DE3132560A1

DE3132560A1 - "Verfahren und Werkzeugmaschine zur Rundbearbeitung exzentrischer Wellenquerschnitte, insbesondere Kurbelwellen-Hubzapfen"

Info

Publication number: DE3132560A1
Application number: DE19813132560
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dipl.-Ing. 4407 Steyr Blaimschein
Original assignee: GFM Gesellschaft fuer Fertigungstechnik und Maschinenbau AG
Current assignee: GFM Gesellschaft fuer Fertigungstechnik und Maschinenbau AG
Priority date: 1981-08-18
Filing date: 1981-08-18
Publication date: 1983-03-03
Also published as: JPS5845850A; US4494280A

Description

GFM Gesellschaft für Fertigungstechnik und Maschinenbau Gesellschaft m.b.H., Steyr, Österreich

Verfahren und Werkzeugmaschine zur Rundbearbeitung exzentrischer Wellenquerschnitte, insbesondere Kurbelwellen-Hubzapfen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rundbearbeitung exzentrischer Wellenquerschnitte, insbesondere Kurbelwellen-Hubzapfen, mit einem rotierenden bzw. schvingenden außenschneidenden Werkzeug, wie Schleifscheibe,Superfinish-Einrichtung, Stirnfräser od. dgl., welches Werkzeug längspositioniert an den entsprechenden Querschnitt angestellt wird.und diesen während eines Rundvorschubes bearbeitet.

Um eine höhere Oberflächenqualität, engere Maßtoleranzen u. dgl. erreichen zu können, müssen Werkstücke oft in mehreren Arbeitsschritten bearbeitet und meist nach einem vorangegangenen Fräsen oder Drehen einer besonderen Feinbearbeitung durch Schleifen, Superfinish usw. unterworfen werden, wozu rotierende oder schwingende Werkzeuge mit wirksamer Außenkontur Verwendung finden. Der Einsatz dieser angetriebenen Werkzeuge ist bisher aber für die Bearbeitung vor allem von exzentrischen Wellenquerschnitten, beispielsweise den Hubzapfen einer Kurbelwelle, zeitraubend, umständlich und verlangt darüber hinaus aufwendige Maschinenkonstruktionen, da das Werkstück für den Rundvorschub

bei der Bearbeitung zu sorgen hat, wozu das Werkstück jeweils um die Achse des betreffenden exzentrischen Querschnittes gedreht werden muß. Dies bedingt ein außermittiges Spannen des Werkstückes, ein jeweiliges Umspannen für die Bearbeitung mehrerer Querschnitte, einen aufwendigen Antrieb für das Werkstück sowie ein unwuchtiges Drehen des Werkstückes mit entsprechender Beeinträchtigung der Bearbeitungsverhältnisse.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mangel zu beseitigen und ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, das eine vergleichsweise schnelle, rationelle und aufwandsarme Rundbearbeitung exzentrischer Wellenquerschnitte erlaubt. Außerdem soll eine möglichst einfache, zur Durchführung dieses Verfahrens bestens geeignete Werkzeugmaschine geschaffen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß das Werkstück stillstehend gespannt und das angetriebene Werkzeug für die Bearbeitung entlang einer das Werkstück umrundenden Kreisbahn bewegt, wobei Werkstück und Werkzeug nach dem Längspositionieren jeweils relativ zueinander querverschoben werden, bis die Achse des zu bearbeitenden Querschnittes und die Achse der dem Werkzeug zugeordneten Kreisbahn zusammenfallen. Auf Grund des während der Bearbeitung stillstehenden Werkstückes und des auch den Rundvorschub vollziehenden Werkzeuges können mit vergleichsweise einfachen Konstruktionsmitteln optimale Schnitt- und Bearbeitungsverhältnisse erreicht werden, wozu noch kommt, daß die Kreisbahnführung des Werkzeuges einfacher und exakter möglich ist als der Drehantrieb des unwuchtigen Werkstückes. Auch statt des außermittigen Spannens und häufigen Umspannens des Werkstückes ist nur mehr ein vergleichsweise schwierigkeitsloses, rasch

durchführbares Querverschieben erforderlich, wobei sowohl das undrehbar gespannte Werkstück verschoben und das Werkzeug festgehalten als auch umgekehrt, das undrehbar gespannte Werkstück überhaupt ortsfest und unbeweglich gespannt und das Werkzeug querverschoben werden kann. ,Auf keinen Fall ist ein Umspannen oder ein Drehen des Werkstückes erforderlich, gleichgültig ob ein zentrischer oder exzentrischer Querschnitt bearbeitet wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich besonders eine Werkzeugmaschine mit einem Maschinenbett, auf dem zwei Spannstöcke und ein Werkzeugschlitten relativ zueinander längsverschiebbar sitzen, wobei als Werkzeugschlitten ein Kreuzschlitten dient oder die Spannstöcke mit in Normalebenen zur Werkstückachse verschiebbaren Spannfuttern od. dgl. ausgerüstet sind und wobei der Werkzeugschlitten einen an sich bekannten antreibbaren Ringträger aufweist, in dem verstellbar ein Radialschlitten od. dgl. für eine das Werkzeug samt zugehörigem Antrieb umfassende Bearbeitungseinheit geführt ist. Ein solcher Ringträger bringt praktisch von selbst die Kreisbahnbewegung des Werkzeuges mit sich, wobei durch den Radialschlitten das Werkzeug schwierigkeitslos radial an das Werkstück angestellt werden kann. Da der Radialschlitten Werkzeug und zugehörigen Antrieb als Bearbeitungseinheit aufnimmt, läßt sich das Werkzeug trotz seines speziellen Antriebes ohne Einschränkung der Anstellung und dem Vorschub entsprechend beliebig führen, wobei auch eine stabile Halterung für das eigentliche Werkzeug gewährleistet ist. Der Ringträger muß allerdings groß genug sein, um das Werkstück umschließen und gegenüber dem Werkstück auch axial verschoben werden zu können, wobei das Längspositionieren

in üblicher Weise je nach Maschinenkonzeption durch Verfahren des Schlittens selbst oder auch durch gemeinsames Verschieben der beiden das Werkstück spannenden Spannstöcke erfolgt. Nach dem Positionieren läßt sich dann ebenso schnell und schwierigkeitslos die Achse des Ringträgers mit der Achse des zu bearbeitenden Querschnittes zur Deckung bringen, indem mittels Kreuzschlitten der Ringträger in die jeweilige Richtung normal zur Werkstückachse oder auch das Werkstück durch entsprechend synchrones Verschieben der Spannfutter parallel zu sich in entsprechender Richtung und um das Maß der Exzentrizität bewegt wird. Nun kann der Radialschlitten zum Anstellen des Werkzeuges verstellt und der Ringträger für den Rundvorschub des rotierenden oder schwingenden Werkzeuges zur gewünschten Bearbeitung des Querschnittes in Drehung versetzt werden. Nach der eigentlichen Bearbeitung wird In die Ausgangslage zurückgefahren und die Maschine ist sofort wieder für den nächsten Arbeitsgang bereit.

In der Zeichnung 1st der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in Seiten ansieht, die

Fig. 2 und 3 eine dieser Werkzeugmaschine zugeordnete Bearbeitungseinheit in Stirnansicht bzw. im Axialschnitt größeren Maßstabs sowie die Fig. h und 5 zwei andere Ausführungsbeispiele einer entsprechenden Bearbeitungseinheit im der Fig. 3 entsprechenden Axialschnitt. Um exzentrische Wellenquerschnitte, beispielsweise die Hubzapfen 1 von Kurbelwellen 2 rationell rundbearbeiten zu können, ist eine Werkzeugmaschine 3 vorgesehen, die ein Maschinenbett 4, zwei zwischen sich

das Werkstück aufnehmende Spannstöcke 5,6, zwei das Werkstück zusätzlich abstützende Lünetten 7,8 und einen in Maschinenlängsrichtung am Maschinenbett 4 verschiebbaren Längsschlitten 9 mit einem als Kreuzschlitten ausgebildeten Werkzeugschlitten 10 aufweist. Im Werkzeugschlitten ist ein Ringträger 11 dreh- und antreibbar gelagert, in dem verstellbar ein Radialschlitten geführt ist, welcher Radialschlitten eine aus Werkzeug samt zugehörigem Antrieb bestehende Bearbeitungseinheit 13 aufnimmt.

Wie in den Fig. 2 und 3 angedeutet, kann beispielsweise dem im Ringträger 11 geführten Radialschlitten 12a eine Bearbeitungseinheit 13 zugeordnet sein, die aus einer Schleifscheibe 14, einem Riementrieb od.dgl. 15 und zugehörigem Antriebsmotor 16 besteht, wobei zur Verstellung des Schlittens 12a und damit zum Anstellen der Schleifscheibe 14 an den zu bearbeitenden Wellenquerschnitt eine über den Motor 17 antreibbare Stellspindel 18 vorgesehen sein kann, die in eine Stellmutter 19 des Radialschlittens 12a eingreift.

Die Bearbeitungseinheit gemäß Fig. 4 besteht wiederum aus einer im Radialschlitten 12b eingesetzten Superfinish-Einrichtung 20, deren Superfinish-Stein über einen nur angedeuteten Pne.umatiktrieb 22 in Schwingung versetzt wird. Zum Verstellen des Radialschlittens 12 ist auch hier ein Verstelltrieb mit Motor 17,Verstellspindel 18 und Verstellmutter 19 vorgesehen, wobei allerdings schwingungsdämpfende Einlagen 23 eine Schwingungsübertragung auf den Ringträger 11 unterbinden sollen.

Wie in Fig. 5 veranschaulicht, kann der Radialschlitten 12c auch eine Bearbeitungseinheit aufnehmen, die mit einem Fräswerkzeug, beispielsweise einem Stirn-

3 1 3 2 5 6 Ü

fräser 24, bestückt ist. Dieser Stirnfräser 24 sitzt auf einer im Radialschlitten 12c gelagerten Antriebsspindel 25 und wird über den Motor 26 angetrieben. Zum Verstellen des Radialschlittens 12c dient hier ein über den Motor 27 antreibbares Ritzel 28, das mit einer Zahnstange 29 des Radialschlittens 12c kämmt.

Mit Hilfe des Ringträgers 11 kann die Bearbeitungseinheit auf einer Kreisbahn um das Werkstück 2 bewegt werden, so daß zu einer einfachen Rundbearbeitung exzentrischer Querschnitte dieser Ringträger nach seinem Längspositionieren nur quer verschoben zu werden braucht; bis er koaxial zum betreffenden exzentrischen Wellenquerschnitt liegt und dann auf rationelle Weise für den Rundvorschub sorgen kann. Durch Drehung des Ringträgers 11 wird ja der in ihm geführte Radialschlitten 12 und damit die Bearbeitungseinheit rund um das Werkstück mitbewegt, so daß die gewünschte Bearbeitung schwierigkeitslos erfolgen kann, zu der der Radialschlitten im erforderlichen Maße verstellbar ist. Zur Versorgung und Steuerung der Bearbeitungseinheit 13 auf dem Radialschlitten 12 und des Verstelltriebes vom Radialschlitten selbst sind beispielsweise einfache Ringleitungen 30 zwischen Ringträger 11 und Werkzeugschlitten 10 vorgesehen.

Leerseite

Claims

"Verfahren und Werkzeugmaschine zur Rundbearbeitung exzentrischer Wellenquerschnitte, insbesondere Kurbelwellen-Hubzapfen"

Patentansprüche

/iT) Verfahren zur Rundbearbeitung exzentrischer Wellenquerschnitte, insbesondere Kurbelwellen-Hubzapfen, mit einem rotierenden bzw. schwingenden außenschneidenden Werkzeug, wie Schleifscheibe, Superfinish-

- Einrichtung, Stirnfräser od. dgl., welches Werkzeug längspositioniert an den entsprechenden Querschnitt angestellt wird und diesen während eines Rundvorschubes bearbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück stillstehend gespannt und das angetriebene Werkzeug für.die Bearbeitung entlang einer das Werkstück umrundenden Kreisbahn bewegt wird, wobei Werkstück und Werkzeug nach dem Längspositionieren jeweils relativ zueinander querverschoben werden, bis die Achse des zu bearbeitenden Querschnittes und die Achse der dem Werkzeug zugeordneten Kreisbahn zusammenfallen.
2. Werkzeugmaschine zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Maschinenbett, auf dem zwei Spannstöcke und ein Werkzeugschlitten relativ zueinander längsverschiebbar sitzen, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkzeugschlitten ein Kreuzschlitten dient oder die Spannstöcke mit in Normalebenen zur Werkstückachse verschiebbaren Spannfuttern od. dgl. ausgerüstet sind und daß der Werkzeugschlitten einen an sich bekannten antreibbaren Ringträger aufweist, in dem verstellbar ein Radialschlitten od. dgl. für eine das Werkzeug samt zugehörigem Antrieb umfassende Bearbeitungseinheit geführt ist.

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