DE102007033820A1 - Rotational machining method for workpiece with non-circular and rotation-symmetrical inner and outer contours, involves carrying out feed motion of flat cutting edge required for compensating contour variations, continuously in direction - Google Patents

Rotational machining method for workpiece with non-circular and rotation-symmetrical inner and outer contours, involves carrying out feed motion of flat cutting edge required for compensating contour variations, continuously in direction Download PDF

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Abstract

The method involves engaging a tool (11) having a flat cutting edge (15) with a workpiece (7). The edge is tilted by an angle in relation to a workpiece rotational axis (16). The cutting edge is displaced about a swiveling axis (13) for performing a circular advance movement. Non-circular inner and outer contours of the workpiece are produced during feed motion between the workpiece and the tool. Contour variations of the workpiece, caused by the shape of the cutting edge, are compensated, and the feed motion required for compensating the variations is carried out continuously in a direction. An independent claim is also included for a machine tool for rotational machining of a workpiece with non-circular and rotation-symmetrical inner and outer contours.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Drehbearbeitung von Werkstücken mit sowohl unrunden als auch rotationssymmetrischen Innen- und Außenkonturen. Im Stand der Technik werden drallfreie Werkstückoberflächen mit definierter Schneide erzeugt, wobei die Werkzeugschneide gegenüber der Rotationsachse des Werkstücks geneigt ist. Die DE 10 2005 037 665 B3 zeigt eine solches Verfahren. Dabei wird die Schneide mit einer kreisbogenförmigen Vorschubbewegung um eine Schwenkachse bewegt und die durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen werden durch eine Zustellbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug ausgeglichen. Bei relativ zur Schwenkachse symmetrischer Schneidenanordnung erfolgt während der Zustellbewegung ein Lastwechsel im Antrieb, weil die Bewegungsrichtung umgekehrt werden muss. Dieser Lastwechsel kann sich ungünstig auf die Oberflächenqualität des Werkstücks auswirken.The invention relates to a method and a device for turning workpieces with both non-circular and rotationally symmetrical inner and outer contours. In the prior art, twist-free workpiece surfaces are produced with a defined cutting edge, wherein the tool cutting edge is inclined relative to the axis of rotation of the workpiece. The DE 10 2005 037 665 B3 shows such a method. In this case, the cutting edge is moved by a circular arc-shaped feed movement about a pivot axis and caused by the cutting edge contour deviations are compensated by a feed movement between the workpiece and the tool. When relative to the pivot axis symmetrical cutting arrangement takes place during the feed movement a load change in the drive, because the direction of movement must be reversed. This load change can adversely affect the surface quality of the workpiece.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung sowohl unrunder als auch rotationssymmetrischer Innen- und Außenkonturen von Werkstückoberflächen mit verbesserter Fertigungsqualität zu schaffen.Of the Invention is based on the object, a method and an apparatus for machining both non-circular and rotationally symmetric Internal and external contours of workpiece surfaces with Improved manufacturing quality.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 3 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.to Solution to this problem is a method according to claim 1 and a device proposed according to claim 3. advantageous Embodiments and developments of the invention result from the dependent claims.

Ein vorteilhafter Aspekt der Erfindung besteht darin, die Schwenkachse des Werkzeugs relativ zur Schneide so anzuordnen, dass die durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen ohne Richtungswechsel in der Zustellbewegung ausgeführt werden.One Advantageous aspect of the invention is the pivot axis the tool relative to the cutting edge to be arranged so that through the cutting edge contour deviations without changing direction be executed in the delivery movement.

Dazu muss die Projektion der Schneidkante auf eine rechtwinklig zur Werkstückrotationsachse angeordnete Ebene gegenüber der Verbindungslinie zischen den Drehpunkten von Werkzeug und Werkstück um einen Winkel α geneigt sein, der während der Vorschubbewegung entweder kleiner gleich 90° ist oder größer gleich 90° ist.To The projection of the cutting edge must be arranged at a right angle to the workpiece rotation axis Level opposite the connecting line hiss the pivot points of tool and workpiece inclined by an angle α be that during the feed movement either smaller is equal to 90 ° or greater than 90 °.

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.in the Below, the invention with reference to an embodiment described in more detail.

1 zeigt eine Werkzeugmaschine 1 shows a machine tool

2 zeigt den Werkzeugrevolver von oben gesehen 2 shows the tool turret seen from above

3 zeigt den Eingriff des Werkzeugs schematisch in vergrößerter Darstellung 3 shows the engagement of the tool schematically in an enlarged view

4 zeigt das Werkzeug nach 3 in geschwenkter Position 4 shows the tool after 3 in a tilted position

5 zeigt das Werkzeug nach 3 von oben gesehen 5 shows the tool after 3 seen from above

1 zeigt eine Werkzeugmaschine 1 zur hochgenauen Bearbeitung von Werkstücken 7 mit sowohl unrunden als auch rotationssymmetrischen Innen- und Außenkonturen, wobei nicht erfindungswesentliche Details des Antriebs, der Steuerung und des Gehäuses nicht dargestellt sind. Die Werkstücke 7 werden in der Werkstückhaltevorrichtung 6, bestehend aus der Werkstückspindel 8 und dem Reitstock 9 eingespannt und in Rotation versetzt. Am Maschinengestell 2 sind vertikale Führungen 3 für den Vertikalschlitten 4 vorgesehen. Dieser trägt seinerseits Führungen 12 für den Horizontalschlitten 5. Darauf ist der Werkzeugrevolver 10 mit den Werkzeugen 11 um eine Schwenkachse 13 drehbar gelagert. 1 shows a machine tool 1 for high-precision machining of workpieces 7 with both non-circular and rotationally symmetrical inner and outer contours, not essential to the invention details of the drive, the controller and the housing are not shown. The workpieces 7 be in the workpiece holding device 6 consisting of the workpiece spindle 8th and the tailstock 9 clamped and rotated. On the machine frame 2 are vertical guides 3 for the vertical slide 4 intended. This in turn carries guides 12 for the horizontal slide 5 , On it is the tool turret 10 with the tools 11 around a pivot axis 13 rotatably mounted.

2 zeigt den Werkzeugrevolver 10 in der Sicht von oben. Durch eine Schwenkbewegung des Werkzeugrevolvers 10 um den Schwenkpunkt 14 wird das Werkzeug 11 mit der Schneidkante 15 mit dem Werkstück 7 in Eingriff gebracht. Dabei werden die durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen des Werkstücks 7 durch eine Zustellbewegung des Horizontalschlittens 5 entlang der Führungen 12 ausgeglichen. 2 shows the tool turret 10 in the view from above. By a pivoting movement of the tool turret 10 around the pivot point 14 becomes the tool 11 with the cutting edge 15 with the workpiece 7 engaged. In the process, the contour deviations of the workpiece caused by the cutting edge shape become 7 by a feed movement of the horizontal carriage 5 along the guides 12 balanced.

In 3 ist der Eingriff des Werkzeugs 11 am Werkstück 7 schematisch dargestellt. Das Werkstück 7 rotiert um die Werkstückrotationsachse 16 und das Werkzeug 11 ist um die Schwenkachse 13 drehbar gelagert. Dabei sind die Vorschubbewegung 18 und die Rotationsbewegung 19 entgegengesetzt gerichtet und die durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen werden durch eine Zustellbewegung in radialer Richtung bezogen auf das Werkstück 7 ausgeglichen. Die Projektion der Schneidkante 15 auf eine Ebene A, rechtwinklig zur Werkstückrotationsachse 16, ist gegenüber der Verbindungslinie 20 zwischen dem Schwenkpunkt 14 und dem Drehpunkt 17 um einen Winkel α geneigt. In der dargestellten Position beträgt der Winkel α 90°. Zur Verbesserung der Fertigungsqualität erfolgt die Zustellbewegung ohne Richtungswechsel, d. h. das Werkzeug 11 wird kontinuierlich zum Werkstück 7 hin oder alternativ von diesem weg bewegt. Um diese Bedingung zu erfüllen, darf der Winkel α den Wert 90° nicht übersteigen oder unterschreiten, sondern er muss entweder immer kleiner gleich 90° oder alternativ größer gleich 90° sein. Da unter dieser Voraussetzung während der Vorschubbewegung kein Lastwechsel im Antrieb erfolgt, werden bezüglich der Oberflächenqualität deutlich bessere Ergebnisse erzielt.In 3 is the engagement of the tool 11 on the workpiece 7 shown schematically. The workpiece 7 rotates around the workpiece rotation axis 16 and the tool 11 is about the pivot axis 13 rotatably mounted. Here are the feed motion 18 and the rotational movement 19 oppositely directed and caused by the cutting edge shape deviations are related by a feed movement in the radial direction of the workpiece 7 balanced. The projection of the cutting edge 15 on a plane A, perpendicular to the workpiece rotation axis 16 , is opposite the connecting line 20 between the pivot point 14 and the fulcrum 17 inclined by an angle α. In the illustrated position, the angle α is 90 °. To improve the manufacturing quality, the feed movement takes place without changing direction, ie the tool 11 becomes a workpiece continuously 7 towards or alternatively moved away from it. In order to fulfill this condition, the angle α must not exceed or fall short of the value 90 °, but must be either always less than or equal to 90 °, or alternatively greater than or equal to 90 °. Since, under this condition, there is no load change in the drive during the feed movement, significantly better results are achieved with respect to the surface quality.

In 4 ist das Werkzeug 11 in geschwenkter Position zu sehen. Durch die Schwenkbewegung wurde der Winkel α auf einen Wert von über 90° vergrößert.In 4 is the tool 11 in pans ter position. Due to the pivoting movement, the angle α was increased to a value of over 90 °.

5 zeigt die schematische Darstellung nach 3 von oben gesehen. Die Schneidkante 15 ist unter dem Anstellwinkel ε gegen die Werkstückrotationsachse 16 geneigt. Sie wird während des Eingriffs in der Bewegungsrichtung 18 orthogonal zur Werkstückrotationsachse 16 bewegt. Da die Schneidkante 15 auf Grund der schrägen Anordnung einen Raumwinkel mit der Verbindungslinie 20 (aus den 3 und 4) bildet, ist zur Messung des Winkels α (ebenfalls aus den 3 und 4) eine Ebene E rechtwinklig zur Werkstückrotationsachse 16 eingezeichnet. 5 shows the schematic representation 3 seen from above. The cutting edge 15 is below the angle of attack ε against the workpiece rotation axis 16 inclined. It is during the procedure in the direction of movement 18 orthogonal to the workpiece rotation axis 16 emotional. Because the cutting edge 15 due to the oblique arrangement a solid angle with the connecting line 20 (from the 3 and 4 ) is for measuring the angle α (also from the 3 and 4 ) a plane E at right angles to the workpiece rotation axis 16 located.

11
Werkzeugmaschinemachine tool
22
Maschinengestellmachine frame
33
Führungguide
44
Vertikalschlittenvertical slide
55
Horizontalschlittenhorizontal slide
66
WerkstückhaltevorrichtungWorkpiece holding device
77
Werkstückworkpiece
88th
WerkstückspindelWorkpiece spindle
99
Reitstocktailstock
1010
Werkzeugrevolvertool turret
1111
WerkzeugTool
1212
Führungguide
1313
Schwenkachseswivel axis
1414
Schwenkpunktpivot point
1515
Schneidkantecutting edge
1616
WerkstückrotationsachseWorkpiece rotation axis
1717
Drehpunktpivot point
1818
Vorschubbewegungfeed motion
1919
Rotationsbewegungrotational motion
2020
Verbindungslinieconnecting line
Ee
Ebenelevel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 102005037665 B3 [0001] - DE 102005037665 B3 [0001]

Claims (5)

Verfahren zur Bearbeitung sowohl unrunder als auch rotationssymmetrischer Innen- und Außenkonturen an einem rotierenden Werkstück (7) wobei – wenigstens ein Werkzeug (11) mit einer ebenen Schneide (15) mit dem Werkstück (7) in Eingriff kommt – die Schneidkante (15) gegenüber der Werkstückrotationsachse (16) um einen Winkel ε geneigt ist – die Schneidkante (15) mit einer kreisbogenförmigen Vorschubbewegung um eine Schwenkachse (13) bewegt wird – während des Vorschubs die Wirkstelle zwischen Werkstück (7) und Werkzeug (11) entlang der Schneidkante (15) wandert – dass durch eine Zustellbewegung zwischen Werkstück (7) und Werkzeug (11) die unrunden Innen- und Außenkonturen des Werkstücks (7) erzeugt und/oder die durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen des Werkstücks (7) ausgeglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Ausgleich der durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen erforderliche Zustellbewegung kontinuierlich in einer Richtung erfolgt.Method for machining both non-circular and rotationally symmetrical inner and outer contours on a rotating workpiece ( 7 ) where - at least one tool ( 11 ) with a flat cutting edge ( 15 ) with the workpiece ( 7 ) engages - the cutting edge ( 15 ) relative to the workpiece rotation axis ( 16 ) is inclined by an angle ε - the cutting edge ( 15 ) with a circular-arc feed movement about a pivot axis ( 13 ) - during the feed the point of action between the workpiece ( 7 ) and tools ( 11 ) along the cutting edge ( 15 ) - that by a feed movement between the workpiece ( 7 ) and tools ( 11 ) the non-round inner and outer contours of the workpiece ( 7 ) and / or caused by the cutting edge shape deviations of the workpiece ( 7 ) are compensated, characterized in that the necessary to compensate for the shape caused by the cutting edge contour deviations movement takes place continuously in one direction. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das während der Zustellbewegung zum Ausgleich der durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen der Abstand zwischen Werkzeug (11) und Werkstück (7) entweder kontinuierlich verringert oder kontinuierlich vergrößert wird.Method according to claim 1, characterized in that, during the infeed movement for compensating the contour deviations caused by the cutter shape, the distance between the tool ( 11 ) and workpiece ( 7 ) is either continuously reduced or continuously increased. Werkzeugmaschine zur Bearbeitung sowohl unrunder als auch rotationssymmetrischer Innen- und Außenkonturen an einem rotierenden Werkstück (7), mit wenigstens einem Werkzeug (11) mit einer ebenen Schneidkante (15), wobei die Schneidkante (15) mit einer kreisbogenförmigen Vorschubbewegung um eine Schwenkachse (13) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Ausgleich der durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen erforderliche Zustellbewegung durch die Anordnung des Schwenkpunkts (14) relativ zur Schneidkante (15) kontinuierlich in einer Richtung durchführbar ist.Machine tool for machining both non-circular and rotationally symmetrical inner and outer contours on a rotating workpiece ( 7 ), with at least one tool ( 11 ) with a flat cutting edge ( 15 ), wherein the cutting edge ( 15 ) with a circular-arc feed movement about a pivot axis ( 13 ) is movable, characterized in that the compensation of the conditional by the cutting edge shape deviations required feed movement by the arrangement of the pivot point ( 14 ) relative to the cutting edge ( 15 ) is continuously carried out in one direction. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, wobei die Projektion der Schneidkante (15) auf rechtwinklig zur Werkstückrotationsachse (16) angeordnete Ebene (A) und die Verbindungslinie zwischen dem Schwenkpunkt (14) und dem Drehpunkt (17) des Werkstücks (7) um einen Winkel α gegeneinander geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α während der Vorschubbewegung entweder kleiner gleich 90° ist oder größer gleich 90° ist.Machine tool according to claim 3, wherein the projection of the cutting edge ( 15 ) at right angles to the workpiece rotation axis ( 16 ) arranged plane (A) and the connecting line between the pivot point ( 14 ) and the pivot point ( 17 ) of the workpiece ( 7 ) are inclined relative to one another at an angle α, characterized in that the angle α during the advancing movement is either less than or equal to 90 ° or greater than or equal to 90 °. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme des Werkzeugs (11) ein Werkzeugrevolver (10) vorgesehen ist und dass zum Ausführen der kreisbogenförmigen Vorschubbewegung der Werkzeugrevolver (10) um eine Schwenkachse (13) schwenkbar ist.Machine tool according to claim 3 or 4, characterized in that for receiving the tool ( 11 ) a tool turret ( 10 ) is provided and that for carrying out the circular arc-shaped feed movement of the tool turret ( 10 ) about a pivot axis ( 13 ) is pivotable.
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