DE3826159A1

DE3826159A1 - Method and machine tool for machining polygonal, curved surfaces

Info

Publication number: DE3826159A1
Application number: DE19883826159
Authority: DE
Inventors: Viktor Aleksevic Danilov
Original assignee: NOVOPOLOCKIJ POLITEKHN I IM LE
Current assignee: NOVOPOLOCKIJ POLITEKHN I IM LE
Priority date: 1988-08-01
Filing date: 1988-08-01
Publication date: 1990-02-08

Abstract

In the method of machining polygonal, curved surfaces, a cylindrical, eccentrically clamped cutting tool (1) and the workpiece (2) are rotationally driven in opposite directions, in the course of which their axes of rotation intersect. In the machine tool for carrying out the method, a machining head is pivotably mounted about an axis (14) which runs perpendicularly to the axis of rotation of the workpiece, while the axis of rotation of the tool spindle (12) is perpendicular to the pivot axis (14) of the machining head (11). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Werkzeugma schine zur spanenden Bearbeitung von mehrkantigen gekrümm ten Werkstückoberflächen.The invention relates to a method and a tool machine for machining polygonal bends workpiece surfaces.

Die Erfindung kann am zweckmäßigsten zur Bearbeitung der Außenflächen unrunder Bauteile von beweglichen und unbe weglichen momentübertragenden Verbindungen, wie Wellen, Werkzeugschäften u. dgl., eingesetzt werden.The invention can be most convenient for editing the Outer surfaces of non-circular components of movable and un moving torque transmitting connections, such as waves, Tool shafts and Like., Are used.

Aus der DE-A-14 77 712 ist ein Verfahren zur Bearbeitung von mehrkantigen gekrümmten Werkstückoberflächen bekannt, bei dem die Bildung eines mehrkantigen krummlinigen Pro fils durch Kombination einer Drehbewegung des Werkstücks und einer darauf abgestimmten hin- und hergehenden Bewe gung des Schneidwerkzeuges erfolgt. Es ergibt sich zwar eine kontinuierliche Werkstückbearbeitung, doch die hin- und hergehende Bewegung des Schneidwerkzeuges und die da mit verknüpften alternierenden Trägheitsbelastungen be grenzen die Spanleistung und erfordert einen hohen kon struktiven Aufwand.DE-A-14 77 712 describes a processing method known from polygonal curved workpiece surfaces, where the formation of a polygonal curvilinear pro fils by combining a rotary movement of the workpiece and a coordinated back and forth movement tion of the cutting tool. It does result continuous workpiece machining, but the and going movement of the cutting tool and there with linked alternating inertial loads limit the chip output and require a high con structural effort.

Die Werkzeugmaschine zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens enthält ein Bett, an dem ein Kreuz-Support und ein Spindelkasten mit der Spindel längsbewegbar montiert sind. Auf dem ersten Support ist ein zweiter Support in der zur Bewegungsrichtung des ersten Supports senkrechten Richtung bewegbar angeordnet. Der zweite Support ist mit der das Werkstück tragenden Spindel kinematisch gekoppelt und trägt einen Meißelhalter. Durch die kinematische Kopplung der Werkstück-Spindel mit dem zweiten Support muß dessen Bewegungsfrequenz die Drehzahl der Werkstück-Spin del um ein Mehrfaches übersteigen, was insbesondere die Führungen des zweiten Supports hoch belastet und die Span leistung der Werkzeugmaschine begrenzt.The machine tool for performing this known Procedure includes a bed on which a cross support and a headstock with the spindle mounted longitudinally movable are. On the first support is a second support in the perpendicular to the direction of movement of the first support Movable direction. The second support is with of the spindle carrying the workpiece kinematically coupled and carries a chisel holder. Through the kinematic Coupling of the workpiece spindle with the second support must whose frequency of movement is the speed of the workpiece spin del by a multiple, which in particular the Guides of the second support are highly stressed and the chip performance of the machine tool limited.

Aus der DE-A-10 38 377 ist ein weiteres Verfahren zur Be arbeitung von mehrkantigen gekrümmten Werkstückoberflächen bekannt, bei dem das Schneidwerkzeug in Form eines Meißel kopfes um seine geometrische Achse gedreht und bezüglich der rotierenden zu bearbeitenden Werkstückoberfläche be wegt wird. Eine z. B. aus der DE-A-30 29 893 bekannte Werkzeugmaschine für eine solche Werkstückbearbeitung ent hält ein Bett, auf dem ein Spindelkasten mit der Werk stück-Spindel und ein längsbewegbarer erster Support mon tiert sind. Auf dem ersten Support ist ein zweiter Support mit daran gehaltenem Bearbeitungskopf quer bewegbar ange ordnet. Im Bearbeitungskopf ist eine Werkzeug-Spindel ge lagert, deren Meißelkopf konzentrisch zu deren Drehachse ausgerichtet ist. Auf dieser Werkzeugmaschine können Werk stücke mit unterschiedlicher Anzahl der Kanten und mit un terschiedlichem vieleckigen Querschnitt bearbeitet werden. Die Meißelanzahl des Kopfes hängt jedoch von der Kantenan zahl und -form der zu bearbeitenden Fläche des Werkstücks ab, was die Universalität der Bearbeitung begrenzt.DE-A-10 38 377 describes another method for loading processing of polygonal curved workpiece surfaces known in which the cutting tool in the form of a chisel head rotated around its geometric axis and related the rotating workpiece surface to be machined is moved. A z. B. from DE-A-30 29 893 known Machine tool for such a workpiece machining ent holds a bed on which a headstock with the work piece spindle and a longitudinally movable first support mon are. On the first support is a second support with the processing head held on it, can be moved transversely arranges. There is a tool spindle in the machining head bearings, the chisel head concentric to the axis of rotation is aligned. On this machine tool can work pieces with different number of edges and with un different polygonal cross-section can be machined. However, the number of chisels on the head depends on the edges Number and shape of the surface of the workpiece to be machined what limits the universality of editing.

Schließlich ist aus der DE-A-32 38 442 ein Verfahren zur Bearbeitung von mehrkantigen gekrümmten Werkstückoberflä chen bekannt, bei dem ein zylindrisches Schneidwerkzeug um eine exzentrisch zu seiner geometrischen Achse verlaufende Achse rotiert und an der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks bewegt wird, wobei auch dem Werkstück eine auf die Drehung des Schneidwerkzeuges abgestimmte Drehung er teilt wird. Die Werkzeugmaschine, auf der das Verfahren durchgeführt wird, enthält ein Bett, auf dem ein Spindel kasten mit der Werkstück-Spindel und ein in zwei Koordina ten bewegbarer Kreuz-Support montiert sind. Auf dem längs bewegbaren ersten Support ist ein zweiter Support querbe wegbar angeordnet, der einen Bearbeitungskopf trägt. Am Bearbeitungskopf ist eine Spindel gelagert, die ein zylin drisches Schneidwerkzeug trägt, welches exzentrisch zu ihrer Drehachse aufgespannt ist.Finally, DE-A-32 38 442 describes a method for Machining of polygonal curved workpiece surfaces Chen known in which a cylindrical cutting tool an eccentric to its geometric axis Axis rotates and on the surface to be machined Workpiece is moved, the workpiece also one the rotation of the cutting tool he coordinated rotation is shared. The machine tool on which the process is carried out contains a bed on which a spindle box with the workpiece spindle and one in two coordina movable cross support are installed. On the lengthways Movable first support is a second support cross arranged movably, which carries a processing head. At the Machining head is a spindle bearing a cylin drisches cutting tool, which is eccentric its axis of rotation is spanned.

Nach diesem Verfahren können mit einem Werkzeug Werkstücke mit mehrkantigen gekrümmten Oberflächen und unterschiedli cher Kantenanzahl und -form bearbeitet werden, wodurch das Einstellen der Werkzeugmaschine vereinfacht wird. Da die Drehachsen des Werkstücks und des zylindrischen Schneid werkzeuges parallel verlaufen, hängt die Querschnittsform der mehrkantigen gekrümmten Werkstückoberfläche vom Durch messer dieses Schneidwerkzeuges ab. Demzufolge müssen für die Schrupp- und Fertigbearbeitung der Werkstückoberfläche zylindrische Schneidwerkzeuge, z. B. ein Fräser und eine Schleifscheibe, mit genau gleichem Durchmesser eingesetzt werden, was nicht zweckmäßig ist. Aus dem gleichen Grund führt eine Durchmesseränderung des Schneidwerkzeugs bei seinem Nachschleifen oder Abrichten zur Vergrößerung des Bearbeitungsfehlers. Darüber hinaus bildet sich das Quer schnittsprofil der zu bearbeitenden mehrkantigen gekrümm ten Oberfläche bei dieser Ausrichtung der Drehachsen als Tangente an die krummlinigen Bahnen der Schneiden des zylindrischen Schneidwerkzeuges, was zur Facettenbildung auf der bearbeiteten Oberfläche führt. Schließlich können auf dieser Werkzeugmaschine wegen des parallelen Verlaufs der Drehachsen des Werkstücks und des Schneidwerkzeuges nur mehrkantige gekrümmte Oberflächen der Werkstücke mit geradlinigem Längsschnitt bearbeitet werden.After this procedure, workpieces can be made with one tool with polygonal curved surfaces and different number and shape of the edges are processed, which means that Setting the machine tool is simplified. Since the Axes of rotation of the workpiece and the cylindrical cutting parallel to the tool, the cross-sectional shape depends the polygonal curved workpiece surface from through knife of this cutting tool. Accordingly, for the roughing and finishing of the workpiece surface cylindrical cutting tools, e.g. B. a router and one Grinding wheel, used with exactly the same diameter become what is not appropriate. For the same reason leads to a change in the diameter of the cutting tool his regrinding or dressing to enlarge the Processing error. In addition, the cross forms sectional profile of the polygonal curve to be machined th surface with this orientation of the axes of rotation as Tangent to the curvilinear paths of the cutting edges cylindrical cutting tool, causing faceting leads on the machined surface. Finally, you can on this machine tool because of the parallel course the axes of rotation of the workpiece and the cutting tool only polygonal curved surfaces of the workpieces straight longitudinal section can be processed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von mehrkantigen gekrümmten Werkstückoberflächen zu schaffen, bei denen die Genauigkeit der Formgebung des Werkstückprofils ohne Rücksicht auf den Werkzeugdurchmessser erhöht wird und auch Werkstücke sowohl mit geradlinigem als auch mit krummlinigem Längsschnitt bearbeitet werden können.The invention has for its object a method and a machine tool for machining polygonal to create curved workpiece surfaces where the Accuracy of the shape of the workpiece profile without Consideration of the tool diameter is increased and also workpieces with both straight and with curvilinear longitudinal section can be edited.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem Verfahren zur Bearbeitung von mehrkantigen gekrümmten Werkstückoberflächen ein zylindrisches Schneidwerkzeug um eine zu seiner geometrischen Achse exzentrische Achse dreht und bezüglich der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks bewegt wird, wobei dem Werkstück eine auf die Umdrehung des zylindrischen Schneidwerkzeugs abgestimmte Drehung erteilt wird, erfindungsgemäß man zylindrisches Schneidwerkzeug und das Werkstück zueinander in eine Lage bringt, bei der ihre Drehachsen sich kreuzende Geraden sind, und sie gegenläufig dreht.This object is achieved in that the process for machining polygonal curved Workpiece surfaces around a cylindrical cutting tool an axis eccentric to its geometric axis rotates and with respect to the surface of the Workpiece is moved, the workpiece one on the Rotation of the cylindrical cutting tool Rotation is granted, according to the invention one cylindrical Cutting tool and the workpiece in one position brings in which their axes of rotation intersect straight lines and turns them in opposite directions.

Die Drehachse des zylindrischen Schneidwerkzeuges kann zweckmäßigerweise in einem Winkel zur Ebene angeordnet werden, die zur Drehachse des Werkstücks senkrecht steht, wobei der Winkelwert sich aus der FormelThe axis of rotation of the cylindrical cutting tool can expediently arranged at an angle to the plane that are perpendicular to the axis of rotation of the workpiece, where the angular value is derived from the formula

bestimmen läßt, wo
D - den mittleren Durchmesser des mehrkantigen krummlinigen Profils des bearbeiteten Werk stücks,
k - die Kantenanzahl des Profils,
d - den Durchmesser des zylindrischen Schneidwerk zeugeslets determine where
D - the average diameter of the polygonal curvilinear profile of the machined workpiece,
k - the number of edges of the profile,
d - the diameter of the cylindrical cutting tool

bedeuten.mean.

Dadurch wird die Bewegung der Schneidkanten des zylindri schen Schneidwerkzeuges längs der Erzeugenden der mehrkan tigen gekrümmten Oberfläche orientiert, was beim Fräsen zu verbesserten Schnittbedingungen führt.This will prevent the movement of the cutting edges of the cylindri rule cutting tool along the generatrix of the multichannel oriented curved surface, which results in milling leads to improved cutting conditions.

Um den Einfluß des Durchmessers des zylindrischen Schneid werkzeuges auf die Form des Querschnitts der mehrkantigen gekrümmten Oberfläche des Werkstücks voll auszuschließen, wird die Drehachse des zylindrischen Schneidwerkzeuges senkrecht zur Drehachse des Werkstücks angeordnet. In diesem Fall wird das Querschnittsprofil der zu bearbeiten den mehrkantigen gekrümmten Oberfläche als Einhüllende der Geradenschar, d. h. der erzeugenden Geraden der Arbeits fläche des zylindrischen Schneidwerkzeuges, gebildet.To the influence of the diameter of the cylindrical cutting tool on the shape of the cross section of the polygonal to completely exclude the curved surface of the workpiece, becomes the axis of rotation of the cylindrical cutting tool arranged perpendicular to the axis of rotation of the workpiece. In in this case, the cross-sectional profile of the edit the polygonal curved surface as the envelope of the Straight coulter, d. H. the generating straight lines of work surface of the cylindrical cutting tool, formed.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft auf einer Werkzeugmaschine durchgeführt werden, auf deren Bett ein Spindelkasten mit der Werkstück-Spindel und ein in zwei Koordinaten bewegbarer Kreuz-Support montiert sind. Auf dem ersten Support ist ein zweiter querbewegba rer Support mit einem an diesem gehaltenen Bearbeitungs kopf angeordnet, in dem eine Werkzeug-Spindel gelagert ist, die das hinsichtlich seiner Drehachse exzentrisch aufgespannte zylindrische Schneidwerkzeug trägt. Erfin dungsgemäß ist der Bearbeitungskopf um eine Achse schwenk bar, die parallel zur Bewegungsrichtung des zweiten Supports verläuft, während die Drehachse der Werkzeug- Spindel zur Schwenkachse des Bearbeitungskopfes senkrecht ist.The method according to the invention can be particularly advantageous be carried out on a machine tool on the Bed a headstock with the workpiece spindle and one Cross support movable in two coordinates are. On the first support there is a second one that can be moved Support with a processing held on it arranged head in which a tool spindle is mounted is the eccentric with respect to its axis of rotation clamped cylindrical cutting tool carries. Erfin According to the processing head is pivoted about an axis bar parallel to the direction of movement of the second Supports runs while the axis of rotation of the tool Spindle perpendicular to the swivel axis of the machining head is.

Zur Vorbearbeitung der mehrkantigen gekrümmten Werkstück oberfläche ist es zweckmäßig, das zylindrische Schneid werkzeug in Form eines Fräsers auszubilden. Zur Fertigbe arbeitung der Werkstückoberfläche ist es zweckmäßig, das zylindrische Schneidwerkzeug in Form einer Schleifscheibe auszubilden.For pre-machining the polygonal curved workpiece it is appropriate surface, the cylindrical cutting training tool in the form of a milling cutter. To finish work on the workpiece surface, it is appropriate that cylindrical cutting tool in the form of a grinding wheel to train.

Das Verfahren und die Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung ermöglichen es, mit einem einzigen zylindrischen Schneid werkzeug dreidimensional gewölbte bzw. mehrkantige ge krümmte Oberflächen zu bearbeiten, die unterschiedlich in bezug auf die Kantenanzahl und -form sowie die Form der Erzeugenden sind. Dabei läßt sich der Durchmesser des Schneidwerkzeuges in einem breiten Bereich ändern, ohne daß die Querschnittsform des Werkstücks bzw. seine mehr kantig gekrümmte Oberfläche verzerrt wird. Die Oberflächen können nach ein und demselben Formgebungsschema mit ver schiedenen zylindrischen Spanwerkzeugen von unterschied lichem Durchmesser, wie Fräser, Schleifscheiben und Werk zeugen zum Feilen, sowohl vor- als auch fertigbearbeitet werden. Außerdem werden Bearbeitungsspuren bzw. Facetten auf der bearbeiteten Werkstückoberfläche weitgehend ver mieden, was die Formgebungsgenauigkeit beim Fräsen erhöht.The method and the machine tool according to the invention allow with a single cylindrical cutting tool three-dimensionally curved or polygonal ge to edit curved surfaces that are different in in relation to the number and shape of edges and the shape of the Are generators. The diameter of the Change cutting tool in a wide range without that the cross-sectional shape of the workpiece or its more angular curved surface is distorted. The surfaces can according to one and the same shaping scheme with ver different cylindrical cutting tools of difference diameter, such as milling cutters, grinding disks and movements witness to filing, both pre-processed and finished will. In addition, there are traces of processing or facets largely ver on the machined workpiece surface avoid what increases the accuracy of shape when milling.

Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des Verfahrens und einer Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von mehrkantigen gekrümmten Werkstückoberflächen anhand der Zeichnung. Es zeigen:Further features and special features of the invention result derive from the following description of the method and a machine tool for machining polygonal curved workpiece surfaces based on the drawing. It demonstrate:

Fig. 1 schematisch die gegenseitige Lage zuordnung eines zylindrischen Schneid werkzeuges und eines Werkstücks mit mehrkantiger gekrümmter Oberfläche; Figure 1 shows schematically the mutual position assignment of a cylindrical cutting tool and a workpiece with a polygonal curved surface.

Fig. 2 die Lagezuordnung nach Fig. 1 in sche matischer Draufsicht; FIG. 2 shows the location assignment according to FIG. 1 in a schematic top view;

Fig. 3 das Schema der Formgebung eines Quer schnittprofils mit mehrkantiger ge krümmter Oberfläche durch ein zylin drisches Schneidwerkzeug; Figure 3 shows the scheme of the shape of a cross-sectional profile with polygonal ge curved surface by a cylindrical cutting tool.

Fig. 4 den Getriebeplan einer Werkzeugmaschi ne zur Bearbeitung einer mehrkantigen gekrümmten Werkstückoberfläche. Fig. 4 shows the gear plan of a machine tool ne for machining a polygonal curved workpiece surface.

Bei dem Verfahren zur Bearbeitung von mehrachsig gekrümm ten Oberflächen wird ein zylindrisches Schneidwerkzeug 1 um eine Drehachse 3 und ein Werkstück 2 um eine Drehachse 4 angetrieben, wobei sich die Drehachsen 3 und 4 kreuzen. Die Drehachse 3 des Schneidwerkzeuges 1 ist gegenüber sei ner geometrischen Achse 5 mit einer Exzentrizität e ange ordnet. Das Verhältnis der Drehzahl n ₁ des Schneidwerkzeu ges 1 zur Drehzahl n ₂ des Werkstücks 2 wird der Kantenan zahl k des Werkstückprofils gleichgesetzt. Gleichzeitig wird dem Schneidwerkzeug 1 ein Vorschub S gegenüber dem Werkstück 2 längs der Erzeugenden der mehrkantigen ge krümmten Oberfläche des Werkstücks 2 erteilt. Gemäß Fig. 1 und 2 weist das bearbeitete Werkstück 2 abgerundete Vor sprünge auf, die über den Umfang seines Profils gleich mäßig verteilt angeordnet sind und deren Höhe h dem doppelten Wert der Exzentrizität e gleich ist.In the method for machining multi-axis curved surfaces, a cylindrical cutting tool 1 is driven about an axis of rotation 3 and a workpiece 2 about an axis of rotation 4 , the axes of rotation 3 and 4 intersecting. The axis of rotation 3 of the cutting tool 1 is arranged with respect to its geometric axis 5 with an eccentricity e . The ratio of the speed n _{1 of} the cutting tool 1 to the speed n _{2 of} the workpiece 2 is equal to the number of edges k of the workpiece profile. At the same time, the cutting tool 1 is given a feed S relative to the workpiece 2 along the generatrix of the polygonal curved surface of the workpiece 2 . According to Fig. 1 and 2, the machined workpiece 2 rounded before cracks, which are arranged distributed over the circumference of its profile uniformly and their height h of the double value of the eccentricity e is the same.

Bei der Bearbeitung des Werkstücks 2 mit einem zylindri schen Schneidwerkzeug 1, beispielsweise mit einem Fräser, wird dessen Drehachse 3 in einem Winkel ϕ (Fig. 2) zur Ebene ausgerichtet, die senkrecht zur Drehachse 4 des Werkstücks 2 verläuft. Die Drehbewegungen des Werkstücks 2 und des Schneidwerkzeuges 1 sind entgegengerichtet. Infol ge dieser Drehbewegungen führt der Punkt "c" der Schneid kante des Schneidwerkzeuges 1 gegenüber dem Berührungs punkt zwischen dem Werkzeug 1 und der Werkstückoberfläche zwei Bewegungen aus, und zwar eine mit der Geschwindigkeit When machining the workpiece 2 with a cylindri's cutting tool 1 , for example with a milling cutter, its axis of rotation 3 is aligned at an angle ϕ ( FIG. 2) to the plane which is perpendicular to the axis of rotation 4 of the workpiece 2 . The rotational movements of the workpiece 2 and the cutting tool 1 are opposite. As a result of these rotary movements, the point "c" of the cutting edge of the cutting tool 1 with respect to the point of contact between the tool 1 and the workpiece surface performs two movements, one at speed

V₀ = π · D · n₂ V ₀ = π · D · n ₂

und die andere mit der Geschwindigkeitand the other at speed

V _t = π · d · n₁ = π · d · k · n₂, V _t = π · d · n ₁ = π · d · k · n ₂,

wobei
D den mittleren Durchmesser des mehrkantigen krumm linigen Profils des bearbeiteten Werkstücks 2 und
d den Durchmesser des zylindrischen Schneidwerkzeu ges 1
bedeuten.in which
D the average diameter of the polygonal curved profile of the machined workpiece 2 and
d the diameter of the cylindrical cutting tool 1
mean.

Die besten Bearbeitungsbedingungen liegen vor, wenn die resultierende Geschwindigkeit V aus den Geschwindigkeiten V _o und V _t längs der Drehachse 4 des Werkstücks 2 gerichtet ist. Diese Bedingung ist erfüllt, wennThe best machining conditions exist when the resulting speed V from the speeds V _o and V _{t is directed} along the axis of rotation 4 of the workpiece 2 . This condition is met if

oderor

gelten.be valid.

Um den Einfluß des Durchmessers d des zylindrischen Schneidwerkzeuges 1 auf die Profilform der Werkstückober fläche völlig auszuschalten, was bei der Fertigbearbeitung (Schlichten) des Werkstücks 2 beispielsweise mit einer Schleifscheibe sinnvoll ist, sollte die Drehachse 3 des Schneidwerkzeuges 1 senkrecht zur Drehachse 4 des Werk stücks 2 ausgerichtet sein. In diesem Fall bildet sich das betreffende Profil als Einhüllende einer Geradenschar aus, deren Geraden die Erzeugenden 6 der Arbeitsfläche des zy lindrischen Schneidwerkzeuges 1 sind (Fig. 3). Da bei je dem Durchmesser d des zylindrischen Schneidwerkzeuges 1 die Form der Erzeugenden 6 seiner Arbeitsfläche konstant ist, wird die Profilform der Werkstückoberfläche bei Ände rungen des Werkzeugdurchmessers d in einem beliebigen Be reich nicht verzerrt.In order to completely eliminate the influence of the diameter d of the cylindrical cutting tool 1 on the profile shape of the workpiece surface, which is useful in the finishing (finishing) of the workpiece 2, for example with a grinding wheel, the axis of rotation 3 of the cutting tool 1 should be perpendicular to the axis of rotation 4 of the workpiece 2 be aligned. In this case, the profile in question is formed as an envelope of a family of straight lines, the straight lines of which are the generatrices 6 of the working surface of the cylindrical cutting tool 1 ( FIG. 3). Since the shape of the generatrix 6 of its working surface is constant for each diameter d of the cylindrical cutting tool 1 , the profile shape of the workpiece surface is not distorted when changes are made to the tool diameter d in any region.

Da das Profil der mehrkantigen gekrümmten Oberfläche des Werkstücks 2 bei der Bearbeitung mit dem zylindrischen Schneidwerkzeug 1 von den Geraden 6 gebildet wird, treten auf der bearbeiteten Oberfläche des Werkstückes 2 Facetten mit einer Höhe Δ auf. Der Höhenwert Δ hängt vom Abstand l zwischen den benachbarten Berührungspunkten des zylin drischen Schneidwerkzeuges 1 und des sich bildenden Pro fils des Werkstücks 2 sowie vom Krümmungsradius τ des be treffenden Profils zwischen den erwähnten Punkten ab. Je mehr Schneidkanten das zylindrische Schneidwerkzeug 1 auf weist, desto kleiner ist der Abstand l und desto kleiner ist die Facettenhöhe Δ. Bei Verwendung eines gleichen zylindrischen Schneidwerkzeugs 1 wird die Facettenhöhe Δ bei der Bearbeitung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kleiner als bei einer parallelen Ausrichtung der Drehach sen 4, 3 des Werkstücks 2 und des Schneidwerkzeuges 1, weil im letzteren Fall das Werkstückprofil als Einhüllende einer Kurvenschar gebildet wird, und zwar der Bewegungs bahnen der Schneidkanten des zylindrischen Schneidwerkzeu ges 1 in einem Querschnitt, der zur Drehachse 4 des Werk stücks 2 senkrecht ist.Since the profile of the polygonal curved surface of the workpiece 2 is formed by the straight lines 6 during machining with the cylindrical cutting tool 1 , 2 facets with a height Δ occur on the machined surface of the workpiece. The height value Δ depends on the distance l between the adjacent points of contact of the cylindrical cutting tool 1 and the forming profile of the workpiece 2 and on the radius of curvature τ of the relevant profile between the points mentioned. The more cutting edges the cylindrical cutting tool 1 has, the smaller the distance l and the smaller the facet height Δ . When using the same cylindrical cutting tool 1 , the facet height Δ is smaller in the machining according to the method of the invention than with a parallel alignment of the rotary axes 4 , 3 of the workpiece 2 and the cutting tool 1 , because in the latter case the workpiece profile is formed as an envelope of a family of curves , namely the movement paths of the cutting edges of the cylindrical cutting tool 1 in a cross section which is perpendicular to the axis of rotation 4 of the workpiece 2 .

Das erfindungsgemäße Verfahren wird auf einer Werkzeugma schine zur Oberflächenbearbeitung von mehrkantigen Werk stücken nach Fig. 4 durchgeführt, auf deren Bett 7 ein Spindelkasten bzw. Reitstock mit einer das Werkstück 2 tragenden Spindel 8 und ein Kreuz-Support angeordnet sind. Der erste Support 9 ist auf dem Bett 7 motorisch längsbe wegbar montiert und trägt den zweiten senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung motorisch bewegbaren Support 10, auf dem ein Bearbeitungskopf 11 angeordnet ist. Im Bearbeitungs kopf 11 ist eine Werkzeug-Spindel 12 gelagert, die in einer nicht dargestellten Halterung das zu ihrer Drehachse exzentrisch aufgespannte zylindrische Schneidwerkzeug 1 sowie ein nicht dargestelltes Gegengewicht zum Auswuchten des zylindrischen Schneidwerkzeuges 1 aufweist. Als Schneidwerkzeuge können Walzenfräser, Schleifscheiben, Feilwerkzeuge und/oder Werkzeuge zur plastischen Oberflä chenverformung eingesetzt werden.The method according to the invention is carried out on a machine tool for surface machining of polygonal work pieces according to FIG. 4, on the bed 7 of which a headstock or tailstock with a spindle 8 carrying the workpiece 2 and a cross support are arranged. The first support 9 is mounted on the bed 7 so that it can be moved longitudinally and carries the second support 10 , which can be moved by a motor perpendicular to its direction of movement and on which a processing head 11 is arranged. In the machining head 11 is mounted a tool spindle 12 having the eccentric to its axis of rotation spanned cylindrical cutting tool 1, and an unillustrated counterweight for balancing the cylindrical cutting tool 1 in an unillustrated bracket. Roller cutters, grinding wheels, filing tools and / or tools for plastic surface deformation can be used as cutting tools.

Der Bearbeitungskopf 11 ist in einem Ausleger 13 um eine zur Bewegungsrichtung des zweiten Supports 10 parallele Achse 14 verschwenkbar montiert, wobei die Drehachse 3 der Spindel 12 senkrecht zur Schwenkachse 14 des Bearbeitungs kopfes 11 verläuft. Diese Anordnung des Bearbeitungskopfes 11 ermöglicht die Einstellung des Winkels ϕ zwischen der Drehachse 3 der Werkzeug-Spindel 12 und der zur Drehachse 4 der Werkstück-Spindel 8 senkrechten Ebene (vgl. Fig. 2 und 4). The machining head 11 is pivotally mounted in a boom 13 about an axis 14 parallel to the direction of movement of the second support 10 , the axis of rotation 3 of the spindle 12 extending perpendicular to the pivot axis 14 of the machining head 11 . This arrangement of the machining head 11 enables the setting of the angle ϕ between the axis of rotation 3 of the tool spindle 12 and the plane perpendicular to the axis of rotation 4 of the workpiece spindle 8 (cf. FIGS. 2 and 4).

Die Schwenk- und Verriegelungseinrichtungen zum Schwenken und Verriegeln des Bearbeitungskopfes 11 am Ausleger 13 sind in der Zeichnung nicht dargestellt.The pivoting and locking devices for pivoting and locking the machining head 11 on the boom 13 are not shown in the drawing.

Die Spindeln 8 und 12 werden von Antrieben 15 bzw. 16 drehangetrieben. Die Längsbewegung des ersten Supports 9 auf dem Bett 7 wird von einem Antrieb 17 und die Querbewe gung des zweiten Supports 10 auf dem ersten Support 9 von einem Antrieb 18 erzeugt. Die Steuerung der Antriebe 15 bis 18 erfolgt mittels Steuereinrichtung 19.The spindles 8 and 12 are driven by drives 15 and 16, respectively. The longitudinal movement of the first support 9 on the bed 7 is generated by a drive 17 and the transverse movement of the second support 10 on the first support 9 by a drive 18 . The drives 15 to 18 are controlled by means of the control device 19 .

Beim Einstellen der Werkzeugmaschine wird der Bearbei tungskopf 11 und die Achse 14 um einen vorgegebenen Winkel ϕ geschwenkt und am Ausleger 13 verriegelt. Die Exzentri zität e des zylindrischen Schneidwerkzeuges 1 wird auf den halben Betrag der vorgegebenen Höhe h der seitlichen Vor sprünge des Werkstückprofils eingestellt. Dabei wird die durch die exzentrische Anstellung des Werkzeuges 1 erzeug te Unwucht durch entsprechendes Einstellen des Gegenge wichtes ausgeglichen. Durch Querverschieben des zweiten Supportes 10 auf dem ersten Support 9 mittels des Antriebs 18 wird ein erforderlicher Abstand zwischen den Drehachsen 3 und 4 der Spindeln 12 bzw. 8 eingestellt.When adjusting the machine tool, the machining head 11 and the axis 14 are pivoted by a predetermined angle ϕ and locked on the boom 13 . The eccentricity e of the cylindrical cutting tool 1 is set to half the amount of the predetermined height h of the lateral projections of the workpiece profile. The imbalance generated by the eccentric adjustment of the tool 1 is compensated for by adjusting the counterweight accordingly. By moving the second support 10 on the first support 9 by means of the drive 18 , a required distance between the axes of rotation 3 and 4 of the spindles 12 and 8 is set.

Die Werkzeugmaschine arbeitet wie folgt:The machine tool works as follows:

Während der Bearbeitung werden die Spindeln 8 und 12 durch die Antriebe 15 bzw. 16 in entgegengesetzte Richtungen ge dreht. Die Geschwindigkeiten dieser Drehbewegungen sind aufeinander durch die Steuereinrichtung 19 entsprechend der Form des Profils der mehrkantigen gekrümmten Oberflä che des Werkstücks 2 abgestimmt. Gleichzeitig wird dem er sten Support 9 vom Antrieb 17 ein Längsvorschub erteilt.During machining, the spindles 8 and 12 are rotated in opposite directions by the drives 15 and 16, respectively. The speeds of these rotary movements are coordinated with one another by the control device 19 in accordance with the shape of the profile of the polygonal curved surface of the workpiece 2 . At the same time, he is given the most support 9 by the drive 17, a longitudinal feed.

Falls eine mehrkantige gekrümmte Zylinder- oder Kegelflä che des Werkstücks 2 bearbeitet wird, die gerade Vorsprün ge aufweist, erfolgt die Drehbewegung der Spindeln 12 und 8 mit einem Drehzahlverhältnis n ₁/n ₂, welches der Anzahl k der Vorsprünge des Profils dieser Oberfläche entspricht.If a polygonal curved cylinder or Kegelflä surface of the workpiece 2 is machined, which has straight projections ge, the rotational movement of the spindles 12 and 8 takes place with a speed ratio n ₁ / n ₂ , which corresponds to the number k of the projections of the profile of this surface.

Bei der Bearbeitung einer mehrkantigen gekrümmten Schrau benfläche des Werkstücks 2 wird dieses Drehzahlverhältnis kleiner oder größer als die Anzahl k der Vorsprünge einge stellt in Abhängigkeit davon, ob diese von linken oder rechten mehrkantigen gekrümmten Schraubenflächen begrenzt sind.When machining a polygonal curved screw benfläche of the workpiece 2 , this speed ratio is smaller or larger than the number k of the projections depending on whether these are limited by left or right polygonal curved screw surfaces.

Beim Bearbeiten von mehrkantigen gekrümmten Zylinderflä chen führt nur der erste Support 9 (Fig. 4) die Vorschub bewegung S (Fig. 1) aus. Doch beim Bearbeiten von mehrkan tigen gekrümmten Kegelflächen oder Oberflächen mit krumm linigem Längsschnitt werden die beiden Supporte 9 und 10 gleichzeitig vorgeschoben, wobei das Vorschubverhältnis der beiden Supporte 9, 10 in diesen Fällen von der Steuer einrichtung 19 entsprechend der Form des Längsschnittes der mehrkantigen gekrümmten Oberfläche des Werkstücks 2 vorgegeben wird.When machining polygonal curved cylinder surfaces, only the first support 9 ( FIG. 4) performs the feed movement S ( FIG. 1). However, when machining polygonal curved conical surfaces or surfaces with a curved longitudinal section, the two supports 9 and 10 are advanced simultaneously, the feed ratio of the two supports 9 , 10 in these cases by the control device 19 in accordance with the shape of the longitudinal section of the polygonal curved surface of the workpiece 2 is specified.

example

Auf der Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von mehrkantigen gekrümmten Oberflächen wurde nach dem vorgeschlagenen Ver fahren eine Welle mit einer mehrkantigen gekrümmten Ober fläche bearbeitet, wobei diese Oberfläche drei Vorsprünge mit einer Höhe h=5 mm und einem mittleren Durchmesser des Profils D=50 mm aufweist. Als Schneidwerkzeug kam ein Walzenfräser mit einem Durchmesser d=100 mm und eine Zähnezahl 18 zum Einsatz. Der Fräser wurde mit einer Ex zentrizität e von 2,5 mm und in einem Winkel ϕ von 10° zur Ebene, die zur Drehachse der Welle senkrecht ist, an gestellt.On the machine tool for machining polygonal curved surfaces, a shaft with a polygonal curved surface was machined according to the proposed method, this surface having three projections with a height h = 5 mm and an average diameter of the profile D = 50 mm. A milling cutter with a diameter d = 100 mm and a number of teeth 18 was used as the cutting tool. The milling cutter was set with an eccentricity e of 2.5 mm and at an angle ϕ of 10 ° to the plane that is perpendicular to the axis of rotation of the shaft.

Während der Arbeit wurde der Fräser mit einer Drehzahl n ₁=315 Upm und die Welle mit einer Drehzahl n ₂=105 Upm in Drehung gesetzt. Die Drehbewegungen des Fräsers und der zu bearbeitenden Welle erfolgten in entgegengesetzten Richtungen. Gleichzeitig erhielt der Fräser einen Längs vorschub S von 105 mm/min.During the work, the milling cutter was rotated at a speed n ₁ = 315 rpm and the shaft at a speed n ₂ = 105 rpm. The rotary movements of the milling cutter and the shaft to be machined took place in opposite directions. At the same time, the milling cutter received a longitudinal feed S of 105 mm / min.

Auf der unter diesen Schnittbedingungen bearbeiteten drei kantigen gekrümmten Oberfläche der Welle entstanden Facet ten von Δ ≈ 0,04 mm Höhe.Facets of Δ ≈ 0.04 mm high were created on the three-edged curved surface of the shaft machined under these cutting conditions.

Die Welle, die unter gleichen Schnittbedingungen und -parametern, doch bei paralleler Anordnung der Drehachsen der Welle und des Fräsers, d. h. nach dem Prototyp, bear beitet wurde, weist eine um 1,5-faches größere errechnete Facettenhöhe Δ auf der bearbeiteten dreikantigen ge krümmten Oberfläche auf.The shaft, which was processed under the same cutting conditions and parameters, but with a parallel arrangement of the axes of rotation of the shaft and the milling cutter, ie according to the prototype, has a calculated facet height Δ 1.5 times greater on the machined triangular shape Surface on.

Claims

1. A method for machining polygonal curved workpiece surfaces, in which a cylindrical cutting tool ( 1 ) is rotated about a geometric axis ( 5 ) eccentric axis of rotation ( 3 ) and is moved with respect to the workpiece surface to be machined ( 2 ) and in which the workpiece ( 2 ) is given a rotation matched to the rotation of the cutting tool ( 1 ), characterized in that the cutting tool ( 1 ) and the workpiece ( 2 ) are rotated in opposite directions with intersecting axes of rotation ( 3 , 4 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the axis of rotation ( 3 ) of the cutting tool ( 1 ) is aligned at an angle ( ϕ ) to a plane perpendicular to the axis of rotation ( 4 ) of the workpiece ( 2 ), the angle ϕ from the formula where D is determined - the average diameter of the polygonal curvilinear profile of the machined workpiece,
k - the number of edges of the profile and
d - mean the diameter of the cylindrical cutting tool ( 1 ).

3. The method according to claim 1, characterized in that the axis of rotation ( 3 ) of the cutting tool ( 1 ) is aligned perpendicular to the axis of rotation ( 4 ) of the workpiece ( 2 ).

4. The method according to claim 1, characterized in that the cutting tool ( 1 ) and the workpiece ( 2 ) are driven at speeds n ₁ and n ₂ , whose ratio n ₁ / n ₂ corresponds to the number k of the workpiece edges.

5. The method according to claim 1, characterized in that the eccentricity e of the cutting tool ( 1 ) is set to half the amount of the height h of the lateral projections on the workpiece ( 2 ).

6. Machine tool for machining polygonal curved workpiece surfaces, on the bed ( 7 ) a Spin delkasten with a workpiece ( 2 ) carrying spindle ( 8 ) and a movable in two coordinate axes cross support ( 9 , 10 ) as a carrier of a machining head ( 11 ) are mounted, the work spindle ( 12 ) of which has a cylindrical cutting tool ( 1 ) which is eccentrically clamped with respect to its axis, characterized in that the machining head ( 11 ) can be pivoted about an axis ( 14 ) which is parallel to the direction of movement of the second support ( 10 ) runs while the axis of rotation ( 3 ) of the tool spindle ( 12 ) to the pivot axis ( 14 ) of the machining head ( 11 ) is perpendicular.

7. Machine tool according to claim 6, characterized in that the cutting tool ( 1 ) is designed as a milling cutter.

8. Machine tool according to claim 6, characterized in that the cutting tool ( 1 ) is designed as a grinding wheel.

9. Machine tool according to claim 6, characterized in that the machining head ( 11 ) about the axis ( 14 ) winkelver adjustable in a holder ( 13 ) is mounted.