Vorrichtung zur Finishbearbeitung von Wellen, insbesondere von Kurbel- und Nockenwellen

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung von Wellen, insbesondere von Kurbel- und Nockenwellen, mit mindestens einem Werkzeugträger (1), der der Umlaufbewegung eines um seine Rotationsachse (A) rotierenden Werkstückes (2) folgt und mit mindestens einem an einem Kopfstück (3) des Werkzeugträgers (1) angeordneten Werkzeug (4) zur Finishbearbeitung des Werkstückes (2). Erfindungsgemäß sind zwei Lagerwellen (5,5') parallel zum Werkstück (2) angeordnet, deren Gestalt dem Werkstück (2) entspricht. Die Lagerwellen (5,5') rotieren synchron und phasengleich zum Werkstück (2) um ihre Achsen (B,B'). Der Werkstückträger (1) ist an Umfangsflächen (6,6') der Lagerwellen (5,5') gelagert, die der zu bearbeitenden Fläche (7) des Werkstückes (2) entsprechen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung von Wellen, insbesondere von Kurbel- und Nockenwellen, mit

mindestens einem Werkzeugträger, der der Umlaufbewegung eines um seine Rotationsachse rotierenden Werkstückes folgt, und

mindestens einem an einem Kopfstück des Werkzeugträgers angeordneten Werkzeug zur Finishbearbeitung des Werkstückes.

[0002] Eine Vorrichtung mit den beschriebenen Merkmalen ist aus der Druckschrift DE 100 09 980 C1 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung weist der Werkzeugträger ein Kreuzführungssystem auf, welches durch Linearbewegungen in zwei Achsen den Werkstückbewegungen folgt. Der Werkzeugträger weist einen hydraulisch, elektromechanisch oder pneumatisch betriebenen Andrückschuh auf, der die zu bearbeitende Werkstückoberfläche fest umschließt. Bei einer Anordnung mehrerer Werkzeugträger zur gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Oberflächen des Werkstückes ist zunächst ein sogenanntes "Teaching" erforderlich, um die Position der einzelnen Werkzeugträger an die Gestalt des Werkstückes anzupassen.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die ein exaktes, einfaches und schnelles Finishbearbeiten von Wellen, insbesondere von Kurbel- und Nockenwellen, ermöglicht.

[0004] Ausgehend von einer Vorrichtung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwei Lagerwellen parallel zum Werkstück angeordnet sind, deren Gestalt dem Werkstück entspricht, wobei die Lagerwellen synchron und phasengleich zum Werkstück um ihre Achsen rotieren und wobei der Werkstückträger an Umfangsflächen der Lagerwellen gelagert ist, die der zu bearbeitenden Fläche des Werkstückes entsprechen. Die Lagerwellen können Kopien des Werkstückes sein oder aber auch aus bereits bearbeiteten Werkstücken bestehen. Der Rotationsantrieb kann über das Werkstück und/oder eine oder beide Lagerwellen erfolgen.

[0005] Vorzugsweise sind entlang der Lagerwellen mehrere Werkzeugträger zur gleichzeitigen Bearbeitung von Werkstückflächen des Werkstückes angeordnet. Dies ermöglicht eine komplette Werkstückbearbeitung in einem einzigen Bearbeitungsvorgang. Da die Position der Werkzeugträger durch die Lagerwellen festgelegt ist, ist kein "Teaching" mehr erforderlich, um die Positionen der Werkzeugträger an die Gestalt des Werkstückes anzupassen.

[0006] Vorzugsweise umgreifen die Enden des Kopfstückes die Bearbeitungsoberfläche des Werkstückes. Das Kopfstück kann hierbei aus mindestens zwei Andrückschuhen bestehen, die radial zur Bearbeitungsoberfläche zustellbar oder schwenkbeweglich miteinander verbunden sind. Alternativ kann das Kopfstück auch gabelförmig ausgebildet sein. In diesem Fall ist es möglich, den Werkzeugträger einstückig herzustellen.

[0007] Vorzugsweise wird als Werkzeug ein Schleifband verwendet, welches das Werkstück teilweise umschlingend zwischen den beiden Kopfstückenden gespannt ist. An den Kopfstückenden können drehbewegliche Rollen zur reibungsarmen Führung des Schleifbandes angeordnet sein. Ferner kann es zweckmäßig sein, dass innerhalb der Umgreifung des Kopfstückes mindestens eine Andrückrolle am Werkzeugträger angeordnet ist, die das Schleifband zusätzlich an die Bearbeitungsoberfläche andrückt. Das Schleifband kann kontinuierlich oder getaktet an dem Werkstück vorbeilaufen. Vorzugsweise ist das Schleifband als Endlosband um eine an dem Werkzeugträger angeordnete Umlenkrolle gespannt. Die Umlenkrolle ist mit einem Antrieb ausgerüstet, der die Laufbewegung des Bandes ermöglicht. Alternativ kann an dem Werkzeugträger auch eine mit dem einen Ende des Schleifbandes verbundene, von dem Schleifband umwickelte drehbewegliche Spenderrolle und eine mit dem anderen Ende des Schleifbandes verbundene Aufwickelrolle angeordnet sein. Von der Spenderrolle wird frisches Schleifband abgewickelt, während gleichzeitig benutztes Schleifband auf der mit einem Antrieb ausgerüsteten Aufwickelrolle aufgewickelt wird. Im Rahmen der Erfindung liegt auch die Verwendung eines Werkzeuges, welches mit dem Werkstück eine linienförmige Berührungsfläche bildet, z. B. eines Honsteines.

[0008] In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, dass an dem dem Kopfstück gegenüberliegenden Ende des Werkzeugträgers ein weiteres Kopfstück mit Werkzeug zur gleichzeitigen Finishbearbeitung eines zweiten synchron und phasengleich zu den Lagerwellen um seine Achse rotierenden Werkstückes angeordnet ist, dessen Gestalt dem ersten Werkstück entspricht. Dies erlaubt die gleichzeitige Bearbeitung von zwei gleichen Werkstücken.

[0009] Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1

eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Finishbearbeitung von Wellen,

Fig. 2

und 3 weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenfalls in einer Seitenansicht.

[0010] Die Figuren zeigen jeweils eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung von Wellen, insbesondere von Kurbel- und Nockenwellen. Die Vorrichtung weist einen Werkzeugträger 1 auf, der der Umlaufbewegung eines um seine Rotationsachse A rotierenden Werkstückes 2, im vorliegenden Fall einer Kurbelwelle, folgt. An einem Kopfstück 3 des Werkzeugträgers 1 ist ein Werkzeug 4 zur Finishbearbeitung der Kurbelwelle 2 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel wird als Werkzeug 4 ein Schleifband verwendet. Parallel zum Werkstück 2 sind zwei Lagerwellen 5,5' angeordnet, deren Gestalt dem Werkstück 2 entspricht. Die Lagerwellen 5,5' können hierbei Kopien des Werkstückes 2 sein, oder aber auch aus bereits bearbeiteten Werkstücken bestehen. Die Lagerwellen 5,5' rotieren synchron und phasengleich zum Werkstück 2 um ihre Achsen B,B', wobei der Rotationsantrieb über eine oder beide Lagerwellen 5,5' erfolgt. Der Werkstückträger 1 ist an Umfangsflächen 6,6' der Lagerwellen 5,5' gelagert, die der zu bearbeitenden Fläche 7 des Werkstückes 2 entsprechen. Die Vorrichtung erlaubt eine einfache konstruktive Gestaltung sowie eine präzise Lagerung des Werkzeugträgers 1. Die Position des Werkzeugträgers 1 ist durch die beiden Lagerwellen 5,5' festgelegt, so dass vor dem Einspannen der zu bearbeitenden Kurbelwelle 2 keine zusätzlichen Vorrichtungen zur Justierung des Werkzeugträgers 1 erforderlich sind. Nach dem Ausspannen der bearbeiteten Kurbelwelle 2 behält der Werkzeugträger 1 seine Position bei, wodurch ein schneller und einfacher Werkstückwechsel ermöglicht wird. Zur gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Werkstückflächen 7,8,9 des Werkstückes sind entlang der Lagerwellen 5,5' mehrere Werkzeugträger 1, 1' 1 , 1 ' ' angeordnet, die aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich mit gestrichelten Linien angedeutet sind. Hierdurch ist ein vollständiges, präzises und schnelles Finishen aller zu bearbeitenden Flächen des Werkstückes in einem einzigen Bearbeitungsvorgang möglich. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist kein "Teaching" mehr erforderlich, da die Positionen der einzelnen Werkzeugträger 1,1',1" durch die Lagerwellen 5,5' vorgegeben ist.

[0011] Das Kopfstück 3 ist gabelförmig ausgebildet, so dass die Enden 10,10' des Kopfstückes die Bearbeitungsoberfläche 7 des Werkstückes 2 umgreifen. An den Kopfstückenden 10,10' sind drehbewegliche Rollen 11,11' zur Führung des Schleifbandes 4 angeordnet, welches zwischen den beiden Kopfstückenden 10,10' gespannt ist und dabei die Kurbelwelle 2 teilweise umschlingt. Der gabelförmige Werkzeugträger 1 ist einstückig und daher kostengünstig herstellbar. Durch die Umschlingung des Werkstückes 2 gewährleistet das Schleifband 4 eine große Andrückoberfläche. Das Schleifband 4 läuft kontinuierlich oder getaktet an dem Werkstück 2 vorbei. In Fig. 1 ist das Schleifband 4 als Endlosband ausgebildet, welches um eine an dem Werkzeugträger 1 angeordnete Umlenkrolle 12 gespannt ist. Die Umlenkrolle 12 besitzt einen nicht dargestellten Antrieb, der die Laufbewegung des Schleifbandes 4 ermöglicht. Das Werkstück 2 oder die Lagerwellen 5,5' mit den daran befestigten Werkzeugträgern 1,1',1" sind auf einem verschiebbaren (nicht dargestellten) Zustellschlitten angeordnet.

[0012] In Fig. 2 besteht das Kopfstück 3 aus zwei Andrückschuhen 13,13', die schwenkbeweglich miteinander verbunden sind. Die Andrückschuhe 13,13' können beispielsweise hydraulisch, elektromechanisch oder auch pneumatisch betrieben werden. Innerhalb der Umgreifung ist eine zusätzliche Andrückrolle 14 am Werkzeugträger 1 angeordnet. An dem Werkzeugträger 1 ist eine mit dem einen Ende des Schleifbandes 4 verbundene, von dem Schleifband 4 umwickelte drehbewegliche Spenderrolle 15 und eine mit dem anderen Ende des Schleifbandes 4 verbundene Aufwickelrolle 16 angeordnet. Durch die mit einem (nicht dargestellten) Antrieb ausgerüstete Aufwickelrolle 16 kann von der Spenderrolle 15 gezielt frisches Schleifband abgewickelt werden, während gleichzeitig bereits benutzte Bereiche des Schleifbandes 4 auf der Aufwickelrolle 16 aufgerollt werden.

[0013] Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der an dem dem Kopfstück 3 gegenüberliegenden Ende 17 des Werkzeugträgers 1 ein weiteres von dem Schleifband 4 umspanntes Kopfstück 3' zur gleichzeitigen Finishbearbeitung einer zweiten synchron und phasengleich zu den Lagerwellen 5,5' um ihre Achse A' rotierenden Kurbelwelle 2' angeordnet ist, deren Gestalt der ersten Kurbelwelle 2 entspricht. Auf diese Weise ist es möglich, mit der Vorrichtung zwei Kurbelwellen 2,2' gleichzeitig vollständig zu bearbeiten. In diesem Fall sind zweckmäßigerweise die beiden Kurbelwellen 2,2' auf zwei separaten verschiebbaren (nicht dargestellten) Zustellschlitten angeordnet.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Finishbearbeitung von Wellen, insbesondere von Kurbel- und Nockenwellen, mit

mindestens einem Werkzeugträger (1), der der Umlaufbewegung eines um seine Rotationsachse (A) rotierenden Werkstückes (2) folgt, und

mindestens einem an einem Kopfstück (3) des Werkzeugträgers (1) angeordneten Werkzeug (4) zur Finishbearbeitung des Werkstückes

gekennzeichnet durch zwei parallel zum Werkstück (2) angeordnete Lagerwellen (5,5'), deren Gestalt dem Werkstück (2) entspricht, wobei die Lagerwellen (5,5') synchron und phasengleich zum Werkstück (2) um ihre Achsen (B,B') rotieren und wobei der Werkzeugträger (1) an Umfangsflächen (6,6') der Lagerwellen (5,5') gelagert ist, die der zu bearbeitenden Fläche (7) des Werkstückes (2) entsprechen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Lagerwellen (5,5') mehrere Werkzeugträger (1,1',1") zur gleichzeitigen Bearbeitung von Werkstückflächen (7,8,9) des Werkstückes (2) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (10,10') des Kopfstückes (3) die Bearbeitungsoberfläche (7) des Werkstückes (2) umgreifen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfstück (3) aus mindestens zwei Andrückschuhen (13,13') besteht, die radial zur Bearbeitungsoberfläche (7) zustellbar oder schwenkbeweglich miteinander verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfstück (3) gabelförmig ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (4) als Schleifband ausgebildet ist, welches das Werkstück (2) teilweise umschlingend zwischen den beiden Kopfstückenden (10,10') gespannt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifband (4) als Endlosband um eine an dem Werkzeugträger (1) angeordnete drehbewegliche Umlenkrolle (12) gespannt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Werkzeugträger (1,1',1") eine mit dem einen Ende des Schleifbandes (4) verbundene, von dem Schleifband (4) umwickelte drehbewegliche Spenderrolle (13) und eine mit dem anderen Ende des Schleifbandes (4) verbundene drehbewegliche Aufwickelrolle (16) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Kopfstück (3) gegenüberliegenden Ende (17) des Werkzeugträgers (1,1',1" ) ein weiteres Kopfstück (3') mit Werkzeug (4) zur gleichzeitigen Finishbearbeitung eines zweiten synchron und phasengleich zu den Lagerwellen (5,5') um seine Achse (A') rotierenden Werkstückes (2') angeordnet ist, dessen Gestalt dem ersten Werkstück (2) entspricht.

Zeichnung