DE3913294C2

DE3913294C2 - Device for milling non-circular profiles

Info

Publication number: DE3913294C2
Application number: DE19893913294
Authority: DE
Inventors: Eckehard Blaesche
Original assignee: Karl Burgsmueller & Co KG GmbH
Current assignee: Burgsmueller GmbH
Priority date: 1989-04-22
Filing date: 1989-04-22
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2009-04-23
Also published as: DE3913294A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entspre chend dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a device chend the preamble of the claim.

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 33 44 477 A1 bekannt. Charakteristisch für deren Ar beitsweise ist, daß während der Bearbeitung eines Nockens zwei gesteuerte Zustellbewegungen zwischen Werkstück und Werkzeug erforderlich sind, und zwar eine Rotationsbewegung um die Achse der horizontal einge spannten Nockenwelle und eine geradlinige Verschiebebe wegung eines Fräsmesserkopfes in Richtung auf die Nockenwelle hin, welche in einer Horizontalebene er folgt. Die Nockenwelle wird zwecks Erzielung gleichför miger Umfangsgeschwindigkeiten in den zu bearbeitenden Bereichen des Nockens ungleichförmig angetrieben. Cha rakteristisch für die sich aus den kinematischen Randbe dingungen dieser Vorrichtung ergebende Arbeitsweise ist, daß lediglich in den Extremlagen des Nockens eine Pa rallelität der Schneidkanten der Schneideinsätze mit der Achse der Nockenwelle gegeben ist. In allen Zwischenla gen ergeben sich in Abhängigkeit von der Schnittbreite Parallelitätsabweichungen.Such devices are for example from the DE 33 44 477 A1 known. Characteristic of their ar evidence is that while editing a Nockens two controlled feed movements between Workpiece and tool are required, namely one Rotational movement around the axis of the horizontally turned tensioned camshaft and a straight displacement movement of a milling cutter head in the direction of the Camshaft out, which he in a horizontal plane follows. The camshaft is used for the same purpose circumferential speeds in the machined Areas of the cam driven non-uniformly. Cha characteristic of the resulting from the kinematic Randbe conditions of this device, that only in the extreme positions of the cam a Pa parallelism of the cutting edges of the cutting inserts with the Axis of the camshaft is given. In all intermediate conditions arise depending on the cutting width Deviations from parallelism.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs dargestellten Gattung mit Hinblick auf die Bearbeitungsgenauigkeit, insbesondere die Parallelität von Nockenfläche und Nockenwellenachse zu verbessern. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs.It is the object of the invention to provide a device genus shown with regard to the Machining accuracy, especially parallelism of cam surface and camshaft axis to improve. This task is solved with a generic Device by the features of the marking part of the claim.

Erfindungswesentlich ist somit eine weitere Zustellbewe gung zwischen Werkstück und Werkzeug, welche in den Bereich des Werkzeugs varlegt ist und welche darauf abzielt, eine zur Achse der Nockenwelle parallele Schnittfläche der Schneidkanten der Schneideinsätze in allen Umfangsbereichen eines Nockens einzustellen. Es unterliegt somit der Schneideinsatz jeweils in Abhängig keit von der Winkelstellung des Nockens einer weiteren Zustellbewegung, die in an sich bekannter Weise CNC- gesteuert ausgeführt wird. Erreicht wird auf diese Weise in einem einzigen Arbeitsgang eine hochgenaue Paralleli tät von Nockenumfangsfläche und Achse der Nockenwelle, wobei außerdem große Schnittbreiten realisierbar sind. Darüber hinaus ist ein einwandfreier bezüglich der Drehebene geradliniger Fasenverlauf gegeben.Another delivery proof is therefore essential to the invention between workpiece and tool, which in the The area of the tool is varied and which on it aims to be parallel to the axis of the camshaft Cutting area of the cutting edges of the cutting inserts in adjust all circumferential areas of a cam. It The cutting insert is therefore subject to depending speed of the angular position of the cam of another Infeed movement, which is CNC- is controlled. This is achieved a highly precise parallel in a single operation the cam circumferential surface and the axis of the camshaft, where large cutting widths can also be realized. It is also a flawless one regarding the Rotation plane given straight bevel course.

Eine Zustellbewegung des Werkstücks, hier der Nockenwel le in Achsrichtung wird lediglich als Positionierantrieb benötigt, nicht hingegen zur Bearbeitung des einzelnen Nockens.An infeed movement of the workpiece, here the cam shaft le in the axial direction is only used as a positioning drive needed, but not for editing the individual Cam.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is described below with reference to the attached drawings are explained in more detail. It demonstrate:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung von Werkstück und Werkzeug in der Draufsicht; Figure 1 is a schematic representation of the arrangement of workpiece and tool in plan view.

Fig. 2 eine Ansicht der Anordnung von Werkstück und Werkzeug in vergrößerter Darstellung entsprechend einer Schnittebene II-II der Fig. 1. Fig. 2 is a view of the arrangement of the workpiece and tool in an enlarged view corresponding to a sectional plane II-II in FIG. 1.

Mit 1 ist in den Figuren das zu bearbeitende Werkstück, nämlich eine in einer zeichnerisch nicht dargestellten Aufnahmeeinrichtung gehaltene Nockenwelle bezeichnet, deren einzelne Nocken 2 im Umfangsbereich entsprechend einem vorgegebenen Profil zu fräsen sind. Die sich hierbei ergebenden Umfangsflächen 3 der einzelnen Nocken müssen parallel zur Achse 4 der Nockenwelle 1 verlaufen. Letztere wird während der Bearbeitung der Umfangsflächen 3 in definierter Weise mittels zeichnerisch nicht darge stellter, an sich bekannter Antriebssysteme um ihre vorzugsweise horizontal verlaufende Achse 4 in Richtung der Pfeile 5 gedreht. 1 in the figures denotes the workpiece to be machined, namely a camshaft held in a receiving device (not shown in the drawing), the individual cams 2 of which are to be milled in the circumferential area in accordance with a predetermined profile. The resulting peripheral surfaces 3 of the individual cams must run parallel to the axis 4 of the camshaft 1 . The latter is rotated around its preferably horizontal axis 4 in the direction of arrows 5 during the machining of the peripheral surfaces 3 in a defined manner by means of drive systems, not shown, which are known per se.

Mit 6 ist ein Fräsmesserkopf bezeichnet, der um eine unter einem Winkel zur Achse 4 verlaufende Achse 7 drehbar gelagert ist und mittels eines zeichnerisch ebenfalls nicht dargestellten Antriebssystems um diese Achse 7 antreibbar ist. Der Fräsmesserkopf 6 ist auf seiner, der Nockenwelle 1 zugekehrten Seite, und zwar rotationssymmetrisch zu der Achse 7 kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei entlang der Kegelmantelfläche, und zwar in gleichmäßiger Verteilung eine Reihe von Schneid einsätzen 8 angeordnet sind. Die Schneideinsätze 8 können grundsätzlich auch ungleichmäßig verteilt ange ordnet sein. Die Schneideinsätze 8 sind in an sich bekannter Weise ausgestaltet und lösbar an dem Fräsmes serkopf 6 befestigt. 6 designates a milling cutter head which is rotatably mounted about an axis 7 running at an angle to the axis 4 and can be driven about this axis 7 by means of a drive system, also not shown in the drawing. The milling cutter head 6 is on its side facing the camshaft 1 , namely rotationally symmetrical to the axis 7 in the shape of a truncated cone, with a series of cutting inserts 8 being arranged along the conical surface, in a uniform distribution. The cutting inserts 8 can in principle also be arranged unevenly. The cutting inserts 8 are designed in a manner known per se and releasably attached to the milling head 6 .

Die Schneideinsätze 8 weisen - in einer Stirnansicht gesehen - radial verlaufende Schneidkanten auf. Der Neigungswinkel 9 der, die Schneideinsätze 8 tragenden kegelstumpfförmigen Fläche des Fräsmesserkopfes 6 gegen über der Achse 7 entspricht - in der Draufsicht gemäß Fig. 1 gesehen - dem Schnittwinkel 10, unter dem die Achse 7 die Achse 4 der Nockenwelle 1 schneidet. Nachdem die Schneidkanten der Schneideinsätze 8 parallel zu einer Mantellinie des kegelstumpfförmigen Profils ver laufen, wird durch diese das Nockenprofil - in einer, die Achsen 4, 7 enthaltenden Ebene gesehen - parallel zur Achse 4 geschnitten.The cutting inserts 8 have - seen in an end view - radially extending cutting edges. The angle of inclination 9 of the truncated cone-shaped surface of the milling cutter head 6 , which carries the cutting inserts 8, relative to the axis 7 corresponds - seen in the plan view according to FIG. 1 - to the cutting angle 10 at which the axis 7 intersects the axis 4 of the camshaft 1 . After the cutting edges of the cutting inserts 8 run parallel to a surface line of the frustoconical profile ver, through this the cam profile - seen in a plane containing the axes 4 , 7 - is cut parallel to the axis 4 .

Der Schneideinsatz 8 ist in definierter Weise mittels eines zeichnerisch nicht dargestellten Antriebssystems in Richtung der Pfeile 11 zustellbar.The cutting insert 8 can be delivered in a defined manner by means of a drive system, not shown in the drawing, in the direction of the arrows 11 .

Mit 12 ist die, zu den Umfangsflächen 3 des Nockens 2 und den Schneidkanten der Schneideinsätze 8 stets senk rechte Richtung bezeichnet. Zu diesem Zweck ist der Fräsmesserkopf 6 in definierter Weise mittels eines zeichnerisch nicht dargestellten Antriebssystems in Richtung der Pfeile 13, nämlich senkrecht zu den Pfeilen 11 bzw. senkrecht zu der die Achsen 4, 7 enthaltenden Ebene verschiebbar. Schließlich ist eine weitere Ver schiebebewegung durch die Pfeile 14 angedeutet, welche wahlweise in die Aufnahmeeinrichtung des Werkstücks oder eine Führungseinrichtung des Werkzeugs gelagert sein kann.With 12 , to the peripheral surfaces 3 of the cam 2 and the cutting edges of the cutting inserts 8 is always perpendicular direction. For this purpose, the milling cutter head 6 can be displaced in a defined manner by means of a drive system, not shown in the drawing, in the direction of the arrows 13 , namely perpendicular to the arrows 11 or perpendicular to the plane containing the axes 4 , 7 . Finally, a further Ver sliding movement is indicated by the arrows 14 , which can optionally be mounted in the receiving device of the workpiece or a guide device of the tool.

Sämtliche Zustellbewegungen von Werkzeug und Werkstück, die während der vollständigen Bearbeitung der Umfangs fläche 3 eines Nockens 2 anfallen, nämlich die Verschie bebewegungen des Werkzeugs in Richtung der Pfeile 11, 13 sowie die Drehbewegungen der Nockenwelle 1 in Richtung der Pfeile 5 werden erfindungsgemäß derart gesteuert, daß in Abhängigkeit von der Drehwinkellage des Unrund profils unter Mitwirkung der Steuerungseinrichtung die Schneidkanten der Schneideinsätze 8 stets parallel zur Achse 4 des Unrundprofils ausgerichtet in Schneidein griff gelangen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 zeigt die Umfangsfläche 3 des Nockens 2 zwei gekrümmte Abschnitte von unterschiedlichem Radius 15, 16 sowie zwei, symmetrisch zu einer Mittellinie 17 verlaufende geradlinige Abschnitte 18, 19. Der Erfin dungsgegenstand ist jedoch auch bei im Umfangsbereich beliebig gestalteten symmetrischen Nocken anwendbar. Man erkennt in Fig. 2, daß während der Bearbeitung des Abschnitts 19 das Werkzeug lediglich eine Zustellbewe gung in Richtung des Pfeiles 13 ausführt, wohingegen während dieser Arbeitsphase keine Zustellbewegungen in Richtung der Pfeile 5, 11 ausgeführt werden. Wesentlich ist, daß aufgrund der erfindungsgemäßen Zustellbewegung in Richtung der Pfeile 13 an jedem Punkt der Umfangsflä che 3 ein zur Rotationsachse 4 paralleler Schnitt gege ben ist, so daß große Schnittbreiten ermöglicht werden.All infeed movements of the tool and workpiece, which occur during the complete machining of the circumferential surface 3 of a cam 2 , namely the shifting movements of the tool in the direction of arrows 11 , 13 and the rotary movements of the camshaft 1 in the direction of arrows 5 are controlled according to the invention in such a way that that depending on the angular position of the non-circular profile, with the cooperation of the control device, the cutting edges of the cutting inserts 8 always reach parallel to the axis 4 of the non-circular profile. In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the circumferential surface 3 of the cam 2 shows two curved sections of different radius 15 , 16 and two straight sections 18 , 19 which run symmetrically to a center line 17 . However, the inven tion is also applicable to any symmetrical cam in the circumferential area. It can be seen in Fig. 2 that during the processing of section 19, the tool only executes an infeed movement in the direction of arrow 13 , whereas no infeed movements in the direction of arrows 5 , 11 are carried out during this working phase. It is essential that due to the infeed movement according to the invention in the direction of arrows 13 at each point of the circumferential surface 3, a section parallel to the axis of rotation 4 is provided so that large cutting widths are made possible.

Sämtlichen Zustellbewegungen entsprechend der Pfeile 5, 11, 13 sind CNC-steuerbare Motoren zugeordnet, so daß mittels des übergeordneten Rechners einer Steuerungsein richtung die Zustellbewegungen in einfacher Weise unter Berücksichtigung der eingangs genannten Bedingung steuerbar sind.All infeed movements according to the arrows 5 , 11 , 13 are assigned CNC-controllable motors, so that the infeed movements can be controlled in a simple manner by taking the above-mentioned condition into account by means of the superordinate computer of a control device.

Die Zustellbewegungen in den, durch die Pfeile 14 ge kennzeichneten Richtungen dienen lediglich der Positio nierung des einzelnen Nockens. Sie können vorteilhafter weise in die genannte CNC-Steuerung eingebunden sein, um einen automatisierten Bearbeitungsverlauf einer komplet ten Nockenwelle zu gewährleisten.The feed movements in the directions marked by the arrows 14 serve only the positioning of the individual cam. You can advantageously be integrated into the above-mentioned CNC control in order to ensure an automated machining process for a complete camshaft.

Der Erfindungsgegenstand ist - von der Bearbeitung von Nocken abgesehen - in allen den Fällen anwendbar, in denen die Bearbeitung von Unrundprofilen ansteht, deren Umfangsflächen parallel zu einer Rotationsachse verlau fen müssen.The subject of the invention is - from the processing of Cam apart - applicable in all cases, in who have to edit non-circular profiles, whose Circumferential surfaces parallel to an axis of rotation are blue must.

Claims

Device for milling the peripheral surfaces ( 3 ) of non-circular profiles such. B. cam ( 3 ), with a Aufnah meeinrichtung, in which the non-circular profile is rotatably held about its axis ( 4 ), with a rotatable about its axis ( 7 ), end face designed in the manner of a truncated cone, with cutting inserts ( 8 ) equipped milling cutter head ( 6 ), whose axis ( 7 ) intersects the axis ( 4 ) of the non-circular profile at an acute angle ( 10 ), which angle ( 10 ) corresponds to the inclination angle ( 9 ) of said truncated cone profile, the non-circular profile and the milling cutter head ( 6 ) relative to each other at least in one, the axes ( 4 , 7 ) containing plane, namely in mutually perpendicular directions ( 11 , 14 ) are held bar and with motorized, interacting with a control device drives for all infeed movements between the non-circular profile and milling cutter head ( 6 ), wherein the cutting edges of the cutting inserts ( 8 ) lie on the conical surface lines of the milling cutter head ( 6 ) and the one of which is at one the right-angled relative movements between the non-circular profile and the milling cutter head ( 6 ) take place in the direction of the axis ( 4 ) of the non-circular profile, characterized in that the milling cutter head ( 6 ) can additionally be displaced in a direction ( 13 ) perpendicular to the plane mentioned, that depending on the speed of rotation of the non-circular profile with the participation of the control device, the cutting edges of the cutting inserts ( 8 ) always parallel to the axis ( 4 ) of the non-circular profile, reach into a handle.