DE1098324B

DE1098324B - Piston lathe

Info

Publication number: DE1098324B
Application number: DEN14904A
Authority: DE
Inventors: Hermann Neuhold
Original assignee: NABENFABRIK ALFING KESSLER KOM
Current assignee: NABENFABRIK ALFING KESSLER KOM
Priority date: 1958-04-05
Filing date: 1958-04-05
Publication date: 1961-01-26

Description

Kolbendrehmaschine Die Bearbeitung von Kolben für Verbrennungsmotoren ist durch die verlangte geometrische Form der Kolben (meist kleine Abweichungen von der Kreisform, konischer oder balliger Verlauf einer Mantellinie) eine Angelegenheit für Kopiermaschinen. Hierbei wird im allgemeinen die genaue Form des Kolbens von einem Meisterstück abgenommen, das je nach der Anordnung der Übertragungsorgane in natürlicher Größe oder auch in vergrößerter Form hergestellt sein muß. Die Herstellung eines Meisterkolbens ist eine äußerst schwierige und teure Angelegenheit, besonders für große Kolben, bei denen die Stückzahlen relativ klein sind.Piston lathe Machining pistons for internal combustion engines is due to the required geometrical shape of the pistons (mostly small deviations of the circular shape, conical or spherical course of a surface line) is a matter for copier machines. This is generally the exact shape of the piston of a masterpiece, depending on the arrangement of the organs of transmission must be made in natural size or in enlarged form. The production a master flask is an extremely difficult and expensive proposition, especially for large pistons where the number of pieces is relatively small.

Es ist deshalb üblich, an Stelle eines Meisterkolbens eine elliptische Scheibe oder einen Exzenter zu verwenden, die über ein Leitlineal und entsprechende Übertragungshebel längs der Mantellinie des Kolbens auf den Drehstahl einwirken und so einen konischen oder Balligen Verlauf der Kolbenkontur bei elliptischem Querschnitt erzeugen.It is therefore common to use an elliptical piston instead of a master piston Washer or an eccentric to use, over a guide rule and appropriate The transmission lever acts on the turning tool along the surface line of the piston and thus a conical or spherical shape of the piston contour with an elliptical cross-section produce.

Auch sind verschiedene Anordnungen von Maschinen bekannt, bei denen z. B. elliptische Querschnitte an Rotationskörpern (meist Kolben von Verbrennungsmotoren) ohne Meisterkolben dadurch hergestellt werden, daß die Drehachse des Werkzeuges mit der des Kolbens einen bestimmten Winkel einschließt, so daß ein schräger Zylinderschnitt entsteht, der bekanntlich eine Ellipse ist. Diese Ellipse hat ein festes Achsenverhältnis, das nur durch Umbau der Maschine verändert werden kann.Various arrangements of machines are also known in which z. B. elliptical cross-sections on rotating bodies (mostly pistons of internal combustion engines) can be produced without a master piston that the axis of rotation of the tool with that of the piston encloses a certain angle, so that an oblique cylinder section arises, which is known to be an ellipse. This ellipse has a fixed axis ratio, that can only be changed by converting the machine.

Ferner ist bekannt, die Schneide bei einer solchen Maschine stetig radial zu verstellen, so daß eine konische Form eines Kolbens mit elliptischem Querschnitt entsteht.It is also known that the cutting edge in such a machine is steady to be adjusted radially so that a conical shape of a piston with an elliptical cross-section arises.

Eine andere Maschine benutzt eine elliptische Scheibe als Kopierschablone, die von einem Hebel abgetastet wird, der wiederum eine Tastfläche besitzt, auf der weitere Hebel über zwei Kurvenlineale gesteuert werden, die sowohl das Übersetzungsverhältnis von der elliptischen Scheibe als auch die radiale Zustellung des Drehstahles steuern. Mit einer solchen Maschine lassen sich somit das Achsenverhältnis der Ellipse in gewissen Grenzen und ihre Durchmesser beeinflussen.Another machine uses an elliptical disk as a template for copying which is scanned by a lever, which in turn has a touch surface on which further levers can be controlled via two curve rulers, which both the transmission ratio control of the elliptical disc as well as the radial infeed of the turning tool. With such a machine, the axis ratio of the ellipse can be calculated in certain limits and their diameters.

Weitere Lösungen zum Unrunddrehen besonders von Kolbenringen, bei denen meist ein zylindrischer Verlauf längs einer Mantellinie gefordert wird, erfolgen etwa durch Abtasten von zwei Kurvenscheiben, die über verschiedene Hebel auf eine Schneide zusammenarbeiten.Further solutions for eccentric turning, especially of piston rings, at which usually a cylindrical course along a surface line is required for example by scanning two cams, which are activated via different levers on one Cutting edge work together.

Mit der in der Erfindung beschriebenen Methode können ellipsenförmige Querschnitte beliebiger Achsenverhältnisse in veränderlicher Folge, ferner kegelige und ballige Formen, auch in Kombination mit elliptischen Querschnitten, erzeugt werden, ohne daß ein entsprechend ausgeführtes Meisterstück vorhanden ist.With the method described in the invention, elliptical Cross-sections of any axial ratio in a variable sequence, furthermore conical and spherical shapes, also in combination with elliptical cross-sections without a correspondingly executed masterpiece being available.

Das Arbeitsprinzip beruht auf der Tatsache, daß ein Zylinderschnitt senkrecht zur Achse einen Kreis, ein Zylinderschnitt unter einem kleinen Winkel schräg zur Achse jedoch eine Ellipse ergibt. Man kann somit durch Abtasten eines Zylinders, der synchron mit dem Werkstück umläuft, bei achsparalleler Stellung von Zylinder und Werkstück eine Kreisform erzeugen, bei Schrägstellung des Zylinders um einen kleinen Winkel - denn nur geringe Abweichungen von der Kreisform werden verlangt - eine Ellipse. Diese Ellipse hat die Eigenart, daß ihre kleine Achse nie kleiner als der Durchmesser des Zylinders wird, während ihre große Achse durch Schrägstellen des Zylinders verändert werden kann. Dies bedeutet hinsichtlich der herzustellenden Form des Kolbens bei der geschilderten Anordnung, daß nur eine Achse der Ellipse auf dem Kolben variabel ist, während die andere unverändert festliegt. Mit dieser Einschränkung wäre die Anordnung jedoch nur bedingt brauchbar, die Kolben müssen auf ihrer Länge, je nach der örtlichen Betriebstemperatur und Materialanhäufung, verschieden große Ellipsen aufweisen, wenn diese auch nur um Bruchteile eines Millimeters voneinander abweichen. Diese universelle Verstellmöglichkeit wird gemäß der Erfindung durch einen zweiten schwenkbaren Abtastzylinder auf derselben Drehachse erreicht, dessen Schwenkachse jedoch um 90° verdreht zu der des ersten Zylinders liegt. Durch eine sinnvolle Lagerung der Tasthebel der beiden Zylinder ineinander kann erreicht werden, daß affin - verzerrte Ellipsen sowie Übergänge auf die Kreisform erzeugt werden können. Selbst ein Wechsel der Ellipsenachsen um 90° am Kolben ist möglich. Durch eine ebenfalls in Verbindung mit den Übertragungshebeln vorgesehene Verstellung des Gesamtdrehpunktes des Übertragungssystems ist es möglich, das Werkzeug dem Werkstück zu nähern oder von ihm zu entfernen, was mittels eines Leitlineals erfolgt. Dadurch wird eine vorgegebene konische oder ballige Form erreicht. Des weiteren läßt sieh durch Anordnung eines zweiten Schneidwerkzeuges --das Überschneiden eines elliptischen Ouerschnittes mit einem Kreisquerschnitt erreichen, wobei diese zweite Schneide ebenfalls von einem Leitlineal gesteuert wird. Auf diese Weise ist es möglich, alle in der Praxis auftretenden Forderungen bezüglich der Form eines Kolbens zu erfüllen.The working principle is based on the fact that a cylinder cut a circle perpendicular to the axis, a cylinder section at a small angle obliquely to the axis, however, results in an ellipse. One can thus scan a Cylinder that rotates synchronously with the workpiece, with axis-parallel position of Cylinder and workpiece create a circular shape when the cylinder is inclined around a small angle - because there will be only minor deviations from the circular shape requires - an ellipse. This ellipse has the peculiarity that its minor axis never becomes smaller than the diameter of the cylinder, while its major axis is due to its inclination of the cylinder can be changed. This means with regard to the to be produced Shape of the piston in the described arrangement that only one axis of the ellipse on the piston is variable, while the other is fixed unchanged. With this Restriction, however, the arrangement would only be useful to a limited extent, the pistons must along their length, depending on the local operating temperature and material accumulation, have ellipses of different sizes, even if they are only a fraction of a millimeter differ from each other. This universal adjustment possibility is according to the invention achieved by a second swiveling scanning cylinder on the same axis of rotation, however, its pivot axis is rotated by 90 ° to that of the first cylinder. By sensible storage of the feeler levers of the two cylinders in one another can be achieved that affine - distorted ellipses as well as transitions to the circular shape are generated can be. It is even possible to change the elliptical axes by 90 ° on the piston. By means of an adjustment also provided in connection with the transmission levers of the total pivot point of the Transmission system it is possible that Tool to approach the workpiece or to move away from it, which is done by means of a guide he follows. As a result, a predetermined conical or spherical shape is achieved. Of You can see further by arranging a second cutting tool - the overcutting of an elliptical cross-section with a circular cross-section, this second cutting edge is also controlled by a guide ruler. That way is it is possible to meet all requirements that arise in practice with regard to the shape of a Piston to meet.

In der Zeichnung ist die Anordnung im Prinzip dargestellt. Es zeigt Fig. 1 die gesamte Anordnung in Vorderansicht, Fig. 2 die Anordnung der Tastzylinder und Übertragungshebel in schematischer Form.In the drawing, the arrangement is shown in principle. It shows 1 shows the entire arrangement in a front view, FIG. 2 shows the arrangement of the feeler cylinders and transmission lever in schematic form.

Fig. 1 und 2 zeigen die beiden Schwenkzylinder 1 und 2 mit den zugehörigen Tasthebeln 3 und 4, die durch die Federn 5 und 6 auf die Zylinder gedrückt werden. Die Schwenkbewegung der Zylinder erfolgt über die Muffen 7 und 8; diese werden wieder durch die Hebel 9 und 10 von den beiden Leitlinealen 11 und 12 gesteuert. Die Übertragung der Bewegung der beiden Tasthebel3 und 4 auf die Werkzeugschneide 13 geschieht durch das freie Ende von Hebel 4. Hebel 3 hat eine Drehachse d, um die der Hebel beim Abtasten von Zylinder 1 schwenkt. Am freien Ende von Hebel 3 befindet sich die Achse b, auf der gleichzeitig Hebel 4 gelagert ist. Auf diese Weise überlagern sich die Bewegungen der beiden Hebel 3 und 4 so, daß eine Addition oder Subtraktion der Bewegungen beider Hebel erfolgt. Das Übersetzungsverhältnis von Tastzylinder zu Schneidenbewegung kann durch entsprechende Wahl der Hebellängen praktisch beliebig verändert werden. Die Achse a ist aber nur so lange fixiert, wie der Hebel 14 in Ruhe ist. Dieser ist auf der Achse c gelagert und kann durch das Leitlineal 15 über die Tastrolle 16 verstellt werden. Hierdurch wird also das ganze Hebelsystem einschließlich Schneide gegenüber dem Werkstück ver-'ändert. Je nach Ausbildung des Lineals 15 kann so eine kegelige oder ballige Mantellinie am Kolben erzeugt werden.1 and 2 show the two swivel cylinders 1 and 2 with the associated feeler levers 3 and 4, which are pressed onto the cylinders by the springs 5 and 6. The pivoting movement of the cylinders takes place via the sleeves 7 and 8; these are again controlled by the levers 9 and 10 of the two guide rulers 11 and 12. The movement of the two feeler levers 3 and 4 is transmitted to the tool cutting edge 13 through the free end of lever 4. Lever 3 has an axis of rotation d around which the lever pivots when cylinder 1 is scanned. At the free end of lever 3 is the axis b, on which lever 4 is mounted at the same time. In this way, the movements of the two levers 3 and 4 are superimposed so that the movements of both levers are added or subtracted. The transmission ratio of the feeler cylinder to the cutting edge movement can be changed practically as desired by selecting the lever lengths accordingly. The axis a is only fixed as long as the lever 14 is at rest. This is mounted on the axis c and can be adjusted by the guide bar 15 via the feeler roller 16. In this way, the entire lever system including the cutting edge is changed in relation to the workpiece. Depending on the design of the ruler 15, a conical or convex surface line can be generated on the piston.

Zur Herstellung von sich überschneidenden Linien, z. B. wenn der große Bogen einer Ellipse durch einen bestimmten Kreisbogen begrenzt werden soll, ist eine zweite Schneide 17 vorgesehen, die von Stößel 18 über die Rolle 19 von Leitlineal 20 gesteuert wird.To produce intersecting lines, e.g. B. when the big one Arc of an ellipse is to be limited by a certain circular arc a second cutting edge 17 is provided, the ram 18 over the role 19 of guide ruler 20 is controlled.

An der Maschine bleiben entweder das Werkstück und die Leitlineale 11, 12, 15 und 20 in Ruhe, während das Hebelsystem 3, 4, 14 und 18 einschließlich Tastrollen 1 und 2 sowie die Schneiden 13 und 17 sich am Kolben und den Leitlinealen entlangbewegen, oder umgekehrt, so daß sich .Leitlineale und Kolben am feststehenden Hebelsystem vorbeibewegen. Tastrollen und Werkstück müssen synchron umlaufen.On the machine, either the workpiece and the guide rails 11, 12, 15 and 20 remain at rest, while the lever system 3, 4, 14 and 18 including feeler rollers 1 and 2 as well as the cutting edges 13 and 17 move along the piston and the guide rails, or the other way around, so that guide rulers and pistons move past the fixed lever system. Sensing rollers and workpiece must rotate synchronously.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Piston lathe for the production of elliptical Cross-sections with a conical or convex surface line on pistons, for internal combustion engines, characterized in that @ over two guide rulers (11, 12) synchronized with the Cylinders (1, 2) rotating around the workpiece, the pivot axes of which are at 90 ° to each other, and two nested feeler levers (3, 4) ellipses with a variable axis ratio and variable axes with continuous transitions up to circular shape can be generated.

2. Piston lathe according to claim 1, characterized in that a second cutting edge (17), controlled by lever (18) and guide ruler (20), a circular boundary the elliptical shape of the piston. Considered publications: German Patent Nos. 665 486, 848135, 860 883, 969 840; U.S. Patent No. 2 720 806.