DE1627998A1 - Mitlaufender Setzstock - Google Patents

Description

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Babcock & Wileox Companyi New York 7 V.St.A.

Mitlaufender Setzstock.

Die Erfindung betrifft Abstützungen bzw. mitlaufende Setzstücke zur.Abstützung von Zwischenteilen von Werkstücken bei ihrer Bearbeitung durch ein Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise durch eine Schleifscheibe.

Beim Formen von Werkstücken, beispielsweise von Nockenwellen^ ist es üblich, die Werkstücke in einer Maschine an ihren Enden einzuspannen und das Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise eine Schleifscheibe* in eine Stellung benachbart dem Umfang des Werkstückes tu bringen und das Werkstück fezw* die Schleifscheibe in der Querrichtung zu bewegen, um Teile des Werkstückes wegzunehmen bzw. ?u formen». Wegen der dabei auftretenden grassen Kräfte ist es ferner üblich, einen mitgehenden Setzstock in mechanischer Anlage am Werk- ,.

stuck in dem Bereich, der dem Bearbeitungswerkzeug unmittelbar diametral entgegengesetzt ist, in Ausfluchtung oder in einem axialen Abstand zu diesem zu verwenden, um eine Durchbiegung des Werkstückes zu verhindern. Ein solcher mechanischer Kontakt des mitgehenden Setzstockes mit dem Werkstück ist jedoch unerwünscht, da die Gefahr einer Beschädigung der Oberfläche des Werkstückes besteht und hohe Reibungskräfte auftreten. Ferner ist der mitlaufende Setzstock einem Verschleiß ausgesetzt und muß daher periodisch nachbearbeitet oder ausgewechselt werden. .

Aufgabe der Erfindung ist in erster Linie die Schaffung von mitgehenden Setzstöcken, welche das Werkstück wirksam abstützen und bei denen gleichzeitig die Probleme einer nachteiligen Beeinflussung der Oberfläche des Werkstückes, einer hohen Reibung zwischen dem Setzstock und dem Werkstück und der häufigen Auswechselns oder Inständsetzens des mitgehenden Setzstockes ausgeschaltet sind.

Der erfindungsgemässe mitlaufende Setzstock besitzt Flächen, die in eine Stelling benachbart jedoch in Abstand vom Werkstück gebracht werden, wobei in jeder Fläche mindestenseindruckkissen vorgesehen ist. Jedem Druckkissen ist ein Drosseleinsatz zugeordnet, dem Flüssigkeit zugeführt-...wird:* Wenn sich das Werkstück in einer Stellung benachbart dem Setzstock befindet,

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und das Beärbeitungswerkzeug in Kontakt mit dem Werkstück gebracht wird, wird Flüssigkeit jedem der Druckkissen zugeführt und ein Flüssigkeitsfilm fließt kontinuierlich mit niedriger Geschwindigkeit zwischen den benachbarten Flächen des mitlaufenden Setzstockes und dem Werkstück in der Weise, daß die Flüssigkeit ihren Druck in einem kurzen Abstand vom Druckkissen ableitet. IJie-. Kräfte des Bearbeitungswerkzeuges, welche das Bestreben haben, das Werkstück zu verformen, erfahren eine Gegenwirkung durch den Druck in den Kissen. Jede Zunahme im Druck infolge Verformung des Werkstückes hat einen erhöhten Druck in den Kissen zur Folge, der das Bestreben hat, das Werkstück in, seine ursprüngliche Stellung zurückzuführen, Wenn'sich der Umfang des Werkstückes verändert, beispielsweise,wenn der Durchmesser durch Schleifen verringert jvird, wird der Setzstock um einen entsprechenden Betrag nach innen bewegt, so daß er seine Aufgabe weiterhin erfüllt. Da niemals ein Kontakt von Metall zu Metall stattfindet, tritt weder eine unerwünschte Reibungsbelastung noch eine Abnutzung am Werkstück oder am Setzstock auf.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine teilweise schematische Draufsieht einer erfindungs· gemässen Maschine;

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Fig, 2 eine Teilansicht im Schnitt nach der Linie 2-2 in rig. l; .

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine Teilansicht im Schnitt und in vergrössertem Maßstab ähnlich der Fig. 2;

Fig.4A eine Teilansicht im Schnitt und in einem vergrösserten Maßstab eines Teils der in Fig. 4 dargestellten Maschine;

Fig. 5' eine den Fig. 2/und 4 ähnliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine Teilansicht in auseinandergezogener Darstellung eines Teils der in Fig. 5 dargestellten Anordnung;

Fig. 7 eine Teilansicht im Schnitt ähnlich den Fig. 1, 4 und 5 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 eine . Teilän-sicht" im Schnitt und in einem vergrösserten Maßstab eines Teils der in Fig. 7 dargestellten Anordnung;

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FIg, 9 eine T ell ans ic Ut im. Schnitt ähnlich den Fig· I, 4, 5 und 7 wieder einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig, Io eine Teilansicht in auseinandergezogener schaubildlicher Darstellung eines Teils der in Fig. 9 darg.esteIiten Anordnung;

Fig. 11 eine Teilansicht im Schnitt einer weiteren Ausführimgsform der Erfindung;

Fig« 12 eine Teilansicht im Schnitt ebenfalls einer v/eiteren Ausführungsform der-Erfindung;

Fig, 13 eine schaubildliche Ansicht der in Fig, 12 dargestellten Ausführungsferm,

In Fig. 1 ist die Anwendung der Erfindung auf eine-*"Maschine Io dargestellt, die einen Spindelkasten 11 und einen Reitstock 12 besitzt durch welche ein Werkstück W zur Drehung gelagert ist. Die Maschine ist ferner mit einem Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise mit einer Schleifscheibe 13 _# ausgerüstet_?. die auf θ inem Schlitten 14 zur Bewegung quer zum Werkstück W angeordnet ist. Unmittelbar gegenüberliegend dem Werkzeug 13 ist ein mltiaufen-

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der Setzstock 15 vorgesehen, der auf einem Schlitten 16 zur Bewegung quer zum Werkstück If gelagert ist, Bet der .-praktischen Anordnung wird der Schlitten 16 nach innen zum Werkstück W durch eine'Federanordnung-17 (FLg, 2), einen: Druckmittel zylinder 18 (Flg. 3) otir eine ähnliche Anordnung bewegt. Wie sich aus dem iMac hf olgenden ergibt,"-wird der mitlaufende Setzstock 15 vorzugsweise nach innen zum Werkstück W im direkten Verhältnis und als Folge der -Bewegung: des Werkzeugs 13 nach innen zum Werkstück W bewegt.

Wie in Fig. 2 und 4 gezeigt, besitzt der mitlaufende'..Skistock 15 einen Körper 2o mit einer gekrümmten. Fläche 21, die eng benachbart dem Umfang des Werkstückes W angeordnet 'werden kann, Im besonderen weist die gekrümmte FÜärhe 21 gegenüberliegende Flächenteile 22, 23 mit einem bestimmten Halbmesser und einen zwischenliegenden Flächenteil 24, der einen kleineren Halbmesser hat, auf, Jeder der Flächenteile 22, 2 3, 24 ist mit mindestens einer-Drucktasche ausgebildet, die mit den benachbarten Flächenteilen zur Bildung eines Druckkissens 25 zusammenwirkt, Für jedes Druckkissen 25 ist ein Drosseleinsatz 26 vorgesehen, der in Fig. 4 schematisch dargestellt ist und, wie in Fig. 4A gezeigt, eine Öffnung oder Kapillare 27 in einem Gewindeteil 28 aufweist, der in die Mündung eines Kanals 29 eingeschraubt ist, der sich zu jeder Drucktasche erstreckt. Druckflüssigkeit aus einer nicht gezeigten Quelle

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wird jedem Kanal 29 durch elfte Leitung 3o zugeführt. Als Flüssigkeit wird vorzugsweise das Kühlmittel für den Arbeitsvorgang.-"oder irgendein anderes--Material verwendet,.-' das mit dem.Kühlmittel mischbar ist* · :

Bei der praktischen Verwendung wird,: nachdem ein Werkstück W in die Maschine eingebracht worden ist» der Setzstock in eine Steilung benachbart dem Umfang des Werkstückes W gebracht und Flüssigkeit unter Druck jedem Druckkissen zugeführt. Bei der anfänglichen Einstellung der Maschine werden.die Grossen der Öffnungen 26 so gewählt, daß der Druck in den Druckkissen vorzugsweise im wesentlichen gleich ist/ Dies läßt sich leicht dadurch feststellen, daß ein Druckmesser 31 für jede Drücktasche vorgesehen wird welcher Druckmesser mit der jeweiligen Drucktasche durch einen Kanal 32 verbünden ist«

Wenn Flüssigkeit durch jede Drucktasche fließt, tritt sie

'--' '.--..."■-■ .:-.-■-■ -....-·" *■■-■ ' als dünner laminarer Film aus der Drucktasche heraus, wodurch das Werkstück W in einem Abstand von der Fläche 21 des Setzstockes gehalten wird* Da die Schleifscheibe 13 eine Kraft auf das Werkstück W ausübt, die das Bestreben hat, dieses zu verformen, nimmt der Druck in einem oder mehreren der Kissen in der Richtung, in welcher das Werkstück verformt wird, zu, so daß eine Kraft auftritt, welche das Bestreben hat,

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das Werkstück in seine ursprüngliche Stellung zurückzuführen, Wenn der Durchmesser des Werkstückes W sich verringert, nimmt die Wirksamkeit.der Druckkissen in den Flächen 22, 23 ab, sind die übrigen Kräfte im wesentlichen waagrecht und das Druckkissen in der Fläche 24 wird dann in der Gegenüberstellung eines Widerstandes gegen die Verformung des Werkstückes vorherrschend. Hierbei ist zu erwähnen, daß,· wenn die Schleifscheibe sich nach innen bewegt, der Setzstock 15 durch die Feder 17 oder den Zylinder 18 ebenfalls nach innen bewegt wird. . ■

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform spricht der Zylinder 18 auf die Bewegung der Schleifscheibe 13 ah, um die mitlaufenden Setzstöcke 15 um einen entsprechenden Betrag nach innen zu bewegen. Eines oder mehrere der Druckkissen steuern ein Servoventil durch einen Servoverstärker, wodurch wiederum die Bewegung des Zylinders 18 geregelt wird.

Bei der in Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform der ' Erfindung besitzt der mitlaufende Setzstock 4o aneinander angelenkte "Abschnitte 41, 42 mit gekrümmten Flächen 43, l:ina .Schraube. 45. erstreckt sich durch eine Bohrung 46 im Abschnitt 41 mit. Spiel und ist in den Abschnitt 42 eingeschraubt. Iiine Fcdoi-47 betetet den Abschnitt 41 elastisch

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zum .Abschnitt 42, wodurch wiederum die "Flächen-. 43, 44 zum Werkstück W mit einer bestimmten Kraft bewegt werden. Jede Fläche 43, 44 ist mit mindestens einem Druckkissen 45 ausgebildet, dem eine Öffnung bzw, ein Kapillareinsatz 48 zugeordnet ist. Wie bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung nimmt, wenn ein Werkstück das Bestreben hat, sich unter der Wirkung der Schleifscheibe 13 zu verformen, der Druck in einem ader mehreren der Kissen 45 zu, wodurch eine Kraft erzeugt wird, die das Bestreben hat, das Werkstück in seine ursprüngliche Stellung quer zur Maschine zurückzuführen. Beim Fortschreiten der Bearbeitung des Werkstückes und bei der Verringerung des Durchmessers des Werkstückes belastet die Feder 47 die Abschnitte 41, 42 zum Werkstück, um dem sich verändernden Durchmesser Rechnung zu tragen.

Bei der in Fig. -9^; und Io dargestellten Ausführungsform ist der mitlaufende 'Setzstock 5b mit mehreren Backen 51 versehen, die in Ausnehmungen 52 angeordnet sind." Die Backen werden durch Stifte 53 in ihrer Lage gehalten, die sich in Nuten 54 in den Backen erstrecken. Federn 55 belasten die Backen elastisch nach aussen zum Werkstück W. Jede Backe ist mit einer gekrümmten Fläch© 56 ausgebildet, in der sich ein Druckkissen 57 befindet, dem ©in® öffnung; bzw. ein Drösseieinsatz 58 zugeordnet ist, Beim Fortschreiten der Bearbeitung des Werkstückes und bei der V®rting0Tun$ d#s Durchmessers des Werkstückes passen ,sich die

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Backen dem sich verändernden Durchmesser an.

Die Krümmung der Flächen, wie der Flächen 56 und 43 ist vorzugsweise entsprechend der besten mittleren Kreisgrösse gestaltet. Die Mittelpunkte der Flächen können zu dem Mittelpunkt des Werkstückes versetzt sein oder es können die Flächen in ihrer Krümmung nicht kreisförmig sein, um eine angemessene Filmauflage über einen Bereich von Werkstückgrössen zu erzielen.

Bei der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist eine einzige Drucktasche 6o von beträchtlicher bogenförmiger Erstreckung vorgesehen, die mit kurzen benachbarten Flächen 61 zusammenwirkt, um ein Druckkissen zu bilden, dessen bogenförmige Erstreckung im wesentlichen 18o° beträgt. Durch ein Drosseleinsatzstück 62 wird ein Druckmittel der Tasche zugeführt, um das Werkstück W abzustützen, wenn es einen Bearbeitungsvorgang, beispielsweise die Wirkung einer Schleifscheibe 13, erfährt..Diese Ausführungsform der Erfindung ist besonders zum Fertigschleifen geeignet, bei welchem der Durchmesser des Werkstückes nicht wesentlich verändert wird«

Bei der in Fig. 12 und 13 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird eine mittige Drucktasche 65 mit einem Druckmittel aus einem Drosseleinsatzstück 66 beliefert. Das Druck-

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mittel fließt dann durch Kapillarnuten 67 zu Drucktasehea 68* Der mitlaufende Setzstock weist daher drei Drucktäschen ähnlich wie bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsformder Br-* findung auf, mit der Ausnahme, daß nur ein einziges gesondertes Drosseleinsatzstück vorgesehen ist ujid das Druckmittel den Drucktaschen 68 durch Kapillarnuten 67 zugemessen wird, welche sekundäre Drosseisteilen bilden. _;

Obwohl der erfindungsgemässe mitlaufende Setzstock in einer Anordnung unmittelbar diametral gegenüberliegend dem Bearbeitungswerkzeug dargestellt ist, kann der Setzstock auch in an sich bekannter Weise zu dem Bearbeitungswerkzeug axial verlagert sein. ■>"."'"■-

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Claims (1)

1. P a t e ntansprüche :

   ί 1. Maschine zur Durchführung einer Bearbeitung an einem Wrkstück, gekennzeichnet in Kombination durch Mittel zur Lagerung des Werkstückes zur Drehung um eine Achse, ein Bearbeitungswerkzeug und Mittel zum Bewegen des Werkzeugs im wesentlichen quer zur Drehachse, ein mitlaufender Setzstock, Mittel zum Bewegen des Setzstockes quer zum Werkstück in einer Richtung, die der Bewegungsrichtung des Werkzeugs zum Werkstück im wesentlichen entgegengesetzt ist, welcher Setzstock eine gekrümmte Werkstückauflagefläche, mindestens ein Druckkissen in dieser Fläche, eine jedem Druckkissen zugeordnete Drossel stelle und Mittel für die Zufuhr einer Druckflüssigkeit zu jeder Drossel stelle aufweist, so daß, wenn der Setzstock benachbart dem Werkstück angeordnet ist und Flüssigkeit den Drosselstellen zugeführt wird, ein Druckflüssigkeitsfilm kontinuierlich durch die Druckkissen zwischen der Fläche- des Setzstockes und dem Werkstück fließt, wodurch auf :da,5 Werks tür]; durch das Bearbeitunjiswerkzeug nusgeüUte durch den Druck des Fliisiugkeitsfilmes eine

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   Gegenwirkung erfahren und das Werkstück in seiner Stellung in der Maschine stabilisiert wird»

   2* Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit das Kühlmittet dient» welches zum Kühlen des BearbeitüngsWerkzeüges Vorgesehen ist«

   3# Kombination nach den Ansprüchen 1 und t_t dadurch gekennzeichnet, daß der Setzstock mindestens zwei Flächen aufweist, in jeder von welchen ein Druckkissen vorgesehen ist und welche verschiedene Krümmungshalbmesser haben, so daß die Druckkissen auf die Flächen des Werkstückes wahlweise arbeiten, wenn der Halbmesser des Werkstückes . durch das BearbeitungswisrkzeUg verändert wird.

   4» Kombination nach den^Msprttchsm 1 "5, dadurch gekennieichnet, dlaß der mitlaufende Setzstock mindestens zwei fiächifitöile aufweist ι 'MM eiüeii bestiirtmteii HalbmesMr häb#n uad in denen mlftdtstens zwei Druckkissen vorge-

   sindι sowie iinen dritter Piächehtell zwischen den

   Flächüiiteiittt mit eiRöm geifingören KaIbwob ti mindestens «in Druckkissen so angeordnet

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   ist ι daß die Druckkissen in den ersterwähnten Flächen-* teilen dazu dienen, das Werkstück in einem Abstand vom Setzstock zu halten, wenn das Werkstück einen bestimmten Durchmesser hat, während das Druckkissen im dritten Flächenteil die Aufgabe hat, das Werkstück in einem bestimmten Abstand zum Setzstock zu. halten, wenn das Werkstück infolge der Wirkung' des Bearbeitüngswerkzeüges einen kleineren Durchmesser hat*

   5» Kombination nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Setzstock aus zwei relativ beweglichen Abschnitten hergestellt ist, von denen jeder einen Flächen·¹ teil mit mindestens einem Druckkissen aufweist, welche Abschnitte elastisch zueinander und entgegengesetzt zu dem in den Druckkissen entstehenden Druck belastet sind» wenn der Setzstock sich in einer Stellung benachbart einem Werkstück befindet*

   6» Kombination nach Anspruch 5, dadurch gekenrtfeichiiet_# daß die Abschnitte des Setzstöcfces aneinander angelenkt sind»

   f* Kombination nach den Ansprüchen 1 * 6> dadurch

   zeichnet, daß jedes Druckkissen in. einem Block ausge-. bildet ist, der elastisch zum Werkstück heiastet ist.

   8. Kombination nach den Ansprüchen 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Bewegen des Setzstockes zum Werkstück durch eine Federanordnung gebildet werden.

   9. Kombination nach den Ansprüchen 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur elastischen Belastung des Setzstockes zum Werkstück durch einen Druckmittelmotor gebildet werden. ,

   10. Kombination nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, welche auf den Druck in mindestens einem der Druckkissen anspricht, um die Druckmittelzufuhr zum uruckiriittelmotor zu-regeln. >

   11. Kombination nach den Ansprüchen 1 - loy dadurch gekennzeichnet, daP der Setzstock--mindeslcns Twei Druckkissen, einen einzi£"u Drosseleinsatz für die.Zufuhr eines Druckniitte];; zu einem der Hrucl.-kissen und eine Kapi'llarnut

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   aufweist,_ die. sich von dem einen Druckkissen zu, dem anderen erstreckt, so daß Druckmittel, das dem einen Druckkissen durqh. dön Drosseleinsatz zugeführt wird, durch die Kapillarnut zu dem, anderen Druckkissen fliessen kann«

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