DE1099313B

DE1099313B - Fraesmaschine zur Herstellung von Drehkolben

Info

Publication number: DE1099313B
Application number: DEB41321A
Authority: DE
Inventors: Walter Thieme
Original assignee: Borsig GmbH
Current assignee: Borsig GmbH
Priority date: 1956-08-07
Filing date: 1956-08-07
Publication date: 1961-02-09

Description

Fräsmaschine zur Herstellung von Drehkolben Die Erfindung betrifft eine Fräsmaschine zur Herstellung der exzentrisch verlagerten, aufeinander abwälzenden Drehkolben von Drehkolbenmaschinen, die einen von nicht kreisbogenförmigen Kurven begrenzten Querschnitt aufweisen.
Es ist bekannt, den von Kreisbögen begrenzten kleeblattförmigen Querschnitt von Walzenzapfen durch gleichzeitigen Eingriff von vier in einem gemeinsamen Gehäuse symmetrisch um das Werkstück herum angeordneten, gemeinsam angetriebenen Fräserköpfen herzustellen. Auf diese Weise lassen sich jedoch nur kreiszylindrisch begrenzte Formen erzeugen, aber nicht die zykloidisch geformten Drehkolben von Drehkolbenmaschinen.
Es sind auch bereits Verfahren bekannt, bei denen durch Stoßen oder Hobeln mittels eines exzentrisch verlagerten, zylindrischen Formmessers durch Abwälzen Drehkolben hergestellt werden. Dabei läuft jedoch das Stoßmesser beim Rückhub leer, so daß die Bearbeitung viel Zeit in Anspruch nimmt; außerdem ergeben sich durch die Beanspruchung des Stoßmessers in axialer Richtung Kippmomente, die infolge der exzentrischen Lagerung verstärkt auftreten. Ebenso weist ein solches Stoßmesser verhältnismäßig kurze Standzeiten auf, auch tritt beim Nachschleifen eine Verringerung des Radius des Messers ein.
Die Verwendung eines parallel zur Drehkolbenachse arbeitenden Formfräsers verbietet sich wegen der hohen Kosten. Der Fräser ist auf einem großen Teil seines Umfanges mit dem Werkstück in Berührung und weist daher ungenügende Standzeiten auf. Dagegen bietet die Verwendung eines zentrisch rotierenden Messerkopfes den Vorteil, daß die Stähle nachstellbar sind, so daß der Werkzeugradius unverändert gehalten werden kann. Ferner können wegen der tangential angreifenden Kräfte keine Kippmomente am Messerkopf auftreten. Es kann daher eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit eingehalten werden, was für die Herstellung von Drehkolben unerläßlich ist. Auch entfällt beim Fräsen in Umfangsrichtung des Werkstückes ein Leerhub. Das Umfangsfräsen großer Werkstücke, z. B. zwecks Beseitigung der Gußhaut, ist zwar bereits bekannt. Hierbei wird die Bewegung des Werkzeuges radial zur Achse des Werkstückes über ein Kopierorgan von der Umfangsfläche des rotierenden Werkstückes abgeleitet. Hiermit läßt sich jedoch die für Drehkolben erforderliche Bearbeitungsgenauigkeit nicht erreichen. Es muß daher zur Steuerung des Werkzeugträgers eine Meisterkurve oder Schablone verwendet werden, wie es z. B. von der Herstellung ovaler Zahnräder ereits bekannt ist. Die einfachste Lösung wäre °_s, die Schablone in bekannter Weise gleichachsig mit fern Drehkolbenrohling anzuordnen. Bei einer solchen Anordnung ist aber die Unterbringung einer Schablone nicht ohne weiteres möglich, besonders, wenn eine vergrößerte Schablone verwendet werden soll, um eine Übertragung von Ungenauigkeiten der Schablone im Verhältnis 1 : 1 zu vermeiden. Außerdem lassen sich mit einer solchen Anordnung nur Werkstücke von geringer axialer Länge bearbeiten.
Bei mit gleichförmiger Geschwindigkeit rotierendem Werkstück ändert sich die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fräsermesser und der Oberfläche des Werkstückes mit der wechselnden Entfernung der zu bearbeitenden Fläche von der Drehachse des Werkstückes. Zwecks Einhaltung einer möglichst gleichbleibenden Relativgeschwindigkeit ist es bereits bekannt, bei einer Kopierfräsmaschine mit Riemenantrieb für den Werktisch die Drehbewegung des Werkstückes selbsttätig dadurch zu regeln, daß durch die Verschiebung des den Fräser tragenden Schlittens der Riemen auf kegelförmigen Riemenscheiben mittels einer Riemengabel verschoben wird. Hierbei ergeben sich jedoch je nach der Winkelstellung der Riemengabel bei gleichen Verstellwinkeln verschieden große Verstellwege, so daß eine stets gleichbleibende Relativgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstückoberfläche nicht erreicht wird. Nach einem anderen Vorschlag wird bei einer Kopierfräsmaschine durch eine Schablone die gleichförmige Drehung des Werkstückes und des gleichachsig gelagerten Musters in kürzeren oder längeren Zeitabschnitten unterbrochen, so daß die Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes absatzweise erfolgt. Für die Kolben von Drehkolbenmaschinen genügt die mit den bekannten Methoden erzielbare Oberflächengüte nicht.
Um unter Einhaltung der Wirtschaftlichkeit die bei der Herstellung von sternartigen Drehkolben unerläßliche, besonders große Bearbeitungsgenauigkeit zu erzielen, wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Drehkolben auf einer Fräsmaschine mit Spanabnahme am zentrisch umlaufenden Werkstück in der Weise herzustellen, daß einem an sich bekannten zentrisch rotierenden Messerkopf mit einem Schnittdurchmesser gleich dem Durchmesser des auf dem Drehkolben abrollenden Gegendrehkolbens durch eine vorzugsweise hydraulische Übertragung eine zusätzliche exzentrische Bewegung durch eine mit der Drehzahl des Werkstückes umlaufende, nicht gleichachsig mit dem Werkstück angeordnete, an sich bekannte Kurvenscheibe erteilt wird, während des Werkstück durch ein mittels einer Kurvenrollenführung gesteuertes, stufenlos verstellbares Regelgetriebe in an sich bekannter Weise mit wechselnder Umfangsgeschwindigkeit gedreht wird, so daß die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fräsermesser und der Oberfläche des Werkstückes an allen Umfangsteilen des Drehkolbens gleich groß ist.
In den Abb. 1 bis 4 ist die Maschine dargestellt und das Fräsverfahren erläutert worden; es zeigt Abb. 1 eine schematische Darstellung der Bewegung von Werkstück und Messerkopf, Abb. 2 eine Draufsicht auf die Abwälzfräsmaschine, Abb. 3 einen Querschnitt durch die Maschine nach der Linie III-III in Abb. 2 und Abb.4 einen Querschnitt durch die Maschine nach der Linie IV-IV in Abb. 2.
In diesen Abbildungen bezeichnet 1 die Form des zu erzeugenden Drehkolbens, 2 den abwälzenden Messerkopf, 3 die exzentrische Verlagerung des Messerkopfes, 4 den Abstand von Messerkopf und Werkstück, 5 die Abwälzkurve (Kopierkurve).
Das Werkstück, der Drehkolben 1, ist auf der Aufnahme 6 (Abb. 2) aufgespannt; es wird von der Spindel 7 mitgenommen und axial durch den Reitstock 8, der sich im Bett 9 verschiebt, bewegt. Die Spindel 7 (Abb. 2) wird durch ein regelbares Triebwerk 10 über die Zahnräder 11 und 12 angetrieben. Das Triebwerk 10 erhält seinen Antrieb durch den Motor 13 (Abb. 4), und zwar über einen Schneckentrieb 14, 15 (Abb. 2). Der Motor treibt zugleich durch das Getriebe 16 (Abb. 2,4) über eine Nockenkupplung 17 die Leitspindel 18 an.
Von der Spindel 7 (Abb. 2) wird zugleich die Welle 19 über die Zahnräder 20, 21 und über das Kegelräderpaar 22, 23 die Keilnutwelle 24 angetrieben. Die Keilnutwelle betätigt auch die Steuerung des Regeltriebwerkes 10 (Abb. 2) über das Zahnradpaar 25, 26; das Zahnrad 26 besitzt eine Rollenkurve (Abb. 4), deren Schubbewegung von der Zahnstange 27 auf das Rad 28 übertragen wird. Die Welle 24 leitet die Spindelbewegung über die Kegelräder 29, 30, 31, 32 zur Kurvenscheibe 33. Diese wird durch das Testgerät 34 (Abb. 3) abgetastet, und .es wird die Bewegung über die hydraulischeEinrichtung 35, 36 auf die Kolbenstange 37übertragen, die den Support 38 (Abb. 3) horizontal verschiebt. Auf dem Support 38 sind der Frässpindelkasten 39 mit dem Antriebsmotor 40 und dem von ihm angetriebenen Messerkopf 41 sowie das Zustellhandrad 42 für die Zustellbewegung angeordnet. Die Längsbewegung des Fräsers wird durch den von der Leitspindel 18 bewegten Support 43 (Abb. 3) auf dem Bett 44 bewirkt.
Die nicht gleichachsig mit denn Werkstück erfolgende, sondern getrennte Anordnung der Schablone 33 an dem Support 38, gestattet es, eine vergrößerte Schablone zu verwenden, so daß sich eine große Bearbeitungsgenauigkeit erreichen läßt.
Die- Bahn der Kurvenrollenführung des Zahnrades 26 ist so ausgelegt, daß die Zahnstange 27 über das Zahnrad 28 das Übersetzungsverhältnis des Regelgetriebes 10 und damit die Umfangsgeschwindigkeit des Werkstückes 1 periodisch so verändert, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen dem mit gleichbleibender Drehzahl umlaufenden Fräsermesser41 und der Oberfläche des Werkstückes an allen Umfangsteilen des Drehkolbens gleich groß ist, so daß stets ein gleichmäßig großer Span abgenommen wird.

Claims

PATENTANSPRUCH: Fräsmaschine mit Spanabnahme am zentrisch umlaufenden Werkstück zur Herstellung von sternartigen Drehkolben von Drehkolbenmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß einem an sich bekennten zentrisch rotierenden Messerkopf (41) mit einem Schnittdurchmesser gleich dem Durchmesser des auf dem Drehkolben abrollenden Gegendrehkolbens in an sich bekannter Weise durch eine vorzugsweise hydraulische Übertragung (35, 36) eine zusätzliche exzentrische Bewegung durch eine mit der Drehzahl des Werkstückes (1) umlaufende, nicht gleichachsig mit dem Werkstück angeordnete Kurvenscheibe (33) erteilt wird, während das Werkstück (1) durch ein mittels einer Kurvenrollenführung (26) gesteuertes, stufenlos verstellbares Regelgetriebe (10) in an sich bekannter Weise mit wechselnder Umfangsgeschwindigkeit gedreht wird. In. Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 221252, 675 702, 684 838, 858 3491 860 885, 907 238; österreichische Patentschrift Nr. 48 9'53; Dr.-Ing. W. H. Gres, »Die geometrischen Verhältnisse bei der Herstellung unregelmäßiger Flächen«, Springer Verlag 1953, S. 27, 44, 53 bis 59.