DD269120A1

DD269120A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzielung einer hohen endgenauigkeit an rundteileinheiten

Info

Publication number: DD269120A1
Application number: DD31084587A
Authority: DD
Inventors: Olaf Schneider; Erhardt Neubert; Joachim Neubert; Andreas Muschiol; Guenter Walther
Original assignee: Werkzeugmasch Heckert Veb
Priority date: 1987-12-21
Filing date: 1987-12-21
Publication date: 1989-06-21
Also published as: DD269120B3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzielung einer hohen Endgenauigkeit an Rundteileinheiten, insbesondere an Rundteiltischen von Werkzeugmaschinen mit wechselbaren Werkstuecktraegern. Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind in Maschinensystemen eingesetzte Bearbeitungszentren. Nach dem erfindungsgemaessen Verfahren wird zunaechst auf das zu justierende Teil, beispielsweise auf die Rueckseite eines Werkstuecktraegers, die Justageplatte aufgesetzt und pneumatisch entlastet, dann werden durch die Innenbohrungen der Einsatzbuchsen der Justageplatte in die in an sich bekannter Art und Weise in groben Vorbohrungen lose eingebrachten Einsatzbuchsen des Werkstuecktraegers kugelwaelzgefuehrte, vorgespannte Lehrdorne gefuehrt und nach der mechanischen Vorfixierung der Einsatzbuchsen wieder entnommen, danach wird in den Ringzwischenraum ein aushaertbares Kunststoffmaterial gegossen, anschliessend wird ein zweites zu justierendes Teil, beispielsweise ein Teilschritte ausfuehrendes Drehteil, ueber eine vorzugsweise als Hirthverzahnung ausgebildete Stirnzahnkupplung auf die Justageplatte aufgesetzt und verspannt, dann werden durch die ebenfalls lose eingebrachten Einsatzbuchsen des Drehteils in die Innenbohrungen der Einsatzbuchsen der Justageplatte kugelwaelzgefuehrte, vorgespannte Lehrdorne gefuehrt und nach der mechanischen Vorfixierung der Einsatzbuchsen wieder entnommen, schliesslich wird in den Ringzwischenraum ein aushaertbares Kunststoffmaterial gegossen. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzielung einer hohen Endgenauigkeit an Rundteileinheiten, insbesondere an Rundteiltischen von Werkzeugmaschinen mit wechselbaren Werkstückträgern, welche mittels einer vorzugsweise als Stirnzahnkupplung ausgebildeten Zentrier- und Positioniereinrichtui g entweder über ein Teilschritte ausführendes Drehteil oder direkt von einer Basisbaugruppe, beispielsweise dem Maschinentisch, aufgenommen werden, wobei die Achsen von Werkstückträger, Zentrier- und Positioniereinrichtung, Drehteil und Basisbaugruppe konzentrisch sind. Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind in Maschinensystemen eingesetzte Bearbeitungszentren.

Charakteristik des bekennten Standes der Technik

An die Endgenauigkeit von Rundteileinheiten werden hohe Anforderungen gestellt. Eine wie htige RoIIa spielen dabei Baugruppen, bei denen eine Übertragung der Genauigkeit von einemBasistei'. auf ein mit diesem kuppelbares, positionsveränderliches Bauteil gefordert ist. Das trifft z. B. auf Rundteileinherten, wie Rundschalttische und Revolverköpfe an Werkzeugmaschinen zu. Deshalb kommt der Fertigungsqualität der positionsveränderlichen Bauteile, beispielsweise oir.es Werkstückträger und eines Drehteiles, und insbesondere der Stichmaßgenauigkeit der auf diesen angeordneten, der Fixierung und Lagesicherung dienenden Bohrungen eine große Bedeutung zu. Die Erzielung einer entsprechenden Genauigkeit im spannenden Fertigungsprozeß erfordert Maschinen hoher Qualität. Neben einem relativ hohen Zeitaufwand birgt diese Art der Fertigung auf Grund vieler Einflußgrößen Risiken in sich. Häufig wird die geforderte Genauigkeit nicht erreicht und es kommt zu Ausschuß am fast fertigen, teurer* Teil.

Aus den DE-OS 2626155 und DE-OS 3301178 ist es bekannt, Aufnahmeptatten für die Aufnahme von Werkstücken oder für den Vorrichtungsbau über eine lediglich einmalig vorhandene, in einem hechpräzisen Rasterabstandsmaß Stifte aufweisende Meieterplatto bzw. über eine Meisterplatte, die dann ihrerseits wieder als Schablonenlehre für die Herstellung von Hochpräzisions-Aufnahmeplatten dient, herzustellen. Im letzteren Fall wird so vorgegangen, daß in die Platte im gegebenen Rasterabstandsmaß mit normaler Genauigkeit Vorbohrungen eingebracht werden, in diese Vorbohrungen Einsatzpaßbuchsen mit geringerem Außendurchmesser unter Bildung eines Ringzwischenraumes eingesetzt werden, daß die durch Messung in die genauo Position gebrachten Einsatzpaßbuchsen mechanisch vorfixiert werden und anschließend in den Ringzwischenraum ein aushärtbares Kunststoff material gegossen und zur Aushärtung gebracht wird. Dabei wun/.en in die Paßbohrungen der Einsatzpaßbuchsen Paßstifte eingesetzt, auf die wiederum Einsatzpaßbuchsen für die nui ι herzustellende Aufnahmeplatte aufgesetzt werden.

Die nach diesem Verfahren hergestellte Aufnahmeplatte ermöglicht ein relativ genaues Aufspannen und Befestigen von zu bearbeitenden Werkstücken. Allerdings führt die Verwendung von Paßstiften zu Fehlern (einschließlich Winkelfehlern) beirr-Einteilen, da sie immer spielbehaftet sind. Zudem wird das Abheben der Aufnahmeplfitte von der Meisterplatte erschwert. Die Übertragung der Genauigkeit über mehrere Ebenen, z. B. von einer Auflageebene Mf eine Fixierebene, wie i>s an Rundteileinherten von Werkzeugmaschinen gefordert ist, ist mit dieser Meisterplatte nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzielung einer hohen Endgenauigkeit an Rundteileinheitan zu schaffen, die bei relativ geringem Aufwand und niedrigen Kosten eine Erhöhung dur Genauigkeit bewirken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Erzielung einer hohen Endgenauigkeit an Rundteileinheiten, wobei technische Mittel Verwandung finden, die ein spielfreies, äußerst präzises Einlehren

ermöglichen sowie eine Übertragung der Genauigkeit über mehrere Ebenen verwirklichen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst auf das zu justierende Teil, beispielsweise auf die Rückseite eines Werkstückträger, die Justageplatte aufgesetzt und pneumatisch entlastet, dann werden durch die Innenbohrungen der Einsatzbuchsen der Justageplatte in die in βλ «ich bekannter Art und Weise in groben Vorbohrungen lose eingebrachten Einsatzbuchsen des Werkstückträgers kugelwälzgeführte, vorgespannte Lehrdorne geführt und nach der mechanischen Vorfixierung der Einsatzbuchsen wieder entnommen, danach wird in den Ringzwischenraum ein aushärtbares Kunststoff material gegossen, anschließend wird ein zweites zu justierendes Teil, beispielsweise ein Teilschritte ausführendes Drehteil, über eine vorzugsweise als Hirthverzahnung ausgebildete Stiinzahnkupplung auf die Justageplatte aufgesetzt und verspannt, dann werden durch die ebenfalls lose eingebrachten Einsatzbuchsen des Drehteils in die Innenbohrungen der Einsatzbuchsen der Justageplatte kugelwälzgeführte, vorgespannte Lehrdorne geführt und nach der mechanischen Vorfixierung der Einsatzbuchsen wieder entnommen, schließlich wird in den Ringzwischenraum ein aushärcbares Kunststoffmaterial gegossen.

Es können auch beide Teile gleichzeitig justiert werden, indem nach dem Aufbringen der Justageplatte auf den Werkstückträger das Drehteil über die Hi; thverzahnung auf die Justageplatte aufgesetzt und verspannt wird und erst anschließend erfolgt das Einlehren der kugelwälzgeführten, vorgespannten Lehrdorne in die Einsatzbuchsen von Drehteil, Justageplatte und Werkstückträger.

Es kann der Werkstückträger auch einzeln justiert werden, indem nach dem Einlehren der Lehrdorne in die Einsatzbuchsen von Justageplatte und Werkstückträger und dem anschließenden mechanischen Vorfixieren der Einsatzbuchsen des Werkstückträgers die Lehrdorne und anschließend auch die Justageplatte ent- bzw. abgenommen werden, worauf das Eingießen eines Kunststoffmaterisis in den Ringzwischenraum erfolgt.

Es kann auch das Drehteil einzeln justiert werden, indem die Justageplatte auf eine beliebige Unterlage gelegt wird und nachdem das Drehteil über die Hirthverzahnung mit der Justageplatte in Eingriff gebracht und verspannt wurde, beginnt das Einlehren der kugelwälzgeführten, vorgespannten Lehrdorne in die Einsatzbuchsen von Drehteil und Justageplatte.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ist die in an sich bekannter Art und Weise in groben Vorbohrungen angeordnete, durch ein ausgehärtetes Kunststoffmaterial gehaltene Einsatzbuchsen aufweisende Justageplatte sowohl mh jedem zu justierenden Teil, beispielsweise einem Werkstückträger und einem Drehteil, einzeln als auch gemeinsam In Wirkverbindung bringbsr, sind in der Justageplatte Kanäle zur Luftzuführung angeordnet und die Einsatzbuchsen besitzen durchgehende Innenbohrungen zur Führung von kugelwälzgef ührten Lehrdornen, wobei der radiale Abstand zwischen Lehrdorn und Einsatibuchse kleiner ist als der Durchmesser der Wälzkörper.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1: die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer bestimmten Arbeitsposition Fig. 2: ein Detail der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Über eine Justageplatte 1 können gemeinsam oder einzeln ein Werkstückträger 2 und ein Drehteil 3 justiert werden. Die Justageplatte 1 weist in cn sich bekannter Art und Weise Einsatzbuchsen 4 mit Innenbohrungen 5 auf, die in groben, einen größeren Durchmesser besitzenden Vorbohrungen angeordnet sind und durch ein in den Ringzwischenraum 6 gegossenes, ausgehärtetes Kunststoffmaterial gehalten werden. Werkstückträger 2 und Drehteil 3 weisen dementsprechende Bohrungen auf, wobei beispielsweise die Fixierbohrungen mit lose eingebrachten, Innenbohrungen 7,7' aufweisende Einsatzbuchse!! 8,8' versehen sind, die mechanisch, z. B. über Schrauben fixierbar sind. Des weiteren besitzt die Justageplatte 1 Kanäle 9 zur Luftzuführung. Befindet sie sich mit dem Drehteil 3 in Eingriff,, ist auf ihr der Basishirthring einer Hirthverzahnung 10 angeordnet. Der komplementäre Hirthring befindet sich am Drehteil 3. Über eine auf letzterem angeordnete Platte 11 und eine durch die M<ttelbohrung von Drehteil 3 und Justageplatte 1 bzw. von Drehteil 3, Justageplatte 1 und Werkstückträger 2 führende Zugstange 12 sind die Teile miteinander verspannbar.

Der in Fig. 2 dargestellte Lehrdorn 13 dient dem Einlehren in die Innenbohrungen S der Einsatzbuchsen 4 der Justageplatte 1 sowie in die Innenbohrungen 7, T der Einsatzbuchsen 8,8' von Werkstückträger 2 und Drehteil 3. Er bositzt eine Kugelwälzführung, wobei der radiale Abstand zwischen Lehrdorn 13 und Einsatzbuchse 4,8,8' kleiner ist als der Durchmesser der Wälzkörper.

Verfahrensgemäß wird die Justageplatte 1 auf die Rückseite des auf einer Unterlage befindlichen Werkstückträger 2 aufgesetzt. Durch die in die Kanäle 9 erfolgende Luftzuführung wird die Justageplatte 1 pneumatisch ontlastet. Nun wird zunächst ein kugelwälzgeführter Lehrdorn 13 in die Mittelbohrung von Justageplatte 1 und Werkstückträger 2 zum Zwecke der Zentrierung eingeführt. Anschließend werden in eine Richtbohrung sowie in die Innenbohrungen 7 der in den Fixterbohrungen angeordneten Einsatzbuchsen 8 des Werkstückträgers, durch die i~ochgen auen Einsaübuchsen 4 der Justageplatto 1 führend, weitere kugelwälzgeführte, vorgespannte Lehrdorne 13 eingelehrt. Nach dem mechanischen Vorfixieren durch ein gleichmäßig gestuftes Festziehen der Schrauben der Einsatzbuchsen 8 des Werkstückträgers 2 und nochmaliger Kontrolle der Lagegenauigkeit werden die Lehrdorne 13 wieder entnommen. Entsprechend dem Anspruch 3, einer Einzeljustierung des Werkstückträgers 2, würde nun auch die Justageplatte 1 von diesem abgenommen und abschließend in den Ringzwischenraum 6' ein aushärtbares Kunststoffmaterial gegossen werden. Entsprechend Anspruch 1 — bei einer gemeinsamen, aber zeitlich nacheinander erfolgenden Justierung von Werkstückträger 2 und Drehteil 3—folgen weitere Verfahrensschritte. Die Justageplatte 1 verbleibt dabei auf dem Werkstückträger 2. Auf ihre Oberseite wird in den dort befindlichen Basishirthring das Drehteil 3 mit dem komplementären Teil der Hirthverzahnung 10 eingesetzt. Über die Platte 11 und die Zugstange 12 erfolgt die Verspannung der Teile.

Nun beginnt das Einlehren der kugelwälzgeführUn, vorgespannten Lehrdorne 13 in die Innenbohrungen T der ebenfalls lose eingebrachten Einsatzbuchsen 8' des Drehteils 3 und in die hochgenauen Innenbohrungen 5 der Einsatzbuchsen Λ der Justageplatte 1. Danach werden die Schrauben der Einsatzbuchsen 8' des Drehteils 3 gleichmäßig gestuft angezogen. Nach nochmaliger Kontrolle auf mögliche Verspannung werden die Lehrdorne 13 wieder entnommen. Es folgt das Ausgioßen des Ringzwischenraumes 6" des Drehteils 3 mit einem aushfirtbaren Kunststoff material. Eine weitere Variante sieht dio gleichzeitige Justierung beider Teile vor. Dabei wird unmittelbar nach dem Aufbringen der Justageplatte 1 auf den Werkstückträger 2 das Drehteil 3 Über die Hirthverzahnung 10 auf die Justageplatte 1 aufgesetzt und mittels Platte 11 und Zugstange 12 verspannt. Erst dann erfolgt das Einlehren der kugelwälzgeführten, vorgespannten Lehrdorne 13 in die Einsatzbuchsen 4,8,8' von Drehteil 3, Justageplatte 1 und Werkstückträger 2. Hierbei muß beachtet werden, daß die Lehrdorne 13 eine entsprechende Länge aufweisen.

Bei einer Einzeljustierung des Drehteils 3 wird die Justageplatte 1 auf eine beliebige Unterlage gelegt. Nachdem das Drohteil 3 über die Hirthverzahnung 10 mft der Justageplatte 1 in Eingriff gebracht und über Platte 11 und Zugstange 12 verspannt wurde, beginnt das Einlehren der kugelwälzgeführten, vorgespannten Lehrdorne 13 in die Einsatzbuchsen 8", 4, des Drehteils 3 und der Justageplatte 1. Der weitere Ablauf ist der gleiche wie bei den anderen Varianten auch. Nach mechanischer Vorfixierung und nochmaliger Kontrolle auf Lagegenauigkeit werden die Lehrdorne 13 wieder entnommen. Es folgt das Ausgießen de? Ringzwischenraumes 6" des Drehteils 3 mit einem aushärtbaren Kunststoffmaterial. Die Vorteile der Erfindung bestehen im wesentlichen in folgendem:

Die die Genauigkeit bestimmenden Teile, wie Werkstückträger 2 und Drehteil 3, können mit einer Justageplatte 1 gemeinsam oder einzeln justiert werden. Das gemeinsame Justieren kann zeitlich nacheinander oder gleichzeitig erfolgen. Das heißt entweder wird zuerst der Werkstückträger 2 eingelehrt und dessen Einsatzbuchsen 8' mit einem aushärtbaren Kunststoffmaterial umgeben und danach wird auf die auf dem Werkstückträger 2 aufsitzende Justageplatte 1 das Drehteil 3 aufgebracht und eingelehrt oder es werden zuerst Werkstückträger 2, Justageplatte 1 und Drehteil Γ lufeinandergesbtzt und verspannt, danach erfolgt das Einlehren der Lehrdorne 13 in alle drei Teile.

Dadurch wird gewehrleistet, daß zu verschiedenen, aber gleiche Genauigkeit aufweisenden Drehteilen 3 eine beliebige Anzahl Werkstückträger 2 gefertigt werden kann, so daß eine wesentliche Voraussetzung für hohe Genauigkeiten in Maschinensystemen gegeben ist.

Des weiteren kann die in der Maschine zu montierende Zentrier- und Positionlereinrichtung, beispielsweise die Hirthverzahnung 10, mit dem Drehteil 3 bereits in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gepaart werden, wodurch sich die Gesamtgenauigkeit der Maschine erhöht. Eine weiteie Erhöhung der Genauigkeit gegenüber den Lösungen des Standes der Technik bringt die Verwendung von kugelwälzguführten, vorgespannten Lehrdornen 13, die ein spielfreies Justieren ermöglichen sowie die schwimmende Lagerung der Justageplatte 1 während des Justterens. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unmittelbar an der Maschine, wodurch die konkreten Einflußfaktoren der genauigkeitsbestimmenden Teile berücksichtigt und ausgeglichen werden können, ist es möglich, die Genauigkeit weiter zu erhöhen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzielung einer hohen Endgenauigkeit an Rundteileinheiten, insbesondere an Rundteiltischen von Werkzeugmaschinen mit wechselbaren Werkstückträgern, welche mittels einer vorzugsweise als Stirnzahnkupplung ausgebildeten Zentrier- und Positioniereinrichtung entweder über ein Teilschritte ausführendes Drehteil oder direkt von einer Basisbaugruppe, beispielsweise dem Maschinentisch, aufgenommen werden, wobei die Achsen von Werkstückträger, Zentrier- und Positioniereinrichtung, Drehteil und Basisbaugruppe konzentrisch sind, unter Verwendung einer Justdfjeplatte, die in groben Vorbohrungen durch ein ausgehärtetes Kunststoffmaterial gehaltene, hochgenau angeordnete Einsatzbuchsen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst auf das zu justierende Teil, beispielsweise auf die Rückseite eines Werkstückträgers (2), die Justageplatte (1) aufgesetzt und pneumatisch entlastet wird, dann durch die Innenbohrungen (5) der Einsatzbuchsen (4) der Justageplatte (1) in die in an sich bekannter Art und Weise in groben Vorbohrungen lose eingebrachten Einsatzbuchsen (8) des Werkstückträgers (2) kugelwälzgeführte, vorgespannte Lehrdorne (13) geführt und nach der mechanischen Vorfixierung der Einsatzbuchse (8) wieder entnommen werden, danach in den Ringzwischenraum (6') ein aushärtbares Kunststoff material gegossen wird, anschließend ein zweites zu justierendes Teil, beispielsweise ein Teilschritte ausführendes Drehteil (3), über eine vorzugsweise als Hirthverzahnung (10) ausgebildete Stirnzahnkupplung auf die Justageplatte (1) aufgesetzt und verspanntwird, dann durch die ebenfalls lose eingebrachten Einsatzbuchsen (8') des Drehten» (3) in die Innenbohrungen (5) der Einsatzbuchsen (4) der Justageplatte (1) kugelwälzgeführte, vorgespannte Lehrdorne (13) geführt und nach der mechanischen Vorfixierung der Einsatzbuchsen (8') wieder entnommen werden, schließlich in den Ringzwischenraum (6") ein aushärtbares Kunststoffmaterial gegossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile gleichzeitig justiert werden, indem nach dem Aufbringen der Justageplatte (1) auf den Werkstückträger (2) das Drehteil (3) über die Hirthverzahnung (10) auf die Justageplatte (1) aufgesetzt und verspanntwird und erst anschließend das Einlehren der kugelwälzgeführten, vorgespannten Lehrdorne (13) in die Einsatzbuchsen (8', 4,8) von Drehteil (3), Justageplatte (1) und Werkstückträger (2) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (2) einzeln justiert wird, indem nach dem Einlehren der Lehrdorne (13) in die Einsatzbuchsen (4,8) von Justageplatte (1) und Werkstückträger (2) and dem anschließenden mechanischen Vorfixieren der Einsatzbuchsen (8) des Werkstuckträgers (2) die Lehrdorne (13) und anschließend auch die Justageplatte (1) ent- bzw. abgenommen werden, worauf das Eingießen eines Kunststoffmaterials in den Ringzwischenraum (6⁽) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehteil (3) einzeln justiert wird, indem die Justageplatte (1) auf eine beliebige Unterlage gelegt wird und nachdem das Drehteil (3) über die Hirthverzahnung (10) mit der Justageplatte (1) in Eine· iff gebracht und verspannt wurde, beginnt das Einlehren der kugelwälzgeführten, vorgespannten Lehrdorne (13) in die Einsatzbuchsen (8', 4) von Drehteil (3) und Justageplatte (1).
5. Vorrichtung zur Erzielung einer hohen Endgenauigkeit an Rundteileinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich bekannter Art und Weise in groben Vorbohrungen angeordnete, durch ein ausgehärtetes Kunststoffmaterial gehaltene Einsatzbuchsen (4) aufweisende Justageplatte (1) sowohl mit jedem zu justierenden Teil, beispielsweise einem Werkstückträger (2) und einem Drehteil (3), einzeln als auch gemeinsam in Wirkverbindung bringbar ist, daß in der Justageplatte (1) Kanäle zur Luftzuführung angeordnet sind und die Einsatzbuchsen (4) durchgehende Innenbohrungen (5) zur Führung von kugelwälzgeführten Lehrdornen (13) besitzen, wobei der radiale Abstand zwischen Lehrdorn (13) und Einsatzbuchse (4) kleiner ist als der Durchmesser der Wälzkörper.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen