CH633466A5 - Drehmeissel. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmeissel, mit einem Gehäuse und mit einer Spindel, die im Gehäuse gelagert ist und die ein Schneidelement in Form eines Rotationskörpers sowie ein Messer zur Spanbrechung trägt.

Die Erfindung kann bei der Bearbeitung von zylinderförmiger Aussen- oder Innenfläche, von Oberflächen komplizierter Form und Ebenen und von Arbeitsstücken aus schwer bearbeitbaren zähen Werkstoffen verwendet werden, wenn Fliesspan anfallt.

Eine unerlässliche Bedingung für das Rotationsschneiden, das sich durch hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten kennzeichnet, ist, dass das Problem der Spanbrechung gelöst ist. Die bekannten Massnahmen zur Spanbrechung beim Rotationsschneiden lassen sich in zwei Gruppen einteilen. Zur ersten Gruppe gehören jene Massnahmen, gemäss welchen Risse, Nuten oder Kerben in der Spanfläche des Schneidteils des Werkzeuges ausgeführt sind. Dies gewährleistet stabile Spanbrechung, aber es weist auch Nachteile auf. Erstens vermindert das Anbringen von Rissen und Nuten die Anzahl der eventuellen Nachschliffe des Werkzeuges und folglich auch die Lebensdauer desselben. Zweitens vermindert die Unterbrechung der Schneidkante die Güte der bearbeiteten Oberfläche.

Es werden auch feststehende Auflegemesser zur Brechung von Span verwendet, die innerhalb der Kontaktfläche des Spans mit der Spanfläche des Meisseis die Spanbrechung gewährleisten. Bei der Zusammenwirkung des Spans mit dem Schneidelement und dem feststehenden Auflegemesser unterlag die Kontaktstelle des Auflegemessers mit dem Span einer erheblichen Stossbeanspruchung. An den Schneidkanten entstanden zyklische Spannungen, die zum vorzeitigen Verschleiss und Ausbröckeln der Schneidkanten führten, was die Standzeit des Werkzeuges verringerte und die Güte der bearbeiteten Oberfläche beeinträchtigte.

Zur zweiten Gruppe gehörten jene Massnahmen, gemäss welchen sich die Spanstärke während des Zerspanvorganges wegen der exzentrischen Ausführung der Schneidkante des Meisseis ändert. Beim Spanen mit diesen Meissein wird ihre Spitze, (d.h. jener Punkt der Schneidkante, der die maximale Eindringtiefe in das zu bearbeitende Material aufweist), die die zu bearbeitende Oberfläche profiliert, in bezug auf die Achse des Werkstücks verlagert. Die Spanbrechung geschieht dank der exzentrischen Schneidkante.

Infolgedessen wird die tatsächliche Schnittiefe verändert, und die Güte sowie die Genauigkeit der Bearbeitung werden verschlechtert.

Wie bereits gesagt, ist auch jener Drehmeissel bekannt, in dessen Gehäuse eine Spindel montiert ist, die ein Schneidelement in Form eines Rotationskörpers, genauer ein schalenförmiges Schneidelement, und ein Messer zur Spanbrechung trägt.

Das Messer ist in einer Spindelbohrung angeordnet und mit Hilfe einer Mutter befestigt. Die Schneide ist an die kegelige Spanfläche des Schneidelementes maximal angenähert und liegt in einem Abstand von dessen Schneidkante, der die Kontaktzone des Spans mit dieser Oberfläche nicht übersteigt.

Das Messer ist als L-förmige Spannklaue ausgebildet, die an die kegelige Seitenfläche des Schneidelementes dicht angedrückt ist.

Beim Spindelumlauf schneidet das Schneidelement den Span ab, und das Messer zerschneidet ihn in Teile.

Ein Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, dass die Stossbeanspruchungen beträchtliche zyklische Spannungen hervorrufen, wodurch die Schneidkanten des Schneidelementes und des Messers an deren Kontaktstelle bald ausbröckeln.

Infolgedessen wird die Standzeit sowohl des Schneidelements wie auch des Messers kürzer, und die Güte der bearbeiteten Oberfläche wird dadurch beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehmeissel zu schaffen, bei dem die Ausführung des Messers zur Spanbrechung eine Erhöhung der Standzeit sowohl des Messers als auch des Schneidelementes aber auch eine Verbesserung der Bearbeitungsgüte der Oberfläche des Werkstük-kes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird beim Drehmeissel der eingangs genannten Art erfindungsgemäss so gelöst, wie dies im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definiert ist.

Bei einem solchen Drehmeissel werden die Stossbeanspruchungen abgefangen, und infolgedessen werden Spannungen an den Schneidkanten sowohl des Messers als auch des Schneidelementes beträchtlich vermindert. Dies führt zur Erhöhung der Standzeit des Meisseis und zur Verbesserung der Bearbeitungsgüte der bearbeiteten Oberfläche.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 im Längsschnitt den Drehmeissel mit einem Messer zur Spanbrechung, das an einer Spindel mit Hilfe einer Achse angebracht ist,

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Fig. 2 im Längsschnitt den Drehmeissel mit einem Messer zur Spanbrechung, das mit Hilfe eines Ringes an der Spindel angebracht ist,

Fig. 3 im Längsschnitt den Drehmeissel mit einem Messer zur Spanbrechung, das in Lagern gelagert und mit der Spindel mittels eines Planetengetriebes verbunden ist,

Fig. 4 im Längsschnitt den Drehmeissel mit einem Messer zur Spanbrechung und mit einem Einzelteil, das das Gelangen des Spans in den Zwischenraum zwischen der Spanfläche des Schneidelementes und der Stirnfläche des Messers zur Spanbrechung verhindert,

Fig. 5 Schnitt nach Y-Y von Fig. 4,

Fig. 6 im Längsschnitt den Drehmeissel mit einem Messer zur Spanbrechung, dessen Schneide sternförmig ausgebildet ist,

Fig. 7 Ansicht der Schneide des Messers nach Pfeil A in Fig. 6.

Der Drehmeissel weist ein Gehäuse 1 (Fig. 1) auf, in dem eine Spindel 2 gelagert ist. Die Spindel 2 trägt ein Schneidelement, das als ein Rotationskörper ausgebildet ist. Die Spindel trägt auch ein Messer 3 zur Spanbrechung.

Das Schneidelement weist eine kegelförmige Schale 4 mit einer kreisförmigen Kante 5 und mit einer kegeligen Seitenfläche 6 auf. Die Spindel 2 ist im Gehäuse 1 mit Hilfe von Lager 7 gelagert.

Das Messer 3 zur Spanbrechung ist als Rotationskörper ausgebildet, und es ist an der Spindel 2 um seine geometrische Achse drehbar. Zwischen dem Messer 3 und der zu bearbeitenden Oberfläche eines Werkstücks 8 ist ein Spalt vorhanden. In einem solchen Fall werden die Stossbeanspru-chungen gedämpft, und infolgedessen werden Kanten sowohl des Messers als auch des Schneidelementes verringert.

Während der Bearbeitimg von Werkstücken müssen unterschiedliche Spanstärke abgehoben werden. Dementsprechend muss auch die Breite des Spaltes zwischen der Schneide des Messers und der Spanfläche des Schneidelementes geändert werden.

Die Änderung des Spaltes erfolgt auf verschiedene Weise. Das Messer 3 kann an der Spindel 2 beispielsweise mit Hilfe einer Vorrichtimg angebracht sein, die zwei zueinander exzentrisch ausgeführte Teile 9 und 10 aufweist. Hierbei ist der erste Teil 9 dieser Vorrichtung in der Spindel 2 mit Hilfe einer Schraube 11 befestigt. Das Messer 3 ist dann auf dem andern Teil 10 dieser Vorrichtung drehbar angeordnet.

Das in Fig. 2 dargestellte Messer 3 zur Spanbrechung ist an einen Ring 12 angebracht, der an einem exzentrisch ausgeführten Teil 13 der Spindel 2 angeordnet ist. Der Ring 12 ist mit Hilfe von Schrauben 14 befestigt.

Das in Fig. 3 dargestellte Messer zur Spanbrechung ist an einer Welle 15 angebracht, die in Lagern 16 montiert ist. Am andern Ende der Welle 15 ist eine Rolle 17 befestigt, die den Satelliten eines Planetengetriebes darstellt. Am Gehäuse 1 ist mittels Schraubenbolzen 18 ein Flansch 19 befestigt, der durch eine Feder 20 abgefedert ist. Der Flansch 19 erfüllt die Funktion des Sonnenrades im erwähnten Planetengetriebe.

Die Lager 16 sind in einer exzentrischen Hülse 21 untergebracht, die sich in der Spindel 2 befindet.

Es ist ein Einzelteil 22 (Fig. 4, 5) vorgesehen, der an der Spindel 2 befestigt und so ausgeführt ist, dass dessen eine Oberfläche 21 an die Seitenfläche 24 des Messers 3 möglichst nahe liegt, während die andere Oberfläche 25 des Teiles in ständigem Kontakt mit der Spanfläche 6 des Schneidelementes 4 steht.

Das genannte Einzelteil 22 verhindert das Festklemmen des Messers 3.

In Fig. 6 und 7 ist ein Rotationsmeissel dargestellt, bei dem die Schneide des Messers 3 eine periodische Kontur aufweist. Hierbei besteht die Schneide beispielsweise aus miteinander abwechselnden Vorsprüngen (Lappen) 26 und Vertiefungen (Auskehlungen) 27, oder sie ist sternförmig ausgeführt, oder sie besteht aus einem Lappen, zwei Lappen usw.

Dieser Rotationsmeissel arbeitet wie folgt:

Nachdem die Werkzeugmaschine, die mit dem beschriebenen Meissel versehen ist, eingeschaltet worden ist, wird ein probeweiser Schnitt im Werkstück 8 ausgeführt, während der Vorschub eingeschaltet (Arbeitsschnitt) ist. Der Meissel beginnt sich, infolge der Drehbewegung des Werkstücks 8, zu drehen. Das Schneidelement 4 (Fig. 1) erhält Drehbewegung vom Werkstück 8 und schneidet mit der Schneidkante 5 den Span ab. Der Span geht an der kegeligen Seitenfläche 6 des Schneidelementes 4 ab, und er wird durch das Messer 3 gebrochen. Das Messer 3 dreht sich gleichzeitig um seine Achse.

Bei Nachschleifen der kegelförmigen Spanfläche 6 des Schneidelementes 4 vergrössert sich der Spalt zwischen der Spanfläche 6 und der Schneide des Messers 3.

Durch eine Verstellung der die exzentrischen Teile 9,10 (Fig. 1) aufweisenden Vorrichtung oder durch eine Verstellung des Ringes 12 (Fig. 2) in bezug auf den exzentrischen Teil 13 der Spindel 2 kann die erforderliche Grösse des Spalts eingestellt werden.

Das zusätzliche Einzelteil 22 (Fig. 4), das an der Spindel 2 befestigt ist, verhindert, dass der Span zwischen die kegelige Spanfläche 6 des Schneidelementes 4 und die Seitenfläche 24 des Messers 3 gelangt. Dadurch wird ein Festklemmen des Messers 3 ausgeschlossen.

Während des Zerspanvorgangs führen die Spindel 2 (Fig. 3) mit dem Schneidelement 4 und dem Messer 3 eine Drehbewegung aus. Hierbei wirkt die Rolle 17, die an der Welle 15 starr befestigt ist und an der auch das Messer 3 angebracht ist, mit dem Flansch 19 zusammen und wälzt auf diesen ab, so dass das Messer 3 eine zusammengesetzte Bewegung ausführt, nämlich eine Planetenbewegung um die Meisselachse und eine aufgezwungene Drehbewegung um seine eigene Achse. Die aufgezwungene Drehbewegung des Messers 3 verhindert, dass das Messer klemmt.

Die zwischen dem Flansch 19 und dem Gehäuse 1 angeordnete Feder 20 stellt einen stabilen Kontakt zwischen der Rolle 17 und dem Flansch 19 her.

Bei Verstellen der exzentrischen Hülse 21 in der Bohrung der Spindel 2 ändert sich der Abstand zwischen der Messerachse und der Meisselachse. Infolgedessen ändert sich die Grösse des Spalts zwischen der Schneide des Messers 3 und der kegeligen Spanfläche 6 des Schneidelementes 4.

In jenem Augenblick, in welchem der auch das Schneidelement 4 (Fig. 6) abgeschnittene Span mit dem spanbrechenden Messer 3 in Berührung kommt, dreht sich das letztere um seine Achse, und der Span geht an der kegeligen Spanfläche 6 des Schneidelementes 4 ab. Dank der Drehung der Spindel 2 mit dem Schneidelement 4 und dem Messer 3 holt das Messer 3 den Span ausserhalb der Zerspanungszone ein, schlägt hart auf denselben und bricht ihn hierdurch in einzelne Stücke. In dem Augenblick, in dem einer der Lappen 26 des spanbrechenden Messers 3 die Lage über der Spanfläche 6 des Schneidelementes 4 einnimmt, können die Spanstücke, die in den Spalt zwischen diesen gelangen, das Messer 3 nicht blockieren, da im nächsten Augenblick sich über der Spanfläche 6 des Schneidelementes 4 die Vertiefung 27 des Messers befindet. Die Spanstücke werden durch die Fliehkraft von der Spanfläche 6 des Schneidelementes 4 weggeschleudert.

Weil der Span vorwiegend durch die Flanken der Vertiefung 27 gebrochen wird, fällt nunmehr die Notwendigkeit weg, den Spalt zwischen dem Messer und der Spanfläche des Schneidelementes genau einzuhalten, was die Herrichtung des Meisseis vereinfacht.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

633466 PATENTANSPRÜCHE

1. Drehmeissel mit einem Gehäuse und mit einer Spindel, die im Gehäuse gelagert ist und die ein Schneideelement (4) in Form eines Rotationskörpers sowie ein Messer (3) zur Spanbrechung trägt, dadurch gekennzeichnet, dass das Messer (3) als ein Rotationskörper ausgebildet ist, der an der Spindel (2) um seine geometrische Achse drehbar und dabei derart angebracht ist, dass zwischen dem Messer (3) und der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks (8) ein Spalt zum Durchtritt von Span vorhanden ist.

2. Drehmeissel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messer (3) an der Spindel (2) mit Hilfe einer Vorrichtung angebracht ist, die zwei zueinander exzentrisch liegende Teile (9 und 10) aufweist.

3. Drehmeissel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messer (3) an der Spindel (2) mit Hilfe eines Ringes (12) angebracht ist und dass dieser Ring (12) an einem Teil (13) befestigt ist, der in bezug auf die Spindel (2) exzentrisch liegt.

4. Drehmeissel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messer (3) an der Spindel (2) mit Hilfe einer in Lagern (16) liegenden Welle (15) angebracht ist, dass diese Welle (15) mit der Spindel (2) über eine auf der Welle (15) befestigte Rolle (17) verbunden ist und dass diese Rolle (17) den Satelliten eines Planetengetriebes darstellt, in dem die Funktion des Sonnenrades ein am Gehäuse (1) des Meisseis befestigter Flansch (19) ausführt.

5. Drehmeissel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager (16) in einer exzentrischen Hülse (21) untergebracht sind, die an der Spindel (2) angeordnet ist.

6. Drehmeissel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einzelteil (22) vorgesehen ist, das an der Spindel (2) befestigt und derart ausgeführt ist, dass die eine Oberfläche (23) desselben an der Seitenfläche (24) des Messers (3) möglichst nahe liegt, während die andere Oberfläche (25) desselben in ständigem Kontakt mit der Spanfläche (6) des Schneidelementes (4) steht.

7. Drehmeissel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide des Messers (3) ein periodisches Profil aufweist.

8. Drehmeissel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide sternförmig ist.