DE19600602C1 - Vorrichtung zum Feinschleifen des hohlkonischen Dichtsitzes in einem kreiszylindrischen Düsenkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feinschleifen des hohlkonischen Dichtsitzes in einem kreiszylindrischen Düsenkörper mit zur Zylinderachse konzentrischer Düsen­ körperbohrung, die in den hohlkonischen Dichtsitz über­ geht, und mit einer Düsenbohrung im Zentrum des Dicht­ sitzes.

Düsenkörper des beschriebenen Aufbaus werden in den verschiedensten Bereichen der Technik verwendet, insbes. bei sogenannten Einspritzdüsen bei Verbrennungs­ motoren. Die Einspritzdüsen sind mit einem Ventilkörper versehen, der aus einer Ventilspindel und einem daran angeschlossenen Ventilkegel besteht, der mit dem Dichtsitz wechselwirkt. Der Ventilkegel trägt häufig eine umlaufende, sphärische Ausformung, die in Wechselwirkung mit dem Dichtsitz einen Linienkontakt produziert. Die beschriebenen Bauteile verlangen sehr genaue Passungen und extrem geringe Toleranzen. Sie sind andererseits ver­ hältnismäßig klein und müssen mit hoher Präzision gefertigt werden. - Der Düsenkörper kann außenseitig einen oder mehrere Bunde sowie eine oder mehrere Nuten aufweisen, die z. B. montagetechnisch bedingt sind.

Bei der aus der Praxis bekannten Vorrichtung zum Fein­ schleifen des hohlkonischen Dichtsitzes in einem kreis­ zylindrischen Düsenkörper wird dieses Werkstück einge­ spannt, es erfährt dadurch Einspannungszwänge. Das Fein­ schleifwerkzeug wird mit Hilfe eines geeigneten Werk­ zeughalters, in dem das Feinschleifwerkzeug eingespannt ist, in die Düsenkörperbohrung eingeführt. Die Einspann­ toleranzen sowie die Toleranzen, die der Werkzeughalter mitbringt, müssen in Kauf genommen werden. Störende Tole­ ranzsuperpositionen können auftreten und beeinflussen die Präzision der Feinschleifbearbeitung. Das gilt auch dann, wenn das Feinschleifwerkzeug einen Führungszapfen auf­ weist, der bei der Feinschleifbearbeitung in die Düsen­ bohrung eingeführt wird und dazu dient, das arbeitende Feinschleifwerkzeug zu stabilisieren. - Es versteht sich, daß der Düsenkörper, der der Feinschleifbearbeitung unter­ worfen wird, vorgeschliffen ist.

Bekannt ist auch eine Vorrichtung der eingangs beschrie­ benen Gattung (DE 36 27 541 C2), bei der das Werkstück auf einen feststehenden Dorn aufgesetzt wird sowie zwischen dem Dorn und dem Werkstück durch Zufuhr von Kühl- und Schmiermittel eine hydrostatisch wirkende Lagerung zwi­ schen dem Werkstückträger und dem Werkstück erzeugt wird. Das Werkstück wird mit einem Riemenantrieb angetrieben und unterliegt zumindest insoweit einseitigen Belastungen, die andere Zwänge zur Folge haben können.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Feinschleifen des hohlkonischen Dicht­ sitzes in einem kreiszylindrischen Düsenkörper zu schaffen, bei dem die Präzision der Feinschleifbearbeitung durch eine Superposition von Einspanntoleranzen und anderen Zwängen nicht mehr beeinträchtigt ist.

Zur Lösung dieses technischen Problems ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zum Feinschleifen des hohl­ konischen Dichtsitzes in einem kreiszylindrischen Düsen­ körper mit zur Zylinderachse konzentrischer Düsenkörper­ bohrung, die in den hohlkonischen Dichtsitz übergeht, und mit einer Düsenbohrung im Zentrum des Dichtsitzes, welche Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:

• 1.1) Für die Aufnahme des Düsenkörpers beim Fein­ schleifen ist ein Werkstückaufnahmeschlitten mit einem festen (nicht drehenden) Hydro­ centrik-Aufnahmedorn angeordnet, der über seine Länge verteilt Austrittsöffnungen für ein hydraulisches Zentriermittel aufweist,
• 1.2) dem Hydrocentrik-Aufnahmedorn ist ein Treiber für den auf den Hydrocentrik-Aufnahmedorn aufgesetzten Düsenkörper zugeordnet, der eine zylindrische Ausnehmung für den Hydrocentrik- Aufnahmedorn mit dem aufgesetzten Düsenkörper aufweist und um die Achse dieser Ausnehmung rotierend angetrieben ist,
• 1.3) der Treiber besitzt einen elastischen Mit­ nehmer für den zwangfreien Antrieb des auf den Hydrocentrik-Aufnahmedorn aufgesetzten Düsenkörpers,
• 1.4) der Hydrocentrik-Aufnahmedorn besitzt eine in Richtung seiner Längsachse verlaufende Auf­ nahmebohrung,
• 1.5) in der Aufnahmebohrung ist die Antriebs­ spindel eines Profilfeinschleifwerkzeuges geführt, welches zur Düsenbohrung hin vor dem Hydrocentrik-Aufnahmedorn angeordnet und dem hohlkonischen Dichtsitz angepaßt ist,

wobei das Feinschleifwerkzeug von einem Motor angetrieben ist, der auf dem Werkstückaufnahmeschlitten angeordnet ist.

Hydrozentrierung bezeichnet eine insbes. bei der Feinschleifbearbeitung von Werkstücken bekannte Maßnahme, die anstelle einer mechanischen Einspannung wirkt. Hydro­ zentrierung wird insbes. bei der Feinschleifbearbeitung von Kugellagerlaufringen und ähnlichen Werkstücken ein­ gesetzt. Anstelle der mechanischen Einspannung wirkt das Polster eines hydraulischen Zentriermittels, welches unter dem Einfluß von rotationsbedingten hydrodynamischen Kräften steht. Im Rahmen der Erfindung ist der Durchmesser des Hydrocentrik-Aufnahmedorns um das Polster des hydrau­ lischen Zentriermittels kleiner als der Durchmesser der Düsenkörperbohrung. Es versteht sich, daß die beschriebe­ nen Bauteile konzentrisch zueinander angeordnet sind. Das gilt nicht für die Aufnahmebohrung in dem Hydro­ centrik-Aufnahmedorn. Bei der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung resultiert aus der Tatsache, daß der Düsenkörper bei der Feinschleifbearbeitung auf den Hydrocentrik-Aufnahme­ dorn aufgesetzt wird, nach Maßgabe der vorstehend angegebenen Durchmesserdifferenzen ein Freiheitsgrad. - Auch in der Aufnahmebohrung des Hydrocentrik- Aufnahmedorns kann ein hydraulisches Druckmittel hydrozen­ trierend wirken.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das dem Feinschleifvorgang zu unterwerfende Werkstück, der Düsenkörper, beim Fein­ schleifen auf dem Hydrocentrik-Aufnahmedorn eine hydro­ dynamisch bedingte Selbstzentrierung erfährt. Insoweit erfolgt eine Zentrierung, ohne daß Einspannzwänge in Kauf genommen werden müßten. Aber auch das Feinschleifwerkzeug an seinem langen Antriebsschaft arbeitet frei von Ein­ spannzwängen, da das Feinschleifwerkzeug auf dem Dichtsitz statisch bestimmt gelagert ist. Im Ergebnis erreicht die Erfindung eine überraschend hohe Präzision.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Nach bevorzugter Ausfüh­ rungsform der Erfindung weist der Hydrocentrik-Aufnahmedorn um sein Zentrum verteilte, achsparallele Verteiler­ bohrungen für das hydraulische Zentriermittel auf, an welche die Austrittsöffnungen angeschlossen sind. Auf diese Weise kann unschwer sichergestellt werden, daß das Polster des hydraulischen Zentriermittels sich sehr gleichmäßig ausbildet. Das hydraulische Zentriermittel kann ein Hydrauliköl oder auch ein sogenanntes Spülöl sein, wie es bei Schleifvorgängen und Feinschleifvorgängen üblicherweise eingesetzt wird.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind bei der Feinschleifbearbeitung eines Düsenkörpers bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Treiber einerseits und das Feinschleifwerkzeug andererseits mit unterschiedlichem Drehsinn angetrieben. Der elastische Mitnehmer ist vorzugsweise als Gummi-O-Ring ausgeführt, der in eine entsprechende Aufnahmenut eingesetzt ist.

Selbstverständlich besitzt die Aufnahmebohrung einen größeren Durchmesser als die Antriebsspindel. Dabei kann die Anordnung vorzugsweise so getroffen werden, daß die Aufnahmebohrung die geometrische Achse des Hydrocentrik-Aufnahmedorns exzentrisch umgibt. Arbeitet man so, so besteht die Möglichkeit, der Antriebsbewegung der Antriebsspindel eine oszillierende Bewegung zu überlagern. In bezug auf das Ergebnis der Feinschleif­ bearbeitung von Vorteil ist es dabei, wenn die Oszillationsbewegung der Antriebsspindel parallel zu einer Erzeugenden des hohlkonischen Dichtsitzes verläuft. - Die Amplitude einer überlagerten Oszillationsbewegung ist klein und muß berücksichtigen, welche Freiheit für diese Oszillations­ bewegung im Bereich des Kontaktes des Feinschleifsteines mit der hohlkonischen Dichtfläche besteht. Durch das Feinschleifwerkzeug hindurch kann, z. B. mit Hilfe einer axialen Bohrung, das hydraulische Zentriermittel, z. B. ein sogenanntes Spülöl auch zu der Schleifstelle geführt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.

Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 vergrößertem Maßstab den Ausschnitt A aus dem Gegenstand der Fig. 1.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zum Feinschleifen des hohlkonischen Dichtsitzes 1 in einem kreiszylindrischen Düsenkörper 2 mit zur Zylinderachse 3 konzentrischer Düsenkörperbohrung 4. Die Vorrichtung ist in der Praxis Bestandteil einer Feinschleifmaschine, die die üblichen Aggregate für die Zuführung der zu schleifenden Werkstücke und für deren Abführung aufweist.

In den Figuren erkennt man zunächst den Düsenkörper 2 der außenseitig einen oder mehrere Bunde 5 sowie eine oder mehrere Nuten 6 aufweist, die z. B. montagebedingt und damit verwendungsabhängig sind. Der Düsenkörper 2 besitzt einen hohlkonischen Dichtsitz 1 und eine zur Zylinderachse 3 konzentrische Düsenkörperbohrung 4, die in den hohlkonischen Dichtsitz 1 übergeht. Im Zentrum des Dichtsitzes 1 ist eine Düsenbohrung 7 angeordnet.

Für die Aufnahme des Düsenkörpers 2 beim Feinschleifen ist ein Werkstückaufnahmeschlitten 8 mit festem, nicht rotierendem Hydrocentrik-Aufnahmedorn 9 angeordnet. Dieser Hydrocentrik-Aufnahmedorn 9 besitzt über seine Länge verteilt Austrittsöffnungen 10 für ein hydraulisches Zentriermittel. Dem Hydrocentrik-Aufnahmedorn 9 ist ein Treiber 11 für den auf den Hydrocentrik-Aufnahmedorn 9 aufgesetzten Düsenkörper 2 zugeordnet. Der Treiber 11 besitzt eine zylindrische Ausnehmung 12 für den Hydrocentrik-Aufnahmedorn 9 mit aufgesetztem Düsenkörper 2. Der Treiber 11 ist um die mit der Zylinderachse 3 zusammenfallende Achse der Ausnehmung 12 rotierend angetrieben. Der Begriff Hydrocentrik-Aufnahme­ dorn 9 und die Funktion der sogenannten Hydrozentrierung sind weiter vorn bereits erläutert worden. Der Durchmesser des Hydrocentrik-Aufnahmedorns 9 ist um das Polster der hydraulischen Flüssigkeit kleiner als der Durchmesser der Düsenkörperbohrung 4. Der Treiber 11 besitzt einen elastischen Mitnehmer 13 für den zwangfreien Antrieb des auf den Hydrocentrik-Aufnahmedorn 9 aufgesetzten Düsen­ körpers 2. Zwangfrei heißt, daß insoweit keine Einspannung verwirklicht ist und folglich Einspannungstoleranzen nicht auftreten. Rotationsungenauigkeiten des Treibers 11 gleicht der elastische Mitnehmer 13 aus. Der Hydrocen­ trik-Aufnahmedorn 9 besitzt eine in seinem Zentralbereich längslaufende Aufnahmebohrung 14. In der Aufnahmebohrung 14 ist die Antriebsspindel 15 eines Profileinschleifwerkzeuges 16 angeordnet, welches zur Düsenbohrung 7 hin vor dem Hydrocentrik-Aufnahmedorn 9 angeordnet und dem hohl­ konischen Dichtsitz 1 schleiftechnisch angepaßt ist. Das Feinschleifwerkzeug 16 wird von einem Motor 17 ange­ trieben, der auf dem Werkstückaufnahmeschlitten 8 angeordnet ist. Der Werkstückaufnahmeschlitten 8 selbst wird z. B. pneumatisch bewegt.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausfüh­ rungsform der Erfindung besitzt der Hydrocentrik-Auf­ nahmedorn 9 um sein Zentrum verteilte, achsparallele Ver­ teilerbohrungen 18 für das hydraulische Zentriermittel, an welche Verteilerbohrungen 18 die schon erwähnten Austrittsöffnungen 10 angeschlossen sind. Der Treiber 11 einerseits und das Feinschleifwerkzeug 16 andererseits rotieren beim Feinschleifvorgang vorzugsweise mit unter­ schiedlichem Drehsinn. Der elastische Mitnehmer 13 ist im Ausführungsbeispiel ein weichelastischer Ring, z. B. ein, Gummi-O-Ring.

Insbesondere aus der Fig. 2 entnimmt man, daß die Aufnahmebohrung 14 einen größeren Durchmesser aufweist, als die Antriebsspindel 15. Auch dadurch werden störende Einspannzwänge vermieden. Im Rahmen der Erfindung liegt es, auch in die Aufnahmebohrung 14 ein hydraulisches Zentriermittel unter Druck einzuführen. Die Aufnahme­ bohrung 14 umgibt die geometrische Achse des Hydro­ centrik-Aufnahmedorns 9 exzentrisch. Die Ausführungsform mit dem beschriebenen Durchmesserrelationen erlaubt es, der Antriebsbewegung der Antriebsspindel 15 eine Oszil­ lationsbewegung zu überlagern. Diese kann in axialer Richtung erfolgen. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Antriebsbewegung der Antriebsspindel 15 eine Oszillationsbewegung überlagert, deren Richtung parallel zu einer Erzeugenden des hohlkonischen Dichtsitzes 1 verläuft. Diese Richtung ist in der Fig. 1 angedeutet worden. Die Amplituden der oszillierenden Bewegung richten sich nach der Freiheit, die dem Feinschleifwerkzeug 16 beim Bearbeitungsvorgang in der hohlkonischen Dichtfläche 19 verbleibt.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Feinschleifen des hohlkonischen Dichtsitzes in einem kreiszylindrischen Düsenkörper mit zur Zylinderachse konzentrischer Düsenkörperbohrung, die in den hohlkonischen Dichtsitz übergeht, und mit einer Düsenbohrung im Zentrum des Dichtsitzes, welche Vorrich­ tung die folgenden Merkmale aufweist:

• 1.1) Für die Aufnahme des Düsenkörpers (2) beim Feinschleifen ist ein Werkstückaufnahme­ schlitten (8) mit einem festen (nicht drehen­ den) Hydrocentrik-Aufnahmedorn (9) angeord­ net, der über seine Länge verteilt Austritts­ öffnungen (10) für ein hydraulisches Zen­ triermittel aufweist,
• 1.2) dem Hydrocentrik-Aufnahmedorn (9) ist ein Treiber (11) für den auf den Hydrocentrik- Aufnahmedorn (9) aufgesetzten Düsenkörper (2) zugeordnet, der eine zylindrische Ausnehmung (12) für den Hydrocentrik-Aufnahmedorn (9) mit dem aufgesetzten Düsenkörper (2) aufweist und um die Achse (3) dieser Ausnehmung (12) rotierend angetrieben ist,
• 1.3) der Treiber (11) besitzt einen elastischen Mitnehmer (13) für den zwangfreien Antrieb des auf den Hydrocentrik-Aufnahmedorn (9) aufgesetzten Düsenkörpers (2),
• 1.4) der Hydrocentrik-Aufnahmedorn (9) besitzt eine in Richtung seiner Längsachse verlaufende Aufnahmebohrung (14),
• 1.5) in der Aufnahmebohrung (14) ist die Antriebs­ spindel (15) eines Profilfeinschleifwerk­ zeuges (16) geführt, welches zur Düsenbohrung (7) hin vor dem Hydrocentrik-Aufnahmedorn (9) angeordnet und dem hohlkonischen Dichtsitz (1) angepaßt ist,

wobei das Feinschleifwerkzeug (16) von einem Motor (17) angetrieben ist, der auf dem Werkstückaufnahmeschlitten (8) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Hydro­ centrik-Aufnahmedorn (9) um sein Zentrum verteilte, achsparallele Verteilerbohrungen (18) für das hydraulische Zentriermittel aufweist, an welche die Austrittsöffnungen (10) angeschlossen sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Treiber (11) einerseits und das Feinschleifwerkzeug (16) andererseits mit unterschiedlichem Drehsinn angetrieben sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der elastische Mitnehmer (13) als Gummi-O-Ring ausgeführt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Aufnahmebohrung (14) zur geometrischen Achse des Hydrocentrik-Aufnahmedorns (9) exzentrisch angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Antriebsbewegung der Antriebsspindel (15) eine Oszillationsbewegung überlagert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Oszillationsbewegung der Antriebsspindel (15) parallel zu einer Erzeugenden des hohlkonischen Dichtsitzes (1) verläuft.