DE3447234A1 - Verfahren nebst maschine zur umfangsbearbeitung von unrunden werkstuecken - Google Patents

Verfahren nebst maschine zur umfangsbearbeitung von unrunden werkstuecken

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DE3447234A1 DE19843447234 DE3447234A DE3447234A1 DE 3447234 A1 DE3447234 A1 DE 3447234A1 DE 19843447234 DE19843447234 DE 19843447234 DE 3447234 A DE3447234 A DE 3447234A DE 3447234 A1 DE3447234 A1 DE 3447234A1
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Description

Verfahren nebst Maschine zur Umfangsbearbeitung von unrunden Werkstücken.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nebst Maschine mit Kopiereinrichtung zur vorzugsweisen spanenden
ι Umfangsbearbeitung von unrunden Werkstücken, insbe-
J sondere von Kolbenringen mit den verschiedensten
Unrundkonturen, die nur eine einzige Basis-Kopier-
j . scheibe aufweist, welche synchron mit dem Dreh-
! winkel^0 des Kolbenring - Paketes von einem Gleich
strom -Servomotor angetrieben wird,der.zur Erzeugung der gewünschten Unrundkontur durch vom Rechner empfangene Impulse für Vor - bzw. NacheilwinkelΑψ° von seinem synchronen Lauf abweicht.·
Eine sehr verbreitete bekannte Maschine zur Umfangs
^ arbeitung von Kolbenringen mit unrundem Aussen - un
■v Innenumfang gemäss DE - PS 10 43 015 beinhaltet ein
als Schwinge ausgebildeten Werkzeugträger, der von
einer synchron mit dem Kolbenringumfang sich drehen Kopierscheibe über Tastrolle und Doppelhebelsystem
bewegt wird.
Bei dieser Maschine ist die Kopiereinrichtung so
konzipiert, dass für jede Unrundkontur eine eigene
Kopierscheibe benötigt wird und dass mit dem Einfah: des Abdrehdurchmessers auch zwangsläufig ein Hebelvi hältnis unveränderbar eingefahren wird.
Ausgehend von der Forderung nach einem im Einbauzustand am gesamten Umfang mit einer deffinierten
Radialdruckverteilung an der Zylinderwand anliegend« lichspaltdichten Kolbenring, sowie der Verwendung ve verschiedenen Kolbenring - Werkstoffen wegen der
unterschiedlichsten Reibungs - und Wärmebeanspru-
chungen der eingeba uten Kolbenringe besteht das '* " Hauptproblem in der Yielzahl der benötigten unterschiedlichsten Kopierscheiben.
Wenn auch die Berechnung dieser Kopierscheiben, bezogen auf einen bestimmten Basisdurchmesser von z.B. I50 mm, anhand der Biegeformeln für offene Ringe heute mittels elektronischer Rechner erfolgt und die Kopierscheiben auf NC-gesteuerten Schleifmaschinen gefertigt werden, verursachen die Herstellung und das Einwechseln der Kopierscheiben nicht unerhebliche Kosten.
Dieser Umstand führt oftmals dazu, dass der Kolbenring in seiner Ausführungsform nicht optimiert wird, sondern "diejenige Unrundheit vorhandener Kopierscheiben erhält, welche der Anforderung am nächsten kommt.
Nachdem im Rahmen der fortschreitenden Automatisierung von Werkzeugmaschinen inzwischen verschiedene elektronische Steuerungssysterne, wie z.B. die CNO - Steuerung entwickelt waren, lag es nahe, sie auch bei der Umfangsbearbeitung von Kolbenringen zu verwenden.
Hierbei werden die Steuerwerte vom Speicher einer elektronischen Steuerung den Stell - und Antriebsmotoren der Maschine zugeführt.Darüberhinaus wird unter Zuhilfenahme von entsprechenden Messeinrichtungen durch Vergleich der Ist - Masse mit den vorgesehenen Soll - Massen eine ständige Anpassung der Steuerwerte durchgeführt.
Die DE - OS 20 06 760 und DE - PS 2? 32 354 haben solche Unrunddreheinrichtungen zum Gegenstand, bei welchen das Drehwerkzeug in Abhängigkeit vom Drehwinkel eins mit der Arbeitsspindel rotierenden . Werkstücks in radialer Richtung zustellbar ist. -$&
Die Werkzeugzustellung bei der Unrundbearbeitung von Kolbenringen beträgt zweimal einen vollen Hub von Null bis zu einem Höchstwert je Umdrehung des Kolbenringpaketes, die z.B. durch Gleichstrom - Servomotoren und stark verschleissgefährdete Kugel - Gewindespindeln getätigt wird.
Da das Radiantenbeschleunigungs - Vermögen eines einzelnen Servomotors den Anforderungen der modernen Zerspanungstechnik nicht entspricht, wird versucht, das Beschleunigungsvermögen duch hintereinander bzw. nebeneinander angeordnete Servomotoren zu erhöhen.
Die DE - PS 24 2? 826 hat eine Einrichtung zum Unrunddrehen durch Kopieren für numerisch gesteuerte Drehmaschinen zum Gegenstand, wobei sich das rückwärtige Ende des Meisselhalters an'einem auf dem Oberschlitten drehbar gelagertem und mit einem eigenen, in die numerische Steuerung einbezogenen, Nocken abstützte
Der in Lagerböcken gelagerte, sehr schwierig herzustellende dreidimensionale Nocken ( Kopierscheibe ) weist nicht nur eine, sondern eine Vielzahl von Unrundkontu-. ren(Exzentrizitäten ) auf, was praktisch einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Kopierscheiben gleichkommt .
Obwohl der Drehantrieb des Nockens mit fest einstellbaren Übersetzungsverhältnissen zur Werkstückdrehung, wie z.B. 1 : 1, 1 : 2 usw. erfolgen kann, erfolgt seine Drehung mit stets gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,'ein "Verfahren zur vorzugsweisen spanenden Umfangsbearbeitung, insbesondere von Kolbenringen der verschiedensten ünrundkonturen zu schaffen, bei welchem die Anfertigung und das Einwechseln von immer neuen Kopierscheiben entfällt, die Zerspanungsleistung dem neuesten techn. Stand angepasst ist, ein optimaler Qualitäts - Standart erreicht wird, die Rüst - und Nebenzeiten sich ausser beim Werkzeugwechsel auf Anwählen bzw. Einstellen von Werten auf der Frontplatte des Steuergerätes beschränken.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nebst GNC - gesteuerter Maschine mit Kopiereinrichtung, die nur eine einzige Basis - Kopierscheibe aufweist, welche in an sich bekannter Weise synchron mit dem Drehwinkel des Kolbenringpaketes von einem Gleichstrom - Servomotor oder dergl. angetriben wird, der zur Erzeugung der gewünschten Unrundkontur durch vom Rechner empfangene Impulse für Vor - bzw. Nacheilwinkelzs^ von seinem synchronen Lauf abweicht.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung und kodiert abrufbaren Speicherung der Vor - bzw. NacheilwinkelΔΐρ° z.B. $e 0,5Φ die waagerechten Differenzen zwischen der Weg - Kurve der Basis - Kopierscheibe und der Weg - Kurve der zu erzeugenden Unrundkontur, jeweils bezogen auf einen Basis - Durchmesser von z.B. I50 mm, herangezogen werden, nachdem zuvor die Weg - Kurve der zu erzeugenden Unrundkontur durch Multiplikation mit einem Faktor X auf die gleiche max. Kreisabweichung ( Amplitude_J/gebraeht wurdet) . der Basis - Kopierscheibe
Ferner besteht das erfindungsgemässe Verfahren darin, dass von dem bei der Vorbereitung zur Differenzwertbildung benutzten Faktor X der reziproke Wert-γ-gebildet und abrufbar gespeichert wird, sodass nach Anwählen der Code - Nr. der zu~fertigenden Unrundkontur und nach Vorwähl des gewünschten Abdrehdurchmessers sich das Übersetzungsverhältnis in der Kopiereinrichtung mit ,· multipliziert einstellt.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass zum synchronen Antrieb der Basis Kopierscheibe ein Motor verwendet wird, dessen Stator drehbar gelagert ist und einen Zahnkranz trägt, in welchen das Ritzel eines Gleichstrom - Servomotors eingreift, der seinerseits in an sich bekannter Weise vom Rechner Impulse für Vor - bzw. NacheilwinkelΑψ° erhält und den Stator des Motors zwecks Erzeugung eines asynchronen Laufes nach links und rechts schwenkt
Schliesslich besteht das erfindungsgemässe Verfahren darin, dass das Hebelsystem der Kopiereinrichtung einen von Null bis zu einem Höchstwert senkrecht verstellbaren Schieber besitzt, in welchem zur wertneutralen Weiterleitung der Hubbewegung an die Werkzeugträger ein Stössel vorhanden ist und querbeweglich geführt wird. Dieser Stössel weist an einem Ende eine Tastnase und am anderen Ende eine Druckplatte auf, bzw. an beiden Enden eine Tastnase.
Alle vorgewählten und eingefahrenen Werte werden auf Digital - Anzeigen mit Korreckturtasten sichtbar gemacht, sodass nach Soll - Istwertvergleich eine stete Anpassung erfolgen kann«,
-Y-
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Figur 1 Weg -' Diagramme der Werkzeuge bei der Unrundbearbeitung von Kolbenringen
Figur 2 das Prinzipbild nebst Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Drehmaschine in Seitenansicht
Figur 3 das Prinzipbild einer erfindungsgemässen Fräsmaschine in Seitenansicht
Figur 4· eine schematische Darstellung des Kopierscheibenantriebs durch einen Motor mit drehbar gelagertem Stator.
Die in Figur 1 dargestellten Diagramme zeigen Weg Kurven in etwa 50 fächer Vergrösserung, welche die Bearbeitungswerkzeuge bei der Fertigung von Kolbenringen mit I50 mm Durchmesser ausführen. (
Hierin stellt die Kurve SQ die Weg - Kurve der Basis - Kopierscheibe dar, wie sie in der erfindungsgemässen Maschine vorhanden sein könnte.
Die Kurve S-^ stellt eine anhand der Biegeformeln für offene Ringe ermittelte Weg - Kurve der zu erzeugenden Unrundkontur dar.
Obwohl sich beide Kurven ähnlich sind, unterscheiden sie sich in ihrem Yerlauf und in ihrer max. Kreisabweichung ( Amplitude ).
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht nun darin, dass die z.B. aus Werten für je 0,5 φ° dargestellte
Weg - Kurve S1 mit einem Faktor X multipliziert wird, um dadurch S5 möY " - Sn zu erhalten.
c. max · w iucLA ·
*ber im Diagramm benutzte Faktor für X beträgt 1,4.
Die jetzt im Diagramm erkennbaren waagerechten Differenzwerte zwischen S2 und Sn stellen die Vor bzw. Nacheilwinkel AU) dar, um welche die Kppierscheibe 9 von ihrem synchronen Lauf zum Kolbenringpaket 1 abweichen muss.
Diese ermittelten Werte füxAU) werden in an sich bekannter Weise für jede Unrundform im Rechner codiert abrufbar gespeichert.
Von dem bei der Vorbereitung der Differenzwertbildung benutztem Faktor X wird nun im Rechner der reziproke Wert gebildet und als - ■ abrufbar gespeichert.
.1 _p(J JL
Nach Anwahl der Code - Nr. der zu fertigenden Unrundkontur am Dekadenschalter 40 und nach Vorwahl des gewünschten Abdrehdurchmessers am Dekadenschalter 41 werden gleichzeitig der Abdrehdurchmesser durch den
Stellmotor 19 und das Einfahren der mit
multiplizierte Kopierhebellänge durch den Stellmotor ausgeführt und auf den Digitalanzeigen 42 und 43 sichtbar gemacht.
In Figur 2 ist die Seitenansicht einer erfindungsgemässen Kopierdrehmaschine für Kolbenringe nebst Blockschaltbild der elektronischen Steuerung dargestellt.
Als Werkzeugträger für die Drehmeissel 2,3 zur Aussen und Innenbearbeitung des Kolbenringpaketes 1 dient eine Doppelwinkelhebel - Schwinge, wovon nur der den Aussendrehmeissel 2 tragende Doppelwinkelhebel 4, 5 in der Zeichnung erkennbar ist.
-/<"-,■■ ■ ■■■·■■
Der die Bohrstange 8 mit dem Innendrehmeissel 3 tragende Doppelwinkelhebel liegt deckungsgleich mit 4, 5 hinter Joch 6.
Die Doppelwinkelhebel - Schwinge ist auf der Schwingenstange 7 pendelnd gelagert, die ihrerseits mit Längsschlitten 17 im Ständer 18 nach oben und unten verschiebbar angeordnet ist.
Zur Erzeugung der Unrundkontur erfährt die Schwinge mit den Drehwerkzeugen 2, 3 eine Pendelbewegung, die von der sich synchron mit dem Kolbenringpaket 1 drehenden Kopierscheibe 9 erzeugt und über den mit Tastrolle 22 und Gleitfläche 23 versehenen, sich um Bolzen 25 drehenden Kipphebel 11, sowie den mit Tastnase 13 und Druckplatte 14· versehenen Stössel 12 auf die Tastnase des Hebels 5 übertragen wird.
Die Grosse der PendeIbewegung für die am Kolbenringpaket 1 zu erzeugende Ünrundkontur wird von dem Hub der ' Basis - Kopierscheibe und dem Gesamt - Hebelverhältnisaus den Abständen der Drehpunkte von 25 zu 22 und 25 zur Tastnase 13 bestimmt.
Nach Vorwahl des Abdrehdurchmessers am Dekadenschalter wird der einem bestimmten Abdrehdurchmesser zuzuordnende Wert für deren max. Kreiabweichung ( Amplitude ) mit multipliziert und durch den Stellmotor 16, welcher über einen Spindeltrieb den Schieber 15 mit seinem querbeweglich geführten Stössel 12 nach oben und unten bewegt, eingefahren,
Gleichzeitig wird der Abdrehdurchmesser durch den auf der Traverse 20 befestigten Stellmotor 19 und einen Spindeltrieb eingefahren, wobei die gesamte Schwinge mit den Drehmeissein 2, 3AaCh oben oder unten bewegt, ohne dass hierbei das eingefahrene Kopierhebelverhältnis nochmals verändert wird.
Die Figur 3 zeigt die Seitenansicht einer erfindungsgemässen Kopierfräsmaschine für die gleichzeitige Aus und Innenbearbeitung von unrunden Kolbenringen.
Die Frässchlitten 26 und 27 mit den Fräsern 28 und 29
zur Bearbeitung des Kolbenringpaketes 1 sind im Querschieber 30 geführt und werden mittels Stellmotoi 31 und 32 nebst Spindeltrieben zum Einfahren des Beai beitungsdurchmessers nach links oder rechts bewegt.
Die translatorische Bewegung des im Bettschlitten 33 geführten Querschiebers 30 zwecks Unrundbearbeitung des Kolbenringpaketes 1 erfolgt durch die Kopiersche: über den mit einer Ta strolle 22 und Gleitfläche 23 versehenen Kipphebel 11, sowie den mit Tastnasen 13 und 24 versehenen Stössel 12 auf die Gleitfläche 34 des Querschiebers 30«
Der in Figur 4 schematisch dargestellte Antrieb der Kopierseiheibe 9 erfolgt durch einen preiswerten aber leistunlsstarken Nicht servomotor 10, wobei in an sich bekannter Weise ein Gleichstrom - Servomotor 38 von einem Rechner Impulse für Vor - bzw. Nacheilwinkel Δ" erhält und mittels Ritzel 37 Drehbewegungen auf den Zahnkranz 36 des Gehäuses ( Stator ) von Motor 10 überträgt.
Da der Stator nicht befestigt ist, sondern sich um d doppelt gelagerte Motorwelle 35 drehen kann, wird er zur Abänderung des synchronen Laufes zwischen Kolben ringpaket 1 und Kopierschebe 9 zwecks Erzeugung der gewünschten Unrundkontur nach links und rechts gedreht»
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Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    * Verfahren nebst Maschine mit Kopiereinrichtung zur vorzugsweise .spanenden Umfangsbearbeitung von unrunden Werkstücken, insbesondere von Kolbenringen mit den verschiedensten Unrundkonturen, wozu nur eine einzige Basis - Kopierscheibe ( 9 ) benötigt wird, die in an sich bekannter Weise mittels Gleichstrom Servomotor ( 10 ) oder dergl. synchron mit dem Drehwinkel f ° des Kolbenringpaketes ( 1 ) angetrieben wird und zur Erzeugung der gewünschten Unrundkontur durch vom Rechner erzeugte Steuerimpulse an den Servomotor ( 10 ) der Synchronisation ur.a Winkel /\r(> vor - oder nacheilt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung und codiert abrufbaren Speicherung der Vor - bzw. Nacheilwinkel Δ ψ z.B. je 0,5ψ die waagerechten Differenzwerte zwischen der Weg - Kurve ( Sq ) der Basis - Kopierscheibe ( 9 ) und der Weg - Kurve ( S-^ ) der zu erzeugenden Unrundkontur, , jeweils bezogen auf einen Basis - Durchmesser von z.B. I50 mm, herangezogen werden, nachdem ( S-j_ ) * zuvor durch Multiplikation mit einem Faktor X auf die max. Kreisabweichung ( Amplitude ) S0 =» S^.
    d. mo_\ KJ if. \
    gebracht wurde.
    2. . Verfahren nebst Maschine nach Anspruch 1, wobei in an sich bekannter Weise die Werte fürA.(/>° z.B. je 0,5 Kp abrufbar gespeichert sind, dadurch gekennzeichnet, dass von dom bei der Vorbereitung zur Differenzwert bildung benutzte Faktor X der rezipr?/:-? Wert gebildet und mit - abrufbar gespeichert wird, sodass nach Anwahl der Code - Nr. der zu fertigenden Unrundkontur am Dekadenschalter ( 40 } und nach Vorwahl des gewünschten Abdrehdurchmessers am Dekadenschalter ( 41 ) gleichzeitig das Einfahren
    ·„■
    des Abdrehdurclimessers durch den Stellmotor ( 19 ) und das Einfahren der für diesen Abdrehdurchmesser mit —i— multiplizierten Kopierhebellänge durch de] Stellmotor ( 16 ) erfolgt.
    Verfahren nebst Maschine nach den Ansprüchen 1 und ; wobei in an sich bekannter Weise ein Gleichstrom Servomotor ( 38 ) vom Rechner Impulse für Vor - bzw Nacheilwinkel &ψ° erhält und mittels Ritzel ( 37 ) auf .den Zahnkranz (36 ) des Gehäuses ( Stator ) ein Motors ( 10 ) überträgt, dadurch gekennzeichnet, da ss der nicht befestigte Stator des die Kopierscheibe ( 9 ) synchron mit dem Kolbenringpaket ( 1 antreibenden Motors ( 10 ) -d&h die doppelt gelagerte Motorwelle ( 35 ) drehbar ist und zur Abänderung des synchronen Laufes zwischen Kolbenringpaket ( 1 ) und Kopierscheibe ( 9 ) zwecks Erzeugung der gewünschten Unrundkontur nach links und rechts gedreht wird.
    Maschine mit Kopiereinrichtung, bei der das Einfahren des Abdrehdurchmessers und das Einfahren der
    aber unbeeinflusst
    voneinander durch Je einen* ( 16, 19 ) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelsystem der Kopiereinrichtung einen von Null bis zu einem Höchstwert senkrecht verstellbaren Schieber ( 15 ) besitzt, in welchem zur wertneutralen Weiterleitung der Hubbewegung an die Werkzeugträger ein Stössel ( 12 ) vorhanden ist und querbeweglich geführt wird
    5· Maschine mit Kopiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der querbewegliche Stössel ( 12 ) an einem Ende eine Tastnase ( 13 ) und am anderen Ende eine Druckplatte ( aufweist ο
    6. Maschine mit Kopier einrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der auerbewegliche
    * Stössel ( 12 ) an beiden Enden Tastnasen ( 13, 24- )
    aufweist.
DE19843447234 1984-12-22 1984-12-22 Verfahren nebst maschine zur umfangsbearbeitung von unrunden werkstuecken Withdrawn DE3447234A1 (de)

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