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1. EP0097346 - METHOD AND APPARATUS FOR MAKING WORK-PIECES WITH AN INTERNAL OR EXTERNAL POLYGONAL SURFACE

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters
Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Werkstücken mit polygonaler Aussen- und/oder Innenkontur, vorzugsweise durch spanabhebende Bearbeitung, wobei das zu bearbeitende Werkstück um eine ortsfeste Drehachse (48) mit konstanter Geschwindigkeit rotiert, während das Werkzeug (13) auf einer Kreisbahn (17; 51) geführt wird, wobei die Drehgeschwindigkeit des Werkstücks und die Umlaufgeschwindigkeit (Bahngeschwindigkeit) des Werkzeuges (13) auf seiner Kreisbahn voneinander abhängig sind und wobei ferner das Werkzeug (13) während des gesamten Umlaufs am Werkstück angreift, wobei zur Erzeugung einer vorgegebenen Polygonkontur die ortsfeste Drehbewegung des Werkstücks und die Bewegung des Werkzeugs (13) auf seiner exzentrisch zur Werkstückdrehachse (48) verlaufenden Kreisbahn (17; 51) überlagert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahngeschwindigkeit des Werkzeugs (13) jeweils während eines Umlaufs nach einem periodischen Bewegungsgesetz geändert wird, das durch die vorgegebene Polygonkontur bestimmbar ist und dass zur Erzeugung der periodischen Änderung der Bahngeschwindigkeit des Werkzeuges (13) jeweils während eines Umlaufs auf seiner Kreisbahn (17; 51) die Drehzahl des Antriebs für das Werkzeug (13) über einen mit dem Bewegungsgesetz programmierten Funktionsgeber (39) periodisch geändert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf die Ausrichtung des Eingriffspunktes am Werkstück das Werkzeug (13) im wesentlichen translatorisch auf seiner exzentrisch zur Werkstückdrehachse (48) verlaufenden Kreisbahn (17) geführt wird, die durch den Umkreis (49) und den Inkreis (50) des zu erzeugenden Polygonprofils begrenzt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf die Ausrichtung des Eingriffspunktes am Werkstück das Werkzeug (13) auf seiner exzentrisch zur Werkstückdrehachse (48) verlaufenden Kreisbahn (51) umlaufend geführt wird, wobei die Kreisbahn (51) des Werkzeugs (13) das Werkstück umschliesst und den Umkreis (49) und den Inkreis (50) des zu erzeugenden Profils tangiert.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug auf einer Kreiszylinderbahn geführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsgesetz für die Bahngeschwindigkeit des Werkzeugs (13) jeweils während eines Umlaufs auf seiner Kreisbahn (17; 51) definiert ist durch die sich ändernde Winkelgeschwindigkeit des Mittelpunktes eines Kreises, der ohne zu gleiten auf der Aussenseite eines feststehenden Kreises mit gleichem Durchmesser abrollt, wobei die Winkelgeschwindigkeit auf den Mittelpunkt des feststehenden Kreises bezogen ist, wobei ferner ein dem umlaufenden Kreis fest zugeordneter zweiter Punkt, der bei dem Umlauf des abrollenden Kreises eine Pascalsche Kurve beschreibt, mit im wesentlichen konstanter Winkelgeschwindigkeit um einen innerhalb der Pascalschen Kurve liegenden Drehpunkt geführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die periodische Änderung der Bahngeschwindigkeit des Werkzeuges (13) jeweils während eines Umlaufs auf seiner Kreisbahn (17; 51) mittels eines nach Pascalschen Kurven steuerbaren mechanischen Umlaufrad-Schleifen-Getriebes (21) bewirkt wird und dass zur Erzeugung unsymmetrischer Polygonkonturen die Schleife (22) des Getriebes (21) unter einem Winkel zu der durch die translatorische Bewegung des Werkzeugs vorgegebenen Schubachse (18) in der Überdeckungslage eingestellt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsgesetz für die Bahngeschwindigkeit des Werkzeugs (13) jeweils während eines Umlaufs definiert ist durch die sich ändernde Winkelgeschwindigkeit der Drehachse eines Kurbelarmes, die ihrerseits auf einer Kreisbahn mit höherer Winkelgeschwindigkeit aber gleicher Drehrichtung umläuft, wobei die Winkelgeschwindigkeit des Umlaufs der Drehachse auf der Kreisbahn von der Winkelgeschwindigkeit der Drehung der Drehachse selbst abhängig ist und dass der Kurbelzapfen von einer mit konstanter Winkelgeschwindigkeit umlaufenden Schleife angetrieben wird, deren Drehachse mit der Drehachse der Kreisbahn der Drehachse des Kurbelarmes zusammenfällt oder radial dazu verschoben ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsgesetz zur Änderung der Bahngeschwindigkeit des Werkzeugs jeweils während eines Umlaufs einem ganzzahligen Vielfachen der Winkelgeschwindigkeit der Drehachse eines Kurbelarmes entspricht, die ihrerseits auf einer Kreisbahn mit gleicher Winkelgeschwindigkeit aber gegenläufiger Drehrichtung umläuft, wobei die Winkelgeschwindigkeit des Umlaufs der Drehachse auf der Kreisbahn von der Winkelgeschwindigkeit der Drehung der Drehachse selbst abhängig ist, und dass der Kurbelzapfen von einer mit konstanter Winkelgeschwindigkeit umlaufenden Schleife angetrieben wird, deren Drehachse mit der Drehachse der Kreisbahn der Drehachse des Kurbelarmes zusammenfällt oder radial dazu verschoben ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahngeschwindigkeit des Werkzeugs (13) während eines Umlaufs auf seiner Bahn mittels eines nach Ellipsen steuerbaren Getriebes verändert wird.
  10. Vorrichtung zur Herstellung von Werkstükken mit polygonaler Aussen- und/oder Innenkontur, insbesondere durch spanabhebende Bearbeitung nach dem Verfahren gemäss den Ansprüchen 1 bis 9, mit einer drehbar gelagerten, angetriebenen Werkstückaufnahme (1) und einem Werkzeug (13), das entlang einer geschlossenen Kreisbahn (17; 51) geführt ist und mit dem Antrieb (2) der Werkstückaufnahme (1) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Träger (9) für den Werkzeughalter (12) mit einem über die für die zu erzeugende Polygonkontur vorgegebene, das Bewegungsgesetz bestimmende Steuerfunktion ansteuerbaren Antrieb (21; 41) verbunden ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als steuerbarer Antrieb (21) für den Träger (9) des Werkzeughalters (12) zwischen Antriebsmotor (2) und Träger (9) ein nach Pascalschen Kurven steuerbares Getriebe (21) zwischengeschaltet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge210kennzeichnet, dass das nach Pascalschen Kurven steuerbare Getriebe (21) durch einen Umlaufrädertrieb mit einer Schleife (22) gebildet wird, die über einen Kurbelzapfen (24) mit dem Umlaufrad (25) verbunden ist, wobei die Schleife (22) den antreibenden Getriebeteil und der Steg (26) des Umlaufrades den Abtrieb bildet, der mit der Welle (8) des Trägers (9) für den Werkzeughalter (12) verbunden ist, wobei die Drehachse des Trägers (9) mit der Drehachse des Steges (26) identisch ist.
  13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer translatorischen Bewegung der Kreisbahn (17) des Werkzeuges (13) die Schubachse (18) der Bewegung des Werkzeuges (13) und die Überdeckungslage (29) von Schleife (22) und Umlaufradsteg (26) in einer Ebene liegen und die Überdeckungslage (29) der Schleife (22) gegenüber der Schubachse (18) unter einem Winkel hierzu einstellbar ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (30) der Schleife (22) exzentrisch zur Drehachse (8) des Steges (26) einstellbar ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Umlaufrad (25) zugeordnete Kurbelzapfen (24) in bezug auf das Umlaufrad (25) verschieb- und feststellbar ausgebildet ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplung (28) vorgesehen ist, durch die der Träger (9) für den Werkzeughalter (12) vom Steg (26) des Umlaufrades (25) getrennt und mit der Antriebswelle der Schleife verbindbar ist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Polrad des als Umlaufrädergetriebe ausgebildeten Getriebes (21) zusätzlich in Abhängigkeit vom Werkzeugvorschub angetrieben wird.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich der Massenträgheitsmomente, die durch die sich jeweils während eines Umlaufs ändernde Bahngeschwindigkeit des Werkzeugs auftreten, das Getriebe (21) mit einem Differentialgetriebe (32) verbunden ist, das eine Schwungmasse (37) antreibt.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (32) zum Antrieb der Schwungmasse (37) ein Planetengetriebe ist, wobei die Schleife (22) den Planetenradträger (33) antreibt, das Sonnenrad (34) mit der Welle (8) des Trägers (9) für den Werkzeughalter (12) verbunden ist, und das mit dem Planetenrad (36) im Eingriff stehende Gegenrad (35) koaxial zum Sonnenrad (34) gelagert ist und die Schwungmasse (37) trägt.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (8) des Trägers (9) für den Werkzeughalter (12) unter einem Winkel zur Drehachse der Werkstückaufnahme (1) einstellbar ist, wie an sich bekannt.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das nach Pascalschen Kurven steuerbare Getriebe (21) durch eine umlaufende Kurbelschleife gebildet wird, wobei die Kurbelschleife den antreibenden Getriebeteil und die Kurbel der Abtrieb bildet, dass die Antriebswelle (55) der Kurbel (54) in einer exzentrisch zur Drehachse (44) der Kurbelschleife (52) angeordneten und gleichsinnig umlaufenden Lagerbüchse (56) gelagert ist, dass die Lagerbüchse (56) über ein Übersetzungsgetriebe (45) mit der Abtriebswelle (55) der Kurbel (54) verbunden ist und dass die Abtriebswelle (55) mit dem drehbar gelagerten Werkzeugträger (12) in Verbindung steht (Fig. 11).
  22. Vorrichtung nach Anspruch 10 zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass als steuerbarer Antrieb für den Träger (9) des Werkzeughalters (12) zwischen Antriebsmotor (2) und Träger (9) ein nach Ellipsen steuerbares Getriebe zwischengeschaltet ist.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das nach Ellipsen steuerbare Getriebe durch eine umlaufende Kurbelschleife (52) gebildet wird, wobei die Kurbelschleife (52) den antreibenden Getriebeteil und die Kurbel (54) den Abtrieb bildet, dass die Abtriebswelle (55) der Kurbel (54) in einer exzentrisch zur Drehachse der Schleife (52) angeordneten und gegenläufig umlaufenden Lagerbüchse (56) gelagert ist, dass die Lagerbüchse (56) über ein Getriebe (63) zur Drehrichtungsumkehr mit der Abtriebswelle (55) der Kurbel (54) verbunden ist und dass die Abtriebswelle (55) gleichzeitig über ein Übersetzungsgetriebe (64, 65) mit dem drehbar gelagerten Werkzeugträger (12) in Verbindung steht (Fig. 12).
  24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 23 mit translatorischer Kreisbewegung des Werkzeuges (13), das über einen Lagerblock (10) an einem rotierenden Träger (9) exzentrisch zu dessen Drehachse und relativ zu diesem drehbar gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerblock (10) nur eine Drehachse aufweist und mit einer Momentenstütze (14) am Gestell abgestützt ist.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerblock (10) zur Einstellung der Exzentrizität auf dem Träger (9) im wesentlichen radial verschieb- und feststellbar gehalten ist.
  26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass Werkzeughalter (12) und Momentenstütze (14) ein Kurbelgetriebe, insbesondere ein Parallel-Kurbelgetriebe bilden.
  27. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentenstütze (14) als Schwenkarm mit Linearführung (19) ausgebildet ist.