DE19606739C1 - Maschine für die Feinschleifbearbeitung der Lagerflächen der Mittellager und Hublager einer Kurbelwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine für die Feinschleif­ bearbeitung der Lagerflächen der zylindrischen Mittellager und Hublager einer Kurbelwelle in einer einzigen Auf­ spannung der zu bearbeitenden, bei der Bearbeitung um die Mittellagerachse rotierenden Kurbelwelle. Zur Aufspannung ist die Maschine im allgemeinen mit Spindelstock und Reitstock ausgerüstet, wobei der Antrieb über den Spindel­ stock erfolgt.

Die Feinschleifbearbeitung der Lagerflächen der zylin­ drischen Mittellager und Hublager einer Kurbelwelle ist lange bekannt und in bezug auf die Bearbeitungsqualität weit entwickelt. Das gilt insbesondere für das Fein­ schleifen der Kurbelwellen von hochtourigen Kraftfahr­ zeugmotoren. Die Feinschleifbearbeitung der Lagerflächen der Mittellager einerseits und der Hublager andererseits erfolgt jedoch in selbständigen Maschinen, die in einer Transferstraße angeordnet sind. Das macht zwei aufeinan­ derfolgende Aufspannungen der zu bearbeitenden Kurbelwelle erforderlich. Zwischen den beiden Aufspannungen erfolgt der Transport von der ersten Maschine zur zweiten Maschine. Die insoweit bekannten Maßnahmen sind zeit- und kostenaufwendig. Die bekannten Maßnahmen sind daher in bezug auf eine industrielle Serienfertigung verbesserungs­ bedürftig. Wegen des doppelten Aufspannes der zu bear­ beitenden Kurbelwelle müssen darüber hinaus störende Fertigungstoleranzen in Kauf genommen werden.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, das Feinschleifen der Lagerflächen der zylindrischen Mittel­ lager und Hublager einer Kurbelwelle in einer einzigen Aufspannung, mit geringen Beschick- und Entleerzeiten, durchzuführen.

Zur Lösung dieses technischen Problems ist Gegenstand der Erfindung eine Maschine für die Feinschleifbearbeitung der Lagerflächen der zylindrischen Mittellager und Hublager einer Kurbelwelle in einer einzigen Aufspannung der zu bearbeitenden, bei der Bearbeitung um die Mittellagerachse rotierenden Kurbelwelle, mit

• 1.1) einem Mittellager-Werkzeugsystem für das Fein­ schleifen der Mittellager mit einer Mehrzahl von den Mittellagern zugeordneten, mit Mittellager­ abstand-Zwischenraum angeordneten Mittellager-Schleifschuhträgern mit Mittellageraufnahmen
• 1.2) einem Hublager-Werkzeugsystem für das Fein­ schleifen der Hublager mit einer Mehrzahl von den Hublagern zugeordneten, mit Hublagerab­ stand- Zwischenraum angeordneten, hubfolgenden Hublager-Schleifschuhträgern mit Hublagerauf­ nahmen,
• 1.3) Einrichtungen zum Öffnen der Mittellagerauf­ nahmen nach oben hin,
• 1.4) Einrichtungen zum Öffnen der Hublageraufnahmen einer in den Mittellagerauf­ nahmen angeordneten, zu bearbeitenden Kurbel­ welle,

wobei bei arbeitender Maschine die Hublager-Schleifschuh­ träger in die Mittellagerabstand-Zwischenräume eingreifen und die Mittellager-Schleifschuhträger in die Hublagerab­ stand-Zwischenräume einfassen,
wobei eine zu bearbeitende Kurbelwelle bei geöffneten Mittellageraufnahmen mit Hilfe eines Hebezeuges mit den Mittellagern in die Mittellageraufnahmen einsetzbar ist,
wobei die in die Mittellageraufnahmen eingesetzte Kurbel­ welle von der Aufspannung aufnehmbar ist und
wobei die Hublager-Schleifschuhträger mit der offenen Hublageraufnahme durch eine in der Achse der Hub­ lager-Schleifschuhträger erfolgende Stellbewegung auf die Hublager der aufgespannten Kurbelwelle aufsetzbar sind.

Es versteht sich, daß bei der erfindungsgemäßen Maschine und in derem Einsatz die Mittellageraufnahmen geschlossen werden, sobald die Mittellager eingesetzt worden sind, und daß die Hublageraufnahmen geschlossen werden, sobald die Hublageraufnahmen auf die Hublager aufgesetzt sind. Es versteht sich fernerhin, daß die Entnahme einer bearbeite­ ten Kurbelwelle unter Öffnen der Hublageraufnahmen und der Mittellageraufnahmen in umgekehrter Reihenfolge erfolgt. Die Maschine weist für die Aufnahme des Mittellager-Werk­ zeugsystems und für die Aufnahme des Hublagerwerkzeug­ systems regelmäßig ein einheitliches Maschinengestell auf.

Die Werkzeugmaschine selbst und die Schleifschuhträger können in Modulbauweise aufgebaut sein. Ist die Maschine zur Feinschleifbearbeitung unterschiedlicher Kurbelwellen eingerichtet, bei denen die Mittellagerabstand-Zwischen­ räume und die Hublagerabstand-Zwischenräume unterschied­ lich sind, so läßt sich die erfindungsgemäße Maschine, wie die bekannten Maschinen, in denen jeweils nur ein Bearbeitungsvorgang durchgeführt werden kann, auf diese unterschiedlichen Abstände einrichten.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei einer Maschine für die Feinschleifbearbeitung der Lagerflächen der zylindrischen Mittellager und Hublager einer Kurbel­ welle das Mittellager-Werkzeugsystem eine Doppelfunktion erfüllen kann, nämlich beim Einsetzen einer zu bear­ beitenden Kurbelwelle bzw. bei der Entnahme einer bear­ beiteten Kurbelwelle aus der Maschine heraus als ein bloßes Auflager für die Kurbelwelle dienen kann, welches mit einem Hebezeug beschickt bzw. entleert werden kann, wenn die Mittellageraufnahmen in der beschriebenen Weise geöffnet werden. Andererseits kann das Hublager-Werkzeug­ system mit den Bewegungsfreiheitsgraden, die es ohnehin für die Hublagerbearbeitung aufweisen muß, oder durch zusätzlich eingerichtete Stellfreiheitsgrade eine in den Mittellageraufnahmen aufliegende Kurbelwelle selbständig aufnehmen bzw. dort ablegen, wenn die Hublageraufnahmen des Hublager-Werkzeugsystems geöffnet sind. Es versteht sich, daß man dazu die zu bearbeitenden Kurbelwellen bzw. die bearbeiteten Kurbelwellen in einer erfindungsgemäßen Maschine beim Beschicken und Entleeren mit fester Winkel­ stellung der Hublager in bezug auf die durch die Mittel­ lagerachse definierte Kurbellagerachse einstellen wird.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. So wird man die Hublager-Schleifschuhträger in Richtung ihrer Schleifschuhträgerachse im Maschinengestell hinundher­ gehend verstellbar führen und außerdem um eine zur Schleifschuhträgerachse orthogonale Achse schwenkbar anordnen, wobei der Hublager-Schleifschuhträger nach Maßgabe der Winkelstellung der Hublager in bezug auf die Kurbelwelle festsetzbar ist.

Im Rahmen der Erfindung ist bei der beschriebenen Maschine die Ausbildung der Mittellager-Werkzeugsysteme und die der Hublager-Werkzeugsysteme weitgehend frei, auch kann insoweit auf bewährte Maßnahmen zurückgegriffen werden. Insbesondere besteht die Möglichkeit, jede Mittellager­ aufnahme und jede Hublageraufnahme mit zwei diametral gegenüberliegenden Schleifschuhen zu versehen, deren einer an seinem Schleifschuhträger festliegt und deren anderer über ein Hebelgetriebe mit Antrieb, die Mittellagerauf­ nahme bzw. die Hublageraufnahme öffnend, abhebbar bzw. abschwenkbar ist. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird jedoch mit drei Schleifschuhträgern gear­ beitet und zwar so, daß jede Mittellageraufnahme und jede Hublageraufnahme drei um 120° gegeneinander versetzte Schleifschuhe aufweist, von denen zwei an ihrem Schleif­ schuhträger festlegbar sind und somit ein gleichsam V-förmiges Teilstück der Mittellageraufnahme bzw. der Hublagerauf­ nahme bilden, wobei der jeweils dritte Schleifschuh über ein Hebelgetriebe mit Antrieb, die Mittellageraufnahme bzw. die Hublageraufnahme öffnend, abhebbar oder ab­ schwenkbar ist. In diesem Zusammenhang wird nach bevor­ zugter Ausführungsform der Erfindung mit Schleifbandwerk­ zeugen gearbeitet. Dabei sind in dem Schleifschuhträger drei Schleifschuhe angeordnet, deren auf die Achse der zylindrischen Lagerfläche gerichtete Schleifschuhachsen um 120° gegeneinander versetzt sind, wobei die Schleifschuhe um Achsen, die parallel zur Achse der zu bearbeitenden zylindrischen Lagerfläche verlaufen, in Grenzen schwenkbar sind, wobei die Schleifbandführungseinrichtung im Bereich zwischen zumindest zwei benachbarten Schleifschuhen eine Schleifbandumlenkschlaufe aufweist, die zusammen mit den benachbarten Schleifschuhen eine offene Schleifband­ schlaufe bedingt, unter der die zu bearbeitende Lager­ fläche freiliegt, und wobei in der Schleifbandschlaufe eine hauptsächlich auf die Lagerfläche gerichtete Sprüh­ düse für ein flüssiges Bearbeitungsmittel angeordnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 die Ansicht einer erfindungsgemäßen Maschine in Richtung der Achse einer zu bearbeitenden Kurbel­ welle, ausschnittsweise,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. 1,

Fig. 3 in gegenüber der Fig. 1 vergrößertem Maßstab das Mittellager-Werkzeugsystem und das Hublager-Werk­ zeugsystem beim Einführen einer zu bearbeitenden Kurbelwelle,

Fig. 4 den Gegenstand nach Fig. 3 beim Bearbeiten der Kurbelwelle und

Fig. 5 in nochmaliger Vergrößerung einen Ausschnitt aus dem Gegenstand der Fig. 4 mit weiteren Einzel­ heiten.

Die in den Figuren ausschnittsweise dargestellte Maschine ist für die Feinschleifbearbeitung der Lagerflächen der zylindrischen Mittellager 1 und Hublager 2 einer Kurbel­ welle 3 bestimmt. Die Bearbeitung erfolgt in einer einzigen Aufspannung, wobei die Kurbelwelle 3 bei der Bearbeitung um die Mittellagerachse rotierend angetrieben ist. Sie mag zwischen einem Spindelstock und einem Reitstock aufgespannt sein, wobei der Antrieb über den Spindelstock erfolgt. Diese Einzelheiten wurden nicht gezeichnet. Angedeutet wurde in der Fig. 2 durch eine stark ausgezogene strichpunktierte Linie die Kurbelwelle 3.

Man erkennt in den Figuren ein Mittellager-Werkzeugsystem 4 für das Feinschleifen der Mittellager 1 mit einer Mehr­ zahl von den Mittellagern 1 zugeordneten, mit Mittellager­ abstand-Zwischenraum 5 angeordneten Mittellager-Schleif­ schuhträgern 6 mit Mittellageraufnahme 7. Man erkennt fernerhin ein Hublager-Werkzeugsystem 8 für das Fein­ schleifen der Hublager 2 mit einer Mehrzahl von den Hublagern 2 zugeordneten, mit Hublagerabstand-Zwischenraum 9 angeordneten, hublagerfolgenden Hublager-Schleifschuh­ trägern 10 mit Hublageraufnahme 11. Hublagerfolgend bedeutet, daß die Hublageraufnahmen 11 bei der Bearbeitung der rotierenden Kurbelwelle 3 den Hublagern 2 folgen, wie es bei der Hublagerbearbeitung von Kurbelwellen üblich ist.

Die Mittellageraufnahmen 7 können nach oben hin geöffnet werden. Dazu sind entsprechende Einrichtungen 12 vorge­ sehen, wozu auf die Fig. 3 verwiesen wird. Die Hublager­ aufnahmen 11 können zu den Hublagern 2 einer in den Mittellageraufnahmen 7 angeordneten, zu bearbeitenden Kurbelwelle 3 hin geöffnet werden und sind mit entsprechenden Einrichtungen 13 ausgerüstet. Insoweit wird ebenfalls auf die Fig. 3 verwiesen.

In der Fig. 2 erkennt man, daß die Hublager-Schleifschuh­ träger 10 in die Mittellagerabstand-Zwischenräume 5 bei arbeitender Maschine einfassen und daß ebenso bei arbeitender Maschine die Mittellager-Schleifschuhträger 6 in die Hublagerabstand-Zwischenräume 9 einfassen.

Vergleicht man die Fig. 3 und 4, so erkennt man, daß bei geöffneter Mittellageraufnahme 7 mit Hilfe eines Hebe­ zeuges eine zu bearbeitende Kurbelwelle 3 mit ihren Mittellagern 1 in die Mittellageraufnahmen 7 einsetzbar ist. Die in die Mittellageraufnahmen 7 eingesetzte Kurbelwelle 3 ist von der beschriebenen Aufspannung, beispielsweise aus Spindelstock und Reitstock, aufnehmbar. Im übrigen ist die Anordnung so getroffen, daß die Hublager-Schleifschuhträger 10 mit der offenen Hublager­ aufnahme 11 durch eine in der Achse des Hublager-Schleif­ schuhträgers 10 erfolgenden Stellbewegung auf die Hublager 2 der aufgespannten, zu bearbeitenden Kurbelwelle 3 aufsetzbar sind. Folglich kann die Kurbelwelle 3 in einer Aufspannung sowohl bezüglich der Lagerflächen ihrer Mittellager 1 als auch bezüglich der Lagerflächen ihrer Hublager 2 bearbeitet werden. Es versteht sich, daß die Mittellageraufnahmen 7 geschlossen werden, sobald die Kurbelwelle 3 in die Mittellager 1 eingesetzt wurde. Entsprechend werden die Hublageraufnahmen 11 geschlossen, sobald die offenen Hublageraufnahmen 11 auf die Hublager 2 aufgesetzt sind. Es versteht sich fernerhin, daß die Entnahme einer bearbeiteten Kurbelwelle 3 unter Öffnen der Hublageraufnahmen 11 und der Mittellageraufnahmen 7 in umgekehrter Reihenfolge erfolgt. Die erfindungsgemäße Maschine besitzt für das Mittellager-Werkzeugsystem 4 und für das Hublager-Werkzeugsystem 8 regelmäßig ein einheit­ liches Maschinengestell. Die Werkzeugsysteme 4, 8 selbst und die Werkzeugträger 6, 10 können in Modulbauweise aufgebaut sein und erlauben folglich Maschinen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Mittellager-Schleifschuh­ trägern 6 und Hublager-Schleifschuhträgern 10.

Insbesondere in den Fig. 1 und 3 bis 4 erkennt man, daß die Hublager-Schleifschuhträger 10 in Richtung ihrer Schleifschuhträgerachse im Maschinengestell hinundher­ gehend verstellbar geführt sind, und zwar an den Führungen 14, und daß sie außerdem um eine zur Schleifschuhträger­ achse orthogonale Achse schwenkbar sind, wobei die Hub­ lager-Schleifschuhträger 10 nach Maßgabe der Winkel­ stellung der Hublager 2 in bezug auf die Kurbelwelle 3 festsetzbar sind, wenn eine zu bearbeitende Kurbelwelle 3 zunächst in die Mittellageraufnahmen 7 eingesetzt wird und die geöffneten Hublageraufnahmen 11 auf die Hublager 2 zufahren. Dazu sind entsprechende Einrichtungen 15 in der Fig. 1 durch Pfeile angedeutet worden.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungs­ form der Erfindung weist jede Mittellageraufnahme 7 und jede Hublageraufnahme 11 drei um 120° gegeneinander ver­ setzte Schleifschuhe 16 auf, von denen zwei an ihrem Schleifschuhträger 6 festliegen und ein gleichsam V-förmiges Teilstück der Mittellageraufnahme 7 bzw. der Hublageraufnahme 11 bilden, während der dritte Schleif­ schuh 16 über ein Hebelgetriebe 17 mit Antrieb, die Mittellageraufnahme 7 bzw. die Hublageraufnahme 11 öffnend, abhebbar bzw. abschwenkbar ist. Insoweit wird auf die in Fig. 3 eingezeichneten Doppelpfeile verwiesen.

In der Fig. 5 erkennt man Einzelheiten einer weiteren Aus­ bildung, und zwar für die Ausführungsform, bei der mit Schleifbandwerkzeugen 18 gearbeitet wird. Auch hier sind in den Schleifschuhträgern 6, 10 drei Schleifschuhe 16 angeordnet, deren auf die Achse der zylindrischen Lagerfläche gerichtete Schleifschuhachsen um 120° gegen­ einander versetzt sind. Die Schleifschuhe 16 sind um Achsen 19, die parallel zur Achse der zu bearbeitenden zylindrischen Lagerflächen verlaufen, in Grenzen schwenk­ bar, und zwar zur Anpassung an die Zylinderform der Lagerflächen der Hublager 2 bzw. Mittellager 1. Man erkennt Schleifbandführungseinrichtungen 20 im Bereich zwischen benachbarten Schleifschuhen 16 und eine Schleif­ bandumlenkeinrichtung 21, die zusammen mit den benach­ barten Schleifschuhen 16 eine offene Schleifbandschlaufe 22 bedingt. Unter der offenen Schleifbandschlaufe 22 liegt die zu bearbeitende Lagerfläche frei. In der Schleif­ bandschlaufe 22 ist eine hauptsächlich auf die Lagerfläche gerichtete Sprühdüse 23 für ein flüssiges Bear­ beitungshilfsmittel angeordnet.

Claims (6)

1. Maschine für die Feinschleifbearbeitung der Lager­ flächen der zylindrischen Mittellager (1) und Hublager (2) einer Kurbelwelle (3) in einer einzigen Aufspannung der zu bearbeitenden, bei der Bearbeitung um die Mittellagerachse rotierenden Kurbelwelle (3), - mit

• 1.1) einem Mittellager-Werkzeugsystem (4) für das Feinschleifen der Mittellager (1) mit einer Mehrzahl von den Mittellagern (1) zugeordneten, mit Mittellagerabstand-Zwischenraum (5) angeord­ neten Mittellager-Schleifschuhträgern (6) mit Mittellageraufnahme (7),
• 1.2) einem Hublager-Werkzeugsystem (8) für das Fein­ schleifen der Hublager (2) mit einer Mehrzahl von den Hublagern (2) zugeordneten, mit Hub­ lagerabstand-Zwischenraum (9) angeordneten, hub­ folgenden Hublager-Schleifschuhträgern (10) mit Hublageraufnahmen (11),
• 1.3) Einrichtungen (12) zum Öffnen der Mittellager­ aufnahmen (7) nach oben hin,
• 1.4) Einrichtungen (13) zum Öffnen der Hublagerauf­ nahmen (11) einer in den Mittellageraufnahmen (7) angeordneten, zu be­ arbeitenden Kurbelwelle (3)

wobei bei arbeitender Maschine die Hublager-Schleifschuh­ träger (10) in die Mittellagerabstand-Zwischenräume (5) eingreifen und die Mittellager-Schleifschuhträger (6) in die Hublagerabstand-Zwischenräume (9) eingreifen,
wobei die zu bearbeitende Kurbelwelle (3) bei geöffneten Mittellageraufnahmen (7) mit Hilfe eines Hebezeuges mit den Mittellagern (1) in die Mittellageraufnahmen (7) ein­ setzbar ist,
wobei die in die Mittellageraufnahmen (7) eingesetzte Kurbelwelle (3) von der Aufspannung aufnehmbar ist und
wobei die Hublager-Schleifschuhträger (10) mit der offenen Hublageraufnahme (11) durch eine in der Achse der Hub­ lager-Schleifschuhträger (10) erfolgende Stellbewegung auf die Hublager (2) der aufgespannten Kurbelwelle (3) auf­ setzbar sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, wobei die Hublager-Schleif­ schuhträger (10) in Richtung ihrer Schleifschuhträgerachse im Maschinengestell hinundhergehend verstellbar geführt sind und außerdem um eine zur Schleifschuhträgerachse orthogonale Achse schwenkbar sind und wobei die Hub­ lager-Schleifschuhträger (10) nach Maßgabe der Winkel­ stellung der Hublager (2) in bezug auf die Kurbelwelle (3) festsetzbar sind.

3. Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei jede Mittellageraufnahme (7) und jede Hublageraufnahme (11) zwei diametral gegenüberliegende Schleifschuhe (16) auf­ weist, deren einer an seinem Schleifschuhträger (6) fest­ liegt und deren anderer (16) über ein Hebelgetriebe (17) mit Antrieb, die Mittellageraufnahme (7) und die Hublager­ aufnahme (11) öffnend, abhebbar oder abschwenkbar ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei jede Mittellageraufnahme (7) und jede Hublageraufnahme (11) drei um 120° gegeneinander versetzte Schleifschuhe (16) aufweist, von denen zwei an ihrem Schleifschuhträger (6) festliegen und von denen der dritte Schleifschuh (16) über ein Hebelgetriebe (17) mit Antrieb, die Mittellagerauf­ nahme (7) oder die Hublageraufnahme (11) öffnend, abhebbar oder abschwenkbar ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in den Schleifschuhträgern (6, 10) drei Schleifschuhe (16) ange­ ordnet sind, deren auf die Achse der zylindrischen Lager­ fläche gerichtete Schleifschuhachsen um 120° gegeneinander versetzt sind, wobei die Schleifschuhe (16) um Achsen (19), die parallel zur Achse der zu bearbeitenden zylindrischen Lagerfläche verlaufen, in Grenzen schwenkbar sind, wobei mit Schleifbandwerkzeugen (18) gearbeitet wird und die Schleifbandführungseinrichtung (20) im Bereich zwischen zumindest zwei benachbarten Schleifschuhen (16) eine Schleifbandumlenkeinrichtung (21) aufweist, die zusammen mit den benachbarten Schleifschuhen (16) eine offene Schleifbandschlaufe (22) bedingt, unter der die zu bearbeitende Lagerfläche frei liegt, und daß in der Schleifbandschlaufe (22) eine hauptsächlich auf die Lager­ fläche gerichtete Sprühdüse (23) für ein flüssiges Bearbeitungshilfsmittel angeordnet ist.