DE3008606A1

DE3008606A1 - Vorrichtung zur feinbearbeitung von exzentrisch umlaufenden flaechen

Info

Publication number: DE3008606A1
Application number: DE19803008606
Authority: DE
Inventors: Peter 7442 Neuffen Nagel; Wolf Dipl.-Ing. 7440 Nürtingen Nagel
Original assignee: Individual
Current assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Priority date: 1980-03-06
Filing date: 1980-03-06
Publication date: 1981-09-10
Also published as: DE3008606C2

Description

Vorrichtung zur Feinbearbeitung
von exzentrisch umlaufenden Flächen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung von exzentrisch umlaufenden Begrenzungsflächen rotationssymmetrischer Körper, insbesondere von Kurbelwellen-Hubzapfen, mit einem Drehantrieb für den zu bearbeitenden Körper, einem von der umlaufenden Fläche mitgeführten, teilbaren Träger, sowie mit einem Honwerkzeug.
Es sind verschiedene Vorrichtungen zum Bearbeiten derartiger Flächen bekannt. Einmal ist es bekannt, mit einem Aufsatzgerät im Einstichverfahren einen Honstein mit hoher axialer Oszillation an die Lagerstelle anzudrücken.
Es ist ebenfalls schon vorgeschlagen worden, mit einem Honwerkzeug versehene Arme vorzusehen, die an die Flächen angepreßt und von ihnen mitgeführt werden.
Außerdem ist es bekannt, eine von der umlaufenden Fläche mitgeführte teilbare Schale vorzusehen. An der Innenseite dieser Schale ist ein Honband vorgesehen, das von der Schale gegen die Lagerfläche gepreßt wird. Das Honband umschlingt dabei einen großen Umfangsbereich der Lagerfläche.
Wenn man die Anforderungen an die Genauigkeit der mit den bekannten Vorrichtungen erzielbaren Lageroberflächen vergrößert, muß man feststellen, daß die derart bearbeiteten Oberflächen im mikroskopischen Bereich Unrundheiten aufweisen, die von den bei der Drehung der Flächen auftretenden Trägheitskräften herrühren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der diese Unrundheiten nochmals wesentlich verringert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vor, bei der an dem Träger gegen die zu bearbeitende Fläche andrückbare Führungsteile angeordnet sind und bei der das Honwerkzeug von dem Träger an die zu bearbeitende Fläche andrückbar ist.
Mit Hilfe dieser Vorrichtung wird es möglich, daß die Trägheitskräfte zum größten Teil von dem Träger selbst aufgefangen werden und nur zu einem geringen Teil auf das Honwerkzeug selbst einwirken. Besonders ausgeprägt ist diese Wirkungsweise, wenn, wie die Erfindung weiterhin vorschlägt das Honwerkzeug unabhängig von den Führungsteilen andrückbar ist.
Um zu gewährleisten, daß die Führungsteile möglichst exakt an die zu bearbeitende Fläche angepaßt sind, schlägt die Erfindung weiter vor, daß die Hälften des Trägers relativ zueinander in der Höhe verstellbar sind.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß die Führungsteile gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Damit wird eine möglichst gleichmäßige Verteilung der von den Führungsteilen aufzunehmenden Kräfte erreicht, was ins-besondere dann wichtig ist, wenn die Führungsteile mit einer wesentlich größeren Kraft an die Bearbeitungsfläche angepreßt werden als das Honwerkzeug selbst.
Besonders günstig ist es, wenn vier Führungsteile vorhanden sind, von denen je zwei an einer Hälfte des Trägers angeordnet sind.
Es ist jedoch auch möglich, wie die Erfindung ebenfalls vorsieht, daß drei Führungsteile vorhanden sind, von denen zwei in der das Honwerkzeug aufweisenden Hälfte des Trägers vorhanden sind.
Um eine besonders gleichmäßige Bearbeitung der Rotationsflächen zu bewirken, ist vorgesehen, daß das Honwerkzeug mittig zwischen zwei Führungsteilen angeordnet ist.
Das eigentliche Honwerkzeug nach der Erfindung kann zwar ein Honband sein, es ist jedoch besonders günstig, wenn es ein von einem Schwingantrieb antreibbarer Honstein ist.
Die Führungsteile selbst sind vorteilhafter Weise Stützschuhe.
Dabei entspricht die Krümmung ihrer Oberfläche der Krümmung der zu bearbeitenden Lagerfläche. Die Erfindung schlägt vor, daß die Stützschuhe eine hydrostatische Lagerung für die Rotationsfläche aufweisen, wobei vorzugsweise zur Hydrostatischen Lagerung Honöl verwendet wird.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, wie die Erfindung auf einem weiteren Merkmal vorschlägt, daß die Führungsteile Rollen bzw. Walzen sind. Damit kann ggf. eine zusätzliche Oberflächenverfestigung durch Rollieren hergestellt werden.
Die Rollen bzw. Walzen können auch eine Kunststoffbeschichtung aufweisen.
Als Werkstoff für die Stützschuhe eignen sich Hartmetall, Kunststoff oder Gleitbronze.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen, jeweils in schematischer Darstellung: Fig 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung; Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht; Fig. 3 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung etwa in Richtung des Pfeiles III in Fig.2; Fig. 4 eine vereinfachte, etwa der Fig.2 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausführungsform; Fig. 5 eine Detailansicht eines Stützschuhes und Fig. 6 eine weitere Ausführungsform.
In Fig. 1 ist der Hubzapfen 11 einer Kurbelwelle 12 zu sehen, die von einem in der Fig.1 nicht sichtbaren Motor 13 in Richtung des Pfeiles 14 gedreht wird. Der Hubzapfen 11 wird von zwei Hälften 15 bzw. 16 eines Trägers 17 umgeben, der zwei Arme 18 und 19 enthält. Die beiden Arme 18 und 19 sind in einem Maschinenteil 20 um jeweils einen Lagerzapfen 21 schwenkbar gelagert. Zwischen den beiden Armen 18 und 19 ist ein Hydraulikzylinder 22 angeordnet, der die beiden Arme 18 und 19 und damit die beiden Hälften 15 und 16 des Trägers 17 nach innen preßt. Das Maschinenteil 20 besitzt einen in Längsrichtung nach oben verlaufenden Längsschlitz 23.
Durch den Längsschlitz 23 erstreckt sich eine Stange 24, die ortsfest angeordnet ist. Bei der Drehung der Kurbelwelle 12 wird der Träger 17 mitgenommen, dabei wird das Maschinenteil 20 sowohl verschwenkt als auch nach unten und anschließend wieder nach oben bewegt. Diese Bewegung wird durch den Längsschlitz 23. ermöglicht.
Aus Fig.2 ergeben sich die Einzelheiten der linken und rechten Hälfte 15 bzw. 16 des Trägers 17. Jede Hälfte besteht aus einem fest mit dem entsprechenden Arm 18 bzw. 19 verbundenen Bügelteil 25 bzw. 26. Innerhalb jedes, etwa U-förmig ausgebildeten Bügel teils befindet sich ein Schalenteil 27 bzw.28.
Bei der hier dargestellten Ausführungsform sind beide Schalenteile nach oben bzw. nach unten verschiebbar angeordnet, die in den Schenkeln der Bügelteile 25 bzw.26 angebrachten Verstellschrauben 29 und 30 dienen dazu, nicht nur die Verschiebung des jeweiligen Schalenteil es, sondern auch die Festlegung dieses Teils herzustellen.
Die in der Fig.2 dargestellte linke Hälfte 15 des Trägers 17 besitzt eine Durchbrechung 31. An dem linken Arm 18 des Trägers 17 ist in Höhe der Durchbrechung 31 ein üblicher Schwingantrieb 32 befestigt, der mit nur angedeuteten Leitungen zur Verbindung mit einer Druckluftquelle versehen ist.
Der Schwingantrieb 32 besitzt einen Schaft 33 und einen an dem vorderen Ende des Schaftes 33 angeordneten Honstein 34.
Der Schaft 33 und der Honstein 34 sind in der Durchbrechung31 angeordnet. Der Schwingantrieb 32 ist dabei so ausgebildet, daß er eine Schwingbewegung des Honsteines 34 in einer zu der Zeichnungsebene der Fig.2 senkrechten Richtung ausführen kann. Bei einer Rotation des Hubzapfens 11 der Kurbelwelle 12 bewegt sich damit der Stein 34 in Umfangsrichtung des Lagerzapfens, während er gleichzeitig eine hin- und hergehende Bewegung senkrecht zu der Zeichnungsebene der Fig.? ausführt.
Jedes Schalenteil 27 und 28 besitzt zwei Stützschuhe 35, die an der gekrümmten Oberfläche des Schalenteiles vorstehen und zur Halterung bzw. Führung der Schalenteile und damit des Trägers 17 mit dem Hubzapfen 11 führen. Die eigentliche Stützfläche der Stützschuhe 35 entspricht dabei in ihrer Krümmung der Krümmung der Oberfläche des Hubzapfens 11.
Die Krümmung der Oberfläche 36 der Schalenteile 2, und 28 bildet einen zu der Oberfläche des Hubzapfens 11 konzentrischen Kreisabschnitt.
Der Schwingantrieb 32 ist dabei derart ausgebildet, daß er nicht nur eine Schwingbewegung des Honsteines 34 ausführen kann, sondern auch den Honstein 34 mit einer bestimmten Kraft an die Lagerfläche andrückt. Da der Schwingantrieb mit dem Arm 18 verbunden bzw. verbindbar ist, und die Andrückkraft des Honsteines nur von dem Schwingantrieb 32 ausgeübt wird, ist damit diese Andrückkraft unabhängig von der Kraft, mit der der Hydraulikzylinder 22 die beiden Arme gegeneinander und damit die Stützschuhe 35 gegen die Oberfläche des Hubzapfens 11 andrückt. Für eine besonders gute Oberflächenrundheit ist zu beachten, daß der Anpreßdruck des Honsteines 34 an den Hubzapfen 11 wesentlich kleiner ist als der Anpreßdruck, der von den Stützschuhen 35 auf den Hubzapfen 11 ausgeübt wird.
Wie insbesondere aus Fig.3 hervorgeht, in der eine Kurbelwelle für einen Vierzylindermotor dargestellt ist, ist für jeden Hubzapfen eine der in Fig.1 und 2 dargstellten Vorrichtungen vorhanden. Sie sind alle identisch ausgebildet und auf derselben Stange 24 gehaltert. Bei der in Fig.3 dargestellten Gesamtvorrichtung können natürlich noch herkömmliche Vorrichtungen zum Bearbeiten der zwischen je zwei Kurbelwellen-Hubzapfen 11 angeordneten Kurbelwellen-Lagerzapfen 37 vorhanden sein. Diese Vorrichtungen braucnen jedoch nicht den in den Fig.1 und 2 dargestellten Aufbau zu besitzen, da bei den Kurbelwellen-Lagerzapfen das Problem der Trägheitskräfte nicht auftritt.
In Fig.4 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform ist nur das rechte Schalenteil 28 in der Höhe verstellbar. Es besitzt einen, etwa in der Mitte angeordneten Stützschuh 35. Dagegen besitzt das linke Schalenteil 27' in dem hier dargestellten Beispiel zwei Stützschuhe 35, die symmetrisch auf beiden Seiten des Honsteines 34 angeordnet sind. In diesem Fall sind die Stützschuhe 35 nicht gleichmäßig über dem Umfang des Kurbelwellen-Hubzapfens 11 angeordnet.
Vielmehr ist der Winkel zwischen den beiden im linken Schalenteil 27' angeordneten Stützschuhen 35 kleiner als die beiden übrigen Winkel zwischen je zwei Stützschuhen 35.
Auch hier ist wieder der Honstein 34 unabhängig von den Stützschuhen 35 gegen den Kurbelwellen-Hubzapfen 11 andrückbar.
Fig.5 zeigt einen stark vergrößerten Schnitt durch einen Stützschuh 35 in einem Schalenteil 28. Das Schalenteil 28 besitzt eine Ausnehmung 38, die in ihrer Form dem Stützschuh 35 entspricht. In diese Ausnehmung 38 ist der Stützschuh 35 eingesetzt. Die Kontaktfläche 39 des Stützschuhes 35, d.h.
diejenige Fläche, die mit der Oberfläche des Kurbelwellen-Hubzapfens 11 in Berührung steht, besitzt eine Krümmung, die der Krümmung der Oberfläche des Zapfens 11 entspricht. Der Stützschuh 35 besitzt eine Längsbohrung 40, an die ein Schlauch41 angeschlossen ist, der durch eine Ausnehmung 42 in dem Schalenteil 28 verläuft. Durch den Schlauch 41 wird Honöl durch die Bohrung 40 auf die Kontaktfläche 39 gebracht, dies stellt gleichzeitig eine hydrostatische Lagerung für den Stützschuh 35 dar.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.6 sind in beiden Schalenteilen 27'' und 28'' je zwei Walzen 42, die in entsprechenden Ausnehmungen 43 in den Schalenteilen angeordnet sind. Die Walzen 42 sind gleichmäßig über den Umfang des Kurbelwellen-Hubzapfens 11 verteilt angeordnet.
Die Erfindung schlägt eine Vorrichtung vor, bei der der Träger für das Honwerkzeug zweiteilig ist, wobei jede Hälfte Stützschuhe zum Abstützen auf dem rotierenden Kurbelwellen-Hubzapfen einer Kurbelwelle enthält. Die beiden Hälften mit den Stützschuhen werden mit großer Kraft gegen die zu bearbeitende Fläche angepreßt, während das eigentliche Honwerkzeug, beispielsweise ein Honstein, mit einer unabhängig von der Anpreßkraft der Hälften des Trägers einstellbaren Kraft angedrückt wird.

Claims

Vorrichtung zur Feinbearbeitung von exzentrisch umlaufenden Flächen Ansprüche Vorrichtung zur Feinbearbeitung von exzentrisch umlaufenden Besrenzungsflächen rotationssymmetrischer Körper, insbesondere von Kurbelwellen-Hubzapfen, mit einem Drehantrieb für den zu bearbeitenden Körper, einem von der umlaufenden Fläche mitgeführten Träger sowie mit einem Honwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Träger (17) gegen die zu bearbeitende Fläche andrückbare Führungsteile (35,42) angeordnet sind und daß das Honwerkzeug (34) von dem Träger(17) an die zu bearbeitende Fläche andrückbar ist.
2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Honwerkzeug (34) unabhängig von den Führungsteilen (35, 42) andrückbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hälften (15,16) des Trägers (17) relativ zueinander in der Höhe verstellbar sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsteile (35,42) gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vier Führungsteile (35,42) vorhanden sind, von denen je zwei in einer Hälfte (15,16) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei Führungsteile (35) vorhanden sind, wobei in der das Honwerkzeug (34) aufweisenden Hälfte (15) zwei Führungsteile (35) vorhanden sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Honwerkzeug (34) mittig zwischen zwei Führungsteilen (35,42) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Honwerkzeug ein von einem Schwingantrieb (32) antreibbarer Honstein (34) ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsteile Stützschuhe(35) sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützschuhe 35 eine hydrostatische Lagerung für die Rotationsfläche aufweisen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur hydrostatischen Lagerung Honöl verwendet wird.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsteile Rollen bzw. Walzen(42) sind.