DE3347856C2

DE3347856C2 - Machine for machining workpieces rotationally driven about their longitudinal axis and non-circular in cross-section

Info

Publication number: DE3347856C2
Application number: DE19833347856
Authority: DE
Inventors: Erwin Altmuenster At Fuchs
Original assignee: Linsinger Maschinenbau GmbH
Current assignee: Linsinger Maschinenbau GmbH
Priority date: 1983-02-16
Filing date: 1983-02-16
Publication date: 1988-06-16

Abstract

Published without abstract.

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum spanenden Bearbeiten von um ihre Längsachse drehangetriebenen und im Querschnitt unrunden Werkstücken, insbesondere von metallischen Werkstücken, in einer zu deren Längsachse senkrechten Ebene an beliebiger Stelle mit Hilfe eines das Werkstück umgebenden, ringförmigen und drehangetriebenen Messerkopfes mit daran angeordneten und mit ihren Schneiden zur Mitte des Messerkopfes hin gerichteten Drehmeißeln, die sich im Schnitt mit begrenzter Spanlänge um das Werkstück und entlang des Werkstückes bewegen, wobei die Achse des Messerkopfes gegen die Achse des Werkstückes um einen bestimmten Betrag versetzt ist.The invention relates to a machine for machining of rotated around its longitudinal axis and in cross section non-circular workpieces, especially metallic workpieces, in a plane perpendicular to their longitudinal axis anywhere with the help of a ring-shaped and rotary driven cutter head with it arranged and with their cutting edges towards the center of the cutter head directed turning tools, which are in the cut with limited chip length around the workpiece and along the Move the workpiece, with the axis of the cutter head against offset the axis of the workpiece by a certain amount is.

Es ist bekannt, im Querschnitt runde Werkstücke, d. h. Werkstücke mit kreisförmigem oder kreisringförmigem Querschnitt, mit Hilfe von um das Werkstück exzentrisch drehenden Messern zu trennen bzw. spanabhebend zu bearbeiten. Bisher war es jedoch äußerst schwierig, Werkstücke mit einem anderen als kreisförmigem Querschnitt zu profilieren, insbesondere Spindeln von Spindelpumpen, bei denen der Querschnitt in radialer Richtung von der Mittelachse versetzt ist. Die Bearbeitung solcher Spindelpumpenrotoren erfolgte bisher mit Hilfe von entsprechenden Schälmaschinen. Ein kontinuierliches Bearbeiten eines nichtkreisförmigen Querschnittes, dessen Abstand sich zu einer Längsmittelachse ständig verändet, war mittels eines zerspanenden Werkzeuges in einem Arbeitsgang nicht möglich.It is known to have workpieces that are round in cross section, i. H. Workpieces with circular or annular cross-section, with the help of rotating eccentrically around the workpiece To separate knives or to machine them. So far however, it was extremely difficult to work pieces with another to be profiled as a circular cross section, in particular Spindles of spindle pumps in which the cross section in radial direction is offset from the central axis. The Processing of such spindle pump rotors has previously been carried out with Help from appropriate peeling machines. A continuous one Editing a non-circular cross-section, the Distance to a longitudinal central axis was constantly changing using a cutting tool in one operation not possible.

Unter nichtkreisförmigen Werkstücken bzw. im Querschnitt unrunden Werkstücken sind solche Werkstücke zu verstehen, deren Querschnitt z. B. quadratisch, rechteckig, vieleckig oder oval ist, mit etwa geraden Kanten und mindestens teilweise ebenen Flächen. Die Kanten müssen nicht scharfkantig sein, sondern können auch mit entsprechend kleinem Krümmungsradius abgerundet sein.Under non-circular workpieces or in cross-section non-circular workpieces are to be understood as such workpieces, whose cross section z. B. square, rectangular, polygonal or oval, with roughly straight edges and at least partially flat surfaces. The edges don't have to be sharp be, but can also be with a correspondingly small Radius of curvature be rounded.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Maschine der eingangs erläuterten Art derart auszugestalten, daß auch die Bearbeitung von Werkstücken mit unrundem Querschnitt, dessen Abstand sich beispielsweise zu einer Längsmittelachse ständig verändert, in einfacher Weise ermöglicht wird.The invention is based on the object, the machine of the type explained at the beginning such that also machining of workpieces with a non-circular cross-section, whose distance is, for example, from a longitudinal central axis constantly changing, is made possible in a simple manner.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß an der einen Stirnseite einer Messerkopfplatte achsparallel mehrere Planetenzahnräder gelagert sind, die mit einem als Hohlwelle ausgebildeten Sonnenrad kämmen, und daß jeweils ein Drehmeißel einerseits über einen Kurbelzapfen an einem Planetenzahnrad und andererseits über eine Kulissenführung an dem Sonnenrad angelenkt ist, die jeweils aus einem an dem Sonnenrad befestigten Zapfen besteht, der in ein in jedem Drehmeißelschaft vorhandenes und sich in dessen Längsrichtung erstreckendes Langloch eingreift.This object is achieved according to the invention in that one end face of a cutter head plate axially parallel several planetary gears are mounted, which with a as Comb hollow shaft trained sun gear, and that one Turning tools on the one hand via a crank pin on one Planet gear and on the other hand via a guide the sun gear is articulated, each consisting of one on the Sun gear-fixed spigot, which is in one in each Lathe chisel shank available and in its longitudinal direction extending slot engages.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail below.

Dabei zeigtIt shows

Fig. 1 schematisch den Messerkopf einer erfindungsgemäßen Maschine in Frontansicht; Fig. 1 schematically shows the cutter head of a machine according to the invention in front view;

Fig. 2 die Bewegungskurve der Schneidspitze eines Drehmeißels des Messerkopfs bei einem quadratischen Werkstückquerschnitt; FIG. 2 shows the trajectory of the cutting tip of a turning tool of the cutter head case of a square workpiece cross-section;

Fig. 3 die Vorderansicht einer zur Bearbeitung von Spindelpumpenrotoren eingerichteten Maschine. Fig. 3 is a front view of a machine set up for machining spindle pump rotors.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Messerkopf mit einer ringförmigen, drehangetriebenen, ein Werkstück 28 umgebenden Messerkopfplatte 1 und daran angeordneten Drehmeißeln 4 bewegen sich die Drehmeißel 4 auf einer nichtkreisförmigen Bahn um das im Querschnitt unrunde Werkstück 28, wobei der Spanwinkel über die Eingriffslänge annähernd gleich bleibt.In the example shown in Fig. 1 the cutter head with an annular, driven in rotation, a workpiece 28 surrounding the cutter head plate 1 and disposed thereon turning tools 4, the turning tool 4 move on a non-circular path around the non-circular in cross-section workpiece 28, wherein the rake angle is approximately the same over the length of engagement remains.

Der Messerkopf besteht ferner aus einer Anzahl von Planetenzahnrädern 2 und einem als Hohlwelle ausgebildeten Sonnenrad 3, wobei die Planetenzahnräder 2 mit ihrer Achse 12 an der einen Stirnseite der Messerkopfplatte 1 gelagert sind und mit dem Sonnenrad 3 kämmen. Das Werkstück 28 ist durch das Sonnenrad 3 innen hindurchgesteckt. Die Lage je eines Drehmeißels 4 ist dadurch gegeben, daß dieser einerseits über einen exzentrisch angeordneten Kurbelzapfen E an einem Planetenzahnrad 2 und andererseits über eine Kulissenführung 5 an dem Sonnenrad 3 angelenkt ist. Die Kulissenführung 5 besteht dabei jeweils aus einem an dem Sonnenrad 3 befestigten Zapfen A, der in ein in jedem Drehmeißelschaft vorhandenes und sich in dessen Längsrichtung erstreckendes Langloch 6 eingreift.The cutter head also consists of a number of planet gears 2 and a sun gear 3 designed as a hollow shaft, the planet gears 2 having their axis 12 mounted on one end face of the cutter head plate 1 and meshing with the sun gear 3 . The workpiece 28 is inserted through the sun gear 3 inside. The position of a lathe bit 4 is given in that it is articulated on the one hand via an eccentrically arranged crank pin E on a planet gear 2 and on the other hand via a link guide 5 on the sun gear 3 . The link guide 5 consists in each case of a pin A fastened to the sun gear 3 , which engages in an elongated hole 6 which is present in each turning tool shank and extends in the longitudinal direction thereof.

Die Größenverhältnisse von Messerkopfplatte 1, Planetenzahnrädern 2 und Sonnenrad 3 zueinander sind sowohl bei außen- als auch bei innenliegenden Sonnenrädern 3 durch die FormelThe size ratios of the cutter head plate 1 , planetary gears 2 and sun gear 3 to one another are given by the formula for both external and internal sun gears 3

gegeben, wobeigiven where

n _A = Drehzahl der Messerkopfplatte 1, n _S = Drehzahl des Sonnenrades 3, R _p = Radius des Planetenzahnrades 2, R _s = Radius des Sonnenrades 3, n = Anzahl der "Ecken" eines im Querschnitt nichtkreisförmigen Werkstücks. n _A = speed of the cutter head plate 1 , n _S = speed of the sun gear 3 , R _p = radius of the planet gear 2 , R _s = radius of the sun gear 3 , n = number of "corners" of a workpiece which is not circular in cross section.

Wenn beispielsweise das Sonnenrad 3 fest steht, so daß n _s = 0, dann ist bei einer viereckigen Form des Werkstückquerschnitts n = 4 und damit R _p = R _S/4.For example, if the sun gear 3 is fixed, so that n _s = 0, then with a quadrangular shape of the workpiece cross section, n = 4 and thus R _p = R _S / 4.

In Fig. 1 ist ferner mit R _AA der Radius der Messerkopfplatte 1 bis zu dem Punkt A, mit R _Ap der Radius der Messerkopfplatte 1 bis zu dem Punkt P und mit R _E der Radius des exzentrisch liegenden Kurbelzapfens E bis zum Punkt P bezeichnet, wobei der Punkt P auf der Achse 12 eines Planetenzahnrades 2 liegt.In FIG. 1, R _{AA also denotes} the radius of the cutter head plate 1 up to point A , R _Ap the radius of the cutter head plate 1 up to point P and R _E the radius of the eccentrically lying crank pin E up to point P , the point P lies on the axis 12 of a planet gear 2 .

Mit S ist die Schneidspitze eines Drehmeißels 4 bezeichnet.With S the cutting tip of a turning tool 4 is designated.

Die Wahl von R _E bestimmt, ob die Bewegungskurve des Kurbelzapfens E eine spitzere oder abgerundete Form ergibt.The choice of R _E determines whether the movement curve of the crank pin E results in a more pointed or rounded shape.

Die Wahl der Drehmeißellänge bestimmt, ob die Bewegungskurve der Schneidspitze S (vgl. Fig. 2) z. B. bei einem quadratischen Querschnitt ein Flugquadrat 7 mit gerundeten Ecken, ein Flugquadrat 8 mit nichtgerundeten Ecken oder ein Flugquadrat 9, 10 mit Schlaufen an den Ecken ergibt.The choice of the length of the turning tool determines whether the movement curve of the cutting tip S (see FIG. 2) z. B. with a square cross-section results in a square 7 with rounded corners, a square 8 with non-rounded corners or a square 9, 10 with loops at the corners.

Eine günstige Wahl von R _AA (Radius der Messerkopfplatte 1 bis zum Punkt A) für eine möglichst parallele Führung der Drehmeißel läßt sich leicht abschätzen, indem gemäß Fig. 2 durch einen Punkt E′ der Bewegungskurve von E eine Parallele 11 zu einem durch die Punkte M und E gehenden Strahl 12′ gezogen und mit einem durch die Punkte M und P gehenden Strahl 13 im Schnittpunkt 14 geschnitten wird. Durch diesen Schnittpunkt 14 wird der Wert von R _AA definiert.A favorable choice of R _AA (radius of the cutter head disk 1 up to point A) for a possible parallel guidance of the turning tool can be estimated easily by FIG. 2 by a point E 'of the movement curve of E a parallel 11 to a through the points M and E going beam 12 ' drawn and cut with a going through the points M and P beam 13 at the intersection 14 . The value of R _{AA is} defined by this intersection 14 .

Bei dem in Fig. 1 beispielsweise dargestellten Werkstück 28 handelt es sich um den wendelförmigen Rotor einer Spindelpumpe. Der Querschnitt dieses Rotors besteht aus zwei Halbkreisen und einem dazwischenliegenden Rechteck. Die günstige Wahl von R _AA für eine möglichst parallele Führung der Drehmeißel 4 geschieht sinngemäß wie in der Fig. 2 und ergibt in diesem Falle ein R _AA kleiner als R _AP.The workpiece 28 shown for example in FIG. 1 is the helical rotor of a spindle pump. The cross section of this rotor consists of two semicircles and a rectangle in between. The favorable choice of R _AA for guiding the turning tool 4 as parallel as possible is analogous to that in FIG. 2 and in this case results in an R _AA less than R _AP .

Bei der in Fig. 3 ingesamt dargestellten Maschine ist das Werkstück 28 beidseitig in Spannvorrichtungen 29 und 30 eingespannt und rotiert mittels einer Antriebseinrichtung 31 um eine Achse 32, während das Werkzeug (Messerkopf) 34 eine Vorschubbewegung in Richtung der Werkstücklängsachse (Pfeil 36) mittels eines von einer zweiten Antriebseinrichtung 33 angetriebenen und auf dem Bett 35 der Maschine geführten Schlittens 37 durchführt.In the machine shown overall in FIG. 3, the workpiece 28 is clamped on both sides in clamping devices 29 and 30 and rotates about an axis 32 by means of a drive device 31 , while the tool (cutter head) 34 performs a feed movement in the direction of the workpiece longitudinal axis (arrow 36 ) Carried by a second drive device 33 and carried on the bed 35 of the machine carriage 37 .

Durch die Drehung des Werkstückes 28 relativ zu dem Werkzeug 34 verdrehen sich die Schnittkanten bzw. Schnittflächen im Raum um die Achse 32, so daß die gewünschte Profilierung in einfacher Weise erzielt wird, wie in der Fig. 3 links vom Werkzeug 34 gezeigt ist.By rotating the workpiece 28 relative to the tool 34 , the cut edges or cut surfaces rotate in space around the axis 32 , so that the desired profiling is achieved in a simple manner, as shown in FIG. 3 to the left of the tool 34 .

Es ist auch möglich, die Relativbewegungen zwischen Werkstück 28 und Werkstück 34 umzukehren, so daß beispielsweise das Werkzeug 34 ortsfest angeordnet ist und das Werkstück 28 am Werkzeug 34 vorbeigeführt wird.It is also possible to reverse the relative movements between workpiece 28 and workpiece 34 , so that, for example, the tool 34 is arranged in a stationary manner and the workpiece 28 is guided past the tool 34 .

Claims

Machine for the machining of workpieces that are rotated about their longitudinal axis and non-circular in cross-section, in particular of metallic workpieces, in a plane perpendicular to their longitudinal axis at any point with the aid of an annular and rotatably driven cutter head surrounding the workpiece, with the cutter heads arranged thereon and with their cutting edges towards the center of the cutter head directed towards the cutter, which move with a limited chip length around the workpiece and along the workpiece, the axis of the cutter head being offset by a certain amount from the axis of the workpiece, characterized in that on one end face of a cutter head plate ( 1 ) A plurality of planetary gears ( 2 ) are mounted axially parallel, which mesh with a sun gear ( 3 ) designed as a hollow shaft, and that a turning tool ( 4 ) on the one hand via a crank pin (E) on a planetary gear ( 2 ) and on the other hand via a link guide ( 5 ) on the sun no ad ( 3 ) is articulated, each of which consists of a pin (A ) fastened to the sun gear ( 3 ), which engages in an elongated hole ( 6 ) which is present in each lathe tool shank and extends in the longitudinal direction thereof.