DE3540358A1

DE3540358A1 - Device for the simultaneous machining of the inner and outer circumferential surfaces of non-circular hollow bodies

Info

Publication number: DE3540358A1
Application number: DE19853540358
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Brocksieper; Walter Dr Ing Johann; Rolf Lueckger
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1985-11-14
Filing date: 1985-11-14
Publication date: 1987-05-21

Abstract

The invention proposes a device for the simultaneous machining of the inner and outer circumferential surfaces of non-circular hollow bodies, in particular piston rings. The machine tools used are milling cutters which, to reduce the forces acting on the workpieces, can be driven in opposite directions of rotation. The longitudinal slide which provides the feed motion in the longitudinal direction is subject to position control. The cross-slide which produces the copying motion is preferably numerically controlled. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Bearbeiten der inneren und äußeren Umfangsflächen von unrunden Hohlkörpern, insbesondere von paketierten Kolbenringen, indem an beiden Umfangsflächen der Hohlkörper spanende Bearbeitungswerkzeuge angreifen, deren radiale Zustellung in Abhängigkeit von der gewünschten Umfangskontur steuerbar ist.The invention relates to a device for simultaneous Machining the inner and outer peripheral surfaces of non-circular hollow bodies, especially of packaged ones Piston rings by placing the hollow body on both peripheral surfaces attack machining tools, their radial Delivery depending on the desired circumferential contour is controllable.

Durch die DE-OS 17 77 065 ist eine Vorrichtung der angesprochenen Gattung bekannt. Als Werkzeuge sind sich drehende Schleifscheiben vorgesehen, deren Länge der Länge des Kolbenringpaketes oder einem ganzzahligen Bruchteil desselben entspricht. Die Schleifscheiben für die Innen- und Außenbearbeitung der Kolbenringe sind hierbei mit unterschiedlichen Drehzahlen antreibbar sowie getrennt radial zustellbar. Nachteilig an einer derartigen Vorrichtung ist zu bemerken, daß durch die Verwendung von Schleifscheiben zwar ein Bearbeiten beider Umfangsflächen möglich, die Schnitttiefe der Bearbeitungswerkzeuge jedoch sehr begrenzt ist. Größere Vorschubgeschwindigkeiten bei entsprechender Schnittiefe, insbesondere bei schwer zerspanbaren Materialien, sind somit nicht oder nur sehr bedingt, durch Verwendung teuerster Werkstoffe, erzielbar. DE-OS 17 77 065 is a device of the addressed Known genus. As tools are rotating Grinding wheels provided, the length of the length of the piston ring assembly or an integer fraction corresponds to it. The grinding wheels for the Internal and external machining of the piston rings are can be driven at different speeds as well separately deliverable radially. A disadvantage of such Device should be noted that through use of grinding wheels processing both peripheral surfaces possible the depth of cut of the machining tools however is very limited. Higher feed speeds with a corresponding depth of cut, especially at difficult to machine materials, are not or only very limited, by using the most expensive materials, achievable.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine im gattungsbildenden Teil des Hauptpatentanspruches beschriebene Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß unter anderem auch schwer zerspanbare Materialien mit relativ hoher Vorschubgeschwindigkeit im Bereich beider Umfangsflächen gleichzeitig bearbeitet werden können, ohne daß hierbei Kräfte auftreten, die einen vorzeitigen Austausch der Bearbeitungswerkzeuge erforderlich machen.The invention is therefore based on the object Generic part of the main patent claim described To improve the device in that among other things also difficult to machine materials with relative high feed rate in the area of both peripheral surfaces can be edited at the same time without that forces arise here that an early exchange of the editing tools required.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Bearbeitungswerkzeuge rotierende Fräser vorgesehen sind. Durch die Verwendung von rotierenden Fräsern ist es möglich, mit relativ hohen Schnittgeschwindigkeiten die Werkstückoberfläche spanend zu bearbeiten, d. h. die relativ harte Außenhaut von beispielsweise Gußkörpern abzutragen. Damit ergibt sich ein wirtschaftlicher Einsatz von Keramik, CBN und ähnlichen Schneidwerkstoffen. Ebenfalls vorteilhaft ist eine günstige Bearbeitung schwer zerspanbarer Materialien.This object is achieved in that rotating milling cutters provided as machining tools are. By using rotating cutters it is possible with relatively high cutting speeds Machining the workpiece surface, d. H. the relative to remove hard outer skin from castings, for example. This results in an economical use of ceramics, CBN and similar cutting materials. Likewise Favorable processing is difficult machinable materials.

Es ist zwar prinzipiell bekannt, unrunde Kolbenringe auch durch das sogenannte Doppelformdrehverfahren zu bearbeiten, bei welchem sich das Werkstückpaket dreht und im Bereich der inneren und äußeren Umfangsfläche der Werkstücke nur radial zustellbare sowie axial entlang des Werkstückpaketes verfahrbare Drehmeißel angreifen. Infolge der rein mechanischen Übertragung der Unrundkontur von einem Kopiernocken auf die Drehmeißel und infolge der radialen schwingenden Zustellbewegung derselben sind die Umfangsgeschwindigkeiten, verbunden mit einen höheren Vorschub, mit herkömmlichen Maschinen nicht mehr zu steigern.Although it is known in principle, non-circular piston rings are also known to process through the so-called double-mold turning process, at which the workpiece package rotates and in the area the inner and outer peripheral surface of the workpieces only radially adjustable and axially along the Attack workpiece packs of movable turning tools. As a result the purely mechanical transmission of the non-circular contour from a copy cam to the turning tool and as a result of radial oscillating feed movement of the same are the Circumferential speeds combined with a higher one Feed, can no longer be increased with conventional machines.

Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, ist die axiale Höhe der Fräser wesentlich geringer als die des Werkstückpaketes. Während beim angeführten Stand der Technik (DE-OS 17 77 065) lediglich eine Umfangsbearbeitung ohne Vorschub stattfindet, ist durch diese Maßnahme eine von der Paketlänge unabhängige Abmessung der Bearbeitungswerkzeuge möglich. Dadurch wird auch die Lagerhaltung der Werkzeuge erheblich eingeschränkt.According to a further idea of the invention, the axial The height of the milling cutters is significantly lower than that of the workpiece package. While in the state of the art (DE-OS 17 77 065) only extensive processing without Feed takes place is one of these measures dimension of the processing tools independent of the package length possible. This also makes the warehousing of the Tools significantly restricted.

Vorzugsweise stehen die Fräserwerkzeuge über Spindeln in Wirkverbindung mit mindestens einem in Längsrichtung der Werkstücke sowie mit mindestens einem quer dazu verfahrbaren Schlitten. Die Umfangsgeschwindigkeit der Werkstücke beziehungsweise der sie aufnehmenden Arbeitsspindel der Maschine ist hierbei vorzugsweise kleiner als der Vorschub der beiden Fräserwerkzeuge in Längsrichtung. Alternativ dazu ist es ebenfalls denkbar, die beiden Fräser mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten rotieren zu lassen. Dies sollte jedoch in Abhängigkeit von der Unrundkontur der zu bearbeitenden Werkstücke sowie deren Material gehandhabt werden.The milling tools are preferably located above spindles Active connection with at least one in the longitudinal direction Workpieces and at least one that can be moved across them Carriage. The peripheral speed of the workpieces or the work spindle that receives them the machine is preferably smaller than that Feed of the two milling cutters in the longitudinal direction. Alternatively, it is also conceivable for the two Milling cutters with different peripheral speeds to rotate. However, this should be dependent from the non-circular contour of the workpieces to be machined as well as their material are handled.

Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß wird vorgeschlagen, daß die beiden Fräswerkzeuge in entgegengesetzten Richtungen antreibbar sind. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß sich die Kräfte im Zerspanungsbereich des Werkstückpaketes nahezu aufheben. Dies bewirkt eine lange Lebensdauer der Fräswerkzeuge sowie der sie haltenden peripheren Bauteile (Spindeln, Gegenlager oder dergleichen), die darüberhinaus unter Umständen auch kleiner dimensioniert werden können.According to a further idea of the invention, it is proposed that that the two milling tools in opposite Directions are drivable. This measure will achieved that the forces in the machining area of the Almost cancel the workpiece package. This causes a long time Lifetime of the milling tools as well as the ones holding them peripheral components (spindles, counter bearings or the like), which may also have smaller dimensions can be.

Die Vorrichtung eignet sich aufgrund der relativ geringen Beschleunigungen (im Gegensatz zum Doppelformdrehen) sehr gut für ein modernes Maschinenkonzept ohne mechanische Kopiernocken. Bei großen Schnittgeschwindigkeiten werden beide Fräserspindelschlitten (für die Durchmesser- und die Wandstärkeneinstellung) sowie der Längsschlitten positioniergesteuert. Der Querschlitten für die Erzeugung der Kopierbewegung kann hierbei vorteilhaft NC- oder CNC-gesteuert werden.The device is suitable due to the relatively small Accelerations (in contrast to double-mold turning) very much good for a modern machine concept without mechanical Copy cams. At high cutting speeds both milling spindle slides (for the diameter and the wall thickness setting) and the longitudinal slide are position-controlled. The cross slide for generation the copy movement can advantageously be NC or CNC controlled.

Als Fräser kommen hier vorzugsweise Walzenstirnfräser zum Einsatz. Alternativ dazu sind jedoch auch schnellaufende Messerköpfe einsetzbar.The end mills used here are preferably milling cutters Commitment. Alternatively, however, are also fast-moving Knife heads can be used.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand einer Prinzipskizze dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:The invention is in the drawing based on a schematic diagram is shown and described in more detail below:

Ein aus mehreren unrunden Kolbenringen 1 zusammengesetztes Werkstückpaket 2 ist axial zwischen Scheiben 3, 4 gespannt und wird in diesem Zustand zwischen der Werkstückspindel 5 und einem Gegenlager 6 aufgenommen. Das Werkstückpaket 2 beziehungsweise die Werkstückspindel 5 rotiert mit einer relativ geringen Umfangsgeschwindigkeit. Die beiden auf den Frässpindeln 7, 8 sitzenden, als Walzenfräser ausgebildeten Fräswerkzeuge 9, 10 bearbeiten die paketierten Kolbenringe 1 gleichzeitig im Bereich ihrer äußeren und ihrer inneren Umfangsflächen 11, 12 mit großem Vorschub. Die Fräswerkzeuge 9, 10 werden hierbei in entgegengesetzten Drehrichtungen angetrieben, um so die im Zerspanungsbereich 13, 14 auf die Kolbenringe 1 ausgeübten Kräfte zu minimieren und somit eine hohe Schnittgeschwindigkeit zu erzeugen. Der Längsschlitten 15 ist über einen Motor 16 betätigbar, der dem Längsschlitten 15 einen Vorschub entlang dem Werkstückpaket 2 erteilt. Der Querschlitten 17 ist über einen NC-gesteuerten Motor 18 ebenfalls betätigbar, dergestalt, daß dem Querschlitten 17 eine radial zum Werkstückpaket verlaufende Bewegung aufgezwungen wird (Kopierbewegung), die der Kontur der zu bearbeitenden Kolbenringe 1 entspricht. Die Fräserhöhe a ist hierbei wesentlich geringer als die gesamte axiale Gesamthöhe des Werkstückpaketes.A workpiece package 2 composed of several non-circular piston rings 1 is clamped axially between disks 3, 4 and is received in this state between the workpiece spindle 5 and a counter bearing 6 . The workpiece package 2 or the workpiece spindle 5 rotates at a relatively low peripheral speed. The two milling tools 9, 10 , which are seated on the milling spindles 7, 8 and are designed as milling cutters, simultaneously machine the packaged piston rings 1 in the area of their outer and inner peripheral surfaces 11, 12 with great feed. The milling tools 9, 10 are driven in opposite directions of rotation in order to minimize the forces exerted on the piston rings 1 in the machining area 13, 14 and thus to generate a high cutting speed. The longitudinal slide 15 can be actuated by a motor 16 which gives the longitudinal slide 15 a feed along the workpiece package 2 . The cross slide 17 can also be actuated via an NC-controlled motor 18 in such a way that the cross slide 17 is forced to move radially to the workpiece package (copying movement), which corresponds to the contour of the piston rings 1 to be machined. The milling cutter height a is considerably lower than the total axial height of the workpiece package.

Claims

1. Device for simultaneous machining of the inner and outer peripheral surfaces of non-circular hollow bodies, in particular of packaged piston rings, by machining machining tools acting on both peripheral surfaces of the hollow body, the radial infeed movement of which can be controlled as a function of the desired peripheral contour, characterized in that rotating tools as tools ( 9, 10 ) are provided.

2. Device according to claim 1, characterized in that the axial height of the milling cutter ( 9, 10 ) is substantially less than the axial height of the hollow body ( 1 ).

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the milling cutter ( 9, 10 ) via spindles ( 7, 8 ) in operative connection with at least one in the longitudinal direction of the hollow body ( 1 ) and at least one cross-movable carriage ( 15, 17 ) stand.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the peripheral speed of the hollow body ( 1 ) is smaller than the cutter feed in the longitudinal direction.

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the milling cutters ( 9, 10 ) can be driven in opposite directions.

6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that the longitudinal slide ( 15 ) is position-controlled and the cross slide ( 17 ) is numerically controlled.

7. Device according to claims 1 to 6, characterized by different peripheral speeds of the two cutters ( 9, 10 ).