CN101804462A - 用于切削加工绕中轴线旋转的工件的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过一个具有至少一个平的切削刀片(17)的刀具(3)切削加工一个绕中轴线(1)旋转的工件(2)的方法装置，该切削刀片(17)设置在一相对于工件(2)的中轴线(1)倾斜的平面(E)内并且包括一个指向工件(2)的弧形的刀刃(21)，其中刀具(3)在加工过程中抗旋转地固定并且使工件(2)和刀具(3)相互相对地沿两相互垂直的轴线(x轴，y轴)在一个垂直于工件(2)的中轴线(1)的平面(x-y平面)内移动，使得在切削刀片(17)与工件(2)之间的作用点沿刀刃(21)移动。

Description

用于切削加工绕中轴线旋转的工件的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于切削加工绕中轴线旋转的工件的方法和装置。
背景技术
由DE 10 2004 026 675 B3已知一种用于切削加工工件的旋转对称的表面的方法和装置，其中旋转地驱动工件以便产生切削运动并且使刀具用一刀刃相对于工件以这样的进给运动而运动，即在刀刃与工件之间的作用点沿刀刃移动。为此刀刃具有同心于刀具旋转轴线的螺旋线的形状并且以一圆弧形的进给运动绕刀具旋转轴线运动。借此可以以高的切削功率制造无螺旋的表面。不过这样的刀具的制造由于复杂的刀刃几何形状是比较昂贵的并且与相应高的成本有关。用于保持切削效率的精磨和其他的措施在这样的刀具中也需要较高的费用。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于切削加工绕一中轴线旋转的工件的方法和装置，其能够以简单的和成本低的方式制造无螺旋的外表面和内表面。
通过一种具有权利要求1的特征的方法和通过一种具有权利要求6的特征的装置实现本发明的目的。按照本发明的方法的有利的实施形式和符合目的的进一步构成说明于诸从属权利要求中。
在按照本发明的方法中，绕一中轴线旋转的工件的加工通过一个具有至少一个平的切削刀片的刀具来实现，该切削刀片设置在一个相对于工件的中轴线倾斜的平面内并且包括一指向工件的弧形的刀刃，其中在加工过程中旋转固定地支承刀具并且使工件和刀具相互相对地沿两相互垂直的轴线在一垂直于工件的中轴线的平面内移动，使在切削刀片与工件之间的作用点沿刀刃移动。通过特定的刀刃几何形状和工件与刀具之间的相对运动可以使用较简单的和成本较低的刀具。
在特别符合目的的实施形式中，可以固定地设置刀具，而工件在垂直于工件的中轴线的平面内实施全部的移动运动。因此通过工件不仅实现主切削运动，而且实现全部的切深进给运动和移动运动。刀具在该实施形式中相反可以固定不动，从而为此不需要单独的驱动装置。但刀具也可以沿至少一个轴线是可移动的，以便在工件与刀具之间实现一相对运动。
按照本发明的装置包括一个机座和一个在机座上沿多个轴线可移动设置的工作主轴，其在加工过程中支承绕一中轴线旋转的工件。在机座上设置刀具，所述刀具包括至少一个相对于工件的中轴线倾斜的平面的切削刀片，其具有一指向工件的弧形的刀刃，其中工件和刀具相互相对可沿两相互垂直的轴线在一垂直于工件的中轴线的平面内移动，使在切削刀片与工件之间的作用点沿刀刃移动。通过刀刃的特定的实施形式和在刀具与工件之间在垂直于工件的中轴线的平面内的相对运动，在切削刀片与工件之间的作用点可以沿刀刃的全长移动，从而也可以以较少的费用产生无螺旋的表面。
在一种特别符合目的的实施形式中，刀具固定地设置并且工作主轴相对于固定的刀具可沿两相互垂直的轴线在垂直于工件的中轴线的平面内移动，借此也可以无需刀具的附加的移动运动实现加工。
附图说明
参照附图由一优选的实施例的以下描述得出本发明的其他的特征和优点。其中：
图1：示出用于借助于一固定的刀具切削加工一绕中轴线旋转的工件的装置的示意前视图；
图2：示出图1中所示的装置的刀具的放大的前视图；
图3：示出图2的刀具的侧视图；
图4：示出图2的刀具的俯视图；
图5：示出图2的刀具的放大的俯视图；
图6：示出具有一负切削角的切削刀片的放大的俯视图；
图7、8：示出在工件的内部加工时运动过程的示意图；以及
图9、10：示出在工件的外面加工时运动过程的示意图。
具体实施方式
图1中示出用于借助于固定的刀具3切削加工一个绕中轴线1旋转的工件2的装置的示意的前视图。该装置包括一个具有两侧壁5的机座4，在各侧壁5上，第一水平滑座6经由导轨7沿第一轴线8(X轴)可水平移动地设置。在第一水平滑座6上，第二水平滑座9经由导轨10沿垂直于第一轴线8的第二轴线11(Y轴)可水平移动地引导。在第二水平滑座9上沿垂直于第一轴线8和第二轴线11的第三轴线13(Z轴)可竖直移动地设置一优选构成为电机主轴的垂直的工作主轴12。
在旋转驱动的竖直的工作主轴12上经由一构成为卡盘等的夹紧装置14夹紧待加工的工件2。因此通过工作主轴12产生旋转的主切削运动。固定的刀具3经由一夹紧装置15固定地安装在机座4的一机械工作台16上并且包括一平的切削刀片17，所述切削刀片在横截面为圆形的刀座18的外侧面上设置在相对于工件2的中轴线1倾斜的平面E内。刀座18这样地设置，使得在图2中所示的刀座18的纵轴线19平行于工件2的中轴线1延伸。
如特别是从图2至图4可看出，在上部区域中圆柱形的刀座18在其下侧包括一个夹紧锥20，通过该夹紧锥借助于相应的夹紧装置15能够将刀具3夹紧在机械工作台16上。在刀座18的圆柱形部分的外侧面上，在倾斜的平面E设置的刀片17相对于工件2的中轴线1和刀座18的纵轴线19倾斜一个锐角α。平的切削刀片17包括一刀刃21，其在图2的前视图中沿成角度α倾斜的直线延伸并且在图3的侧视图中具有一向外弯曲的椭圆形走向。
在图4的俯视图中刀刃21是圆弧形的并且在刀刃21上的全部点与刀座18的纵轴线19距离x是相同的。这在图5的刀具3的放大俯视图中可特别好地看出。在图5所示的实施形式中，切削刀片20具有正前角γ。正前角γ优选用于软材加工。借此可以例如加工黄铜的泵壳体等。但切削刀片17也可以具有负前角γ，如其在图6示意示出的。一种这样的刀刃几何形状例如特别适用于加工从布氏硬度为HRT＝50起的硬的工件。
图7和8中示出在借助于图2至4中所示的刀具3加工一个构成为齿轮的工件2的圆柱形内表面22时的运动过程。具有切削刀片17的刀具3固定地设置，而通过两水平滑座6和9沿X和Y轴在X-Y平面内的移动运动使通过工作主轴12绕中轴线1旋转驱动的工件2沿一圆弧运动，从而使在切削刀片1 7与工件2之间的作用点沿刀刃21移动。在这种情况下工件2的中心在一圆弧上绕刀具3运动，此时该圆弧的半径等于工件2的内半径ri减去刀刃21与刀具3的纵轴线19的距离x。
图9和10中示出在借助于图2至4所示的刀具3加工一工件2的圆柱形外表面23时的运动过程。在这里也固定地设置具有切削刀片17的刀具3并且通过两个水平滑座沿X和Y轴在X-Y平面内的移动运动使通过工作主轴绕中轴线1旋转驱动的工件2沿一圆弧运动，从而使在切削刀片17与工件2之间的作用点沿刀刃21移动。在这种情况下工件2的中心在一圆弧上绕刀具3运动，此时该圆弧的半径等于工件2的外半径ra加上刀刃21与刀具3的纵轴线19的距离x。

Claims (12)

1.用于通过一个具有至少一个平的切削刀片(17)的刀具(3)切削加工一个绕中轴线(1)旋转的工件(2)的方法，该切削刀片(17)设置在一相对于工件(2)的中轴线(1)倾斜的平面(E)内并且包括一个指向工件(2)的弧形的刀刃(21)，其中刀具(3)在加工过程中抗旋转地固定并且使工件(2)和刀具(3)相互相对地沿两相互垂直的轴线(X轴，Y轴)在一个垂直于工件(2)的中轴线(1)的平面(X-Y平面)内移动，使得在切削刀片(17)与工件(2)之间的作用点沿刀刃(21)移动。
2.按照权利要求1所述的用于切削加工的方法，其特征在于，工件(2)相对于刀具(3)沿一圆弧在刀具(3)的刀刃(21)上运动。
3.按照权利要求1或2所述的用于切削加工的方法，其特征在于，为了加工一圆柱形内表面(22)，使工件(2)在垂直于中轴线(1)的平面(X-Y平面)内相对于刀具(3)运动，从而使工件(2)的中心在一圆弧上绕刀具(3)运动，其中该圆弧的半径等于工件(2)的内半径ri减去刀刃(21)与刀具(3)的纵轴线(19)的距离x。
4.按照权利要求1或2所述的用于切削加工的方法，其特征在于，为了加工一圆柱形外表面(23)，使工件(2)在垂直于中轴线(1)的平面(X-Y平面)内相对于刀具(3)运动，从而使工件(2)的中心在一圆弧上绕刀具(3)运动，其中该圆弧的半径等于工件(2)的外半径ra加上刀刃(21)与刀具(3)的纵轴线(19)的距离x。
5.按照权利要求1至4之一项所述方法，其特征在于，刀具(3)在加工过程中固定地保持并且使工件(2)沿两相互垂直的轴线(X轴，Y轴)在垂直于工件(2)的中轴线(1)的平面(X-Y平面)内移动。
6.用于切削加工的装置，包括机座(4)和在该机座(4)上沿多个轴线可移动设置的工作主轴(12)，该工作主轴支承一个在加工过程中绕中轴线(1)旋转的工件(2)，其中在机座(4)上设置抗旋转的刀具(3)，该刀具包括至少一个相对于工件(2)的中轴线(1)倾斜的平的切削刀片(17)，该切削刀片具有一指向工件(2)的弧形的刀刃(21)，并且工件(2)和刀具(3)相互相对地能够沿两相互垂直的轴线(X轴，Y轴)在一垂直于工件(2)的中轴线(1)的平面(X-Y平面)内移动，使得在切削刀片(17)与工件(2)之间的作用点沿刀刃(21)移动。
7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，工作主轴(12)相对于固定设置的刀具(3)能够沿两相互垂直的轴线(X轴，Y轴)在垂直于工件(2)的中轴线(1)的平面(X-Y平面)内移动。
8.按照权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述平的切削刀片(17)在一刀座(18)的外侧面上设置在一个相对于工件(2)的中轴线(1)倾斜的平面(E)内。
9.按照权利要求8所述的装置，其特征在于，所述刀座(18)设置成使其纵轴线(19)平行于工件(2)的中轴线(1)延伸。
10.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，在刀刃(21)上的全部点与刀座(18)的纵轴线(19)的距离(x)是相同的。
11.按照权利要求6至10之一项所述的装置，其特征在于，刀刃(21)成椭圆形地向外弯曲。
12.按照权利要求6至11之一项所述的装置，其特征在于，切削刀片(17)具有正前角或负前角γ。
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