DE2824624C3 - Drehmaschine zum Bearbeiten der Umfangsflächen von unrunden Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmaschine zum Bearbeiten der Umfangsflächen von unrunden Werkstücken, wie beispielsweise Kolbenringe, mit einer die Werkstücke aufnehmenden motorgetriebenen Arbeitsspindel, deren Winkelgeschwindigkeit mittels einer besonderen, eine synchron mit der Arbeitsspindel rotierende Kurvenscheibe und einen an dieser anliegenden schwenkbaren und federbelasteten Rollenhebel aufweisenden Einrichtung in Abhängigkeit von der Kontur der zu bearbeitenden Werkstücke gesteuert ist.

Zur Umfangsbearbeitung von Kolbenringen mit unrundem Innen- und Außenumfang sind Drehmaschinen mit einer Kopiereinrichtung bekannt. Die meist paketweise axial gegen eine antreibbare Arbeitsspindel verspannten Kolbenringe werden beispielsweise nach der DE-PS 10 45 204 gleichzeitig am Innen- und Außenumfang bearbeitet, wobei die Bearbeitungswerkzeuge an den Enden von schwenkbaren Werkzeugträgern angeordnet sind, deren radiale Zustellung von einem synchron mit der Arbeitsspindel umlaufenden Kopiernocken steuerbar ist. Insbesondere offenbart die DE-PS 10 43015 ein verstellbares Doppelhebelsystem zur Steuerung des Werkzeuges für die Unrundbearbeitung der Kolbenringe. Derartige Drehmaschinen haben sich seit vielen Jahren bewährt.

Von der Unrundform des Kolbenringes abhängig ist jedoch die maximale Drehzahl der Arbeitsspindel. Insbesondere im späteren Stoßbereich des Kolbenringes mit seiner relativ geringen Krümmung besteht das Problem, daß bei einer Steigerung der Arbeitsspindeldrehzahl und damit synchron auch der Kopiernockendrehzahl die Kopierrolle abhebt bzw. die Massenträgheit des Kopierhebelsystems eine exakte Übertragung der Unrundkontur nicht mehr gewährleistet. Andererseits wurden zwischenzeitlich Schneidwerkzeuge entwickelt, die eine wesentlich höhere Schnittgeschwindigkeit zulassen. Auch sprechen fertigungstechnische Untersuchungen für eine wesentliche Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück bei gleichzeitiger Reduzierung der Schnittiefe bzw. des Vorschubes, um die mechanische Und thermische Belastung des Werkstückes beim Schneidvorgang zu reduzieren. Auf diese Weise können im Werkstoffgefüge infolge des Bearbeitungsprozesses unerwünscht entstehende innere Spannungen auf ein

Minimum reduziert werden.

Hierzu ist es beispielsweise aus der DE-OS 21 39 322 bereits bekannt, bei solchen mechanisch arbeitenden Maschinen die Werkstückspindel mit einer ungleichförmigen Winkelgeschwindigkeit umlaufen zu lassen bzw. anzutreiben. In der DE-OS 21 39 322 ist dazu ein Riementrieb-Antrieb vorgesehen, bei dem eine an einem Hebelarm gelagerte und auf den Riemen einwirkende Umlenkrolle von einer Nockenscheibe verschwenkt

ίο wird, wodurch eine gezielte Verlängerung bzw. Verkürzung des mit konstanter Umlaufgeschwindigkeit angetriebenen Riemens auftritt, die zu einem entsprechend ungleichförmigen Antrieb der Werkstückspindel führt Da bei dieser Konstruktion der Riemen aber länger sein muß als dies dem Achsabstand der beiden zugehörigen Riemenscheiben entspricht, ist dort ferner eine Längenausgleichseinrichtung in Form eines zweiten Rollenhebels vorgesehen, der mit einer Feder gegen den Riemen vorgespannt ist.

Der Erfindung liegt nun demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfachere Lösung zum Beeinflussen der Winkelgeschwindigkeit der vom Motor an sich mit quasi-konstanter Geschwindigkeit angetriebeiien Arbeitsspindel anzugeben.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Feder am Rollenhebel unmittelbar angreift Auf diese Weise wird beim Antrieb der Arbeitsspindel in von der Kontur des Werkstückes winkelabhängiger Weise Energie in einen Zwischenspeicher — in Form

JO der Feder — entzogen und zu anderer Zeit dem Antrieb wieder zugeführt. Dadurch wird die Winkelgeschwindigkeit der das Werkstück tragenden Arbeitsspindel je nach dem, wie der Verlauf der Umfangskontur des Werkstückes dies erfordert, in gewissen Grenzen verzögert oder beschleunigt, und zwar ohne weiteren Eingriff in die getriebetechnische Verbindung (Riementrieb) zwischen Motor und Arbeitsspindel.

Durch geeignete Wahl der Systemparameter (Kurvenscheibenform, Federkonstanten, Hebelanordnung)

«ο läßt sich unter Berücksichtigung der Massenträgheitsmomente des Systems ein für die Maschine günstiger und für die Werkstückbearbeitung gewünschter Ungleichförmigkeitsgrad in der Winkelgeschwindigkeit der Arbeitsspindel erzeugen.

Im Rahmen der weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es denkbar, die dabei zwangsläufig allerdings auch an der Welle des Antriebsmotors auftretende Ungleichförmigkeit in deren Winkelgeschwindigkeit durch eine zwischen den Motor und die Arbeitsspindel geschaltete elastische Kupplung zu mildern, insbesondere wenn der verwendete Antriebsmotor normalerweise mit keinem oder nur einem sehr geringen Schlupf arbeitet.

Die Erfindung ist im übrigen nicht nur für die spanende Bearbeitung von unrunden Werkstücken, wie beispielsweise von Kolbenringen, Nockenscheiben und dergleichen, bei Drehmaschinen anwendbar, sondern in gleicher Weise auch bei entsprechenden Maschinen der spanlosen Unrundformgebung oder auch beim Aufspritzen von Oberflächenschichten einsetzbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Frontalansicht einer herkömmlichen Drehmaschine für die gleichzeitige Innen- und Außenbearbeitung von unrunden Kolbenringen,

F i g. 2 eine vergrößerte Frontansicht des erfindungsgemäß ausgebildeten Maschinenantriebes und
F i g. 3 eine Seitenansicht des Antriebes nach F i g. 2.

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 darin drehbar gelagerten Arbeitsspindel 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 Hebel 8 bzw. eine Bohrstange 9 mit einer schwenkbaren Schwingstange 10 verbunden. Letztere ist in zwei auf einem Längsschlitten 11 befestigten Ständer 12, 12' gelagert. Die bei der gegebenen unrunden Umfangskontur der Kolbenringe bedingter» radialen Schwingbewegungen der Werkzeuge 6,7 werden von einem synchron mit der Arbeitsspindel 2 umlaufenden Kopiernocken 13 über einen Hebel 14 mit Abtastrolle auf die Schwingstange 10 übertragen. Der Antrieb der Arbeitsspindel 2 besteht aus einem Drehstrommotor 16, dessen Ankerwelle 17 über einen Riemenantrieb 19 mit der Arbelisspindel 2 verbunden ist.

Fig.2 und 3 zeigen das Antriebssystem der Drehmaschine, wobei de von dem Motor 16 abgegebene quasi-gleichförmige Drehbewegung mittels eines über Riemenscheiben 36 und 43 laufenden Riemens 35 auf die Arbeitsspindel 2 übertragen wird. Durch eine auf der Arbeitsspindel 2 befestigte Kurvenscheibe 37 wird pro Umdrehung über eine am Ende eines Hebels 38 angeordnete Rolle 39 eine Zugfeder 40 periodisch gespannt und entspannt, d.h. es wird abwechselnd kinetische Energie in eine potentielle Federspannenergie und umgekehrt umgewandelt Als Folge davon verringert sich beim Spannen der Feder 40 die Winkelgeschwindigkeit der Arbeitsspindel 2, d. h. es tritt ein Bremseffekt auf, und nach Überlaufen der Rolle 39 über den höchsten Kurvenscheibenpunkt bewirkt die

η sich dann entspannende Feder 40 eine Beschleunigung der Spindel 2. Da der antreibende Drehstrommotor 16 bestrebt ist, mit quasikonstanter Drehzahl zu laufen, ist zusätzlich eine elastische Kupplung 41 auf der Antriebswelle 42 innerhalb der Riemenscheibe 43 zum Ausgleich der sonst im Motor 16 auftretenden Drehschwingungen angeordnet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Drehmaschine zum Bearbeiten der Umfangsflächen von unrunden Werkstücken, wie beispielsweise Kolbenringe, mit einer die Werkstücke aufnehmenden motorgetriebenen Arbeitsspindel, deren Winkelgeschwindigkeit mittels einer besonderen, eine synchron mit der Arbeitsspindel rotierende Kurvenscheibe und einen an dieser anliegenden schwenkbaren und federbelasteten Rollenhebel aufweisenden Einrichtung in Abhängigkeit von der Kontur der zu bearbeitenden Werkstücke gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (40) am Rollenhebel (38,39) unmittelbar angreift

2. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Motor (16) und die Arbeitsspindel (2) verbindenden Getriebeelemente (35,36.43) eine elastische Kupplung (41) enthalten.