DE2732354B2 - Drehmaschinen für die Unrundbearbeitung, insbesondere von Kolbenringen - Google Patents
Drehmaschinen für die Unrundbearbeitung, insbesondere von KolbenringenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft. Drehmaschinen für die Unrundbearbeitung, insbesondere von Kolbenringen,
mit einem Maschinenbett, gegebenenfalls einem auf dem Maschinenbett geführten Längsschlitten und einem
— je nachdem — auf diesem oder dem Maschinenbett geführten Querschlitten mit einem Werkzeugträger,
welcher durch mindestens zwei numerisch ansteuerbare Stellmotoren verschiebbar ist.
Zur Umfangsbearbeitung von Kolbenringen mit unrundem Innen- und Außenumfang sind Einrichtungen
bekannt, die im wesentlichen einer Drehmaschine entsprechen. Die meist paketweise axial gespannten
Kolbenringe werden beispielsweise nach der DE-PS 1045 204 an ihrem Innen- und Außenumfang gleichzeitig
bearbeitet, wobei die Bearbeitungswerkzeuge an den Enden von schwenkbaren Werkzeugträgern angeordnet
sind und deren radiale Zustellung von einem
ίο synchron mit der Arbeitsspindel umlaufenden Nocken
gesteuert wird. Insbesondere offenbart die DE-PS 1043015 ein verstellbares Doppelhebelsystem zur
Steuerung des Werkzeuges für die Unrundbearbeitung der Kolbenringe.
Ausgehend von der Forderung nach einem im Einbauzustand am gesamten Umfang mit einer definierten
Radialdruckverteilung an der Zylinderwand anliegenden Kolbenring — einem sogenannten lichtspaltdichten
Kolbenring —, besteht das Hauptproblem seit vielen Jahren in der Gestaltung des Kopiernockens. Die
Herstellung eines solchen Kopiernockens erfolgte früher auf handwerkliche Weise, indem man einen
unrunden Kolbenring mit Nenndurchmesser an einer Umfangsstelle aufschnitt, entsprechend der gewünschten
Tangentialkraft spreizte und die dabei entstandene Unrundkontur auf einen Mutternocken übertrug.
Neuere Überlegungen gehen dahin, die Unrundheit des Kopiernockens mathematisch zu bestimmen, wobei das
Ausrechnen der einzelnen Polarkoordinaten durch den elektronischen Rechner möglich ist.
Im Rahmen der fortschreitenden Automatisierung von Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen,
sind inzwischen verschiedene Steuerungssysteme entwickelt worden, wie zum Beispiel die NC- und
CNC-Steuerung. Während bei der NC-Steuerung die werkzeugspezifischen Daten über einen Lochstreifen
dem Steuerwerk der Werkzeugmaschine zugeführt werden, lassen sich bei der CNC-Steuerung die
Steuerwerk direkt vom Speicher eines elektronischen Rechners dem Steuerwerk der Maschine zuführen.
Dieses System gestattet darüberhinaas unter Zuhilfenahme von entsprechenden Meßeinrichtungen durch
Vergleich der Istmaße mit den vorgegebenen Sollmaßen eine ständige Anpassung der Steuerwerte. Derartige
elektronische Steuersysteme sind heute bei vielen Drehmaschinen, insbesondere auch bei Kopierdrehmaschinen,
im Einsatz.
Bei den bisher bekannten Anwendungsfällen werden überwiegend runde V/erkstücke bearbeitet, wobei die
Zustellbewegungen des Werkzeuges in axialer Richtung meist kontinuierlich und in radialer Richtung entweder
sprungweise oder ebenfalls kontinuierlich erfolgen. Als Antriebe für den Werkzeugträger dienen an sich
bekannte Servomotoren, Schrittmotoren und mechanisehe, pneumatische oder hydraulische Aggregate.
Die DE-OS 20 06 760 von deren Inhalt die Erfindung im wesentlichen ausgeht, beinhaltet darüberhinaus eine
Unrunddreheinrichtung für Drehmaschinen, bei welcher
das Drehwerkzeug in Abhängigkeit vom Drehwinkel eines mit der Arbeitsspindel rotierenden Werkstückes
in radialer Richtung zustellbar ist. Die Werkzeugzustellung erfolgt dabei durch den Gebrauch von mindestens
zwei parallel nebeneinander angeordneten und mit dem Maschinenbett fest verbundenen Stellmotoren, deren
einzelne Zustellgrößen erst in einem Koppelgetriebe einander überlagert und dann auf den Werkzeugträger
übertragen werden. Bei dieser mit drei verschiedenen Bauformen beschriebenen Einrichtune sind die .Stellmo-
toren bei der einen der drei Bauformen indes
getriebemäßig derart miteinander gekoppelt, daß die Summe der Bewegungen aller Stellmotore nur dem
entspricht, was ohne das Getriebe auch von einem einzigen Motor erreicht werden wüay, während bei 5
den beiden anderen Bauformen die Stellmotoren Ober relativ komplizierte und damit teure und störungsanfällige
Getriebestufen miteinander verbunden sind. Außerdem ist diese Einrichtung nicht darauf ausgelegt,
größere Wegstrecken mit besonders erhöhter Ge- to sch windigkeit zu durchfahren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drehmaschine zum Unrundbearbeiten von Werkstückumfangsflächen
zu schaffen, bei der sich die Bewegungen der Stellmotoren bezüglich der Zustellbewegung is
ohne zwischengeschaltete Getriebestufe direkt addieren und bei der außerdem größere Wegstrecken des
Werkzeugs mit besonders erhöhter Geschwindigkeit durchfahren werden können.
Diese Aufgabe ist bei der eingangs beschriebenen Drehmaschinenart dadurch gelöst daß der erste
Stellmotor — je nachdem, ob ein Längsschlitten vorhanden ist oder nicht — entweder mit diesem oder
mit dem Maschinenbett fest verbunden ist und auf einen quer zur Achse der Drehspindel verschiebbaren
Schlitten einwirkt, daß auf dem Schlitten der zweite, mit dem Querschlitten des Werkzeugträgers verbundene
Stellmotor befestigt ist, und daß die Stellmotoren bezüglich ihrer Winkelschrittgröße unterschiedlich
ausgelegt sind Durch eine solche Anordnung wild erreicht, daß der erste mit einem Längsschlitten oder
direkt mit dem Maschinenbett verbundene Stellmotor mit einer relativ großen Winkelschrittgröße eine
Basis-Zustellhewegung dem den Werkzeugträger tragenden
Querschlitten verleiht, während der mit dem Querschlitten verbundene zweite Stellmotor mit einer
relativ kleinen W'nkelschrittgröße die Feinzustellbewegung des Werkzeugträgers innerhalb des vorgegebenen
Zeitintervalles bewerkstelligt.
Um den geforderten Genauigkeitsgrad in der ίο Zustellbewegung einhalten zu können, sind die Stellmotoren
direkt hintereinander angeordnet, so daß der erste Stellmotor bei jedem Schritt den zweiten Stellmotor
über den Querschlitten insgesamt mitbewegt, während der Werkzeugträger mit dem Ausgang des zweiten
Stellmotors verbunden ist Durch diese Hintereinanderschaltung der Stellmotoren wird eine direkte Addition
beider Einzelbewegungen erreicht, so daß kein weiteres Koppelgetriebe erforderlich ist. Die vom elektronischen
Rechner abgegebenen Zustellwerte werden somit auf kürzestem und schnellstem Wege auf den Werkzeugträger
übertragen.
Für das gleichzeitige Bearbeiten des Innen- und Außenumfanges von insbesondere Kolbenringen mit
diskontinuierlicher, radialer Wandstärke wird ergänzend vorgeschlagen, daß auf dem den ersten Werkzeugträger
tragenden Querschlitten ein weiterer Werkzeugträger verschiebbar angeordnet ist, der mittels eines mit
dem Querschlitten verbundenen weiteren Stellmotors radial zum Werkstück zustellbar ist. Auf diese Weise ist
es möglich, mit den beiden, auf den Querschlitten des Werkzeugträgers für die Außenbearbeitung des Werkstückes
einwirkenden Stellmotoren die Zustellbewegungen für die Bearbeitung der äußeren Unrundkontur
durchzuführen und mittels des weiteren, mit dem bs zusätzlichen Werkzeugträger gekoppelten Stellmotors
die jeweilige Differenzzustellbewegung entsprechend der Abweichungen der im
äußeren Unrundkontur des Werkstückes zu bewerkstelligen.
Durch diese Anordnung läßt sich eine optimale Arbeitsgeschwindigkeit bei der gleichzeitigen Bearbeitung
voneinander abweichender Unrundkonturen am Außen- und Innenumfang insbesondere eines Kolbenringes
erzielen.
Bei einer anderen Ausführungsform der Drehmaschine wird die gleiche Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst daß der Werkzeugträger als mittels des Querschlittens verschiebbarer Doppelhebel ausgebildet
ist wobei der eine der beiden Stellmotoren an der Gewindespindel des Querschlittens angreift und der
andere Stellmotor den Werkzeugträger verschwenkt und die Stellmotoren bezüglich ihrer Winkelschrittgröße
unterschiedlich ausgelegt sind. Bei dieser Anordnung
ergibt sich analog zur zuvor beschriebenen ebenfalls der Vorteil, daß der Querschlitten von einem ersten
Stellmotor mit einer relativ großen Winkelschrittgröße radial zum Kolbenring zustellbar ist während der als
Doppelhebel ausgebildete Werkzeugträger von einem zweiten Stellmotor mit relativ kleiner Winkelschrittgröße
schwenkbar ist Durch die direkte Addition der beiden Einzelzustellbewegungen lassen sich besonders
schnelle und genaue Zustellbewegungen des Werkzeugträgers realisieren.
Vorzugsweise sind die Hebel des Doppelhebels unter e'nem Winkel von 90° zueinander angeordnet so daß
sich die verlängerten Achsen der Stellmotoren ebenfalls unter 90° schneiden. Diese Anordnung birgt den Vorteil
einer besonders kompakten Bauweise in sich.
Zur Übertragung der vom Stellmotor abgegebenen Drehbewegung auf den antreibbaren Hebel des
Doppelhebels dient vorzugsweise eine als Kulissenstein ausgebildete Mutter zur Aufnahme der mit einem
entsprechenden Gewinde versehenen Antriebsspindel des zweiten Stellmotors.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Frontalansicht einer ersten gattungsgemäßen Drehmaschine (Prinzipdarstellung);
F i g. 2 eine Seitenansicht einer zweiten gattungsgemäßen Drehmaschine mit auf einem Querschlitten
angeordneten, linear zustellbaren Werkzeugträgern;
Fig.3 und 4 je eine vergrößerte Seitenansicht der
Drehmaschine nach F i g. 1 mit auf einem Querschlitten angeordneten Doppelhebel als Werkzeugträger, wobei
für den Antrieb des Doppelhebels zwei verschiedene Getriebe verwendet sind.
Die in F i g. 1 dargestellte Prinzipskizze zeigt eine Drehmaschine für die gleichzeitige Innen- und Außenbearbeitung
von unrunden Kolbenringen. Die Drehmaschine besteht aus einem Spindelstock 1 mit einer
Drehspindel 2, einem Gegenjoch 3 mit einer drehbaren und axial spannbaren Aufnahme 4 zum axialen Spannen
eines Kolbenringpaketes 5. Die Werkzeuge 6, 7 für die Innen- und Außenbearbeitung des Kolbenringpaketes 5
sind über einen Doppelhebel 8,13 beziehungsweise eine Bohrstange 9 mit einer schwenkbaren Schwingenstange
10 verbunden. Letztere ist in zwei auf einem Längsschlitten 11 befestigten Ständern 12,12' drehbar
gelagert.
In Fig.2 ist eine Seitenansicht einer anderen Drehmaschine mit zwei auf einem Querschlitten 44
angeordneten Werkzeugträgern 46,47 für die gleichzeitige
Außen- und Innenbearbeitung des Kolbenringpaketes 5 dargestellt. Der Antrieb des Querschlittens 44
crfölgi über Zwei in ihrer Wirkriehiung hintereinander
angeordnete Stellmotoren 48, 49 unter Zwischenschaltung eines Querschlittens SO zur Aufnahme des zweiten
Stellmotors 49, während der erste Stellmotor 48 mit dem Maschinenbett 52! verbunden ist und mit seiner
Antriebswelle über einen an sich bekannten Gewindetrieb auf den Querschnitten 50 einwirkt Als zusätzliche
Verstellmöglichkeit für den als Bohrstange ausgebildeten Werkzeugträger 47 dient ein weiterer Schlitten 45,
der über einen weiteren Stellmotor 51 relativ zum Querschlitten 44 verschiebbar ist, so daß unrunde
Werkstücke mit in Umfangsrichtung sich verändernder radialer Wandstärke hergestellt werden können.
Fig.3 zeigt eine Seitenansicht der Drehmaschine
nach F i g. 1, und zwar bestehen die Werkzeugträger für die Außen- und Innenbearbeitung der Kolbenringe 5 aus
Doppelhebeln, wovon nur der das Außenbearbeitungswerkzeug (Drehmeißel) 7 tragende Doppelhebel 8,13 in
der Zeichnung erkennbar ist, da der die Bohrstange 9 tragende Hebel deckungsgleich auf der gleichen
Schwingenstange 10 liegt und sich hinter dem Joch 3 erstreckt. Der Antrieb des Doppelhebels 8, 13 erfolgt
einerseits über den ersten Stellmotor 25, der über eine Gewindespindel 19 auf den mit der Schwingachse 10
verbundenen Querschlitten 26 einwirkt, sowie andererseits über einen zweiten, über eine Traverse 21 mit dem
Querschlitten 26 verbundenen Stellmotor 20, dessen Antriebsspindel 18 auf den Hebelarm 13 des Doppelhebels
8,13 einwirkt Die schrittweise Drehbewegung der Antriebswelle 18 wird dabei mittels einer als Kulissenstein
ausgebildeten Mutter 17 übertragen, die zur Aufnahme der mit einem korrespondierenden Außengewinde
versehenen Antriebsspindel 18 ausgebildet und in einem Langloch 16 im Hebel 13 verschiebbar gelagert
ist
Bei der in Fig.4 dargestellten Seitenansicht der Drehmaschine aus F i g. 1 ist anstelle des Kulissensteines
bzw. der Mutter 17 eine Exzenterscheibe 28 in einem entsprechend gestalteten Kulissenstein 17' drehbar
gelagert Demzufolge ist der zweite Stellmotor 20 um 90° versetzt angeordnet und erstreckt sich senkrecht
zur Zeichnungsebene hinter der mit dem Querschlitten 26 verbundenen Traverse 2Γ, so daß nur die Stirnfläche
der Antriebswelle 53 sichtbar ist
Claims (5)
1. Drehmaschine für die Unrundbearbeitung insbesondere von Kolbenringen, mit einem Maschinenbett,
gegebenenfalls einem auf dem Maschinenbett geführten Längsschlitten und einem — je
nachdem — auf diesem oder dem Maschinenbett geführten Querschlitten mit einem Werkzeugträger,
welcher durch mindestens zwei numerisch ansteuerbare Stellmotoren verschiebbar ist dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Stellmotor (48) — je nachdem, ob der Längsschlitten (11) vorhanden
ist oder nicht — entweder mit diesem oder mit dem Maschinenbett (52) fest verbunden ist und auf einen
quer zur Achse der Drehspindel (2) verschiebbaren Schlitten (50) einwirkt, daß auf dem Schlitten (50) der
zweite, mit dem Querschlitten (44) des Werkzeugträgen
(46) verbundene Stellmotor (49) befestigt ist
und daß die Stellmotoren (48, 49) bezüglich ihrer Winkelschrirtgröße unterschiedlich ausgelegt sind.
2. Drehmaschine nach Anspruch 1, für die gleichzeitige Bearbeitung des Innen- und Außenumfanges
von insbesondere Kolbenringen mit diskontinuierlicher, radialer Wandstärke, dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Querschlitten (44) ein weiterer Werkzeugträger (47) verschiebbar angeordnet ist,
der mittels eines mit dem Querschlitten (44) verbundenen weiteren Stellmotors (51) radial
zustellbar ist.
3. Drehmaschine für die UnrundbearDeitung insbesondere von Kolbenringen, mit einem Maschinenbett,
gegebenenfalls einem auf dem Maschinenbett geführten Längsschlitten und einem — je
nachdem — auf diesem oder dem Maschinenbett geführten Querschlitten mit einem Werkzeugträger,
welcher durch mindestens zwei numerisch ansteuerbare Stellmotoren verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Werkzeugträger (8,13) als mittels des Querschlittens (26) verschiebbarer Doppelhebel
ausgebildet ist, wobei der eine der beiden Stellmotoren (25) an der Gewindespindel (19) des Querschlittens
(26) angreift und der andere Stellmotor (20) den Werkzeugträger (8, 13) verschwenkt und die
Stellmotoren (20, 25) bezüglich ihrer Winkelschrittgröße unterschiedlich ausgelegt sind.
4. Drehmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (8 und 13) des
Doppelhebels (8, 13) unter einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind.
5. Drehmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Stellmotor (20)
angetriebene Hebel (13) des Doppelhebels (8, 13) eine als Kulissenstein ausgebildete Mutter (17) zur
Aufnahme der mit einem entsprechenden Gewinde versehenen Antriebsspindel (18) des zweiten Stellmotors
(20) aufweist.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Also Published As
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