DE102007033820B4 - Method for machining rotating workpieces - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Bearbeitung rotierender Werkstücke (7) mit einer Werkzeugmaschine, wobei die Werkstücke (7) sowohl unrunde als auch rotationssymmetrische Innen- und Außenkonturen aufweisen, wobei
– wenigstens ein Werkzeug (11) mit einer Schneidkante (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 während der Zustellbewegung zum Ausgleich der durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen der Abstand zwischen Werkzeug (11) und Werkstück (7) entweder kontinuierlich verringert oder kontinuierlich...
Method for machining rotating workpieces (7) with a machine tool, wherein the workpieces (7) have both non-circular and rotationally symmetrical inner and outer contours, wherein
- At least one tool (11) with a cutting edge (15) with the workpiece (7) is engaged
- The cutting edge (15) relative to the workpiece rotation axis (16) is inclined by an angle ε
- The cutting edge (15) is moved with a circular arc-shaped feed movement about a pivot axis (13)
- Moving the active site between the workpiece (7) and tool (11) along the cutting edge (15) during the feed
That the non-circular inner and outer contours of the workpiece (7) are generated by a feed movement between the workpiece (7) and the tool (11) and / or that the contour deviations of the workpiece (7) caused by the cutter shape are compensated,
characterized,
during the infeed movement to compensate for the contour deviations caused by the cutting edge shape, the distance between the tool (11) and the workpiece (7) is either continuously reduced or continuously reduced ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Bearbeitung rotierender Werkstücke mit einer Werkzeugmaschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. 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. Im Zeitschriftenartikel Augsten G., Schmid K.; „Drehen – Drehräumen – ein neues Verfahren zum Fertigen von Kurbel- und Nockenwellen”, Werkstatt und Betrieb 123, 1990, S.: 915–920, Carl Hanser Verlag München wird die kombinierte von Kurbel- und Nockenwellen durch Drehen und Drehräumen beschrieben. Dabei ist eine drehbare Werkzeugscheibe mit beispielsweise acht Schneiden vorgesehen. Die Schruppbearbeitung an Wange und Zapfen eines Kurbelwellenlagers erfolgt durch Einstechdrehen mit Schnittaufteilung auf mehrere Schneiden. Die Lagerzapfen werden durch Drehräumen geschlichtet. Die entsprechenden Schneiden sind zur Erreichung eines weichen Schälschnitts schräg angeordnet. Während des tangentialen Durchgangs der Schlichtschneide erfolgt über die Maschinensteuerung eine radiale Ausgleichsbewegung des Werkzeugs, um eine exakte zylindrische Form des Zapfens zu erreichen.Processing of rotating workpieces with a machine tool according to the preamble of claim 1. 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 rotational axis 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 shape 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. In the journal article Augsten G., Schmid K .; "Turning - Turning Areas - A New Process for Manufacturing Crankshafts and Camshafts", Werkstatt und Betrieb 123, 1990, S .: 915-920, Carl Hanser Verlag Munich describes the combined crankshaft and camshaft by turning and turning chambers. In this case, a rotatable tool disk is provided with, for example, eight cutting edges. Roughing work on the cheek and journal of a crankshaft bearing takes place by plunge-cutting with cutting division on several cutting edges. The journals are finished by turning holes. The corresponding cutting edges are arranged obliquely to achieve a soft Schälschnitts. During the tangential passage of the finishing cutting edge, a radial compensation movement of the tool takes place via the machine control in order to achieve an exact cylindrical shape of the pin.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren 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 for processing both non-circular and rotationally symmetrical inner and outer contours of workpiece surfaces with improved production quality to accomplish.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgeschlagen.to solution This object is proposed a method according to claim 1.

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. 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. Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.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 executed in the delivery movement become. To do this, the projection of the cutting edge must be at a right angle to the workpiece rotation axis arranged plane opposite The connecting line hisses the pivot points of the tool and workpiece by one Angle α inclined be that while the feed movement is either less than or equal to 90 ° or greater than or equal to 90 °. in the The invention will be described in more detail below with reference to an exemplary embodiment.

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. 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. 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. 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 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 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 he must either be 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 to be seen in a tilted 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

Claims (1)

Verfahren zur Bearbeitung rotierender Werkstücke (7) mit einer Werkzeugmaschine, wobei die Werkstücke (7) sowohl unrunde als auch rotationssymmetrische Innen- und Außenkonturen aufweisen, wobei – wenigstens ein Werkzeug (11) mit einer Schneidkante (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 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 for machining rotating workpieces ( 7 ) with a machine tool, wherein the workpieces ( 7 ) have both non-circular and rotationally symmetrical inner and outer contours, wherein - at least one tool ( 11 ) with a 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 during the infeed movement to compensate for the shape caused by the cutting edge contour deviations of the distance between the tool ( 11 ) and workpiece ( 7 ) is either continuously reduced or continuously increased.
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R006 Appeal filed
R008 Case pending at federal patent court
R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE WEICKMANN & WEICKMANN, DE

Representative=s name: WEICKMANN & WEICKMANN PATENTANWAELTE - RECHTSA, DE

Representative=s name: SCHIEBER - FARAGO, DE

Representative=s name: FARAGO PATENTANWAELTE, DE

Representative=s name: FARAGO PATENTANWALTS- UND RECHTSANWALTSGESELLS, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: FARAGO PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH, DE

Representative=s name: SCHIEBER - FARAGO, DE

Representative=s name: FARAGO PATENTANWAELTE, DE

Representative=s name: FARAGO PATENTANWALTS- UND RECHTSANWALTSGESELLS, DE

R010 Appeal proceedings settled by withdrawal of appeal(s) or in some other way
R034 Decision of examining division/federal patent court maintaining patent in limited form now final
R206 Amended patent specification
R082 Change of representative

Representative=s name: FARAGO PATENTANWAELTE GMBH, DE

Representative=s name: FARAGO PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH, DE