DE975210C

DE975210C - Verfahren und Maschine zur Festlegung der Bearbeitungsachse umlaufender Koerper

Info

Publication number: DE975210C
Application number: DESCH5230A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Hack
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1950-11-19
Filing date: 1950-11-19
Publication date: 1961-11-09

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Festlegung der Bearbeitungsachse umlaufender Körper nach bestimmten Gesichtspunkten und auf Maschinen, in denen ein Umlaufkörper einem oder mehreren Bearbeitungsvorgängen, die um die festgelegte Bearbeitungsachse erfolgen sollen, unterworfen werden kann. Anfänglich wurde die Bearbeitungsachse der Umlaufkörper durch Zentriermarken bestimmt, die nach geometrischen Gesichtspunkten angebracht waren. Für die wachsenden Anforderungen an unwuchtfreien Lauf rotierender Körper wurde aber die nachträgliche, werkstattmäßige Beseitigung der Unwucht immer kostspieliger. Man versuchte es nun damit, die Körper schwingend gelagert umlaufen zu lassen und in Richtung der Hauptträgheitsachse zu zentrieren, wenn diese Achse mit · der Drehachse zusammengefallen war und der Körper dabei schwingungsfrei umlief. Würde die nachfolgende Bearbeitung symmetrisch um die durch Markierungen festgelegte Bearbeitungsachse geschehen, so könnten bei diesem Verfahren im allgemeinen später keine beachtlichen Unwuchten mehr entstehen. Mitunter lagen jedoch hierbei die freie Achse (Hauptträgheitsachse) und damit die Zentrierungen so ungünstig, daß Teile des Körpers bei der Fertigbearbeitung unbearbeitet blieben. Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist schließlich vorgeschlagen worden, die Zentriermarken absichtlich falsch anzubringen und solche Körper nach

109 712/41

der Fertigbearbeitung dynamisch auszuwuchten. Falsche Zentriermarken bewirken eine Verlagerung der Drehachse für die weitere Nach- und Fertigbearbeitung gegenüber der Hauptträgheitsachse des S Umlaufkörpers. Die Erfindung geht von dieser Erkenntnis aus.

Bei der Bearbeitung um die markierte Achse ist zweckmäßigerweise zu beachten, daß unbearbeitete oder nur vorbearbeitete Umlaufkörper aus vielerlei

ίο Gründen unwuchtig sein können. Zunächst pflegen sie von vornherein aus Material- oder sonstigen Gründen eine natürliche Unwucht zu besitzen. Die notwendige Weiter- und Fertigbearbeitung bringt neue Unwucht in die Körper, besonders wenn die Bearbeitung in verschiedenen Maschinen geschieht. Werkstückhalter, wie Körner, Dorne oder Spannfutter, gewährleisten wohl eine weitgehende, oftmals aber doch nicht ausreichende Bearbeitungsgenauigkeit und verursachen dadurch Unwucht. Die Umlaufkörper können ferner zu Beginn der Bearbeitung unsymmetrisch sein, wenn sich an irgendwelchen Stellen Materialzugaben befinden, die im Verlauf der Fertigbearbeitung fortfallendes Material aus Gründen der Symmetrie ausgleichen sollen. Bei in Gesenken geschlagenen Umlaufkörpern machen sich unterschiedliche Gesenkschrägen und deren ungleichmäßige Abnutzung unwuchterzeugend bemerkbar. Für die Bearbeitung rotationsunsymmetrischer Körper ist die Erfindung ebenfalls nützlich. Als Beispiel sei auf Exzenterscheiben hingewiesen. Die Rotationseigenschaften solcher Körper müssen bei der Bearbeitung berücksichtigt werden, wenn das fertige Erzeugnis ausgewuchtet umlaufen soll. Dies geschieht mit Hilfe der Erfindung. Ihre Anwendung beschränkt sich nicht auf Vorgänge, die zur Bearbeitung eines Umlaufkörpers Markierungen, wie z. B. das Anbringen von Zentriermarken, verlangen. Sie bringt dieselben Vorteile, wenn Körper, denen man keine derartigen Markierungen geben kann, etwa ringförmige Umlaufkörper, danach behandelt werden. Die Einrichtung der Körper in den verschiedenen Maschinen und sonstigen Bearbeitungsstufen soll jetzt nicht mehr nach geometrischen Gesichtspunkten, sondern, bevor die Bearbeitung beginnt oder eine Markierung vorgenommen wird, erfindungsgemäß massemäßig nach Art des Wuchtzentrierens erfolgen, d. h. daß die Hauptträgheitsachse des Umlaufkörpers in die Bearbeitungsachse eingerichtet oder Bearbeitungs- und Hauptträgheitsachse in einen bestimmten Abstand zueinander gebracht werden. Hierdurch lassen sich bei der weiteren Fertigbearbeitung Genauigkeiten von 0,001 bis 0,01 mm ohne weiteres erreichen, selbst bei vollkommen roher Oberfläche des Körpers oder der Spannfutter, Zentrierkörner und sonstigen Einrichtmittel in Bearbeitungsmaschinen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß bei Umlaufkörpern, die einem oder mehreren durch Umlauf um die Bearbeitungsachse erfolgenden Bearbeitungsvorgängen unterworfen werden sollen, die Festlegung der Bearbeitungsachse des Körpers auf einer wie eine Auswuchtmaschine mit schwingend gelagerter Aufnahmevorrichtung versehenen Bearbeitungsmaschine in einer Weise erfolgt, durch die der Umlaufkörper zu schwingungsfreiem Umlauf in der schwingend gelagerten Aufnahmevorrichtung gebracht wird, die vorher mit einer so bemessenen Unwucht versehen worden ist, daß letztere diejenige Unwucht kompensiert, die durch die nachfolgende Bearbeitung an einem um seine freie Achse als Bearbeitungsachse umlaufenden Körper der gleichen Gattung entstehen würde. Für die Serienfestlegung der Bearbeitungsachse von Körpern derselben Gattung wird die Größe der vorzugebenden Unwucht erfindungsgemäß durch Wuchten einer Probereihe fertigbearbeiteter und als Rohlinge in ihrer freien Achse zentrierter Körper dieser Serie bestimmt.

Eine Maschine zur Ausführung der erfindungsgemäßen Verfahren ist durch eine schwingend umlaufende Körperaufnahme gekennzeichnet, die mit einer zusätzlichen Unwucht und/oder einem zusatzliehen Unwuchtpaar versehen werden kann.

Auf weitere Merkmale der Erfindung weist die folgende Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele hin. Die Zeichnung veranschaulicht schematisch in

Abb. ι eine neuartige Wuchtmarkiermaschine, die geeignet ist, das Verfahren nach der Erfindung beim Anbringen von Zentriermarken od. dgl. zu verwirklichen (Seitenansicht, zum Teil lotrechter Längsachsenschnitt),

Abb. 2 eine Seitenansicht derselben Maschine, in der einzelne Teile deutlichkeitshalber unverhältnismäßig groß dargestellt sind;

Abb. 3 ist ein lotrechter Achsenquerschnitt nach der Linie HI-III der Abb. 2, jedoch nach Drehung um 45⁰.

Beim Wuchtzentrieren unbearbeiteter Umlaufkörper derselben Gattung, z. B. Kurbelwellenrohlinge, in größeren Serien ergibt die Erfindung beachtliche Vorteile. Die Bearbeitungsvorgänge an solchen Körpern weisen geometrische und massemäßige Gleichartigkeit auf. Durch Wuchten einzelner Probestücke wird die in den Umlaufkörpern der Serie ursprünglich und nach Fertigbearbeitung noch vorhandene Unwucht festgestellt, zweckmäßig nach der an sich bekannten Komponentenmeßmethode. Sämtliche Unwuchtwerte dieser Probestücke werden zu einem Mittelwert bzw. bei der Komponentenmethode zu Mittelwerten in den beiden Komponenten zusammengefaßt. Diese Werte bleiben für das Wuchtzentrieren der Serie maßgebend, d. h. daß sämtliche derselben Serie angehörige Körper, also z. B. Kurbelwellen, ihre Zentriermarken erfindungsgemäß unter Berücksichtigung eines Mittelwertes erhalten. Die Erfindung sieht besondere Einrichtungen vor, um die in eine Wuchtzentriermaschine eingelegten Körper mit dieser zunächst fingierten Unwucht schwingend umlaufen zu lassen. Rotiert der Wuchtkörper in der Wuchtmaschine schwingungsfrei, dann erfolgt die Zentrierung durch Bohrwerke. Man erkennt, daß jede dieser Zentriermarken im Sinne des früheren Vorschlags als »falsch« anzusehen ist. Diese neue Zentrierweise berücksichtigt jedoch vor jeder weiteren Bearbeitung eines Wuchtkörpers nicht nur die ursprünglich vorhandene, sondern auch die durch Nach- und Fertigbearbeitung etwa entstehende Unwucht. Die spätere Rotation um die erfindungsgemäß markierte Drehachse veranlaßt einen solchen Verlauf aller weiterer Bearbeitungsvorgänge, daß am fertig-

bearbeiteten Stück keine oder nur eine vernachlässigbare Unwucht vorhanden ist. Die neuen Zentriermarken liegen also richtig, wenn man den unwuchtfreien Lauf des fertigen Rotationskörpers in Betracht zieht.

Die abgebildete Wuchtmarkiermaschine besteht aus dem bekannten Käfig, der die Stirnwände 3 und 4 sowie drei Holme 5, 6 und 7 besitzt. Die Stirnwände sind auf hohlen Wellen 8 bzw. 9 angebracht, durch die die Bohrer 10 bzw. 11 der Bohrwerke 12 bzw. 13 hindurchgehen. Der Käfig ist beiderseits bei 14 und 15 in bekannter Weise schwingend gelagert. Der Wuchtkörper 16 liegt fest im Käfig auf den Aufnahmen 17 und 18, die auch während des Umlaufs, wie bekannt, verstellbar sind. Auf den Auflagen wird der Wuchtkörper durch federbelastete Bolzen 19 und 20 gehalten. An jeder der beiden Stirnwände 3 und 4 des Käfigs sind um 90⁰ gegeneinander versetzte, einstellbare Gewichtspaare 21-22 angebracht. Abb. 3 läßt die Lage

ao des Gewichtspaares 22, 22« an der Stirnwand 4 erkennen. Die Gewichte sind durch zugehörige Justierspindeln 23 bis 26 od. dgl. radial verschiebbar. Zur Kennzeichnung der Gewichtsstellung in bezug auf die Mittelachse 27 des Käfigs ist jedes dieser Gewichte mit einem Zeiger (vgl. 28 und 29 in Abb. 1 und 2) ausgestattet, der vor einer Skala (vgl. 30 und 31 in Abb. 2) gleitet. Zum Schutz der Gewichte sind Schutzscheiben 3 a und 4 a vorgesehen.

Abb. 2 zeigt die Gewichte 21 und 22 in einer Lage, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Verlagerung der Schwerachse 33 gegenüber der Drehachse 27 im Verlauf des Wuchtzentriervorganges durch Einstellen einer Unwucht bewirken. Zeiger 28 zeigt auf +1, Zeiger 29 auf — 1. Diese Unwucht wird bei leerem Käfig vor Beginn des Wuchtzentrierens mit Hilfe der Justierspindeln der beiden Gewichtspaare eingestellt. Die Größe des Momentes war vorher als Mittelwert einer Probeserie gewonnen worden. Die Messung der Größe und Phasenlage einer Unwucht und die Verlagerung der Hauptträgheitsachse in bezug auf die Drehachse, damit die erfindungsgemäß richtigen Markierungen angebracht werden können, bilden keinen Gegenstand der Erfindung. Da die Verfahren und Hilfsmittel hierfür bekannt sind, darf auf ihre Beschreibung und zeichnerische Darstellung verzichtet werden.

Ein Anwendungsvorgang für das Verfahren nach der Erfindung kann folgenden Verlauf nehmen. Zunächst wird eine kleinere Stückzahl, vielleicht zehn bis zwanzig Wuchtkörper aus der zu markierenden großen Serie in Schwerachse markiert, Kurbelwellenrohlinge also zentriert, und dann fertigbearbeitet. Auf der Endwuchtmaschine wird verbliebene Unwucht vermessen und ihre Gleichmäßigkeit bezüglich Lage und Größe an den fertigen Körpern überprüft. Indem man aus den gefundenen Einzelwerten Mittelwerte bildet, ist das Maß für die Größe der mit Hilfe der einstellbaren Gewichte vorzugebenden Unwucht bzw. des Unwuchtmomentes, d. h. zusammengefaßt des Unwuchtkreuzes in der Wuchtkörperaufnahme (Käfig) der neuen Wuchtmarkiermaschine gefunden.

Die Gewichtspaare lassen sich, wie beschrieben wurde, mit Hilfe der Zeiger und der Skalentafeln mühelos auf die gefundene Unwucht einstellen. Nunmehr wird jeder folgende Körper der Serie unter Berücksichtigung seiner Weiter- und Fertigbearbeitung zentriert. Die Folge davon ist, daß alle Umlaufkörper nach ihrer Fertigbearbeitung mit in der Praxis genügenden Toleranzen unwuchtfrei umlaufen.

Die bisherige Ausführungsbeschreibung bezog sich vornehmlich auf symmetrisch gestaltete Körper. Es kommt aber auch unsymmetrische Weiter- und Fertigbearbeitung vor, z. B. einseitiges Bohren von Löchern in Umlaufkörper. Dabei ist es möglich, daß sich die Unwuchtwerte in den einzelnen Bearbeitungsstufen zu denen anderer Stufen addieren oder davon subtrahieren. In allen Fällen genügt zur Ermittlung der Vorgabewerte die Kontrolle auf der Endwuchtmaschine. Bei unsymmetrisch vorbearbeiteten Körpern, z. B. Exzentern, wird ein zusätzliches, unveränderliches, aber zweckmäßigerweise austauschbares Gewicht 34 (Abb. 3) an beiden Stirnseiten des Käfigs vorgesehen. Es hat den Sinn, die konstante Unwucht eines unsymmetrischen Körpers auszugleichen, wenn er dem Verfahren nach der Erfindung in einer Maschine unterworfen werden soll. Die notwendig beizubehaltende Unsymmetrie eines Wuchtkörpers läßt sich auch einem Ergänzungskörper zuordnen, so daß dann die vereinigten Teile, z. B. eines zusammengebauten Doppelexzenters, die Bedingung der Symmetrie erfüllen und der zusammengesetzte Körper für sich unwuchtfrei umzulaufen vermag.

Weitere Beispiele unsymmetrischer Körper sind die Einzylinderkurbelwelle und die unsymmetrische Schwungscheibe. Das vom Ausgleichsgewicht 34 erzeugte Moment entspricht hierbei der unsymmetrischen Lage der Schwerachse des Wuchtkörpers gegenüber seiner Drehachse, d. h., die Schwerachse des Wuchtkörpers liegt während der Bearbeitung nach dem Auswuchten in einem bestimmten Abstand von der markierten Drehachse.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Festlegung der Bearbeitungsachse von Körpern, die einem oder mehreren durch Umlauf um die Bearbeitungsachse erfolgenden Bearbeitungsvorgängen unterworfen werden sollen, gekennzeichnet durch die Festlegung der Bearbeitungsachse des Körpers auf einer wie eine Auswuchtmaschine mit schwingend gelagerter Aufnahmevorrichtung versehenen Bearbeitungsmaschine in der Weise, daß der Körper zu schwingungsfreiem Umlauf in der schwingend gelagerten Aufnahmevorrichtung gebracht wird, die vorher mit einer so bemessenen Unwucht versehen worden ist, daß letztere diejenige Unwucht kompensiert, die durch die nachfolgende Bearbeitung an einem um seine freie Achse als Bearbeitungsachse umlaufenden Körper der gleichen Gattung entstehen würde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 1*5 zeichnet, daß für Serienmarkierung von Körpern

derselben Gattung, ζ. Β. Kurbelwellenrohlingen, die Größe der vorzugebenden Unwucht durch Wuchten einer Probereihe fertigbearbeiteter und als Rohünge in ihrer freien Achse zentrierter Körper dieser Serie bestimmt wird.

3. Maschine zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine schwingend umlaufende Körperaufnahme, die mit einer zusätzlichen Unwucht und/oder einem zusätzlichen Unwuchtpaar versehen werden kann.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme mit paarweise um 90⁰ gegeneinander versetzten Unwuchten (22, 22 a) versehen ist.

5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwucht oder Unwuchten veränderlich ist bzw. sind.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die veränderliche Unwucht eine Anzeigevorachtung (29/31) vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen