DE10112302A1

DE10112302A1 - Werkzeugmaschine zum kontinuierlichen Bearbeiten der Oberfläche stangenförmiger Werkstücke mit mindestens zwei über den Umfang des Werkstückes gleichmäßig verteilt angeordneten Schneid-Werkzeugen

Info

Publication number: DE10112302A1
Application number: DE2001112302
Authority: DE
Inventors: Hans Lindemann; Wolfgang Lindemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2001-11-15

Abstract

Es wird eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten der Oberfläche stangenförmiger, beim Bearbeiten axial kontinuierlich durch die Werkzeugmaschine bewegter Werkstücke (3) mit mindestens zwei über den Umfang des Werkstückes (3) gleichmäßig verteilt angeordneten Schneid-Werkzeugen (4) beschrieben, bei der die Schneid-Werkzeuge tangential arbeitende Fräser (4) sind, die gegenüber der Vorschubrichtung der Werkstücke (3) gegenläufig drehen. DOLLAR A Die im schneidenden Eingriff mit dem Werkstück (3) stehenden Schneiden der Fräser (4) bewegen sich entgegen der axialen Vorschubrichtung des Werkstückes (3), so dass die Schneiden nicht in heutzutage üblicher Weise an der besonders harten Werkstück-Oberfläche in das Werkstück (3) eindringen, sondern im Bereich der späteren Werkstück-Oberfläche, in dem das Werkstück (3) weicher ist. Kommt dann die Schneide in den Bereich der ursprünglichen, harten Werkstück-Oberfläche, so bricht der Span ab, bevor dort ein "Schneid-"Vorgang stattfindet. Dadurch werden die Schneiden des Fräsers (4) geschont und die Standzeit der Fräser (4) wird größer.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum kontinuierlichen Bearbeiten der Oberfläche stangenförmiger Werkstücke gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Oberflächen von gewalzten stangenförmigen Werkstücken werden seit vielen Jahrzehn ten vielfach mit Schälmaschinen bearbeitet, wobei die Werkstücke axial durch einen mit mehreren Schälmessern versehenen, um das Werkstück umlaufenden Schälkopf hindurch geführt werden und die an der Oberfläche der Werkstücke angreifenden Schälmesser einen relativ breiten Span von dem Werkstück abschälen. Das Werkstück kann dabei drehfest durch den Schälkopf der Schälmaschine hindurchgeführt werden, es kann aber auch selbst in der Schälmaschine gedreht werden, wobei die Drehgeschwindigkeit des Schälkopfes um seine Achse um ein Vielfaches größer ist, als die Drehgeschwindigkeit des Werkstückes um die Achse des Werkstückes.

Diese Maschinen haben sich insbesondere bei der Abnahme sehr dünner Späne gut bewährt. Durch verschiedene Weiterentwicklungen an der Schälmaschine und auch den Schälmessern können auch bei höheren Spanleistungen noch befriedigende Standzeiten der Schälmesser erreicht werden.

Bei geschmiedeten Stählen ist die Qualität, insbesondere die Härte des Werkstückes über den Durchmesser desselben gesehen sehr unterschiedlich, weshalb insbesondere bei geschmiedeten und gewalzten stangenförmigen Stählen eine sehr viel dickere Oberflächen schicht abgespant werden muss, als z. B. bei gegossenen und gewalzten stangenförmigen Stählen. Insbesondere im äußeren Bereich geschmiedeter Teile ist die Zerspanbarkeit des Materials schlecht, da das Material besonders hart ist. Die Gesamtdicke der abzuspanenden Schicht kann bei geschmiedeten Stählen im Bereich von 10 mm und mehr liegen.

Bei Abnahme solch dicker Schichten sinkt die "Gesamt"-Spanleistung beim Schälen des Werkstückes, d. h., die Schnittgeschwindigkeit muss gesenkt werden und / oder der axiale Vorschub muss verringert werden und / oder die Standzeiten der Schälmesser werden weitaus kürzer, usw.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Werkzeugmaschine zu schaffen, bei der die Gesamt-Spanleistung der Werkzeugmaschine auch bei Abnahme relativ dicker Oberflächenschichten stangenförmigen Gutes hoch ist.

Diese Aufgabe wird durch eine gattungsgemäße Werkzeugmaschine gelöst, die gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist.

Bei der gattungsgemäßen Werkzeugmaschine sind die Schneid-Werkzeuge tangential arbeitende Fräser, die gegenüber der Vorschubrichtung der Werkstücke gegenläufig drehen.

Die im schneidenden Eingriff mit dem Werkstück stehenden Schneiden der Fräser bewegen sich entgegen der axialen Vorschubrichtung des Werkstückes, so dass die Schneiden nicht in heutzutage üblicher Weise an der besonders harten Werkstück-Oberfläche in das Werkstück eindringen, sondern im Bereich der späteren Werkstück-Oberfläche, in dem das Werkstück weicher ist. Kommt dann die Schneide in den Bereich der ursprünglichen, harten Werkstück-Oberfläche, so bricht der Span ab, bevor dort ein "Schneid-"Vorgang stattfindet. Dadurch werden die Schneiden des Fräsers geschont und die Standzeit der Fräser wird größer.

Dadurch, dass mindestens zwei tangential arbeitende Fräser angeordnet sind, die gleichmäßig über dem Umfang des Werkstückes verteilt sind, wird das Werkstück durch die Werkzeuge auch zentrisch gehalten.

Diese neue Werkzeugmaschine ist für Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSC) rotationssymmetrischer Werkstücke geeignet, wobei beim Tangentialfräsen eine Schnitt geschwindigkeit von 1000 m / min erreicht werden können. Diese Schnittgeschwindigkeit liegt um ein Vielfaches höher, als beim Schälen des Werkstückes. Entgegen dem Schälen ist hierbei die einzelne Schneide des Fräsers nicht dauernd im Eingriff, wodurch die Schneiden geschont werden und eine längere Standzeit des Werkzeugs erreicht wird. Die von der Werkstück-Halterung, z. B. den Vorschubrollen der Maschine, aufzunehmenden Einspann momente sind geringer als beim Schälen des Werkstückes, sie betragen demgegenüber nur mehr etwa 1/100.

Vorzugsweise ist jeder Fräser von je einem schnelllaufenden Elektromotor antreibbar. Wenngleich die Fräser ortsfest gelagert sein können und das Werkstück nicht nur axial vorwärtsbewegt, sondern auch gedreht wird, wird gemäß einer Ausführungsform vor geschlagen, die jeweils einen Fräser tragenden Elektromotoren auf einem um die Achse des Werkstückes umlaufenden Werkzeugkopf anzuordnen. Dieser Werkzeugkopf kann ähnlich einem Schälkopf ausgebildet und angetrieben werden. Dementsprechend kann auch die Führung, die drehmoment-aufnehmende Halterung des Werkstückes so ausgebildet sein, wie von Schälmaschinen an sich bekannt, wobei die diese Halterung auch für den axialen Vorschub sorgt, insbesondere, wenn z. B. bekannte Vorschubrollen verwendet werden.

Die Elektromotoren können auf dem Werkzeugträger schwenkbar sein, insbesondere in einer senkrecht auf der Achse des Werkstückes stehenden Ebene. Dadurch kann die Werkzeugmaschine sehr einfach auf unterschiedliche Werkstück-Durchmesser eingerichtet werden.

Auch ist es vorteilhaft, wenn jeder Elektromotor eine an ihm angeordnete Spannvor richtung für einen einzelnen Fräser aufweist, der dann bei Verschleiß oder Umrüstung der Werkzeugmaschine einfach austauschbar ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und einem im Folgenden anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Es zeigt

Fig. 1 eine Teilansicht auf einen Werkzeugkopf mit vier tangential arbeitende Fräser tragenden Elektromotoren, und

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Abschnitt des Werkstückes mit einem Fräser.

Ein nur zum Teil dargestellter Werkzeugkopf 1 ist um seine Achse 2 umlaufend in einem nicht dargestellten Maschinengehäuse angeordnet und wird in von Schälmaschinen bekannter Weise von einem Motor in Rotation versetzt. In der Achse des Werkzeugkopfes 1 ist ein stangenförmiges, zu bearbeitendes Werkstück 3 durch den Kopf 1 hindurchführbar. Dieses Werkstück 3 wird wie bei Schälmaschinen allgemein bekannt z. B. durch Vor schubrollen axial bewegt und radial gehalten. Weiterhin können noch die bekannten Führun gen vorgesehen sein. Prinzipiell wird der Schälkopf einer Schälmaschine durch den hier beschriebenen - hier vier - tangential arbeitende Fräser 4 tragenden Werkzeugkopf 1 ersetzt.

Auf dem eine kreisrunde Öffnung 5 aufweisenden Werkzeugkopf 1 sind an vier gleichmäßig um die Öffnung 5 verteilten Drehpunkten 6 Elektromotoren 7 angeordnet, die in einer senkrecht auf der Achse 2 des Werkzeugkopfes 1 und der Öffnung 5 stehenden Ebene (Zeichenebene) verschwenkbar sind. Diese Elektromotoren 7 tragen in einem Bohr futter 8 jeweils einen tangential arbeitenden Fräser 4, der eine der abzunehmenden Schicht des Werkstückes 3 angepasste Länge und einen entsprechenden Durchmesser aufweist, d. h., je dicker die abzunehmende Schicht ist, desto länger und dicker muss der jeweilige Fräser 4 sein.

Die einzelnen Elektromotoren 7 werden mittels einer Spindel 9 verschwenkt, die ihrerseits von einer am Werkzeugkopf 1 gelagerten Schneckenwelle 10 bewegt wird. Die Schneckenwellen 10 können motorisch oder händisch bewegt werden. Es wird hier auf die Verstellung der Werkzeughalter bei Schälmaschinen verwiesen.

Der einzelne Elektromotor 7 kann eine Leistung von 50 kW aufweisen. Mit ent sprechend groß dimensionierten Fräsern 4 kann dann z. B. von einem geschmiedeten Werkstück 3 mit einem Ausgangsdurchmesser von 500 mm eine 10 mm dicke Oberflächen schicht abgefräst werden.

In Fig. 2 wird schematisch gezeigt, wie ein tangential arbeitender Fräser 4 an dem Werkstück 3 eingreift. Ersichtlich ist, dass mit dem Fräser 4 eine Oberflächenschicht abgetragen wird, die eine Dicke aufweisen kann, die bis zu etwa 40% des Fräser-Durch messers betragen kann. Auch wird ersichtlich, dass durch das gegenläufige Fräsen ins besondere beim Abfräsen dickerer Schichten im äußeren Bereich des Werkstückes 3 der Span im Bereich der Oberfläche des Werkstückes abbricht.

Weitere Details sind dem einschlägigen Fachmann aus dem Bau von Schälmaschinen bekannt.

Bezugszeichenliste

1

Werkzeugkopf

2

Achse des Werkzeugkopfes und der Öffnung

3

Werkstück

4

tangential arbeitender Fräser

5

Öffnung des Werkzeugkopfes

6

Drehpunkt des Elektromotors

7

Elektromotor

8

Bohrfutter

9

Spindel

10

Schneckenwelle

Claims

1. Werkzeugmaschine zum Bearbeiten der Oberfläche stangenförmiger, beim Bearbeiten axial kontinuierlich durch die Werkzeugmaschine bewegter Werkstücke (3) mit mindestens zwei über den Umfang des Werkstückes (3) gleichmäßig verteilt angeordneten Schneid- Werkzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneid-Werkzeuge tangential arbeitende Fräser (4) sind, die gegenüber der Vorschubrichtung der Werkstücke (3) gegenläufig drehen.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Fräser (4) von je einem schnelllaufenden Elektromotor (7) antreibbar ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Fräser (4) tragenden Elektromotoren (7) auf einem um die Achse des Werkstückes (3) umlaufenden Werkzeugkopf (1) angeordnet sind.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren auf dem Werkzeugkopf (1) schwenkbar sind, insbesondere in einer senkrecht auf der Achse des Werkstückes (3) stehenden Ebene schwenkbar sind.

5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass jeder Elektromotor (7) eine an ihm angeordnete Spannvorrichtung (8) für einen einzelnen Fräser (4) aufweist.

6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Achse des Fräsers (4) in der Achse der Spindel des Elektromotors (7) liegt.

7. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der Elektromotor (7) im Bereich des dem Fräsers (4) zugewandten Ende um eine zur Achse des Werkzeugkopfes (1) parallele Achse verschwenkbar ist.

8. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass an dem Elektromotor (7) eine Spindel (9) angelenkt ist, die in eine an dem Werkzeugkopf (1) gelagerte Schneckenwelle (10) eingreift.