DD242483A1

DD242483A1 - Verfahren zur bestimmung der minimalen spanungsdicke

Info

Publication number: DD242483A1
Application number: DD28236885A
Authority: DD
Inventors: Jan Harasymowicz; Josef Gawlik; Wolfgang Warziniak
Original assignee: Univ Schiller Jena
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1985-11-01
Publication date: 1987-01-28
Also published as: PL252621A2; PL141515B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der minimalen Spanungsdicke, welche insbesondere fuer das Feindrehen von Bedeutung ist. Die Erfindung beseitigt bisher vorhandene Fehlerquellen bei der Analyse des kontinuierlichen Spanungsvorganges und ermoeglicht auf diese Weise eine genaue Beschreibung der minimalen Spanungsdicke. Zur Loesung der Aufgabe wird bei geneigter Mantellinie des Werkstueckes ein Bearbeitungsprozess mit veraenderlicher Spanungsdicke durchgefuehrt. Das Werkstueck wird aus zwei Teilen hergestellt, und die Teilungsflaechen werden orthogonal zum Geschwindigkeitsvektor mit hoher Genauigkeit bearbeitet und durch Klemmung verbunden. Nach der Bearbeitung des Werkstueckes wird die Klemmung geloest, und die Kanten zwischen den Teilungsflaechen und den bearbeiteten Oberflaechen werden analysiert, z. B. unter Verwendung eines optischen Mikroskopes. Das erfindungsgemaesse Verfahren zur Bestimmung der minimalen Spanungsdicke gibt auch die Moeglichkeit, die Schneidfaehigkeit der Werkzeugschneiden fuer verschiedene Bearbeitungen mit geringen Spanungstiefen einzuschaetzen und zu vergleichen.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung der minimalen Spanungsdicke, welche eine besondere Bedeutung für die Feinbearbeitung besitzt.

Bei Untersuchungen mit kleinen Spanungsdicken in der Feinbearbeitung muß man die minimale Spanungsdicke, welche mit hmin bezeichnet wird, unbedingt kennen. Wird dieses h_min überschritten, erreichte man die Erscheinung der Dekohäsion, d. h. den Beginn der kontinuierlichen Spanung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei den bisherigen indirekten Methoden zur Bestimmung von h_min werden geänderte Spanungstiefen am Zylinder betrachtet.

Danach müßte durch Herstellung entsprechender Schritte metallographischer Untersuchungen und mikroskopischer Analysen der Bereich von hn,i_n ermittelt werden.

Die lineare Änderung der Spanungsdicke erreicht man durch Neigung der Bearbeitungsfläche des Werkstückes in Vorschubrichtung. Um eine notwendige Meßfläche zu erhalten, wurde bisher das bearbeitete zylindrische Werkstück geteilt, geschliffen und poliert.

Mit diesen Operationen sind Deformationen der Werkstückoberfläche verbunden. Damit ist eine Trennung zwischen den Deformationen und den Wirkungen des eigentlichen Spanungsvorganges nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in einer genaueren Bestimmung der minimalen Spanungsdicke, als dies nach dem Stand der Technik möglich ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Fehlerquellen bei der Analyse des kontinuierlichen Spanungsvorganges auszuschalten und auf diese Weise die minimale Spanungsdicke genau zu beschreiben.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht davon aus, den Bearbeitungsprozeß bei veränderlicher Spanungsdicke durchzuführen, was durch Neigung der Mantellinie des Werkstückes erreicht wird. Zur Lösung der Aufgabe muß man das Werkstück aus zwei Teilen herstellen, die Teilungsflächen orthogonal zum Geschwindigkeitsvektor mit großer Genauigkeit bearbeiten und durch Klemmung verbinden.

Nach Bearbeitung des Werkstückes wird die Klemmung gelöst und die Kanten zwischen den Teilungsflächen und den bearbeiteten Oberflächen werden analysiert. Zur Analyse der Spanbildungszone und nachfolgender Bestimmung der Dicke, bei der der Spanbildungsprozeß beginnt, kann ein optisches Mikroskop eingesetzt werden. Um die erforderliche Genauigkeit zu gewährleisten, sollten die zur Bestimmung der Spanungsdicke verwendete Werkstückoberfläche und die Teilungsflächen Rauheiten aufweisen, die um 1-2 Klassen geringer als die erzeugte Rauheit auf der bearbeiteten Werkstückoberfläche sind.

Da die Genauigkeit der Ermittlung von h_mi_n hoch ist, gibt das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit zur Analyse und Beschreibung der Spanentstehung sowie zur Bewertung verschiedener Einflußgrößen, wie physikalisch-chemischer Kenngrößen des Werkstoffes,

geometrische Parameter der Schneide oder

Schnittbedingungen.

Nach Standardisierung dieser Untersuchungen kann man vergleichende Betrachtungen durchführen. Weiterhin ermöglicht das Verfahren, die Schneidfähigkeit der Werkzeugschneiden für verschiedene Bearbeitungen mit geringen Spanungstiefen einzuschätzen und zu vergleichen.

Ausführungsbeispiel

Die Untersuchungen werden anhand der Zeichnungen erklärt. In den Bildern 1 und 2 sind das Werkstück und das Werkzeug in der Seitenansicht und Draufsicht beim Drehen mit minimaler Spanungsdicke dargestellt.

Bild 3 und 4 enthält das Fräsen mit minimaler Spanungsdicke bei Einsatz eines Umfangsfräsers (Scheibenfräser).

Bild 5 gibt Beispiele für die erreichten Zonen unter der Einwirkung der Schneide auf die Oberfläche der Werkstücke und Bild 6 die Oberflächenausbildung (mikroskopische Abbildung) im Bereich der Spanentstehung (Ausschnitt Bild 5).

Das Werkstück 1 aus dem zu untersuchenden Material in Kegelform mit einem Neigungswinkel (a_max = 0,5°) besteht aus zwei Teilen, die mechanisch zweifach mit Schrauben und Muttern geklemmt werden. Die Teilungsfläche S liegt beim Drehen in der Ebene, die die Kegelachse enthält, und liegt zum Bearbeitungszeitpunkt senkrecht zum Schnittgeschwindigkeitsvektor v.

Die Teilungsflächen S, die durch die Trennung des Werkstückes 1 entstehen, werden genau geschliffen und poliert, um einen Mittenrauhwert R_a = 0,04-0,08 μιτι zu erreichen.

Nach Verbinden der zwei Teile des Werkstücks durch die Klemmung 2 wird die Kegeloberfläche Z bearbeitet, um durch

Feinschleifen ein R_a = 0,02-0,04μηι zu erreichen.

Danach wird die Bearbeitung mit dem Drehmeißel 3 und zu empfehlenden Schnittgeschwindigkeiten unter Berücksichtigung des Werkstück- und Werkzeugstoffes bei einem Vorschub s von ca. 1 mm/U durchgeführt. Nach der Bearbeitung muß die

Klemmung gelöst und die Kanten zwischen den Flächen S und Z in der Bearbeitungszone mit dem Werkstattmikroskop analysiert werden. Im Bearbeitungsbereich kann man drei charakteristische Zonen erkennen (dargestellt im Bild 5).

I Zone—elastische Deformation (und feinplastische Deformation)

II Zone—plastische Deformation mit unstetiger Spanung

III Zone—kontinuierliche Spanung

Das mikroskopische'Bild (dargestellt in Bild 5) zeigt die Form der Bearbeitungsspuren, die ohne Schwierigkeiten die

Zonenstruktur bei der Spanbildung erkennen und h_min bestimmen lassen, welche z. B. bei weichem Kohlenstoffstahl bei ca.

0,05mm liegt.

Bild 3 und 4 zeigen Untersuchungen mit Scheibenfräser 4. Das Werkstück 1 für die Untersuchungen ist keilförmig, und zwar die Neigung orthogonal zum Schnittgeschwindigkeitsvektor v.

Die Vorbereitung des Werkstückes 1 und andere Vorbereitungen sind in Analogie zum oben beschriebenen Drehen

vorzunehmen.

Claims

Erfindungsanspruch:

Verfahren zur Bestimmung der minimalen Spanungsdicke einer Werkstoffprobe, bei dem die spanende Bearbeitung durch. Neigung der Mantellinie des Werkstückes bei veränderlicher Spanungsdicke durchgeführt wird und zur Analyse der Spanbildungszone und nachfolgender Bestimmung der Dicke, bei der der Spanbildungsprozeß beginnt, ein optisches Mikroskop angewendet wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Werkstück aus zwei Teilen hergestellt wird, deren Teilungsflächen orthogonal zum Geschwindigkeitsvektor mit hoher Oberflächengüte bearbeitet und anschließend durch Klemmung verbunden werden, daß danach die spanende Bearbeitung der Werkstückoberfläche erfolgt, nach dieser Bearbeitung die Klemmung gelöst wird und die Kanten zwischen den Teilungsflächen und der bearbeiteten Werkstückoberfläche analysiert werden.