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Maschine zum Feinbearbeiten vorgearbeiteter Zentrierbohrungen Die
zur Erzeugung oder Feinbearbeitung von Zentrierbohrungen dienenden Maschinen, die
entweder nach dem Formbohrverfahren oder nach einem Schleif- bzw. Läppverfahren
arbeiten, haben bekanntlich verschiedene Nachteile, die darin bestehen, daß sie
zu rauhe Oberflächen oder nur kegelförmige, aber keine balligen Flächen erzeugen.
Außerdem ist die "Rundheit der Zentrierungen von der Genauigkeit einer Vorbearbeitung
an den Werkstückaußenflächen abhängig. Dabei erfordern die bekannten Maschinen einen
hohen Aufwand an Zeit und Geschicklichkeit im Verhältnis zur erreichten Trag- und
Zentrierqualität und arbeiten mit teuren Werkzeugen geringer Lebensdauer.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile wendet man in Fällen hoher Genauigkeitsansprüche
mitunter eine Arbeitsweise an, bei der unter Verwendung von Läpp-Paste das Werkstück
von Hand gegen eine schnell rotierende Körnerspitze gedrückt wird, während das freie
Ende des Werkstücks gleichzeitig in eine möglichst kreisförmige Taumelbewegung versetzt
wird, so daß sich ein in Nähe des freien Endes des Werkstückes liegender Punkt der
Werkstückachse etwa auf einem Kreis bewegt. Durch geschickte Wälzbewegungen zwischen
Werkstückende und Handfläche kann der Kreisbewegung noch eine zusätzliche Drehbewegung
um die Werkstückachse überlagert werden, was die Genauigkeit der Bearbeitung weiter
erhöht.
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Gleichviel, ob nun die Wandung der Zentrierbohrung als Kegel oder
als Rotationskörper einer gekrümmten Linie vorbearbeitet wird, entstehen in jedem
Fall bei Anwendung dieser Arbeitsweise gekrümmte, d. h. im Verhältnis zur Kegelspitze
ballige Flanken, wenn während der Läppbearbeitung der Durchmesser des Schwingkreises
am freien Werkstückende rhythmisch zwischen Null und einem Größtmaß verändert wird.
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Die Taumelbewegung ist für den Läpp-Prozeß sehr wirksam, weil sie
anfangs infolge des erzwungenen Punkttragens zwischen Läppkörnern und Wandung Hohlräume
schafft, deren Lage sich dauernd ändert, und die immer wieder frischem Läppkorn
Zutritt zu den zu bearbeitenden Flächen ermöglichen.
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Den Vorteilen der Handläppmethode stehen aber wesentliche Nachteile
entgegen, die darin zu sehen sind, daß die Arbeitsweise sehr zeitraubend ist, weil
die Frequenz der Taumelbewegung stark begrenzt ist, daß sie weiter sehr anstrengend
ist, weil die Anpreßkraft von Hand ausgeübt werden muß und daß sie ziemlich ungenau
ist.
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Die Erfindung löst die Aufgabe, die Vorteile der erläuterten Handläppmethode
durch Mechanisierung auf wirtschaftlichem Wege erreichbar zu machen und darüber
hinaus durch genauere Bewegungsvorgänge den Genauigkeitsgrad der Bearbeitung zu
steigern.
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Hierzu wird ausgegangen von bekannten Maschinen zum Bearbeiten von
Zentrierbohrungen mittels sich zum Werkstück hin verjüngender rotierender Bearbeitswerkzeuge,
wie z. B. Schleif- oder Läppkegel, bei denen das Werkstück an zwei gegenüberliegenden
Stellen durch die axial und radial an ihm angreifenden Werkzeuge auch gehalten ist;
evtl. kann auch eine weitere radiale Abstützung für das Werkstück vorgesehen sein.
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Erfindungsgemäß wird eine derartige Anordnung dadurch weitergebildet,
daß wenigstens eine der als Bearbeitungswerkzeuge ausgebildeten Werkstückabstützungen
exzentrisch an einem um die Spindelstockhauptachse rotierenden Träger angebracht
ist.
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Bei einer so ausgebildeten Maschine wirken sich geringe Fehler in
Rundlauf und Flucht der Bearbeitungswerkzeuge, z. B. der Läppkegel, nicht auf die
Bearbeitungsgenauigkeit aus.
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Die Maschine kann auch so ausgebildet werden, daß gleichzeitig beide
Zentrierbohrungen bearbeitet werden können.
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Demgemäß ergibt sich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung,
wenn beide axialen Werkstückabstützungen exzentrisch an je einem drehbaren Träger
angeordnet und als Bearbeitungswerkzeuge, z. B. als Läppkegel, ausgebildet sind.
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Die Erfindung ist an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt Fig.1 eine erste Ausführungsform der Maschine in Seitenansicht; Fig. 2
zeigt eine zweite Ausführungsform der Maschine im Schnitt nach der Linie III-III
der Fig. 3
durch das eine Ende der in ihrem sonstigen Aufbau der
Fig:1 entsprechenden Maschine; Fig. 3 ist eine Ansicht zu Fig. 2.
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Nach Fig.1 treiben zwei Motoren 1,1 je ein stufenlos regelbares Getriebe
2 a bzw. 2 b mit entgegengesetztem Drehsinn an. Die Drehzahlen der beiden Antriebswellen:
5, 5, die um ein Geringes voneinander verschieden sein sollen, sind mittels Handhebel
4 einstellbar und an Drehzahlmessern 3 ablesbar. Auf den Abtriebswellen 5, 5 sind
drehbare Werkzeugträger 6, 6 aufgesetzt, mit denen über Scheiben 7, 7 Bearbeitungswerkzeuge
8 a und 8 b drehfest mit einer gewissen Exzentrizität verbunden sind: Die Exzentrizität
jedes gleichzeitig als Axialabstützung für das Werkstück 17 ausgebildeten Bearbeitungswerkzeuges
8 a bzw. 8 b ist durch Verschieben der Scheibe 7 gegenüber dem Träger 6 ein- und
feststellbar. Die Motoren 1, i mit den Antriebswellen 5, 5 bilden somit mit
den Werkzeugträgern 6, 6 sowie den verstellbaren Scheiben 7, 7 und den Läppkegeln
8 a, 8 b die Spindelstöcke a und b der Maschine.
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Der Spindelstock a ist zur Anpassung der Maschine an die Werkstücklänge
mittels Schlitten 9 in Achsrichtung verschieb- und feststellbar. Der Spindelstock
b ist mittels des Schlittens 10 ebenfalls in Achsrichtung beweglich und wird über
einen Arm 11 und eine Zugstange 12 durch eine Zugfeder 13 dauernd in Richtung des
Spindelstockes a gezogen. Die Federkraft ist je nach dem gewünschten Arbeitsdruck
mittels einer Kordelschraube 14 einstellbar.
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Die Maschine ist ferner mit einem Schlitten 15 versehen, der zwei
federnde Stützen 16 für das Werkstück 17 trägt. Mittels eines Hebels
18 ist ein Nocken 19 verschwenkbar, der beim Verschwenken nach rechts den
Arm ll und den Spindelstock b von dem Spindelstock a weg nach rechts verschiebt.
Dabei verschiebt ein ein- und feststellbarer Anschlag 20 den Schlitten 15 über einen
am Schlitten 15 angebrachten Arm 21 ebenfalls soweit nach rechts, daß das Werkstück
17 unterstützt bleibt und quer zur Achse ausgehoben werden kann. Nach Einlegen eines
Werkstücks 17 wird der Hebel 18 nach links geschwenkt. Der Spindelstock b wird dabei
durch die Feder 13 in, seine Arbeitsstellung gezogen, wobei gleichzeitig auch der
Schlitten 15 durch einen ein-und feststellbaren Anschlag 22 in die Mittelstellung
gebracht wird.
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Bei dieser Ausführungsart ist, da die Läppkegel oder sonstigen Bearbeitungswerkzeuge
gegenüber ihrem Träger 6 urdrehbar sind, die dem Werkstück 17 übermittelte Schwingfrequenz
etwa gleich der größten Läppkegeldrehzahl. Da diese verhältnismäßig hoch sein kann,
ist auch die Schwingfrequenz des Werkstückes entsprechend hoch. Diese Ausführungsform
eignet sich daher vorwiegend für achssymmetrische; leichtere Werkstücke, wenngleich
auch durch die mögliche Herabsetzung der Läppkegeldrehzahlen eine Anpassungsmöglichkeit
gegeben ist, die dann aber auf Kosten der Bearbeitungszeit geht.
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In den Fig. 2 und 3 ist demgegenüber eine Ausführungsform der Maschine
dargestellt, die sich auch für schwere und asymmetrische Werkstücke eignet, weil
bei ihr die Schwingfrequenz unabhängig von der Läppkegeldrehzah gewählt werden kann.
In Fig. 2 ist nur der Spindelstock a mit Hinweisen auf seine Beziehungen zu dem
Spindelstock b gezeigt, weil der übrige Aufbau der Maschine demjenigen nach Fig.1
entspricht. Der Motor 1 treibt hier eine als Keilwelle ausgebildete Welle 5 an,
die über Riementriebe 3 a und 3 b die Werkzeugspindel 8 c schnell und gegenläufig
antreibt. Gleichzeitig versetzt die Welle 5 über Riementriebe 5 a und 5 b die Träger
6, 6, die hier als. Spindelträger ausgebildet sind, gleich- oder wahlweise gegenläufig
in langsame Umdrehungen. An den Spindelträgem 6, 6 ist wiederum die Scheibe 7 mit
ein- und feststellbarer Exzentrizität angeordnet, die hier mit einem hülsenförmigen
Ansatz 7 a zur drehbaren Aufnahme der Werkzeugspindel 8 c versehen ist. Die Riementriebe
3 a und 3 b sind elastisch, um die infolge der außermittigen Einstellung der Scheibe
7 exzentrischen Bewegungen der kleinen Riemenscheiben auf den Spindeln 8 c auszugleichen,
auf denen die Bearbeitungswerkzeuge 8 a bzw. 8 b zentrisch angebracht sind. Die
Riementriebe 5 a und 5 b haben geringfügig differierende Übersetzungsverhältnisse.
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Bei beiden Ausführungsformen wird die Größe der Außermittigkeit der
Bearbeitungswerkzeuge je nach Länge; Gewicht und Größe der vorgebohrten Zentrierungen
des Werkstückes sowie entsprechend dem Zustand der Maschine gewählt, auf der die
Werkstücke später weiterbearbeitet werden sollen. In der Regel kann die Exzentrizität
auf beiden Seiten der Maschine gleich groß gewählt werden. Die Gegenläufigkeit der
Bearbeitungswerkzeuge wird im allgemeinen eine Haltevorrichtung erübrigen, die aber
gegebenenfalls elastisch im Schwingungszentrum anzugreifen hätte.
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Bei beiden Ausführungsformen ist ferner der Schwingvorgang gleich,
sofern gegenläufig gearbeitet wird. Das Werkstück nimmt, kontinuierlich schwingend,
zwischen den beiden Extremstellungen »Achsversatz Null« (wenn sich die beiden Exzentrizitäten
aufheben) und »Achsversatz Maximum« (wenn sich die beiden Exzentrizitäten addieren)
jede mögliche Stellung ein, wobei die Maxima der Schwingungskurve sich wesentlich
langsamer um das Werkstück bewegen, als sich die Läppkegel exzentrisch bewegen (Drehzahldifferenz!).
Hierdurch wird die im Handläppverfahren beschriebene, zusätzliche Drehung des Werkstückes
um seine Achse in ihrer Wirkung nachgeahmt, so daß sie bei der maschinellen Bearbeitung
entfallen kann. Auch bei nicht umlaufendem Werkstück werden alle Stellen der Zentrierbohrungswan
dung gleichmäßig und in bestimmtem Rhythmus von den Läppkegeln angegriffen.
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Wird bei der Maschine nach den Fig. 2 und 3 gleichläufig gearbeitet,
so ist der Schwingvorgang bezüglich des Bewegungsablaufes ähnlich und in seiner
Wirkung gleich dem bei der Maschine nach Fig.1. Die Schwingfrequenz ist jedoch wesentlich
niedriger als bei der Ausführungsform nach Fig. 1, weil die Exzentermittelpunkte
sieh langsamer drehen als die Läppkegel. Auch tritt hierbei während etwa einer Exzenterumdrehung
nur eine Schwingbewegung zwischen den Extremlagen auf, währendes bei Gegenläufigkeit
zwei Schwingbewegungen sind.