DE3020578A1

DE3020578A1 - Verfahren und vorrichtung zur endbearbeitung eines ringfoermigen gegenstandes

Info

Publication number: DE3020578A1
Application number: DE19803020578
Authority: DE
Inventors: Ralph Franklyn John Flower
Original assignee: Cross Manufacturing Co 1938 Ltd
Current assignee: Cross Manufacturing Co 1938 Ltd
Priority date: 1979-05-30
Filing date: 1980-05-28
Publication date: 1980-12-11
Also published as: JPS6339367B2; IT1128786B; GB2050215B; GB2050215A; US4398078A; DE3020578C2; IT8067849A0; JPS55164430A; FR2457738A1; FR2457738B1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs. Insbesondere betrifft die Erfindung die Endbearbeitung von ringförmigen Gegenständen, beispielsweise Ringen oder Zylindern. Ferner betrifft sie die Endbearbeitung von ringförmigen Dichtungen, beispielsweise Bürstendichtungen, die eine drehbare Welle gegenüber einem Gehäuse abdichten. Dabei soll der ringförmige Gegenstand eine im wesentlichen konstante radiale Wandstärke aufweisen, wobei er mindestens zwischen zwei drehbaren Teilen gehalten wird. Mindestens eines der drehbaren Teile ist angetrieben, um den Gegenstand zu drehen, wobei unerwünschtes Material während der Drehung des Gegenstandes durch eine entsprechend angeordnete Bearbeitungsmaschine abgenommen wird. Die Entfernung des Materials erfolgt dabei entweder von der Innenseite und/oder von der Außenseite des ringförmigen Gegenstandes, wobei die Vorrichtung Einrichtungen zum Halten und Drehen des Gegenstandes sowie zur Materialentfernung vom Gegenstand aufweist.

Mit "ringförmig" werden hier fertig zu bearbeitende Gegenstände bezeichnet, die zwei ähnliche, konzentrische Hüllkurven aufweisen, beispielsweise zwei Ellipsen oder zwei konzentrische Kreise.

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Zur Endbearbeitung von ringförmigen Gegenständen verwendet man üblicherweise eine Drehbank, auf der der Gegenstand zwischen zwei koaxialen Teilen drehbar eingespannt ist. Ein Schneidwerkzeug entfernt das Material von dem sich drehenden Gegenstand. Anstelle des Schneidwerkzeugs läßt sich auch ein Schleifwerkzeug verwenden, wenn eine hohe Oberflächengüte erforderlich ist. Ringförmige Gegenstände sind häufig jedoch nur schwer auf Drehbänken einspannbar, wozu komplizierte Spannfutter erforderlich sind. Die Herstellungsgeschwindigkeit der Gegenstände ist gering, und es dauert üblicherweise mehrere Minuten, um einen einzigen Gegenstand zur Bearbeitung auszurichten. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten sind bereits spitzenlose Rundschleifmaschinen bekannt, für ringförmige Gegenstände mit verhältnismäßig kurzer axialer Länge sind sie zumeist jedoch nicht geeignet, da die Gegenstände nicht zuverlässig genug festhaltbar und damit genau genug bearbeitbar sind. Für Bürstendichtungen mit einer Vielzahl von aus einem ringförmigen Träger vorstehenden Borsten ist das Einspannen und Festhalten zum Zwecke der Endbearbeitung des Trägers oder der Borsten äußerst schwierig.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Endbearbeitung eines ringförmigen Gegenstandes zu schaffen, bei dem die beim Stand der Technik auftretenden Nachteile überwunden sind.

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Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen. Demnach wird ein feststehendes rotierendes Teil von zwei rotierenden Teilen mit im wesentlichen parallelen Achsen entweder an den Innenrand oder den Außenrand des Gegenstandes angedrückt, während das andere drehbare Teil senkrecht zu seiner Drehachse in Richtung auf das feststehende drehbare Teil und außerdem gegen den Gegenstand gedrückt wird, während das feststehende drehbare Teil eine Bezugsfläche bildet, zu der der Bearbeitungsvorgang in Bezug gesetzt wird.

Der zu bearbeitende Gegenstand wird zusätzlich während der Bearbeitung von frei drehbaren Führungsrollen gehalten, die am Umfang des Gegenstandes angreifen. Derartige Führungsrollen sind insbesondere dann erforderlich, wenn der Gegenstand ein geschlitzter Ring ist, also beispielsweise an einer Stelle seines Umfanges einen radialen Schlitz aufweist, was immer dann der Fall ist, wenn der Ring aus einem länglichen Materialstreifen, beispielsweise ein Draht, hergestellt ist.

Zur Endbearbeitung können verschiedene Bearbeitungsgänge erforderlich sein. Beispielsweise kann der Gegenstand bei seiner Drehung zur Endbearbeitung auf einer spitzenlosen Rundschleifmaschine geschliffen werden.

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Ferner kann den Gegenstand, wenn er gedreht wird, einer spitzenlosen Elektroentladung unterworfen werden, wozu ein Elektroentladungskopf mit einer im wesentlichen kreisförmigen Elektrode um seine Achse gedreht wird. Der Kopf ist auf einem Rahmen sowohl im wesentlichen in vertikaler Richtung als auch im wesentlichen parallel zur Drehachse der Elektrode bewegbar. Der Elektroentladekopf wird eingeschaltet, wenn der Gegenstand gedreht wird. Das Einschalten des Elektroentladekopfes umfaßt vorzugsweise das Hin- und Herbewegen der Elektrode entlang einer parallel zu ihrer Drehachse verlaufenden Achse bei fortschreitender Bearbeitung, während der Elektroentlade-Funkenspalt dadurch automatisch servogesteuert wird, indem eine im wesentlichen vertikale Bewegung des Elektroentladekopfes während der Bearbeitung vorgenommen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für die Herstellung von ringförmigen Gegenständen mit kreisförmigem Querschnitt, wie beispielsweise Bürstendichtungen gemäß GB-Patentanmeldung 1450553 oder GB-Patentanmeldung 2022197A, anwendbar. Derartige Bürstendichtungen haben nämlich im allgemeinen eine verhältnismäßig geringe axiale Ausdehnung und auch verhältnismäßig dünne Wandstärke in radialer Richtung, wodurch sie nur sehr schwer ideal kreisförmig herstellbar sind. Wird die

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Dichtung jedoch mit einer im wesentlichen konstanten Wandstärke hergestellt, dann nimmt sie nach der Montage in einem Gehäuse und nach dem Anliegen an einem drehbaren Teil die richtige Kreisform an. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher besonders für die Herstellung von Dichtungen vorteilhaft anwendbar, die eine im wesentlichen konstante radiale Wandstärke am Ende des Bearbeitungsvorganges aufweisen.

Unter Anwendung der Erfindung lassen sich Gegenstände herstellen, die Wände mit unterschiedlichem Querschnitt aufweisen. Die Wände können mit Nuten oder anderen Einformungen versehen sein; sie können rechtecksförmig, quadratisch, kreisförmig oder im Querschnitt gekrümmt sein; es sind auch Wände mit vorstehenden Flanschen bearbeitbar. Ein erfindungsgemäß gehaltener und gedrehter Gegenstand kann über den gesamten Querschnitt kreisförmig sein oder aber eine elliptische Gesamtquerschnittsform haben.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Entfernen von Material vom Innen- oder Außenumfang eines ringförmigen Gegenstandes zur Erzeugung einer im wesentlichen konstanten Wandstärke, welche sich dadurch auszeichnet, daß die Haltevorrichtung mindestens zwei drehbare Teile mit zueinander im wesentlichen parallelen

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Achsen aufweist, wobei ein drehbares Teil räumlich fixiert ist und eine Bezugsfläche für die Bearbeitungseinrichtung bildet, während das andere drehbare Teil Vorspannungseinrichtungen aufweist, die es senkrecht zu seiner Drehachse gegen das räumlich fixierte drehbare Teil drücken und wodurch der Gegenstand von den beiden drehbaren Teilen mit seinen inneren und äußeren Begrenzungsflächen an den beiden drehbaren Teilen gehalten wird; ein Antrieb dient ferner zur Drehung von mindestens einem der beiden drehbaren Teile.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind Freilauf rollen vorgesehen, die den ringförmigen Gegenstand führen und tragen, wenn dieser zwischen den drehbaren Teilen gehalten wird. Der Gegenstand wird dabei vorzugsweise derart gehalten, daß seine Achse unter einem Winkel zur Horizontalen liegt, der zwischen Null und 90°, beispielsweise 45°, liegt. Je nach Art des fertig zu bearbeitenden Gegenstandes wird die Bearbeitungsvorrichtung ausgewählt. Für im wesentlichen starre Gegenstände verwendet man eine spitzenlose Rundschleifmaschine. Für Bürstendichtungen verwendet man eine spitzenlose Elektroentladevorrichtung, bei der ein Elektroentladekopf mit einer im wesentlichen kreisförmigen Elektrode um seine eigene Achse drehbar ist. Der Elektroentladekopf ist an einem Rahmen montiert und sowohl

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in vertikaler Richtung als auch parallel zur Drehachse der Elektrode bewegbar. Eine automatische Servosteuerung steuert die Vertikalbewegung des Elektroentladekopfes in einer bevorzugten Ausführung, wodurch den Funkenspalt zwischen dem zu bearbeitenden Gegenstand und der drehbaren Elektrode im Betrieb nachgestellt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 wesentliche Teile einer Elektroentladevorrichtung in erfindungsgemäßer Abwandlung;

Figur 2 eine Draufsicht auf eine spitzenlose Bohrungsschleifmaschine zur Durchführung der Erfindung; und

Figur 3 einen Vertikalschnitt durch die Bohrungsschleifmaschine gemäß Figur 2.

Im nachfolgenden wird die Erfindung in bezug auf die Endbearbeitung von Bürstendichtungen gemäß GB-Patentanmeldung 2022197A beschrieben. Derartige Bürstendichtungen sind ringförmig und haben einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens sind sie auf eine im wesentlichen konstante radiale Wandstärke fertigstellbar.

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Figur 1 zeigt eine spitzenlose Elektroentladevorrichtung zur Bearbeitung der Metallborsten 10 einer ringförmigen Büstendichtung 11, die eine im Querschnitt Z-förmige Basisplatte 12 und eine im wesentlichen ebene Basisplatte 13 aufweist. Die Borsten 10 erstrecken sich dabei nach innen. Die Bürstendichtung 11 wird zwischen einer fest positionierten Antriebsrolle 14, die drehbar am Maschinenrahmen 15 befestigt ist, und einer weiteren Antriebsrolle 16 gehalten, die mittels einer Feder 17 gegen die erste Antriebsrolle 14 gedruckt wird. Führungsrollen 18 umgeben eine Stützplatte 19 und sind ebenfalls am Maschinenrahmen 15 montiert, um die Bürstendichtung 11 abzustützen und deren Bewegung zu unterstützen. Die beiden Antriebsrollen 14 und 16 werden von einem nicht dargestellten Motor über ein ebenfalls nicht dargestelltes Getriebe derart angetrieben, daß eine Drehung der Bürstendichtung 11 um deren Achse erfolgt. Die Vorrichtung weist einen Elektroentladekopf 20 mit einer kreisförmigen, drehbaren Elektrode 21 auf, wobei der Kopf derart am Maschinenrahmen befestigt ist, daß er sowohl senkrecht als auch parallel zur Drehachse der Elektrode 21 bewegt werden kann. Ein nicht dargestellter Behälter für eine geeignete dielektrische Flüssigkeit umgibt denjenigen Teil der Vorrichtung, in dem die Entladung stattfindet.

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Im Betrieb wird die Bürstendichtung 11 mittels der Antriebsrollen 14 und 16 gedreht, während die Borsten durch die sich drehende Elektrode 21 bearbeitet werden. Während sich die Dichtung dreht, erfolgt eine Hin- und Herbewegung der Elektrode 21 um ihre eigene Achse, und gleichzeitig wird der Funkenspalt automatisch durch die senkrechte Bewegung des Kopfes hilfsgesteuert. Vorzugsweise wird die Dichtung 11 in einer Ebene angeordnet, die unter einem Winkel zur Horizontalen, beispielsweise gemäß Darstellung unter 45 , verläuft, um dann dadurch die Servowirkung der Schneideelektrode bei Abtastung der Bohrung der Dichtung während deren Drehung zu unterstützen. Normalerweise ist die Schneideelektrode in eine dielektrische Flüssigkeit eingetaucht; eine geeignete Elektrode kann beispielsweise aus Kohlenstoff, Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen. Der äußere Umfang der Dichtung kann in ähnlicher Weise bearbeitet werden, und auch Dichtungen mit von der in Figur 1 gezeigten Form der Basisplatten abweichenden Basisplatten können einer derartigen Bearbeitung unterzogen werden.

Die Figuren 2 und 3 zeigen eine spitzenlose Vertikalschleifmaschine, mit der die Borsten einer Dichtung 30, die im wesentlichen entsprechend der Dichtung 11 gemäß Figur 1 aufgebaut ist, bearbeitet werden. Die Dichtung

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wird von drei Stützrollen 31 gehalten, von denen nur eine in Figur 2 erkennbar ist, während am Umfang der Dichtung Leerlauf rollen 32 angreifen, um die Dichtung in der gewünschten Lage zu halten. Eine Antriebsrolle 33 wird in Eingriff mit dem Umfang der Dichtung gepreßt und von einem Motor 34 über ein Zahnradvorgelege 35 angetrieben. Auf einem Teilrahmen 37 ist eine Steuerrolle 36 befestigt, und der Teilrahmen 37 wird von einer Federeinrichtung 38 in Richtung auf die Antriebsrolle 33 gedruckt. Die Steuerrolle steht in Eingriff mit einer Innenfläche der Basisplatte der Dichtung, um die Dichtung in Eingriff mit der Antriebsrolle 33 zu drücken, so daß sich die Dichtung im Betrieb der Vorrichtung um ihre Achse dreht.

Ein Schleifkopf 57 mit einer angetriebenen Schleifscheibe 40 ist in bezug auf die gehalterte Dichtung 30 senkrecht verschiebbar montiert. Im Betrieb wird die Dichtung von der Antriebsrolle 33 gedreht, während sich die Schleifscheibe 40 dreht und der Schleifkopf 39 in der Senkrechten auf und ab bewegt wird. Auf diese Weise läßt sich die Innenbohrung derart genau schleifen, daß die radiale Abmessung der Dichtung im wesentlichen konstant ist.

hu: bü

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

(λ. Verfahren zur Endbearbeitung eines ringförmigen Gegenstandes zur Erzielung einer im wesentlichen konstanten radialen Wandstärke, wobei der Gegenstand zwischen mindestens zwei drehbaren Teilen gehalten wird, von denen mindestens ein drehbares Teil angetrieben ist, den Gegenstand dreht und unerwünschtes Material während dessen Dröftung durch eine dem sich drehenden Gegenstand richtig gegenüber ausgerichtete Bearbeitungseinrichtung entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand zur spanabhebenden Bearbeitung zwischen mindestens zwei Rollen (14, 16) mit im wesentlichen parallelen Achsen gebracht wird, von denen eine erste Rolle (14) räumlich fixiert angeordnet

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ORIGINAL INSPECTED

ist und die Innen- oder Außenfläche des Gegenstandes (11) berührt, während die andere, drehbare Rolle (16) normal zu ihrer Drehachse gegen die räumlich feststehend montierte erste Rolle (14) vorgespannt wird und außerdem gegen den Gegenstand (11) drückt, wobei die räumlich fest montierte drehbare Rolle (14) eine Bezugsfläche für die spanabhebende Bearbeitung darstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (11) während der spanabhebenden Bearbeitung zusätzlich durch Freilaufrollen (18) gehalten wird, die am Umfang des Gegenstandes angeordnet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (11) in einer spitzenlosen Bohrung-Rundschleifmaschine unter Drehung des Gegenstandes endbearbeitet wird (Figur 2, 3).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (11) in einer spitzenlosen Elektroentladevorrichtung unter Drehung des Gegenstandes (Figur 1) fertig bearbeitet wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroentladungsbearbeitung mit Hilfe eines Elektroentladekopfes (20) durchgeführt wird, der eine im wesentlichen kreisförmige, um ihre eigene Achse drehbare Elektrode (21) aufweist, wobei der Elektroentladekopf (20) auf einem Rahmen im wesentlichen in vertikaler Richtung sowie im wesentlichen parallel zur Drehachse der Elektrode (21) bewegbar ist und während der Drehung des Gegenstandes (11) eingeschaltet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektroentladekopf (20) parallel zur Drehachse der Elektrode (21) während der Spanabhebung hin und her bewegt wird, und daß der Elektroentladungsfunkenspalt durch im wesentlichen vertikale Verschiebung des Kopfes servogesteuert automatisch nachgestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (11) während seiner Drehung derart gehalten wird, daß seine Achse zwischen der Horizontalen und der Vertikalen liegt.

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8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der fertig bearbeitete Gegenstand (11) ein Dichtungselement für die Abdichtung eines drehbaren Teils gegenüber einem Gehäuse bildet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der fertig bearbeitete Gegenstand (11) eine Bürstendichtung ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die maschinelle Bearbeitung an den vorstehenden Borsten der Bürstendichtung vorgenommen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand ringförmig ist und an einer Stelle seines Umfanges einen radial verlaufenden Schlitz aufweist.
12. Vorrichtung zur Abtragung von Material vom Innenoder Außenumfang eines ringförmigen Gegenstandes mit Einrichtungen zum Halten und Drehen des Gegenstandes sowie mit maschinellen Bearbeitungseinrichtungen zur Abtragung von Material von der Innenoder Außenumfangsflache des Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung minde-

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stens zwei drehbare Antriebsrollen (14, 16) mit im wesentlichen zueinander parallelen Achsen aufweist, wobei eine Antriebsrolle (14) zur Bildung einer Bearbeitungsbezugsfläche für die maschinelle Bearbeitung lagefest montiert ist und die andere Antriebsrolle (16) eine Vorspanneinrichtung zum Andrücken normal zu ihrer Drehachse an die lagefest montierte erste Antriebsrolle (14) aufweist, während der Gegenstand (11) von den Antriebsrollen (14, 16) gehalten ist und seine Innen- und Außenfläche mit den beiden Antriebsrollen in Eingriff steht, und daß ein Antrieb zur Drehung mindestens einer der Antriebsrollen (14, 16) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Leerlauf rollen (18) zur Führung und Unterstützung des ringförmigen Gegenstandes (11) während dessen Einspannung zwischen den Antriebsrollen (14, 16).
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die maschinelle Bearbeitungseinrichtung eine spitzenlose Bohrung-Rundschleifmaschine ist (Figuren 2 und 3).
15. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungseinrichtung eine

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spitzenlose Elektroentladevorrichtung (Figur 1) ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroentladevorrichtung einen Elektroentladekopf (20) mit im wesentlichen kreisförmiger Elektrode (21) aufweist, die um ihre eigene Achse drehbar ist, und wobei der Elektroentladekopf (20) an einem Rahmen sowohl im wesentlichen in vertikaler Richtung als auch parallel zur Drehachse der Elektrode (21) verschiebbar angebracht ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Servosteuerungseinrichtung zur automatischen Steuerung der Vertikalverschiebung des Elektroentladekopfes (20) zur Nachstellung des Funkenspaltes zwischen dem Gegenstand (11) und der drehbaren Elektrode (21) während des Betriebes.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsrollen (14, 16) derart angeordnet sind, daß sie den Gegenstand (11) mit dessen Achse unter einem Winkel halten, der zwischen der Horizontalen und der Vertikalen liegt.

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19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der bearbeitete ringförmige Gegenstand (11) eine Bürstendichtung ist, die zur Abdichtung eines drehbaren Teils gegenüber einem Gehäuse dient, wobei die maschinelle Bearbeitungseinrichtung derart angeordnet ist, daß sie vorstehende Spitzen der Borsten der Bürstendichtung abträgt.

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