DE1108587B

DE1108587B - Device for processing rotating bodies, e.g. B. internal combustion engine piston, by grinding od. Like.

Info

Publication number: DE1108587B
Application number: DEA29159A
Authority: DE
Inventors: Egon Moelle
Original assignee: Aluminiumwerke Nuernberg GmbH
Current assignee: Aluminiumwerke Nuernberg GmbH
Priority date: 1958-03-31
Filing date: 1958-03-31
Publication date: 1961-06-08

Description

Vorrichtung zur Bearbeitung von Drehkörpern, z. B. Brennkraftmaschinenkolben, durch Schleifen od. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Drehkörpern, z. B. von Brennkraftmaschinenkolben, durch Schleifen oder mit anderen für eine Feinbearbeitung der Oberfläche geeigneten Werkzeugen, wie Diamantdrehstählen, die es gestattet, über die Längsachse des Werkstücks verschieden unrunde Querschnitte zu erzeugen, insbesondere ovale Querschnitte oder angenähert ovale Querschnitte, bei denen das Verhältnis der langen und der kurzen Achse sich über die Längsachse des Werkstücks ändert. Dabei muß auch die Möglichkeit einbezogen werden, daß die unrunden Querschnitte an einzelnen Stellen, z. B. an dem einen Ende der Werkstücke, in einen kreisrunden Querschnitt übergehen. Derartige Formen werden bei Brennkraftmaschinenkolben mit Rücksicht auf deren unterschiedliche thermische Beanspruchung im Motor gefordert. Bei solchen Kolben erfolgt über die Materialanhäufungen, die durch die Kolbenbolzenaugen gegeben sind, eine größere innere Wärmedehnung als senkrecht dazu an den tragenden Schaftfiächen. Deshalb wird die Grundform des Kolbens im Kaltzustand oval ausgebildet, um bei Erwärmung zur Kreisform zu gelangen, indem die Teile, die sich stärker ausdehnen, im Oval die kürzere Achse bekommen. Berücksichtigt man noch, daß der Kolbenschaft, insbesondere das offene Kolbenschaftende kühler ist als der Kolbenkopf, so erkennt man, daß der Kolbenkopf gegenüber dem Schaft auch eingezogen sein muß, d. h., er weist in den beiden Dimensionen der Kolbenbodenebene geringere Durchmesser auf als das offene Schaftende. Aus dieser Vielgestaltigkeit, die mitunter auch wechselnd ausgebildet sein kann, ergeben sich ballige Kolben mit über die Längsachse wechselnd ovalen Querschnitten, die in der Fachsprache als ballig wechselnd ovale Kolben bezeichnet werden.Device for processing rotating bodies, e.g. B. internal combustion engine piston, by grinding od. The like. The invention relates to a device for processing of rotating bodies, e.g. B. of internal combustion engine pistons, by grinding or with others tools suitable for fine machining of the surface, such as diamond turning tools, which allows different non-circular cross-sections over the longitudinal axis of the workpiece to produce, in particular oval cross-sections or approximately oval cross-sections, in which the ratio of the long and the short axis extends over the longitudinal axis of the workpiece changes. This must also include the possibility that the non-circular cross-sections at individual points, e.g. B. at one end of the workpieces, merge into a circular cross-section. Such shapes are used in internal combustion engine pistons in consideration of their different thermal stresses in the engine. In such pistons, the material accumulates through the piston pin bosses are given, a greater internal thermal expansion than perpendicular to the load-bearing Shaft surfaces. Therefore, the basic shape of the piston is oval when cold, in order to get to the circular shape when heated, in that the parts that expand more, get the shorter axis in the oval. If one also takes into account that the piston skirt, in particular the open end of the piston skirt is cooler than the piston head, so recognizes that the piston head must also be drawn in relative to the shaft, d. h., he has smaller diameters than in the two dimensions of the piston crown plane the open end of the shaft. From this diversity, which sometimes changes can be formed, spherical pistons result with alternating over the longitudinal axis oval cross-sections, which are referred to in technical jargon as spherical alternating oval pistons will.

Bisher hat man solche Körper in der Regel so hergestellt, daß man eine Schleifscheibe mit profilierter Arbeitsfläche unter wechselndem Andruck über das sich drehende Werkstück bewegt hat. Gegebenenfalls wurde auch das rotierende Werkstück unter wechselndem Andruck gegenüber der profilierten Schleifscheibe bewegt. Auch ist bekannt, das zu bearbeitende Werkstück in einer Haltevorrichtung zu lagern, die während der Bearbeitung gewisse Schwingungen ausführt.So far, such bodies have usually been made in such a way that one a grinding wheel with a profiled work surface under alternating pressure the rotating workpiece has moved. If necessary, the rotating Workpiece moved with alternating pressure against the profiled grinding wheel. It is also known to store the workpiece to be machined in a holding device, which executes certain vibrations during processing.

Die Erfindung bezweckt die zur Durchführung solcher Schleifarbeiten erforderliche Vorrichtung zu vereinfachen sowie eine höhere Genauigkeit der Bearbeitung zu erzielen und vor allem die Möglichkeit zu schaffen, eine nach Wunsch in beliebiger Weise veränderbare bzw. wechselnde Unrundheit an den verschiedenen Querschnitten des Werkstücks auf einfache Weise zu erzielen.The invention aims to carry out such grinding work to simplify the required device as well as a higher accuracy of the machining to achieve and above all the ability to create one as you wish in any Way changeable or changing out-of-roundness on the different cross-sections to achieve the workpiece in a simple manner.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß eine zum Einspannen und zur Rotation des Werkstücks ausgebildete Drehbank längsverschiebbar auf einem Schwingtisch angeordnet ist, der um eine während der Bearbeitung ebenfalls längsverschiebbare Drehachse Kipp- oder Schwingbewegungen gegenüber der Drehachse des bearbeitenden Werkzeuges ausführt, deren Schwingungszahl in einem ganzzahligen Verhältnis zur Drehzahl des Werkstücks steht. Zweckmäßig wird die Schwingbewegung durch einen die Schwingung der Drehbank bewirkenden, vorzugsweise verstellbaren oder auswechselbaren Kurbeltrieb, Exzentertrieb, Nockenscheiben od. dgl. herbeigeführt.This is achieved according to the invention in that one for clamping and designed to rotate the workpiece, longitudinally displaceable on a lathe Oscillating table is arranged, which is also longitudinally displaceable around a during processing Axis of rotation Tilting or oscillating movements with respect to the axis of rotation of the machining Tool executes whose number of vibrations in an integer ratio to Speed of the workpiece. The oscillating movement is expedient by a die Vibration of the lathe causing, preferably adjustable or exchangeable Crank drive, eccentric drive, cam disks or the like.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung der in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel dargestellten Vorrichtung.Further details can be found in the description of the Drawing shown as an embodiment device.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine nach Art einer Drehbank ausgebildete Einspann-und Antriebsvorrichtung für das zu bearbeitende Werkstück in Seitenansicht.The drawing shows a schematic representation of a type Lathe-designed clamping and drive device for the workpiece to be machined in side view.

Das Werkstück 1 ist in der Form eines Brennkraftmaschinenkolbens dargestellt, der in gewohnter Weise in eine Drehbank 2 eingespannt ist, die mittels der vom Handrad 16 betätigten Spindel 17 auf dem Schwingtisch 3 in Richtung der Drehbankspindel 7 verstellbar ist.The workpiece 1 is shown in the form of an internal combustion engine piston, which is clamped in the usual way in a lathe 2, which can be adjusted by means of the spindle 17 actuated by the handwheel 16 on the oscillating table 3 in the direction of the lathe spindle 7.

Die beiden Lager 18 und 19 der Schwingachse 4 sind mittels Handrad 13 und Spindel 21 zwischen einer an der Unterseite des Schwingtisches 3 angebrachten Führung 20 und der Grundplatte 5 in Längsrichtung verschiebbar. Dadurch kann die Drehachse 4 ihre Lage zu dem Werkstück 1 in weiten Grenzen ändern, ohne daß die gegenseitige Lage von Schwingtisch 3 und Grundplatte 5 verändert wird. Die Schwingachse 4 kann bis unter das bei seiner Bearbeitung rotierende und zugleich um die Achse 4 schwingende Werkstück verlagert werden, und zwar auch während des Bearbeitungsvorganges.The two bearings 18 and 19 of the oscillating axis 4 can be displaced in the longitudinal direction by means of a handwheel 13 and spindle 21 between a guide 20 attached to the underside of the oscillating table 3 and the base plate 5. As a result, the axis of rotation 4 can change its position in relation to the workpiece 1 within wide limits without the mutual position of the vibrating table 3 and the base plate 5 being changed. The oscillating axis 4 can be displaced below the workpiece which is rotating during its machining and at the same time oscillating about the axis 4, even during the machining process.

Die Grundplatte 5 ist ihrerseits an dem Fundament 15 längsverschiebbar gelagert, woraus sich weitere Möglichkeiten für die Einstellung des Werkstücks 1 gegenüber der Schleifscheibe 12 oder einem sonstigen Bearbeitungswerkzeug ergeben.The base plate 5 is in turn mounted on the foundation 15 so as to be longitudinally displaceable, which results in further possibilities for setting the workpiece 1 with respect to the grinding wheel 12 or another machining tool.

Für den Antrieb der Schwingbewegung ist bei dem gezeichneten Beispiel eine Scheibe 14 auf der Drehbankspindel7 längsverschiebbar angeordnet, die von dieser bei der Drehung mitgenommen wird, aber ihre Stellung längs einer Feder 22 verändern kann. Diese Scheibe treibt die auf der Nockenwelle 8 unter dem Schwingtisch sitzende Scheibe 23 mit genau der doppelten Drehzahl an. Die Nockenscheibe 9 wälzt sich bei ihrer Drehung mit der Umfangsfläche 11 auf einer Rolle 10 ab, die am Fundament 5 gelagert ist, so daß das betreffende Ende des Schwingtisches Hub- und Senkbewegungen um die Schwingachse 4 ausführt, deren Charakteristik durch die Form der gewählten Nockenscheibe 9 und deren Exzentrizität bestimmt wird.To drive the oscillating movement, in the example shown, a disk 14 is arranged on the lathe spindle 7 so as to be longitudinally displaceable; This disk drives the disk 23, which is seated on the camshaft 8 under the vibrating table, at exactly twice the speed. The cam disk 9 rolls with its circumferential surface 11 on a roller 10 , which is mounted on the foundation 5 , so that the relevant end of the vibrating table carries out lifting and lowering movements about the swing axis 4, the characteristic of which is the shape of the selected cam disk 9 and whose eccentricity is determined.

In der Zeichnung ist eine Schleifscheibe 12 mit zylindrischer Arbeitsfläche dargestellt. Statt dessen kann auch eine Schleifscheibe mit profilierter Arbeitsfläche verwendet werden.In the drawing is a grinding wheel 12 with a cylindrical working surface shown. Instead, a grinding wheel with a profiled work surface can also be used be used.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise sei davon ausgegangen, daß die Schwingachse 4 sich zunächst unter dem offenen Schaftende 6 des Kolbens 1 befindet. In diesem Fall wird auch bei Bewegung des Schwingtisches 3 um die Achse 4 eine Kreisform am Schaftende 6 erzielt. Bewegt man durch Drehen des Handrades 13 und der Spindel 21 die Schwingachse 4 nach rechts, so wird der Kolben 1 eine um so größere Schwingbewegung um die Achse 4 ausführen, je länger der Hebelarm zwischen 4 und 1 ist. Durch die Einstellung der Schwingachse 4 läßt sich der gewünschte Formschliff der Kolbengleitfläche erzielen und regeln. Die doppelte Umdrehungszahl der die Schwingbewegung steuernden Nockenscheibe 9 bewirkt dabei, daß auf dem Kolben zwei senkrecht zueinander stehende, in Richtung der Kolbenachse verlaufende Bearbeitungsebenen entstehen, die entsprechend der Exzentrizität und der Form der Nokkenscheibe 9 unterschiedliche Durchmesser und Formen haben.To explain the mode of operation, it is assumed that the oscillating axis 4 is initially located under the open shaft end 6 of the piston 1. In this Case is a circular shape when moving the vibrating table 3 about the axis 4 Shank end 6 achieved. Moved by turning the handwheel 13 and the spindle 21 the swing axis 4 to the right, the piston 1 becomes a swinging movement that is all the greater around the axis 4, the longer the lever arm is between 4 and 1. Through the Adjustment of the oscillation axis 4 can be used to achieve the desired shape grinding of the piston sliding surface achieve and regulate. Double the number of revolutions controlling the oscillating movement The effect of the cam disk 9 is that two mutually perpendicular, Machining planes that run in the direction of the piston axis are created accordingly the eccentricity and the shape of the cam disk 9 different diameters and have shapes.

Wird die Schwingachse 4 vom offenen Schaftende 6 des Kolbens 1 nach links verschoben, so würde sich der kreisförmige Umfang des Kolbens jeweils an der über der Schwingachse 4 liegenden Stelle des Schaftes befinden. Eine axiale Bewegung der Drehbank 2 mit dem Werkstück 1 gegenüber der Schleifscheibe 12 ist mittels Handrad 16 und Spindel 17 ohne weiteres möglich, da die Antriebsscheibe 14 auf der Drehbankspindel7 axial verstellbar ist. Durch Wahl verschieden geformter und verschiedene Exzentrizität besitzender Nockerfscheiben 9 kann die Schwingbewegung des Werkstücks gegenüber der Schleifscheibe beliebig variiert werden. Auch kann das übersetzungsverhältnis zwischen den Scheiben 14 und 23 auf andere ganzzahlige Verhältnisse als 2:1 eingestellt werden, woraus sich unrunde Formen des Werkstücks mit mehr als zwei Ausbauchungen des Querschnitts ergeben, z. B. mit drei um je 120° zueinander versetzten Ausbauchungen.The swing axis 4 from the open shaft end 6 of the piston 1 after shifted to the left, the circular circumference of the piston would be at the are located above the oscillation axis 4 location of the shaft. An axial movement the lathe 2 with the workpiece 1 opposite the grinding wheel 12 is by means of a handwheel 16 and spindle 17 are easily possible, since the drive pulley 14 is on the lathe spindle 7 is axially adjustable. By choosing different shaped and different eccentricities possessing cam disks 9 can oppose the oscillating movement of the workpiece the grinding wheel can be varied as required. Also can the gear ratio between the disks 14 and 23 set to other integer ratios than 2: 1 become, resulting in non-circular shapes of the workpiece with more than two bulges of the cross-section, e.g. B. with three bulges offset from one another by 120 °.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for processing rotating bodies, e.g. B. internal combustion engine piston, od by grinding. Like., For the purpose of generating over the longitudinal axis of the workpiece has different non-circular cross-sections in which the Axis of rotation of the clamped, rotating workpiece during machining, oscillating movements executes, characterized in that one for clamping and for rotating the workpiece (1) formed lathe (2) arranged to be longitudinally displaceable on a vibrating table (3) is the one about an axis of rotation that is also longitudinally displaceable during machining (4) Tilting or oscillating movements with respect to the axis of rotation of the machining tool (12) carries out the number of oscillations in an integer ratio to the speed of the workpiece (1).

2. Device according to claim 1, characterized in that that the oscillation of the workpiece is caused by the oscillation of the lathe (2) effecting, preferably adjustable or exchangeable crank drive, eccentric drive, Cam disks (9) or the like. Is brought about.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the clamped workpiece is half the speed of the its oscillating movements causing eccentrics, cams or the like. Executes.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Storage (5) of the vibrating parts on a foundation (15) is longitudinally displaceable. Considered publications: German Patent Specifications No. 759 350, 829 411; French Patent No. 670 197; U.S. Patent Nos. 2,222,563, 2,242 031; Journal "Werkstattstechnik und Maschinenbau", issue XI / 1956, p. 541 bis 545.