DE3854868T2

DE3854868T2 - Vorrichtung zum Läppen von inneren Oberflächen

Info

Publication number: DE3854868T2
Application number: DE3854868T
Authority: DE
Inventors: Gianfranco Cassanelli
Original assignee: MAS Srl
Current assignee: MAS Srl IMOLA BOLOGNA IT
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2008-10-21
Also published as: DE3854868D1; IT8703676A0; EP0314634A2; EP0314634A3; DE3889620D1; EP0526914A2; ES2053813T3; EP0314634B1; EP0526914B1; EP0526914A3; DE3889620T2; US4928434A; ES2083053T3; IT1221550B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Vorrichtung zum Läppen von inneren Oberflächen (s. zum Beispiel DE-A-1677 168).
Herkömmlicherweise werden Läppmaschinen oder Läppvorrichtungen verwendet, uni Polier- oder Einschleifarbeiten auszuführen, die für eine Präzisionsfertigstellung von hoher Qualität erforderlich sind, wie beispielsweise solche die von Bohrungen von Teilen aufgewiesen sind, die nach vorgeschriebenen festen Toleranzen hergestellt werden; ein typischer Fall ist herbei der von Laufbuchsen für Hydraulik- und Druckluftzylinder.
Der mit der Läppvorrichtung ausgeführte Vorgang ist ein Endbearbeitungsverfahren. Zu läppende Werkstücke können entweder wärmebehandelt oder unbehandelt sein, wobei die Wärmebehandlung dort angewandt wird, wo bei den Werkstücken ein bestimmter Grad von Oberflächenhärte gewährleistet sein muss. Es kann vorher eine Bearbeitung oder ein Schleifgang erfolgen, wonach dann das Läppen die letzte Phase bildet.
Es ist ein beachtlicher Genauigkeitsgrad mit Läppmaschinen erreichbar, sogar bis zu Bruchteilen von 1 mµ, und es ist daher sehr wichtig, alle Möglichkeiten zu vermeiden, die zu dimensionalen Ungenauigkeiten führen können, wie zum Beispiel Fehler in der Form.
Wenn mit einer Maschine gearbeitet wird, die zum Läppen von inneren Oberflächen bestimmt ist, wird eine solcher Möglichkeiten in dem Moment geboten, in dem das Läppwerkzeug in die fertigzustellende Bohrung eingeführt wird.
Der grösste Unterschied zwischen diesem Typ von Maschine und solchem zum äusseren Läppen, welcher auch flache Oberflächen fertigstellen kann, ist der, dass dieser hauptsächlich zur Fertigbearbeitung von zylindrischen Oberflächen von kreisförmigem Querscnitt ausgelegt ist und normalerweise in der vertikalen Achse arbeitet, wobei das Läppwerkzeug von oben in das Werkstück eintritt.
Um das Auftreten von Fehlern zu vermeiden, das heisst also jede ungewollte Aufweitung der Bohrung, hervorgerufen durch das Einführen des Läppwerkzeugs, wie oben erwähnt wurde, wird das Werkstück in einer schwingenden Einspannweise eingespannt und das Läppwerkzeug auf solche Weise gehalten, dass eine gerade noch spürbare Querschwingung erlaubt ist.
Diese sorgfältig kalkulierte Freiheit der Bewegung ist mit nacktem Auge nicht sichtbar (sind jedoch aufgruiid der Toleranzen, die allgemein vorgeselwieben sind, durch Vermessen des Werkstückes festzustellen), aber ausreichend, um die Bohrung und das Läppwerkzeug in die Lage zu versetzen, sich sanft einander anzupassen, sobald das Läppwerkzeug in das Werkstück eintritt und die Phase beginnt.
Trotz der sehr engen Toleranzeigenschaften in der Konstruktion der Läppmaschine, passiert es sehr selten, dass man das notwendige fehlerfreie koaxiale Ausrichten erhält, wenn das Läppwerkzeug in die Bohrung des Werkstückes eingeführt wird; genauer gesagt bewirkt das Fehlen jeder Möglichkeit des Seibstausrichtens einen konischen oder "bananenförmigen" Fehler, der noch stärker hervortritt, je grösser die Abweichung von der koaxialen Ausrichtung ist.
Aufgrund dessen, dass das innere Läppen ein Profil erzeugt, welches sich eher auf die geläppte Bolnung selbst bezieht als auf irgendeinen äusseren Wert (wie z.B. das lotrechte oder konzentrische Ausrichten zu anderen Oberflächen usw.), muss sorgfältig darauf geachtet werden, eine koaxiale Ausrichtung zwischen dem Läppwerkzeug und der Bohrung des Werkstückes zu erhalten, und zwar ohne dabei auf irgendeine Weise diese beiden Komponenten zu forcieren.
Heutzutage wird die Selbstausrichtung erhalten, indem der schwingende Einspannmechanismus durch einem System von rechtwinklig zueinander angeordneten Schlitten getragen wird, und zwar auf solche Weise, dass das Werkstück sich frei in der geeigneten Richtung bewegen kann, und unter Verwendung eines Läppwerkzeuges von einem zusammengesetzt ausgelegten Typ.
Bei einer solchen zusammengesetzten Ausführung enthält das Läppwerkzeug wie folgt: eine Trägerstange, deren oberes Ende mit einer schwingenden Spindel verbunden ist; einen Kegel, wel cher die Stange umgibt und eine gewisse Freiheit in der Querbewegung im Verhältnis zu dieser erlaubt; sowie eine Diamantschleifschale, die starr über dem Kegel befestigt ist.
Die Möglichkeit des Kegels, im Verhältnis zu der Stange zu schwingen wird auf diese Weise effeicht, indem ein leichter Spielraum zwischen den beiden Teilen gelassen und der Kegel von zwei mäßig lockeren Zapfen getragen wird. Diese sind einer auf jeder Seite angebracht, und zwar mit einem unterschiedlichen Abstand von Ende der Stange, und verbinden die beiden Teile miteinander.
Auf diese Weise werden der Kegel und die Stange daran gehindert, auseinanderzugleiten, während ein leichtes Schwingen erlaubt ist, dessen Ausdehnung von dem Spielraum abhängig ist. Das Läppwerkzeug und der derart beschriebene Spannmechanismus sind geeignet für Bohrungen von einem bestimmten Durchmesser, neigen jedoch dazu, Probleme auszulösen, wenn erheblich kleine Bohrungen geläppt werden sollen.
Genauer gesagt sind bei einem Läppwerkzeug des betreffenden zusammengesetzten Typ für kleine Durchmesser die Wände des Kegels und der Diamantschleifschale notwendigerweise dünn, so dass, wenn auf ein Hindernis getroffen wird oder auf jeden Fall, wenn aus irgendeinem Grunde die Umdrehungsgeschwindigkeit des Werkzeugs abfällt, die Stange einem erhöhten Drehmoment unterzogen wird. Dieses höhere Drehmoment wird von der Stange durch die beiden Zapfen auf den Kegel und die Schale übertragen, und zwar mit besonders konzentrierten Belastungen auf die entgegengesetzten Enden der Zapfen. Jedoch sind der Kegel und die Schleifschale oftmals nicht dich genug, um den Druck auszuhalten, der durch die Enden der Zapfen auf sie ausgeübt wird, wodurch sie als Ergebnis nach aussen gezwungen und verzogen werden.
In einer solchen Lage werden auf der äusseren Oberfläche der Diamantschleifschale Beulen gebildet, welche, wenn auch nicht gross, ausreichend sind, um den Querschnitt der Schleiffläche zu vergrössern und deren Wirkung in einem bestimmten Bereich zu verstärken, und zwar mit dem Ergebnis, dass die geläppte Oberfläche ungenau sein wird; es kann zum Beispiel passieren, dass das Läppwerkzeug sich in der Bohrung des Werkstückes festfrisst und bricht.
Wenn Bohrungen von kleinem Durchmesser geläppt werden sollen und/oder speziell eine grössere Präzision gefordert wird, können ebenfalls Probleme mit der Bewegung des schwingenden Einspannmechanismus auftreten; genauer gesagt wird der Einspannmechanismus nicht gegen einen leichtere ausgetauscht, der für kleinere Werkstücke geeignet ist, und es passiert daher, dass das Gewicht des kleineren Läppwerkzeuges, das für die kleine Bohrung erforderlich ist, oft nicht ausreicht, um die Einspanneinrichtung und das Werkstück zu verschieben und diese somit in eine koaxiale Ausrichtung zu bringen.
Weiterhin ist es nicht immer wirksam möglich, den Einspannme chanismus gegen einen anderen von einer anderen Grösse auszutauschen, um ihn schwereren oder leichteren Werkstücken anzupassen.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher, die oben erwähnten Nachteile in Bezug auf den schwingenden Einspannmechanismus für das Werkstück zu vermeiden.
Der gewünschte Zweck wird effeicht durch einen verbesserten Einspannmechanismus zur Befestigung, wie er in Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den anhängenden Ansprüchen beschrieben.
Der verbesserte Werkstück-Einspannmechanismus nach der Erfindung ist von wenigstens drei Kabeln aufgehängt, welche durch die jeweiligen peripheren und in einem Stück mit dem Einspannmechanismus ausgebildeten Montagekörper gehen; somit können der Einspannmechanismus und das Werkstück körperlich in jeder gegebenen Ebene schwingen und sind gleichzeitig mit einem Dämpfungssystem versehen.
Die Beweglichkeit des Einspannmechanismus kann eingestellt werden durch Spannen oder Lockern der Kabel, um ihn dem Gewicht des Werkstückes anzupassen und, wenn vorhanden, den mechanischen Widerstand zu verdrängen, der durch die Läppwirkung erzeugt wird.
Die Erfindung wird nun im Detail beschrieben, und zwar durch ein Beispiel und mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen, von denen
Abb. 1 und 2 einen Werkstück-Einspannmechanismus nach der vorliegenden Erfindung jeweils in Plandarstellung und im axialen Schnitt zeigt;
Abb. 3 zeigt ein Läppwerkzeug, zu verwenden mit dem Werkstück-Einspannmechanismus wie in den Abbildungen 1 und 2, das in der vorliegenden Spezifizierung nicht beschrieben ist, sondern ursprünglich dem EP-A-O 314 634 derselben Anmelderin unterliegt.
Der Einspannmechanismus 1, welcher zum Beispiel aus dem herkömmlichen Typ eines seibstausrichtenden Einspannmechanismus bestehen kann, ist durch wenigstens drei Längselemente aufgehängt, die als Kabel 5 und 6 ausgelegt und an feststehenden Supporten verankert sind, die von den Seitenwänden eines vertikal angeordneten Hohlrahmens 16 aufgewiesen werden (s. Abb. 1), welcher auf herkömmliche Weise fest mit dem Maschinenbett verbunden ist. Bei der dargestellten Ausführung sind die Kabel 5 und 6 in zwei Paaren angeordnet, und zwar auf unterschiedlichen Höhen, so dass ein gegenseitiger Kontakt verhindert wird. Tatsächlich kann gesehen werden, dass die beiden Kabel eines jeden Paares parallel verlaufen und im rechten Winkel zu dem verbleibenden Paar angeordnet sind.
Die Kabel 5 und 6 sind dem Einspannmechanismus 1 über vier periphere hohle Montagekörper 14 zugeordnet, welche paarweise befestigt sind und Positionen belegen, die sich im Verhältnis zu der vertikalen Achse des Einspannmechanismus 1 diametral gegenüberliegen.
In der Abbildung 1 kann gesehen werden, dass der Durchmesser des Durchlasses 15 durch einen jeden Montagekörper 14 vom Ende zur Mitte hin abnehmend ist, wodurch im wesentlichen ein Doppelkonus mit dem Profil eines Stundenglases gebildet wird, dessen engster Anschnitt abgerundet ist, um an diesem Punkt jedes übermässige Aufbauen voll Spannungen zu vermeiden.
Der Mindestdurchmesser des Durchlasses 15 entspricht im wesentlichen dem Durchmesser des jeweiligen Kabels 5 oder 6, und zwar auf solche Weise, dass jede unerwünschte Seitenbewegung des Einspannmechanismus im Verhältnis zu den Kabeln 5 und 6 vermieden wird.
Die beiden Enden eines jeden Kabels 5 und 6 laufen durch die Seitenwände des Rahmens 16 und werden am Herausrutschen durch entsprechende fest oder lösbare Blockierelemente (17) gehindert, die ausserhalb des Rahmens angeordnet sind. Bei der in den Abbildungen 1 und 2 gezeigten Ausführung ist jedes Kabel 5 und 6 durch ein festes Blockierelement 17 und ein lösbares Element oder Klemme gesichert.
Mit 18 ist eine Vorrichtung bezeichnet, die jedes Kabel 5 und 6 an jedem Ende umfasst, angeordnet zwischen der entsprechenden Klemme 17 und dem Rahmen 16, welche zur Regulierung der Spannung des zugeordneten Kabels dient. Jede solche Vorrichtung 18 besteht aus einem aussen mit einem Gewinde versehenen Hohlkörper 19, der fest mit dem Kabel 5 oder 6 verbunden ist, einer Einstellmutter 20, die auf das Gewindeelement 19 aufge schraubt ist, und einem Satz von Belleville-Tellerfedern 21, durch welche das Gewindeelement 19 eingesetzt ist. Wo die Vorrichtung so eingebaut ist, dass sie auf die Klemme 17 drückt, kann ebenso ein Abstandsring 22 eingesetzt werden, wie in den Abbildungen 1 und 2 gezeigt ist.
Durch das Drehen der Einstellmutter 20 in der einen oder der anderen Richtung entlang dem Gewindeelement 19 kann das entsprechende Kabel 5 und 6 gespannt oder gelockert werden, um es der Grösse des Werkstückes anzupassen, und was noch wichtiger ist, um es dem Gewicht desselben anzupassen. Die Kabel 5 und 6 müssen gut gezogen sein für grosse und sperrige Teile, um eine zu lockere Aufhängung zu vermeiden, während für leichtere Werkstücke eine lockerere Einstellung erforderlich ist, so dass eine vernünftige Bewegungsfreiheit erlaubt wird, wenn das Läppwerkzeug in die Bohrung eintritt.
Auf jeden Fall wird den Kabeln 5 und 6 ein gewisser Grad von Elastizität gesichert, und zwar dank der Wirkung der Federn 21, welche nur selten bis zur Grenze zusammengedrückt werden.
Aus den Abbildungen 1 und 2 geht deutlich hervor, dass der Einspannmechanismus 1 in der Lage ist, eine Bewegung in praktisch jeder Richtung auszuführen; die Anordnung der Kabel 5 und 6 erlaubt einen Mindestgrad an Umdrehung nicht nur um die vertikale Achse, sondern ebenfalls um jede gegebene horizontale oder geneigte Achse.

Claims

1. Vorrichtung zum Läppen von inneren Oberflächen, enthaltend: ein zusammengesetztes Läppwerkzeug (12) und einen Werkstück- Einspannmechanismus (1), positioniert unterhalb der Spindel und in der Lage um eine Achse zu schwingen, die im wesentlichen koaxial oder wenigstens parallel zu der des Läppwerkzeugs (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspannmechanismus (1) von wenigstens drei, als Kabel (5, 6) ausgelegten länglichen Elementen aufgehängt getragen wird, welche durch die jeweiligen peripheren hohlen Montagekörper (14) geführt werden, die von dem Einspannmechanismus selbst aufgewiesen sind.

2. Vorrichtung nach Patentansprüch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstück-Einspannmechanismus (1) frei aufgehängt von zwei Paaren von parallelen Kabeln (5, 6) getragen wird, die im rechten Winkel zueinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Paare von Kabeln (5, 6) in unterschiedlicher Höhe voneinander angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Durchlasses (15) durch einen jeden peripheren hohlen Montagekörper (14) von den Enden zur Mitte hin abnehmend ist.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung der Kabel (5, 6) durch flexible Mittel einstellbar ist, und zwar verhältnismässig zu den Abmessungen und dem Gewicht des zu läppenden Werkstückes und umgekehrt zu dazu proportioniert.

6. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden eines jeden Kabels (5, 6) in jeweilige permanente Halterungen (16) eingeführt sind und ein Lösen des Werkstückes verhindert wird, und zwar durch feststehende oder lösbare Blockierelemente (17), die ausserhalb der Halterungen angebracht sind, und dadurch, dass wenigstens ein Ende eines jeden Kabels (5, 6) mit einer flexiblen Spannungsregeleinrichtung (18) verbunden ist, die sich zwischen dem Blockierelement (17) und der permanenten Halterung (16) befindet.

7. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (16) von den Seitenwänden eines vertikal angeordneten Hohlrahmens (16) aufgewiesen werden.

8. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne flexible Spannungsregeleinrichtung (18) aus einem aussen mit einem Gewinde versehenen Hohlkörper (19) besteht, der das Kabel (5, 6) umfasst und fest mit diesem verbunden ist, einer Einstellmutter (20), die aus das Gewindeelement (19) aufgeschraubt ist, und aus einer Feder (21), durch welche wenigstens das Gewindeelement (19) auf solche Weise eingesetzt ist, dass die Mutter (20) entlang dem Gewindeelement zurück- oder vorgeschraubt werden kann, um die Spannung des entsprechenden Kabels (5, 6) zu erhöhen oder zu lockern.