DE19842433B4

DE19842433B4 - Verfahren zur Bearbeitung von Kurbelwellenwerkstücken mit einer Kurbelwellenfräseinrichtung und entsprechende Schneidvorrichtung

Info

Publication number: DE19842433B4
Application number: DE19842433A
Authority: DE
Inventors: Masumi Komatsu Shimomura
Original assignee: Komatsu Machinery Corp
Current assignee: Komatsu NTC Ltd
Priority date: 1997-09-16
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2018-09-17
Also published as: KR100512463B1; JP3807644B2; DE19842433A1; JPH1190717A; KR19990029812A; US5980171A

Abstract

Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks zum Erhalten einer Kurbelwelle mit Zapfen- und Lagerbereichen mittels einer Kurbelwellenfräseinrichtung, wobei ein Kurbelwellenwerkstück an wenigstens einem seiner Enden in einer Einspannvorrichtung gehalten ist und wenigstens ein Teil von Zapfen- und Lagerbereichen mit einer Schneidkante eines Schneidkörpers bearbeitet wird, welcher an einer drehenden Schneidtrommel befestigt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Vorbereiten des Schneidkörpers mit einer Schneidkante entlang einer Innenumfangsfläche, die einen geringfügig größeren Durchmesser als den Durchmesser eines Zapfen- oder Lagerbereichs des zu bearbeitenden Werkstücks aufweist;
Befestigen des so vorbereiteten Schneidkörpers an der Schneidtrommel unter Zwischenschaltung eines Adapters mit einer Öffnung, deren Durchmesser größer als sowohl ein Durchmesser der Einspannvorrichtung als auch eine maximale Auslenkung des Werkstücks ist;
Positionieren der Schneidtrommel in einer Bereitschaftsstellung in einem Bereich, wo die Einspannvorrichtung angeordnet ist, und Einführen des Werkstücks zur Befestigung an und zum Halten in der Einspannvorrichtung;
Ausrichten und Positionieren...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines Kurbelwellenwerkstücks unter Verwendung einer Kurbelwellenfräseinrichtung sowie eine Schneideinrichtung zur Werkstückbearbeitung.
Eine Kurbelwelle wird gewöhnlich in einem Motor verwendet und weist Zapfen- und Lagerbereiche auf, die typischerweise durch Bearbeiten mit einer Kurbelwellenfräseinrichtung geformt werden.
1A bis 3B zeigen wie ein Zapfenbereich eines Kurbelwellenwerkstücks typischerweise bearbeitet und geformt wird unter Verwendung einer Kurbelwellenfräseinrichtung. Ein Kurbelwellenwerkstück b mit einem Zapfenbereich c wird an dessen Enden in Einspannvorrichtungen a in der Kurbelwellenfräseinrichtung eingeklemmt, in welcher der Zapfenbereich c bearbeitet oder dessen Umfangsbereich gefräst wird durch eine Schneidkante e, die entlang der Innenseite einer ringförmigen Schneideinrichtung d befestigt ist, während die Schneideinrichtung in Drehung ist.
Bei diesem Verfahren wird insbesondere das zwischen den Einspannvorrichtungen a gehaltene Werkstück b zuerst bezüglich seiner Phase positioniert und an Enden durch die Einspannvorrichtungen a eingeklemmt. Dabei ist die Schneideinrichtung d, damit sie das Eintreten des Werkstücks b nicht hindert, in einer Bereitschaftsposition angeordnet, die konzentrisch mit den Einspannvorrichtungen a auf deren Seite ist, wie in 1A dargestellt ist. Der Innendurchmesser D1 der Schneideinrichtung d ist größer als der Außendurchmesser D2 der Einspannvorrichtungen a.
Bei dem Bearbeiten der Zapfenbereiche, wobei mit einem ersten Zapfenbereich c begonnen wird, während die Schneideinrichtung d in Richtung des Pfeils gedreht wird, ist die Mitte O2 der Schneideinrichtung d in der Mitte O1 des Werkstückes b angeordnet, wenn dieses bezüglich seiner Phase positioniert ist, und wird nach unten verstellt nach
1B, um zu ermöglichen, daß die Schneidkante e, die entlang der Innenseite der Schneideinrichtung d befestigt ist, die Außenseite des Zapfenbereichs c bearbeitet.
Dann wird die Mitte O2 der Schneideinrichtung d entlang eines kreisförmigen Weges F verstellt, der zentriert zur Mitte O3 des Zapfenbereichs c nach 1C angeordnet ist, um der Schneidkante e, die entlang der Innenseite der Schneideinrichtung d befestigt ist, ein Fräsen der Außenseite des Zapfenbereichs c zu ermöglichen.
Ist ein Bearbeiten des ersten Zapfenbereichs c beendet, wird die Schneideinrichtung d in Längsrichtung des Werkstücks b verstellt, um einen als nächstes zu bearbeitenden Zapfenbereich c anzuordnen und zu positionieren. Dann folgt eine Wiederholung der obenerwähnten Tätigkeiten. Werden diese Tätigkeiten für alle Zapfenbereiche c des Werkstücks b wiederholt, sind anschließend alle Zapfenbereiche c bearbeitet.
Bei einer solchen Verwendung einer Kurbelwellenfräseinrichtung mit einer bekannten Schneideinrichtung mit innerer Schneidkante, wie oben beschrieben, ist, da die Schneideinrichtung d in Bereitschaft angeordnet ist, wo die Einspannvorrichtungen a angeordnet sind, während das Werkstück b herein und heraus aus dem Bearbeitungsbereich geführt wird, der Innendurchmesser D1 der Schneideinrichtung d größer als der Durchmesser der Einspannvorrichtungen a. Falls weiterhin der maximale Ausschlag (der größte Durchmesser) des Werkstücks b größer als der Außendurchmesser der Einspannvorrichtungen a ist, wird, um eine Vielzahl von Zapfenbereichen c, die in Längsrichtung des Werkstückes b angeordnet sind, durch eine schrittweise Verstellung der Schneideinrichtung d in dieser Richtung bearbeiten zu können, die Schneideinrichtung d, entlang dessen Innenseite die Schneidkante e befestigt ist, einen Innendurchmesser D1 aufweisen, der größer als der maximale Ausschlag ist.
Falls allerdings eine bekannt Schneideinrichtung d, deren Innendurchmesser D1 größer als der Außendurchmesser D2 der Einspannvorrichtungen a ist, zur Bearbeitung der Außenfläche eines Zapfenbereichs c eines beliebigen Durchmessers verwendet wird, kann sich nachteiligerweise ein geometrischer Fehler entwickeln, der sich aus der Un fähigkeit zum Erhalten einer bearbeiteten Oberfläche mit angemessener Rundung ergibt, wie im folgenden beschrieben wird.
2 zeigt was sich ergibt, wenn ein Zapfenbereich c, dessen Außenseite einen Radius r aufweist, mit einer Schneideinrichtung d bearbeitet wird, dessen Innenseite einen Radius R aufweist. Unter der Annahme, daß der Vorschub pro Schneidkante der Schneidkante e, die entlang der Innenseite der Schneideinrichtung d gebildet ist, f beträgt, ergeben sich nach 2 folgende Gleichungen:
Die theoretische Rundung ϑ einer bearbeitenden Oberfläche des Zapfenbereichs c ergibt sich durch ϑ = r – A. Es ist erkennbar, daß eine Fläche eines Zapfenbereichs c, wenn diese mit einer Schneideinrichtung d bearbeitet wird, die einen größeren Innendurchmesser aufweist, mehr polygonal wird nach 3A und eine reduzierte Rundung aufweist, als wenn diese mit einer Schneideinrichtung bearbeitet wird, die einen kleineren Innendurchmesser nach 3B hat. Es sei angemerkt, daß mit einem Radius r des Zapfenbereichs c von 25 mm und einem Radius R der Schneideinrichtung d von 95 mm bei einem Vorschub pro Schneidkante f von 0,5 mm eine bearbeitete Fläche eine Rundung von 0,00092 und bei 14 einem Vorschub pro Schneidkante f von 1 mm eine bearbeitete Oberfläche eine Rundung von 0,00368 aufweist.
Im Vergleich dazu, wenn eine Schneideinrichtung nach Ausführungsbeispielen vorliegender Erfindung, wie sie später beschrieben werden, einen Innendurchmesser von 40 mm zur Bearbeitung eines ähnlich dimensionierten Zapfenbereichs aufweist, wurde festgestellt, daß bei einem Vorschub pro Schneidkante f von 0,5 mm eine Oberfläche mit einer Rundung von 0,00047 und bei einem Vorschub pro Schneidkante f von 1 mm eine Oberfläche mit einer Rundung von 0,00188 bearbeitet wurde. Daraus ergibt sich, daß eine erheblich verbesserte Rundung sich im Vergleich zur Verwendung einer be kannten Schneideinrichtung ergibt, welche einen Innendurchmesser r von 95 mm aufweist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obenerwähnten Nachteile zu vermeiden und folglich ein Verfahren zur Bearbeitung eines Kurbelwellenwerkstücks mit einer Kurbelwellenfräseinrichtung bereitzustellen, wobei bei diesem Verfahren eine Schneideinrichtung mit einem ausreichend verminderten Durchmesser von deren Innenumfang verwendet wird, wodurch das zu bearbeitende Werkstück mit einer erhöhten Bearbeitungsgenauigkeit hergestellt werden kann, wobei gleichzeitig der Einfluß von Kantenausläufern und geometrischen Fehlern vermindert wird. Gleichzeitig soll eine Schneideinrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß aller Merkmale im Patentanspruch 1 und eine Schneidvorrichtung gemäß aller Merkmale im Patentanspruch 2 bzw. 3.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Bearbeitungsverfahren mit einer Kurbelwellenfräseinrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks in eine Kurbelwelle mit Zapfen- und Lagerbereichen bereitgestellt, bei dem ein Kurbelwellenwerkstück an wenigstens einem Ende in einer Einspannvorrichtung gehalten und zumindest teilweise Zapfen- und Lagerbereiche mit einer Schneidkante eines Schneidkörpers bearbeitet werden, der an einer drehenden Schneidtrommel befestigt ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Vorbereiten des Schneidkörpers mit einer entlang dessen Innenseite geformten Schneidkante, wobei der Durchmesser der Innenseite geringfügig größer als der Durchmesser eines Zapfen- oder Lagerbereichs des zu bearbeitenden Werkstücks ist;
Befestigen des Schneidkörpers an einer Schneidtrommel mit einem Adapter als Zwischenglied, welcher eine Öffnung mit einem Durchmesser größer sowohl als ein Durchmesser der Einspannvorrichtung als auch ein maximaler Ausschlag des Werkstücks aufweist;
Positionieren der Schneidtrommel in einer Bereitschaftsstellung in einem Bereich, wo die Einspanneinrichtung positioniert ist, und Einführen des Werkstücks zur Sicherung und zum Halten in der Einspannvorrichtung;
Ausrichten und Positionieren des Werkstücks bezüglich einer Phasenposition;
anschließendes Verstellen der Schneidtrommel in einer Längsrichtung des Werkstücks zur Positionierung des Schneidkörpers in einer vorbestimmten Bearbeitungsstellung, in der der Zapfen- oder Lagerbereich des Werkstücks angeordnet ist, und anschließendes Drehen der Schneidtrommel zur Bearbeitung des Bereichs mit der Schneidkante des Schneidkörpers;
Wiederholen des vorangehenden Schritts zur vollständigen Bearbeitung von wenigstens Teilen der Zapfen- und Lagerbereiche des Werkstücks an Bearbeitungsstellen, die entsprechend vorbestimmt sind, und
anschließendes Wiederanordnen der Schneidtrommel in einer solchen Bereitschaftsstellung in einem Bereich, wo die Einspannvorrichtung angeordnet ist, und darauffolgendes Entfernen des bearbeiteten Werkstücks aus der Einspannvorrichtung.
Ein Bearbeiten von zu bearbeitenden Bereichen des Werkstücks durch Verwendung eines Schneidkörpers mit einer Schneidkante entlang einer Innenseite mit einem Durchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des zu bearbeitenden Bereichs des Werkstücks und folglich viel kleiner als ein entsprechender Durchmesser eines bekannten Schneidkörpers führt gemäß des oben beschriebenen Verfahrens zur erheblichen Verminderung theoretischer geometrischer Fehler und folglich ergibt sich eine verbesserte Rundung einer bearbeiteten Oberfläche im Vergleich zum bekannten Verfahren.
Gemäß einem zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Schneidvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks bereitgestellt, die in einer Kurbelfräseinrichtung mit einer Schneidtrommel einsetzbar ist, welche um ein Kurbelwellenwerkstück drehbar und auch in dessen Längsrichtung verstellbar ist, wobei ein Schneidkörper eine Schneidkante entlang seiner Innenseite aufweist und zur Befestigung an der Schneidtrommel vorgesehen ist, wobei wenigstens ein Teil von Zapfen- und Lagerbereichen des Kurbelwellenwerkstücks, welches an wenigstens einem Ende in einer Einspanneinrich tung gehalten ist, gefräst wird, während die Schneidtrommel sich dreht, wobei die Schneidvorrichtung aufweist:
einen Adapter zur lösbaren Befestigung an der Schneidtrommel und mit einer Öffnung mit größerem Durchmesser als sowohl ein Außendurchmesser der Einspannvorrichtung als auch ein maximaler Ausschlag des Werkstücks, und
einen solchen Schneidkörper geeignet zur lösbaren Befestigung an einer Mitte des Adapters und mit einer inneren Fläche geringfügig größer im Durchmesser als ein Durchmesser eines Zapfen- oder Lagerbereichs des zu bearbeitenden Werkstücks, wobei die Innenfläche wenigstens eine daran angeordnete Schneidkante aufweist.
Bei einer Schneidvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks nach der obengenannten Art, falls diese zur Bearbeitung eines Werkstückbereichs eingesetzt wird, ergibt sich aufgrund der Verwendung eines Schneidkörpers mit einer entlang dessen Innenseite gebildeten Schneidkante mit einem Durchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser des zu bearbeitenden Werkstückbereichs und folglich viel geringer als der entsprechende Durchmesser eines bekannten Schneidkörpers, daß die theoretischen geometrischen Fehler erheblich vermindert werden und sich folglich eine verbesserte Rundung einer so bearbeiteten Oberfläche gegenüber der bekannten Schneidvorrichtung ergibt.
Es wurde ebenfalls festgestellt, daß bei einem Entfernen der Schneidtrommel in eine Bereitschaftsstellung, um ein Einführen des Werkstücks in die Bearbeitungszone zu ermöglichen, oder wenn die Schneidtrommel in Längsrichtung des Werkstücks bei der Bearbeitungstätigkeit verstellt wird, die beschriebene Vorrichtung effektiv ein Stören von Schneidkörper und Einspannvorrichtung oder Werkstück verhindert aufgrund der Tatsache, daß der Adapter eine Öffnung wie oben beschrieben aufweist, die größer im Durchmesser als sowohl der Außendurchmesser der Einspannvorrichtung als auch der maximale Ausschlag des Werkstücks ist.
Diese durch eine Schneidvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung erzielbaren Vorteile werden in ähnlicher Weise durch eine Vorrichtung gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung erzielt. Dabei wird eine Schneideinrichtung bereitgestellt, die zur Verwendung in einer Kurbelwellenfräseinrichtung geeignet ist, welche eine Schneidtrommel aufweist, die um ein Kurbelwellenwerkstück drehbar und auch in dessen Längsrichtung verstellbar ist, wobei ein Schneidkörper mit einer Schneidkante entlang einer Innenseite an der Schneidtrommel befestigbar ist, so daß wenigstens ein Teil von Zapfen- und Lagerbereichen des Kurbelwellenwerkstücks, während es an einem Ende in einer Einspanneinrichtung gehalten ist, gefräst wird, während die Schneidtrommel in Drehung ist, wobei die Schneidvorrichtung aufweist:
einen Adapter zur lösbaren Befestigung an der Schneidtrommel und mit einer Öffnung mit einem Durchmesser größer sowohl als ein Außendurchmesser der Einspanneinrichtung als auch ein maximaler Ausschlag des Werkstücks, und
einen solchen Schneidkörper, der zur lösbaren Befestigung an dem Adapter an einer Seite geeignet ist und wenigstens eine Schneidkante an einem inneren Rand aufweist, wobei der Schneidkörper in einer solchen Stelle des Adapters befestigbar ist, daß eine Drehung des Adapters eine Bewegung der Schneidkante entlang eines Kreisweges verursacht, welcher geringfügig größer im Durchmesser als ein Durchmesser eines Zapfen- oder Lagerbereichs des zu bearbeitenden Werkstücks ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, daß die Schneidkante in einer einzelnen Reihe oder in einem Paar von Reihen angeordnet ist.
Weiterhin kann die Öffnung des Adapters im wesentlichen kreisförmig oder viereckig sein.
Die Vorrichtung nach zweitem oder dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise so aufgebaut, daß sie weiterhin eine Gegengewichtseinrichtung zum Aufhe ben oder zur Korrektur einer Drehunwucht aufweist, wie sie durch die Bildung der Öffnung in dem Adapter verursacht werden kann.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf die folgende Detailbeschreibung und die beigefügten Figuren verwiesen, die bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung darstellen. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, daß die Darstellung der Ausführungsbeispiele in den beigefügten Figuren in keiner Weise zur Einschränkung der vorliegenden Erfindung, sondern zur Erläuterung und deren Verständnis dienen sollen.
Es zeigen:
1A bis 1C prinzipielle Ansichten einer Kurbelwellenfräs- oder Bearbeitungstätigkeit unter Verwendung einer bekannten Schneidvorrichtung in einer Kurbelwellenfräseinrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks in eine geformte Kurbelwelle;
2 ein Diagramm zur Darstellung des Ergebnisses einer Bearbeitungstätigkeit mit der bekannten Schneidvorrichtung zur Werkstückbearbeitung;
3A eine Darstellung der Oberfläche eines Werkstücks, welches durch eine bekannte Schneidvorrichtung bearbeitet wurde;
3B eine Darstellung einer Oberfläche eines Werkstücks, das durch eine bekannte Schneidvorrichtung mit einem geringen Durchmesser bearbeitet wurde;
4 eine perspektivische Ansicht einer Kurbelwellenfräseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine teilweise gebrochene Vorderansicht einer Kurbelwellenfräseinrichtung im Bereich der Einspannvorrichtung;
6A eine Vorderansicht zur Darstellung einer Schneidvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels vorliegender Erfindung;
6B einen Querschnitt der Vorrichtung nach 6A entlang der Linie VIB-VIB;
7 eine prinzipielle Ansicht zur Beschreibung einer Bearbeitungstätigkeit, bei der ein Werkstück unter Verwendung einer Schneidvorrichtung nach erstem Ausführungsbeispiel bearbeitet wird;
8 eine prinzipielle Ansicht zur weiteren Beschreibung der Bearbeitungstätigkeit, bei der das Werkstück unter Verwendung der Schneidvorrichtung nach erstem Ausführungsbeispiel bearbeitet wird;
9 eine prinzipielle Ansicht zur weiteren Beschreibung der Bearbeitungstätigkeit, bei der das Werkstück unter Verwendung der Schneidvorrichtung nach erstem Ausführungsbeispiel bearbeitet wird;
10A eine Vorderansicht einer Schneidvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
10B einen Querschnitt der Vorrichtung nach 10A entlang der Linie XB-XB;
11A eine Vorderansicht einer Schneidvorrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
11B einen Querschnitt entlang der Vorrichtung nach 11A entlang der Linie XIB-XIB;
12A eine Vorderansicht einer Schneidvorrichtung nach einem vierten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung;
12B einen Querschnitt der Vorrichtung nach 12A entlang der Linie XIIB-XIIB;
13A eine Vorderansicht einer Schneidvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung;
13B einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach 13A entlang der Linie XIIIB-XIIIB;
14A eine Vorderansicht einer Schneidvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung; und
14B einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach 14A entlang der Linie XIVB-XIVB.
Im folgenden werden passende Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bezüglich eines Verfahrens zur Bearbeitung eines Kurbelwellenwerkstücks unter Verwendung einer Kurbelwellenfräseinrichtung und einer Schneidvorrichtung zur weiteren Bearbeitung eines Werkstücks unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
Gemäß 4 bis 9 wird eine Kurbelwellenfräseinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
Die Kurbelwellenfräseinrichtung ist in 4 in einer perspektivischen Ansicht und in 5 in einer teilweise gebrochenen Vorderansicht dargestellt. Sie weist ein paar von Bearbeitungsköpfen 2, 2 auf, die auf einem Gestell 1 an gegenüberliegenden Enden entsprechend montiert sind. Jeder der Bearbeitungsköpfe 2 weist eine Einspannvorrichtung 4 auf. Diese sind auf gegenüberliegenden Flächen der Bearbeitungsköpfe 2 entspre chend zum Halten und Abstützen eines Werkstücks 3 angeordnet. Auch wenn zwei Einspannvorrichtungen 4, 4 zum Halten und Abstützen des Werkstücks 3 dargestellt sind, sei angemerkt, daß auch eine einzelne Einspannvorrichtung 4 an einem der Bearbeitungsköpfe 2 zum Halten und Abstützen eines Endes des Werkstücks 3 vorgesehen sein kann, während das andere Ende des Werkstücks 3 in seiner Zentrierung gehalten und abgestützt ist.
Die Einspannvorrichtungen 4 nach 5 weisen Zentrierungen 4a auf, die in Zentrieröffnungen 3a eingesetzt und eingepaßt sind. Diese sind in gegenüberliegenden Enden des Werkstücks 3 eingebohrt, um diese Enden zu halten und abzustützen. Jedes weist eine Vielzahl von Klauen (oder Krallen) 4b zum Klemmen jedes dieser Enden des Werkstücks 3 auf.
Ein Paar von Arbeitsköpfen 5, 5 ist ebenfalls auf dem Gestell 1 verstellbar in gegenüberliegende Richtungen (V-Achsen-Richtungen) montiert, in welchen sie aufeinander zu und voneinander wegbewegt werden können. Jeder der Bearbeitungsköpfe 5, 5 weist eine Unterlage 5a auf, die in einer V-Achsenrichtung gleiten kann, wobei ein Schlitten 6 auf der Unterlage 5a verstellbar in eine Richtung einer Y-Achse senkrecht zur V-Achse angeordnet ist. Ein Schwenkarm 8 ist an dem Schlitten 6 angeordnet und um eine Welle 7 an einem Ende relativ zum Schlitten 6 verschwenkbar gelagert.
Das gegenüberliegende Ende des Schwenkarms 8 ist mit einem Schwenkmechanismus 9 gekoppelt, der so auf dem Schlitten 6 montiert ist, daß der Arm 8 dadurch um Welle 7 in eine Richtung X-Achse oder eine vertikale Richtung schwingen kann, wie dargestellt. Jeder der Schwenkarme 8, 8 weist eine Schneidtrommel 11 auf, die durch einen Schneidmotor 10 drehbar ist.
Jede der gegenüberliegenden Flächen der Schneidtrommeln 11, 11 nach 6A und 6B ist mit Außenflächen eines Adapters 13 lösbar durch Befestigungsbolzen 14 verbunden.
Jeder der Adapter 13, 13 ist scheibenförmig und hat eine Öffnung 13a in einem mittleren Bereich, welche von einer nahezu halbkreisförmigen Form ist, und eine kreisförmige Öffnung 13b, die unterhalb und exzentrisch sowie offen zur Mittelöffnung 13a ist. Letztere Öffnung 13b ist etwas größer im Durchmesser als die Mittelöffnung 13a. Die Adapter 13, 13 sind jeweils entlang und um die zentral angeordnete Öffnung 13a mit einem konkaven Stufensegment 13c gebildet, mittels dem ein Schneidkörper 12 durch Befestigungsbolzen 15 befestigbar ist.
Die untere oder exzentrische Öffnung 13b ist etwas größer als der Außendurchmesser der Einspannvorrichtung 4, so daß, wenn das Werkstück 3 in oder aus dem Bereich zwischen den Einspannvorrichtungen 4 bewegt wird oder bezüglich seiner Phase positioniert wird, jede Schneidtrommel 11 in eine Bereitschaftsstellung auf Seiten der Einspannvorrichtung 4 entfernt werden kann, oder wenn die Einspannvorrichtung 4 positioniert wird, ein gegenseitiges Stören von Einspannvorrichtung 4 und Adapter 13 verhindert. Hat das Werkstück 3 einen maximalen Ausschlag (maximalen Durchmesser) größer als der Außendurchmesser der Einspannvorrichtung 4, ist die Öffnung 13b etwas größer als der maximale Durchmesser des Werkstücks 3, so daß der Schneidkörper 12 sich frei in einer Längsrichtung des Werkstücks 3 bewegen kann.
Andererseits ist der Schneidkörper 12, der lösbar am Adapter 13 in der zentral angeordneten Öffnung 13a, siehe 6A, befestigt ist, ein halbkreisförmiges Ringelement von einer Form, die sich durch Teilen eines Rings an einer Position etwas geringer als der halben Position ergibt und hat eine Außenfläche, die in das konkave Stufensegment 13c einpaßbar ist. Die Innenfläche 12a ist etwas größer als der Außendurchmesser eines Zapfen- oder Lagerbereichs 3b, 3c des zu bearbeitenden Werkstücks 3. Eine Vielzahl von Schneidkanten 17 sind lösbar an und entlang der Innenfläche 12a befestigt.
Die Schneidkanten 17 weisen äußere Umfangsschneidkantenelemente 17a in einem Paar von Reihen zur Bearbeitung der Außenfläche eines Zapfenbereichs 3b oder eines Lagerbereichs 3c des Werkstücks 3 und Seitenflächen-Schneidkantenelemente 17b in einem Paar von Reihen zur Bearbeitung von R-Nuten 3e an gegenüberliegenden En den solcher Zapfenbereiche 3b oder Lagerbereiche 3c gleichzeitig mit der Bearbeitung der Außenfläche auf.
In 6A dient eine Positioniertaste zum Positionieren des Schneidkörpers 12 bezüglich des Adapters 13, wenn der erstere am letzteren befestigt wird. Ein Gegengewicht 19 dient zur Aufhebung oder zur Korrektur einer Unwucht, die sich durch Bildung der Öffnung 13b an einer exzentrischen Stelle des Adapters 13 ergibt.
In 4 und 5 ist eine Bearbeitungsstütze 20 zum Abstützen des Werkstücks 3 ebenfalls dargestellt, welche an einer Montageseite eines der Auflager 5a montiert ist.
Zur Bearbeitung eines Zapfenbereichs 3b des Werkstücks 3 unter Verwendung einer Schneidvorrichtung der obengenannten Art wird im folgenden unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 verwiesen.
Das zu bearbeitende Werkstück 3 wird zwischen die Einspannvorrichtungen 4, 4 mit einer Werkstückfördereinheit, wie sie beispielsweise durch eine Ladeeinrichtung gebildet ist, eingeführt. Nachdem das Werkstück 3 bezüglich seines Phasenwinkels positioniert ist, während seine gegenüberliegenden Enden durch die Zentrierungen 4a, 4a entsprechend abgestützt sind, werden diese gegenüberliegenden Enden anschließend durch Klauen oder Krallen 4b eingeklemmt und dadurch an Ort und Stelle gehalten. In diesem Zustand ist jede der Schneidtrommeln 11, 11 in einer Bereitschaftsstellung angeordnet, wo die Einspannvorrichtung 4 positioniert ist. Weiterhin ist eine Mitte O4 der Öffnung 13b im Adapter 13 deckend zu einer Mitte O5 der Einspannvorrichtungen 4, 4 nach 7 angeordnet.
Dann werden die zurückgezogenen Arbeitsköpfe 5, 5 in entgegengesetzte Richtungen entlang der V-Achse zur Positionierung des Schneidkörpers 3 bewegt, wo ein Zapfenbereich 3b zuerst bearbeitet werden soll. Nachdem die Mitte O2 des Schneidkörpers 12 einen Bereich der Mitte des Zapfenbereichs 3b erreicht hat, wird die Schneidtrommel 11 durch den Schneidmotor 10 gedreht, um das Bearbeiten des Zapfenbereichs 3b mit der Schneidkante 17 des Schneidkörpers 12, der an der Schneidtrommel 11 über den Adapter 13 nach 8 befestigt ist, einzuleiten.
Der Schlitten 6 wird in Richtung der Y-Achse bewegt und der Schwenkarm 8 in Richtung der X-Achse durch den Schwingmechanismus 9 so bewegt, daß die Mitte O2 des Schneidkörpers 12 sich auf einem kreisförmigen Weg 21 bewegt, der den Zapfenbereich 3b nach 9 umgibt. Dadurch wird der Zapfenbereich 3b entlang seiner Außenseite mit den Außenseiten-Schneidkantenelementen 17a und über die R-Nuten 3e und die Seitenflächen an gegenüberliegenden Enden gleichzeitig mit den Seitenflächen-Schneidkantenelementen 17b bearbeitet. Dabei weist der bearbeitete Zapfenbereich 3b eine verbesserte Rundung aufgrund der Tatsache auf, daß er durch die Schneidkante 17 bearbeitet wurde, die entlang der Innenseite 12a des Schneidkörpers 12 angeordnet ist, dessen Durchmesser (innen) etwas oder geringfügig oder ein bißchen größer als der Durchmesser der Außenseite des Zapfenbereichs ist. Dies wird beispielsweise im folgenden demonstriert.
Zur Bearbeitung eines Zapfenbereichs 3b mit einem Radius r von 25 mm ergibt die Verwendung eines Schneidkörpers mit einer Innenfläche mit einem Radius von 40 mm mit einem Vorschub pro Schneidkante f von 1 mm eine Rundung des so bearbeiteten Zapfenbereichs von 0,00188. Dies ist eine erhebliche Verbesserung gegenüber der Rundung von 0,00368 eines solchen bearbeiteten Zapfenbereichs unter Verwendung eines bekannten Schneidkörpers mit einer Innenumfangsfläche von einem Radius r von 95 mm.
Es ergibt sich ebenfalls eine verminderte Tendenz für ein Polygon nach 3B durch Verwendung eines Schneidkörpers mit reduziertem Innendurchmesser oder Radius, wodurch sich eine verbesserte Bearbeitungsgenauigkeit eines bearbeiteten Werkstückbereichs an Stellen einschließlich der Außenumfangsfläche, R-Nuten 3e und Seitenflächen eines Zapfenbereichs 3b ergibt.
Nach Beendigung der Bearbeitung des ersten Zapfenbereichs 3b, wird der Schneidkörper 12 zu der Position zurückgeführt, in der die Mitte O4 der Öffnung 13b im Adapter 13 mit der Mitte O5 der Einspannvorrichtungen 4 zusammenfällt. Nach Anhalten des Schneidkörpers 12 in seiner Originalstellung nach 7 wird dann die Trommel 11 in dem Bereich eines Zapfenbereichs 3b bewegt, der als nächster bearbeitet werden soll. Durch Wiederholen dieser Tätigkeitsschritte für eine Anzahl von Zapfenbereichen 3b, können alle diese bearbeitet werden.
Nach Bearbeiten aller Zapfenbereiche 3b wird die Schneidtrommel 11 in ihre Originalbereitschaftsstellung zurückbewegt, um ein Herausnehmen des Werkstücks 3 nach dessen fertiger Bearbeitung zu ermöglichen und ein als nächstes zu bearbeitendes Werkstück 3 heranzubringen, das den beschriebenen Tätigkeitsschritten in der erforderlichen Anzahl unterzogen wird.
Die Tätigkeit wurde im Zusammenhang mit dem Bearbeiten eines Zapfenbereichs 3b des Werkstücks 3 beschrieben. Es reicht zu sagen, daß die Tätigkeit in ähnlicher Weise zur Bearbeitung der Umfangsfläche, der R-Nuten an gegenüberliegenden Enden und an Unterschnittstellen auf Seitenflächen eines Lagerbereichs 3c des Werkstücks 3 durchgeführt werden kann.
Wenn die erste Form des in der Schneidvorrichtung beschriebenen Ausführungsbeispiels gemäß vorliegender Erfindung ein Adapter 13 mit Öffnungen 13a und 13b in Doppelspitzbauchform verwendet, sei angemerkt, daß die Öffnungen 13a und 13b nicht eine solche Form aufweisen müssen und auch wie in den 10 bis 14 dargestellt geformt sein können. Der Schneidkörper 12 kann ebenfalls unterschiedlich zu den bestimmten Formen der Öffnung 13b konfiguriert sein.
10A und 10B zeigen eine Schneidvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, bei dem der Schneidkörper 12 und die Öffnung 13a zentral im Adapter 13 im wesentlichen die gleichen Formen wie die des ersten Ausführungsbeispiels aufweisen. Allerdings ist die zweite Öffnung 13b unterschiedlich und nahezu rechteckförmig.
11A und 11B zeigen eine Schneidvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, bei der der Adapter 13 nur eine einzige, nahezu rechteckförmige Öffnung 13b exzentrisch in ihm aufweist und der Schneidkörper 12 an einem konkaven Segment 13d angepaßt und gesichert ist, das in einem Bereich der Mitte der Oberseite der Öffnung 13b ausgebildet ist. Der Schneidkörper 12 weist eine Vielzahl von Außenumfangsseiten-Schneidkanten 17a und Seitenflächen-Schneidkanten 17b auf, von denen beide in einem Paar von Reihen auf und entlang des Innenrandes 12b angeordnet sind. Ein Fixierbauteil 22a ist keilförmig und ein Befestigungsbolzen 22b wird zur lösbaren Befestigung des Schneidkörpers 12 am Adapter 13 und zu dessen Justierung in der Position eingesetzt. Der Schneidkörper 12 wird in einer solchen Position befestigt, daß bei Drehung des Adapters 13 die Außenumfangsschneidkante 17a und die Seitenflächen-Schneidkante 17b sich entlang eines Kreisweges bewegen, der um ein bestimmtes Maß größer im Durchmesser als der Außendurchmesser eines Werkstückbereichs, wie beispielsweise eines Zapfen- oder Lagerbereichs 3b oder 3c ist, um das Werkstück 3 zu bearbeiten.
Ein viertes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung nach 12A und 12B ist im wesentlichen gleich dem dritten Ausführungsbeispiel, außer daß der Schneidkörper 12 nur Seitenflächen-Schneidkantenelemente 17b in einem Paar von Reihen auf und entlang seines Innenrandes 12b aufweist.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel gemäß vorliegender Erfindung nach 13A und 13B ist im wesentlichen gleich dem dritten Ausführungsbeispiel, außer daß der Schneidkörper 12 nur die Außenumfangsflächen-Schneidkantenelemente 17a in einem Paar von Reihen auf und entlang dessen Innenrand 12b aufweist.
Ein sechstes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung nach 14A und 14B ist im wesentlichen gleich dem dritten Ausführungsbeispiel, außer daß der Schneidkörper 12 nur die Außenumfangsflächen-Schneidkantenelemente 17a wie beim fünften Ausführungsbeispiel aufweist, allerdings entlang einer einzelnen Reihe auf und entlang seines Innenrandes 12b.
Während die vorliegende Erfindung vorangehend bezüglich bestimmter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann offensichtlich, daß verschiedene Alternativen, Zusätze und Auslassungen ohne Verlassen des Schutzumfangs möglich sind. Außerdem sei angemerkt, daß die vorliegende Erfindung nicht durch die spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern alle möglichen Ausführungsbeispiele innerhalb des durch die beigefügten Ansprüche bestimmten Schutzumfangs umfaßt.

Claims

Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks zum Erhalten einer Kurbelwelle mit Zapfen- und Lagerbereichen mittels einer Kurbelwellenfräseinrichtung, wobei ein Kurbelwellenwerkstück an wenigstens einem seiner Enden in einer Einspannvorrichtung gehalten ist und wenigstens ein Teil von Zapfen- und Lagerbereichen mit einer Schneidkante eines Schneidkörpers bearbeitet wird, welcher an einer drehenden Schneidtrommel befestigt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Vorbereiten des Schneidkörpers mit einer Schneidkante entlang einer Innenumfangsfläche, die einen geringfügig größeren Durchmesser als den Durchmesser eines Zapfen- oder Lagerbereichs des zu bearbeitenden Werkstücks aufweist; Befestigen des so vorbereiteten Schneidkörpers an der Schneidtrommel unter Zwischenschaltung eines Adapters mit einer Öffnung, deren Durchmesser größer als sowohl ein Durchmesser der Einspannvorrichtung als auch eine maximale Auslenkung des Werkstücks ist; Positionieren der Schneidtrommel in einer Bereitschaftsstellung in einem Bereich, wo die Einspannvorrichtung angeordnet ist, und Einführen des Werkstücks zur Befestigung an und zum Halten in der Einspannvorrichtung; Ausrichten und Positionieren des Werkstücks bezüglich seiner Phasenposition; Verstellen der Schneidtrommel in Längsrichtung des Werkstücks zur Positionierung des Schneidkörpers an einer vorbestimmten Bearbeitungsstelle, an der der Zapfen- oder Lagerbereich des Werkstücks angeordnet ist, und anschließendes Drehen der Schneidtrommel zur Bearbeitung dieses Bereichs mit der Schneidkante des Schneidkörpers; Wiederholen des vorangehenden Schritts zur vollständigen Bearbeitung wenigstens des Teils der Zapfen- und Lagerbereiche des Werkstücks an den Bearbeitungsstellen, die dazu entsprechend vorbestimmt sind, und anschließendes Wiederpositionieren der Schneidtrommel in einer solchen Bereitschaftsstellung in dem Bereich, wo die Einspannvorrichtung angeordnet ist, und dann Entfernen des bearbeiteten Werkstücks von der Einspannvorrichtung.
Schneidvorrichtung zur Verwendung in einer Kurbelwellenfräseinrichtung mit einer Schneidtrommel, die drehbar um ein Kurbelwellenwerkstück und in dessen Längsrichtung verstellbar ist, und mit einem Schneidkörper mit entlang dessen Innenumfangsfläche angeordneter Schneidkante, der an der Schneidtrommel befestigbar ist, wobei wenigstens ein Teil von Zapfen- und Lagerbereichen des Kurbelwellenwerkstücks gefräst wird, welches an wenigstens einem Ende in einer Einspannvorrichtung gehalten ist, während die Schneidtrommel sich dreht, wobei die Schneidvorrichtung aufweist: einen Adapter zur lösbaren Befestigung an der Schneidtrommel und mit einer Öffnung größer im Durchmesser als sowohl ein Außendurchmesser der Einspannvorrichtung als auch ein maximaler Ausschlag des Werkstücks, und den Schneidkörper, der zur lösbaren Befestigung an dem Adapter an einer Mitte geeignet ist und eine Innenumfangsfläche aufweist, die geringfügig größer im Durchmesser als ein Durchmesser eines Zapfens- oder Lagerbereichs des zu bearbeitenden Werkstücks ist, wobei die Innenumfangsfläche wenigstens eine auf ihr angeordnete Schneidkante aufweist.
Schneidvorrichtung zur Verwendung in einer Kurbelwellenfräseinrichtung mit einer Schneidtrommel, die um ein Kurbelwellenwerkstück drehbar und in dessen Längsrichtung verstellbar ist, und mit einem Schneidkörper mit einer Schneidkante entlang dessen Innenumfangsfläche und zur Befestigung an der Schneid trommel, wobei wenigstens ein Teil von Zapfen- und Lagerbereichen des Kurbelwellenwerkstücks, das an wenigstens einem seiner Enden in eine Einspannvorrichtung gehalten ist, gefräst wird, während die Schneidtrommel sich dreht, wobei die Schneidvorrichtung aufweist: einen Adapter zur lösbaren Befestigung an der Schneidtrommel und mit einer Öffnung geringfügig größer im Durchmesser als sowohl ein Außendurchmesser der Einspannvorrichtung als auch ein maximaler Ausschlag des Werkstücks, und den Schneidkörper, der zur lösbaren Befestigung an dem Adapter an einer von dessen Seiten geeignet ist und wenigstens eine Schneidkante an einem inneren Rand aufweist, wobei der Schneidkörper an dem Adapter an einer solchen Stelle befestigbar ist, daß eine Drehung des Adapters eine Bewegung der Schneidkante entlang eines Kreisweges verursacht, der geringfügig größer im Durchmesser als ein Durchmesser eines Zapfen- oder Lagerbereichs des zu bearbeitenden Werkstücks ist.
Schneidvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung in dem Adapter im wesentlichen kreisförmig ist.
Schneidvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung im Adapter im wesentlichen viereckig ist.
Schneidvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante in einer einzigen Reihe gebildet ist.
Schneidvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante in einem Paar von Reihen gebildet ist.
Schneidvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gegengewichtseinrichtung zum Entfernen oder zur Korrektur einer Unwucht angeordnet ist, die durch die Bildung der Öffnung in der Adaptereinrichtung auftritt.