DE2322318A1 - DEVICE FOR MACHINING CYLINDER SURFACES CORRESPONDING TO A CYCLOID FUNCTION - Google Patents

Description

Vorri chtun,# zur Bearbeitung von einer Zykloidenfunkti on entsprechenden Zylinderflächen (Priorität: 9. ##ai 1972, Ungarn, OA-499) In der technischen Praxis ergibt sich oft die Notwendigkeit der Herstellung und Bearbeitung von Zylinderflächen längs einer Zykloidenleitlinie (Epizykloidenzylinder, elliptischer Zylinder, Wankelmotor-Zylinder, verschiedene Polygonprofile, usw.). eine solche Aufgabe bedeutet z.B die Bearbeitung der inneren Flächen des Ständers und des Läufers der in der ungarischen Patentschrift t#r. 152 615 beschriebenen Wasserkraftmaschine mit Planetenschaufeln.Take precautions # to process a cycloid function accordingly Cylindrical surfaces (priority: 9. ## ai 1972, Hungary, OA-499) In technical practice Often there is a need to manufacture and machine cylindrical surfaces along a cycloid line (epicycloid cylinder, elliptical cylinder, rotary engine cylinder, various polygon profiles, etc.). such a task means, for example, processing of the inner surfaces of the stator and the runner in the Hungarian patent t # r. 152 615 described water power machine with planetary blades.

Die für diesen Zweck bekannten Einrichtungen (Kopier-Werkzeugmaschinen, Polygondrehbänke, Polygonschleifmaschinen, usw.) verwenden keine geometrisch genauen Zykloidenprofil-Abwälzverfahren für die wirtschaftliche Fertigung. Die Kopierwerk.-zeugmaschinen erfordern im Fall höherer Genauigkeitsforderungen ein aufwendiges, s.g. "Meisterstück" oder ein Kopiergebilde.The facilities known for this purpose (copying machine tools, Polygon lathes, polygon grinders, etc.) do not use geometrically precise Cycloid profile generating process for economical production. The copier machine tools require in the case of higher accuracy requirements a complex, so-called "Masterpiece" or a copy structure.

Beim Vieleckdrehen sind die Spanabhebeverhältnisse ungünstig und ändern sich stetig, da sich der Anstellwinkel zwischen dem Werkzeug und der zu bearbeitenden Fläche während jeder Utndrehung des Werkstückes stetig ändert. Polygonschleifmaschinen stellen nur angenäherte Kurven (verzerrte Zykloiden) her. Die neuestens entwickelten Werkzeugmaschinen mit digitaler Steuerung erfordern hingegen bei jedem Werks-;ück den Entwurf kostspieliger, langwierig herzustellender Steuerprograni##e zu deren Anfertigung verschiedene Hil fseinrichtungen benötigt werden.With polygon turning, the chip removal ratios are unfavorable and change steadily, as the angle of attack between the tool and the one to be machined changes Surface changes continuously during each rotation of the workpiece. Polygon grinding machines only produce approximate curves (distorted cycloids). the most recently Developed machine tools with digital control, on the other hand, require everyone Factory; ück the design of expensive, tedious control programs ## e various auxiliary devices are required to produce them.

Durch die vorliegende Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt werden.The present invention is intended to eliminate these disadvantages.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich fiir die .A.bwalzbearbeitung der inneren und äußeren Flächen von zylindrischen Werkstücken längs geometrisch genauer, ein- oder mehrbogiger Epizykloiden - elliptischen und mehrbogigen Hozykloiaenleitlini~n. Die Vorrichtung kann als Werkzeugmaschine mit selbständigem Haupt-und Illlfsantrieb, oder als eine das Werkstück drehende, auf eine geeignete Werkzeugmaschine montierbare Vorrichtung ausgeführt werden, die das Zykloidenprofil kinematisch herstellt. Im letzteren Fall kann sie durch das eigene motorische Hilfstriebwerk oder durch das HiI£striebwerk der Werkzeugmaschine angetrieben werden.The device according to the invention is suitable for rolling machining of the inner and outer surfaces of cylindrical workpieces longitudinally geometrically more precise, single- or multi-lobed epicycloids - elliptical and multi-lobed Hozykloiaenleitlini ~ n. The device can be used as a machine tool with independent main and auxiliary drives, or as one that rotates the workpiece and can be mounted on a suitable machine tool Device are carried out, which produces the cycloid profile kinematically. in the in the latter case, it can be powered by its own auxiliary power unit or by the HiI £ power plant of the machine tool are driven.

Die Erfindung beruht auf den folgenden prinzipiellen Überlegungen: 1. Die Punkte der Ebene des den Grundkreis mit dem Halbmesser R von außen mit der Außenseite berührenden rollenden Kreises mit dem Halbmesser r1 = n1 R oder von außen, aber mit der Innenseite berührenden rollenden Kreises mit dem Halbmesser r2 - n # 1 R beschreiben in der Ebene des Grundkreizes eine Epizykloide mit n Bogen, falls n eine ganze Zahl ist.The invention is based on the following fundamental considerations: 1. The points of the plane of the base circle with the radius R from the outside with the Outside touching rolling circle with radius r1 = n1 R or from outside, but with the inside touching rolling circle with the radius r2 - n # 1 R describe an epicycloid with n arcs in the plane of the base circle, if n is an integer.

2. Die Punkte der Ebene des den Grundkreis mit dem Halbmesser von innen berührenden Kreise mit den Halbmessern r3 = nR oder r4 = n R beschreiben in der Ebene des Grundkreises eine Hypozykloide mit n Bojen, falls n eine ganze-Zahl ist.2. The points of the plane of the base circle with the radius of Inside touching circles with the radius r3 = nR or r4 = n R describe in the plane of the base circle a hypocycloid with n buoys, if n is an integer is.

3. Jeder Punkt des rollenden Kreises, also auch der die Zykloide beschreibende Punkt, dreht sich um den als Nomentanzentrum dienenden jeweiligen Berührungspunkt des rollenden Kreises mit dem ruhenden Grundkreis. Somit steht der Leitstrahl des beschreibenden Punktes immer senkrecht auf der Bewegungsrichtung, d.h. auf der Ebene des Grundkreises, auf der eben entstehenden Zykloide.3. Every point of the rolling circle, including the one describing the cycloid Point, rotates around the respective point of contact serving as the instantaneous center of the rolling Circle with the base circle at rest. Thus stands the Beacon of the descriptive point always perpendicular to the direction of movement, i.e. on the level of the base circle, on the cycloid that is just being created.

Daraus folgt, daß beim Festhalten der Schneidekante eines einschneidigen Bearbeitungswerkzeuges, bzw. den Erzeugenden des ZylinlermanX2o, des eine Drehbewegung ausführenden mehrschneidigen spanabhebenden Werkzeuges auf dem festgehaltenen beschreibenden Punkt, das Werkstück hingegen auf die sich bewegende Grundebene gelegt, die Drehachse des eine Drehbewegung ausführenden zylindrischen Werkzeuges immer senkrecht, und die Längsachse des einschneidigen Bea#beitungswerkzeuges hingegen immer parallel zum Leitstrahl liegt, wodurch das Werkzeug und das Zykloidenprofil des Werkstückes eine gemeinsame Berührungsebene besitzen, die durch die sich berührenden Erzeugenden hindurchgeht.From this it follows that when holding the cutting edge a single-edged one Machining tool, or the generator of the ZylinlermanX2o, of a rotary movement executing multi-edged cutting tool on the recorded descriptive Point, while the workpiece is placed on the moving base plane, the axis of rotation of the cylindrical tool executing a rotary movement always perpendicular, and the longitudinal axis of the single-edged machining tool, however, is always parallel to the guide beam, whereby the tool and the cycloid profile of the workpiece have a common plane of contact, that of the generators touching each other passes through.

Bedingung für die verzerrungsfreie Arbeit des sich drehenden mehrschneidigen Werkzeuges ist, daß der Halbmesser des Werkzeuges kleiner ist als der kleinste Krürnniungshalbmesser der hohlen Abschnitte der Zykloide.Condition for the distortion-free work of the rotating multi-edged The tool is that the radius of the tool is smaller than the smallest radius of curvature the hollow sections of the cycloid.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung entspricht kinematisch einem Bezugssystem, bei dem der beschreibende Punkt und die Richtung des Leitstrahls feststehen, die Ebene des Grundkreises hingegen durch den Mechanismus der Vorrichtung zu der den obigen Bewegungsgesetzen -entsprechenden Bewegung gezwungen wird.The device according to the invention corresponds kinematically to a reference system, at which the descriptive point and the direction of the guide beam are fixed, the On the other hand, through the mechanism of the device to the level of the base circle above motion laws -corresponding motion is forced.

Eine kinematische Skizze der Vorrichtung ist in Fig. 1 und 2 veranschaulicht. Es zeigen: Fig. ia die geometrische Skizze der Konstruktion einer einbogigen Epizykloide; Fig. Ib die kinematische Skizze der Bearbeitung einer einbogigen Epizykloide; Fig. 2a die geometrische Skizze der Konstruktion einer zweibogigen Hypozykloide, (Ellipse); und Fig. 2b die kinematische Skizze der Bearbeitung einer zweibogigen Hypozykloide.A kinematic sketch of the device is illustrated in FIGS. 1 and 2. The figures show: FIG. 1 a the geometric sketch of the construction of a single-arched epicycloid; 1b shows the kinematic sketch of the machining of a single-arched epicycloid; Fig. 2a shows the geometric sketch of the construction of a double-arched hypocycloid, (ellipse); and FIG. 2b shows the kinematic sketch of the machining of a double-arched hypocycloid.

In Fig. 1a und 2a beschreibt der Punkt P des um den Punkt A sich drehenden, rollenden Kreises die ge-ranschte Kurve auf der Ebene des um den Mittelpunkt 0 sich drehenden Grundkreises; gleichzeitig dreht sich in dem mit dem Grundkreis sich gemeinsam drehenden Bezugssystem in der Ebene des Grundkreises der Punkt P um den Punkt B als Nomentanzentrum. Der Leitstrahl BP steht daher senkrecht auf der Richtung der Relativbeeung des Punktes P, d.h. auf der in der Ebene des Grundkreises eben entstehenden Zykloide.In Fig. 1a and 2a the point P describes the rotating around the point A, rolling circle the flanged curve on the plane of the center 0 itself rotating base circle; at the same time it rotates together with the base circle rotating reference system in the plane of the base circle of point P around point B as a nomentance center. The guide beam BP is therefore perpendicular to the direction of the Relative bending of the point P, i.e. on the one just created in the plane of the base circle Cycloid.

Die in Fig. Ia und 2a dargestellten Verhältnisse werden durch die in Fig. ib und 2b veranschaulichten Mechanismen in dem der Vorrichtung entsprechenden Bezugssystem nachgebildet. Diese Mechanismen stellen die vereinfachten kinematischen Skizzen der zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar.The relationships shown in Fig. Ia and 2a are through the in Fig. ib and 2b illustrated mechanisms in the corresponding device Reference system simulated. These mechanisms represent the simplified kinematic Sketches of the two embodiments of the device according to the invention.

Der um die in der feststehenden Grundplatte 1 gelagerten Kurbelwelle P sich drehende Kurbelarm 2 zwingt das Glied 3 (zweckmäßig ein Gleitschlitten) zu einer schwingenden Bewegung um den Punkt B des in der Linie des Leitstrahls des Punktes P befestigten Gleitbahn gleitenden Gleitsteines 4. Dasim Punkt A des Gliedes 3 gelagerte Triebwerk 5 (zweckmäßig ein Zahnrad) wird durch. die im Verhältnis zum Glied 3 mit der Vrinkelge schwindigkeit o1 sich drehende Kurbel 2 angetrieben, das durch Vermittlung des Wenderades 6, das im Punkt OO des Gliedes 3 gelagerte Zahnrad 7 und das auf der Achse des Zahnrades 7 befestigte Werkstück 8 Zegenüber dem Glied 3 mit der Winkelgeschwindigkeit # 2 = ###1 dreht. Das die Bearbeitung durchführende spanabhebende Werkzeug 9 ist durch den in die Achslinie der feststehenden Gleitbahn eingezeichneten Kreis angedeutet. Das spanabhebende Werkzeug 9 berührt im Punkt P die Zykloide, Der Mittelpunkt liegt auf dem Leitstrahl r.The crankshaft mounted in the fixed base plate 1 P rotating crank arm 2 forces link 3 (expediently a sliding carriage) to an oscillating movement around point B of in the line of the guide beam of Point P attached slideway sliding sliding block 4. Dasin point A of the link 3 mounted engine 5 (expediently a gear) is through. which in relation to the Link 3 with the Vrinkelge speed o1 rotating crank 2 driven, the through the mediation of the turning wheel 6, the gear mounted in point OO of the link 3 7 and the workpiece 8 fixed on the axis of the gear wheel 7 opposite the link 3 rotates with the angular speed # 2 = ### 1. The one performing the processing Cutting tool 9 is through the in the axis line of the fixed slide indicated circle. The cutting tool 9 touches the point P. the cycloid, the center point is on the guide ray r.

Somit haben das spanabhebende Werkzeug 9 und das Zykloidenprofil des Werkstückes im Punkt P eine gemeinsame Tangente.Thus, the cutting tool 9 and the cycloid profile of the Workpiece at point P a common tangent.

Die beiden möglichen Ausführungsarten werden anhand der Beispiele durch die Fig. 3 und 4 erläutert. Es zeigen: Fig. 3a schematisch den Längsschnitt einer Vorrichtung zur Bearbeitung einer Zylinderfläche mit einbogiger Epizykloidenleitlinie; Fig. 3b den Schnitt A-A der Fig. 3a; Fig. 4a den Längsschnitt einer Vorrichtung zur Bearbeitung einer Zylinderfläche mit zweibogiger llypozykloidenleitlinie; und Fig. 4b den Schnitt B-B der Fig. 4a.The two possible types of execution are illustrated using the examples explained by FIGS. 3 and 4. They show: FIG. 3a schematically the longitudinal section a device for machining a cylinder surface with a single-arc epicycloid line; Fig. 3b shows section A-A of Fig. 3a; 4a shows the longitudinal section of a device for machining a cylinder surface with a double-arched llypocycloid line; and Fig. 4b shows the section B-B of Fig. 4a.

Im Grundkörper 1 ist die Kurbelwelle 2 gelagert. Der Gleitstein 4 ist ebenfalls im Grundkörper 1 in der senkrecht zur Kurbelwelle 2 ausgebildeten horizontalen Gleitbahn untergebracht. Der Gleitschlitten 3 ist auf dem Kurbelzapfen der Kurbelwelle 2 und auf dem Zapfen des Gleitsteines 4 gelagert.The crankshaft 2 is mounted in the base body 1. The sliding block 4 is also formed in the base body 1 in the perpendicular to the crankshaft 2 housed horizontal slideway. The slide 3 is on the crank pin the crankshaft 2 and mounted on the journal of the sliding block 4.

Das Zahnrad 5 ist auf den Kurbelzapfen aufgekeilt, das Wendezahnrad 6 ist im Gleitschlitten 3 gelagert, das Zahnrad 7 ist gleichfalls im Gleitschlitten 3 gelagert und auf die das Werkstück 8 haltende Welle aufgekeilt. Die Zalinzahlen der Zahnräder 5 und 7 entsprechen der nötigen tibersetzung gemäß der Zahl der Zykloidenbogen.The gear 5 is keyed onto the crank pin, the reversing gear 6 is mounted in the slide 3, the gear 7 is also in the slide 3 stored and keyed onto the shaft holding the workpiece 8. The Zalin Numbers the gears 5 and 7 correspond to the necessary gear ratio according to the number of cycloid arches.

Die Vorrichtung wird auf ihrer Grundplatte bzw. auf der Werkzeugmaschine in einer solchen Lage befestigt, daß die Gleitbahn senkrecht auf der Achse des spanabhebenden Werkzeuges steht, und die Drehachse der Kurbelwelle 2 mit einer Erzeugenden des Mantels des spanabhebenden Werkzeuges 9 zusammenfällt.The device is on its base plate or on the machine tool fixed in such a position that the slideway is perpendicular to the axis of the cutting Tool stands, and the axis of rotation of the crankshaft 2 with a generating line of the Shell of the cutting tool 9 coincides.

Die Vorrichtung wird durch die Kurbelwelle 2 angetrieben.The device is driven by the crankshaft 2.

Der Gleitschlitten 3 führt eine durch den Kurbelzapfen und durch die Gleitbahn bestimmte ebene Bewegung auf einer Zwangsbahn aus. Das auf den Kurbelzapfen aufgekeilte Zahnrad 5 treibt über das Wenderad 6 das im Gleitschlitten 5 gelagerte Zahnrad 7 und das auf der mit dem Zahnrad 7 sich drehenden Vorrichtung eingespannte Werkstück 8, Das spanabhebende Werkzeug 9 führt eine Drehbewegung aus.The slide 3 leads one through the crank pin and through the Slideway determined planar movement on a constrained path. That on the crank pin The wedged gear 5 drives the one mounted in the slide 5 via the turning wheel 6 Gear 7 and the clamped on the device rotating with the gear 7 Workpiece 8, the cutting tool 9 performs a rotary movement.

Erfolgt die Bearbeitung mit einem sich nicht bewegenden, spanabhebenden einachneidigen Werkzeug (Dreh#esser), dann muß das Werkstück entsprechend der Schneidegeschwindigkeit.If the machining is carried out with a non-moving, cutting machine single-edged tool (rotary knife), then the workpiece must correspond to the cutting speed.

mit einer hoheren Drehzahl angetrieben werden. Die spanabhebende Schaltbewegung kann in der Richtung der Gleitbahn der Einrichtung mit dem Tisch der Werkzeugmaschine erfolgen.be driven at a higher speed. The metal-cutting switching movement can be in the direction of the sliding path of the facility with the table of the machine tool take place.

Mit der so ausgebildeten Vorrichtung können Zykioldenflächen in einem Arbeitsgang geometrisch genau hergestellt werden.With the device designed in this way, Zykiolden surfaces can be in one Operation can be produced geometrically precisely.

Die Vorrichtung kann als selbständige Werkzeugmaschine hergestellt werden, bei der die Kurbelwelle P mit einem Hauptantrieb und das angewendete spanabhebende Werkzeug (Zylinderfräser, Schleifstein) mit einem Hilfsantrieb angetrieben wird.The device can be manufactured as a stand-alone machine tool be, in which the crankshaft P with a main drive and the applied cutting Tool (cylinder cutter, grindstone) is driven with an auxiliary drive.

Sie kann aber auch als ergänzende Einheit einer allgemein zu gebrauchenden Werkzeugmaschine (Fräsmaschine) ausgebildet werden, wobei die Kurbelwelle P von dem (HilSs-) Antrieb der Fräsmaschine angetrieben wird und der Ergänzungszusatz so angebracht wird, daß das spanabhebende Werkzeug 9 einen in den ursprünglichen Kopf der Fräsmaschine eingespannten zylindrischen Fräser oder Schleifstein bildet.But it can also be used as a supplementary unit of a general purpose Machine tool (milling machine) are formed, the crankshaft P of the (HilSs-) drive of the milling machine is driven and the supplementary addition is attached so that the cutting tool 9 is one in the original Forms the head of the milling machine clamped cylindrical milling cutter or grindstone.

Patent ansprüche Patent claims

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE 1. Vorrichtung zur Bearbeitung von einer Zykloidenfunktion entsprechenden Zylinderflächen, die nach dem Abwälzverfahren arbeitet, g e k e n n z e i c h n e t durch einen auf einer Maschinengrundplatte (1) angebrachten Gleitstein (4), durch ein auf diesem gelagertes, aus einer Pleuelstange (3) und aus einem mit der angetriebenen Kurbelwelle (P) eine Einheit bildenden Kurbelarm (2) bestehendes Kurbeltriebwerk, durch ein auf dem Kurbelzapfen (A) des Triebwerkes befestigtes Zahnrad (5) und gegebenenfalls auf der Pleuelstange (3) oder auf deren Verlängerung angebrachtes Richtungswechselrad (6), durch eine aus dem angetriebenen Zahnrad (7) bestehende und ein Zahnradübersetzungsgetriebe mit der der Boge#nzahl der herzustellenden Zykloidenleitlinie entsprechenden Übersetzung bildende, mit dem angetriebenen Zahnrad (7) starr verbundene Werkstückeinspannvorrichtung, und durch ein im Drehpunkt der Kurbelwelle (P) das Werkstück berührendes einschneidiges, feststehend befestigtes, oder mehrschneidiges, zylinderförmiges, angetriebenes spanabklebendes Werkzeug. PATENT CLAIMS 1. Device for processing a cycloid function corresponding cylinder surfaces, which works according to the hobbing process, are not available It is indicated by a sliding block attached to a machine base plate (1) (4), through a bearing on this, from a connecting rod (3) and from a with the driven crankshaft (P) a unit forming crank arm (2) existing Crank drive, by means of a mounted on the crank pin (A) of the drive Gear (5) and possibly on the connecting rod (3) or on its extension attached direction change wheel (6), through one of the driven gear (7) existing and a gear transmission with the number of arcs to be produced Cycloid guideline corresponding translation forming, with the driven gear (7) rigidly connected workpiece clamping device, and by one in the fulcrum of the Crankshaft (P) the workpiece touching single-edged, fixed, fixed, or multi-edged, cylindrical, powered chip-sticking tool. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch einen die Kurbelwelle (P) antreibenden Hauptantrieb, und durch einen das spanabhebende Werkzeug (9) antreibenden Hilfsantrieb. 2. Apparatus according to claim 1, g e k e n n z e i c h n e t through a main drive driving the crankshaft (P), and by one auxiliary drive driving the cutting tool (9). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n -z e i c h n e t durch eine an eine spanabhebende Werkzeugmaschine anschließbare Maschinengrundplatte (1), und durch einen den Antrieb der Kurbelwelle von einem (Haupt-oder H2lfs-) Triebwerk bildenden An#chluß oder ein besonderes motorisches Triebwerk.3. Apparatus according to claim 1 or 2, g e k e n n -z e i c h n e t by a machine base plate that can be connected to a cutting machine tool (1), and by driving the crankshaft from a (main or H2lfs-) engine forming connection or a special motor drive unit. L e e r s e i t eL e r s e i t e