DE202004015343U1 - Tool and device for machining workpieces - Google Patents
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Abstract
Werkzeug (1) zur Bearbeitung eines Werkstücks (6) mit um eine Hauptlagerachse (21) rotationssymmetrischen und hierzu exzentrischen Lagerflächen (22, 23), insbesondere Haupt- und Hublager einer Kurbel- oder Nockenwellen, mit einem scheibenförmigen Werkzeugträger (2) mit an dessen Umfang angeordneten Bearbeitungseinsätzen (3 bis 5), dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Werkzeugträger (2) unterschiedliche Bearbeitungseinsätze (3 bis 6) angeordnet sind, wobei eine Anzahl gleicher erster Bearbeitungseinsätze (3, 4 oder 5) und eine Anzahl gleicher zweiter Bearbeitungseinsätze (4, 5) vorgesehen sind.Tool (1) for machining a workpiece (6) with about a main bearing axis (21) rotationally symmetric and eccentric bearing surfaces (22, 23), in particular main and stroke bearings of a crankshaft or camshaft, with a disc-shaped tool carrier (2) with machining inserts (3 to 5), characterized in that on the tool carrier (2) different processing inserts (3 to 6) are arranged, wherein a number of identical first processing inserts (3, 4 or 5) and a number of like second processing inserts (4, 5) are provided.
Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken mit um eine Hauptlagerachse rotationssymmetrischen und hierzu exzentrischen Lagerflächen, insbesondere Haupt- und Hublager von Kurbel- oder Nockenwellen, mit einem scheibenförmigen Werkzeugträger mit an dessen Umfang angeordneten Bearbeitungseinsätzen. Sie betrifft weiter eine entsprechende Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung solcher Werkstücke.The The invention relates to a tool for machining workpieces about a main bearing axis rotationally symmetric and eccentric to this Storage areas, in particular main and lift bearings of crankshafts or camshafts, with a disc-shaped tool carrier with arranged on the circumference machining inserts. It concerns Furthermore, a corresponding apparatus for machining such workpieces.
Kurbel- und Nockenwellen von Kraftfahrzeugen, insbesondere Pkw, sind typische Werkstücke, die sowohl zentrisch als auch exzentrisch zu einer Werkstück- oder Hauptlagerachse liegende, zumindest annähernd rotationssymmetrische Flächen aufweisen. Insbesondere bei der Kurbelwellenfertigung ist die Bearbeitung der bezogen auf die Hauptlagerachse zentrisch liegenden Hauptlager von der Bearbeitung der bezogen auf die Hauptlagerachse exzentrisch liegenden Hublager zu unterscheiden.Crank- and camshafts of motor vehicles, especially passenger cars, are typical Workpieces that both centric and eccentric to a workpiece or Main bearing axis lying, at least approximately rotationally symmetrical surfaces exhibit. In particular, in the crankshaft production is machining the centric main bearing relative to the main bearing axis from machining the eccentric relative to the main bearing axis to distinguish lying stroke bearings.
Bei der spanenden Bearbeitung selbst wird grundsätzlich unterschieden zwischen dem Drehen, dem Räumen, insbesondere dem Drehräumen oder Dreh-Drehräumen, dem Schleifen und dem Fräsen, das wiederum unterschieden werden kann in das sogenannte Innenfräsen und das Außenfräsen oder speziell Hochgeschwindigkeits-Außenfräsen. Obwohl hierdurch Bearbeitungsverfahren zur Verfügung stehen, mit denen die Bearbeitung sowohl der zentrischen Hauptlager – und hierbei insbesondere des Mittellagers einer Kurbelwelle – als auch der exzentrischen Hublager und Stirnseiten von Wangenflächen möglich ist, wird häufig eine Bearbeitung mit unterschiedlichen Verfahren vorgenommen.at the machining itself is fundamentally differentiated between turning, broaching, especially the rotary spaces or turning lathe, grinding and milling, that in turn can be distinguished in the so-called internal milling and the external milling or special High-speed external milling. Even though As a result, processing methods are available with which the Machining both the centric main bearing - and in particular Center bearing of a cranked shaft - and also eccentric Stroke bearings and end faces of cheek surfaces is possible, often becomes one Machining done with different methods.
So hat sich insbesondere das Dreh-Drehräumen für die Bearbeitung der Hauptlager und des Mittellagers durchgesetzt, während die exzentrischen Hublager mit scheibenförmigen Außenfräsern bearbeitet werden. Hierzu wird beim Dreh-Dreh räumen die zwischen Spindelstöcke eines Werkzeugsupports eingespannte Kurbelwelle um die Hauptlagerachse mit hohen Umdrehungszahlen von ca. 1000U/min gedreht, wobei die Rotationsgeschwindigkeit die Schnittgeschwindigkeit vorgibt.So has in particular the rotary lathe for machining the main bearings and the center bearing prevailed while the eccentric stroke bearings with disc-shaped External milling machined become. For this purpose, the turn-pivot clears the headstocks between a Tool support clamped crankshaft around the main bearing axis with 1000 revolutions per minute, whereby the rotational speed specifies the cutting speed.
Die an oder auf dem Umfang eines scheibenförmigen Werkzeugträgers zueinander beabstandet angeordneten Schneid- oder Bearbeitungseinsätze zum Drehräumen nehmen hinsichtlich deren Abstand zur Mitte des drehbaren scheibenförmigen Werkzeugträgers zu, der sich um eine parallel neben den Hauptlagerachse der Kurbelwelle liegende Achse dreht. Dabei wird durch Entlangschwenken der Drehräumschneiden am Umfang der wesentlich schneller drehenden Kurbelwelle Material an der Umfangsfläche der Hauptlager abgenommen. Für den Fall, dass die Schneideinsätze für das Drehräumen mit dem selben Abstand zur Mitte des Werkzeugträgers angeordnet sind, wird dieser mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit radial zum jeweiligen Hauptlager der Kurbelwelle zugestellt. Zum Dreh-Drehräumen wird dem Drehräumen ein Einstech-Drehvorgang mit weiteren Schneideinsätzen vorgeschaltet. Während des Einstechdrehens rotiert lediglich die Kurbelwelle und somit das Werkzeugstück, während der stehende Werkzeugträger mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit radial gegen das Werkstück bewegt wird.The on or on the circumference of a disk-shaped tool carrier to each other spaced apart cutting or machining inserts for broaching increase their distance to the center of the rotatable disc-shaped tool carrier, which is a parallel next to the main bearing axis of the crankshaft lying axis rotates. It is by swinging along the Drehräumschneiden on the circumference of the much faster rotating crankshaft material on the peripheral surface the main warehouse removed. For the case that the cutting inserts for the broaching are arranged with the same distance from the center of the tool carrier, is this with a predetermined feed rate radially to respective main bearing of the crankshaft delivered. For turning-twisting is the turning rooms preceded by a piercing turning process with other cutting inserts. During the Einstechdrehens rotates only the crankshaft and thus the Tool piece, during the standing tool carrier moved radially against the workpiece at a certain feed rate becomes.
Beim insbesondere für die Hublager der Kurbelwelle vorgesehenen Außenfräsen wird ein hierfür üblicherweise separater scheibenförmiger Außenfräser mit umfangsseitig einer Vielzahl von Fräseinsetzen eingesetzt. Beim Außenfräsen dreht der Außenfräser, d.h. der die Fräseinsätze tragende scheibenförmige Werkzeugträger um eine Achse parallel zur Hauptlagerachse der Kurbelwelle mit der Schnittgeschwindigkeit, während der Werkzeugträger durch langsames Drehen der Kurbelwelle um die Hauptlagerachse nachgeführt wird. Beim Außenfräsen resultiert die Schnittgeschwindigkeit primär aus der Drehung des Werkzeuges, d.h. des Außenfräsers, während sich das Werkstück, nämlich die Kurbelwelle nur sehr langsam dreht, bis ein mindestens vollständiger Umlauf des Werkzeugs um die zu bearbeitende rotierende Fläche des Werkstücks, d.h. des Hublagers der Kurbelwelle vollzogen ist.At the especially for the crank bearings of the crankshaft provided external milling is a customary for this purpose separate disc-shaped External cutter with circumferentially used a variety of Milling. At the External milling turns the external milling cutter, i. the carrying the milling inserts discoid tool carrier about an axis parallel to the main bearing axis of the crankshaft with the Cutting speed while the tool carrier by slowly turning the crankshaft around the main bearing axis is tracked. When milling outside results the cutting speed primarily from the rotation of the tool, i. of the external cutter, while the workpiece, namely the Crankshaft only rotates very slowly until at least complete circulation of the tool around the rotating surface to be machined Workpiece i.e. the crank bearing of the crankshaft is completed.
Aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken der Eingangs genannten Art anzugeben, das eine möglichst hohe Maschinenauslastung ermöglicht. Insbesondere soll mit einer geeigneten Vorrichtung eine möglichst 100%ige Aufteilung zwischen einer Haupt- oder Mittellagerbearbeitung und einer Hublagerbearbeitung auf verschiedene Maschinen oder Werkzeugsupporte ermöglicht werden.Of the Invention is based on the object, a tool for processing of workpieces specify the type mentioned at the beginning, the highest possible machine utilization allows. In particular, should possible with a suitable device 100% division between main or center bearing machining and a stroke bearing machining on different machines or tool supports allows become.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein kombiniertes Werkzeug mit auf einem Werkzeugträger einer Anzahl gleicher erster Bearbeitungseinsätze und einer Anzahl gleicher zweiter Bearbeitungseinsätze. Auf dem Werkzeugträger sind dabei zweckmäßigerweise zwei unterschiedliche Bearbeitungseinsätze zum Frä sen, zum Schleifen, zum Drehräumen oder zum Dreh-Drehräumen angeordnet, so dass ein Kombinationswerkzeug zum Fräsen und Dreh- oder Dreh-Drehräumen, oder ein Kombinationswerkzeug zum Fräsen und zum Schleifen, oder ein Kombinationswerkzeug zum Dreh- oder Dreh-Drehräumen und zum Schleifen bereitgestellt ist.These The object is achieved by a combined tool with on a tool carrier one Number of identical first processing jobs and a number of the same second processing operations. On the tool carrier are expediently two different machining inserts for milling, grinding, twisting or for turning and twisting arranged so that a combination tool for milling and Turn or turn lathe, or a combination tool for milling and grinding, or a combination tool for turning or turning lathe and is provided for grinding.
Hierdurch ist eine Umverteilung der Bearbeitungsauslastung ermöglicht. So kann beispielsweise eine Maschinen- oder Supportauslastung von 60% für die eine Bearbeitung und von 100% für die andere Bearbeitung in einfacher Art und Weise derart verändert werden, dass eine jeweils 80%ige Auslastung auf beiden Maschinen bzw. Supporten resultiert. Dies wird letztendlich dadurch erreicht, dass jeder eingesetzte Werkzeugträger sowohl als Außenfräser als auch als Dreh-Drehräumer oder Schleifer bzw. sowohl als Dreh-Drehräumer als auch als Schleifer ohne Werkzeugwechsel einsetzbar ist.hereby is a redistribution of processing capacity allows. For example, a machine or support load of 60% for the one editing and 100% for the other editing in simple way to be changed so that each one 80% utilization on both machines or supports results. This is ultimately achieved by having everyone employed tool carrier both as an external router and as well as a rotary Drehräumer or Grinder or as a rotary Drehräumer as well as a grinder without Tool change is used.
In zweckmäßiger Ausgestaltung sind die jeweils gleichen Bearbeitungseinsätze am Werkzeugträger umfangsseitig an zueinander beabstandeten Segmenten angeordnet. Bei dem kombinierten Fräs- und Dreh- oder Dreh-Drehräumwerkzeug sind die Fräseinsätze dabei derart angeordnet, dass deren Schneidkanten die Schneid- und/oder Einstechkanten der Schneideinsätze zum Drehräumen bzw. Dreh-Drehräumen bezogen auf die Mitte des Werkzeugträgers in Radialrichtung überragen. Dies gilt auch bei dem kombinierten Dreh- oder Dreh-Drehräum- und Schleifwerkzeug, bei dem dann die Schneideinsätze zum Drehräumen bzw. Dreh-Drehräumen die Einsätze zum Schleifen bezogen auf die Mitte des Werkzeugträgers in Radialrichtung überragen. Die zwischen den Segmenten der jeweils gleichen Bearbeitungseinsätze zum Fräsen oder zum Drehräumen bzw. Dreh-Drehräumen liegenden Segmente der jeweils gleichen anderen Bearbeitungseinsätze dienen dann zur Aufnahme der weiteren Einsätze zum Drehräumen, Dreh-Drehräumen bzw. zum Schleifen.In expedient embodiment the same machining inserts are circumferentially on the tool carrier arranged at spaced-apart segments. In the combined Milling and Turn or turn lathe tool are the milling inserts here arranged such that their cutting edges the cutting and / or Piercing edges of the cutting inserts to the Drehräumen or rotary lathe project beyond the center of the tool carrier in the radial direction. This also applies to the combined rotary or rotary Drehräum- and Abrasive tool, in which then the cutting inserts to Drehräumen or Rotary lathe the Calls for grinding relative to the center of the tool carrier in Overhang radial direction. The between the segments of the same processing inserts for mill or to rotate or rotary lathe lying Segments of the same other processing operations serve then to accommodate the other inserts for turning, turning-rotating chambers or for grinding.
Sind zur Bereitstellung eines bevorzugten kombinierten Fräs- und Dreh-Drehräumwerkzeugs nur Fräseinsätze und Schneideinsätze zum Dreh-Drehräumen vorgesehen, so sind diese alternierend am Umfang des Werkzeugträgers angeordnet. Die jeweilige Segmentgröße zum Dreh-Drehräumen ist dann derart gewählt, dass beim Bearbeiten des Werkstücks durch Dreh-Drehräumen am Werkzeugträger benachbarte Fräseinsätze nicht kollidieren. Insbesondere bei der Bearbeitung einer Kurbelwelle ist dabei die Segmentgröße im Wesentlichen durch das Aufmaß der Kurbelwelle vorgegeben oder bestimmt. Um dabei eine möglichst große Zähnezahl des kombinierten Fräs- und Dreh-Drehräumwerkzeugs zu erzielen, sollte dessen Scheibendurchmesser möglichst groß sein, wobei ein Zahn einem Fräsegment und einem Dreh-Drehräumsegment entspricht. Vorteilhaft ist daher ein Scheibendurchmesser größer oder gleich 500mm, z. B. 800mm.are to provide a preferred combined milling and turning lathe tool only Milling inserts and cutting inserts intended for turning and twisting, so they are arranged alternately on the circumference of the tool carrier. The respective segment size for rotary lathe is then chosen that when editing the workpiece by turning-turning spaces on the tool carrier adjacent milling inserts not collide. Especially when processing a crankshaft is the segment size essentially by the oversize of Crankshaft specified or determined. In order to be as possible size Number of teeth of the combined milling and rotary lathe tool to achieve its disc diameter should be as large as possible, with a tooth a Fräsegment and a turn-turn segment equivalent. Advantageously, therefore, a disc diameter is larger or equal to 500mm, z. B. 800mm.
Die Fräseinsätze sind vorteilhafterweie durch am Umfang des Werkzeugträgers lösbar gehaltene Kassetten mit darin lösbar gehaltenen Schneidplatten gebildet, wobei je Plattenkassette insbesondere vier Wendeschneidplatten paarweise an gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugträgers vorgesehen sind. Analog sind die Schneideinsätze zum Dreh- oder Dreh-Drehräumen und die Einsätze zum Schleifen in Kassetten gehalten bzw. durch solche gebildet. Eine alternierende Anordnung der unterschiedlichen Bearbeitungseinsätze ist auch bei dem kombinierten Fräs- und Drehräum- oder Schleifwerkzeug sowie bei dem kombinierten Dreh- oder Dreh-Drehräum- und Schleifwerkzeug besonders vorteilhaft.The Milling inserts are vorteilweie by releasably held on the circumference of the tool carrier cassettes with Soluble in it held cutting plates, wherein each disk cartridge in particular four indexable inserts provided in pairs on opposite sides of the tool carrier are. Analogously, the cutting inserts for turning or rotary lathe and the bets to Loops held in cassettes or formed by such. A alternating arrangement of different machining inserts is also with the combined milling and Drehräum- or grinding tool as well as the combined rotary or rotary Drehräum- and Grinding tool particularly advantageous.
Eine entsprechende Vorrichtung zu spanenden Bearbeitung eines derartigen Werkstücks weist ein Maschinenbett mit darin axial (in Z-Richtung) verschiebbaren Spindelstöcken auf, zwischen denen das Werkstück einspannbar und dabei um eine Hauptlagerachse (C-Achse) rotatorisch gelagert ist. Jeder von vorzugsweise zwei Werkzeugsupports trägt einen solchen kombinierten scheibenförmigen Werkzeugträger mit umfangsseitig unterschiedlichen Bearbeitungseinsätzen, nämlich Fräseinsätzen und hierzu alternierend Dreh-Drehräum-Einsätzen bzw. Schleifeinsätzen oder Schneideinsätzen zum Räumen, insbesondere Drehräumen oder Dreh-Drehräumen und hierzu alternierend Einsätzen zum Schleifen. Die Werkzeugsupports, mit denen die kombinierten Werkzeuge um eine parallel zur Hauptlagerachse verlaufende B-Achse rotatorisch antreibbar sind, sind parallel zur Hauptlagerachse in Z-Richtung sowie quer hierzu in X-Richtung verschiebbar. Auch können lediglich ein Werkzeugsupport oder mehrere, vorzugsweise gleichartige Supports, vorgesehen sein.A corresponding device for machining such workpiece has a machine bed with axially (in the Z direction) displaceable headstocks on, between which the workpiece can be clamped and rotatory about a main bearing axis (C-axis) is stored. Each of preferably two tool supports carries one such combined disk-shaped tool carrier with circumferentially different machining operations, namely milling inserts and this alternating Turn-Drehräum inserts or grinding inserts or cutting inserts to clean up, in particular turning rooms or turning lathe and alternating inserts for grinding. The tool supports with which the combined Tools around a parallel to the main bearing axis extending B-axis are rotationally driven, are parallel to the main bearing axis in Z-direction and transverse thereto in the X direction displaced. Also, only can a tool support or several, preferably similar supports, be provided.
Mit dieser Vorrichtung können zwei oder mehr Werkstücklager gleichzeitig bearbeitet werden. Dabei können sowohl ein Hauptlager als auch ein Hublager einer Kurbelwelle und bezüglich des Hauptlagers die unterschiedlichen Bearbeitungsschritte des Dreh-Drehräumens gleichzeitig mit ein und demselben kombinierten Fräs- und Dreh-Drehräumwerkzeug bearbeitet werden. Analog können die Bearbeitungsschritte des Fräsens und des Schleifens sowie diejenigen des Dreh- oder Dreh-Drehräumens und des Schleifens vorgenommen werden. Hierdurch wird eine besonders hohe Auslastung der vorhandenen Supporte aufgrund der hohen Auslastung der einzelnen Bearbeitungsschritte bzw. -verfahren erreicht.With this device, two or more workpiece bearings can be processed simultaneously. In this case, both a main bearing and a crank bearing of a crankshaft and with respect to the main bearing, the different processing steps of the turn-Drehräumens be processed simultaneously with one and the same combined milling and turning Drehräumwerkzeug. Analogously, the machining steps of milling and grinding as well as those of turning or rotary Drehräumens and grinding can be made. As a result, a particularly high utilization of the existing supports due to the high utilization of the individual processing steps or procedures is achieved.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:following Be exemplary embodiments of Invention explained in more detail with reference to a drawing. Show:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.
Das
in den
Analog
zeigt
Die
Dreh-Drehräumeinsätze
Die
Schnittgeschwindigkeit ergibt sich durch die rotierende Kurbelwelle
Zur
Bildung des kombinierten Fräs-
und Schleifwerkzeugs
Bei
dem kombinierten Fräs-
und Schleifwerkzeug
Zwei
Werkzeugsupports
Bei
der Bearbeitung der Kurbelwelle
Mit
dieser Vorrichtung
- 11
- WerkzeugTool
- 22
- Werkzeugträgertool carrier
- 33
- Fräseinsatzmilling insert
- 44
- DrehräumeinsatzDrehräumeinsatz
- 55
- Schleifeinsatzgrinding applications
- 66
- RäumeinsatzRäumeinsatz
- 77
- Außenumfangouter periphery
- 88th
- Werkstück/KurbelwelleWorkpiece / crankshaft
- 99
- Mitte/MittelpunktCenter / center
- 1010
- Drehrichtungdirection of rotation
- 1111
- Zustell-/ VorschubrichtungBed / feed direction
- 1212
- Schneidkantecutting edge
- 1313
- Schneidkantecutting edge
- 1414
- Plattenkassettedisk cartridge
- 1515
- WendeschneidplatteIndexable insert
- 1616
- Schneidplattecutting board
- 1717
- EinstechplatteEinstechplatte
- 2020
- Vorrichtung/MaschineDevice / machine
- 2121
- HauptlagerachseMain bearing axis
- 2222
- Hauptlagermain bearing
- 2323
- Hublagerpin bearings
- 2424
- Maschinenbettmachine bed
- 2525
- Spindelstockheadstock
- 2626
- Drehrichtungdirection of rotation
- 2727
- Werkzeugsupporttool Support
- 2828
- Drehrichtungdirection of rotation
- 2929
- B-AchseB-axis
- 3030
- X-RichtungX-direction
- 3131
- Z-RichtungZ-direction
- SF S F
- Frässegmentmilling segment
- SD S D
- Dreh-DrehräumsegmentRotary Drehräumsegment
Claims (12)
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