Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen einer Kurbelwelle.

Das Schleifen von Kurbelwellen erfolgt bei bekannten Verfahren in einer Vielzahl von Arbeitsschritten. In einem ersten Arbeitsschritt werden die Hauptlager und in einem zweiten Arbeitsschritt werden die Hublager der Kurbelwelle vorgeschliffen. Die Hauptlager werden in einem dritten Arbeitsschritt fertiggeschliffen. Im anschließenden vierten Arbeitsschritt werden die Paßlager und die Zapfen der Kurbelwellen geschliffen. In weiteren Arbeitsschritten werden die Hublager fertiggeschliffen (fünfter Arbeitsschritt). In einem sechsten Arbeitsschritt werden die Kurbelwellen- enden bearbeitet und in einem abschließenden siebten Arbeitsschritt werden die Flansche der Kurbelwellen geschliffen.

Dabei ist die Kurbelwelle bei als solche bekannten Vorrichtungen an ihren Enden zwischen Werkstück-Spindelstock und Reitstock mittels Spannfutter oder mittels Spannzangen sowie Spitzen eingespannt. Eine derartige Einspannung der Kurbelwelle verleiht ihr zwar auch bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten die erforderliche sichere Lagerung,ist allerdings mit dem gravierenden Nachteil verbunden, daß die Kurbelwelle Axial¬ kräften ausgesetzt ist, die zu ihrer Deformation im elastischen Bereich führen. Dies führt zwar nicht immer zu einer Beschädigung der Kurbel¬ welle, jedoch durch die elastische Verformung treten Qualitäts- und Genauigkeitsprobleme auf, da nach dem Entspannen die Kurbelwelle

elastisch zurückfedert. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, daß das Spannfutter oder die Spannzangen zu schleifende Teile der Kurbelwelle, insbesondere Flansche und Paßlager abdecken. Um auch diese Teile der Kurbelwelle schleifen zu können, sind das Spannfutter bzw. die Spannzangen von der Kurbelwelle zu lösen, und diese ist aus der Vorrichtung zu entfernen. Schließlich sind die zu schleifenden Kur- belwellenteile in einem separaten Arbeitsgang zu schleifen. Das bekannte Verfahren zum Schleifen von Kurbelwellen ist damit außerordentlich zeit- und kostenaufwendig.

In der DE-PS 727 220 ist eine Einspannvorrichtung für Kurbelwellen¬ schleifmaschinen beschrieben, bei welcher die Kurbelwellenzapfen axial druckfrei in auf einem schwenkbaren Segment sitzenden Einspannwangen eingespannt sind. Dieses Segment ist um einen Zapfen schwenkbar, der von einer Planscheibenmitte um Hubgröße entfernt ist. Darüber hinaus sind dort keine weiteren Angaben hinsichtlich Kurbelwellenlagerung vorhanden.

Demzufolge besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 2 genannten Art anzugeben, die ein Schleifen der gesamten Kurbelwelle in einer Auf¬ spannung ohne oder ohne wesentliche Axialkräfte ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst

Diese Aufgabe wird weiterhin mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 2 gelöst.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einer Mehrzahl von Vorteilen verbunden. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die zu schleifende Kurbelwelle zentrisch so zwischen Spitzen eingespannt werden kann, daß der sie sich in axialer Richtung nicht verformt. Dieser Vorteil wird durch den weiteren Vorteil ergänzt, daß die Kurbelwelle in der a-aaldmckfreien bzw. mit einem definierten leichten axialen Zug vorgesehenen Einspan- nung mit ihrer gesamten Oberfläche für das wenigstens zwei separat gelagerte und entsprechend konturierte Schleifscheiben umfassende Schleifwerkzeug zugänglich ist.

Die Kurbelwelle ist einerseits mit definiertem leichtem axialen Zug und andererseits so fest in die Vorrichmng eingespannt, daß auch bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten ein sicherer Halt gewährleistet wird. Dies gilt auch für Kurbelwellen mit exzentrischen Teilen beliebiger Masse. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene, unter definiertem leichtem axialen Zug erfolgende und somit axial druckfreie Einspannung ist die Kurbelwelle allen zu beschleifenden Teilen für das Schleifwerkzeug zugänglich. Somit kann die Kurbelwelle in einer einzigen Aufspannung fertiggeschliffen werden.

Auch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung technisch nicht aufwendig und leicht zu warten.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung der Erfindung an Ausführungsbeispielen an Hand der beigefügten Zeichnung.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichmng mit einer eingespannter Kurbelwelle;

Fig. 2 einen Teilschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1 mit einge¬ spannter Kurbelwelle und einem Spannelement;

Fig. 3 eine Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der

Vorrichmng nach Fig. 1 mit eingespannter Kurbelwelle;

Fig. 4 schematisch eine Vorrichmng mit eingespannter Kurbelwelle, die auf der linken Seite axial mittels eines formschlüssig an einem Zapfen der Kurbelwelle angreifenden Befestigungs¬ elementes in Richtung zur werkstückspindelstockseitigen Spitze gezogen wird;

Fig. 5 eine Teilschnittansicht der Vorrichtung mit einem externen

Befestigungselement und

Fig. 6a bis d eine Teilansicht der Vorrichtung mit eingespannter Kur¬ belwelle, mit Verbindungsstiften und Schleifwerkzeug, wobei die Lagen der verwendeten Schleifscheiben in verschiedenen

Bearbeitungsstufen angedeutet sind.

Eine in Fig. 1 dargestellte Schleifmaschine besteht aus einem Tisch 1, einem auf dem Tisch 1 angeordneten Werkstück-Spindelstock 2 und einem ebenfalls auf dem Tisch 1 angeordneten Reitstock 13. Werkstück- Spindelstock 2 und Reitstock 13 weisen in an sich bekannter Weise beispielsweise von einem (nicht dargestellten) Hydraulikzylinder horizontal verschiebbare Pinolen auf. An dem Werkstück-Spindelstock 2 ist eine Spitze 3 angeordnet, und an der reitstockseitigen Pinole ist eine Spitze 14 angeordnet. Der konstruktive Aufbau der Spitzen 3 bzw. 14 ist für

bevorzugte Ausführungsformen in Fig. 2 und 3 dargestellt und unten beschrieben. Die Kurbelwelle 15 ist an ihrem spindelstockseitigen Ende 16 in die Spitze 3 eingespannt, während das reitstockseitige Ende der Kurbelwelle 15 in die Spitze 14 eingespannt ist. Die gesamte zu be¬ schleifende Oberfläche der Kurbelwelle 15 ist somit für eingesetzte Schleifscheiben zugänglich. Dabei ist die Kurbelwelle zwischen den Spitzen 3 und 14 axialdruckfrei oder mit definiertem leichtem axialen Zug eingespannt und fixiert. Ein axialer Zug wird dann von einem Hydraulikzylinder, der die Pinole verschiebt, aufgebracht.

Fig. 2 zeigt die konstruktive Ausgestaltung der Spitze 3. Die Spitze 14 kann identisch aufgebaut sein. Die Spitze 3 des Werkstück-Spindelstocks 2 ist in eine korrespondierende mittige Bohrung 22 des spindelstockseiti¬ gen Endes 16 der Kurbelwelle 15 eingesetzt. Die Spitze 3 weist einen zylinderförmigen Längsdurchgang auf, in dem eine mit einem Spann¬ element 4 zusammenwirkende Zugstange 9 angeordnet ist. Dabei besteht das Spannelement 4 aus mindestens drei am Umfang des in das jeweilige Kurbelwellenende eingreifenden Abschnittes der Spitze verteilten Spann¬ körpern 5, die symmetrisch angeordnet, in entsprechenden Nuten des Spitzenumfanges eingelegt und dort festgehalten sind. Die Zugstange 9 ist schwimmend gelagert und axial mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Hy- draulik-ylinders verschiebbar. Die Zugstange 9 ist im Bereich des Spann¬ elements 4 kegelstumpfförmig bzw. konisch ausgebildet und verjüngt sich zu der dem freien Ende einer Spitze 21 entgegengesetzten Richtung.

Das Spannelement 4 besteht bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungs¬ form aus Spannbacken 5, die bei einer axialen Bewegung des konischen Kopfteils der Stange 9 weg von dem spindelstockseitigen Ende 16 der Kurbelwelle 15 an der Bohrungswand der Kurbelwelle 15 angreifen und letztere festspannen. Der von der Zugstange 9 auf die Spannbacken 5

und damit auf die Kurbelwelle 15 im Bereich ihrer mit der Spitze 3 korrespondierenden Ausnehmung ausgeübte Druck läßt sich durch die horizontale Positionierung der Zugstange 9 (in der Figur nach links oder nach rechts) regulieren. Die Spannbacken 5 weisen an ihrem Außen- umfang Ausnehmimgen zur Aufnahme eines Spannrings 7 auf. Der Spannring 7 sowie ein weiterer Spannring 8 halten die Spannbacken 5 in der Spitze 3 und verhindern eine horizontale Verschiebung der Spann¬ backen; die Spannbacken sind lediglich vertikal, also senkrecht zur Kurbelwellenachse verschiebbar. Diese Spannringe sind vorzugsweise als Gummiring ausgeführt.

Aus Fig. 2 ergibt sich, daß die Kurbelwelle 15 durch einen senkrecht zur Kurbelwellenachse von der Zugstange 9 und den Spannbacken 5 ausge¬ übten Druck fest mit dem Werkstück-Spindelstock 2 oder dem Reitstock 13 verbindbar ist. Ein axialer Druck auf die Kurbelwelle 15 durch Zusammenwirken von Reitstock 13 und Werkstück-Spindelstock 2 wird nicht oder nur in einem Umfang ausgeübt, der erheblich unter dem Axialdruck bei bekannten Einspannungen von Schleifvorrichtungen hegt. Dabei kann der axiale Druck dadurch veπnindert werden, daß die Pinole des Reitstockes 13 drucklos gemacht wird.

Die Spannbacken 5 sind vorzugsweise bezüglich des Umfanges symme¬ trisch um jeweils 120° bezüglich ihrer Mitte versetzt angeordnet. Die Spitze bzw. das Führungsende 21 des Werkstück-Spindelstockes 2 bzw. des Reitstockes 13 ist so ausgebildet, daß sie bzw. es sich zwischen zwei benachbarte Spannbacken 5 in die mittige Bohrung 22 des jeweiligen Endes der Kurbelwelle 15 erstreckt.

Das Werkstück ist mit einem definierten leichten axialen Zug einge- spannt. Es ist die schwimmende Lagerung der Zugstange 9 beschrieben;

dabei dienen die Spannbacken 5 zum radialen Ergreifen der Kurbelwelle 15, und die radiale Führung beim Einführen der Spitze in die mittige Bohrung der Kurbelwelle 15 wird von der Spitze und der mittigen Bohrung in der Kurbelwelle 15 an einem gefasten Übergangsbereich zwischen axialer Endstirnfläche der Kurbelwelle 15 und mittiger Bohrung, der zu der Kegelkontur (z.B. 60°) der Spitze korrespondiert, übernom¬ men; mit anderen Worten übernehmen die Spitze und der Kegelstumpf die zentrische Führung der Kurbelwelle 15.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform besteht das Spannele¬ ment aus einer Spannkugel 6, die in die Spitze 3 eingebördelt ist. Kugel 6 und Zugstange 9 mit dem kegelsmmpfförmigen Kopf 10 wirken dabei in gleicher Weise zusammen wie Spannbacken und Zugstange bei der an Hand von Fig. 2 beschriebenen ersten Ausführungsform.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform weist die Vorrichtung ein Befestigungselement 11 auf, das als ein externes Spannfutter ausge¬ führt ist, das auf das spindelstockseitige Ende 16 der Kurbelwelle 15 drückbar ist. Für das reitstockseitige Ende 17 der Kurbelwelle 15 (Fig. 1) kann ebenfalls ein externes Spannfutter vorgesehen sein. Das auf die Kurbelwelle aufgepreßte Spannfutter 11 unterstützt die axialdruckfreie Lagerung bzw. die Lagerung bei definiertem axialen leichten Zug und Fixierung der Kurbelwelle 15, weil es die Kurbelwelle 15 auf die ent¬ sprechende Spitze zieht. Das Spannfutter 11 ist in der Form zweier Spannbacken vorgesehen, schwenkbar gelagert und ermöglicht, beispiels¬ weise in der in Fig. 4 dargestellten vertikalen von der Spannposition wegbewegten Position, das Schleifen der Kurbelwelle 15 auch an ihrem spindelstockseitigen Ende 16, das bei anderen Arbeitsschritten des Schleif- vorgangs durch das Spannfutter 11 abgedeckt ist.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, werden zum Beschleifen der Kurbelwellen¬ flächen zwei verschiedene, entsprechend zustellbare und konturierte Schleifscheiben I und II eingesetzt. Dabei wird die Schleifscheibe I so geführt, daß mit ihr nicht nur der zylindrische Endabschnitt der Kurbel- welle, sondern auch deren Lager LI, L6 und deren Radialflächen ge¬ schliffen werden können. Die Schleifscheibe II schleift den übrigen Bereich der Kurbelwelle, die somit in einer Aufspannung fertiggeschliffen werden kann.

An der Kurbelwelle 15 kann an ihrem spindelstockseitigen Ende 16 bzw. an ihrem reitstockseitigen Ende 17 ein weiteres Befestigungselement 12 angeordnet sein. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dieses an einem Flansch der Kurbel¬ welle 15 angeordnet. Die Befestigungsvorrichtung bzw. das Befestigungs- element 12 zieht und spannt die Kurbelwelle 15 im wesenthchen axial zur Kurbelwellenachse und in Richtung auf den dem Ende der Kurbel¬ welle 15 benachbarten Werkstück-Spindelstock, oder wenn die Befesti¬ gungsvorrichtung 12 am reitstockseitigen Ende der Kurbelwelle 15 an¬ geordnet ist, in Richtung des Reitstocks 13. Das Befestigungselement 12 hintergreift also den jeweüigen Endflansch der Kurbelwelle 15 und spannt diese gegen die zugeordnete Spitze 3 bzw. 14.

Fig. 6 zeigt die Vorrichmng in einer weiteren Ausführungsform und in Zuordnung zu einem Schleifwerkzeug 19, das an unterschiedlichen Stellen positionierbar ist. Bei den in Fig. 6(a)-(-d) dargestellten Ausführungsfor¬ men verbindet jeweils ein als Stift ausgebildeter Mitnehmer 18 den Werkstück-Spindelstock 2 mit der Kurbelwelle 15 oder den Reitstock 13 mit der Kurbelwelle 15, an welcher er jeweils anliegt Die Stifte 18 kön¬ nen sowohl Werkstück-Spindelstock 2 und Kurbelwelle 15 als auch Kur- belwelle 15 und Reitstock 13 verbinden. Die Stifte 18 sind horizontal,

parallel zur Kurbelwellenachse verschiebbar. Die Stifte 18 sind in Ab¬ hängigkeit von der jeweiligen Positionierung des Schleifwerkzeugs 19 einsetzbar. Insbesondere wird bei einer Positionierung des Schleifwerk¬ zeugs 19 am reitstockseitigen Ende der Kurbelwelle der Stift 18 zwischen Werkstück-Spindelstock 2 und Kurbelwelle 15 ausgefahren (Fig. 6b). Bei einer Positionierung des Schleifwerkzeugs 19 am spindelstockseitigen Ende der Kurbelwelle 15 wird dagegen ein Stift 18 zwischen Kurbelwelle 15 und Reitstock 13 eingesetzt (Fig. 6c). Diese Stifte 18 ergreifen die Kurbelwelle 15 an deren Kurbelwangen, an denen sie anliegen. Als Stifte 18 können auch Bauteile eingesetzt werden, die foπnschlüssig an den Kurbelwangen der Kurbelwelle 15 angreifen und dann, wenn in diesem Bereich die Kurbelwelle zu schleifen ist, wegschwenkbar sind.

Schließlich sei hervorgehoben, daß es mit dem angegebenen Verfahren erstmals möglich ist insbesondere eine Kurbelwelle in aufeinanderfolgen¬ den Schritten komplett in der gleichen Aufspannung des Werkstückes unter Verwendung der erforderlichen Schleifscheiben und ohne auf die Kurbelwelle einwirkende axiale Druckkräfte auf ein und derselben ScMeifmaschine fertigzuschleifen. Hieraus ergibt sich eine beträchtliche Senkung der Fertigungskosten sowie eine erhebhche Steigerung ' der Genauigkeit, da das bislang erforderliche mehrmalige Ein- und Ausspan¬ nen entfällt