DE4117365C1 - Milling sickle-shaped pockets in sleeve inner bore - uses single-tooth milling cutter and continuously rotates workpiece about its axis - Google Patents

Milling sickle-shaped pockets in sleeve inner bore - uses single-tooth milling cutter and continuously rotates workpiece about its axis

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DE4117365C1 DE19914117365 DE4117365A DE4117365C1 DE 4117365 C1 DE4117365 C1 DE 4117365C1 DE 19914117365 DE19914117365 DE 19914117365 DE 4117365 A DE4117365 A DE 4117365A DE 4117365 C1 DE4117365 C1 DE 4117365C1
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

The milling involves the use of a single tooth milling cutter (6) rotating about is axis inside the sleeve (8), which rotates about its own axis parallel to the cutter. The cutter tooth (32) has the same profile as the pocket cross-section. Because the milling cutter is rotated at a higher speed than the workpiece, the cutter scoops out grooves around the bore of the sleeve. The circumferential curved profile of the pocket has a smaller radius than that of the milling cutter. USE/ADVANTAGE - For lock grooves in gear change sleeves, with increased speed and versatile operation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einfräsen von sichel­ förmigen Taschen in die Innenwand der Bohrung eines zylindrischen Hohlkörpers, insbesondere von Rastnuten in eine Innenverzahnung von Schaltmuffen und ähnlichen Getriebeteilen, sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Fräsmaschine.The invention relates to a method for milling sickles shaped pockets in the inner wall of a cylindrical bore Hollow body, especially of locking grooves in an internal toothing of shift sleeves and similar gear parts, as well as one for Carrying out this procedure suitable milling machine.

Rastnuten dieser Art wurden bisher auf üblichen Fräsmaschinen mit Formfräsern im Einzelteil-Tauchverfahren gefertigt. Das bedeutet, daß für n Nuten n-mal Fräszeit zum Eintauchen mit anschließender Teilzeit zum Drehen des Wekstücks in die nächste Fräsposition erforderlich sind. Der Durchmesser des verwendeten Fräsers entspricht dem Durchmesser der zu fräsenden Nuten mit der Folge, daß der Fräserschaft eingeschnürt und somit geschwächt sein muß. Der Fräsvorschub ist somit nicht unbegrenzt zu erhöhen wegen der fehlenden Stabilität des Schaftes.Locking grooves of this type have so far been used on conventional milling machines with form cutters in the single-part immersion process manufactured. This means that for n grooves, n times the milling time for immersion with subsequent part time for turning the Work in the next milling position are required. The diameter of the milling cutter used corresponds to that Diameter of the grooves to be milled, with the result that the Milling cutter constricted and thus must be weakened. The milling feed cannot be increased indefinitely because of the lack of stability of the shaft.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so weiter zu entwickeln, daß die Fräsoperationen in kürzerer Zeit ausgeführt werden können und keine werkzeugbedingten Beschränkungen des Fräservorschubs beachtet werden müssen. Außerdem soll eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Maschine entwickelt werden.The invention is therefore based on the object to develop the above-mentioned method so that the Milling operations can be carried out in a shorter time and no tool-related restrictions on cutter feed must be observed. In addition, one is said to be carried out machine suitable for this process will.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren nach Anspruch 1 sowie mit einer Fräsmaschine nach Anspruch 2.The object is achieved with a method according to claim 1 and with a milling machine according to claim 2.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird mit einer Hartmetall- Formschneidplatte im kontinuierlichen Verfahren die Nutenform erzeugt. Der Einzahnfräser und das Werkstück rotieren dabei im Gleichlaufverfahren mit einem zur Berücksichtigung der zu erzeugenden Nutenzahl n notwendigen Drehzahlverhältnis. In the proposed method, a hard metal Molding insert in a continuous process the groove shape generated. The single tooth cutter and the workpiece rotate in the Synchronization method with a Taking into account the number of grooves n to be generated Speed ratio.  

Das erforderliche Drehzahlverhältnis wird zweckmäßigerweise über ein sogenanntes elektronisches Getriebe realisiert. Die Geschwindigkeitsunterschiede von Einzahnfräser und Werkstück bedingen einen gegenüber dem Durchmesser dN der am Werkstück zu erzeugenden Rastnut größeren erzeugenden Fräser­ durchmesser dF.The required speed ratio is advantageously implemented via a so-called electronic gear. The speed differences between the single-tooth milling cutter and the workpiece necessitate a larger milling cutter diameter d F compared to the diameter d N of the locking groove to be produced on the workpiece.

Aus der CH-Zeitschrift "technica", Heft 23/24 aus 1975, Seiten 1968/1969, ist ein Verfahren bzw. eine Maschine bekannt zum Herstellen von Profilen und Nuten, bei dem bzw. der als Werkzeug ebenfalls ein rotierender Einzahnfräser verwendet wird, der auf das ständig rotierende Werkstück einwirkt. Dabei stehen die Achsen von Werkstück und Werkzeug senkrecht zueinander und das Werkstück führt eine Bewegung in axialer Richtung aus. Die Drehzahlen von Werkzeug und Werkstück sind so aufeinander abgestimmt, daß die aneinandergereihten Berührpunkte des Werkzeugs auf dem Werkstück eine Gerade beschreiben. Damit ist das bekannte Verfahren bzw. die bekannte Maschine nicht geeignet zum Einfräsen von sichelförmigen Taschen in die Innenwand einer Bohrung, wobei die Krümmung der Taschen und die der Bohrung gleichgerichtet sind.From the CH magazine "technica", issue 23/24 from 1975, Pages 1968/1969, a method or a machine is known for the production of profiles and grooves, in which or as Tool also uses a rotating single tooth cutter that acts on the constantly rotating workpiece. Here the axes of the workpiece and tool are vertical to each other and the workpiece performs an axial movement Direction out. The speeds of the tool and workpiece are coordinated so that the lined up Contact points of the tool on the workpiece a straight line describe. This is the known method or the known Machine not suitable for milling sickle-shaped Pockets in the inner wall of a hole, the curvature the pockets and the holes are aligned.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in 6 Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Dabei zeigtThe invention is illustrated below with the aid of one in 6 figures illustrated embodiment described. Here shows

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine mit Rastnuten versehene Schaltmuffe, Fig. 1 a partial section through a locking grooves provided with shift sleeve,

Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Schaltmuffe mit der Anordnung eines herkömmlichen Fräsers, Fig. 2 is a side view of this shift sleeve with the arrangement of a conventional milling cutter,

Fig. 3 eine Seitenansicht derselben Schaltmuffe mit der Anordnung eines erfinungsgemäßen Einzahnfräsers, Fig. 3 is a side view of the same clutch sleeve with the arrangement of a erfinungsgemäßen Einzahnfräsers,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Fräsmaschine in stark vereinfachter Darstellung, Fig. 4 is a side view of a milling machine according to the invention in a greatly simplified representation,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt dieser Fräsmaschine und Fig. 5 is a plan view of a section of this milling machine and

Fig. 6 einen Einzahnfräser, wie er für das Verfahren verwendet wird. Fig. 6 shows a single tooth milling cutter as used for the method.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Schaltmuffe 1 dargestellt (Fig. 1 ist eine vergrößerte Darstellung), wie sie aus dem Getriebebau bekannt ist. Sie besteht im wesentlichen aus einem mit zwei Bunden 2 zur Führung einer nicht dargestellten Schaltgabel versehenen Grundkörper, der in einer Bohrung eine Innenverzahnung 3 aufweist. In die Innenverzahnung 3 sind mit einem Fräser 5 nacheinander drei taschenförmige Nuten 4 eingearbeitet, die zur Aufnahme von nicht dargestellten Rastkugeln oder dergleichen dienen. Der Fräser 5 hat einen Durchmesser dF, der der Größe der zu erzeugenden Nut entspricht. Der im Vergleich zum Bohrungsdurchmesser di wesentlich kleinere Fräsendurchmesser dF gibt den Nuten eine Sichelform. In Figs. 1 and 2, a shift sleeve 1 is shown (Fig. 1 is an enlarged view), as is known in the transmissions. It essentially consists of a base body provided with two collars 2 for guiding a shift fork, not shown, which has internal teeth 3 in a bore. In the internal toothing 3 , three pocket-shaped grooves 4 are machined in succession with a milling cutter 5 , which are used to hold not shown locking balls or the like. The milling cutter 5 has a diameter d F which corresponds to the size of the groove to be produced. The cutter diameter d F , which is significantly smaller than the bore diameter d i, gives the grooves a sickle shape.

In Fig. 3 ist dieselbe Schaltmuffe 1 mit einem beim erfin­ dungsgemäßen Verfahren benutzten Einzahnfräser 6 dargestellt. Seine Drehachse ist nicht identisch mit dem Krümmungsmittelpunkt der Nuten 4. Zur Herstellung der Nuten dreht sich die Schaltmuffe 1 kontinuierlich in Pfeilrichtung 7, der als Einzahnfräser ausgeführte Fräser 6 dreht sich im Gleichlauf in Pfeilrichtung 8. Dabei ist die Drehzahl des Fräsers 6, da drei Nuten 4 gefräst werden sollen, dreimal größer als die der Schaltmuffe 1. Da der Fräser 6 als Einzahnfräser ausgeführt ist, also nur eine Schneide in Form einer Schneidplatte aufweist, kommt seine Schneide bei jeder Umdrehung der Schaltmuffe 1 dreimal zur Wirkung und erzeugt dabei unter radialem Vorschub drei Nuten 4, die gleichen Abstand zueinander haben. Wegen der zwischen der Schaltmuffe 1 und dem Fräser 6 bestehenden Relativdrehzahl ist der erzeugende Fräserdurchmesser dF größer als der der Krümmung der Nuten 4 entsprechende Durchmeser dN.In Fig. 3 the same shift sleeve 1 is shown with a single tooth cutter 6 used in the inventive method. Its axis of rotation is not identical to the center of curvature of the grooves 4 . To produce the grooves, the selector sleeve 1 rotates continuously in the direction of the arrow 7 , the milling cutter 6 , which is designed as a single-tooth milling cutter, rotates in the direction of the arrow 8 in synchronism. The speed of the milling cutter 6 , since three grooves 4 are to be milled, is three times greater than that of the shift sleeve 1 . Since the milling cutter 6 is designed as a single tooth milling cutter, that is to say it has only one cutting edge in the form of a cutting insert, its cutting edge comes into effect three times with each revolution of the switching sleeve 1 and produces three grooves 4 with the same spacing from one another with radial feed. Because of the relative speed existing between the selector sleeve 1 and the milling cutter 6 , the milling cutter diameter d F that is produced is greater than the diameter d N corresponding to the curvature of the grooves 4 .

Eine Maschine, auf der das im vorstehenden beschriebene Verfahren ausgeführt werden kann, ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Auf einem Maschinenbett 10 ist ein Werkzeugschlitten 11 mit einer Aufnahme 12 für das Werkzeug 6 bzw. für eine Aufnahmehülse 34 (Fig. 6) vorschubbeweglich angeordnet, und zwar quer zur Drehachse X des Werkzeugs 6 in Pfeilrichtung 13. Auf dem Maschinenbett 10 ist außerdem ein Werkstückschlitten 14 mit einer Aufnahme 15 für ein Werkstück W verschiebbar angeordnet, und zwar in Richtung der Werkstückachse C, das heißt zum Werkzeugschlitten 11 hin oder von diesem weg. Zum Verschieben der beiden Schlitten 11, 14 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel Motoren 16, 17 mit Kugelgewindetrieben 18, 19 vorgesehen, es können aber auch andere Antriebsmöglichkeiten vorgesehen sein. Die Verschiebung des Werkstückschlittens 14 ist erforderlich für den Werkstück- und den Werkzeugwechsel sowie zur richtigen Positionierung des Werkstücks W relativ zum Werkzeug 6 in axialer Richtung. Die Verschiebung des Werkzeugschlittens 11 ist erforderlich für die radiale Vorschubbewegung des Werkzeugs W zum Erreichen der erforderlichen Tiefe der Nuten 4.A machine on which the method described above can be carried out is shown in FIGS. 4 and 5. On a machine bed 10 , a tool slide 11 with a receptacle 12 for the tool 6 or for a receptacle sleeve 34 ( FIG. 6) is arranged such that it can be moved in advance, namely transversely to the axis of rotation X of the tool 6 in the direction of the arrow 13 . A workpiece slide 14 with a receptacle 15 for a workpiece W is also arranged on the machine bed 10 so as to be displaceable, specifically in the direction of the workpiece axis C, that is to say toward the tool slide 11 or away from it. Motors 16, 17 with ball screws 18, 19 are provided for moving the two slides 11, 14 in the exemplary embodiment shown, but other drive options can also be provided. The displacement of the workpiece carriage 14 is necessary for the workpiece and tool change and for the correct positioning of the workpiece W relative to the tool 6 in the axial direction. The displacement of the tool carriage 11 is necessary for the radial feed movement of the tool W to achieve the required depth of the grooves 4 .

Für den Drehantrieb des Werkstücks W ist ein Elektromotor 20 mit einem nachgeschalteten Riementrieb 21 vorgesehen. Ein ähnlicher Antrieb 22, 23 ist für die Drehung des Werkzeugs 6 vorgesehen, jedoch mit einer zusätzlichen Einrichtung 24 zum Einstellen verschiedener Drehzahlen. Diese Einrichtung 24 kann als Schaltgetriebe, Riemen-Vorgelege oder mit Wechselrädern ausgeführt sein. Die Motoren 20, 22 sind elektronisch gekoppelt, die Werkstück- und die Werkzeugachse laufen exakt im Übersetzungsverhältnis abhängig von der Anzahl der Nuten. Wenn das Werkstück W beispielsweise mit einer Drehzahl von 100/min angetrieben wird und das Werkstück soll drei Nuten 4 erhalten, dann muß das Werkzeug 6 mit der dreifachen Drehzahl, also 3000/min, angetrieben werden. Jede Abweichung würde unweigerlich zu einer Verfälschung der Nutenform führen.An electric motor 20 with a belt drive 21 connected downstream is provided for the rotary drive of the workpiece W. A similar drive 22, 23 is provided for rotating the tool 6 , but with an additional device 24 for setting different speeds. This device 24 can be designed as a manual transmission, belt countershaft or with change gears. The motors 20, 22 are electronically coupled, the workpiece and tool axes run exactly in the gear ratio depending on the number of grooves. If the workpiece W is driven, for example, at a speed of 100 / min and the workpiece is to have three grooves 4 , then the tool 6 must be driven at three times the speed, that is 3000 / min. Any deviation would inevitably distort the shape of the groove.

Bei dem Werkzeug 6 handelt es sich um einen Einzahnfräser (Schlagmesser), wie er in Fig. 6 dargestellt ist. An einem in eine Aufnahmehülse 34 einspannbaren Schaft 30 mit einem Bund 31 ist eine Schneidplatte 32 befestigt, derart, daß ihr größter Abstand a zur Drehachse dem Durchmesser dN der jeweils zu fräsenden Nuten entspricht. Dieser Abstand a, der dem halben Fräserdurchmesser dF entspricht, wird empirisch oder rechnerisch ermittelt. Die Form der Schneidplatte 32 entspricht völlig dem Querschnitt der Nuten 4, so daß keine weiteren Einstell- und Zustellmöglichkeiten vorzusehen sind mit Ausnahme der beiden genannten. Selbstverständlich sind auch andere Nutquerschnitte als der in Fig. 1 dargestellte möglich. Am der Schneidplatte abgewendeten Ende des Schaftes 30 ist in bekannter Weise eine Einstellschraube 33 mit Kontermutter angeordnet zum Voreinstellen des Werkzeugs in der Aufnahmehülse 34, die ihrerseits in die Aufnahme 12 der Maschine einspannbar ist. Außerdem ist am Schaft 30 eine Ausnehmung 35 für eine Klemmschraube 36 vorhanden. The tool 6 is a single tooth milling cutter (fly knife), as shown in FIG. 6. A cutting plate 32 is fastened to a shaft 30 with a collar 31 which can be clamped in a receiving sleeve 34 , such that its greatest distance a from the axis of rotation corresponds to the diameter d N of the grooves to be milled in each case. This distance a, which corresponds to half the milling cutter diameter d F , is determined empirically or mathematically. The shape of the cutting plate 32 corresponds entirely to the cross section of the grooves 4 , so that no further adjustment and delivery options are to be provided with the exception of the two mentioned. Of course, other groove cross sections than the one shown in FIG. 1 are also possible. At the end of the shank 30 facing away from the cutting plate, an adjusting screw 33 with a lock nut is arranged in a known manner for presetting the tool in the receiving sleeve 34 , which in turn can be clamped into the receptacle 12 of the machine. In addition, there is a recess 35 on the shaft 30 for a clamping screw 36 .

BegriffslisteList of terms

 1 Schaltmuffe
 2 Bund
 3 Innenverzahnung
 4 taschenförmige Nute
 5 Fräser
 6 Werkzeug
 7 Drehrichtung von 1
 8 Drehrichtung von 5
10 Maschinenbett
11 Werkzeugschlitten
12 Aufnahme
13 Pfeilrichtung
14 Werkstückschlitten
15 Aufnahme
16 Motor
17 Motor
18 Kugelgewindetrieb
19 Kugelgewindetrieb
20 E-Motor
21 Riementrieb
22 E-Motor
23 Riementrieb
24 Wechselräder-Einrichtung
30 Schaft
31 Bund
32 Schneidplatte
33 Einstellschraube
34 Aufnahmehülse
35 Ausnehmung
36 Klemmschraube
a = Abstand
dF = Fräserdurchmesser
di = Bohrungsdurchmesser
dN = Nutdurchmesser
h = Nut-Tiefe
C = Werkstückachse
X = Werkzeugachse
W = Werkstück 1 shift sleeve
2 frets
3 internal teeth
4 pocket-shaped grooves
5 cutters
6 tools
7 direction of rotation of 1
8 direction of rotation of 5
10 machine bed
11 tool slides
12 recording
13 arrow direction
14 workpiece slides
15 recording
16 engine
17 engine
18 ball screw drive
19 Ball screw drive
20 electric motor
21 belt drive
22 electric motor
23 belt drive
24 change gear set
30 shaft
31 fret
32 insert
33 adjusting screw
34 receiving sleeve
35 recess
36 clamping screw
a = distance
d F = cutter diameter
d i = bore diameter
d N = groove diameter
h = groove depth
C = workpiece axis
X = tool axis
W = workpiece

Claims (2)

1. Verfahren zum Einfräsen von sichelförmigen Taschen in die Innenwand der Bohrung eines zylindrischen Hohlkörpers (Werkstück W), insbesondere von Rastnuten in eine Innenverzahnung von Schaltmuffen und ähnlichen Getriebeteilen, mit einem Fräswerkzeug, dessen Kontur dem Querschnitt der zu fräsenden Taschen bzw. Rastnuten entspricht, wobei dessen Drehachse (X) parallel zur Drehachse (C) des Werkstückes (W) ausgerichtet wird, und wobei dem Fräswerkzeug ein bezüglich der Drehachse (C) des Werkstückes (W) radialer Vorschub erteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Fräswerkzeug ein Einzahnfräser (G) verwendet wird, daß das Werkstück (W) kontinuierlich um seine Drehachse (C) gedreht wird und daß der Einzahnfräser (G) für n zu fräsende Taschen mit n-facher Drehzahl gegenüber der Drehzahl der Werkstückdrehung angetrieben wird.1. Method for milling crescent-shaped pockets into the inner wall of the bore of a cylindrical hollow body (workpiece W), in particular of locking grooves in an internal toothing of shift sleeves and similar gear parts, with a milling tool, the contour of which corresponds to the cross section of the pockets or locking grooves to be milled, the axis of rotation (X) of which is aligned parallel to the axis of rotation (C) of the workpiece (W), and wherein the milling tool is given a radial feed with respect to the axis of rotation (C) of the workpiece (W), characterized in that a single-tooth milling cutter ( G) is used that the workpiece (W) is rotated continuously about its axis of rotation (C) and that the single tooth cutter (G) for n pockets to be milled is driven at n times the speed of the speed of the workpiece rotation. 2. Fräsmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau:
  • a) auf einem Maschinenbett (10) sind ein Werkzeugschlitten (11) und ein Werkstückschlitten (14) horizontal verschiebbar und dafür antreibbar angeordnet;
  • b) der Werkzeugschlitten (11) ist mit einer drehangetriebenen Aufnahme (12) für ein auswechselbares Schlagmesser als Werkzeug (6) ausgerüstet;
  • c) der Werkstückschlitten (14) ist mit einer drehangetriebenen Aufnahme (15) für ein auswechselbares Werkstück (W) ausgerüstet, wobei die Drehachse (X) des Werkstücks (W) achsparallel zu der (X) des Werkzeugs (6) liegt;
  • d) der Werkzeugschlitten (11) ist quer zur Werkstückachse (C) vorschubbeweglich;
  • e) der Werkstückschlitten (14) ist in Richtung der Werk­ stückachse (C) verschiebbar;
  • f) am Werkzeugschlitten (11) ist eine Einrichtung (24) vorhanden zur Drehzahlanpassung des Werkzeugs (6) an die Anzahl n der zu fräsenden Taschen (4).
2. Milling machine for performing the method according to claim 1, characterized by the following structure:
  • a) on a machine bed ( 10 ), a tool slide ( 11 ) and a workpiece slide ( 14 ) are horizontally displaceable and arranged to be driven;
  • b) the tool slide ( 11 ) is equipped with a rotationally driven receptacle ( 12 ) for a replaceable fly knife as a tool ( 6 );
  • c) the workpiece carriage ( 14 ) is equipped with a rotationally driven receptacle ( 15 ) for an exchangeable workpiece (W), the axis of rotation (X) of the workpiece (W) being axially parallel to that (X) of the tool ( 6 );
  • d) the tool slide ( 11 ) can be moved transversely to the workpiece axis (C);
  • e) the workpiece carriage ( 14 ) is displaceable in the direction of the workpiece axis (C);
  • f) on the tool slide ( 11 ) there is a device ( 24 ) for adapting the speed of the tool ( 6 ) to the number n of pockets ( 4 ) to be milled.
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