CH673794A5

CH673794A5 -

Info

Publication number: CH673794A5
Application number: CH1643/87A
Authority: CH
Inventors: Manfred Dipl-Ing Brocksieper; Rolf Lueckger; Hans-Gerd Dipl-Ing Kroeschel; Jochen Stechow
Original assignee: Goetze Ag
Priority date: 1986-09-24
Filing date: 1987-04-28
Publication date: 1990-04-12
Also published as: GB2196274B; DE3632346A1; GB2196274A; US4856105A; JPS6399136A; GB8722480D0

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von selbstspannenden Kolbenringen, indem unrunde Rohlinge paketweise zunächst am Innen- und Aussenumfang bearbeitet werden und anschliessend ein den Ringstoss bildendes Segment herausgeschnitten wird sowie eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens, wobei die radiale Zustellbewegung der Umfangsbearbeitungswerkzeuge in Abhängigkeit von der gewünschten Umf angskontur durch synchron mit der Arbeitsspindel umlaufende Nocken sowie einem Hebelgetriebe steuerbar und die Umfangskontur der Kolbenringe mittels eines Messtasters nach der Bearbeitung im eingespannten Zustand erfassbar ist und die Kolbenringe nach der Umfangsbearbeitung in eine Aufschneidestation zuführbar sind, wo die Kolbenringe relativ zum Auf schneidewerkzeug um ihre Längsachse drehbar und quer verstellbar sind, sowie die Anwendung der ermittelten Ist-Daten der Kolbenringumfangskontur zum Vergleich mit einer vorgegebenen Soll-Kontur und der daraus ermittelten Abweichungen zum Steuern der Werkzeuge für die Umfangsbearbeitung.

Es ist allgemein bekannt, aus Gründen der Maschinenausnutzung unrunde Kolbenring-Rohlinge auf nur einer Maschine zunächst am Innen- und Aussenumfang gleichzeitig zu bearbeiten und anschliessend in einer Aufschneidestation aufzuschneiden, um sie danach rund spannbar einer Nachbearbeitung zu unterziehen. Zur Umfangsbearbeitung werden beispielsweise Drehmaschinen benutzt, welche einen Werkzeugträger aufweisen, dessen radiale Zustellbewegung von synchron mit der

Arbeitsspindel umlaufenden Nocken gesteuert wird. Zur genauen Formgebung müssen diese Maschinen äusserst genau arbeiten; darüber hinaus setzt das Fertigungsverfahren korrekte Kopiernocken und schliesslich hohe Gleichmässigkeit und Span-5 nungsfreiheit der zu verarbeitenden Rohlinge voraus .Diese Voraussetzungen können nicht immer erfüllt werden; deshalb ist eine Nachbearbeitung der aufgeschnittenen und rund gespannten Kolbenringe erforderlich, d. h. die Ringe werden zunächst mit einem etwas grösseren Durchmesser formgedreht und im 10 Rahmen der Nachbearbeitung kreisrund auf Soll-Durchmesser überdreht. Wichtig ist, dass sich nach dem Aufschneiden beziehungsweise beim Rundspannen der Kolbenringe ein paralleler Stossspalt im Kontrollring einstellt.

Hierzu muss der Ring unter einem definierten Winkel aufge-schnitten werden. Das Aufschneidmass ergibt sich aus der Kolbenringkontur des unrunden Kolbenringes. Bei herkömmlichen Aufschneidemaschinen findet die Einstellung des Aufschneidwinkels empirisch statt. Dieser Vorgang ist abhängig von den Erfahrungen der Bedienungsperson und erfordert mehrere Auf-schneidversuche. Als Masskriterium wird der Stossspalt des Kolbenringes im Kontrollring herangezogen sowie der kleine und grosse Kolbenringdurchmesser. Weil jede Durchmesserdifferenz sich im Stossspiel mit dem Pi-fachen Wert auswirkt, kann nur mit einem bestimmten Stossspieluntermass aufgeschnitten 25 werden. Diese Stossspieltoleranz muss relativ gross gehalten werden, um ein ständiges Nachjustieren an der Aufschneidemaschine zu vermeiden, mit der Folge, dass ein weiterer Arbeitsgang notwendig ist, um auf das geforderte Stossspielmass zu gelangen.

30 Der Erfindungliegt vornehmlich die Aufgabe zugrunde, eine exakte motorische Einstellmöglichkeit der Aufschneidemaschine zu schaffen unter B erücksichtigung der jeweils erzeugten Kolbenringkontur zur Verbesserung der Stossspielgenauigkeit und Einsparung des zusätzlichen Arbeitsganges «Stoss-schneiden».

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Umfangskontur der Kolbenringe nach der jeweiligen Bearbeitung erfasst wird und die Breite der Schnittwinkel des herauszuschneidenden Ringsegmentes in Abhängigkeit von der zuvor gemessenen Umfangskontur berechnet wird.

Hierdurch ergibt sich für den zu bearbeitenden Kolbenring ein individuelles Aufschneidmass.

Vorzugsweise wird die Kontur an vier am Umfang verteilten Messpunkten, nämlich im Bereich des kleinen und grossen Durchmessers des Kolbenringes im eingespannten Zustand, 43 erfasst. Die Reduzierungauf vier Messpunkte erlaubt ein schnelles Erfassen der Kolbenringkontur mit ausreichender Genauigkeit.

Zur Reduzierung der Rüstzeiten wird einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäss die Dreh- und Stellbewegung der 50 Kolbenringe in der Aufschneidestation als Breitenmass und Schnittwinkel für das herauszuschneidende Segment mittels vom Rechner gesteuerter Antriebe durchgeführt. Damit liegt ein vollständig geschlossener Regelkreis vor, der keinerlei manueller Eingriffe bedarf. Bei dem genannten Verfahren werden in der 55 Aufnahmestation die Kolbenringe zum feststehenden Schneidwerkzeug bewegt. Grundsätzlich ist eine Bewegung des Schneidwerkzeuges gegenüber einem feststehenden Kolbenringpaket oder eine Bewegung von Kolbenringpaket und Schneidwerkzeug auch denkbar.

so Als zusätzlicher Vorteil ergibt sich die Möglichkeit der Anwendung der ermittelten Ist-Daten der Kolbenringumfangskontur zum Vergleich mit einer vorgegebenen Soll-Kontur und der daraus ermittelten Abweichungen zum Steuern der Werkzeuge für die Umfangsbearbeitung.

65 Die Messung der Kolbenringkontur erfolgt im axial eingespannten Zustand nach der Umfangsbearbeitung, dadurch wird die unverfälschte Kolbenringgeometrie gemessen, so dass eine Undefinierte Verzerrung der Kolbenringgeometrie durch Eigen-

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spannungsabbau nach dem Entspannen der Kolbenringe das Messergebnis nicht beeinflussen kann. Somit ist eine bessere Trendanalyserechnung von Messabweichungen durchzuführen, die alleine vom Werkzeugverschleiss und der nicht exakten Einstellung des Kopiergetriebes herrühren. 5

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und zeigt:

einen schematischen Funktionsablauf der Kolbenringbearbeitung.

Üblicherweise erfolgt die Bearbeitung der Kolbenringe 1 paketweise. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfin- io dung anhand eines einzelnen Kolbenringes beschrieben.

Zunächst ist der Rohling 1 auf der Kopierdrehmaschine 10 eingespannt und erhält die Kontur des synchron mit der Arbeitsspindel umlaufenden Nockens 2. Nach der Bearbeitung des Kolbenringes 1 fährt ein Messtaster 3 auf den Kolbenring 1. Der 15 Kolbenring 1 verbleibt hierzu axial eingespannt auf der Kopierdrehmaschine.

Durch eine Schleichgangrotation des Kolbenringes 1 wird die Messung in folgender Weise durchgeführt:

Der Messtaster 3 folgt der gesamten Kolbenringkontur. Die 20 charakteristischen Werte an den definierten Messpunkten 0°, 90°, 180°, 270° werden durch eine vom Hauptspindeldrehwinkel abhängige Messwertfreigabe an einen digitalen Rechner 4 übergeben.

Die Messwerte von mehreren nacheinander zu bearbeitenden 25 Kolbenringen beziehungsweise Kolbenringpaketen werden nach dem Trend des Messwertkollektivs gespeichert. Stellt sich im Laufe der Zeit eine Konturänderung ein, so ermittelt der Rechner erforderliche Masskorrekturen. Unter Berücksichtigung der geometrischen Beziehungen des mechanischen Kopiergetriebes 5 und dem verwendeten Nocken 2 werden mit den erforderlichen Kolbenringgeometriekonturen Einstellkorrekturen des Kopiergetriebes 5 berechnet. Diese Korrekturen werden vom Rechner 4 an zwei NC-gesteuerte Antriebe 6 des Kopiergetriebes 5 weitergegeben.

Mit Hilfe der Messwerte ist der Rechner 4 somit in der Lage, die Einstellwerte für die Aufschneidestation 11 jeweils zu berechnen. Da die Messwerte der Kolbenringe schwanken, wird für jeden Kolbenring beziehungsweise Kolbenringpaket 1 ein individuelles Aufschneidmass berechnet. Über zwei NC-gesteuerte Antriebe 7 wird der Ring beziehungsweise das Ringpaket zum einen um den Ringmittelpunkt A mit dem Winkel Gamma geschwenkt, zum anderen die Ringsymmetrieachse um das Mass X zur Aufschneidebene versetzt. Somit schneidet das Werkzeug 8 aus jedem Ring 1 ein definiertes Ringsegment heraus, so dass alle bearbeiteten Ringe 1 im Kontrollring das gleiche Stossspiel-mass aufweisen, unabhängig von der Durchmesserdifferenz.

Da nunmehr alle Ringe mit gleichem Stossspiel herstellbar sind, erübrigt sich der sonst erforderliche Arbeitsgang «Stoss-schneiden». Hinzukommt, dass alle Arbeitsgänge automatisch ablaufen, wodurch eine deutliche Verfahrenskostenreduzierung gegenüber üblichen Verfahren festzustellen ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung von selbstspannenden Kolbenringen, indem unrunde Rohlinge paketweise zunächst am Innen-und Aussenumfang bearbeitet werden und anschliessend ein den Ringstoss bildendes Segment herausgeschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangskontur der Kolbenringe (1) nach der jeweiligen Bearbeitung erfasst wird und die Breite der Schnittwinkel des herauszuschneidenden Ringsegmentes in Abhängigkeit von der zuvor gemessenen Umfangskontur berechnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur an vier am Umfang verteilten Messpunkten, nämlich im Bereich des kleinen und grossen Durchmessers des Kolbenringes im eingespannten Zustand, erfasst wird.
3. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei die radiale Zustellbewegung der Umfangsbearbeitungswerkzeuge in Abhängigkeit von der gewünschten Umfangskontur durch synchron mit der Arbeitsspindel umlaufendeNocken sowie einem Hebelgetriebe steuerbar und die Umfangskontur der Kolbenringe mittels eines Messtasters nach der Bearbeitung im eingespannten Zustand erfassbar ist und die Kolbenringe nach der Umfangsbearbeitung in eine Aufschneidestation zuführbar sind, wo die Kolbenringe relativ zum Aufschneidewerkzeug um ihre Längsachse drehbar und quer verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreh-und Stellbewegung der Kolbenringe in der Aufschneidestation als Breitenmass und Schnittwinkel für das herauszuschneidende Segment mittels vom Rechner (4) gesteuerter Antriebe (6,7) durchführbar ist.
4. Anwendung des Verfahrens der nach den Ansprüchen 1 und 2 ermittelten Ist-Daten der Kolbenringumfangskontur zum Vergleich mit einer vorgegebenen Soll-Kontur und der daraus ermittelten Abweichungen zum Steuern der Werkzeuge (9) für die Umfangsbearbeitung.

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