DE2311248A1

DE2311248A1 - Schleifmaschine und halterung fuer ein zu schleifendes werkstueck

Info

Publication number: DE2311248A1
Application number: DE19732311248
Authority: DE
Inventors: Geofrey Ian Smith
Original assignee: Landis Lund Ltd
Current assignee: Landis Lund Ltd
Priority date: 1972-03-09
Filing date: 1973-03-07
Publication date: 1973-09-13
Also published as: GB1427923A; FR2175510A5; IT979779B

Description

26. Februar 1973 - JB/Va

Anmelder: LANDIS LUND LIMITED

Cross Hills, Keighley Yorkshire, England

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Schleifmaschine und Halterung für ein zu schleifendes Werkstück

Die Erfindung betrifft eine Halterung für ein zu schleifendes Werkstück auf einer Schleifmaschine, die eine Lagerfläche zur Aufnahme und zum Halten eines Abschnittes des Werkstückes besitzt, sowie die zugehörige Schleifmaschine, die wenigstens zwei Halterungen besitzt, von denen jede eine Lagerfläche zur Aufnahme und zur Halterung von in Abstand voneinander befindlichen Abschnitten des Werkstückes und wenigstens ein Spannstück besitzt, das der Halterung zugeordnet ist und zum Festspannen des Werkstücks gegen die zugehörige Lagerfläche betätigbar ist.

Schleifmanchinen zum Schleifen von KurboJzopfon beetehen im wesentlichen aus einem Maschinenbett, das einen Arbeits-

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schlitten hat, der darauf zu einer Longitudinal bewegung längs des Betten angeordnet ist. Eine zu schleilende Kurbelwelle wird auf jeder Seite zwischen einer Halterung, die man auch als Kurbelblock bezeichnet, und einer oder mehreren Spannstücken mit flachen Seiten aufgenommen. Sowohl die Halterung als auch das Spannstück oder die Spannstücke sind in entsprechenden Spann- oder Aufnahmevorrichtungen der Maschine montiert.

Die am Ende jeder Kurbelwelle befindlichen Hauptlager sind in den Halterungen derart aufgenommen, daß die Achse der Hauptlager gegenüber der Drehachse der Aufnahmewerkzeuge um einen Betrag versetzt ist, der der Kröpfung der Kurbelwelle entspricht. Dabei wird der zu schleifende Kurbelzapfen axial ausgerichtet zu der Achse der Aufnahmewerkzeuge gehalten, so daß die Kurbelwelle um die Achse dieses Kurbel zapfens rotiert.

Wenn ein anderer Kurbelzapfen geschliffen werden soll, so ist es notwendig, die Kurbelwelle relativ zu der Aufnahmevorrichtung zu drehen, um den anderen Kurbelzapfen in eine genaue radiale Position zu bringen, in der seine Achse mit der Achse der Aufnahmevorrichtung axial ausgerichtet ist. Diese Bewegung wird meist als "radiale Indexierung" bezeichnet.

Das zur radialen Indexierung der Welle erforderliche Drehmoment, d. h. das Drehmoment, das zur Drehung der Welle in den Halterungen notwendig ist, um einen anderen Kurbelzapfen zu schleifen, steigt mit der Größe und dem Gewicht der Kurbelwelle infolge des Reibungswiderstandes zwischen der Kurbelwelle und der Halterung an.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Drehmoment, das zur Bewegung des Werkstückes in einer oder mehreren Halterungen

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bonötigto Drehmoment, ro gering; wio möglich zu hai Lon, um die Drehung einer zu bearbeitenden Kurbelwelle zu erleichtern und die Abnutzung der Halterungen zu vermindern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Lagerfläche der Halterung wenigstens eine Vertiefung besitzt, die mit einer Quelle für ein Strömungsmittel verbindbar ist, dessen Druck ausreichend hoch ist, um das Werkstück in dem Lager der Halterung abzuheben und das auf einem Strömungsmittelkissen getragene Werkstück bewegbar zu machen.

Nach der Erfindung wird ferner eine Schleifmaschine der eingangs erwähnten Art geschaffen, bei der nach einem Merkmal der Erfindung die Lagerfläche der Halterung wenigstens eine Vertiefung besitzt, die mit einer Quelle für ein Strömungsmittel verbindbar ist, dessen Druck ausreichend hoch ist, um das Werkstück in dem Lager der Halterung abzuheben und das auf einem Strömungsmittelkissen getragene Werkstück drehbar zu machen.

Sofern erwünscht, kann auch die Lagerfläche des Spannstücks oder der Spannstücke profiliert sein, um sich der Krümmung des Achslagers der Kurbelwelle, das festgespannt werden soll, anzupassen. In diesem Falle kann die Lagerfläche des Spannstücks oder jedes Spannstücks mit wenigstens einer Luftlager-Vertiefung bzw. -Tasche versehen sein.

Weitere Vorteile und Merkmale gehen aus den Unteransprüohon und dor Beschreibung im Zufiarnmonhanp; mit den Zeichnungen hervor. Aur.führurif.ri;boifipif:] e der Erfindung .'jind in der Zeichnung dargontollt und werden im näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Schnitt durch eine Halterung und ein einzelnes Spannstück entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht nach der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 die Seitenansicht eines Teils einer Kurbelwelle, die zwischen einer Halterung und einem Spannstück in der Aufnahmevorrichtung einer Schleifmaschine gehalten ist,

Fig. 5 einen Teilschnitt nach der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Halterung mit einer anderen Ausführungsform der Luftlager-Vertiefungen und

Fig. 7 ein Diagramm, das das zum Drehen der Kurbelwelle notwendige Drehmoment, die Lateralkraft zur axialen Bewegung der Kurbelwelle und den Betrag des Abhebenn der Kurbelwelle zeigt, und zwar jeweils in Abhängigkeit von dem Druck der Luft.

Fig. 1 zeigt eine auch als Kröpfungsblock zu bezeichnende Halterung 10 nach der Erfindung, die eine halbzylindrische

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LagerflSehe 12 besitzt, das einem HauptLngor em Ende einer Kurbelwelle angepaßt ist. Die Lncorflache 12 beinhaltet drei Vertiefungen, die als Lufttaschen 13 bezeichnet werden und die jeweils in gleichem Abstand voneinander in Umfangerichtung angeordnet sind. Jede Tasche wird mit Luft durch einzelne Zuleitungen 16 versorgt, von denen Jede mit einer gemeinsamen Speiseleitung ld verbunden ist« Die gemeinsame Speiseleitung ist entweder dauernd oder intermittierend über ein Hegelventil (nicht dargestellt) mit einer Quelle von unter Druck befindlichem Strömungsmittel, wie beispielsweise Luft, verbunden. Es können jedpeh auch andere Gase Verwendung finden. Die Halterung ist normalerweise aus gehärtetem Stahl hergestellt, und die Lufttaschen sind in die Lagerfläche eingearbeitet. Me Zuleitungen sind in die Halterung in bekannter Weise eingebohrt» Venn erwünscht, kann die Halterung aus einem zusammengesetzten Block bestehen, der aus einer Vielzahl von einzeln bearbeiteten Teilen geformt ist.

Es ißt wenigstens ein Spannstück vorgesehen, und dieses ist so profiliert, daß es sich der Krümmung des Kurbelwellenhauptlagers, das festgespannt werden soll, anpaßt. Es ist bevorzugt, daß die Lagerfläche jedes Spannstücks wenigstens eine Lufttasche enthält. Wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist, hat das Spannstück eine im wesentlichen kubische Form, wobei eine Seite des Kubus bogenförmig und entsprechend dem Radius des am Ende befindlichen Hauptlagers der Kurbelwelle profiliert ist. Die gekrümmte Lagerfläche ist mit einer Lufttasche 20 versehen, die an eine Luftzuführung von der Quelle unter Druck befindlicher Luft über eine Zuleitung 22, die in das Spannstück gebohrt ist, angeschlossen ist. Das Spannstüek ist vorzugsweise auch aus gehabtem Stahl hergestellt.

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Die aus den Fig. 4- und 5 erkennbare Aufspannvorrichtung 24 der Maschine nimmt die Halterung 10 und wenigstens ein Spannstück 26 auf. In den Fig. 4- und 5 ist auch nur eins der mehreren möglichen Spannstücke dargestellt.

Das Spannstück 26 ist an einem Ende eines Spannarms 36 angebracht, der die Form eines Winkelhebels hat. Das andere Ende des Spannarms ist mittels eines nicht dargestellten hydraulischen Zylinders hin- und herbewegbar. Diese Bewegung veranlaßt das Spannstück 26, sich zwischen zwei Endpositionen zu bewegen, in deren erster das Spannstück zu einer Öffnungslage abgehoben ist (in Fig. 5 strichliert dargestellt) und in deren zweiter das Spannstück in eine Schließstellung abgesenkt ist (in Fig. 5 in ausgezogenen Linien dargestellt).

Venn ein Kurbelzapfen geschliffen werden soll, wird das Spannstück 26 zuerst geöffnet. Eine Kurbelwelle W wird in der Halterung 10 in Position gebracht. Die Luftzuführung (nicht dargestellt) wird betätigt, so daß Luft durch die Zuleitungen 16, 18 in die Halterung 10 und in die Lufttaschen 13 strömt. Ein erster Kurbelzapfen 30 wird dann in einer genauen radialen Position axial ausgerichtet mit der Achse der Aufspannvorrichtung 24 (Maschinenachse) angeordnet. Danach wird das Spannstück 26 geschlossen, um das am Ende befindliche Hauptlager der Kurbelwelle W festzuspannen. Die Aufspannvorrichtung wird dann gedreht, so daß der Kurbelzapfen 30 in bekannter Weise durch eine Schleifscheibe, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, geschliffen werden kann.

Venn der Kurbelzapfen JO geschliffen ict, wird die Kurbelwelle V in bekannter Weise radial indexiert, um einen weiteren Kurbelzapfen zu schleifen. Die radiale Indexie-

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rung wird vorzugsweise ohne Stoppen der Drehung der Kurbelwelle in der Schleifmaschine durchgeführt, und zwar wiederum in bekannter Weise. Die radiale Indexierung in dieser Art ist als "fliegende Indexierung" bekannt und in der britischen Patentschrift 998 078 beschrieben. Beim "fliegenden Indexieren" wird das Spannstück 26 um einen vorherbestimmten geringen Betrag geöffnet, der gerade ausreichend ist, um der Kurbelwelle eine Relativdrehung zu der Halterung zu ermöglichen. Die Verwendung der Lufttaschen 20 in dem Spannstück 26 im Zusammenhang mit den Lufttaschen in der Halterung schafft eine zusätzliche Auflage für die Kurbelwelle während des "fliegenden Indexierens".

In Fig. 6 ist eine Halterung dargestellt, bei der der Block im wesentlichen eine bogenförmige Gestalt hat und ein Paar von Vertiefungen oder Kanälen 40 besitzt, die in die Lagerfläche eingearbeitet sind. Obwohl zwei Kanäle dargestellt sind, ist festgestellt worden, daß auch ein Kanal ausreichend ist, um die Kurbelwelle abzuheben und zu tragen.

Das aus Fig. 7 hervorgehende Diagramm enthält drei Kurven, die mit 42, 44, 46 bezeichnet sind und jeweils über dem Druck der Luft aufgetragen sind. Der Versuch, der die in Fig. 7 dargestellten Werte ergab, wurde mit einer Kurbelwelle von 210 englischen Pfunden (ca-. 95 kp) durchgeführt, die in einer Testanordnung aufgenommen war. Die Kurve 42 zeigt die Kraft, die notwendig ist, um eine axiale Bewegung der Kurbelwelle vorzunehmen. Es ist zu erkennen, daß mit zunohmondom Druck dor Luft, d. h. worin di<.· Kurbel wolle ιιΐι\"ηιψ,\., /jij Γ ninrnti Lul'lpol/jLf.w zu inhvi i unu<-n , d i *· K ruft zur ersten Bewegungsaufnahme der Kurbelwelle von 240 Newton auf 75 Newton abnimmt.

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Die Kurve 44 illustriert das benötigte Drehmoment, das auf die Kurbelwelle ausgeübt wird, um eine Drehung fortzusetzen, nachdem die anfängliche Drehung eingeleitet ist. Es ist wiederum zu beobachten, daß das benötigte Drehmoment stetig von etwa 19 Newtonmeter (Nm) fällt, bis die Kurbelwelle auf einem Luftkissen zu "schwimmen" beginnt, wo sich die benötigte Kraft bei etwa 4,5 Nm stabilisiert.

Die Kurve 46 zeigt die Abhebung oder Trennung der Kurbelwelle von dem Lager der Halterung.

Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß infolge der Tatsache, daß wenigstens ein gewisser Anteil des Gewichtes der Kurbelwelle auf einem Luftfilm getragen wird, eine wesentliche Verminderung der Abnutzung der Lagerflächen der Halterungen eintritt, der ihre Lebensdauer und damit auch die Präzision des Schliffes der kurbelzapfen erhöht.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß, wenn beide Enden der Kurbelwelle zumindest teilweise von Luftlagern getragen werden, die Reibungskräfte zwischen der Kurbelwelle und den Lagerflächen der Halterung bemerkenswert herabgesetzt sind. Dementsprechend ist auch die Kraft, die manuell oder automatisch zur radialen Indexierung aufgebracht werden muß, erheblich vermindert. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn schwere Kurbelwellen geschliffen werden müssen, sie ist Jedoch auch bei leichten Kurbelwellen, beispielsweise für Motorfahrzeuge, von Vorteil. Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung von Kurbelwelle gesprochen wurde, so sind darunter auch andere Werkstücke zu verstehen, insbesondere, bei denen exzentrische zu bearbeitende Stellen vorhanden sind oder die während der Bearbeitung verdreht oder verschoben werden müssen.

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Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, daß die Reibung zwischen der Kurbelwelle und den Lagerflächen der Halterung herabgesetzt wird, während bekannte Methoden angewendet werden, um die Kurbelwelle seitlich in den Halterungen zu bewegen, um ein automatisches "Funkenspalten¹¹ ("spark splitting") durchzuführen. Da der Kraftaufwand zur seitlichen Bewegung der Welle herabgesetzt ist, wird die Genauigkeit und Wiederholbarkeit verbessert.

Das "spark splitting" ist ein üblicher Ausdruck zur Vergleichmäßigung des Schliffes der Schleifscheibe auf dem Seitenwandabschnitt der Schleifbearbeitung des Kurbelzapfens.

Ein weiterer Vorteil der herabgesetzten Reibung zwischen der Kurbelwelle und der Halterung und/oder dem Spannstück ist es, daß Beschädigungen oder Abnutzung der Oberflächen der Kurbelwellenlager während der radialen Indexierung und/oder seitlichen Verschiebung auf ein Minimum herabgesetzt werden. In einigen Fällen ist dies besonders wichtig, da das zur Aufnahme dienende Lager schon fertig geschliffen sein kann und nicht beschädigt werden darf.

Noch ein weiterer Vorteil ist es, daß die während der Relativdrehung der Kurbelwelle gegenüber der Halterung von dem Luftlager austretende Luft die Möglichkeit herabsetzt, daß Schmutz, Kühlmittel o. dgl. eindringt und die Aufnahmeflächen der Halterung bzw. der Halterungen und des Spannstücks oder der Spannstücke verschmutzt, während die Kurbelwelle wieder in Stellung gebracht wird.

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Claims

Ansprüche

Halterung für ein zu schleifendes Werkstück auf einer Schleifmaschine, die eine Lagerfläche zur Aufnahme und zum Halten eines Abschnittes des Werkstücks besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche (12) der Halterung wenigstens eine Vertiefung (13 ₅ 4-0) besitzt, die mit einer Quelle für ein Strömungsmittel verbindbar ist, dessen Druck ausreichend hoch ist, um das Werkstück (W) in dem Lager der Halterung (10) abzuheben und das auf einem Strömungsmittelkissen getragene Werkstück (W) bewegbar zu machen.

Schleifmaschine zum Schleifen eines Werkstücks, die wenigstens zwei Halterungen besitzt, von denen jede eine Lagerfläche zur Aufnahme und zur Halterung von in Abstand voneinander befindlichen Abschnitten des Werkstücks und wenigstens ein Spannstück besitzt, das der Halterung zugeordnet ist und zum Festspannen des Werkstücks gegen die zugehörigen Lagerflächen betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche (12) jeder Halterung (10) wenigstens eine Vertiefung (13, 4-0) besitzt, die mit einer Quelle für ein Strömungsmittel verbindbar ist, dessen Druck ausreichend hoch ist, um das Werkstück (W) in dem Lager der Halterung (10) abzuheben und das auf einem Strömungsmittelkissen getragene Werkstück (W) drehbar zu machen.

Schleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dan Spannstück (26) eine Flüche besitzt, die entsprechend dem getragenen Abschnitt des Werkstückes geformt ist.

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4. Schleifmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück (26) wenigstens eine Vertiefung (20) besitzt, die mit der Quelle für das Strömungsmittel verbindbar ist.

5. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (20, 13, 14) in dem Spannstück bzw. der Halterung (10) in der Draufsicht im wesentlichen rechteckig ist.

6. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (40) aus einer Nut bzw. einem kanalförmigen Ausschnitt in der Lagerfläche besteht.

7. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel zu jeder Vertiefung (13, 4-0) in der Halterung (10) durch eine gesonderte Zuleitung (16, 22) zuführbar ist und daß jede gesonderte Zuleitung zu einer gemeinsamen Speiseleitung (18) führt, die mit einer Quelle von unter Druck stehendem Strömungsmittel verbindbar ist.

8. Schleifmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsquelle wahlweise mit der Vertiefung bzw. den Vertiefungen (13, 40) über ein Regelventil verbindbar ist, das in der gemeinsamen Speiseleitung (18) angeordnet ist.

9. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Strömungsmittels als eine Funktion des Gewichtes des zu schleifenden Werkstückes einstellbar i£$t.

10. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel Luft ist.

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11. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Drehung des Werkstückes, wenn dieses auf einem Strömungsmittelkissen, das von der wenigstens einen Vertiefung ausgeht, getragen ist.

12. Schleifmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zu schleifende Werkstück (W) eine Kurbelwelle ist und daß die Halterung bzw. die Halterungen (10) eine halbzylindrische Lagerfläche besitzen.

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