DD201265A5

DD201265A5 - METHOD AND MILLING MACHINE FOR MANUFACTURING THE CRANKS IN CRANKSHAFTS

Info

Publication number: DD201265A5
Application number: DD23501281A
Authority: DD
Inventors: Gottfried Blaimschein
Original assignee: Gfm Fertigungstechnik
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1981-11-20
Publication date: 1983-07-13
Also published as: GB2087775A; ATA576380A; DE3141846A1; GB2087775B; FR2494610A1; AT369301B; JPS57114308A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Fraesmaschine zum Herstellen der Wangenschraege bei Kurbelwellen. Das Ziel der Erfindung ist ein rationelles Herstellen der Wangenschraegen mit moeglichst geringem maschinellen Mehraufwand. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine zeitsparende und ohne Zusatzgeraete durchfuehrbare spanabhebende Bearbeitung von Wangenschraegen erlaubt, sowie eine zweckmaessige Fraesmaschine zur Durchfuehrung dieses Verfahrens zu schaffen. Zur Loesung dieser Aufgabe wird der abzuschraegende Wangenbereich entlang einer Schnittflaeche bearbeitet, die dadurch entsteht, dass ein in einer Normalebene zur Kurbelwellenachse liegender Kreisbogen entlang einer Bahn bewegt wird, deren Verlauf axiale und radiale Richtungskomponenten aufweist. Eine dazu geeignete Fraesmaschine besitzt eine Steuerungseinrichtung, die sowohl den Werkzeugschlittenantrieb als auch den Laengsschlittenantrieb im Sinne einer sich aus radialen und axialen Bewegungskomponenten zusammensetzenden Vorschubbewegung des Messerkopfes ansteuert. Fig. 3The invention relates to a method and a milling machine for producing the cheeks in crankshafts. The aim of the invention is a rational production of the cheek plates with the least possible additional mechanical effort. The invention has for its object to provide a method that allows a time-saving and without additional equipment durchfuehrbare machining of cheek plates, as well as to create a convenient milling machine for performing this method. To solve this problem, the cheek area to be discouraged is machined along a cut surface which is created by moving a circular arc lying in a normal plane to the crankshaft axis along a path whose course has axial and radial directional components. A milling machine suitable for this purpose has a control device which activates both the tool slide drive and the longitudinal slide drive in the sense of an advancing movement of the cutter head composed of radial and axial movement components. Fig. 3

Description

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Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren und Fräsmaschine zum Herstellen der Wangenschräge bei KurbelwellenMethod and milling machine for producing the cheek roll in crankshafts

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen der Wangenschräge bei Kurbelwellen od. dgl. durch spanabhebende Bearbeitung sowie auf eine Fräsmaschine zur Durchführung de ses-Verfahrens.The invention relates to a method for producing the cheeks slope in crankshafts od. Like. By machining and on a milling machine for performing de ses-method.

Charakteristik der bekannten LösungenCharacteristic of the known solutions

Vor allem bei größeren, schwereren Kurbelwellen werden die Kurbelwangen häufig im Bereich der Kurbelzapfen an den Außenseitenflächen abgeschrägt, um einerseits Material und Gewicht.einzusparen und anderseits Platz im Kurbelgehäuse od. dgl. zu gewinnen. Bisher bilden nun diese Schrägen ebene Flächen oder Kegelflächen und erfordern ein ei beträchtlichen Herstellungsaufwand. Die Kurbelwellen müssen nämlich nach der Bearbeitung ihrer Wellenzapfen mit einer üblichen Kurbelwellenfräsmaschine auf eine speziell dafür eingerichtete Dreh- oder Fräsmaschine umgespannt werden, wo dann erst die Bearbeitung der Wangenschrägen für sich erfolgt. Ein Werkstückumspannen ist nur dann zu vermeiden, wenn wiederum die Kurbelwellenfräsmaschine selbst nach dem Zapfenfräsen durch Austausch des vorhandenen MesserkopfesEspecially in larger, heavier crankshafts, the crank webs are often chamfered in the area of the crank pin on the outer side surfaces, on the one hand to save material and Gewicht and od on the other hand space in the crankcase. Like. To win. So far, these bevels now form flat surfaces or conical surfaces and require a considerable manufacturing effort. The crankshafts must namely after the processing of their shaft journals with a conventional crankshaft milling machine to be spanned on a specially equipped turning or milling machine, where then only the processing of the cheeks beforehand for themselves. Workpiece clamping is only to be avoided if, in turn, the crankshaft milling machine itself after the journal milling by replacing the existing cutter head

durch ein Zusatzaggregat mit eigenem Antrieb umgerüstet wird, "welches Aggregat dann die Schrägenbearbeitung erlaubt. Als Werkzeugs dienen dabei Drehstähle oder entsprechend gewählte Fräser, die radial eingestochen oder mit einem quer zur Kurbelwellenachse verlaufenden Vorschub geführt werden. Die brannten Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung von Wangenschrägen.sind demnach aufgrund der Notwendigkeit eines Umspannens des Werkstückes bzw. eines Umrüstens der Maschine zeitraubend und Verlagen wegen der erforderlichen speziellen Maschinen, Zusatzaggregate, Einrichtungen und Werkzeuge einen hohen maschinellen Mehraufwand.It is converted by an auxiliary unit with its own drive, which then allows bevel machining, using turning tools or appropriately selected milling cutters, which are radially inserted or guided with a feed transverse to the crankshaft axis The burned methods for machining chamfer bevels. Accordingly, due to the necessity of a re-clamping of the workpiece or a conversion of the machine time-consuming and publishers because of the required special machines, additional equipment, facilities and tools a high machine overhead.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zum rationellen Herstellen der Wangenschrägen von Kurbelwellen od. dgl. sowie eine Fräsmaschine zur Verwirklichung dieses Verfahrens..The aim of the invention is a method for the efficient production of the cheeks of crankshafts od. Like. And a milling machine for the realization of this method.

Darlegung des Wesens der Erfindung ' .Explanation of the essence of the invention '.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine zeitsparende, und praktisch ohne Zusatzgeräte u. dgl. durchführbare spanabhebende Bearbeitung von Wangenschrägen erlaubt. Außerdem soll eine zweckmäßige Fräsmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.The invention has for its object to provide a method that a time-saving, and virtually no additional equipment u. Like. Feasible machining of cheeks allowed. In addition, a convenient milling machine for carrying out this method should be created.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der abzuschrägende Wangenbereich entlang einer Schnittfläche bearbeitet wird, die durch einen in einer Normalebene zur Kurbelwellenachse liegenden Kreisbogen entsteht, dessen, Mittelpunkt auf einer Bahn mit axiale und radiale Richtungskomponenten aufweisendem Verlauf bewegt wird. Dieses beispielsweise bei geradliniger Bahn des Kreisbogenmittelpunktes eine zylinderflächige Schräge mit sich bringende Verfahren erlaubt den Einsatz einfacher außen- oder innenschneidender Scheibenfräser mit einem Messerkreis, dessen Radius dem des Kreisbogens entspreicht, welchem FräserThe invention solves this problem in that the bequared cheek area is machined along a cutting surface which is formed by a lying in a plane normal to the crankshaft axis circular arc whose center is moved on a path with axial and radial direction components exhibiting course. This, for example, a rectilinear trajectory of the circular arc center a cylindrical surface inclining method allows the use of simple external or internal cutting disc milling with a knife circle, the radius of which corresponds to the circular arc, which cutter

lediglich ein der Mittelpunktsbahn des Kreisbogens angepaßter Vorschub erteilt werden muß, um die gewünschte Wangenschräge herzustellen- Ein solcher Innen- oder Außenfräser, kann ohne Schwierigkeiten auf jeder Kurbelwellenfräsmaschine montiert werden, so daß die Wangenschräge einer Kurbelwelle auf einer Kurbelwellenfräsmaschine bei gleicher Einspannung des Werkstückes und ohne Aufbau eines Zusatzaggregates möglich ist. Da es nicht darauf.ankommt, welcher Form die Schräge ist, sondern eben daß Material und Platz gespart wird, ist auch das Fehlen kegelflächiger Schrägen ohne Bedeutung, doch, sollte in speziellen Fällen eine solche kegelflächige Schräge notwendig sein, könnte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren diese Kegelfläche angenähert werden, in dem beispielsweise die Schräge nach zwei Schnittflächen bearbeitet wird, deren Kreisbogenbahnen in zwei zur Axialebene durch den Kurbelradius symmetrisch liegenden Axialebenen verlaufen. Selbstverständlich ist zusammen mit dem Vorschub der Verlauf der Kreisbogenbahn und damit die eigentliche Form der Abschrägungen frei wählbar, z.B. äußer der geradlinigen entweder eine konvexe oder eine konkave Form,.und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich natürlich neben Kurbelwangenschrägen auch beliebige andere Schrägen von auf Fräsmaschinen bearbeitbaren Werkstücken herstellen.Such an internal or external cutters can be mounted without difficulty on each crankshaft milling machine, so that the cheek of a crankshaft crankshaft milling cutter on a crankshaft milling machine with the same clamping of the workpiece and without Structure of an additional unit is possible. Since it does not matter on which shape the slope is, but just that material and space is saved, also the absence of beveled slopes is of no importance, but, should be necessary in special cases, such a beveled slope, could according to the inventive method this Conical surface can be approximated, for example, in which the slope is machined after two cutting surfaces whose circular arc paths extend in two axial planes lying symmetrically to the axial plane through the crank radius. Of course, together with the feed, the course of the circular arc path and thus the actual shape of the chamfers are freely selectable, e.g. Outer the rectilinear either a convex or a concave shape,. And with the method according to the invention can of course be produced in addition to crank cheeks any other bevels of workable on milling machines workpieces.

Zur rationellen Durchführung des Verfahrens ist nach einer Weiterbildung der Erfindung bei einer Fräsmaschine mit einem ein vorzugsweise ringförmiges, innenschneidendes Fräswerkzeug aufnehmenden, quer zur Maschinenlängsachse beweg-For a rational implementation of the method according to an embodiment of the invention in a milling machine with a preferably annular, internally cutting milling tool receiving, transversely to the machine longitudinal axis moving

und einem den Werkzeugschlitten . " baren Werkzeugschlitten/tragenden Längsschlitten eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, mit der sowohl der Werkzeugschlittenantrieb als auch der Längsschlittenantrieb für eine sich aus radialen und axialen Bewegungskomponenten zusammensetzende Vorschubbewegung des Fräswerkezuges ansteuerbar sind. Allein auf Grund dieser Steuerungseinrichtung kann eine übliche Fräsmaschine ohne weitere Zusatzein-and a tool slide. With the aid of this control device, a customary milling machine can be actuated without any additional auxiliary equipment.

richtungen zum Bearbeiten von Wangenschrägen eingesetzt werden, da der entsprechende Vorschub für das Werkezug durch die Kobination der Schlittenbewegungen von Werkzeugschlitten und Längs schlitten gegeben ist. Dabei kann der Werkzeugschlitten sowohl ein Kreuzschlitten als auch ein , Quer schlitten sein, nur muß beim Querschlitten für ein entsprechendes Winkelteilen der Kurbelwelle gesorgt sein, damit eine Bewegung des QuerSchlittens auch in der richtigen Relativlage zum jeweiligen Kurbelradius erfolgt und die gewünschte Radialkomponente des Vorschubs verursacht. Ein solches Teilender Kurbelwelle ist bei einem Kreuzschlitten nicht notwendig, da mit diesem Kreuzschlitten das Werkzeug ohnehin in jeder beliebigen Radialrichtung bewegt werden kann.directions for processing bevels are used, since the corresponding feed for the movement is given by the Kobination the carriage movements of the tool slide and longitudinal slide. In this case, the tool carriage both a cross slide and a, be cross slide, only the cross slide must be taken care of for a corresponding angular parts of the crankshaft, so that a movement of the QuerSchlittens also in the correct relative position to the respective crank radius and causes the desired radial component of the feed. Such a part of the crankshaft is not necessary with a cross slide, because with this cross slide the tool can be moved anyway in any radial direction.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn erfindungsgemäß als Fräswerkzeug ein zum Bearbeiten der Wellenzapfen und/oder der Kurbelwangenaußenkonturen einsetzbarer Messerkopf dient. Ein solcher Messerkopf erlaubt demnach das Fräsen der Wellenzapfen und/oder Wangenaußenkonturen sowie die Bearbeitung der Wangenschrägen einer Kurbelwelle während einer einzigen Aufspannung und mit ein und demselben Fräswerkzeug, Es ist kein Umspannen, kein Umrüsten oder Umbau erforderlich und das einmal aufgespannte Werkstück kann an allen gewünschten Stellen in einem Arbeitsdurchgang bearbeitet- werden.It is particularly advantageous if, according to the invention, a cutter head which can be used for machining the shaft journal and / or the crank web outer contours is used as a milling tool. Such a cutter head thus allows the milling of the shaft journals and / or cheek outer contours and the processing of cheeks of a crankshaft during a single clamping and with the same milling tool, It is no re-clamping, no retooling or conversion required and once clamped workpiece can be at all desired Jobs to be edited in one go.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment schematically illustrated in the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. T und 2 die schematische Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an Hand einer Kurbelwange in Seiten- und Stirnansicht undT and 2, the schematic implementation of the method according to the invention with reference to a crank arm in side and front view and

Fig. 3 eine Fräsmaschine zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in Seitenansicht.Fig. 3 shows a milling machine for carrying out the method according to the invention in side view.

Um bei einer Kurbelwelle 1 für die Kurbelwangen 1a auf einer üblichen Kurbelwellenfräsmaschine mit einem scheibenförmigen Messerkopf M eine Wangenschräge 2 herstellen zu können, wird diese Schräge im wesentlichen zylinderflächig abgearbeitet, wozu dem Messerkopf M, im dargestellten Beispiel ein innenschneidender, ringförmiger Messerkopf, ein Vorschub V erteilt wird, dessen Hauptrichtung sich aus einer Radialkomponente V_R und einer Axialkomponente V. zusammensetzt. Auf Grund dieses Vor-Schubes V entsteht beim Fräsen mit dem Messerkopf M eine Wangenschräge 2,,die sich als Schnittfläche zwischen der Wange 1a und der Hüllfläche des dem Vorschub des Messerkopfes M entsprechend bewegten Messerkreises K ergibt. Die Wahl des Vorschubes V bzw. die Bahn des Messerkopfmittelpunktes beim Fräsen kann an und für sich.frei gewählt werden, wenn ihr Verlauf nur neben einer radialen auch eine axiale Richtungskomponente aufweist, wobei die Bahn natürlich auch einen sich in der Richtung ändernden Verlauf und Abschnitte mit ausschließlich radialer oder vertikaler Richtungskomponente besitzen kann. Da eine solche Bahn beim Werkzeugvorschub nachzuvollziehen ist, muß logischerweise bei der Wahl dieser Bahn bzw. des Vorschubweges auf die·praktische Durchführbarkeit und Zweckmäßigkeit geachtet werden.In order to be able to produce a cheek slope 2 on a crankshaft 1 for the crank webs 1a on a conventional crankshaft milling machine with a disk-shaped cutter head M, this bevel is processed essentially on a cylindrical surface, for which the cutter head M, in the example shown, an internal cutting, annular cutter head, a feed V is issued, whose main direction is composed of a radial component V _R and an axial component V. Due to this pre-thrust V, when milling with the cutter head M, a cheek slope 2, which results as a cutting surface between the cheek 1a and the envelope surface of the knife circle K correspondingly moved to the advance of the cutter head M, is produced. The choice of the feed V or the path of the cutter head center during milling can be freely selected, if their course has only a radial and an axial direction component next to a radial course component and the course also changes in the direction course and sections may have exclusively radial or vertical directional component. Since such a path is to be understood when the tool feed, must be taken in the choice of this path or the feed path on the practical feasibility and expediency logically.

In Fig. 3 ist eine Kurbelwellenfräsmaschine dargestellt, die mit ein und demselben Messerkopf M bei einer Kurbelwelle 1 während ein und derselben Aufspannung die Bearbeitung nicht nur der Lagerzapfen 1b, der Kurbelzapfen 1c und der Außenkontur 1a' der Kurbelwangen 1a, sondern zusätzlich auch die Herstellung der Wangenschrägen 2 erlaubt. Dazu ist der ringförmige, innenschneidende Messerkopf M über eine Werkzeugtrommel 3 in einem als Kreuzschlitten ausgebildeten Werkzeugschlitten 4 gelagert, der aus einem Horizontalschlitten 4a und einem'Vertikalschlitten 4b besteht und ein beliebiges Verfahren des Messerkopfes M in einer Normalebene zur Maschinenlängsachse ermöglicht. DerIn Fig. 3, a Kurbelwellenfräsmaschine is shown, with one and the same cutter head M in a crankshaft 1 during one and the same clamping the processing not only the bearing pin 1b, the crank pin 1c and the outer contour 1a 'of the crank webs 1a, but in addition also the production the cheek slopes 2 allowed. For this purpose, the ring-shaped, internally-cutting knife head M is mounted via a tool drum 3 in a tool slide 4 designed as a cross slide, which consists of a horizontal slide 4a and a vertical slide 4b and allows any method of the knife head M in a normal plane to the machine longitudinal axis. The

Werkzeugschlitten 4 sitzt seinerseits auf einem Längsschlitten 5, der entlang des Maschinenfettes 6 längsverschiebbar ist und für die Bewegung dee Messerkopfes M in Achsrichtung sorgt. Als Antrieb von Horizontal- und Vertikalschlitten 4a, 4b sind Motoren 7 vorgesehen, die über entsprechende Getriebe und Gewindespindeln 8, 9 die Schlitten 4a, 4b bewegen. Ein Motor 10 mit Gewindespindel 11 ergibt den Antrieb für den Längsschlitten 5.Tool carriage 4 in turn sits on a longitudinal slide 5, which is longitudinally displaceable along the machine fat 6 and provides for the movement dee cutter head M in the axial direction. As a drive of horizontal and vertical slide 4a, 4b motors 7 are provided, which move the carriages 4a, 4b via corresponding gears and threaded spindles 8, 9. A motor 10 with threaded spindle 11 provides the drive for the longitudinal slide. 5

Auf dem Maschinenbett 6 der Fräsmaschine sind weiters zwei Aufnahmestocke 12 angeordnet, die die zu bearbeitende Kurbelwelle 1 während der ganzen Bearbeitungszeit stillstehend spannen. Zur Unterstützung der Kurbelwelle 1 bei der Bearbeitung durch den Messerkopf M ist außerdem eine Lünette 14 vorgesehen, die ebenfalls verschiebbar auf dem Maschinenbett 6 lagert und gegebenenfalls mit dem Längsschlitten kuppelbar ist. ' ' Zur Kontrolle der Schlittenbewegungen bzw, zur Steuerung der' Schlittenantriebe ist eine Steuerungseinrichtung 13 vorgesehen, über die die Schlittenantriebe so ansteuerbar sind, daß der Messerkopf M entsprechend den Bearbeitungsstellen längspositioniert wird und die für die gewünschte Bearbeitung erforderliche Vorschubbewegung ausführt. Diese Vorschubbewegung liegt bei der Bearbeitung der Lagerzapfen Td und der Kurbelzapfen 1c sowie der Außenkonturen 1a' der Kurbelwangen 1a in einer Normalebene zur Maschinenlängsachse und erfolgt daher allein durch den Werkzeugschlitten 4. Werden hingegen die Wangenschrägen 2 bearbeitet, muß der Vorschub' eine radiale und axiale Bewegungskomponente aufweisen, so daß nun der Antrieb für den Längsschlitten 5 nicht nur zur Langspositionierung des Messerkopfes M sondern zusätzlich auch für den Vorschub des Messerkopfes angesteuert werden muß. Der Vorschub V für den Messerkopf M zur Bearbeitung der Wangenschrägen 2 ergibt sich somit aus der Kombination .der in entsprechender Richtung in einer Normalebene verlaufenden Werkzeugschlittenbewegung für dieOn the machine bed 6 of the milling machine further receiving cam 12 are arranged, which clamp the crankshaft 1 to be machined during the entire processing time. To support the crankshaft 1 in the processing by the cutter head M also a bezel 14 is provided which also slidably superimposed on the machine bed 6 and optionally with the longitudinal slide can be coupled. '' For controlling the carriage movements and, for controlling the 'carriage drives a control device 13 is provided, via which the carriage drives are controlled so that the cutter head M is longitudinally positioned according to the processing points and performs the required for the desired machining feed movement. This feed movement is in the processing of the bearing pin Td and the crank pin 1c and the outer contours 1a 'of the crank webs 1a in a normal plane to the machine axis and therefore only by the tool carriage 4. If, however, the cheeks bevels 2 processed, the feed' must have a radial and axial Have movement component, so that now the drive for the longitudinal slide 5 must be controlled not only for long positioning of the cutter head M but also for the feed of the cutter head. The feed V for the cutter head M for processing the cheeks bevels 2 thus results from the combination .der in a corresponding direction in a normal plane extending tool slide movement for

Komponete V_n und der in Axialrichtung verlaufenden Längs- · Schlittenbewegung für die Komponente V., Die jeweils den Vorschub bestimmenden Größen der Komponenten und ihr Zusammenwirken sind über die Steuerungseinrichtung wählbar und werden durch sie auch überwacht. So können mit einer einzigen Fräsmaschine und mit einem einzigen Werkzeug Lagerzapfen, Kurbelzapfen, Wangenaußenkonturen und Wangenschrägen, auf rationellstem Wege bearbeitet werden.Komponete V _n and the running in the axial direction longitudinal slide movement for the component V., Which each determine the feed sizes of the components and their interaction are selectable via the control device and are also monitored by them. Thus, with a single milling machine and with a single tool bearing journals, crank pins, outer edges of cheeks and cheeks be processed in the most rational way.

Claims

Invention, sans ρ r u c h:

1. Method for producing the cheek bevel in crankshafts or the like by machining, characterized in that the cheek area to be bevelled is machined along a cut surface which is formed by a circular arc lying in a normal plane to the crank axis, the center of which lies on a track axial and radial direction components having course is moved. ;

2. Milling machine for carrying out the method according to item 1, with a preferably annular, internal cutting milling tool movable, transversely to the machine longitudinal axis movable tool slide and the tool carriage carrying longitudinal slide, characterized in that a control device (13) is provided, with both the Werkzeugschlittenantrieb ( 7, 8, 9) as well as the longitudinal slide drive (10, 11) for one of radial and axial movement components (V _R , V,) composed feed movement (V) of the milling tool (M) are controllable.

3. Milling machine according to item 2, characterized in that a cutter head (M) which can be used to machine the shaft journals (1b, 1c) and / or the crank web outer contours (1a ') is used as the milling tool.

For this & soap drawing *