DE918910C

DE918910C - Device for processing workpieces with a cross-section deviating from the circular shape

Info

Publication number: DE918910C
Application number: DESCH8115A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dombrowski; Dipl-Ing Dr Walter Heinzelmann; Karl Schuh
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1951-11-24
Filing date: 1951-11-24
Publication date: 1954-10-07

Description

Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mit von der Kreisform abweichendem Querschnitt Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die zur Bearbeitung von Werkstücken dient, die einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen.Device for processing workpieces with a shape deviating from the circular shape Cross section The invention relates to a device that is used for machining of workpieces which have a cross-section deviating from the circular shape.

Derartige Formdrehvorrichtungen für spanabhebende Bearbeitung für Drehbänke sind bekannt und in mannigfacher Weise durchgebildet. Es ist ferner auch nicht mehr neu, ein Profillineal zu benutzen, das einen auf einem Langdrehschlitten senkrecht zur Werkstückachse verschiebbar geführten Werkzeughalter steuert. Mittels eines solchen Profillineals gelingt es, der Oberfläche des Werkstückes in ihrer Längsrichtung eine ganz bestimmte, dem Profil des Lineals entsprechende Form zu geben.Such form turning devices for machining for Lathes are known and designed in many ways. It is also no longer new to using a profile ruler, the one on a sliding table Controls the tool holder that can be displaced perpendicular to the workpiece axis. Means such a profile ruler succeeds in the surface of the workpiece in their Longitudinal direction to a very specific shape corresponding to the profile of the ruler give.

Die Erfindung macht wohl auch von einer solchen Maßnahme Gebrauch, doch begnügt sie sich nicht damit, das Werkstück auf der Oberflächenlängsrichtung nach einem vorgeschriebenen Profil zu bearbeiten, sondern verbindet gleichzeitig damit noch die Erzeugung einer Bewegung senkrecht zur Längsachse des Werkstückes, um auch die Querschnittsform abweichend von der Kreisform verschieden über die ganze Werkstückslänge zu gestalten.The invention probably also makes use of such a measure, however, it is not satisfied with simply placing the workpiece in the longitudinal direction of the surface to edit according to a prescribed profile, but connects at the same time with it the generation of a movement perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece, also the cross-sectional shape deviating from the circular shape different over the whole To shape workpiece length.

Es ist an sich nicht mehr neu, bei einer Formdrehbank zum Drehen unrunder Werkstücke, insbesondere Walzblöcke, ein Leitlineal fest anzuordnen und das Werkzeug entsprechend der Kurve des Lineals zu bewegen, wobei das Werkzeug außerdem noch unabhäilgig von dem feststehenden Profillineal in radialer Richtung Schwingungen ausführt. Eine derartige Vorrichtung ist in ihrem Aufbau jedoch recht vielgliedrig. Durch die zahlreichen Zwischenglieder, die für die Übertragung der radialen Schwingungen auf das Werkzeug vorgesehen sein müssen, kann eine genaue fehlerfreie Bearbeitung nicht gewährleistet werden. Außerdem hat eine solche Vorrichtung auch noch den Nachteil, daß eine Änderung in der Schwingungsweite der radialen Bewegung über die Längserstreckung des Werkstückes nicht herbeiführbar ist.In and of itself, it is no longer new with a form lathe for turning out of round Workpieces, in particular rolling blocks, a guide rail to be firmly arranged and the tool according to the curve of the ruler, with the tool also still independent of the fixed profile ruler in the radial direction vibrations executes. Such a device is, however, very complex in its structure. Due to the numerous links that are responsible for the transmission of radial vibrations on the tool must be provided, an accurate, error-free machining can not guaranteed. In addition, such a device also has the disadvantage that a change in the amplitude of the radial movement over the longitudinal extent of the workpiece cannot be brought about.

Es ist in der Fachwelt ferner bekanntgeworden, an einer Drehbank eine Vorrichtung zum elliptischen Drehen von Werkstücken vorzusehen, wobei das Werkzeug nur eine rotierende Bewegung ausführt, während das fest aufgespannte stillstehende Werkstück nur in axialer Richtung vorgeschoben wird. Um eine elliptische Bewegung zu erzeugen, muß die Achse des Werkstückes gegenüber der Rotationsachse des umlaufenden Werkzeuges einen bestimmten Winkel bilden. Dies wird dadurch ermöglicht, daß zwei Leitkurven Verwendung finden, die beide in axialer Richtung verschiebbar sind bzw. abgetastet werden können. Derartige Vorrichtungen sind jedoch in der Praxis nicht bekanntgeworden, weil vermutlich der Aufbau der Maschine infolge der hohen Anforderungen, die an die Genauigkeit und das Zusammenwirken der einzelnen Glieder für die Verstelleinrichtung zur Durchführung der Axialbewegung des Werkstückes gestellt werden müssen, große Schwierigkeiten bereitet. Außerdem kann die bekannte Vorrichtung nur Anwendung finden, wenn es sich darum handelt, Werkstücke kleinerer Abmessung zu bearbeiten. Sie muß jedoch bei der Herstellung größerer Werkstücke, wie z. B. der Anfertigung von Großkolben von über i m Länge, infolge der erforderlichen Genauigkeit ausscheiden.It has also become known in the art, one on a lathe To provide a device for the elliptical rotation of workpieces, the tool only executes a rotating movement, while the firmly clamped stationary one Workpiece is only advanced in the axial direction. To make an elliptical movement To generate, the axis of the workpiece must be opposite to the axis of rotation of the rotating Form a certain angle with the tool. This is made possible by the fact that two Guide curves are used, both of which can be moved in the axial direction or can be scanned. However, such devices are not in practice became known, because presumably the structure of the machine due to the high requirements, that of the accuracy and the interaction of the individual links for the adjustment device must be made to carry out the axial movement of the workpiece, large Causes difficulties. In addition, the known device can only be used when it comes to machining workpieces of smaller dimensions. She must however, in the production of larger workpieces, such as. B. the production of large pistons of more than 1 m in length due to the required accuracy.

Wesentlich einfacher als die bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen und vor allen Dingen wesentlich genauer arbeitend und auch einfacher in ihrer Handhabung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei welcher das Profillineal, das das Werkzeug entsprechend dem Längsprofil in axialer Richtung steuert, durch einen von der Drehspindel abgeleiteten Antrieb in Schwingungen versetzt wird, die dem Werkzeug die zusätzliche Querbewegung (Radialbewegung) erteilen.Much easier than the previously known devices and above all, it works much more precisely and is also easier to use is the device according to the invention, in which the profile ruler that the tool controls according to the longitudinal profile in the axial direction, by one of the rotating spindle derived drive is set in vibrations, which the tool the additional Issue transverse movement (radial movement).

Die Abbildung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel. Auf einem Drehbankbett i ist in bekannter Weise ein Spindelstock 2 mit Spindelflansch 3 sowie ein Reitstock .4 mit seiner Spitze 5 aufgesetzt. Zwischen dem Spindelflansch 3 und der Reitstockspitze 5 ist das Werkstück 6, beispielsweise ein Großkolben für Brennkraft- oder Dieselmaschinen, eingespannt. Auf dem Längssupport 7 befindet sich die Schwingachse 8 eines Schwinghebels 9, der an seinem oberen Ende das Werkzeug io mit seiner Verstellschraube i i trägt. An seinem unteren Ende ist am Schwinghebel 9 ein Gleitstein 12 befestigt, der bei der Arbeitsbewegung des Längssupportes 7 an einem Profillineal 13 entlang gleitet. Der Schwinghebel 9 weist ein sehr geringes Massenträgheitsmoment auf. Er ist dementsprechend leicht gebaut und besteht beispielsweise aus dünnem Blech. Der Gleitstein 12 wird mittels einer Feder 14 stets kraftschlüssig gegen die Kurve des Lineals 13 gedrückt. Die Kurve des Profillineals 13 ist in dem Übersetzungsverhältnis des Schwinghebels entsprechend dem Verlauf der Außenform des zu bearbeitenden Werkstückes (Kolbens) geformt. Mit Hilfe des Profillineals 13 können somit zylindrische, konische, konvex, konkav oder allgemein kurvenförmig gekrümmte Umfangsformen erzeugt werden. Die Kurve des Profillineals 13 ist so gestaltet, daß sie die Abweichungen von der genauen Zylinderform im vergrößerten Maßstab aufweist, während der zur Übertragung der Abweichungen dienende Schwinghebel 9 im reziproken Verhältnis dieses Maßstabes geteilt ist.The figure illustrates an embodiment. On a lathe bed i is, in a known manner, a headstock 2 with a spindle flange 3 and a tailstock .4 with its tip 5 put on. Between the spindle flange 3 and the tailstock tip 5 is the workpiece 6, for example a large piston for internal combustion or diesel engines, clamped. The swing axis 8 of a swing lever is located on the longitudinal support 7 9, which carries the tool io with its adjusting screw i i at its upper end. At its lower end, a sliding block 12 is attached to the rocker arm 9, which at the working movement of the longitudinal support 7 slides along a profile ruler 13. The rocker arm 9 has a very low mass moment of inertia. He is accordingly easily built and consists, for example, of thin sheet metal. The sliding block 12 is always pressed positively against the curve of the ruler 13 by means of a spring 14. The curve of the profile ruler 13 is in the transmission ratio of the rocker arm according to the course of the external shape of the workpiece to be machined (piston) shaped. With the help of the profile ruler 13, cylindrical, conical, convex, concave or generally curved circumferential shapes are generated. The curve the profile ruler 13 is designed so that they the deviations from the exact Has cylindrical shape on an enlarged scale, during the transfer of the deviations serving rocker arm 9 is divided in the reciprocal ratio of this scale.

Um dem Werkstück einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt zu geben, wird das Profillineal 13 in von der Werkstückspindel3 abhängige Schwingungen versetzt. Um diese Schwingungen auszuführen, ist die Vorrichtung wie folgt weiter ausgebildet. Der das Profillineal 13 tragende Teil ist in mehreren Blattfedern bzw. Blattfederpaketen 15 aufgehängt. Um ein Verschieben des Linealträgers in der Längsrichtung zu vermeiden, wird er mittels eines Bolzens 16 in einem Haltestück 17 festgehalten.Around the workpiece a cross-section deviating from the circular shape to give, the profile ruler 13 is dependent on the workpiece spindle 3 vibrations offset. To carry out these vibrations, the device is further as follows educated. The part carrying the profile ruler 13 is in several leaf springs or Leaf spring assemblies 15 suspended. To move the ruler support in the longitudinal direction To avoid this, it is held in place in a holding piece 17 by means of a bolt 16.

Zur Erzeugung der Schwingbewegung ist eine Welle 21 in Abhängigkeit von der Werkzeugspindel 3 mittels der Kettenräder 18 und 20 über eine Kette i9 angetrieben. Die Kettenräder i8 und 2o haben Zähnezahlen im Verhältnis 2 : i, so daß sich die Welle 21 doppelt so schnell dreht wie die Werkzeugspindel 3. Auf der Welle 2i werden ferner zwei mit gleichen Zähnezahlen ausgeführte Kegelräderpaare 22 und 23 bzw. 24 und 25, zwei vertikal zur Werkzeugspindel verlaufende Wellen 26 und 27 in Bewegung gesetzt. Sie haben somit die gleiche Drehzahl wie die Welle 2l und die doppelte wie die Werkzeugspindel 3. An ihren unteren Enden tragen die Wellen 26 und 27 Exzenter 28 und 29, deren verstellbare Zapfen 30 und 31 spielfrei in Schlitze 32 und 33 des Linealträgers eingreifen. Wenn sich die Spindel 3 mit dem Werkstück 6 dreht, vollführt somit das Profil-Lineal 13 zwei Doppelschwingungen pro Werkstücksumdrehung. Die Gesamtschwingung ist eine reine Sinus-Schwingung.To generate the oscillating movement, a shaft 21 is driven as a function of the tool spindle 3 by means of the chain wheels 18 and 20 via a chain i9. The sprockets i8 and 2o have the number of teeth in the ratio 2: i, so that the shaft 21 rotates twice as fast as the tool spindle 3. On the shaft 2i there are also two bevel gear pairs 22 and 23 or 24 and 25, two with the same number of teeth Shafts 26 and 27 extending vertically to the tool spindle are set in motion. They thus have the same speed as the shaft 2l and twice as fast as the tool spindle 3. At their lower ends, the shafts 26 and 27 carry eccentrics 28 and 29, the adjustable pins 30 and 31 of which engage in slots 32 and 33 of the ruler carrier without play. When the spindle 3 rotates with the workpiece 6, the profile ruler 13 thus performs two double oscillations per workpiece revolution. The total oscillation is a pure sine oscillation.

Für Werkstücke, die nur nach der Kurve des Profillineals 13 bearbeitet werden sollen, wird die Ovaldreheinrichtung abgeschaltet. Zu diesem Zweck befindet sich zwischen dem Kettenrad 20 und der Welle 21 eine aus Primärseite und Sekundärseite bestehende Klauenkupplung, die mittels eines Hebels 36 aus- und eingerückt werden kann. Sie muß so beschaffen sein, daß sie nur in einer bestimmten Stellung einrückbar ist. Bei ausgeschalteter Schwingbewegung wird der Linealträger durch einen nicht dargestellten Indexbolzen in einer bestimmten Lage festgehalten.For workpieces that are only machined according to the curve of the profile ruler 13 the oval turning device is switched off. To this end is located between the sprocket 20 and the shaft 21 one of the primary side and secondary side existing dog clutches, which are disengaged and engaged by means of a lever 36 can. It must be designed in such a way that it can only be engaged in a certain position is. When the oscillating movement is switched off, the ruler support is not supported by one shown index bolt held in a certain position.

Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in Tätigkeit gesetzt, so bewegt sich das Werkzeug längs der Oberfläche des Werkstückes, entsprechend der Anweisung, die durch die Kurve des Profillineals 13 vorgeschrieben ist, und führt außerdem die durch die Exzenter 28 und 29 bestimmte Querbewegung senkrecht zur Werkzeugspindelachse aus. Aus beiden Bewegungen ergibt sich eine resultierende, die für die beispielsweise kurvenförmige ovale Gestaltung eines Kolbens maßgebend ist.If the device according to the invention is put into action, it is moved the tool along the surface of the workpiece, according to the instruction, which is prescribed by the curve of the profile ruler 13, and also leads the transverse movement determined by the eccentrics 28 and 29 perpendicular to the tool spindle axis. Both movements result in a resulting, which is decisive for the curved oval shape of a piston, for example is.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet, Werkstücke in beliebiger Länge oval und gleichzeitig form zu bearbeiten, da eine Abhängigkeit von der begrenzten Breite der zur Herstellung eines Musterstückes benötigten Schleifscheibe nicht mehr besteht. Durch die Ersparung eines sich drehenden, dreidimensionalen Musterstückes, nach welchem das Werkstück durch Abtasten oder Kopieren hergestellt werden soll, können die Kosten für die Herstellung einer derartigen Werkzeugmaschine wesentlich herabgesetzt werden. Da ferner der Schwinghebel 9, der in einer Durchbrechung des Längssupportes 7 angeordnet ist, mit einem großen Unter- bzw. Übersetzungsverhältnis ausgeführt werden kann, gelingt es, Ungenauigkeiten des Profillineals fast restlos zu unterdrücken. Sie können sich nur noch als kleine Bruchteile bei der Bearbeitung des Werkstückes auswirken.The device according to the invention allows workpieces of any length to be oval and at the same time to be machined in shape, since there is no longer any dependency on the limited width of the grinding wheel required to produce a sample. By saving a rotating, three-dimensional sample, according to which the workpiece is to be produced by scanning or copying, the costs for producing such a machine tool can be reduced significantly. Furthermore, since the rocker arm 9, which is arranged in an opening in the longitudinal support 7, can be designed with a large reduction or transmission ratio, it is possible to suppress inaccuracies of the profile ruler almost completely. They can only have an effect as small fractions when machining the workpiece.

Die Anordnung von zwei verstellbaren Exzentern 28 und 29 erlaubt weiterhin, Werkstücke mit verlaufender Ovalität herzustellen, indem z. B. der Exzenter 28 mittels des Zapfens 3o auf eine andere Exzentrizität eingestellt wird, als sie bei dem Exzenter 29 vorhanden ist. Es kann sogar einer der beiden Exzenter die Exzentrizität o oder sogar eine negative Exzentrizität aufweisen.The arrangement of two adjustable eccentrics 28 and 29 also allows Manufacture workpieces with running ovality by z. B. the eccentric 28 by means of the pin 3o is set to a different eccentricity than that of the eccentric 29 is present. One of the two eccentrics can even have the eccentricity o or even have a negative eccentricity.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß sie auf der Rückseite jeder Drehbank nachträglich angebaut werden kann. Schließlich gelingt es auch, noch andere Schwingungen als reine Sinusschwingungen zu erzeugen, wenn nämlich die beiden Exzenter durch Nockenscheiben ersetzt werden. Alsdann können beliebige Querschnittsformen dem Werkstück gegeben werden.Another advantage of the device according to the invention is that it can be retrofitted on the back of any lathe. In the end it is also possible to generate vibrations other than pure sine waves, namely when the two eccentrics are replaced by cam disks. Then you can any cross-sectional shapes can be given to the workpiece.

Die Verwendung von Nockenscheiben statt Exzentern macht nicht unbedingt ein übersetzungsverhältnis 2 : i zwischen Werkstückspindel und Schwingerwelle erforderlich, sondern gestattet, ein anderes Verhältnis, wie z. B. i : i oder i : 3, i :4 usw., zu wählen.The use of cam disks instead of eccentrics does not necessarily make a transmission ratio of 2: i is required between the workpiece spindle and the oscillating shaft, but allows another relationship, such as B. i: i or i: 3, i: 4 etc., to choose.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for machining a workpiece with a cross-section deviating from the circular shape, in which the longitudinal profile of a Profile ruler, the out-of-roundness derived from one of the turning spindle, additional Radial vibrations generating drive is derived, characterized in that the profile ruler (i3) that controls the turning tool (To) according to the longitudinal profile can be caused to vibrate by the drive derived from the rotary spindle (2i) that give the turning tool (To) the additional radial movement.

2. Device according to claim i, characterized in that to drive the profile ruler (i3) Drive shafts (26 and 27) are used, which are arranged perpendicular to the plane of the profile ruler are and eccentrics (28 and 29) move, their movement via pins (3o and 31) in slots (32 and 33) transferred to the profile ruler.

3. Device according to the Claims i and 2, characterized in that the speed of the eccentrics (28 and 29) is twice as large as the number of revolutions of the workpiece spindle (3).

4. Device according to claims i to 3, characterized in that along the curve of the profile ruler (i3) a sliding block (i2) which is attached to the lower end of a rocker arm (9) is, the movement decreases.

5. Device according to claims i to 4, characterized in that that the tool (To) is arranged at the upper end of the rocker arm (9).

6. Device according to claims i to 5, characterized in that the curve of the profile ruler (i3) the deviations from the exact cylinder shape has enlarged and the rocker arm (9) divided in the reciprocal proportion of the magnified scale of the deviations is.

7. Device according to claims i and 2, characterized in that when using cam disks instead of the eccentric, the transmission ratio between workpiece spindle (3) and oscillating shaft (2i) deviates from the value 2: i. Cited publications: German Patent Specifications No. 31 102, 697 844; Swiss patent specifications No. Toi 661, 2i4 67 0 , 222 3i0; U.S. Patent No. 2,375,368.