DE3913294C2 - Vorrichtung zum Fräsen von Unrundprofilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entspre­ chend dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 33 44 477 A1 bekannt. Charakteristisch für deren Ar­ beitsweise ist, daß während der Bearbeitung eines Nockens zwei gesteuerte Zustellbewegungen zwischen Werkstück und Werkzeug erforderlich sind, und zwar eine Rotationsbewegung um die Achse der horizontal einge­ spannten Nockenwelle und eine geradlinige Verschiebebe­ wegung eines Fräsmesserkopfes in Richtung auf die Nockenwelle hin, welche in einer Horizontalebene er­ folgt. Die Nockenwelle wird zwecks Erzielung gleichför­ miger Umfangsgeschwindigkeiten in den zu bearbeitenden Bereichen des Nockens ungleichförmig angetrieben. Cha­ rakteristisch für die sich aus den kinematischen Randbe­ dingungen dieser Vorrichtung ergebende Arbeitsweise ist, daß lediglich in den Extremlagen des Nockens eine Pa­ rallelität der Schneidkanten der Schneideinsätze mit der Achse der Nockenwelle gegeben ist. In allen Zwischenla­ gen ergeben sich in Abhängigkeit von der Schnittbreite Parallelitätsabweichungen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs dargestellten Gattung mit Hinblick auf die Bearbeitungsgenauigkeit, insbesondere die Parallelität von Nockenfläche und Nockenwellenachse zu verbessern. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs.

Erfindungswesentlich ist somit eine weitere Zustellbewe­ gung zwischen Werkstück und Werkzeug, welche in den Bereich des Werkzeugs varlegt ist und welche darauf abzielt, eine zur Achse der Nockenwelle parallele Schnittfläche der Schneidkanten der Schneideinsätze in allen Umfangsbereichen eines Nockens einzustellen. Es unterliegt somit der Schneideinsatz jeweils in Abhängig­ keit von der Winkelstellung des Nockens einer weiteren Zustellbewegung, die in an sich bekannter Weise CNC- gesteuert ausgeführt wird. Erreicht wird auf diese Weise in einem einzigen Arbeitsgang eine hochgenaue Paralleli­ tät von Nockenumfangsfläche und Achse der Nockenwelle, wobei außerdem große Schnittbreiten realisierbar sind. Darüber hinaus ist ein einwandfreier bezüglich der Drehebene geradliniger Fasenverlauf gegeben.

Eine Zustellbewegung des Werkstücks, hier der Nockenwel­ le in Achsrichtung wird lediglich als Positionierantrieb benötigt, nicht hingegen zur Bearbeitung des einzelnen Nockens.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung von Werkstück und Werkzeug in der Draufsicht;

Fig. 2 eine Ansicht der Anordnung von Werkstück und Werkzeug in vergrößerter Darstellung entsprechend einer Schnittebene II-II der Fig. 1.

Mit 1 ist in den Figuren das zu bearbeitende Werkstück, nämlich eine in einer zeichnerisch nicht dargestellten Aufnahmeeinrichtung gehaltene Nockenwelle bezeichnet, deren einzelne Nocken 2 im Umfangsbereich entsprechend einem vorgegebenen Profil zu fräsen sind. Die sich hierbei ergebenden Umfangsflächen 3 der einzelnen Nocken müssen parallel zur Achse 4 der Nockenwelle 1 verlaufen. Letztere wird während der Bearbeitung der Umfangsflächen 3 in definierter Weise mittels zeichnerisch nicht darge­ stellter, an sich bekannter Antriebssysteme um ihre vorzugsweise horizontal verlaufende Achse 4 in Richtung der Pfeile 5 gedreht.

Mit 6 ist ein Fräsmesserkopf bezeichnet, der um eine unter einem Winkel zur Achse 4 verlaufende Achse 7 drehbar gelagert ist und mittels eines zeichnerisch ebenfalls nicht dargestellten Antriebssystems um diese Achse 7 antreibbar ist. Der Fräsmesserkopf 6 ist auf seiner, der Nockenwelle 1 zugekehrten Seite, und zwar rotationssymmetrisch zu der Achse 7 kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei entlang der Kegelmantelfläche, und zwar in gleichmäßiger Verteilung eine Reihe von Schneid­ einsätzen 8 angeordnet sind. Die Schneideinsätze 8 können grundsätzlich auch ungleichmäßig verteilt ange­ ordnet sein. Die Schneideinsätze 8 sind in an sich bekannter Weise ausgestaltet und lösbar an dem Fräsmes­ serkopf 6 befestigt.

Die Schneideinsätze 8 weisen - in einer Stirnansicht gesehen - radial verlaufende Schneidkanten auf. Der Neigungswinkel 9 der, die Schneideinsätze 8 tragenden kegelstumpfförmigen Fläche des Fräsmesserkopfes 6 gegen­ über der Achse 7 entspricht - in der Draufsicht gemäß Fig. 1 gesehen - dem Schnittwinkel 10, unter dem die Achse 7 die Achse 4 der Nockenwelle 1 schneidet. Nachdem die Schneidkanten der Schneideinsätze 8 parallel zu einer Mantellinie des kegelstumpfförmigen Profils ver­ laufen, wird durch diese das Nockenprofil - in einer, die Achsen 4, 7 enthaltenden Ebene gesehen - parallel zur Achse 4 geschnitten.

Der Schneideinsatz 8 ist in definierter Weise mittels eines zeichnerisch nicht dargestellten Antriebssystems in Richtung der Pfeile 11 zustellbar.

Mit 12 ist die, zu den Umfangsflächen 3 des Nockens 2 und den Schneidkanten der Schneideinsätze 8 stets senk­ rechte Richtung bezeichnet. Zu diesem Zweck ist der Fräsmesserkopf 6 in definierter Weise mittels eines zeichnerisch nicht dargestellten Antriebssystems in Richtung der Pfeile 13, nämlich senkrecht zu den Pfeilen 11 bzw. senkrecht zu der die Achsen 4, 7 enthaltenden Ebene verschiebbar. Schließlich ist eine weitere Ver­ schiebebewegung durch die Pfeile 14 angedeutet, welche wahlweise in die Aufnahmeeinrichtung des Werkstücks oder eine Führungseinrichtung des Werkzeugs gelagert sein kann.

Sämtliche Zustellbewegungen von Werkzeug und Werkstück, die während der vollständigen Bearbeitung der Umfangs­ fläche 3 eines Nockens 2 anfallen, nämlich die Verschie­ bebewegungen des Werkzeugs in Richtung der Pfeile 11, 13 sowie die Drehbewegungen der Nockenwelle 1 in Richtung der Pfeile 5 werden erfindungsgemäß derart gesteuert, daß in Abhängigkeit von der Drehwinkellage des Unrund­ profils unter Mitwirkung der Steuerungseinrichtung die Schneidkanten der Schneideinsätze 8 stets parallel zur Achse 4 des Unrundprofils ausgerichtet in Schneidein­ griff gelangen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 zeigt die Umfangsfläche 3 des Nockens 2 zwei gekrümmte Abschnitte von unterschiedlichem Radius 15, 16 sowie zwei, symmetrisch zu einer Mittellinie 17 verlaufende geradlinige Abschnitte 18, 19. Der Erfin­ dungsgegenstand ist jedoch auch bei im Umfangsbereich beliebig gestalteten symmetrischen Nocken anwendbar. Man erkennt in Fig. 2, daß während der Bearbeitung des Abschnitts 19 das Werkzeug lediglich eine Zustellbewe­ gung in Richtung des Pfeiles 13 ausführt, wohingegen während dieser Arbeitsphase keine Zustellbewegungen in Richtung der Pfeile 5, 11 ausgeführt werden. Wesentlich ist, daß aufgrund der erfindungsgemäßen Zustellbewegung in Richtung der Pfeile 13 an jedem Punkt der Umfangsflä­ che 3 ein zur Rotationsachse 4 paralleler Schnitt gege­ ben ist, so daß große Schnittbreiten ermöglicht werden.

Sämtlichen Zustellbewegungen entsprechend der Pfeile 5, 11, 13 sind CNC-steuerbare Motoren zugeordnet, so daß mittels des übergeordneten Rechners einer Steuerungsein­ richtung die Zustellbewegungen in einfacher Weise unter Berücksichtigung der eingangs genannten Bedingung steuerbar sind.

Die Zustellbewegungen in den, durch die Pfeile 14 ge­ kennzeichneten Richtungen dienen lediglich der Positio­ nierung des einzelnen Nockens. Sie können vorteilhafter­ weise in die genannte CNC-Steuerung eingebunden sein, um einen automatisierten Bearbeitungsverlauf einer komplet­ ten Nockenwelle zu gewährleisten.

Der Erfindungsgegenstand ist - von der Bearbeitung von Nocken abgesehen - in allen den Fällen anwendbar, in denen die Bearbeitung von Unrundprofilen ansteht, deren Umfangsflächen parallel zu einer Rotationsachse verlau­ fen müssen.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Fräsen der Umfangsflächen (3) von Unrundprofilen wie z. B. Nocken (3), mit einer Aufnah­ meeinrichtung, in der das Unrundprofil um seine Achse (4) drehbar gehalten ist, mit einem, um seine Achse (7) drehbaren, stirnseitig nach Art eines Kegel­ stumpfprofiles gestalteten, mit Schneideinsätzen (8) bestückten Fräsmesserkopf (6), dessen Achse (7) die Achse (4) des Unrundprofils unter einem spitzen Winkel (10) schneidet, welcher Winkel (10) dem Nei­ gungswinkel (9) des genannten Kegelstumpfprofiles entspricht, wobei das Unrundprofil und der Fräsmes­ serkopf (6) relativ zueinander wenigstens in einer, die Achsen (4, 7) enthaltenden Ebene, und zwar in zueinander senkrechten Richtungen (11, 14) verschieb­ bar gehalten sind und mit motorischen, mit einer Steuerungseinrichtung zusammenwirkenden Antrieben für sämtliche Zustellbewegungen zwischen Unrundprofil und Fräsmesserkopf (6), wobei die Schneidkanten der Schneideinsätze (8) auf Kegelmantellinien des Fräs­ messerkopfes (6) liegen und wobei die eine der zuein­ ander rechtwinklig verlaufenden Relativbewegungen zwischen dem Unrundprofil und dem Fräsmesserkopf (6) in Richtung der Achse (4) des Unrundprofils erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräsmesserkopf (6) zusätzlich in einer Richtung (13) senkrecht zu der genannten Ebene motorisch derart verschiebbar ist, daß in Abhängig­ keit von der Drehwinkellage des Unrundprofils unter Mitwirkung der Steuerungseinrichtung die Schneid­ kanten der Schneideinsätze (8) stets parallel zur Achse (4) des Unrundprofils ausgerichtet in Ein­ griff gelangen.