EP1330338A1 - Multi-purpose machine - Google Patents

Multi-purpose machine

Info

Publication number
EP1330338A1
EP1330338A1 EP01978451A EP01978451A EP1330338A1 EP 1330338 A1 EP1330338 A1 EP 1330338A1 EP 01978451 A EP01978451 A EP 01978451A EP 01978451 A EP01978451 A EP 01978451A EP 1330338 A1 EP1330338 A1 EP 1330338A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
tool
machining
machine according
machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP01978451A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1330338B1 (en
Inventor
Anton Horsky
Paul Dieter Scharpf
Wolf-Dietrich Voss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAG IAS GmbH Eislingen
Original Assignee
Boehringer Werkzeugmaschinen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7660711&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1330338(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Boehringer Werkzeugmaschinen GmbH filed Critical Boehringer Werkzeugmaschinen GmbH
Publication of EP1330338A1 publication Critical patent/EP1330338A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1330338B1 publication Critical patent/EP1330338B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Revoked legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B5/00Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/36Single-purpose machines or devices
    • B24B5/42Single-purpose machines or devices for grinding crankshafts or crankpins

Definitions

  • the invention relates to the machining of workpieces by means of material-removing, preferably mechanical, material-removing methods and devices in this regard, the workpieces comprising rotationally symmetrical surfaces which are arranged both centrally and eccentrically with respect to the central axis of the workpiece and, if appropriate, furthermore end surfaces which are to be machined.
  • a typical workpiece of this type is crankshafts, in which the outer surfaces of the main bearings represent the central rotationally symmetrical surfaces and the outer surfaces of the pin bearings represent the eccentric rotationally symmetrical surfaces.
  • the machining of the end pegs or end flanges small or large outer diameter, which represent the end region and thus the end region and therefore the region used for clamping in chucks, pose a difficulty, and the machining of cheek side surfaces associated with the decrease in large amounts of material.
  • Crankshafts are typical representatives of workpieces that combine the following problems: Both centrally and eccentrically positioned, rotationally symmetrical workpiece surfaces must be machined,
  • the workpiece Due to its geometry, the workpiece is not very resistant to machining forces, especially those applied radially.
  • external milling a disc-shaped milling cutter, whose axis of rotation lies parallel to the axis of rotation of the workpiece, works primarily with the corresponding outer surface of the workpiece with the cutting edges arranged on its outer circumference
  • external cylindrical grinding instead of the disc-shaped milling tool described above, a disc-shaped grinding disc is positioned in the same position as the workpiece ) are used.
  • the shortest possible machining time - including set-up and dead times - per crankshaft on the one hand and low tool and energy costs on the other hand are the decisive parameters, depending on the surface qualities that can be achieved (roundness, roughness depth, etc.) .), which may necessitate subsequent finishing steps such as grinding and / or finishing.
  • the machining processes that remove by means of mechanical cutting edges are still preferred for large series production.
  • the focus is currently on machining by means of rotary rooms or rotary rotary rooms.
  • the eccentric, rotationally symmetrical surfaces that is to say, for example, the hub bearing locations, external round milling is currently preferred. Since the lifting bearing point rotates around the central axis of the workpiece during machining - so that all circumferential points can be machined from one side - it is also necessary to track the corresponding tool very precisely in terms of time and geometry. In order to achieve this, tool-based methods are preferred for machining these eccentric rotationally symmetrical surfaces. If workpiece-based processes were used - to achieve a high cutting speed and thus efficient machining - the workpiece would rotate so quickly that it would not be possible to track the tool, or the speeds of the workpiece that could be achieved and thus the cutting speeds would not be competitive.
  • the currently preferred methods are usually used in successive series production on separate machines.
  • the end areas in the case of a crankshaft thus end journal and end flange, are pre-machined separately at least on the circumference, possibly also on the end face, in order to define defined clamping surfaces for further processing to have available.
  • the surface areas to be machined are only referred to as rotationally symmetrical surfaces, since this is by far the largest proportion of machining cases.
  • rotationally symmetrical surfaces such as the cams of camshafts, can also be machined analogously.
  • crankshafts and similar parts at the relevant processing points hub bearings, main bearing points, cheek side surfaces, end journals / end flange
  • the workpiece is to be clamped on the central axis in all machining steps and driven in rotation about this axis in order to avoid the use of mechanically very complex and expensive so-called cycle chucks, which additionally severely restrict the flexibility of a machine, since they depend on the dimensions of the machining crankshaft must be turned off.
  • cycle chucks which additionally severely restrict the flexibility of a machine, since they depend on the dimensions of the machining crankshaft must be turned off.
  • the speed of the workpiece can be kept so low that optimum tool tracking and thus optimal dimensional accuracy of these surfaces is ensured.
  • the workpiece which is mounted in spindles in its end areas and can be driven in rotation by means of chucks, can be selected from the two sides using different drives driven, whereby one drive provides the highest possible speeds for the workpiece-based machining processes, which on the other hand only require low torques, while the other drive only has to apply the low necessary workpiece speeds for tool-based machining processes, but with high torque and compliance with defined Rotational position of the workpiece, thus also a possibility of positioning the rotational position of the workpiece with respect to this spindle.
  • this slow drive is preferably also with a self-locking, realized by means of z. B. worm / worm gear ratio. Both drives can be driven by separate motors (preferred) or a common motor, but at least the self-locking slow drive train should be used. B. between the spindle and the self-locking point or between the chuck and spindle.
  • the spindles In order to also be able to machine the end pin and end flange, at least their outer surfaces, the spindles must have a centering tip in addition to a conventional chuck, such as a three-jaw chuck, with centering tip and the jaws of the jaw chuck relative to one another in the axial direction (Z direction) are movable, for example by using chucks retractable jaws. In this way, it is possible to connect one end region in a rotationally fixed manner to the respective spindle by means of chucking, while the other end region to be machined is supported only by a centering tip.
  • a conventional chuck such as a three-jaw chuck
  • the end area accommodated in the slow spindle can - due to the drive by the fast spindle - be operated at high speeds and thus with the workpiece-based machining method also used for the central bearings, e.g. B. turn-turn rooms are edited.
  • Cuts made of hard metal or cutting ceramic would be damaged too quickly at these low workpiece speeds.
  • the other option is to machine this end area analogously to the low workpiece speed using tool-based methods, for example using external round milling.
  • the disadvantage here is the slightly poorer achievable surface quality compared to workpiece-based methods. Since generally the same minimum surface quality requirements are set for all workpiece surfaces of the same type, for example all central bearing points, this end flange machining may not achieve a quality requirement that can be achieved for all other center bearing points due to the more suitable machining process.
  • a clamping by means of chuck is generally necessary first on the unprocessed outer circumference of the workpiece, at least this corresponding chuck must have compensating clamping jaws.
  • a rotational position fixation of the workpiece relative to one of the spindles must be present on one of the spindles, for example a rotational position stop or straightening jaws in the corresponding jaw chuck.
  • the external round milling cutters are chosen to be relatively narrow, so that they can be used for all crankshafts to be produced.
  • the milling cutter must be axially moved - be it continuously or step by step - until the entire width of the bearing has been machined.
  • the milling cutter must be movable in the Z direction, i.e. the tool support must have a Z slide, and on the other hand, the cutting edges of the milling cutter must not only be present on its outer circumference, but also in the outer edge area of the end face to be able to cut on the end face with continuous infeed in the Z direction. Otherwise, only axial section-by-section machining via grooving and circumferential machining is possible.
  • Tool base body may be arranged so that only a single tool unit would be necessary on the machine.
  • Figures 5 basic representations with right-hand drive of the workpiece
  • FIG. 6 shows a section along the line VI-VI of FIG. 1.
  • Fig. 1a shows a machine tool that a workpiece, for example the crankshaft 1 shown, which both central surfaces 2, z. B. main bearing points, as well as eccentric surfaces 3, for example hub bearing points, rotatably drivable at the end regions and processed.
  • the axial end region of the workpiece is accommodated in the holding devices of two mutually directed, mutually aligned spindles 15, 16.
  • Both jaw chucks 20 and 21 and centering tips 22, 23, which are arranged on each of the spindles 15, 16, serve as receiving devices.
  • the spindles 15, 16 are arranged on the bed 14 of the machine, as are the tool supports 12, 13, each of which carries a tool unit which can be driven to rotate about an axis parallel to the axis of rotation (Z axis) of the workpiece (C2 axis) is.
  • the tool supports 12, 13 can be moved in a defined manner in the X direction, that is to say transversely to the axial Z direction, on the respective Z slide 26, 27 which can be moved in the Z direction.
  • the Z slide is along the Z guides 33 traversable.
  • the tool units are generally disk-shaped tool base bodies, the tool base body 18 of the one tool support 12 in the outer circumferential region being equipped with cutting edges which can be used for a workpiece-based method, for example with rotary cutting edges or rotary rotary cutting edges.
  • this tool base body 18 does not necessarily have to be able to be rotated in a defined manner over a full 360 °, but pivoting through smaller angular ranges around the C2 axis is sufficient. However, taking a defined rotational position of the tool base body 18 is necessary.
  • this basic tool body 18 is shown when machining a central, rotationally symmetrical surface 2, namely a central bearing.
  • the other basic tool body 19 is equipped with cutting edges of a tool-based method, for example with milling cutting edges, in its outer circumferential area, which are accordingly preferably distributed over the entire circumference of the disk-shaped basic body 19, in particular evenly distributed.
  • the tool body 19 of this tool-based method must accordingly be able to be driven over more than 360 °, in particular over any number of revolutions.
  • the Z guides 33 are so long that both tool base bodies 18, 19 can reach any axial position on the workpiece in the Z direction, in particular also the end regions, namely the end pin 5 shown in FIG. 1a on the right end of the crankshaft and the one on the left End of crankshaft 1 shown end flange 6, which has a larger outer diameter than the end pin 5.
  • crankshaft is preferably at both ends in the respective jaw chucks 20, 21 during processing, that is to say with the aid of radially gripping clamping jaws 20a, 20b, ..., 21a, 21b, ... held and driven in rotation.
  • the entire headstock, in which one of the spindles, for. B. the spindle 16 is mounted, in the Z direction relative to the bed 14 of the machine can be moved in a defined manner.
  • This enables workpieces of different lengths to be machined and also makes it easier to load and unload the machine with workpieces.
  • 1b shows a machine tool which differs from the solution according to FIG. 1a in that the tool support 13 with the associated tool base body 19, which carries the cutting edges for the tool-based method or methods, is missing.
  • FIG. 2a shows the machine according to FIG. 1a from the left side in a section along the line III-III. It can be seen that the headstock carrying the spindle 16 rests movable over the trough of a trough-shaped bed 14 in the Z direction.
  • the guide plane of the Z-slide 27 relative to the bed 14 is also not horizontal or vertical, but inclined at an angle of approximately 40-50 ° with respect to the horizontal.
  • FIG. 2b shows a bed construction with a bed 14 ', which is symmetrical with respect to the Z direction, that is to say it carries a Z-slide 26', 27 'on two oppositely arranged guide surfaces, each of which in turn has one in X1 or X2 direction, which strive apart in a V-shape upwards, carry movable tool support 12 ', 13' with corresponding tool base bodies 18 ', 19'.
  • Figures 3a and 3b show the left and right headstock of the machine.
  • the respective spindle 15 or 16 is rotatably mounted in the headstock, not specified, and is axially fixed.
  • the jaw chuck 20 or 21 with the clamping jaws 20a, ..., 21a, ... sits on the front end of the spindle and is connected to it in a rotationally fixed manner.
  • Both the spindle 15 and 16 as well as the jaw chuck 20 and 21 are hollow throughout in the center in the Z direction, and in this cavity the centering tip 22 and 23 is mounted, which also comes forward from the jaw chuck 20 and 21 can be positioned above.
  • the centering tip is rotatably mounted in relation to the spindle and jaw chuck and can be moved in the axial position.
  • Fig. 3a - as in Figures 1 - the workpiece, namely the crankshaft 1, is shown with the end flange 6 at the left end and the end pin 5 at the right end.
  • crankshaft 1 is held on the left-hand side by the clamping jaws 20a, 20b,... Of the jaw chuck 20 abutting and tensioning the outer circumference of the end flange 6, the centering tip 22 additionally engaging in the corresponding centering bore 36.
  • the crankshaft is held exclusively by means of the centering tip 23 which engages in the centering bore 37 and which accordingly protrudes further relative to the associated jaws 21a, 21b, ... of the jaw chuck 21.
  • the Z position of the centering tip 23 is analogous to the other centering tip 22 by means of a centering stop 35 which can be fixed in the axial position fixed by z.
  • the thread between the centering stop 34/35 and the surrounding spindle 15, 16 is self-locking.
  • the two spindle sides also differ fundamentally with regard to the mutual drives:
  • One, for example the left, spindle 15 can be driven at high speeds by means of a motor M which is mounted on the headstock and, for example via a belt drive and related pulleys 28, 29, drives the spindle 15 in rotation about the Z axis.
  • a motor M which is mounted on the headstock and, for example via a belt drive and related pulleys 28, 29, drives the spindle 15 in rotation about the Z axis.
  • the other, e.g. B. right hand, spindle 16, on the other hand, can be driven slowly by means of a further motor, not shown, via a gear pair by the worm wheel 38 being connected in a rotationally fixed manner to the spindle 16, while the motor, not shown, drives the worm 39.
  • This drive train can be uncoupled, for example by disengaging the worm 39 and worm wheel 38, or by disengaging a clutch (not shown) in this drive train.
  • Figures 4 and 5 show typical clamping situations of the workpiece, for example a crankshaft 1, when machining the different areas of the workpiece.
  • the machine / method according to the invention is not designed for the highest possible machining efficiency, but rather for complete machining of centric, eccentric and end faces on the same machine, z.
  • the end areas of the crankshaft are preferably also machined in order to largely avoid pre-machining - except for the introduction of centering holes for the centering tips.
  • the peripheral surfaces of the end flange 6 and the end pin 5, on which the jaws of the jaw chuck are to engage are preferably processed first, and - if necessary and desired - the respective end faces 5a and 6a, respectively.
  • the end region to be machined is preferably held exclusively by means of a centering tip, while the drive takes place from the other end of the workpiece via the spindle there, in order to make the corresponding tool in the end region accessible at all.
  • FIGS. 4a-4d show situations in which the crankshaft at the left end by means of the jaws 20a, 20b,... Of the jaw chuck 20 on the circumference of the left end region, that is to say, for example. B. the end flange 6 there, clamped and driven in rotation. In the solution according to FIGS. 3a, 3b, this is the quickly drivable spindle 15.
  • the other, right-hand end, of the workpiece must be freely rotatable, since a synchronous drive with a likewise high speed is not possible by means of the slow rotary drive of the right spindle 16 provided on the right side.
  • the other possibility is to clamp the right end, i.e. the slow spindle drive, of the crankshaft in the jaw chuck there, but to decouple the drive train of the right chuck, for example by disengaging the worm 39 from the worm wheel 38 of the drive train, as in Fig 4e shown.
  • the workpiece can be driven at high speed and thus all the central machining surfaces on the workpiece by means of a machining method on the workpiece such as Turning, turning rooms or turning-turning rooms can be edited.
  • This also includes the end pin 5 arranged on the right side and its end surface 5a, which can be machined up to close to the right centering tip 23 in engagement.
  • the workpiece must also be in a defined Z position.
  • the right centering tip together with the workpiece can be pushed to the left until the right centering tip 23 reaches a centering stop 35 ', for example in the form of the centering stop 35 shown in FIG. 3.
  • the force F2 acting from right to left, with which the right centering tip 23 is acted upon is greater than the opposing force F1, with which the left centering tip 22 is acted upon.
  • Fig. 4c differs from the solution according to Fig. 4b in that - with the same relation of left to right force of the two centering tips - the left centering tip, which is acted upon by the higher force, presses against a longitudinal centering stop 34 '. This must also happen - as in the solution according to FIG. 4b - before the jaws 20a, 20b of the left jaw chuck 20 are closed.
  • 5 shows the drive of the crankshaft from the right side, that is to say via the slow drive train. 5, the right end, for example the end pin 5, of the crankshaft 1 is clamped on the circumference of the jaws 21a, 21b of the right jaw chuck 21, which can be driven slowly rotating by the associated spindle 16.
  • the eccentric surfaces, lateral surfaces as well as end surfaces, of the workpiece are machined using a tool-based method, the tool having to be adjusted in the X direction, as explained with reference to FIG. 6.
  • the opposite left end of the workpiece - according to FIGS. 5a and 5b - is also received between the jaws 20a, 20b, ... of the jaw chuck 20 there, since the drive train on the left side is not self-locking and from the right drive train below Conveying the workpiece spinning empty with driven.
  • idling which is idling, rather serves to dynamically damp the workpiece during machining.
  • the tool-based methods used here such as milling, place a greater dynamic load on the workpiece than the tool-based methods because of the interrupted cut.
  • the left centering tip 22 can remain in engagement on the workpiece on the left side.
  • the other possibility according to FIG. 5b is to select the force F1 acting on the crankshaft from left to right by means of the left centering tip 22 or the left jaw chuck 20 in the Z direction than the opposing force F2 and the workpiece thereby against one press workpiece stop 44 'on the right.
  • the workpiece can also be held on the left only by the centering tip, so that the jaws of the chuck are lifted off the workpiece there.
  • FIG. 6 shows the machining of a crank bearing H1 of the crankshaft, which is tensioned and driven in rotation on the central bearing ML. From this it can be seen that when the crankshaft is rotated about the Z direction, the displacement of the crank pin H1 to be machined in the X direction must be compensated for by corresponding tracking of the machining tool, for example the rotating tool base body 18, to the same extent in the analog direction. From this it also becomes clear that the diameter of the tool base body must be selected large enough to ensure machining at the most distant position of such an eccentric workpiece surface from the axis of rotation C2 of the tool base body.

Abstract

The invention concerns a method and an apparatus in which crankshafts and similar components can be machined at the relevant machining locations (big-end bearing locations, main bearing locations, side cheek side surfaces, end journal/end flange) on one machine and thus with a low level of expenditure in terms of investment items and nonetheless overall in highly time-efficient manner, by mechanical material removal in one and the same machine, wherein in all machining steps the workpiece is gripped on the central axis and is drivable in rotation and the concentric rotationally symmetrical surfaces are machined by workpiece-based methods.

Description

Kombimaschine Combination machine
I. AnwendungsgebietI. Field of application
Die Erfindung betrifft die Bearbeitung von Werkstücken mittels materialabtragender, vorzugsweise mechanisch materialabtragender, Verfahren und diesbezüglicher Vorrichtungen, wobei die Werkstücke sowohl zentrisch als auch exzentrisch bezüglich der zentrischen Achse des Werkstückes angeordnete, rotationssymmetrische Flächen und ggf. darüber hinausgehend Stirnflächen umfasst, die bearbeitet werden sollen.The invention relates to the machining of workpieces by means of material-removing, preferably mechanical, material-removing methods and devices in this regard, the workpieces comprising rotationally symmetrical surfaces which are arranged both centrally and eccentrically with respect to the central axis of the workpiece and, if appropriate, furthermore end surfaces which are to be machined.
II. Technischer HintergrundII. Technical background
Ein typisches derartiges Werkstück sind Kurbelwellen, bei denen die Mantelflächen der Hauptlager die zentrischen rotationssymmetrischen Flächen darstellen und die Mantelflächen der Hublager die exzentrischen rotationssymmetrischen Flächen. Darüber hinaus stellen die Bearbeitungen der zwar zentrischen, jedoch den Endbereich und damit den zum Spannen in Futtern verwendeten Bereich dar- stellenden Endzapfen bzw. Endflansche (kleiner bzw. großer Außendurchmesser) eine Schwierigkeit dar, und die mit Abnahme großer Materialmengen verbundene Bearbeitung von Wangenseitenflächen.A typical workpiece of this type is crankshafts, in which the outer surfaces of the main bearings represent the central rotationally symmetrical surfaces and the outer surfaces of the pin bearings represent the eccentric rotationally symmetrical surfaces. In addition, the machining of the end pegs or end flanges (small or large outer diameter), which represent the end region and thus the end region and therefore the region used for clamping in chucks, pose a difficulty, and the machining of cheek side surfaces associated with the decrease in large amounts of material.
Kurbelwellen sind typische Vertreter von Werkstücken, die folgende Probleme in sich vereinen: Es sind sowohl zentrisch als auch exzentrisch positionierte, rotationssymmetrische Werkstückflächen zu bearbeiten,Crankshafts are typical representatives of workpieces that combine the following problems: Both centrally and eccentrically positioned, rotationally symmetrical workpiece surfaces must be machined,
es sind zusätzlich Stirnflächen zu bearbeiten,end faces must also be machined,
es müssen auch die Endbereiche des Werkstückes, an denen normalerweise die Spannung in den Futtern der Maschine erfolgt, bearbeitet werden, und diese müssen in hohem Maße hinsichtlich Rundheit und Mittenfluchtung mit den übrigen Bereichen des Werkstückes übereinstimmen,the end areas of the workpiece, on which the clamping in the machine chucks normally takes place, must also be machined, and these must correspond to a high degree with regard to roundness and center alignment with the other areas of the workpiece,
das Werkstück ist aufgrund seiner Geometrie wenig widerstandsfähig gegen vor allem radial aufgebrachte Bearbeitungskräfte.Due to its geometry, the workpiece is not very resistant to machining forces, especially those applied radially.
Zur Bearbeitung der einzelnen Flächen steht die bekannte Palette von material- abtragenden Bearbeitungsverfahren zur Verfügung, beginnend mit den spanabhebenden Bearbeitungsverfahren, deren Werkzeuge über eine geometrisch definierte Schneide verfügen. Diese Verfahren lassen sich in die folgenden zwei Gruppen aufteilen:The well-known range of material-removing machining processes is available for machining the individual surfaces, starting with the machining processes whose tools have a geometrically defined cutting edge. These methods can be divided into the following two groups:
- werkstückbasierte Verfahren, also Verfahren, bei denen die gewünschte Schnittgeschwindigkeit (Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstückoberfläche und der daran arbeitenden Schneide des Werkzeuges) primär durch die Rotationsgeschwindigkeit des Werkstückes erreicht wird: Längsdrehen, Plandrehen, Räumen, Dreh-Räumen (die Räumschneiden sind auf dem Umfang eines runden Werkzeuggrundkörpers angeordnet, welches sich bei der Bearbeitung dreht, jedoch langsamer als das Werkstück), Dreh-Dreh- Räumen (in Ergänzung zum vorbeschriebenen Drehräumen befinden sich auf dem Werkzeuggrundkörper auch Dreh Werkzeuge, bei deren Einsatz das Drehräumwerkzeug nicht rotiert, sondern linear in X- oder Z-Richtung bezüg- lieh des Werkstückes zum Längs- bzw. Plandrehen verfahren wird), Finishen- Workpiece-based processes, i.e. processes in which the desired cutting speed (relative speed between the workpiece surface and the cutting edge of the tool working on it) is primarily achieved by the speed of rotation of the workpiece: longitudinal turning, facing turning, broaching, turning broaching (the broaching blades are on the circumference of a arranged round tool body, which rotates during machining, but slower than the workpiece), turning-broaching (in addition to the above-mentioned turning broaching, there are also turning tools on the tool base body, when using the turning broaching tool does not rotate, but linearly in X - or Z direction with respect to the workpiece for longitudinal or face turning), finish
(Schleifen mit im wesentlichen stillstehendem Finish-Werkzeug; noch feinere Körnung als Schleifwerkzeuge) und werkzeug-basierte Verfahren, bei denen also die Schnittgeschwindigkeit primär durch die Bewegung, insbesondere Rotation, des Werkzeuges erzielt wird: Orthogonalfräsen (ein Fräswerkzeug, das mit seiner Rotationsachse lotrecht auf der zu bearbeitenden rotationssymmetrischen Fläche steht, be- arbeitet diese primär mit den auf der Stirnfläche des Fräsers vorhandenen(Grinding with essentially stationary finishing tool; even finer grit than grinding tools) and Tool-based processes, in which the cutting speed is primarily achieved through the movement, especially rotation, of the tool: Orthogonal milling (a milling tool that is perpendicular to the rotationally symmetrical surface with its axis of rotation, it primarily works with that on the End face of the milling cutter available
Stirnschneiden), Außenfräsen (ein scheibenförmiger Fräser, dessen Rotationsachse parallel zur Rotationsachse des Werkstückes liegt, arbeitet primär mit den auf seinem Außenumfang angeordneten Schneiden die entsprechende Mantelfläche des Werkstückes), Außenrundschleifen (anstelle des vorbeschriebenen scheibenförmigen Fräswerkzeuges wird in gleicher Positionierung zum Werkstück eine scheibenförmige Schleifscheibe eingesetzt).Face cutting), external milling (a disc-shaped milling cutter, whose axis of rotation lies parallel to the axis of rotation of the workpiece, works primarily with the corresponding outer surface of the workpiece with the cutting edges arranged on its outer circumference), external cylindrical grinding (instead of the disc-shaped milling tool described above, a disc-shaped grinding disc is positioned in the same position as the workpiece ) are used.
Dabei sind die jeweils letztgenannten Vertreter in beiden Gruppen bereits Verfahren mit geometrisch nicht definierter Schneide.The last-mentioned representatives in both groups are already processes with a geometrically undefined cutting edge.
Hinzu kommen noch Verfahren, die Material abtragen ohne eine mechanisch wirkende Schneide, beispielsweise Elektroerosionsverfahren, Materialabtrag mittels Laser etc., bei denen jedoch nur geringe Relativgeschwindigkeiten zwischen Werkzeug und Werkstück notwendig sind, und diese Relativgeschwindigkeit wahlweise durch Bewegung des Werkstückes und/oder des Werkzeuges zur Verfügung gestellt werden kann.There are also processes that remove material without a mechanical cutting edge, for example electro-erosion processes, material removal using a laser, etc., which, however, only require low relative speeds between the tool and the workpiece, and this relative speed either by moving the workpiece and / or the tool Can be made available.
Für die Großserienproduktion von derartigen Werkstücken wie etwa PKW-Kurbelwellen sind eine möglichst kurze Bearbeitungszeit - einschließlich Rüst- und Tot- Zeiten - pro Kurbelwelle einerseits sowie niedrige Werkzeug- und Energiekosten andererseits die entscheidenden Paramater, abhängig von den dabei erzielbaren Oberflächenqualitäten (Rundheit, Rauhtiefe etc.), die die Notwendigkeit nachfolgender Endbearbeitungsschritte wie Schleifen und/oder Finishen bedingen können.For the large-scale production of such workpieces such as car crankshafts, the shortest possible machining time - including set-up and dead times - per crankshaft on the one hand and low tool and energy costs on the other hand are the decisive parameters, depending on the surface qualities that can be achieved (roundness, roughness depth, etc.) .), which may necessitate subsequent finishing steps such as grinding and / or finishing.
In diesem Sinne sind zur Zeit für die Großserienfertigung nach wie vor die mittels mechanischer Schneide abtragenden Bearbeitungsverfahren zu präferieren. Dabei steht momentan bezüglich der zentrischen rotationssymmetrischen Flächen die Bearbeitung mittels Drehräumen oder Dreh-Drehräumen im Vordergrund. Hinsichtlich der exzentrischen rotationssymmetrischen Flächen, also beispielsweise den Hublagerstellen, wird derzeit das Außenrundfräsen bevorzugt. Da die Hubla- gerstelle während der Bearbeitung - damit alle Umfangspunkte von einer Seite aus bearbeitet werden können - um die zentrische Achse des Werkstückes rotiert, ist gleichzeitig eine zeitlich und geometrisch sehr genaue Nachführung des entsprechenden Werkzeuges notwendig. Um dies realisieren zu können, werden für die Bearbeitung dieser exzentrischen rotationssymmetrischen Flächen werkzeug- basierte Verfahren bevorzugt. Bei Einsatz werkstückbasierter Verfahren würde - zur Erzielung einer hohen Schnittgeschwindigkeit und damit einer effizienten Bearbeitung - das Werkstück so schnell rotieren, dass eine Nachführung des Werkzeuges nicht realisierbar wäre, beziehungsweise die so erreichbaren Drehzahlen des Werkstückes und damit Schnittgeschwindigkeiten wären nicht konkurrenzfä- hig.In this sense, the machining processes that remove by means of mechanical cutting edges are still preferred for large series production. With regard to the centric, rotationally symmetrical surfaces, the focus is currently on machining by means of rotary rooms or rotary rotary rooms. With regard to the eccentric, rotationally symmetrical surfaces, that is to say, for example, the hub bearing locations, external round milling is currently preferred. Since the lifting bearing point rotates around the central axis of the workpiece during machining - so that all circumferential points can be machined from one side - it is also necessary to track the corresponding tool very precisely in terms of time and geometry. In order to achieve this, tool-based methods are preferred for machining these eccentric rotationally symmetrical surfaces. If workpiece-based processes were used - to achieve a high cutting speed and thus efficient machining - the workpiece would rotate so quickly that it would not be possible to track the tool, or the speeds of the workpiece that could be achieved and thus the cutting speeds would not be competitive.
Die derzeit bevorzugten Verfahren werden in der Großserienfertigung in der Regel auf getrennten Maschinen nacheinander eingesetzt. Zusätzlich werden - meist ebenfalls auf einer separaten Maschine bzw. Station einer Produktionslinie - vor- her die Endbereiche, bei einer Kurbelwelle also Endzapfen und Endflansch, separat wenigstens am Umfang, eventuell auch an den endseitigen Stirnfläche, vorbearbeitet, um definierte Spannflächen für die weitere Bearbeitung zur Verfügung zu haben.The currently preferred methods are usually used in successive series production on separate machines. In addition - usually also on a separate machine or station on a production line - the end areas, in the case of a crankshaft thus end journal and end flange, are pre-machined separately at least on the circumference, possibly also on the end face, in order to define defined clamping surfaces for further processing to have available.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird bei den zu bearbeitenden Mantelflächen zwar nur von rotationssymmetrischen Flächen gesprochen, da dies der weitaus größte Anteil an Bearbeitungsfällen ist. Selbstverständlich können auch nicht rotationssymmetrische, jedoch konvex gekrümmte Außenrundflächen wie etwa die Nocken von Nockenwellen analog bearbeitet werden.For the purposes of the present application, the surface areas to be machined are only referred to as rotationally symmetrical surfaces, since this is by far the largest proportion of machining cases. Of course, non-rotationally symmetrical, but convexly curved outer round surfaces, such as the cams of camshafts, can also be machined analogously.
Gelegentlich wurde auch bereits angedacht, für kleine Stückzahlen, wie etwa Vorserienmodelle von Kurbelwellen etc. die Bearbeitung der zentrischen rotationssymmetrischen Flächen durch werkstück-basierte Bearbeitungsverfahren sowie die Bearbeitung der exzentrischen rotationssymmetrischen Flächen durch werk- zeug-basierte Bearbeitungsverfahren auf einer Maschine durchzuführen, indem dort die beiden entsprechenden Werkzeugeinheiten beide vorhanden sind. Dabei stellten die extrem unterschiedlichen zu realisierenden Drehzahlbereiche des Werkstückantriebes das eine Hauptproblem dar, und die Bearbeitung der Endbereiche der Kurbelwelle das andere Hauptproblem.Occasionally it has already been considered, for small quantities, such as pre-series models of crankshafts, etc., the machining of the centric, rotationally symmetrical surfaces by means of workpiece-based machining processes and perform the machining of the eccentric, rotationally symmetrical surfaces by tool-based machining processes on one machine, in which the two corresponding tool units are both present. The extremely different speed ranges of the workpiece drive to be realized represented the one main problem, and the machining of the end areas of the crankshaft the other main problem.
II. Darstellung der ErfindungII. Presentation of the invention
a) Technische Aufgabea) Technical task
Es ist daher die Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, bei der Kurbelwellen und ähnliche Teile an den ein- schlägigen Bearbeitungsstellen (Hublagerstellen, Hauptlagerstellen, Wangenseitenflächen, Endzapfen/Endflansch) auf einer Maschine und damit mit geringem Aufwand an Investitionsgütern und dennoch insgesamt sehr zeiteffizient bearbeitet werden können.It is therefore the object according to the present invention to provide a method and a device in which crankshafts and similar parts at the relevant processing points (hub bearings, main bearing points, cheek side surfaces, end journals / end flange) on a machine and thus with little effort Capital goods, but can still be processed very efficiently.
b) Lösung der Aufgabeb) solving the problem
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is solved by the features of claims 1 and 13. Advantageous embodiments result from the subclaims.
Dabei soll das Werkstück bei allen Bearbeitungsschritten jeweils auf der zentrischen Achse gespannt und um diese Achse drehend angetrieben werden, um den Einsatz mechanisch sehr aufwendiger und teurer sogenannter Taktfutter zu vermeiden, die zusätzlich die Flexibilität einer Maschine stark einschränken, da sie auf die Abmessungen der zu bearbeitenden Kurbelwelle abgestellt sein müssen. Durch Einsatz von werkstück-basierten Verfahren für die zentrischen Flächen wird dort bereits eine sehr kurze Bearbeitungszeit bei gleichzeitig sehr guter Oberflächenqualität erreicht.The workpiece is to be clamped on the central axis in all machining steps and driven in rotation about this axis in order to avoid the use of mechanically very complex and expensive so-called cycle chucks, which additionally severely restrict the flexibility of a machine, since they depend on the dimensions of the machining crankshaft must be turned off. Through the use of workpiece-based processes for the central surfaces, a very short machining time with a very good surface quality is achieved.
Durch Einsatz der werkzeug-basierten Bearbeitungsverfahren bei exzentrischen Flächen kann die Drehzahl des Werkstückes so niedrig gehalten werden, dass noch eine optimale Nachführung des Werkzeuges und damit eine optimale Maßhaltigkeit dieser Flächen sichergestellt ist.By using the tool-based machining processes on eccentric surfaces, the speed of the workpiece can be kept so low that optimum tool tracking and thus optimal dimensional accuracy of these surfaces is ensured.
Um bei den werkstück-basierten Verfahren einerseits und werkzeug-basierten Verfahren andererseits die realisierbaren, maximalen Schnittgeschwindigkeiten erreichen zu können, wird das Werkstück, welches in seinen Endbereichen in Spindeln gelagert und mittels Futter drehend antreibbar ist, von den beiden Seiten her über unterschiedliche Antriebe wahlweise angetrieben, wobei der eine Antrieb die möglichst hohen Drehzahlen für die werkstückbasierten Bearbeitungsverfahren zur Verfügung stellt, die andererseits nur geringe Drehmomente erfordern, während der andere Antrieb zwar nur die geringen notwendigen Werkstückdrehzahlen für werkzeug-basierte Bearbeitungsverfahren aufbringen muss, jedoch bei hohem Drehmoment und Einhaltung definierter Drehlage des Werkstückes, somit auch einer Positioniermöglichkeit der Drehlage des Werkstückes gegenüber dieser Spindel. Entsprechend ist dieser langsame Antrieb vorzugsweise auch mit einer Selbsthemmung, realisiert mittels z. B. Schnecke/ Schneckenradübersetzung, ausgestattet. Beide Antriebe können von separaten Motoren (bevorzugt) oder einem gemeinsamen Motor aus angetrieben werden, jedoch sollte wenig- stens der selbsthemmende langsame Antriebsstrang z. B. zwischen der Spindel und der selbsthemmenden Stelle oder zwischen Futter und Spindel entkuppelbar sein.In order to be able to achieve the maximum cutting speeds that can be achieved with the workpiece-based processes on the one hand and tool-based processes on the other hand, the workpiece, which is mounted in spindles in its end areas and can be driven in rotation by means of chucks, can be selected from the two sides using different drives driven, whereby one drive provides the highest possible speeds for the workpiece-based machining processes, which on the other hand only require low torques, while the other drive only has to apply the low necessary workpiece speeds for tool-based machining processes, but with high torque and compliance with defined Rotational position of the workpiece, thus also a possibility of positioning the rotational position of the workpiece with respect to this spindle. Accordingly, this slow drive is preferably also with a self-locking, realized by means of z. B. worm / worm gear ratio. Both drives can be driven by separate motors (preferred) or a common motor, but at least the self-locking slow drive train should be used. B. between the spindle and the self-locking point or between the chuck and spindle.
Um zusätzlich auch Endzapfen und Endflansch, wenigstens deren Mantelflächen, bearbeiten zu können, müssen die Spindeln neben einem üblichen Spannfutter, etwa einem Dreibacken-Futter, auch eine Zentrierspitze aufweisen, wobei Zentrierspitze und die Backen des Backenfutters relativ zueinander in Axialrichtung (Z-Richtung) verfahrbar sind, beispielsweise durch Verwendung von Futtern mit rückziehbaren Spannbacken. Auf diese Art und Weise ist es möglich, jeweils einen Endbereich drehfest mittels Futterspannung mit der jeweiligen Spindel zu verbinden, während der andere, momentan zu bearbeitende, Endbereich lediglich durch eine Zentrierspitze abgestützt ist.In order to also be able to machine the end pin and end flange, at least their outer surfaces, the spindles must have a centering tip in addition to a conventional chuck, such as a three-jaw chuck, with centering tip and the jaws of the jaw chuck relative to one another in the axial direction (Z direction) are movable, for example by using chucks retractable jaws. In this way, it is possible to connect one end region in a rotationally fixed manner to the respective spindle by means of chucking, while the other end region to be machined is supported only by a centering tip.
Der in der langsamen Spindel aufgenommene Endbereich kann dabei - aufgrund Antrieb durch die schnelle Spindel - mit hohen Drehzahlen betrieben werden und damit mit dem auch für die Mittellager verwendeten werkstück-basierten Bearbeitungsverfahren, z. B. Dreh-Drehräumen, bearbeitet werden.The end area accommodated in the slow spindle can - due to the drive by the fast spindle - be operated at high speeds and thus with the workpiece-based machining method also used for the central bearings, e.g. B. turn-turn rooms are edited.
Einschränkungen hinsichtlich der Effizienz sind nur im umgekehrten Fall, also bei Bearbeitung des in der schnellen Spindel aufgenommenen Endbereiches, in der Regel dem Endflansch, notwendig: Dieser ist bei Bearbeitung nur durch eine Zentrierspitze gehalten, während das Werkstück auf der gegenüberliegenden Seite durch das Backenfutter der langsamen Spindel in Drehung versetzt wird.Limitations with regard to efficiency are only necessary in the reverse case, i.e. when machining the end area accommodated in the fast spindle, usually the end flange: This is only held by a centering tip when machining, while the workpiece is held on the opposite side by the jaw chuck slow spindle is rotated.
Aufgrund der langsamen Drehzahl des Werkstückes stehen realistisch nur zwei Möglichkeiten der Bearbeitung zur Verfügung:Due to the slow speed of the workpiece, there are only two realistic machining options available:
Entweder Bearbeiten mittels eines der werkstückbasierten Verfahren, wegen niedriger Werkstückdrehzahl jedoch bei sehr niedriger Schnittgeschwindigkeit, mit entsprechender Beschränkung auf hierfür geeignete Schneidstoffe. Beim Drehen ist dies beispielsweise Schnellarbeitsstahl (HSS).Either machining using one of the workpiece-based methods, due to the low workpiece speed but at a very low cutting speed, with the corresponding restriction to suitable cutting materials. When turning, for example, this is high-speed steel (HSS).
Da die übrigen, mittels werkzeug-basierter Verfahren bearbeiteten Flächen, beispielsweise die Mittellager, selbst bei Anwendung des Drehens mit Werkzeugen aus Hartmetall, Schneidkeramik und ähnlichen Hochleistungswerkstoffen bearbeitet werden, müssen derartige HSS-Schneiden allein wegen dieser Endflansch- Bearbeitung zusätzlich auf dem entsprechenden Werkzeuggrundkörper vorgese- hen werden.Since the other surfaces machined using tool-based processes, such as the center bearings, are machined using tools made of hard metal, cutting ceramics and similar high-performance materials, even when turning, such HSS cutting edges must be additionally prepared on the corresponding tool body simply because of this end flange machining - will be.
Schneiden aus Hartmetall oder Schneidkeramik würden bei diesen niedrigen drehzahlen des Werkstückes zu schnell beschädigt werden. Die andere Möglichkeit besteht darin, analog der niedrigen Werkstückdrehzahl mit werkzeug-basierten Verfahren, also beispielsweise mittels Außenrundfräsen, diesen Endbereich zu bearbeiten. Nachteil ist dabei die gegenüber werkstück- basierten Verfahren geringfügig schlechtere erzielbare Oberflächenqualität. Da in der Regel für alle gleichartigen Werkstückoberflächen, beispielsweise alle zentrischen Lagerstellen, übereinstimmende Mindestanforderungen hinsichtlich der Oberflächenqualität gestellt werden, wird durch diese Endflanschbearbeitung unter Umständen eine Qualitätsvorgabe nicht erreicht, die für alle anderen Mittei- lagerstellen aufgrund des geeigneteren Bearbeitungsverfahrens erreichbar ist.Cuts made of hard metal or cutting ceramic would be damaged too quickly at these low workpiece speeds. The other option is to machine this end area analogously to the low workpiece speed using tool-based methods, for example using external round milling. The disadvantage here is the slightly poorer achievable surface quality compared to workpiece-based methods. Since generally the same minimum surface quality requirements are set for all workpiece surfaces of the same type, for example all central bearing points, this end flange machining may not achieve a quality requirement that can be achieved for all other center bearing points due to the more suitable machining process.
Da bei der Bearbeitung mindestens eines der Endbereiche (Endzapfen/ Endflansch) eine Spannung mittels Futter in der Regel zunächst am unbearbeiteten Außenumfang des Werkstückes notwendig ist, muss wenigstens dieses entspre- chende Futter ausgleichende Spannbacken aufweisen. Ebenso muss an einer der Spindeln eine Drehlagenfixierung des Werkstückes gegenüber einer der Spindeln vorhanden sein, beispielsweise ein Drehlagenanschlag oder Richtbacken im entsprechenden Backenfutter.Since, when machining at least one of the end areas (end pin / end flange), a clamping by means of chuck is generally necessary first on the unprocessed outer circumference of the workpiece, at least this corresponding chuck must have compensating clamping jaws. Likewise, a rotational position fixation of the workpiece relative to one of the spindles must be present on one of the spindles, for example a rotational position stop or straightening jaws in the corresponding jaw chuck.
Da, wie vorbeschrieben, derartige Verfahren und Maschinen primär zur Herstellung von Kurbelwellen oder ähnlichen Werkstücken in geringen Stückzahlen, häufig nur in Einzelstücken, dienen, werden die Außenrundfräser relativ schmal gewählt, so dass sie für alle herzustellenden Kurbelwellen eingesetzt werden können. Entsprechend ist dann jedoch - nach der Bearbeitung eines ersten Axialbe- reiches an einem Hublager mittels Außenrundfräsen - eine Axialverfahrung des Fräsers - sei es kontinuierlich oder schrittweise - notwendig, bis die gesamte Lagerbreite bearbeitet ist.Since, as described above, such methods and machines are used primarily for the production of crankshafts or similar workpieces in small quantities, often only in individual pieces, the external round milling cutters are chosen to be relatively narrow, so that they can be used for all crankshafts to be produced. Correspondingly, however - after machining a first axial area on a pin bearing using external round milling - the milling cutter must be axially moved - be it continuously or step by step - until the entire width of the bearing has been machined.
Zu diesem Zweck muss zum einen der Fräser in Z-Richtung verfahrbar sein, also der Werkzeugsupport über einen Z-Schlitten verfügen, und zum anderen müssen die Schneiden des Fräsers nicht nur auf dessen Außenumfang, sondern auch im äußeren Randbereich der Stirnfläche vorhanden sein, um bei kontinuierlicher Zustellung in Z-Richtung auch an der Stirnfläche schneiden zu können. Anderenfalls ist nur die axial abschnittweise Bearbeitung über Einstechen und Umfangsbear- beitung möglich.For this purpose, on the one hand, the milling cutter must be movable in the Z direction, i.e. the tool support must have a Z slide, and on the other hand, the cutting edges of the milling cutter must not only be present on its outer circumference, but also in the outer edge area of the end face to be able to cut on the end face with continuous infeed in the Z direction. Otherwise, only axial section-by-section machining via grooving and circumferential machining is possible.
Sofern ausschließlich die Bearbeitung von Einzelstücken beabsichtigt ist bzw. die Bearbeitungsdauer nur eine sehr untergeordnete Rolle spielt, kann von dem vorbeschriebenen Lösungsgedanken dahingehend abgewichen werden, dass auch die exzentrischen rotationssymmetrischen Flächen und trotz Antriebes während ihrer Bearbeitung über den langsamen Spindelantrieb mit einem werkstück- basierten Bearbeitungsverfahren wie etwa dem Drehen bearbeitet werden. Wie zuvor hinsichtlich der Bearbeitung des im schnellen Spindelfutter aufgenommenen, jedoch nur langsam antreibbaren, Endbereiches beschrieben, erhöht sich dadurch die Bearbeitungszeit für die Hublager und damit der Kurbelwelle insgesamt sehr stark und zusätzlich müssen für diese niedrige Schnittgeschwindigkeit geeignete Schneidstoffe wie etwa HSS-Schneiden vorhanden sein.If only the processing of individual pieces is intended or the processing time only plays a very subordinate role, it can be deviated from the above-mentioned solution in that the eccentric rotationally symmetrical surfaces and despite the drive during their processing via the slow spindle drive with a workpiece-based processing method such as turning. As previously described with regard to the machining of the end area that is accommodated in the fast spindle chuck, but can only be driven slowly, this increases the machining time for the pin bearings and thus the crankshaft very much and in addition suitable cutting materials such as HSS cutters must be available for this low cutting speed ,
Der Vorteil einer solchen Lösung liegt jedoch maschinentechnisch gesehen darin, dass für Hub- und Hauptlager das gleiche Bearbeitungsverfahren eingesetzt, wenn auch bei stark unterschiedlichen Schnittgeschwindigkeiten, und demzufolge mit der Notwendigkeit unterschiedlicher Schneidstoffe. Diese aus unterschied- lichem Material bestehenden Schneiden können entweder wie vorbeschrieben aus zwei getrennten Werkzeugeinheiten, nämlich z. B. Schneiden aus keramischen Schneidstoffen auf einem Werkzeuggrundkörper und HSS-Schneiden auf dem anderen Werkzeuggrundkörper, angeordnet sein. Beide Werkzeugsysteme benötigen jedoch die gleichen Bewegungsmöglichkeiten (neben Verfahren in der X- und Z-Richtung entweder ein Verschwenken um die C2-Achse oder ein Verfahren in Y-Richtung) und können demzufolge identisch aufgebaut und mit einer identischen Steuerung ausgerüstet sein, was die Kosten senkt.The advantage of such a solution, however, in terms of machine technology, is that the same machining process is used for lifting and main bearings, albeit at very different cutting speeds, and consequently with the need for different cutting materials. These cutting edges, which consist of different materials, can either consist of two separate tool units, as described above, namely eg. B. cutting from ceramic cutting materials on one tool body and HSS cutting on the other tool body. However, both tool systems require the same movement options (in addition to moving in the X and Z direction, either swiveling around the C2 axis or moving in the Y direction) and can therefore be constructed identically and equipped with an identical control, which means the costs lowers.
Einen Schritt weiter betrachtet könnten - da es sich bei den werkstück-basierten Verfahren ausschließlich um Bearbeitungsverfahren handelt, bei denen dasCould take a step further - since the workpiece-based processes are only machining processes that do
Werkzeug nicht zwingend um volle 360° rotieren muss - Schneiden aus beidenTool does not necessarily have to rotate a full 360 ° - cutting from both
Schneidstoffarten gleichzeitig auf demselben, beispielsweise scheibenförmigen, Werkzeuggrundkörper angeordnet sein, so dass damit insgesamt nur eine einzige Werkzeugeinheit an der Maschine notwendig wäre.Types of cutting material simultaneously on the same, for example disk-shaped, Tool base body may be arranged so that only a single tool unit would be necessary on the machine.
Unter den vorstehend erwähnten hohen und niedrigen Werkstückdrehzahlen bzw. Schnittgeschwindigkeiten bzw. Drehmomenten beim Antrieb des Werkstückes sind in etwa folgende Wertebereiche zu verstehen:The above-mentioned high and low workpiece speeds or cutting speeds or torques when driving the workpiece are to be understood as roughly the following value ranges:
Hohe Werkstückdrehzahlen von 40 U/min bis 1.600 U/min, insbesondere von 200 U/min bis 800 U/min, niedrige Werkstückdrehzahlen von 0 U/min bis 40 U/min, insbesondere von 20 U/min bis 40 U/min, hohe Drehmomente des Werkstückantriebes von 600 Nm bis 3.000 Nm, insbesondere von 2.000 Nm bis 2.500 Nm, niedrige Drehmomente des Werkstückantriebes von 200 Nm bis 600 Nm, insbesondere von 300 Nm bis 550m, Schnittgeschwindigkeiten von 150 m/s bis 700 m/s, insbesondere von 180 m/s bis 250 m/s.High workpiece speeds from 40 rpm to 1,600 rpm, in particular from 200 rpm to 800 rpm, low workpiece speeds from 0 rpm to 40 rpm, in particular from 20 rpm to 40 rpm, high torques of the workpiece drive from 600 Nm to 3,000 Nm, in particular from 2,000 Nm to 2,500 Nm, low torques of the workpiece drive from 200 Nm to 600 Nm, in particular from 300 Nm to 550m, cutting speeds from 150 m / s to 700 m / s, in particular from 180 m / s to 250 m / s.
Ein Detailproblem stellen die bei Kurbelwellen-Lagerstellen häufig notwendigen Hinterschnitte am Rand der Lagerstelle dar, die bei Mittellagerstellen mittels Drehen leicht herzustellen sind, bei einer Bearbeitung der Hublager mittels eines werkzeug-basierten Verfahrens jedoch nicht herstellbar sind. Für diesen Fall müs- sen nach Bearbeitung der Mantelfläche eines solchen Hublagers die entsprechenden Hinterschnitte mittels Drehen eingebracht werden. Da hierbei die Hublagerstelle exzentrisch um die zentrische Achse des Werkstückes rotiert, muss diese Drehschneide im Umlauf des Werkstückes nachgeführt werden, und aufgrund dessen kann das Werkstück nur mit der niedrigen Drehzahl angetrieben werden. Entsprechend sind auch hier wieder Schneidmittel aus geeigneten Schneidstoffen wie etwa HSS notwendig.The undercuts on the edge of the bearing point which are often necessary in crankshaft bearing points represent a detailed problem, which are easy to produce in central bearing points by turning, but cannot be produced when machining the pin bearings using a tool-based method. In this case, after machining the outer surface of such a pin bearing, the corresponding undercuts must be made by turning. Since the hub bearing point rotates eccentrically around the central axis of the workpiece, this rotary cutting edge must be tracked in the rotation of the workpiece, and because of this, the workpiece can only be driven at the low speed. Accordingly, cutting agents made of suitable cutting materials, such as HSS, are again necessary.
c) Ausführungsbeispielec) working examples
Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1a: eine erfindungsgemäße Maschine in Frontansicht,An embodiment according to the invention is described in more detail below by way of example. Show it 1a: a machine according to the invention in front view,
Fig. 1b: eine andere erfindungsgemäße Maschine in Frontansicht,1b: another machine according to the invention in front view,
Fig. 2a: die Maschine gemäß Fig. 1a in der Seitenansicht von links,2a: the machine according to FIG. 1a in a side view from the left,
Fig. 2b: eine andere Bauform der Maschine in Seitenansicht,2b: another design of the machine in side view,
Fig. 3a: den linken Spindelbereich der Maschine gemäß Fig. 1a in vergrö- ßertem Teilschnitt,3a: the left spindle area of the machine according to FIG. 1a in an enlarged partial section,
Fig. 3b: den rechten Spindelbereich der Maschine gemäß Fig. 1a in vergrößertem Teilschnitt,3b: the right spindle area of the machine according to FIG. 1a in an enlarged partial section,
Figuren 4: Prinzipdarstellungen bei linksseitigem Antrieb des Werkstückes,4: basic diagrams with left-hand drive of the workpiece,
Figuren 5: Prinzipdarstellungen bei rechtsseitigem Antrieb des Werkstückes, undFigures 5: basic representations with right-hand drive of the workpiece, and
Fig. 6: einen Schnitt entlang der Linie Vl-Vl der Fig. 1.6 shows a section along the line VI-VI of FIG. 1.
Fig. 1a zeigt eine Werkzeugmaschine, die ein Werkstück, beispielsweise die dargestellte Kurbelwelle 1 , welche sowohl zentrische Flächen 2, z. B. Hauptlagerstellen, als auch exzentrische Flächen 3, beispielsweise Hublagerstellen, umfaßt, an den Endbereichen drehend antreibbar aufnimmt und bearbeitet.Fig. 1a shows a machine tool that a workpiece, for example the crankshaft 1 shown, which both central surfaces 2, z. B. main bearing points, as well as eccentric surfaces 3, for example hub bearing points, rotatably drivable at the end regions and processed.
Dabei sind die axialen Endbereich des Werkstückes in den Aufnahmevorrichtungen zweier gegeneinander gerichteter, miteinander fluchtender Spindeln 15, 16 aufgenommen. Als Aufnahmeeinrichtungen dienen sowohl Backenfutter 20 bzw. 21 als auch Zentrierspitzen 22, 23, die an jeder der Spindeln 15, 16 angeordnet sind. Die Spindeln 15, 16 sind auf dem Bett 14 der Maschine angeordnet, ebenso wie die Werkzeugsupporte 12, 13, die jeweils eine Werkzeugeinheit tragen, welche um eine parallel zur Rotationsachse (Z-Achse) des Werkstückes parallele Achse (C2-Achse) drehend antreibbar ist.The axial end region of the workpiece is accommodated in the holding devices of two mutually directed, mutually aligned spindles 15, 16. Both jaw chucks 20 and 21 and centering tips 22, 23, which are arranged on each of the spindles 15, 16, serve as receiving devices. The spindles 15, 16 are arranged on the bed 14 of the machine, as are the tool supports 12, 13, each of which carries a tool unit which can be driven to rotate about an axis parallel to the axis of rotation (Z axis) of the workpiece (C2 axis) is.
Zusätzlich sind die Werkzeugsupporte 12, 13 in X-Richtung, also quer zur axialen Z-Richtung, definiert verfahrbar auf den jeweiligen, in Z-Richtung verfahrbaren, Z- Schlitten 26, 27. Die Z-Schlitten sind entlang der Z-Führungen 33 verfahrbar. Die Werkzeugeinheiten sind in der Regel scheibenförmige Werkzeuggrundkörper, wobei der Werkzeuggrundkörper 18 des einen Werkzeugsupportes 12 im äußeren Umfangsbereich mit Schneiden besetzt ist, die für ein werkstück-basiertes Verfahren einsetzbar sind, beispielsweise mit Drehschneiden oder Dreh- Drehräumschneiden.In addition, the tool supports 12, 13 can be moved in a defined manner in the X direction, that is to say transversely to the axial Z direction, on the respective Z slide 26, 27 which can be moved in the Z direction. The Z slide is along the Z guides 33 traversable. The tool units are generally disk-shaped tool base bodies, the tool base body 18 of the one tool support 12 in the outer circumferential region being equipped with cutting edges which can be used for a workpiece-based method, for example with rotary cutting edges or rotary rotary cutting edges.
Entsprechend muß sich dieser Werkzeuggrundkörper 18 nicht unbedingt über volle 360° definiert verdrehen lassen, sondern es ist bereits das Verschwenken um geringere Winkelbereiche um die C2-Achse ausreichend. Die Einnahme einer definierten Drehlage des Werkzeuggrundkörpers 18 ist jedoch notwendig. Entsprechend ist dieser Werkzeuggrundkörper 18 bei der Bearbeitung einer zentri- sehen rotationssymmetrischen Fläche 2, nämlich einem Mittellager, dargestellt.Correspondingly, this tool base body 18 does not necessarily have to be able to be rotated in a defined manner over a full 360 °, but pivoting through smaller angular ranges around the C2 axis is sufficient. However, taking a defined rotational position of the tool base body 18 is necessary. Correspondingly, this basic tool body 18 is shown when machining a central, rotationally symmetrical surface 2, namely a central bearing.
Im Gegensatz dazu ist der andere Werkzeuggrundkörper 19 mit Schneiden eines werkzeug-basierten Verfahrens, beispielsweise mit Frässchneiden, in seinem äußeren Umfangsbereich bestückt, die dementsprechend vorzugsweise über den gesamten Umfang des scheibenförmigen Grundkörpers 19 verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt, sind. Der Werkzeuggrundkörper 19 dieses werkzeugbasierten Verfahrens muß dementsprechend über mehr als 360°, insbesondere über eine beliebige Anzahl von Umdrehungen, drehend .antreibbar sein.In contrast to this, the other basic tool body 19 is equipped with cutting edges of a tool-based method, for example with milling cutting edges, in its outer circumferential area, which are accordingly preferably distributed over the entire circumference of the disk-shaped basic body 19, in particular evenly distributed. The tool body 19 of this tool-based method must accordingly be able to be driven over more than 360 °, in particular over any number of revolutions.
Die Z-Führungen 33 sind so lang ausgebildet, daß beide Werkzeuggrundkörper 18, 19 jede Axialposition am Werkstück in Z-Richtung erreichen können, insbesondere auch die Endbereiche, nämlich den in Fig. 1a am rechten Ende der Kurbelwelle dargestellten Endzapfen 5 sowie den am linken Ende der Kurbelwelle 1 dargestellten Endflansch 6, der einen größeren Außendurchmesser als der Endzapfen 5 aufweist.The Z guides 33 are so long that both tool base bodies 18, 19 can reach any axial position on the workpiece in the Z direction, in particular also the end regions, namely the end pin 5 shown in FIG. 1a on the right end of the crankshaft and the one on the left End of crankshaft 1 shown end flange 6, which has a larger outer diameter than the end pin 5.
Wie insbesondere die vergrößerte Detaildarstellung des linken Aufnahme- bereiches der Fig. 1a zeigt, ist die Kurbelwelle während der Bearbeitung vorzugsweise an beiden Enden in den jeweiligen Backenfuttern 20, 21 , also mit Hilfe radial greifender Spannbacken 20a, 20b, ..., 21a, 21b, ... gehalten und drehend angetrieben.As is shown in particular by the enlarged detailed illustration of the left holding area of FIG. 1a, the crankshaft is preferably at both ends in the respective jaw chucks 20, 21 during processing, that is to say with the aid of radially gripping clamping jaws 20a, 20b, ..., 21a, 21b, ... held and driven in rotation.
Nur wenn die für das Ansetzen der Spannbacken notwendigen Umfangsbereiche sowie die stirnseitigen Endflächen der Kurbelwelle bearbeitet werden, wird auf der jeweiligen Seite die Spannung mittels Spannbacken gelöst, und die Kurbelwelle auf dieser Seite ausschließlich mittels einer Zentrierspitze 22, 23 in einer entsprechenden Zentrierbohrung der Kurbelwelle gehalten. Gleichzeitig sind die Spann- backen auf dieser Seite in Z-Richtung gegenüber der Zentrierspitze axial zurückgezogen, damit das betreffende Werkzeug an der Endfläche z. B. 5a oder der Umfangsfläche des Endflansches bzw. Endzapfens arbeiten kann.Only if the circumferential areas necessary for the attachment of the clamping jaws and the end faces of the crankshaft are machined, the tension on the respective side is released by means of clamping jaws, and the crankshaft on this side is held in a corresponding centering bore of the crankshaft exclusively by means of a centering tip 22, 23 , At the same time, the clamping jaws on this side are axially retracted in the Z direction with respect to the centering tip. B. 5a or the peripheral surface of the end flange or end pin can work.
Dabei ist vorzugsweise der gesamte Spindelstock, in dem eine der Spindeln, z. B. die Spindel 16, gelagert ist, in Z-Richtung gegenüber dem Bett 14 der Maschine definiert verfahrbar. Dies ermöglicht die Bearbeitung unterschiedlich langer Werkstücke, und erleichtert auch die Be- und Entladung der Maschine mit Werkstücken. Ob bei der axialen Relativbewegung der Backen eines Backenfutters gegenüber der an derselben Spindel angeordneten Zentrierspitze in Z-Richtung die Spannbacken gegenüber dem Backenfutter beweglich sind, oder die Zentrierspitze relativ zum Spannfutter bzw. zur Spindel, ist nicht entscheidend, wobei in der Praxis die Verlagerung der Zentrierspitze 22, 23 in Z-Richtung gegenüber dem zugeordneten Backenfutter und der zugeordneten Spindel bevorzugt wird, wie beispielhaft in Fig. 3a, 3b getrennt für die linke und rechte Seite der Maschine dargestellt ist. Unerheblich ist ferner, ob bei Spannung im Backenfutter auf derselben Seite zusätzlich die Spannung durch die Zentrierspitze auf der gleichen Seite aufrechterhalten bleibt. Fig. 1b zeigt eine Werkzeugmaschine, die sich von der Lösung gemäß Fig. 1a dadurch unterscheidet, daß der Werkzeugsupport 13 mit dem zugeordneten Werkzeuggrundkörper 19, welcher die Schneiden für das oder die werkzeugbasierten Verfahren trägt, fehlt.The entire headstock, in which one of the spindles, for. B. the spindle 16 is mounted, in the Z direction relative to the bed 14 of the machine can be moved in a defined manner. This enables workpieces of different lengths to be machined and also makes it easier to load and unload the machine with workpieces. It is not critical whether the jaws of a jaw chuck are movable in the Z direction in relation to the centering tip arranged on the same spindle, or the centering tip is relative to the chuck or the spindle, but in practice the shift of the Centering tip 22, 23 in the Z direction is preferred over the associated jaw chuck and the assigned spindle, as is shown separately for example in FIGS. 3a, 3b for the left and right side of the machine. It is also irrelevant whether, in the case of tension in the jaw chuck on the same side, the tension is additionally maintained by the centering tip on the same side. 1b shows a machine tool which differs from the solution according to FIG. 1a in that the tool support 13 with the associated tool base body 19, which carries the cutting edges for the tool-based method or methods, is missing.
Fig. 2a zeigt die Maschine gemäß Fig. 1a von der linken Seite her in einem Schnitt entlang der Linie lla-lla. Dabei ist zu erkennen, daß der die Spindel 16 tragende Spindelstock über der Wanne eines wannenförmigen Bettes 14 in Z-Richtung verfahrbar ruht. Der den Werkzeuggrundkörper 19 drehend antreibbar tragende Werkzeugsupport 13, der als X-Schlitten ausgebildet ist, ist seinerseits in X- Richtung verfahrbar auf einem Z-Schlitten geführt, wobei die X-Richtung dabei schräg abwärts gerichtet unter einem Winkel von 60 - 80° gegenüber der Horizontalen geneigt ist.FIG. 2a shows the machine according to FIG. 1a from the left side in a section along the line III-III. It can be seen that the headstock carrying the spindle 16 rests movable over the trough of a trough-shaped bed 14 in the Z direction. The tool support 13, which is rotatably drivable and which is designed as an X slide, is in turn guided on a Z slide in the X direction, the X direction being directed obliquely downward at an angle of 60-80 ° the horizontal is inclined.
Auch die Führungsebene des Z-Schlittens 27 gegenüber dem Bett 14 ist nicht horizontal oder vertikal, sondern unter einem Winkel von etwa 40 - 50° gegenüber der Horizontalen geneigt.The guide plane of the Z-slide 27 relative to the bed 14 is also not horizontal or vertical, but inclined at an angle of approximately 40-50 ° with respect to the horizontal.
Fig. 2b zeigt dagegen eine Bettkonstruktion mit einem Bett 14', welches bezüglich der Z-Richtung symmetrisch ausgebildet ist, also auf zwei gegenüberliegend schräg angeordneten Führungsflächen jeweils einen Z-Schlitten 26', 27' trägt, die jeweils wiederum einen in X1- bzw. X2-Richtung, welche V-förmig nach oben auseinanderstreben, verfahrbaren Werkzeugsupport 12', 13' mit entsprechenden Werkzeuggrundkörpern 18', 19' tragen.2b, on the other hand, shows a bed construction with a bed 14 ', which is symmetrical with respect to the Z direction, that is to say it carries a Z-slide 26', 27 'on two oppositely arranged guide surfaces, each of which in turn has one in X1 or X2 direction, which strive apart in a V-shape upwards, carry movable tool support 12 ', 13' with corresponding tool base bodies 18 ', 19'.
Die Figuren 3a und 3b zeigen den linken und rechten Spindelstock der Maschine.Figures 3a and 3b show the left and right headstock of the machine.
Dabei ist die jeweilige Spindel 15 bzw. 16 im nicht näher bezeichneten Spindelstock drehbar gelagert und axial fest positioniert. Auf dem vorderen Ende der Spindel und drehfest mit dieser verbunden sitzt das Backenfutter 20 bzw. 21 mit den Spannbacken 20a, ..., 21a, ... Sowohl die Spindel 15 bzw. 16 als auch das Backenfutter 20 bzw. 21 sind im Zentrum in Z-Richtung durchgängig hohl ausgebildet, und in diesem Hohlraum ist die Zentrierspitze 22 bzw. 23 gelagert, die aus dem Backenfutter 20 bzw. 21 ebenfalls nach vorne vorstehend positioniert werden kann.The respective spindle 15 or 16 is rotatably mounted in the headstock, not specified, and is axially fixed. The jaw chuck 20 or 21 with the clamping jaws 20a, ..., 21a, ... sits on the front end of the spindle and is connected to it in a rotationally fixed manner. Both the spindle 15 and 16 as well as the jaw chuck 20 and 21 are hollow throughout in the center in the Z direction, and in this cavity the centering tip 22 and 23 is mounted, which also comes forward from the jaw chuck 20 and 21 can be positioned above.
Die Zentrierspitze ist gegenüber Spindel und Backenfutter drehbar gelagert und in Axialposition verlagerbar.The centering tip is rotatably mounted in relation to the spindle and jaw chuck and can be moved in the axial position.
Wie anhand der Figuren 4 und 5 noch zu erläutern sein wird, ist für die Bearbei- tung unter Umständen eine Fixierbarkeit der Z-Position der Zentrierspitze 22, 23 trotz freier Drehbarkeit um die Z-Achse notwendig. In den Lösungen gemäß Fig. 3a, 3b ist dies gelöst mittels eines im Inneren der Spindel 15 in Z-Richtung verfahrbaren, insbesondere gegenüber dem Innendurchmesser der Spindel 15 mittels eines Gewindes verschraubbaren Zentrier-Anschlages 34 bzw. 35 gelöst, der über einen Hinterschnitt mit dem hinteren Ende der Zentrierspitze 22, 23 verbunden ist und damit die Zentrierspitze sowohl schieben als auch ziehen kann. Dabei muß eine relative Drehbarkeit zwischen der Zentrierspitze 22, 23 und dem Zentrieranschlag 34, 35 gegeben sein.As will still be explained with reference to FIGS. 4 and 5, it may be necessary for the machining to be able to fix the Z position of the centering tip 22, 23 in spite of being freely rotatable about the Z axis. In the solutions according to FIGS. 3a, 3b, this is solved by means of a centering stop 34 or 35, which can be moved in the Z direction inside the spindle 15, in particular with respect to the inside diameter of the spindle 15, and which is provided with an undercut the rear end of the centering tip 22, 23 is connected and thus the centering tip can both push and pull. A relative rotatability between the centering tip 22, 23 and the centering stop 34, 35 must be provided.
In Fig. 3a ist - ebenso wie in den Figuren 1 - das Werkstück, nämlich die Kurbelwelle 1 , mit dem Endflansch 6 am linken Ende dargestellt, und dem Endzapfen 5 am rechten Ende.In Fig. 3a - as in Figures 1 - the workpiece, namely the crankshaft 1, is shown with the end flange 6 at the left end and the end pin 5 at the right end.
Dabei ist die Kurbelwelle 1 auf der linken Seite gehalten, indem dort die Spann- backen 20a, 20b, ... des Backenfutters 20 am Außenumfang des Endflansches 6 anliegen und diesen spannen, wobei die Zentrierspitze 22 zusätzlich in der entsprechenden Zentrierbohrung 36 eingreift. Auf der rechten Seite ist die Kurbelwelle dagegen ausschließlich mittels der in die Zentrierbohrung 37 eingreifenden Zentrierspitze 23 gehalten, die entsprechend gegenüber den zugeordneten Bak- ken 21a, 21b, ... des Backenfutters 21 weiter vorsteht.The crankshaft 1 is held on the left-hand side by the clamping jaws 20a, 20b,... Of the jaw chuck 20 abutting and tensioning the outer circumference of the end flange 6, the centering tip 22 additionally engaging in the corresponding centering bore 36. On the right hand side, however, the crankshaft is held exclusively by means of the centering tip 23 which engages in the centering bore 37 and which accordingly protrudes further relative to the associated jaws 21a, 21b, ... of the jaw chuck 21.
Auch hier ist die Z-Position der Zentrierspitze 23 - analog zur anderen Zentrierspitze 22 - mittels eines in der Axialposition fixierbaren Zentrier-Anschlages 35 fixiert, indem z. B. das Gewinde zwischen dem Zentrieranschlag 34/35 und der umgebenden Spindel 15, 16 selbsthemmend ausgebildet ist.Here, too, the Z position of the centering tip 23 is analogous to the other centering tip 22 by means of a centering stop 35 which can be fixed in the axial position fixed by z. B. the thread between the centering stop 34/35 and the surrounding spindle 15, 16 is self-locking.
Die beiden Spindelseiten unterscheiden sich ferner grundlegend hinsichtlich der wechselseitigen Antriebe:The two spindle sides also differ fundamentally with regard to the mutual drives:
Die eine, beispielsweise linke, Spindel 15 ist mit hohen Drehzahlen mittels eines Motors M antreibbar, der am Spindelstock montiert ist und beispielsweise über einen Riemenantrieb und diesbezügliche Riemenscheiben 28, 29 die Spindel 15 drehend um die Z-Achse antreibt.One, for example the left, spindle 15 can be driven at high speeds by means of a motor M which is mounted on the headstock and, for example via a belt drive and related pulleys 28, 29, drives the spindle 15 in rotation about the Z axis.
Die andere, z. B. rechte, Spindel 16 ist dagegen mittels eines weiteren, nicht dargestellten Motors über eine Zahnradpaarung langsam drehend antreibbar, indem das Schneckenrad 38 drehfest mit der Spindel 16 verbunden ist, während der nicht dargestellte Motor die Schnecke 39 antreibt. Dieser Antriebsstrang ist entkuppelbar, beispielsweise durch Außereingriffbringen von Schnecke 39 und Schneckenrad 38, oder mittels Auskuppeln einer nicht dargestellten Kupplung in diesem Antriebsstrang.The other, e.g. B. right hand, spindle 16, on the other hand, can be driven slowly by means of a further motor, not shown, via a gear pair by the worm wheel 38 being connected in a rotationally fixed manner to the spindle 16, while the motor, not shown, drives the worm 39. This drive train can be uncoupled, for example by disengaging the worm 39 and worm wheel 38, or by disengaging a clutch (not shown) in this drive train.
Die Figuren 4 und 5 zeigen typische Spannsituationen des Werkstückes, beispielsweise einer Kurbelwelle 1 , bei Bearbeitung der unterschiedlichen Bereiche des Werkstückes.Figures 4 and 5 show typical clamping situations of the workpiece, for example a crankshaft 1, when machining the different areas of the workpiece.
Da die erfindungsgemäße Maschine/Verfahren nicht auf möglichst hohe Bearbei- tungseffizienz, sondern auf vollständige Bearbeitung von zentrischen, exzentrischen und Stirnflächen auf derselben Maschine ausgelegt ist, sollen z. B. bei Kurbelwellen vorzugsweise auch die Endbereiche der Kurbelwelle mit bearbeitet werden, um eine Vorbearbeitung - ausgenommen das Einbringen von Zentrierbohrungen für die Zentrierspitzen - weitestgehend zu vermeiden. In diesem Fall werden bevorzugt die Umfangsflächen des Endflansches 6 und der Endzapfen 5, auf denen die Spannbacken der Backenfutter angreifen sollen, als erstes bearbeitet, und - falls notwendig und gewünscht - auch die jeweilige stirnseitige Endfläche 5a bzw. 6a. Bei der Bearbeitung der Endbereiche eines Werkstückes wird der zu bearbeitende Endbereich vorzugsweise ausschließlich mittels Zentrierspitze gehalten, während der Antrieb von dem anderen Ende des Werkstückes her über die dortige Spindel erfolgt, um die Zugänglichkeit für das entsprechende Werkzeug im Endbereich überhaupt zu ermöglichen.Since the machine / method according to the invention is not designed for the highest possible machining efficiency, but rather for complete machining of centric, eccentric and end faces on the same machine, z. For crankshafts, for example, the end areas of the crankshaft are preferably also machined in order to largely avoid pre-machining - except for the introduction of centering holes for the centering tips. In this case, the peripheral surfaces of the end flange 6 and the end pin 5, on which the jaws of the jaw chuck are to engage, are preferably processed first, and - if necessary and desired - the respective end faces 5a and 6a, respectively. When machining the end regions of a workpiece, the end region to be machined is preferably held exclusively by means of a centering tip, while the drive takes place from the other end of the workpiece via the spindle there, in order to make the corresponding tool in the end region accessible at all.
Die Figuren 4a - 4d zeigen Situationen, bei denen die Kurbelwelle am linken Ende mittels der Backen 20a, 20b, ... des Backenfutters 20 am Umfang des linken End- bereiches, also z. B. des dortigen Endflansches 6, geklemmt und drehend angetrieben wird. Bei der Lösung gemäß Fig. 3a, 3b sei dies die schnell antreibbare Spindel 15.FIGS. 4a-4d show situations in which the crankshaft at the left end by means of the jaws 20a, 20b,... Of the jaw chuck 20 on the circumference of the left end region, that is to say, for example. B. the end flange 6 there, clamped and driven in rotation. In the solution according to FIGS. 3a, 3b, this is the quickly drivable spindle 15.
Dabei muß die freie Drehbarkeit des anderen, rechten Endes, des Werkstückes gegeben sein, da mittels des auf der rechten Seite vorhandenen langsamen Drehantriebes der rechten Spindel 16 ein synchroner Antrieb mit ebenfalls hoher Drehzahl nicht möglich ist.The other, right-hand end, of the workpiece must be freely rotatable, since a synchronous drive with a likewise high speed is not possible by means of the slow rotary drive of the right spindle 16 provided on the right side.
Dies wird erreicht, indem - wie in den Figuren 4a - 4d dargestellt - das rechte Ende des Werkstückes gehalten wird, indem nur die rechte Zentrierspitze 23 in der entsprechenden rechten Zentrierbohrung 37 des Werkstückes sitzt, und die rechte Zentrierspindel 23 gegenüber der rechten Werkstückspindel 16 und dem rechten Antriebsstrang frei drehbar ist.This is achieved in that, as shown in FIGS. 4a-4d, the right end of the workpiece is held by only the right centering tip 23 being seated in the corresponding right centering hole 37 of the workpiece, and the right centering spindle 23 opposite the right workpiece spindle 16 and the right drive train is freely rotatable.
Die andere Möglichkeit besteht darin, das rechte, also dem langsamen Spindelantrieb zugewandte, Ende der Kurbelwelle zwar im dortigen Backenfutter zu spannen, dem Antriebsstrang des rechten Spannfutters jedoch zu entkoppeln, beispielsweise durch Ausrücken der Schnecke 39 aus dem Schneckenrad 38 des Antriebsstranges, wie in Fig. 4e dargestellt.The other possibility is to clamp the right end, i.e. the slow spindle drive, of the crankshaft in the jaw chuck there, but to decouple the drive train of the right chuck, for example by disengaging the worm 39 from the worm wheel 38 of the drive train, as in Fig 4e shown.
Durch die Spannungen gemäß der Figuren 4 kann das Werkstück mit hoher Drehzahl angetrieben werden und damit am Werkstück alle zentrischen Bearbeitungsflächen mittels eines werkstückseitigen Bearbeitungsverfahrens wie etwa Drehen, Drehräumen oder Dreh-Drehräumen, bearbeitet werden. Darunter fallen auch der auf der rechten Seite angeordnete Endzapfen 5 und dessen Endfläche 5a, die bis nahe bis an die im Eingriff befindliche rechte Zentrierspitze 23 heran bearbeitet werden kann.Due to the tensions according to FIG. 4, the workpiece can be driven at high speed and thus all the central machining surfaces on the workpiece by means of a machining method on the workpiece such as Turning, turning rooms or turning-turning rooms can be edited. This also includes the end pin 5 arranged on the right side and its end surface 5a, which can be machined up to close to the right centering tip 23 in engagement.
Dabei muß sich das Werkstück auch in einer definierten Z-Position befinden.The workpiece must also be in a defined Z position.
Gemäß Fig. 4a kann zu diesem Zweck die rechte Zentrierspitze zusammen mit dem Werkstück soweit nach links geschoben werden, bis die rechte Zentrierspitze 23 einen Zentrier-Anschlag 35' erreicht, beispielsweise in Form des in den Figuren 3 dargestellten Zentrieranschlages 35. In diesem Fall muß die von rechts nach links wirkende Kraft F2, mit welcher die rechte Zentrierspitze 23 beaufschlagt wird, größer sein als die entgegengerichtete Kraft F1 , mit der die linke Zentrierspitze 22 beaufschlagt wird.According to FIG. 4a, the right centering tip together with the workpiece can be pushed to the left until the right centering tip 23 reaches a centering stop 35 ', for example in the form of the centering stop 35 shown in FIG. 3. In this case, the force F2 acting from right to left, with which the right centering tip 23 is acted upon, is greater than the opposing force F1, with which the left centering tip 22 is acted upon.
Gleiches gilt auch im Fall der Fig. 4d, wobei dort jedoch im Bereich des linken Spannfutters ein Werkstückanschlag 45' vorhanden ist, durch den das Werkstück mit der linken Endfläche 6a gegen diesen Werkstückanschlag 45' gedrückt wird.The same applies in the case of FIG. 4d, but there is a workpiece stop 45 'in the area of the left chuck, through which the workpiece with the left end face 6a is pressed against this workpiece stop 45'.
Ist dagegen die Kraft F1 , mit der die linke Zentrierspitze 22 beaufschlagt wird, größer als die von rechts nach links wirkende Kraft der rechten Zentrierspitze 23, so muß gemäß Fig. 4b ein rechtzeitiger Werkstückanschlag 44' im Bereich der rechten Spindel 16 vorhanden sein. Dabei muß gleichzeitig die rechte Zentrierspitze 23 axial fest in der rechten Zentrierbohrung 37 des Werkstückes verbleiben, also die Z-Position der rechten Zentrierspitze 23 fixierbar sein, ohne die Drehbarkeit der Zentrierspitze zu behindern.If, on the other hand, the force F1 with which the left centering tip 22 is acted upon is greater than the right-to-left force of the right centering tip 23, a timely workpiece stop 44 ′ must be present in the area of the right spindle 16 according to FIG. 4b. At the same time, the right centering tip 23 must remain axially fixed in the right centering hole 37 of the workpiece, that is, the Z position of the right centering tip 23 must be fixable without impeding the rotatability of the centering tip.
Fig. 4c unterscheidet sich von der Lösung gemäß Fig. 4b dadurch, daß - bei gleicher Relation von linker zu rechter Kraft der beiden Zentrierspitzen - die linke Zentrierspitze, die mit der höheren Kraft beaufschlagt ist, gegen einen längsseitigen Zentrieranschlag 34' drückt. Auch dies muß - wie bei der Lösung gemäß Fig. 4b - geschehen, bevor die Backen 20a, 20b des linken Backenfutters 20 geschlossen werden. Fig. 5 zeigt dagegen den Antrieb der Kurbelwelle von der rechten Seite, also über den langsamen Antriebsstrang. Daher ist in den Figuren 5 das rechte Ende, beispielsweise der Endzapfen 5, der Kurbelwelle 1 am Umfang von den Backen 21a, 21b des rechten Backenfutters 21 gespannt, welches von der zugeordneten Spindel 16 langsam drehend antreibbar ist.Fig. 4c differs from the solution according to Fig. 4b in that - with the same relation of left to right force of the two centering tips - the left centering tip, which is acted upon by the higher force, presses against a longitudinal centering stop 34 '. This must also happen - as in the solution according to FIG. 4b - before the jaws 20a, 20b of the left jaw chuck 20 are closed. 5 shows the drive of the crankshaft from the right side, that is to say via the slow drive train. 5, the right end, for example the end pin 5, of the crankshaft 1 is clamped on the circumference of the jaws 21a, 21b of the right jaw chuck 21, which can be driven slowly rotating by the associated spindle 16.
Bei dieser Antriebsart werden die exzentrischen Flächen, Mantelflächen ebenso wie Stirnflächen, des Werkstückes bearbeitet mittels eines werkzeug-basierten Verfahrens, wobei das Werkzeug in X-Richtung nachgeführt werden muß, wie anhand der Fig. 6 zu erläutern. Dabei ist das gegenüberliegende linke Ende des Werkstückes - gemäß Fig. 5a und 5b - ebenfalls zwischen den Backen 20a, 20b, ... des dortigen Backenfutters 20 aufgenommen, da der auf der linken Seite vorhandene Antriebsstrang nicht selbsthemmend ist und vom rechten Antriebsstrang aus unter Vermittlung des Werkstückes leer durchdrehend mit angetrieben wird. Dies führt keineswegs zu einer unerwünschten Torsion des Werkstückes, sondern der mit dem Werkstück verbundene linksseitige, leer mitlaufende, Antriebsstrang dient vielmehr der dynamischen Dämpfung des Werkstückes während der Bearbeitung. Dies ist vorteilhaft, da die hier zum Einsatz kommenden werkzeugba- sierten Verfahren wie etwa das fräsen wegen des unterbrochenen Schnittes eine stärkere dynamische Belastung auf das Werkstück bringen als die werkzeugbasierten Verfahren.With this type of drive, the eccentric surfaces, lateral surfaces as well as end surfaces, of the workpiece are machined using a tool-based method, the tool having to be adjusted in the X direction, as explained with reference to FIG. 6. The opposite left end of the workpiece - according to FIGS. 5a and 5b - is also received between the jaws 20a, 20b, ... of the jaw chuck 20 there, since the drive train on the left side is not self-locking and from the right drive train below Conveying the workpiece spinning empty with driven. This does not in any way lead to undesired torsion of the workpiece, but rather the drive train on the left-hand side, idling, which is idling, rather serves to dynamically damp the workpiece during machining. This is advantageous because the tool-based methods used here, such as milling, place a greater dynamic load on the workpiece than the tool-based methods because of the interrupted cut.
Zusätzlich kann auf der linken Seite die linke Zentrierspitze 22 im Eingriff am Werkstück bleiben.In addition, the left centering tip 22 can remain in engagement on the workpiece on the left side.
Auch die Aufnahme der linken Seite des Werkstückes ausschließlich mittels der linksseitigen Zentrierspitze 22 ist möglich.It is also possible to pick up the left side of the workpiece exclusively by means of the left-hand centering tip 22.
Um auch hier das Werkstück in einer definierten Z-Position zu halten, kann entweder (Fig. 5a) die rechte Zentrierspitze 23 gegen einen rechtsseitigen Zentrieranschlag 35' gefahren werden, wobei dann - analog zur Fig. 4a - die mittels der rechten Zentrierspitze von rechts nach links in das Werkstück einwirkende Kraft F2 größer als die entgegengesetzt wirkende Kraft der linken Zentrierspitze F1 bzw. des linken Futters sein muß.In order to hold the workpiece in a defined Z position here, too, either (Fig. 5a) the right centering tip 23 can be moved against a centering stop 35 'on the right, which then - analogous to Fig. 4a - by means of the right centering tip from the right force acting to the left in the workpiece F2 must be greater than the counteracting force of the left centering point F1 or the left chuck.
Die andere Möglichkeit besteht gemäß Fig. 5b darin, die von links nach rechts mittels der linken Zentrierspitze 22 bzw. des linken Backenfutters 20 in Z-Richtung auf die Kurbelwelle wirkende Kraft F1 größer zu wählen als die entgegengerichtete Kraft F2 und das Werkstück dadurch gegen einen rechtsseitigen Werkstückanschlag 44' zu drücken.The other possibility according to FIG. 5b is to select the force F1 acting on the crankshaft from left to right by means of the left centering tip 22 or the left jaw chuck 20 in the Z direction than the opposing force F2 and the workpiece thereby against one press workpiece stop 44 'on the right.
Dabei kann - gemäß Fig. 5c - das Werkstück links auch nur von der Zentrierspitze gehalten sein, so daß die Backen des Futters dort von dem Werkstück abgehoben sind.5c - the workpiece can also be held on the left only by the centering tip, so that the jaws of the chuck are lifted off the workpiece there.
Fig. 6 zeigt die Bearbeitung eines Hublagers H1 der Kurbelwelle, die auf dem Mittellager ML gespannt und drehend angetrieben wird. Daraus ist ersichtlich, daß bei Drehung der Kurbelwelle um die Z-Richtung die Verlagerung des zu bearbeitenden Hublagerzapfens H1 in X-Richtung ausgeglichen werden muß durch entsprechende Nachführung des bearbeitenden Werkzeuges, beispielsweise des rotierenden Werkzeuggrundkörpers 18, im gleichen Maß in analoger Richtung. Daraus wird ferner klar, daß der Durchmesser der Werkzeuggrundkörper groß genug gewählt sein muß, um bei der am weitesten entfernten Position einer solchen exzentrischen Werkstückfläche von der Rotationsachse C2 des Werkzeuggrundkörpers noch eine Bearbeitung sicherzustellen.6 shows the machining of a crank bearing H1 of the crankshaft, which is tensioned and driven in rotation on the central bearing ML. From this it can be seen that when the crankshaft is rotated about the Z direction, the displacement of the crank pin H1 to be machined in the X direction must be compensated for by corresponding tracking of the machining tool, for example the rotating tool base body 18, to the same extent in the analog direction. From this it also becomes clear that the diameter of the tool base body must be selected large enough to ensure machining at the most distant position of such an eccentric workpiece surface from the axis of rotation C2 of the tool base body.
Fig. 6 zeigt ferner die Aufnahme des Endzapfens 5 zwischen den Backen 21a, 21b, 21c des Backenfutters 21, sowie die Fixierung der Drehlage der Kurbelwelle gegenüber dem Backenfutter, indem ein Stößel 31 außermittig und quer zur Z- Richtung gegen einen der anderen Hublagerzapfen, z. B. H3, drückt, um diesen gegen einen Drehlagenanschlag 32 zu drücken, wobei Drehlagenanschlag 32 und Stößel 31 mit dem Futter bzw. der Spindel drehfest verbunden sind. BEZUGSZEICHENLISTE6 also shows the reception of the end pin 5 between the jaws 21a, 21b, 21c of the jaw chuck 21, and the fixing of the rotational position of the crankshaft relative to the jaw chuck by a tappet 31 off-center and transversely to the Z direction against one of the other pin bearings, z. B. H3, presses to press this against a rotational stop 32, rotational stop 32 and plunger 31 are rotatably connected to the chuck or the spindle. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Kurbelwelle 21 Backe1 crankshaft 21 jaw
2 zentrische Fläche 22 Zentrierspitze2 central surface 22 centering tip
3 exzentrische Fläche 30 23 Zentrierspitze3 eccentric surface 30 23 centering tip
4 Wangenfläche 24 Längsanschlag4 cheek surface 24 longitudinal stop
5 Endzapfen 25 Längsanschlag5 end pins 25 rip fence
5a Endfläche 26 Z-Schlitten5a end face 26 Z-slide
6 Endflansch 27 Z-Schlitten6 end flange 27 Z-slide
6a Endfläche 35 28 Riemenscheibe6a end face 35 28 pulley
7 Hublager 29 Riemenscheibe7 pin bearings 29 pulley
8 Hauptlager 30 Endstück8 main bearings 30 end piece
10 Z-Richtung (Axialrichtung) 31 Stößel10 Z direction (axial direction) 31 plunger
11 Maschine 32 Drehlagen-Anschlag11 Machine 32 rotary position stop
12 Werkzeug-Support 40 33 Z-Führungen12 Tool support 40 33 Z guides
13 Werkzeug-Support 34 Zentrier-Anschlag13 Tool support 34 Centering stop
14 Bett 35 Zentrier-Anschlag14 bed 35 centering stop
15 Spindeln 36 Zentrierbohrung15 spindles 36 center hole
16 Spindeln 37 Zentrierbohrung16 spindles 37 center hole
17 Motor 45 38 Schneckenrad17 Motor 45 38 worm wheel
18 Werkzeug-Grundkörper 39 Schnecke18 basic tool body 39 screw
19 Werkzeug-Grundkörper 44' Werkstück-Anschlag19 Tool body 44 'workpiece stop
20 Backen-Futter 45* Werkstück-Anschlag20 jaw chuck 45 * workpiece stop
20a, 20b Backe 20a, 20b cheek

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Bearbeiten sowohl der zentrischen (2) als auch der exzentrischen, rotationssymmetrischen Flächen (3) von Werkstücken, insbesondere Kurbelwellen (1), durch mechanischen Materialabtrag in ein- und derselben Maschine (11), dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück bei allen Bearbeitungsschritten auf der zentrischen Achse gespannt ist und drehend antreibbar ist die zentrischen rotationssymmetrischen Flächen (2) durch werkstückbasierte Verfahren bearbeitet werden.1. A method for processing both the central (2) and the eccentric, rotationally symmetrical surfaces (3) of workpieces, in particular crankshafts (1), by mechanical material removal in one and the same machine (11), characterized in that the workpiece at all machining steps are clamped on the central axis and can be driven in rotation, the centric, rotationally symmetrical surfaces (2) can be machined by workpiece-based methods.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bearbeitung der exzentrischen, rotationssymmetrischen Flächen (3) die Bearbeitung durch werkzeug-basierte Verfahren erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that when machining the eccentric, rotationally symmetrical surfaces (3) the machining is carried out by tool-based methods.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die exzentrischen, rotationssymmetrischen Werkstückflächen (3) bearbeitet werden mittels werkstück-basierter Verfahren, aber bei um mindestens den Faktor 10 niedrigeren Drehzahlen des Werkstückes als bei Einsatz werkzeug-basierter Verfahren.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the eccentric, rotationally symmetrical workpiece surfaces (3) are processed by means of workpiece-based methods, but at at least a factor of 10 lower speeds of the workpiece than when using tool-based methods.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück von dem einen Ende her mit hohen Drehzahlen antreibbar ist und vom anderen Ende her mit niedrigen Drehzahlen und Einhaltung definierter Drehlagen antreibbar ist. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the workpiece can be driven from one end at high speeds and from the other end can be driven at low speeds and compliance with defined rotational positions.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Endzapfen des Werkstückes bearbeitet werden.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the end pins of the workpiece are also machined.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bearbeitung der Endstücke das eine Endstück bei hoher Drehzahl des Werkstückes und mittels eines werkstück-basierten Verfahrens geschieht und das andere Endstück bei um wenigstens den Faktor 10 niedrigerer Drehzahl des Werkstückes mittels Antrieb von der mit niedriger Drehzahl her antreibbaren Ende des Werkstückes geschieht.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that during the processing of the end pieces, one end piece occurs at high speed of the workpiece and by means of a workpiece-based method and the other end piece at at least a factor 10 lower speed of the workpiece by means of a drive from the end of the workpiece that can be driven at low speed.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Endstück ein Endzapfen und das andere Endstück ein Endflansch mit gegenüber dem Endzapfen wesentlich größerem Außendurchmesser, insbesondere bei einer Kurbelwelle (1) als Werkstück, ist und das Werkstück von der Seite, insbesondere dem Endflansch (6) her, mit hoher Drehzahl antreibbar ist.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the one end piece is an end pin and the other end piece is an end flange with a substantially larger outer diameter than the end pin, in particular in the case of a crankshaft (1) as a workpiece, and the workpiece from the side, in particular the end flange (6) ago, can be driven at high speed.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung der Endstücke möglichst früh, insbesondere vor den anderen zentrischen rotationssymmetrischen Flächen, erfolgt und ab der Bearbeitung der Endstücke die Umfangsfläche wenigstens eines der Endstücke zum Spannen und/oder Antreiben, insbesondere mittels Backenfuttern, benutzt wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the machining of the end pieces takes place as early as possible, in particular before the other centric rotationally symmetrical surfaces, and from the machining of the end pieces, the peripheral surface of at least one of the end pieces for tensioning and / or driving, in particular by means of Jaw chuck, is used.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die exzentrischen rotationssymmetrischen Flächen (3), insbesondere die Hublager (7) einer Kurbelwelle (1) vor den zentrischen rotationssymmetrischen Flächen (2) - ausgenommen die Endbereiche - , insbesondere den Hauptlagern (8) einer Kurbelwelle 1, durchgeführt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the eccentric rotationally symmetrical surfaces (3), in particular the pin bearings (7) of a crankshaft (1) in front of the centric rotationally symmetrical surfaces (2) - except for the end regions -, in particular the main bearings ( 8) a crankshaft 1 is carried out.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hohen Drehzahlen des Werkstückes während der Bearbeitung Drehzahlen von 40 U/min bis 1.600 U/min, insbesondere von 200 U/min bis 800 U/min, sind und niedrige Drehzahlen des Werkstückes von 0 U/min bis 40 U/min, insbesondere von 20 U/min bis 40 U/min, sind.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the high speeds of the workpiece during processing speeds from 40 rpm to 1,600 rpm, in particular from 200 rpm to 800 rpm, and low speeds of the Workpiece from 0 U / min to 40 U / min, in particular from 20 U / min to 40 U / min.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hohe Antriebs-Drehmoment für das Werkstück während der Bearbeitung Antriebs-Drehmomente von 600 N x m bis 3.000 N x m, insbesondere von 2.000 N x m bis 2.500 N x m, sind und das niedrige Antriebs-Drehmoment für das Werkstück Antriebs-Drehmomente von 200 N x m bis 600 N x m, insbesondere von 300 N x m bis 550 N x m.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the high drive torque for the workpiece during processing drive torques from 600 N xm to 3,000 N xm, in particular from 2,000 N xm to 2,500 N xm, and the low Drive torque for the workpiece Drive torques from 200 N xm to 600 N xm, in particular from 300 N xm to 550 N x m.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittgeschwindigkeiten im Bereich von 150 m/s bis 700 m/s, insbesondere von 180 m/s bis 250 m/s liegen.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cutting speeds are in the range from 150 m / s to 700 m / s, in particular from 180 m / s to 250 m / s.
13. Maschine (11) zum Bearbeiten sowohl der zentrischen (2) als auch der exzentrischen, rotationssymmetrischen Flächen (3) von Werkstücken, insbesondere Kurbelwellen (1), durch mechanischen Materialabtrag mit einem Bett (14), - zwei gegeneinander gerichteten, drehend antreibbaren Spindeln (15, 16) zur Aufnahme und Antrieb der Enden des Werkstückes, insbesondere einer Kurbelwelle (1), um die Längsrichtung (10), die Z-Achse, wenigstens einem Werkzeug-Support (12, 13), der wenigstens in X-Richtung definiert verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Spindel (15) mit hoher Drehzahl antreibbar ist und die andere Spindel (16) mit niedriger Drehzahl antreibbar ist und in der Lage ist, definierte Drehlagen anzufahren (C1 -Achse) und wenigstens eine der Spindeln (15, 16) über eine Drehlagen-Richtvorrichtung für das Werkstück verfügt.13. Machine (11) for processing both the central (2) and the eccentric, rotationally symmetrical surfaces (3) of workpieces, in particular crankshafts (1), by mechanical material removal with a bed (14), - two mutually directed, rotatably drivable Spindles (15, 16) for receiving and driving the ends of the workpiece, in particular a crankshaft (1), about the longitudinal direction (10), the Z axis, at least one tool support (12, 13) which is at least in X- Direction can be moved in a defined manner, characterized in that one spindle (15) can be driven at high speed and the other spindle (16) can be driven at low speed and is able to move to defined rotational positions (C1 axis) and at least one of the spindles (15, 16) has a rotational position straightening device for the workpiece.
14. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeug-Support (12, 13) zusätzlich zur Verfahrbarkeit in X-Richtung entweder über eine Verfahrbarkeit in Y-Richtung oder über eine Schwenkmöglichkeit um die Z-Richtung (C2-Achse) besitzt.14. Machine according to claim 13, characterized in that the tool support (12, 13) has, in addition to the movability in the X direction, either via a movability in the Y direction or via a pivoting possibility about the Z direction (C2 axis) ,
15. Maschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb der langsameren Spindel (16) ein selbsthemmender Drehantrieb ist, und insbesondere über eine Schnecken/Schneckenrad-Paarung verfügt.15. Machine according to one of the preceding device claims, characterized in that the rotary drive of the slower spindle (16) is a self-locking rotary drive, and in particular has a worm / worm wheel pairing.
16. Maschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (2) Werkzeug-Supporte (12, 13) aufweist, von denen der eine ein Werkzeug für werkstück-basierte Bearbeitungsverfahren, insbesondere ein Drehwerkzeug, ein Räumwerkzeug, ein Drehräumwerkzeug, ein Dreh- Drehräumwerkzeug oder ein Finish-Werkzeug, trägt, und der andere wenigstens ein Werkzeug für ein werkzeug-basiertes Bearbeitungsverfahren, insbesondere einen Orthogonalfräser oder einen außenverzahnten Fräser.16. Machine according to one of the preceding device claims, characterized in that the machine (2) has tool supports (12, 13), one of which is a tool for workpiece-based machining processes, in particular a turning tool, a broaching tool, a turning broaching tool, one turning-broaching tool or a finishing tool carries, and the other at least one tool for a tool-based machining process, in particular an orthogonal milling cutter or an externally toothed milling cutter.
17. Maschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe der Spindeln (15, 16) abkuppelbar sind. 17. Machine according to one of the preceding device claims, characterized in that the drives of the spindles (15, 16) can be uncoupled.
18. Maschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeln (15, 16) vom gleichen Motor (17) aus angetrieben werden.18. Machine according to one of the preceding device claims, characterized in that the spindles (15, 16) are driven by the same motor (17).
19. Maschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge auf wenigstens einem scheibenförmigen Werkzeug-Grundkörper (18, 19) am Außenumfang angeordnet sind, und insbesondere die Werkzeuge für werkzeug-basierte Verfahren über den gesamten Umfang des Grundkörpers (18, 19) verteilt angeordnet sind.19. Machine according to one of the preceding device claims, characterized in that the tools are arranged on at least one disk-shaped tool base body (18, 19) on the outer circumference, and in particular the tools for tool-based methods over the entire circumference of the base body (18, 19) are distributed.
20. Maschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine mit Werkzeugen unterschiedlicher Materialien, insbesondere Mate- rialien, die für hohe Schnittgeschwindigkeiten, insbesondere oberhalb 180 m/s einerseits und niedrige Schnittgeschwindigkeiten, insbesondere maximal 180 m/s andererseits, bestückt ist, insbesondere mit Hartmetall oder keramischen Schneidstoffen einerseits und Schnellarbeitsstahl (HSS), also Stahlwerkzeugen, andererseits.20. Machine according to one of the preceding device claims, characterized in that the machine is equipped with tools of different materials, in particular materials, for high cutting speeds, in particular above 180 m / s on the one hand and low cutting speeds, in particular a maximum of 180 m / s on the other is, in particular with hard metal or ceramic cutting materials on the one hand and high-speed steel (HSS), i.e. steel tools, on the other.
21. Maschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine nur über einen einzigen Werkzeug-Support (12) verfügt, auf dem Werkzeuge für hohe Schnittgeschwindigkeiten und Werkzeuge für niedrige Schnittgeschwindigkeiten angeordnet sind, die jedoch allesamt Werkzeuge für werkstück-basierte Bearbeitungsverfahren sind.21. Machine according to one of the preceding device claims, characterized in that the machine has only a single tool support (12) on which tools for high cutting speeds and tools for low cutting speeds are arranged, but all of which are tools for workpiece-based machining processes are.
22. Maschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Spindeln, insbesondere beide Spindeln (15, 16) einerseits mit einem am Außenumfang spannenden Futter, insbesondere einem Backenfutter (20) bzw. (21) und andererseits mit einer Zentrierspitze (22) bzw. (23), insbesondere einer relativ zum Futter in Z-Richtung beweglichen, Zentrierspitze verfügt. 22. Machine according to one of the preceding device claims, characterized in that at least one of the spindles, in particular both spindles (15, 16) on the one hand with a chuck exciting on the outer circumference, in particular a jaw chuck (20) or (21) and on the other hand with a centering tip (22) or (23), in particular a centering tip movable relative to the chuck in the Z direction.
23. Maschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierspitze (22,23) freilaufend drehbar gelagert ist.23. Machine according to one of the preceding device claims, characterized in that the centering tip (22, 23) is freely rotatably mounted.
24. Maschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierspitze (22, 3) in definierter Z-Position bezüglich des Backenfutters axial fixierbar ist.24. Machine according to one of the preceding device claims, characterized in that the centering tip (22, 3) can be axially fixed in a defined Z position with respect to the jaw chuck.
25. Maschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine, insbesondere beide Spindeln (15,16) über einen Längsanschlag (24) bzw. (25) entweder für die Z-Position der Zentrierspitze (22,23) gegenüber dem Backenfutter (20, 21) oder gegenüber der Spindel (15,16) verfügt oder über einen Längsanschlag für das Werkstück bezüglich des Backenfutters (20, 21).25. Machine according to one of the preceding device claims, characterized in that at least one, in particular both spindles (15, 16) via a longitudinal stop (24) or (25) either for the Z position of the centering tip (22, 23) relative to the Jaw chuck (20, 21) or opposite the spindle (15, 16) or has a longitudinal stop for the workpiece with respect to the jaw chuck (20, 21).
26. Maschine nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkräfte, mit denen die Zentrierspitzen (22,23) beaufschlagbar sind, einstellbar sind, insbesondere hinsichtlich der Tatsache, ob die jeweilige Axialkraft größer oder kleiner als die Axialkraft der Beaufschlagung der anderen Zentrierspitze, z. B. (23), ist. 26. Machine according to one of the preceding device claims, characterized in that the axial forces with which the centering tips (22, 23) can be acted upon are adjustable, in particular with regard to the fact whether the respective axial force is greater or less than the axial force of the act on the others Centering point, e.g. B. (23).
EP01978451A 2000-10-23 2001-10-23 Multi-purpose machine Revoked EP1330338B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10052443 2000-10-23
DE10052443A DE10052443A1 (en) 2000-10-23 2000-10-23 Combination machine
PCT/EP2001/012247 WO2002034466A1 (en) 2000-10-23 2001-10-23 Multi-purpose machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1330338A1 true EP1330338A1 (en) 2003-07-30
EP1330338B1 EP1330338B1 (en) 2004-09-15

Family

ID=7660711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP01978451A Revoked EP1330338B1 (en) 2000-10-23 2001-10-23 Multi-purpose machine

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6926591B2 (en)
EP (1) EP1330338B1 (en)
JP (1) JP2004512185A (en)
AT (1) ATE276070T1 (en)
DE (2) DE10052443A1 (en)
WO (1) WO2002034466A1 (en)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10245071B4 (en) * 2002-09-27 2006-08-24 Niles-Simmons Industrieanlagen Gmbh Machine for roughing and finishing the journals of crankshafts
JP4065185B2 (en) * 2002-11-26 2008-03-19 武蔵精密工業株式会社 Method and apparatus for grinding non-circular rotating workpiece
US7917646B2 (en) * 2002-12-19 2011-03-29 Intel Corporation Speculative distributed conflict resolution for a cache coherency protocol
US20050240734A1 (en) * 2004-04-27 2005-10-27 Batson Brannon J Cache coherence protocol
US20050262250A1 (en) * 2004-04-27 2005-11-24 Batson Brannon J Messaging protocol
US7822929B2 (en) * 2004-04-27 2010-10-26 Intel Corporation Two-hop cache coherency protocol
US7791593B2 (en) * 2005-03-18 2010-09-07 The Invention Science Fund I, Llc Machine-differentiatable identifiers having a commonly accepted meaning
DE102006014972B4 (en) * 2005-12-20 2018-06-21 Gebr. Heller Maschinenfabrik Gmbh Combined machining method and machining device
DE102008007175B4 (en) 2008-02-01 2010-06-02 Erwin Junker Maschinenfabrik Gmbh Method for grinding the main and stroke bearings of a crankshaft by external cylindrical grinding and apparatus for carrying out the method
DE102009021803B4 (en) * 2009-05-18 2012-07-12 Emag Holding Gmbh Method and device for machining crankshafts
DE102011113757B4 (en) * 2011-09-18 2020-12-31 Mag Ias Gmbh Method and device for finishing workpieces
JP5916121B2 (en) * 2012-06-28 2016-05-11 コマツNtc株式会社 Shaft-shaped workpiece processing equipment
EP2762254B1 (en) 2013-02-01 2017-10-25 Gildemeister Drehmaschinen GmbH Crankshaft turning and milling machine
US9321140B2 (en) 2013-08-01 2016-04-26 Ford Global Technologies, Llc System for machine grinding a crankshaft
JP2015083329A (en) * 2013-10-25 2015-04-30 住友重機械工業株式会社 Method for manufacturing eccentric oscillation type speed reducer
DE102014204807B4 (en) * 2014-03-14 2016-12-15 Erwin Junker Grinding Technology A.S. Method and device for grinding large crankshafts
CN108637277B (en) * 2018-07-15 2023-06-30 赖旭亮 High-precision turning process and equipment for surface of curved workpiece
CN111618665B (en) * 2020-05-19 2022-03-29 南方科技大学 High-efficiency low-damage processing method and processing device
CN112238370B (en) * 2020-09-07 2022-05-27 湖北坚丰科技股份有限公司 Cutter device and method for improving machining precision of slender shaft
CN112476068A (en) * 2020-11-26 2021-03-12 杭州佳顿智能科技有限公司 Manufacturing and processing technology of engine camshaft

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB674065A (en) * 1948-06-10 1952-06-18 Robert Musyl Improvements in or relating to machines for grinding the main bearing pins and crank pins of crankshafts
NL6410508A (en) * 1964-09-09 1966-03-10
US4018724A (en) 1975-11-18 1977-04-19 The General Tire & Rubber Company Flame retardant flexible urethane foams
JPS531368A (en) 1976-06-28 1978-01-09 Nippon Kayaku Kk Method and system for removing foreign matters in water
JPS54296A (en) * 1977-06-02 1979-01-05 Komatsu Ltd Method of grinding crank shaft
JPS5494192A (en) * 1978-01-10 1979-07-25 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Crank shaft grinding device
DE4327807C2 (en) * 1993-08-18 1995-06-14 Erwin Junker Method and grinding machine for grinding a crankshaft
JPH0961190A (en) 1995-08-24 1997-03-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Measuring apparatus using thin film sensor
US6026549A (en) * 1995-11-30 2000-02-22 Nippon Toyama Corporation Crankpin phase indexing method and apparatus
JPH10249686A (en) * 1997-03-14 1998-09-22 Nippei Toyama Corp Cylindrical grinding machine and grinding method of crankshaft
DE19749939C2 (en) * 1997-11-11 2003-10-23 Boehringer Werkzeugmaschinen Process for machining workpieces
JP2000107901A (en) * 1998-09-29 2000-04-18 Toyoda Mach Works Ltd Machining method for crankshaft
JP3787248B2 (en) * 1999-09-30 2006-06-21 株式会社ジェイテクト Method and apparatus for controlling sizing of machine tool

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0234466A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE50103668D1 (en) 2004-10-21
WO2002034466A1 (en) 2002-05-02
US6926591B2 (en) 2005-08-09
DE10052443A1 (en) 2002-05-08
JP2004512185A (en) 2004-04-22
US20040023600A1 (en) 2004-02-05
ATE276070T1 (en) 2004-10-15
EP1330338B1 (en) 2004-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1330338B1 (en) Multi-purpose machine
EP0334298B1 (en) Method and device for machining articles having a rotational symmetry
EP1526946B1 (en) Method and system for grinding a rotationally symmetric machine part comprising a longitudinal borehole
DE19749939C2 (en) Process for machining workpieces
EP0720883B1 (en) Method and device for working pieces with eccentric mainly rotation symmetric surfaces
DE2338207C3 (en) Multi-spindle automatic lathe
EP0868242B1 (en) Rotary milling process and device
EP0214624B1 (en) Machine for broaching cylindrical surfaces of a work piece, preferably of a shaft, particularly of a crankshaft
DE4430389A1 (en) Self-loading vertical turning machine
EP0379723B1 (en) Groove machining lathe equipped with tools
DE19646124C1 (en) Gripping device for annular workpiece packs
DE19826885A1 (en) Work support for machining symmetricals
WO2006010709A1 (en) Gear cutting machine
DE202006000290U1 (en) Universal tool sharpener has two grinding head in line and a retractable workpiece clamp
DE3333243A1 (en) Multi-spindle automatic lathe
EP0787560A1 (en) Device for working bars, profiles and the like
DE4022572A1 (en) LATHE WITH DOUBLE REVOLVER
EP0119236B1 (en) Automatic multi-spindle lathe
DE10245071A1 (en) Roughing and finishing machine for bearings in crankshafts has direct driven spindle stock which chuck for crankshaft and with opposing spindle sleeve with centre punch tip and with support for rotary milling tool
DE102021123380B3 (en) Device and method for machining rotating workpieces
DE3000055A1 (en) Cylindrical workpiece shaping machine - has horizontal rotary cylinder with radially adjusted end cutters controlled by axial rack and pinion drive
DE69935647T2 (en) SIMPLIFIED ROTATION SYMMETRIC WORKPIECES MACHINING MACHINE, ESPECIALLY CRANKSHAFTS AND WORKING PROCESSES SUCH AS A MACHINE
EP3790702B1 (en) Ball track milling machine having a rotary holder with at least two rotational positioning devices
DE3125195A1 (en) Crankshaft rotating machine
DE1577465C (en) Device for the fine machining of circumferences with a circular arc-shaped profile in ring-shaped workpieces

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20030523

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT DE ES FR GB IT

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.

Effective date: 20040915

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040915

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040915

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 50103668

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20041021

Kind code of ref document: P

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20041023

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20041226

GBV Gb: ep patent (uk) treated as always having been void in accordance with gb section 77(7)/1977 [no translation filed]

Effective date: 20040915

PLAQ Examination of admissibility of opposition: information related to despatch of communication + time limit deleted

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSDOPE2

PLBQ Unpublished change to opponent data

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS OPPO

PLBI Opposition filed

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009260

PLAQ Examination of admissibility of opposition: information related to despatch of communication + time limit deleted

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSDOPE2

PLAR Examination of admissibility of opposition: information related to receipt of reply deleted

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSDOPE4

PLBQ Unpublished change to opponent data

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS OPPO

PLAB Opposition data, opponent's data or that of the opponent's representative modified

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009299OPPO

PLAX Notice of opposition and request to file observation + time limit sent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNOBS2

26 Opposition filed

Opponent name: HEGENSCHEIDT-MFD GMBH & CO.KG

Effective date: 20050615

Opponent name: GEBR. HELLERMASCHINENFABRIK GMBH

Effective date: 20050614

R26 Opposition filed (corrected)

Opponent name: HEGENSCHEIDT-MFD GMBH & CO.KG

Effective date: 20050615

Opponent name: GEBR. HELLERMASCHINENFABRIK GMBH

Effective date: 20050614

EN Fr: translation not filed
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20051031

Year of fee payment: 5

PLAF Information modified related to communication of a notice of opposition and request to file observations + time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSCOBS2

PLBB Reply of patent proprietor to notice(s) of opposition received

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNOBS3

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070501

RDAF Communication despatched that patent is revoked

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNREV1

RDAG Patent revoked

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009271

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: PATENT REVOKED

27W Patent revoked

Effective date: 20090727