DE3240332C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkstückaufnahme zum Einspannen einer Welle beim Außenrundschleifen, wobei die drehangetriebene Welle an zumindest zwei Lagerstellen gelagert ist. - Auf die in den Lagerstel­ len rotierende Welle wird außerhalb der Lagerstellen zumindest ein Schleifstein aufgesetzt.

Aus der Praxis ist es bekannt, die zu bearbeitende Welle in der Werk­ stückaufnahme festmechanisch einzuspannen. Darunter wird eine Ein­ spannung zwischen Spitzen oder in einem mechanischen Spannfutter mit Spannbacken verstanden. Das ist nicht frei von Nachteilen, weil die zu bearbeitende Welle infolge von Toleranzen an den einzelnen fest­ mechanischen Einspannquellen nie vollständig schlagfrei laufen kann. Das beruht auf der Tatsache, daß keine Einspannspindel o. dgl. voll­ kommen rund laufen kann und führt zu Bearbeitungsungenauigkeiten in Form von systembedingten Toleranzfehlern. Andererseits werden aus Gründen von Leistungssteigerung, Energieeinsparung, Verringerung von Geräuschemission und aus anderen Gründen die Anforderungen an einen möglichst schlagfreien Lauf von Wellen ständig gesteigert. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen ist die festmechanische Einspannung der Werkstücke in der Werkstückaufnahme darüber hinaus ein zeitaufwen­ diger Vorgang, der mit großer Genauigkeit ausgeführt werden muß, und nichtsdestoweniger zu weiteren Toleranzfehlern führt, die auf un­ genaue Aufspannung beruhen. Der beschriebene Zeitaufwand führt bei automatischen und halbautomatischen Schleifmaschinen zu störenden Totzeiten.

In anderen Bereichen der Schleifbearbeitung und insbes. Feinschleifbe­ arbeitung von Werkstücken, nämlich bei der Bearbeitung von Kugel­ lagerringen ist es bekannt, Einspannverformungen durch ein den Kugel­ lagerring an drei oder mehr definierten Stellen anfassendes festmecha­ nisches Spannwerkzeug durch eine sogenannte hydrozentrische Aufspan­ nung zu vermeiden (DE-PS 24 07 261). Hier befindet sich in der Werk­ stückaufnahme zwischen dem Kugellagerring und der Aufnahme selbst ein Ringspalt, in den ein Schmiermittel eingeführt wird. Das hat die beschriebenen Probleme bei der Schleifbearbeitung und insbes. Fein­ schleifbearbeitung von Wellen bisher nicht beeinflußt.

Grundsätzlich ist es bekannt, zur Lagerung einer Welle an einer Lager­ stelle zwei halbkreisförmige Lagerschalen zu verwenden, die sich zu einer Lagerbuchse ergänzen (DEAN W 8847 Ib/49a vom 30. 7. 1953). Der­ artige geteilte Lagerschalen hat man auch zum Aufspannen von Kurbel­ wellen eingesetzt (DE-OS 23 11 248), jedoch nur im Rahmen der soge­ nannten radialen Indexierung, wobei die Welle beim Bearbeitungsvor­ gang in der Aufspanneinrichtung nicht gedreht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Werkstückaufnahme für die Schleifbearbeitung, insbes. Feinschleifbearbeitung, einer Welle so auszubilden, daß die Welle bei der Schleifbearbeitung bzw. Fein­ schleifbearbeitung praktisch schlagfrei, jedenfalls ohne erzwungenen Schlag aus einer festmechanischen Aufspannung, umläuft.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Welle an den Lagerstel­ len von jeweils zwei im Querschnitt halbkreisförmigen, sich zu einer Lagerbuchse ergänzenden Lagerschalen umfaßt wird, deren Lagerflä­ chen gegenüber den Lagerstellen einen Ausgleichsspiel-Ringspalt bil­ den, dessen Spaltdicke groß ist zur Unrundheitstoleranz der Welle und der Lagerschalen, und daß zur Schleifbearbeitung in den Ausgleichs­ spiel-Ringspalt mit Überdruck ein Schmiermittel eindrückbar ist.

Die Erfindung nutzt die überraschende Tatsache, daß die zur Vermei­ dung von Einspannverformungen bei Kugellagerringen bekannten Maß­ nahmen der hydrozentrischen Aufspannung auch eine schlagfreie Auf­ nahme von Wellen bei einer Schleifbearbeitung und einer Feinschleif­ bearbeitung zulassen, wenn ein Ausgleichsspiel-Ringspalt hinreichender Dicke verwirklicht ist. Im übrigen muß mit einem Schmiermittel ge­ arbeitet werden, welches infolge des Ausgleichsspiels und trotz des Ausgleichsspiels die aufgenommene Welle schlagfrei, gleichsam auf ei­ nem Schmiermittelpolster lagert und insoweit kann auf die Sommer­ feldsche Schmiermitteltheorie und die Erfahrungen der Schmiermittel­ reibung zurückgegriffen werden. Im allgemeinen sind alle im Maschi­ nenbau üblichen Schmiermittel geeignet. Bewährt hat es sich, ein Spül- oder Kühlmittel für die spanabhebende Bearbeitung von Metallen als Schmiermittel einzusetzen und dieses mit einem Druck von etwa 5 bar in den Ausgleichsspiel-Ringspalt einzudrücken.

Es versteht sich, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Vorsorge getroffen werden muß, daß durch den Bearbeitungsantrieb in die zu bearbeitende Welle ein Schlag nicht eingetragen wird. Insoweit muß das Drehmoment für die Bearbeitung hinreichend weich eingetragen werden. Die Praxis kennt dazu mehrere Möglichkeiten. Nach bevorzug­ ter Ausführung der Erfindung wird die Welle an ihren beiden Stirn­ seiten an ebenen Abstützelementen mit Axialdruck abgestützt, von de­ nen zumindest eine angetrieben ist. Es versteht sich, daß dabei die Antriebsachse dieses Abstützelementes einerseits, die Rotationsachse der rotierenden Welle andererseits so genau wie möglich koaxial zu­ einander angeordnet werden. Ohne weiteres kann die Welle gleichzei­ tig mit mehreren Schleifsteinen oder Feinschleifsteinen bearbeitet wer­ den.

Das Schmiermittel kann über Bohrungen, insbes. radiale Bohrungen, in den Ausgleichsspiel-Ringspalt einführbar sein. Die Aufspannarme sind zweckmäßigerweise an Aufspannarmen gehalten, die um die zu bearbeitende Welle zangenförmig zu schließen und zu öffnen sind. Um unterschiedliche Wellen bearbeiten zu können oder auch um die Teile einer Welle zu bearbeiten, die zunächst in den Lagerschalen gehalten sind, empfiehlt die Erfindung, daß die Aufspannarme höhenverstell­ bar und dadurch auf unterschiedliche Lagerstellen der Welle einstell­ bar sind. Im Rahmen der Erfindung liegt es, daß die Aufspannarme mit Lagerschalen unterschiedlichen Lagerschalendurchmessers ausgerü­ stet werden können. Sollten die Mittelpunkte oder Achsen der Lager­ schalen nicht genau fluchten, so ist das unschädlich, weil einerseits das Schmiermittelpolster ausgleichend wirkt und andererseits die Werk­ zeuge nach Maßgabe der Fluchtungsungenauigkeiten korrigierend ein­ gerichtet werden können. Die Aufspannarme sind zweckmäßig um zu­ mindest eine Aufspannachse schwenkbar, die sich oberhalb der Werk­ stückebene befindet und dadurch ist es möglich, die Schleifmaschine voll automatisch zu betreiben und die Schleifmaschine beispielsweise im Zuge einer Transferstraße anzuordnen, wobei die zu bearbeitenden Wellen auf Paletten oder Transportelementen herangeführt werden, im Bereich der Werkstückaufnahme angehalten werden und dann von den Aufspannarmen bzw. deren Lagerschalen an den Lagerstellen erfaßt sowie vom Transportelement abgehoben werden. Das alles läßt sich mit den Hilfsmitteln der modernen Steuerungs- und Antriebstechnik von Werkzeugmaschinen u. dgl. ohne weiteres aufeinander abstimmen, so daß die Maschine vollautomatisch arbeiten kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

Fig. 1 die Seitenansicht einer Schleifmaschine mit Werkstückaufnahme zum Einspannen einer Welle,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 in anderer Funktionsstellung, aus­ schnittsweise,

Fig. 3 im gegenüber der Fig. 1 und 2 wesentlichen vergrößerten Maß­ stab einen Vertikalschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 2 und

Fig. 4 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 3.

Die in den Figuren dargestellte Schleifmaschine ist eine Feinschleif­ maschine, die zum Schleifen von Getriebewellen eingerichtet sein mag. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören neben dem Maschinengestell 1 eine Werkstückaufnahme, ein Bearbeitungsantrieb und ein Werkzeughalter. Aus Gründen der Deutlichkeit wurden der Bearbeitungsantrieb und der Werkzeughalter nicht gezeichnet. Die Werkstückaufnahme besitzt Lager­ elemente 2 für die Aufspannung der zu bearbeitenden Welle 3 bei der Schleifbearbeitung.

Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 entnimmt man zunächst, daß die Lagerelemente 2 als Lagerbuchse aus jeweils zwei Lagerschalen 4, 5 ausgebildet sind, die jede die zu bearbeitende Welle 3 halbkreisförmig umfassen. Die Lagerschalen 4, 5 sind an Aufspann­ armen 6 gehalten, die um die zu bearbeitende Welle 3 zangenartig zu öffnen und wieder zu schließen sind. Aus den Fig. 3 und 4 entnimmt man, daß die Lagerschalen 4, 5 die zu bearbeitende Welle 3 mit einem Ausgleichsspiel-Ringspalt 7 umfassen. Dieser Ausgleichsspiel-Ringspalt 7 besitzt eine Spaltdicke, die groß ist zur Unrundheitstoleranz der Welle 3 und der Lagerschalen 4, 5. Über radiale Bohrungen 8 ist in den Ausgleichsspiel-Ringspalt 7 ein Schmiermittel mit Druck einführbar. Es versteht sich, daß die Aufspannarme 6 längs der Werkstückaufnah­ me, d. h. in Richtung des in Fig. 4 eingezeichneten Doppelpfeiles 9, verstellbar sein können. Auch können in die Maschine Aufspannarme 6 mit unterschiedlichem Lagerschalendurchmesser eingesetzt werden, wenn es sich um die Schleifbearbeitung von Wellen 3 unterschiedlichen Durchmessers handelt. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Aufspannarme 6 um zwei Auf­ spannachsen 10 schwenkbar, die sich oberhalb der Werkstückaufnahme befinden. Man erkennt in Fig. 1, daß der Schleifmaschine eine Trans­ ferstraße 11 mit Paletten 12 o. dgl. Transportelementen zugeordnet ist, welche Transferstraße 11 für die automatische Zuführung und Abfüh­ rung zu bearbeitender und bearbeiteter Wellen 3 dient. Diese Transfer­ straße 11 ist durch die Werkstückaufnahme geführt. Die einzelnen Transportelemente 12 mit den zu bearbeitenden Wellen 3 sind in der Werkstückaufnahme anhaltbar. Die in der Werkstückaufnahme auf ei­ nem angehaltenen Transportelement 12 aufliegende, zu bearbeitende Welle 3 ist von den Aufspannarmen 6, bzw. deren Lagerschalen 4, 5 an den Lagerstellen erfaßbar. Insofern erfüllen die Lagerschalen 4, 5 mit den Aufspannarmen 6 eine Doppelfunktion, sie arbeiten nämlich zugleich als Manipulator, der eine zu bearbeitende Welle 3 von dem Transportelement 12 abnimmt. Dazu braucht lediglich die Achse der Welle 3 auf dem Transportelement 12 um ein oder einige Zehntelmilli­ meter tiefer zu liegen als die Achse der geschlossenen Lagerschalen 4, 5. Entsprechend wird eine bearbeitete Welle 3 wieder mit Hilfe der Aufspannarme 6 an ein Transportelement 12 übergeben.

Claims (8)

1. Werkstückaufnahme zum Einspannen einer Welle beim Außenrund­ schleifen, wobei die drehangetriebene Welle an zumindest zwei Lager­ stellen gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) an den Lagerstellen von jeweils zwei im Querschnitt halbkreisförmigen, sich zu einer Lagerbuchse ergänzenden Lagerschalen (4, 5) umfaßt wird, deren Lagerflächen gegenüber den Lagerstellen einen Ausgleichsspiel-Ringspalt (7) bilden, dessen Spaltdicke groß ist zur Unrundheitstoleranz der Welle (3) und der Lagerschalen (4, 5), und daß zur Schleifbearbeitung in den Ausgleichsspiel-Ringspalt (7) mit Überdruck ein Schmiermittel eindrückbar ist.

2. Werkstückaufnahme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spül- oder Kühlmittel für die spanabhebende Bearbeitung von Me­ tallen als Schmiermittel eingesetzt und dieses mit einem Druck von etwa 5 bar in den Ausgleichsspiel-Ringspalt (7) eindrückbar ist.

3. Werkstückaufnahme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Welle (3) an ihren beiden Stirnseiten an ebenen Abstütz­ elementen mit Axialdruck abgestützt ist, von denen zumindest eine an­ getrieben wird.

4. Werkstückaufnahme nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel über Bohrungen (8) in den Aus­ gleichsspiel-Ringspalt (7) einführbar ist.

5. Werkstückaufnahme nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschalen (4, 5) an Aufspannarmen (6) gehalten sind, die um die zu bearbeitende Welle (3) zangenförmig zu schließen und zu öffnen sind.

6. Werkstückaufnahme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspannarme (6) höhenverstellbar und dadurch auf unterschied­ liche Lagerstellen der Welle (3) einstellbar sind.

7. Werkstückaufnahme nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aufspannarme ( 6) mit Lagerschalen (4, 5) unterschied­ lichen Lagerschalendurchmessers ausrüstbar sind.

8. Werkstückaufnahme nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Aufspannarme (6) um zumindest eine Aufspann­ achse (10) schwenkbar sind, die sich oberhalb der Werkstückebene be­ finden.