die Andruckrollen
2o tragenden Hebelarme ig kann die Welle 14, 54 wieder der Vorrichtung entnommen
werden.
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Durch die Führung der Pendelschwinge g mit Hilfe zweier an den Hubzapfen
54 angedrückter Rollen 38 und 39 erfolgt die Bearbeitung der Hublagerzapfen
nach dem Prinzip der Dreipunktmessung, d. h. es erfolgt eine Formkorrektur mit dem
Ziel, genaueste Zylinderflächen als Laufflächen zu erreichen. Die Abfederung durch
die Federn 12 gleicht Ungenauigkeiten zwischen der Modell- bzw. Meisterwelle 7,
8 und der zu bearbeitenden Kurbelwelle 1q., 54 aus, die erfahrungsgemäß auch dann
eintreten, wenn beide Wellen vollkommen winkelgleich umlaufen. Anstatt die. Pendelschwingen
an einer Meisterwelle aufzuhängen, kann man diese auch an einem gegebenenfalls gemeinschaftlichen
Drehlager axial verschiebbar anordnen.