DE60126707T2

DE60126707T2 - Vorrichtung zum Bearbeiten von zylindrischen Laufflächen mittels eines Schleifbandes

Info

Publication number: DE60126707T2
Application number: DE60126707T
Authority: DE
Inventors: Richard Bonachera; Raymond Millot
Original assignee: Procedes et Machines Speciales Ste
Current assignee: Procedes et Machines Speciales Ste
Priority date: 2000-05-04
Filing date: 2001-04-30
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-05-01
Also published as: EP1160054A1; FR2808463A1; DE60126707D1; JP2001353652A; ES2282212T3; EP1160054B1; FR2808463B1; US6454638B2; US20010041523A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zur Bearbeitung von zylindrischen Lagerzapfen an Werkstücken mittels Schleifband, insbesondere von Kurbelwellenlagerzapfen und Hubzapfen von Kurbelwellen, wobei zur Bearbeitung der Lagerzapfen ein Träger verwendet wird, an dem drei Andruckköpfe für das Schleifband im Dreieck so angeordnet sind, dass sie in Richtungen bewegbar sind, die die Achse der zu bearbeitenden Lagerfläche schneiden.
Derartige Maschinen zum Superfinishing sind beispielsweise aus der FR-A-2 636 877, der FT-A-2 702 693 sowie der FR-A-2 719 516 bekannt. Gemäß diesen Druckschriften tragen diese Andruckköpfe für das Schleifband Andruckstücke für das Schleifband in Gestalt von Manschetten, die eine große Härte aufweisen können und sich über einen mehr oder weniger großen Umfangswinkel erstrecken, was es insbesondere möglich macht, eventuelle Gestaltsfehler zu korrigieren, die durch die vorausgehenden Bearbeitungsvorgänge verursacht wurden. Hingegen sind diese Andruckköpfe mit ihren speziellen Andruckstücken für einen ganz bestimmten Durchmesser vorgesehen, was dazu führt, dass eine mit diesen Andruckköpfen versehene Maschine nur zur Bearbeitung von genau vorbestimmten Werkstücken verwendet werden kann, beispielsweise den Kurbelwellen eines Motormodells. Andererseits ist es aus Gründen der Flexibilität zweckmäßig auf derselben Maschine, beispielsweise Kurbelwellen für unterschiedliche Ausführungen desselben Motortyps bearbeiten zu können, ebenso wie Kurbelwellen von unterschiedlichen Motortypen, bei denen insbesondere die Hubzapfen und/oder die Lagerzapfen unterschiedliche Durchmesser aufweisen können.
Die oben erwähnten Probleme hinsichtlich des Durchmessers der zu bearbeitenden Lagerzapfen trifft in gleicher Weise hinsichtlich der Länge der Lagerzapfen zu.
Dazu kommt, dass unter Berücksichtigung der Härte und des Umfangswinkel, mit denen die Andruckstücke mit den Lagerflächen in Eingriff kommen, die bekannten Maschinen für die Bearbeitung von Lagerzapfen von gegossenen Kurbelwellen nicht vollständig befriedigend sind, da die Andruckstücke, die bei solchen Maschinen verwendet werden, nicht in der Lage sind die Graphitcluster der Lagerzapfen abzutragen.
Die vorliegende Erfindung hat eine Bearbeitungsmaschine mit Schleifband zum Gegenstand, die sich durch eine große Flexibilität hinsichtlich der möglichen Durchmesser der Lagerzapfen auszeichnet, und zwar mittels derselben Andruckköpfe für das Schleifband. Die Erfindung hat ferner eine Bearbeitungsmaschine mit Schleifband zum Ziel, die sich durch eine große Flexibilität hinsichtlich der Länge der Lagerzapfen auszeichnet, die mittels derselben Andruckköpfe für das Schleifband und mit denselben Schleifbändern bearbeitbar sind. Die Erfindung betrifft ferner eine Bearbeitungsmaschine mit Schleifband, die sich durch eine verbesserte Effizienz bei der Bearbeitung von Lagerzapfen von gegossenen Kurbelwellen auszeichnet.
Die Maschine, die Gegenstand der Erfindung zur Bearbeitung von zylindrischen Lagerzapfen an Werkstücken mittels Schleifband insbesondere von Kurbelwellenlagerzapfen und/oder Hubzapfen an Kurbelwellen ist, weist zur Bearbeitung eines Lagerzapfens einen Träger auf, an dem drei Andruckköpfe für Schleifbänder im Dreieck so angeordnet sind, dass sie in Richtungen bewegbar sind, die in Richtung auf die Achse des zu bearbeitenden Lagerzapfens konvergieren. Jeder Andruckkopf trägt zwei Andruckstücke, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind und von denen jedes derart gestaltet ist, dass es das Schleifband gegen den Lagerzapfen längs einer Umfangsflächen andrückt, die im Wesentlichen auf eine Erzeugende beschränkt ist, die zu der Achse der Lagerzapfens parallel ist. Vorteilhafterweise sitzt jedes Andruckstück mit Presssitz in einer Aufnahme des Andruckkopfes.
Das Andruckstück kann vorteilhafterweise eine zylindrisch gekrümmte Andruckfläche aufweisen, vorzugsweise mit einem Krümmungsradius, der kleiner ist als der Krümmungsradius der Lauffläche und der insbesondere kleiner ist als der halbe Krümmungsradius des Lagerzapfens.
Jeder Andruckkopf für das Schleifband kann vorteilhafterweise zwei in Umfangsrichtung beabstandete Andruckstücke tragen, vorzugsweise mit einem Abstand voneinander, der im Wesentlichen dem Zwischenraum zwischen den benachbarten Andruckstücken benachbarter Andruckköpfe entspricht, bezogen auf den Mittelwert aus dem kleinsten und dem größten Durchmesser der Lagerzapfen, die auf derselben Maschine bearbeitet werden sollen. Vorzugsweise kann jedes Andruckstück aus einem Elastomermaterial mit einer Shore-Härte kleiner gleich 100 bestehen.
Falls der Lagerzapfen tonnenförmig ausgeführt ist mit einer Bombierung, die bei der Superfinishbehandlung erhalten bleiben soll, ist es möglich, dass jedes Andruckstück für das Schleifband längs der Achse des Lagerzapfens zwei Endbereiche mit größerer Härte aufweist, die beidseits eines Bereiches mit geringerer Härte angeordnet sind. Beispielsweise können die Endbereiche einer Shore-Härte in der Größenordnung von 95 und der Zwischenbereich eine Shore-Härte in der Größenordnung von 65 aufweisen.
Um mit derselben Maschine Lagerzapfen unterschiedlicher Länge bearbeiten zu können, ohne das Schleifband, die An druckköpfe oder die an den Andruckköpfen gehalterten Andruckstücke wechseln zu müssen, ist es vorteilhaft, die Länge der Andruckstücke und die Breite des Schleifbandes kleiner als die Länge des Lagerzapfens des kürzesten Lagerzapfens zu halten und den Träger an dem die Andruckköpfe für das Schleifband befestigt sind, während der Bearbeitung des Lagerzapfens eine Oszillationsbewegung mit geringer Geschwindigkeit und großer oder mittlerer Amplituden aufzuprägen, was zu einer schlingernden Bewegung des Schleifbands auf der Lagerfläche des Werkstücks führt, die in der üblichen Weise in eine Drehbewegung versetzt ist. Diese Schlingerbewegung mit dem Schleifband ist unabhängig von der Oszillationsbewegung mit hoher Geschwindigkeit und geringer Amplitude, die in bekannter Weise das Werkstück während der Superfinishbearbeitung erfährt.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ist nachstehend im Detail ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das der Erläuterung dient und hinsichtlich der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine nicht beschränkend ist; in den Figuren zeigen:
1 schematisiert die drei Andruckköpfe für das Schleifband mit jeweils zwei Andruckstücken, in einer Bearbeitungsstellung an einem Lagerzapfen mit großem Durchmesser;
2 dieselben drei Köpfe in einer Stellung bei der Bearbeitung eines Lagerzapfens mit kleinem Durchmesser;
3 einen Andruckkopf mit einem Andruckstück mit in Axialrichtung sich verändernder Härte, zur Bearbeitung eines bombierten oder tonnenförmigen Lagerzapfens, und
4 einen Andruckelkopf mit einem Andruckstück und einem Schleifband mit verminderter Breite sowie die Schlingerbewegung des Schleifbands gegenüber dem Lagerzapfen.
Gemäß 1 sind in an sich bekannter Weise drei Andruckköpfe 1a, 1b und 1c im Dreieck an einem nicht dargestellten Support angeordnet, beispielsweise einem Arm einer Maschine zum Superfinishing von Kurbelwellenlagerzapfen und/oder Hubzapfen von Kurbelwellen, wobei die Andruckköpfe 1a, 1b und 1c in längs Richtungen (Pfeile 2a, 2b und 2c) beweglich sind, die zu der Achse 3 eines zu bearbeitenden zylindrischen Lagerzapfens konvergieren. Derartige Maschinen zum Superfinishing mittels eines Schleifbands 5 sind an sich allgemein bekannt, beispielsweise aus den zuvor erwähnten Druckschriften und, soweit es den allgemeinen Aufbau und die Funktionsweise betrifft, ist es hier nicht erforderlich, diese im Einzelnen im Rahmen der vorliegenden Anmeldung genauer zu beschreiben.
Jeder Andruckkopf 1 trägt auf seiner dem zu bearbeitenden Lagerzapfen 4.1 zugekehrten Seite zwei Andruckstücke 7, die zu der Achse 3 parallel sind, von denen jedes von einem zylindrischen Rundstück gebildet ist, dessen Achse parallel zu der Achse 3 der Lauffläche verläuft und die einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als der Durchmesser des Lagerzapfen 4.1. Die Andruckstücke 7 jedes Andruckkopfes 1 sind voneinander in Umfangsrichtung mit einem (winkelmäßigen) Abstand 1 beabstandet, der etwas größer ist als der (winkelmäßige) Abstand f1, der die beiden benachbarten Andruckstücke der beiden aufeinander folgenden Andruckköpfe voneinander trennt, dessen Andruckstücke das Schleifband gegen den Lagerzapfen 4.1. andrücken.
Es ist zu erwähnen, dass jedes Andruckstück 7, das fest mit dem Andruckkopf 1 verbunden ist, hier unter Presssitz in einer Aufnahme 8 montiert ist, die von einer Öffnung gebildet ist, die so in dem Andruckkopf ausgebildet ist, dass ein Segment des zylindrischen Andruckstücks von beispielsweise 120° durch die Fläche 6 des Andruckkopfes 1 vorsteht.
Jedes Andruckstück 7 wird vorzugsweise von einem Material mit einer Shore-Härte von kleiner gleich 100 gebildet, beispielsweise einem Elastomer, wie es unter der Markenbezeichnung COURBHANE der Firma Societe COURBIS SYNTHESE aus F-26100 ROMANS SUR ISERE vertrieben wird.
Der Durchmesser der Andruckstücke 7 wird als Funktion des Durchmessers des zu bearbeitenden Lagerzapfens 4 so gewählt, dass die Andruckstücke mit dem Lagerzapfen unter Zwischenlage des Schleifbandes 5 längs einer Kontaktfläche in Berührung stehen, die im Wesentlichen auf die Erzeugenden der Lauffläche des Lagerzapfens beschränkt sind.
Zufolge der beschränkten Härte des Materials für die Andruckstücke und der Gestalt der Andruckstücke, die für die Berührung zwischen dem Schleifband und dem Lagerzapfen am Ort des Andruckstücks sorgen, die im Wesentlichen längs einer Erzeugenden der Lauffläche des Lagerzapfens erfolgt, wird es den Andruckstücken ermöglicht das Schleifband 5 in das Material des Lagerzapfens "einzudringen" zu lassen und im Falle von Lagerzapfen von gegossenen Kurbelwellen, die Graphitkörner an der Oberfläche der Lagerzapfen abzutragen.
Unter Berücksichtigung des Umstands, dass auf jedem Andruckkopf 1 zwei Andruckstücke 7 mit zylindrischer Andruckfläche vorhanden sind, deren Durchmesser gegenüber dem Durchmesser der zu bearbeitenden Zapfen reduziert ist, ist es möglich, mit denselben Andruckköpfen 1, die dieselben Andruckköpfe 7 tragen, Zapfen 4 mit unterschiedlichen Durchmessern zu bearbeiten, wie dies aus einem Vergleich der 1 mit der 2 zu ersehen ist, in der zu sehen ist, dass der Durchmesser des zu bearbeitenden Zapfens 4.2 deutlich kleiner ist als der Durchmesser des Zapfens 4.1 aus 1.
In 2 ist der (winkelmäßige) Abstand e2, der zwei benachbarte Druckstücke 7 von zwei benachbarten Andruckköpfen 1 trennt, kleiner als der (winkelmäßige) Abstand f2, der die beiden Druckstücke 7 ein und desselben Kopfes 1 voneinander trennt, der mit dem Zapfen 4.2 in Berührung steht.
Vorzugsweise kann der Abstand f bei jedem Andruckkopf 1 derart gewählt werden, dass er im Wesentlichen dem Abstand e für den Mittelwert aus dem größten und dem kleinsten Durchmesser der Lagerzapfen 4 entspricht, die für die Bearbeitung auf derselben Maschine mit denselben Andruckköpfen 1, die mit denselben Andruckstücken 7 versehen sind, vorgesehen sind.
Gemäß 3 soll bei einem Lagerzapfen 4 mit einer (übertrieben dargestellten) Bombierung diese Bombierung während des Superfinishing durch das Schleifband 5 erhalten bleiben. Zu diesem Zweck setzen sich die Andruckstücke 7 der Andruckköpfe 1 (von denen lediglich einer gezeigt ist) jeweils aus mehreren Bereichen mit unterschiedlicher Härte zusammen, die Längs der Achse 3 des Lagerzapfens 4 angeordnet sind, und zwar in diesem Beispiel zwei Endbereiche 7a und 7b mit größerer Härte und einem Zwischenbereich 7c mit geringerer Härte. Obwohl die drei Bereiche 7a, 7b und 7c denselben Bereich bilden, drückt der Zwischenbereich 7c mit verminderter Härte das Schleifband 5 gegen den mittleren Bereich des Lagerzapfens 4 mit dem größten Durchmesser mit einer Andruckkraft an, die im Wesentlichen gleich dem Druck ist, mit dem das Schleifband 5 gegen die Endabschnitte des Lagerzapfens mit dem verminderten Durchmesser angedrückt werden, so dass die Bombierung des Lagerzapfens durch das Superfinishing nicht zerstört wird.
Gemäß 4 wird ein Lagerzapfen 4 mittels eines Schleifbands 5 und eines Andruckkopfes 1 mit Andruckstücke 7 (von denen lediglich einer dargestellt ist) bearbeitet, die eine Länge aufweisen, die kleiner ist als die Länge des Lagerzapfens 4. Im Sinne einer gleichmäßigen Bearbeitung des Lagerzapfens 4 wird den Andruckköpfen 1 bei ihrem nicht gezeigten Support eine Oszillationsbewegung mit geringer Geschwindigkeit längs der Achse 3 des Lagerzapfens 4 aufgeprägt derart, dass das Band 5 gegenüber dem Lagerzapfen 4, der drehend um seine Achse 3 angetrieben ist, eine Schlingerbewegung vollführt, die durch eine gestrichelte Linie in 4 symbolisiert ist, wobei die Auslenkungsamplitude so gewählt ist, dass der Lagerzapfen über seine gesamte Länge bearbeitet wird.

Claims

Maschine für die Bearbeitung von Laufflächen (4) auf Teilen mit Hilfe eines Schleifbandes (5), insbesondere von Lagerzapfen und/oder Hubzapfen von Kurbelwellen, umfassend drei Andruckköpfe (1) für ein Schleifband zur Bearbeitung eines Lagerzapfens (4), wobei die Andruckköpfe in einem Dreieck angeordnet und längs Richtungen bewegbar sind, die zur Achse des zu bearbeitenden Lagerzapfens konvergieren, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Andruckkopf (1) zwei Andruckstücke (7) umfasst, die längs des Umfangs räumlich voneinander getrennt sind, wobei jedes Andruckstücke derart gestaltet ist, dass es das Schleifband (5) gegen die Lauffläche (4) längs einer Fläche drückt, die im Wesentlichen auf eine zur Achse (3) des Lagerzapfens parallele Mantellinie begrenzt ist.
Maschine nach Anspruch 1, bei der jedes Andruckstück (7) mit Presssitz in einen Sitz (8) des Andruckkopfes eingesetzt ist.
Maschine nach Anspruch 1 oder 2, bei der jedes Andruckstück (7) eine Andruckfläche aufweist, die zylinderförmig gekrümmt ist.
Maschine nach Anspruch 3, bei der der Radius der Krümmung der Andruckfläche kleiner ist als der Radius der Krümmung des Lagerzapfens.
Maschine nach Anspruch 4, bei der der Radius der Krümmung der Andruckfläche kleiner ist als der halbe Radius der Krümmung des Lagerzapfen.
Maschine nach einem beliebigen der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Abstand (f), der die beiden Andrucks tücke (7) eines jeden Andruckkopfes (1) voneinander trennt, genau dem Abstand (e) entspricht, der die aufeinanderfolgenden Andruckstücke von zwei benachbarten Andruckköpfen trennt.
Maschine nach einem beliebigen der vorangegangenen Ansprüche, bei der jedes Andruckstück (7) aus einem Rundstück aus einem Material wie zum Beispiel einem Elastomer besteht, das eine Shore-Härte aufweist, die kleiner oder gleich 100 ist.
Maschine nach einem beliebigen der vorangegangenen Ansprüche, bei der jedes Andruckstück (7) längs der Achse (3) des zu bearbeitenden Lagerzapfens (4) eine sich ändernde Härte aufweist.
Maschine nach Anspruch 8, bei der jedes Andruckstück (7) längs der Achse (3) des zu bearbeitenden Lagerzapfens (4) zwei Endbereiche (7a, 7b) mit einer größeren Härte umfasst, die sich auf beiden Seiten eines Zwischenbereichs (7c) mit geringer Härte befinden.
Maschine nach einem beliebigen der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Länge der Andruckstücke (7) und die Breite des Schleifbandes (5) kleiner sind als die Länge des zu bearbeitenden Lagerzapfens (4) und bei der die Andruckköpfe (1) während der Bearbeitung längs der Achse (3) des zu bearbeitenden Lagerzapfens (4) eine Oszillationsbewegung mit einer geringen Geschwindigkeit und einer Amplitude derart ausführen, dass das Schleifband (5) gegenüber dem Lagerzapfen (4), der drehend um seine Achse angetrieben ist, eine Schlingerbewegung ausführt, um den Lagerzapfen (4) über seine gesamte Breite zu bearbeiten.