DE102005052721A1

DE102005052721A1 - Schwingbearbeitungsvorrichtung und Schwingbearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE102005052721A1
Application number: DE102005052721A
Authority: DE
Inventors: Yuuzou Kariya Maki; Masanori Kariya Itou
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2006-05-18
Also published as: US20060099039A1; JP4539499B2; JP2006159400A

Abstract

Eine Schwingbearbeitungsvorrichtung weist einen Rahmen, der eine Struktur bildet, eine Welle, die durch den Rahmen drebar gehalten ist, einen Stellantrieb, der die Welle drehbar antreibt, einen Nocken, der an der Welle angebracht ist und dessen Nockenfläche sich hin- und herbewegt, wenn sich der Nocken dreht, weil sich seine Höhe in der Richtung der Drehachse der Welle verändert, eine Spindel, die ein Bearbeitungswerkzeug hält und die so gehalten ist, dass sie sich in ihrer axialen Richtung hin- und herbewegen kann, sowie einen Übertragungsmechanismus, der die Hin- und Herbewegung der Nockenfläche des Nockens derart überträgt, dass sich die Spindel in ihrer axialen Richtung hin- und herbewegt, auf. Die Hin- und Herbewegung der Nockenfläche beschreibt während der Dauer einer kompletten Drehung des Nockens eine modifizierte Sinuskurve.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwingbearbeitungsvorrichtung und ein Schwingbearbeitungsverfahren, und insbesondere ein Bearbeitungsgerät und ein Bearbeitungsverfahren eines konischen Kleindurchmesser- und Kleinwinkel-Tieflochs, welches ein konisches Tiefloch mit einem kleinen Durchmesser und einem kleinen Winkel ist, und sie ist für eine Anwendung zum Bearbeiten einer Kühlkreis-Ejektorpumpe geeignet.

2. Beschreibung anderer Bauformen

Einige Ejektorpumpendüsen, die in dem Kühlkreis verwendet werden, haben ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels. Die Bearbeitung eines solchen konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels hat ein Problem mit sich gebracht, dass die Klingenkante eines kegelförmigen Werkzeugs in Bezug auf eine Druckkraft brechen kann, wenn sich die Klingenkante an einem bearbeiteten Werkstück festfrisst, weil das Loch einen kleinen Konuswinkel besitzt. Falls die Vorschubgeschwindigkeit eines Werkzeugs verringert wird, um das Phänomen des Festfressens zu verhindern, wird die Bearbeitungsleistung beträchtlich vermindert.

Als eine Gegenmaßnahme wird ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels unter Verwendung eines Drahtschneiders, einer NC-Drehmaschine, usw. bearbeitet, nachdem ein Vorbereitungsloch fertiggestellt ist. 8 zeigt ein herkömmliches Bearbeitungsverfahren einer Ejektorpumpendüse mit einem solchen Konus von etwa einem Grad. Das Rohmaterial einer Düse ist im Allgemeinen eine runde Metallstange, wie in 8(B) gezeigt. In dieser Stange wird ein vorbereitetes bzw. Vorbereitungsloch von etwa 2 mm ϕ durch eine Kleinlochbearbeitung mit elektrischer Entladung, eine Tiefbohrbearbeitung, usw. gebildet (8(C)). Dann wird das vorbereitete Loch durch einen Drahtschneider, usw. so bearbeitet, dass es einen Konus von etwa einem Grad hat, wie in 8(D) dargestellt. Ein fertig bearbeitetes Produkt einer Ejektorpumpendüse, das wie oben beschrieben bearbeitet ist, ist in 8(A) dargestellt. Die zum Bearbeiten benötigte Zeit in diesem Beispiel beträgt etwa eine Stunde. Die Einheiten der in 8(A) als ein Beispiel angegebenen Maße der Ejektorpumpendüse sind mm. Es gab ein Problem, dass es Zeit dauert, ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels wie beispielsweise eine oben beschriebene Ejektorpumpendüse zu bearbeiten, und eine Reduzierung der Bearbeitungszeit war erforderlich.

In einem Stand der Technik wurden eine Ejektorpumpe für einen Kühlkreis und ihr Bearbeitungsverfahren offenbart (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Durch das in diesem Dokument offenbarte Bearbeitungsverfahren ist es jedoch nicht möglich, eine Düse zu erzielen, wie sie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist. Ferner sind in einem weiteren Stand der Technik ein Verfahren zum Bearbeiten eines Langlochs und eine Bearbeitungsvorrichtung offenbart (siehe zum Beispiel Patentdokument 2). Insbesondere ist der Zufuhrpfad eines Kältemittels beschrieben. Durch das in dem Dokument offenbarte Bearbeitungsverfahren ist es jedoch ebenfalls nicht möglich, eine Düse zu erhalten, wie sie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist. Außerdem ist in einem weiteren Stand der Technik eine Konstruktion einer Schwingbearbeitungsvorrichtung offenbart (siehe zum Beispiel Patentdokument 3). In der Konstruktion der in diesem Dokument offenbarten Maschine sind jedoch die Drehachse eines Bohrers und die Drehachse eines Nockens senkrecht zueinander, was in einem Anstieg der Größe der Maschine resultiert.

Andererseits ist in 12A und 12B eine Einlaufbuchse gezeigt, die ein Kunstharzeinspritzteil für einen Formstempel (ein Teil in Kontakt mit einem Produktformabschnitt zum Einspritzen geschmolzenen Kunstharzes in einen Stempel) ist. Das Bearbeiten einer Einlaufbuchse ist schwierig, weil eine hohe Genauigkeit erforderlich ist, und herkömmlicherweise wurde dafür eine lange Bearbeitungszeit benötigt. Hinsichtlich der oben genannten Bearbeitung einer Einlaufbuchse war eine Reduzierung der Bearbeitungszeit erforderlich, während eine Bearbeitungsqualität eines bestimmten Niveaus beibehalten wird.

Patentdokument 1: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2003-139098.
Patentdokument 2: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2002-361506.
Patentdokument 3: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2000-42816.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme wurde die vorliegende Erfindung durch eine Fokussierung auf das Phänomen des Festfressens eines kegelförmigen Schneidwerkzeugs entwickelt, und es ist ihre Aufgabe, eine Bearbeitungsvorrichtung und ein Bearbeitungsverfahren vorzusehen, die ein Festfressen verhindern können, um eine Bearbeitungsleistung zum Beispiel einer Bearbeitung eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels durch Anwenden von Schwingungen mit kleinen Frequenzen und großen Amplituden auf das Werkzeug, um ein Festfressen zu verhindern und die Belastung der Klingenkante des Schneidwerkzeugs zu reduzieren, und gleichzeitig durch Verwenden einer modifizierten Sinuskurve als eine Schwingungswelle zu verbessern.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bearbeitungsgerät und ein Bohrverfahren vorzusehen, die eine Bearbeitungsleistung bei einer konischen Bearbeitung wie beispielsweise einer Bearbeitung eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels durch Zuführen eines Kühlmittels von hinter einem Werkstück unter Druck und durch effizientes Ausstoßen des mit Schneidspänen vermischten Kühlmittels durch ein bearbeitetes Durchgangsloch, das fertiggestellt ist, um das Leistungsvermögen des Entfernens und Ausgebens von Schneidspänen während des Schneidvorgangs bei der Vorbereitungslochbearbeitung zu verbessern, verbessern kann.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bohrvorrichtung und ein Bohrverfahren vorzusehen, die hochgenau und in einer kurzen Zeit einen Konus von etwa einem Grad einer Ejektorpumpendüse unter Ausnutzung dieser Techniken bearbeiten können.

Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schwingbearbeitungsvorrichtung und ein Schwingbearbeitungsverfahren vorzusehen, die eine Bearbeitungsbedingung wie beispielsweise eine Schwingungsamplitude einfach einstellen können.

Um die oben genannten Aufgaben zu lösen, weist in einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Schwingbearbeitungsvorrichtung (1, 101) eine Welle (22), die durch einen Rahmen (11) drehbar gehalten ist, der eine Struktur der Schwingbearbeitungsvorrichtung ist, ein Stellelement (19), das die Welle (22) drehbar antreibt, einen Bewegungsumwandlungsmechanismus (23, 24, 70, 81), der an der Welle (22) angebracht ist und eine Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung umwandelt, eine Spindel (12), die ein Bearbeitungswerkzeug (2) hält und in dem Rahmen (11) so gehalten ist, dass sie sich in ihrer Axialrichtung hin und her bewegen kann, und einen Übertragungsmechanismus (16), der die Hin- und Herbewegung des Bewegungsumwandlungsmechanismus (23, 24, 70, 81) so überträgt, dass sich die Spindel (12) in ihrer Axialrichtung hin und her bewegt, auf.

Mit diesem Aufbau wird ein Greifen durch eine Fokussierung auf das Phänomen des Festfressens eines kegelförmigen Schneidwerkzeugs, um eine Bearbeitungsleistung insbesondere einer Bearbeitung eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels zu verbessern, und durch Anlegen von Schwingungen mit niedrigen Frequenzen und großen Amplituden an das Schneidwerkzeug, um ein Festfressen zu verhindern und die Belastung der Klingenkante des Schneidwerkzeugs zu reduzieren, verhindert. Zum Beispiel ist es möglich, einen Konus von etwa einem Grad beim Bearbeiten eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels, wie beispielsweise einer Ejektorpumpendüse, hochgenau in einer kurzen Zeit zu bearbeiten.

In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß dem obigen ersten Aspekt beschreibt die Hin- und Herbewegung des Bewegungsumwandlungsmechanismus (23, 24, 70, 81) während der Periode ihrer einen kompletten Drehung eine modifizierte Sinuskurve.

Gemäß diesem Aspekt kann speziell ein Festfressen effektiv verhindert werden, und weiter können eine Bearbeitungsleistung und eine Bearbeitungsgenauigkeit beim Bearbeiten eines konischen Tieflochs kleinen Durchmesser und kleinen Winkels wie beispielsweise einer Ejektorpumpendüse durch Verwenden einer modifizierten Sinuskurve als eine Wellenform von Schwingungen mit niedrigen Frequenzen und großen Amplituden, die auf das Schneidwerkzeug angelegt werden sollen, verbessert werden.

In einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß dem obigen zweiten Aspekt ist die durch die Hin- und Herbewegung des Bewegungsumwandlungsmechanismus (23, 24, 70, 81) beschriebene modifizierte Sinuskurve derart, dass während der Periode ihrer einen vollständigen Drehung ihre Höhe von einer Position einer unteren Totlage zu einer Position einer oberen Totlage allmählich größer wird und von der Position der oberen Totlage zur Position der unteren Totlage allmählich kleiner wird, und die modifizierte Sinuskurve hat Teile konstanter Geschwindigkeit (Teile konstanten Niveaus) ohne Verschiebung durch eine Hin- und Herbewegung in einem bestimmten Drehwinkelbereich der modifizierten Sinuskurve in der Nähe der Position der unteren Totlage und in einem bestimmten Drehwinkelbereich davon in der Nähe der Position der oberen Totlage.

Gemäß diesem Aspekt ist die Form der modifizierten Sinuskurve genauer gemacht, was effektiver ein Festfressen verhindert, um ein Brechen des Bearbeitungs-(Schneid-) Werkzeugs zu verhindern, und eine Bearbeitungsleistung und Bearbeitungsgenauigkeit durch wiederholtes Einstecken, Schneiden und Zurückziehen eines Bearbeitungs-(Schneid-) Werkzeugs mit einer hohen Geschwindigkeit, um den Einfluss der maschinell gehärteten Schicht unwahrscheinlicher darauf wirken zu lassen, verbessert.

In einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß dem obigen dritten Aspekt liegen der spezielle Drehwinkelbereich in der Nähe der Position der unteren Totlage und der spezielle Drehwinkelbereich in der Nähe der Position der oberen Totlage, in denen die Teile eines konstanten Niveaus (Geschwindigkeit) gebildet sind, in einem Bereich zwischen im Wesentlichen ± 5 Grad bis zu einem Bereich zwischen im Wesentlichen ± 15 Grad, wenn die Position der unteren Totlage oder die Position der oberen Totlage jeweils die Zentren der speziellen Drehwinkelbereiche sind.

Gemäß diesem Aspekt ist die zum Verhindern des Festfressens effektive Form der modifizierten Sinuskurve noch genauer gemacht.

In einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß dem obigen dritten oder vierten Aspekt beträgt die Position der oben genannten Totlage während der Periode einer vollständigen Drehung des Bewegungsumwandlungsmechanismus (23, 24, 70, 81), was 360 Grad entspricht, falls die Position der oben genannten unteren Totlage zu Null Grad angenommen wird, 180 Grad.

Gemäß diesem Aspekt ist die zum Verhindern des Festfressens effektive modifizierte Sinuskurve konkreter gemacht.

In einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß irgendeinem der obigen ersten bis fünften Aspekte weist der Bewegungsumwandlungsmechanismus einen an der Welle (22) angebrachten Nocken (23) und eine Walze (24) auf. Die Nockenfläche des Nockens (23) ist so ausgebildet, dass sich die Höhe der Nockenfläche in einer Richtung einer Drehachse der Welle (22) verändert, wenn sich der Nocken (23) zusammen mit der Welle (22) dreht, und da die Walze (24) mit der Nockenfläche in Eingriff steht, bewegt sich die Walze (24) hin und her, wenn sich die Welle (22) dreht.

Gemäß diesem Aspekt ist der Aufbau des Bewegungsumwandlungsmechanismus konkreter gemacht.

In einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß irgendeinem der obigen ersten bis fünften Aspekte weist der Bewegungsumwandlungsmechanismus eine scheibenförmige Taumelscheibe (70), die an der Welle (22) so angebracht ist, dass sie sich bezüglich der Drehachse der Welle (22) neigt, und ein Paar Walzenführungen (81) auf. Das Paar Walzenführungen (81) ist so angeordnet, dass es an die Außenumfangskante der Scheibenfläche der Taumelscheibe (70) angrenzt und sie in Sandwich-Bauweise aufnimmt, und da die Taumelscheibe (70) zwischen dem Paar Walzenführungen (81) gleitet, wenn sie sich dreht, bewegen sich die Walzenführungen (81) hin und her, und ferner sind die Walzenführungen (81) mit dem Übertragungsmechanismus (16) verbunden.

Gemäß diesem Aspekt ist ein konkreter Aufbau des Bewegungsumwandlungsmechanismus offenbart.

Ein achter Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß dem obigen siebten Aspekt weist ferner einen Taumelscheibenneigungswinkeländerungsmechanismus zum Verändern des Neigungswinkels der Taumelscheibe bezüglich der Welle (22) auf.

Gemäß diesem Aspekt kann der Neigungswinkel der Taumelscheibe verändert werden, deshalb ist es möglich, die Schwingungsamplitude des Bearbeitungswerkzeugs selbst während der Dauer einer Bearbeitung zu verändern und einzustellen und einfach optimale Bearbeitungsbedingungen einzustellen.

In einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß dem obigen achten Aspekt weist der Taumelscheibenneigungswinkelveränderungsmechanismus einen Stift (71), der die Taumelscheibe (70) mit der Welle (22) verbindet und um den sich die Taumelscheibe (70) drehen kann, einen Gleitklotz (73), der sich entlang der Welle (22) bewegen kann, einen Arm (72), der die Taumelscheibe (70) und den Gleitklotz (73) verbindet, und einen Antriebsmechanismus (75), der den Gleitklotz (73) entlang der Welle (22) bewegen kann, auf.

Gemäß diesem Aspekt ist der Aufbau des Taumelscheibenneigungswinkelveränderungsmechanismus konkreter gemacht.

In einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß dem obigen neunten Aspekt weist der Antriebsmechanismus eine Antriebsvorrichtung wie beispielsweise einen Schrittmotor, einen Servomotor oder einen pneumatischen oder hydraulischen Stellantrieb auf und wird automatisch so gesteuert, dass er die Schwingungsamplitude des Bearbeitungswerkzeugs (2) optimiert.

Gemäß diesem Aspekt ist es durch automatisches Steuern des Taumelscheibenneigungswinkelveränderungsmechanismus möglich, die Bearbeitungsbedingungen zu optimieren.

Ein elfter Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß irgendeinem der obigen ersten bis zehnten Aspekte wird zum Bearbeiten eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels verwendet.

Gemäß diesem Aspekt ist die Verwendung der vorliegenden Erfindung konkreter gemacht.

In einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß dem obigen elften Aspekt beträgt der Konus des konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels etwa ein Grad.

Gemäß diesem Aspekt ist die Bearbeitung, bei welcher die Verwendung der Schwingbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung effektiv ist, konkreter gemacht.

In einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß irgendeinem der obigen ersten bis zwölften Aspekte ist die Schwingbearbeitungsvorrichtung (1) an einer Bohrvorrichtung (100) angebracht, und die Bohrvorrichtung (100) weist eine Hauptspindel (3) auf, die sich dreht. Beim Drehen eines an die Hauptspindel (3) gesetzten Werkstücks (4) bohrt die Schwingbearbeitungsvorrichtung das Werkstück durch Schwingen des an die Schwingbearbeitungsvorrichtung (1) angebrachten Bearbeitungswerkzeugs (2).

Gemäß diesem Aspekt dreht sich das an der Schwingbearbeitungsvorrichtung angebrachte Werkzeug selbst nicht, sondern schwingt vor und zurück, und ein Tiefloch kann bearbeitet werden, während ein zu bearbeitendes Werkstück gedreht wird, deshalb ist es möglich, ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels mit weniger Fehler der Lochmitte zu bearbeiten.

In einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Bearbeitungsgerät zum Zuführen eines Kühlmittelfluids zum Schneiden zu einem Maschinenwerkzeug auf: eine erste Verbindungsöffnung (28), die mit einer Zufuhrquelle des Kühlmittelfluids in Verbindung steht; eine zweite Verbindungsöffnung (301, die mit dem Maschinenwerkzeug in Verbindung steht; einen ersten Kanal zur Fluidverbindung der ersten Verbindungsöffnung (28) und der zweiten Verbindungsöffnung; einen von dem ersten Kanal abzweigenden zweiten Kanal; eine dritte Verbindungsöffnung (29), die das durch den zweiten Kanal strömende Kühlmittelfluid aus dem oder in das Bearbeitungsgerät strömen lassen kann; ein erstes Schaltventil (321, das an der Seite näher zur ersten Verbindungsöffnung als ein Verzweigungspunkt des zweiten Kanals im ersten Kanal eingebaut ist und den ersten Kanal öffnet und schließt; und ein zweites Schaltventil (341, das an einer Seite näher zur dritten Verbindungsöffnung als der Verzweigungspunkt des zweiten Kanals in dem zweiten Kanal eingebaut ist und den dritten Kanal öffnet und schließt.

Mit dieser Konstruktion ist es möglich, eine Bearbeitungsleistung beim Bohren wie beispielsweise einer Bearbeitung eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels durch Zuführen eines Druckkühlmittels von hinter einem Werkstück und durch effizientes Ausgeben des mit Schneidspänen vermischten Kühlmittels, wenn ein vorbereitetes Loch fertiggestellt ist, um die Leistung des Ausgebens von Schneidspänen während des Schneidvorgangs bei der Vorbereitungslochbearbeitung zu verbessern, zu verbessern.

In einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß dem obigen vierzehnten Aspekt hat das Bearbeitungswerkzeug eine Drehspindel, die sich dreht, und das Bearbeitungsgerät weist ferner eine schwenkbare Drehverbindung (6) auf, die mit der Drehspindel an der zweiten Verbindungsöffnung (30) verbunden werden kann.

Gemäß diesem Aspekt ist eine Konstruktion, bei der ein Bearbeitungsgerät mit der Hauptspindel, usw. des Maschinenwerkzeugs, das sich dreht, verbunden werden kann, konkret gemacht.

In einem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß dem obigen vierzehnten oder fünfzehnten Aspekt werden das erste Schaltventil (32) und das zweite Schaltventil (34) ferngesteuert.

Gemäß diesem Aspekt ist die Bedienung des Bearbeitungsgeräts der vorliegenden Erfindung einfacher gemacht.

Ein siebzehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß einem der obigen vierzehnten bis sechzehnten Aspekte weist ferner die Schwingbearbeitungsvorrichtung (1, 101) nach einem der ersten bis dreizehnten Aspekte auf und wird in Kombination mit der Schwingbearbeitungsvorrichtung (1, 101) benutzt.

Gemäß diesen Aspekt wird durch Kombinieren der Schwingbearbeitungsvorrichtung und des Bearbeitungsgeräts, das eine Kühlmittelflüssigkeit zuführen kann, die Belastung der Klingenkante des Schneidwerkzeugs weiter reduziert, ein Festfressen des Schneidwerkzeugs wird verhindert, um ein Brechen des Schneidwerkzeugs zu verhindern, und eine Bearbeitungsleistung wird insbesondere bei einer Bearbeitung eines konischen Tieflochs kleinen Durchmesser und kleinen Winkels verbessert, und es ist möglich, einen Konus von etwa einem Grad beim Bearbeiten zum Beispiel eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels, wie beispielsweise einer Ejektorpumpendüse hochgenau in einer kurzen Zeit zu bearbeiten.

Ein Schwingbearbeitungsverfahren zum Bohren eines kleinen Lochs in einem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen Schritt zum Bearbeiten eines Vorbereitungslochs in einem Werkstück durch eine Bearbeitung mit elektrischer Entladung, Tiefbohrbearbeitung oder dergleichen; einen Schritt zum Bearbeiten des vorbereiteten Lochs in ein konisches Loch durch Einsetzen des Bearbeitungswerkzeugs (2) in das vorbereitete Loch, während das Werkstück gedreht wird und das Bearbeitungswerkzeug (2) in der Richtung parallel zur Drehachse des Werkstücks schwingt, auf.

Gemäß dem Bearbeitungsverfahren eines kleinen Lochs dieses Aspekts wird ein Festfressen durch eine Fokussierung auf das Phänomen des Festfressens eines kegelförmigen Schneidwerkzeugs, um eine Bearbeitungsleistung speziell einer Bearbeitung eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels zu verbessern, und durch Anwenden von Schwingungen mit niedrigen Frequenzen und großen Amplituden auf das Werkzeug, um ein Festfressen zu verhindern und um die Belastung der Klingenkante des Schneidwerkzeugs zu reduzieren, verhindert. Zum Beispiel ist es möglich, hochgenau und in einer kurzen Zeit einen Konus von etwa einem Grad beim Bearbeiten eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels, wie beispielsweise einer Ejektorpumpendüse, zu bearbeiten.

Ein neunzehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß dem obigen achtzehnten Aspekt weist ferner einen Schritt zum Einsetzen des Bearbeitungswerkzeugs (2) von einem Ende des vorbereiteten Lochs, das ein Durchgangsloch ist, und Zuführen der Kühlmittelflüssigkeit von dem anderen Ende des vorbereiteten Lochs auf.

Gemäß diesem Aspekt wird durch Kombinieren der Schwingbearbeitungsvorrichtung und des Bearbeitungsgeräts, das eine Kühlmittelflüssigkeit zuführen kann, die Belastung der Klingenkante des Schneidwerkzeugs weiter reduziert, ein Festfressen des Schneidwerkzeugs wird verhindert, um ein Brechen des Werkzeugs zu verhindern, und eine Bearbeitungsleistung wird speziell bei einer Bearbeitung eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels verbessert, und es ist möglich, in einer kurzen Zeit einen Konus von etwa einem Grad beim Bearbeiten zum Beispiel eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels, wie beispielsweise einer Ejektorpumpendüse, hochgenau zu bearbeiten.

Ein zwanzigster Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß dem obigen achtzehnten oder neunzehnten Aspekt weist ferner einen Schritt zum Einstellen der Schwingungsamplitude des Bearbeitungswerkzeugs (2) auf einen optimalen Wert auf.

Gemäß diesem Aspekt kann, da es möglich ist, die Amplitude des Bearbeitungswerkzeugs auf einen optimalen Wert einzustellen, eine komplexe und präzise Bearbeitung durchgeführt werden.

Ferner können im Vergleich zu herkömmlichen Bearbeitungsverfahren eine Reduzierung der Bearbeitungszeit und eine Verlängerung der Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs erwartet werden.

Schwingbearbeitungsverfahren im einundzwanzigsten und zweiundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung verwenden die Schwingbearbeitungsvorrichtung (1, 101) gemäß irgendeinem der obigen ersten bis dreizehnten Aspekte und das Bearbeitungsgerät gemäß dem obigen siebzehnten Aspekt.

Gemäß diesen Aspekten ist das Bearbeitungsgerät, das das Schwingbearbeitungsverfahren durchführen kann, konkreter gemacht.

In einem dreiundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß dem obigen zweiundzwanzigsten Aspekt wird im Schritt zum Bearbeiten eines Vorbereitungslochs die Kühlmittelflüssigkeit von der Werkzeugseite zugeführt und das erste Schaltventil (32) wird geschlossen und das zweite Schaltventil (34) ist in dem Bearbeitungsgerät offen, weshalb die Kühlmittelflüssigkeit durch die dritte Verbindungsöffnung (29) des Bearbeitungsgeräts ausgegeben wird, wenn das Vorbereitungsloch fertiggestellt ist.

Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, die Bearbeitungsleistung zu verbessern, weil Schneidspäne beim Bohren eines Vorbereitungslochs für ein kleines Loch, wie beispielsweise ein konisches Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels, effektiv ausgegeben werden.

In einem vierundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet ein Verfahren zum Herstellen einer Ejektorpumpe für einen Kühlkreis, in der ein konisches Loch in einer Ejektorpumpendüse bearbeitet wird, das Schwingbearbeitungsverfahren gemäß einem der obigen achtzehnten bis dreiundzwanzigsten Aspekte.

Gemäß dem Verfahren zur Herstellung einer Ejektorpumpe für einen Kühlkreis dieses Aspekts wird ein Brechen des Schneidwerkzeugs verhindert und eine Bearbeitungsleistung wird durch Reduzieren der Belastung der Klingenkante des Schneidwerkzeugs, um ein Festfressen des Schneidwerkzeugs zu verhindern, verbessert und es ist möglich, in einer kurzen Zeit ein konisches Loch einer Ejektorpumpendüse hochgenau zu bearbeiten.

Die vorliegende Erfindung wird aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine schematische Vorderansicht mit einem Teilschnitt einer Schwingbearbeitungsvorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 eine Ansicht in der Richtung des Pfeils A in 1 eines Zustandes, in dem die Schwingbearbeitungsvorrichtung in 1 an einer Mehrzweck-NC-Drehmaschine montiert ist, ebenfalls teilweise im Schnitt.
3 eine erläuternde Darstellung einer Nockenkurve 25 des Außenumfangsteils eines Schwingnockens, der eine Komponente der Schwingbearbeitungsvorrichtung in 1 ist.
4 ein pneumatisches Schaltbild der Schwingbearbeitungsvorrichtung im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 ein Bearbeitungsgerät in einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem eine Kombination einer Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 für ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels und eines hinteren Kühlmittelzufuhrabschnitts 5 auf eine Ejektorpumpendüsenbearbeitung angewendet ist.
6A eine Teilschnitt-Seitenansicht des hinteren Kühlmittelzufuhrabschnitts 5, die dessen Konstruktion zeigt.
6B eine Ansicht in der Richtung des Pfeils B in 6A mit dem Teilschnitt.
7 eine Perspektivansicht speziell der Form einer Außenumfangsnut des Schwingnockens der Schwingbearbeitungsvorrichtung im ersten Ausführungsbeispiel.
8 eine erläuternde Darstellung eines Bearbeitungsverfahrens einer Ejektorpumpendüse im Stand der Technik.
9 eine schematische Perspektivansicht einer Schwingbearbeitungsvorrichtung 101 in einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10 eine Seitenschnittansicht der Schwingbearbeitungsvorrichtung 101 im dritten Ausführungsbeispiel.
11 eine Seitenschnittansicht des Aufbaus eines Kunstharzformstempels 150.
12A eine Seitenschnittansicht der gesamten Form einer Einlaufbuchse.
12B eine detaillierte Schnittansicht eines Abschnitts 12B eines Einspritzabschnitts in 12A.
13 ein Beispiel einer Bearbeitung einer Einlaufbuchse mit einer Öffnung einer komplexen Form durch ein Schwingbearbeitungsverfahren mittels der Schwingbearbeitungsvorrichtung im dritten Ausführungsbeispiel, in einem Zustand, in dem sie in ihrer Mitte nahe dem Einspritzabschnitt geschnitten wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Bearbeitungsvorrichtung in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. 1 bis 4 zeigen schematisch das erste Ausführungsbeispiel der Schwingbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung: 1 ist eine schematische Teilschnitt-Vorderansicht der Schwingbearbeitungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine schematische Seitenansicht in der Richtung des Pfeils A in 1 mit einem Teilschnitt in einem Zustand, in dem die Schwingbearbeitungsvorrichtung in 1 an einer Mehrzweck-NC-Drehmaschine montiert ist. 3 ist eine erläuternde Darstellung einer Nockenkurve 25 des Außenumfangsteils eines Schwingnockens, welcher eine Komponente der Schwingbearbeitungsvorrichtung in 1 ist, und 4 zeigt einen pneumatischen Schaltplan der Schwingbearbeitungsvorrichtung im ersten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. In der folgenden Erläuterung der Ausführungsbeispiele ist ein zu bearbeitendes Werkstück als ein Beispiel die zuvor beschriebene Ejektorpumpendüse, die in einem Kühlkreis benutzt wird und in 8 dargestellt ist. Beim Bearbeiten eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels der in 8 gezeigten Ejektorpumpendüse in dem Kühlkreis wird der Konus vorzugsweise mit 1° (Grad) ± 20' (Minuten) endbearbeitet.
Bezug nehmend zuerst auf 1 ist eine Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 für ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels, die eine Bearbeitung eines konischen Tieflochs kleinen Durchmesser und kleinen Winkels ermöglicht, d.h. die Schwingbearbeitungsvorrichtung im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 weist eine Schwingspindel 12, einen Schwingnocken 23 und einen Luftstellantrieb 19 auf, und diese Komponenten sind in einem Rahmen 11 integriert. Die Schwingbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung legt beim Bohren Schwingungen an ein Bearbeitungswerkzeug an, und die Schwingungen werden durch den Luftstellantrieb 19 erzeugt. Vorzugsweise ist der pneumatische Stellantrieb 19 zum Beispiel ein Stellantrieb wie beispielsweise ein Luftmotor und dergleichen, der pneumatisch betrieben und gedreht wird. Die Drehung des pneumatischen Stellantriebs 19 lässt den Schwingnocken 23 über ein mit dem pneumatischen Stellantrieb 19 verbundenes Zahnrad 20 und ein mit einer Welle 22 verbundenes Zahnrad 21 drehen. Die Welle 22 ist durch den Rahmen 11 über Lager drehbar gehalten.
Der Schwingnocken 23 ist ein Trommelnocken (siehe 7), und eine Nut 51 ist in der Mitte seines Außenumfangs ausgebildet, wie in 1 dargestellt. Ein zylindri sches Endteil 52, das ein Endteil einer Walze 24 ist, steht mit der Nut 51 in Eingriff. Die Nut 51 ist um den gesamten Außenumfang des Schwingnockens 23 derart ausgebildet, dass während einer vollständigen Drehung des Schwingnockens 23 die Walze 24 durch den Nocken 51 geführt ist (es kann angenommen werden, dass die Nut 51 eine vollständige Drehung entlang der Walze 24 macht). Deshalb ist die Breite der Nut 51 im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des einen Endteils der Walze 24 entlang des gesamten Umfangs. Das andere Endteil 25 der Walze 24 ist ebenfalls zylindrisch und steht mit einem kreisförmigen Vertiefungsteil 54 eines an der Schwingspindel 12 befestigten Halters 16 in Eingriff. Die Schwingspindel 12 wird durch Lager 13 und 14 in ihrer radialen Richtung gehalten und ist in ihrer axialen Richtung bewegbar gehalten. Entsprechend der Drehung des Schwingnockens 23 bewegt sich die Schwingspindel 12 in ihrer axialen Richtung über den Halter 16, der als ein Übertragungsmechanismus funktioniert, hin und her. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden der Schwingnocken 23 und die Walze 24 einen Bewegungsumwandlungsmechanismus gemäß den Ansprüchen, der eine Drehbewegung in eine lineare Hubbewegung (Hin- und Hebbewegung) umwandelt.
Die Nut 51 an einem Außenumfangsteil des Schwingnockens 23 ist so ausgebildet, dass sie eine Nockenkurve 25 beschreibt, und die Nockenkurve 25 ist eine modifizierte Sinuskurve. Die Form der Nut 51 des Schwingnockens 23, der ein Trommelnocken ist, ist aus der in 7 dargestellten, schematischen Perspektivansicht verständlich. Die Entwicklung der Nockenkurve 25 ist in 3 gezeigt. Bei der Entwicklung der Nockenkurve 25 in 3 stellt die Horizontalachse den Drehwinkel θ während der Dauer einer vollständigen Drehung des Schwingnockens 23 dar, und die Vertikalachse stellt die Änderung der Verschiebung L (des Hubs) in der Axialrichtung der Welle 22 in der Nut 51 an dem Außenumfangsteil des Schwingnockens 23 dar. Der Hub L des Schwingnockens 23 lässt die Walze 24 in der axialen Richtung der Schwingspindel 12 hin und her bewegen, und schließlich wird die Schwingspindel 12 auf einem bestimmten Weg (gleich dem Hub L im vorliegenden Ausführungsbeispiel) in der axialen Richtung davon hin und her bewegt. Falls angenommen wird, dass die Referenzposition (die untere Totlage: Hub = 0), an der der Weg minimal ist, vorliegt, wenn der Drehwinkel Θ des Schwingnockens 23 0° beträgt, erreicht die Verschiebung ihr Maximum (die obere Totlage) bei 180°, d.h. wenn der Schwingnocken 23 eine halbe Drehung macht, und im vorliegenden Aus führungsbeispiel beträgt sie vorzugsweise 0,2 bis 0,4 mm (Hub L = 0,2 bis 0,4). 3 zeigt, dass es in der modifizierten Sinuskurve der vorliegenden Anmeldung bevorzugt ist, dass der Weg L (der Hub) des Schwingnockens 23 im Wesentlichen in einer Sinuskurve allmählich größer wird, wenn sich der Drehwinkel von 0° zu 180° ändert, und dass der Weg des Schwingnockens 23 im Wesentlichen in einer Sinuskurve allmählich kleiner wird, wenn sich der Drehwinkel von 180° zu 360° (der Ausgangsposition bei 0°) ändert. Ferner ist es bei der Nockenkurve 25 des vorliegenden Ausführungsbeispiels bevorzugt, einen bestimmten Bereich (einen Teil konstanter Geschwindigkeit oder einen Teil eines konstanten Niveaus), in dem der Weg L (der Hub) sich nicht ändert, an der Position, an welcher der Weg L des Schwingnockens 23 minimal ist (die untere Totlage) und der Drehwinkel θ 0° beträgt, und an der Position, an welcher der Weg L maximal ist (die obere Totlage) und der Winkel 180° beträgt, vorzusehen, und vorzugsweise liegt der Teil konstanter Geschwindigkeit in einem Bereich von im Wesentlichen ±5° bis ±15° (im Wesentlichen 30° insgesamt). Da die Teile konstanter Geschwindigkeit (Teile konstanten Niveaus) an der Position, an welcher Der Weg L minimal ist (die untere Totlage), und an der Position, an welcher der Weg L maximal ist (die obere Totlage), vorgesehen sind, werden beim Bohrvorgang in diesem Ausführungsbeispiel drei Schritte wiederholt, d.h. Einstecken eines Werkzeugs in ein Werkstück (Einstecken), Schneiden des Werkstücks durch das Werkzeug (Schneiden) und Zurückziehen des Werkzeugs (Zurückziehen). Deshalb ist der Einfluss der maschinell gehärteten Schicht des Werkstücks gegen den Bohrvorgang reduziert, so dass das Schneidvermögen verbessert ist.
Die Nut 51 des Schwingnockens 23 ist als die Nockenkurve 25 ausgebildet, welche eine modifizierte Sinuskurve ist, und deshalb wird die von der Nockenkurve 25 erhaltene Hin- und Herbewegung (Schwingbewegung) über die Walze 24 und den an der Schwingspindel 12 angebrachten Halter 16 auf die Schwingspindel 12 übertragen. Auf diese Weise erzeugt die Änderung (die Nockenkurve 25) im Weg L (d.h. der Hub) in der axialen Richtung des Schwingnockens 23 parallel zur Drehachse des Bearbeitungsgeräts eine Verschiebung in der axialen Richtung der Walze 24 und wird schließlich auf die Schwingspindel 12 übertragen, was die Schwingspindel 12 ebenfalls in der axialen Richtung parallel zur Drehachse des Bearbeitungsgeräts hin und her bewegen lässt. Die Schwingspindel 12 ist durch feuchte Luft pneumatisch gehalten, die in einer Lufttasche 15 zugeführt wird, die an den am Rahmen 11 angebrachten Lagern 13 und 14 vorgesehen ist, und welche von den Lagern 13 und 14 ausströmt, und deshalb ist eine ruhige Hin- und Herbewegung möglich gemacht. Ferner kommen, wie in 2 dargestellt, zwei an einer an dem Rahmen 11 angebrachten Halterung 18 angebrachte Walzen 17 mit dem Halter 16 so in Kontakt, um ihn von beiden Seiten in Sandwich-Bauweise aufzunehmen, wodurch die Kraft in der Drehrichtung der Schwingspindel 12 gehalten wird. Bei dieser Konstruktion dreht sich die Schwingspindel 12 nicht um ihre eigene Mittelachse.
Da diese Vorrichtung kompakt und leicht gemacht werden kann, ist es möglich, sie einfach an zum Beispiel einer Mehrzeck-Drehmaschine anzubringen (siehe 5). Wenn sie benutzt wird, wie in 2 dargestellt, ist der vorstehende Teil des Rahmens 11 an einem Werkzeugträger 26 der Mehrzweck-NC-Drehmaschine usw. befestigt. Ein kegelförmiges Werkzeug 2 (dargestellt in 5 oder 7) wird durch einen an der Schwingspindel 12 vorgesehenen Werkzeughalter 27 gehalten und befestigt. Eine Mehrzweck-Drehmaschine, welche eine Bohrvorrichtung 100 ist, an welcher die vorliegende Vorrichtung 1 angebracht worden ist, weist eine Hauptspindel 3 auf, und eine Ejektorpumpendüse 4, welche ein Werkstück ist, wird durch einen Werkstückhalter 7 am oberen Ende der Hauptspindel gehalten. Die Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird an der Bohrvorrichtung 100 in einem Zustand gegenüber dem Werkstück 4 angebracht. In diesem Zustand dreht die Mehrzweck-Drehmaschine das Werkstück 4, und durch Einsetzen des an der Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel angebrachten kegelförmigen Werkzeugs 2 in ein vorbereitetes Loch des Werkstücks 4 und Durchführen einer Schwingbearbeitung ist es möglich, ein bevorzugtes konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels von zum Beispiel 1° ± 20' zu bearbeiten.
In der Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 für ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels des vorliegenden Ausführungsbeispiels weisen verschiedene Komponenten wie beispielsweise der pneumatische Stellantrieb 19 pneumatische Vorrichtungen auf. 4 zeigt einen pneumatischen Schaltplan der Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 für ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels. Der Aufbau und die Funktionsweise der pneumatischen Schaltung werden nun erläutert. Druckluft wird von einer pneumatischen Zufuhrquelle 45 zugeführt und betätigt den pneumatischen Stellantrieb 19 über die pneumatische Schaltung drehbar. Die Frequenz der Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 für ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist, wie aus den obigen Erläuterungen bekannt, proportional zur Drehzahl des pneumatischen Stellantriebs 19. Deshalb ist es möglich, die Drehzahl des pneumatischen Stellantriebs 19 durch Verändern der Strömungsrate der zugeführten Luft mittels Strömungsratenregelventilen 39 und 43, die vorne und hinten am pneumatischen Stellantrieb 19 vorgesehen sind, zu verändern. Die einer pneumatischen Hilfsvorrichtung 37, die im Allgemeinen ein Filter, eine Schmiervorrichtung, ein Druckregelventil, usw. enthält, zugeführte Luft wird den Lagern 13 und 14 über Strömungsratenregelventile 41 und 42 zugeführt und stützt die Schwingspindel 12. Eingeschaltet führt ein Startventil 38 die Luft dem pneumatischen Stellantrieb 19 über das Strömungsratenregelventil 39 zu, und abgeschaltet stoppt es die Zufuhr der Luft. Abluft wird durch einen Schalldämpfer 40 des Strömungsratenregelventils 43 in die Atmosphäre ausgegeben.
Ein Bearbeitungsgerät in einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist einen hinteren Kühlmittelzufuhrabschnitt 5 zum Zuführen eines Hochdruck-Kühlmittels von hinter einem Werkstück als eine Einrichtung zum Verbessern einer Bearbeitungsleistung zusätzlich zu der Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 für ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels auf. 6A und 6B sind Konstruktionszeichnungen des hinteren Kühlmittelzufuhrabschnitts 5: 6A ist eine Teilschnittseitenansicht, und 6B ist eine Ansicht in der Richtung des Pfeils B in 6A, die teilweise den Schnitt davon zeigt. Der hintere Kühlmittelzufuhrabschnitt 5 hat zwei Verbindungsöffnungen, d.h. eine Verbindungsöffnung 28, durch welche ein Hochdruck-Kühlmittel zugeführt wird, und eine Verbindungsöffnung 29, durch welche eine Mischung des Kühlmittels und von Schneidspänen durch ein vorbereitetes Loch ausgegeben wird, wenn das Vorbereitungsloch mittels eines Werkzeugs wie beispielsweise eines Tiefbohrers fertiggestellt ist. Der Zufuhrabschnitt 5 weist eine an der Hauptspindel 3 der Mehrzweck-NC-Drehmaschine und dergleichen angebrachte Drehverbindung 6, eine Verbindung 30, die einen Körper 31 und die Drehverbindung 6 des Zufuhrabschnitts 5 verbindet, Schaltventile 32 und 34 zum Steuern des Stroms des Kühlmittels, und Drehstellantriebe 33 und 35, welche Antriebsquellen der Schaltventile 32 bzw. 34 sind, auf, und der Zufuhrabschnitt 5 ist an der Mehrzweck-NC-Drehmaschine und dergleichen durch eine Befestigungsstrebe 36 befestigt. Die Drehstellantriebe 33 und 35 können ein Stellantrieb eines wohlbekannten Typs, wie beispielsweise eines pneumatischen Typs oder eines elektrischen Typs sein oder können in Abhängigkeit von der Art des Schaltventils ein anderer Stellantrieb des Hin- und Herbewegungstyps als der Drehtyp sein.
Die Funktionsweise des hinteren Kühlmittelzufuhrabschnitts 5 des obigen Aufbaus wird nun erläutert.
Das Hochdruck-Kühlmittel, das von der Verbindungsöffnung 28 eingeströmt ist, gelangt durch den Strömungskanal des Körpers 31, wenn das Schaltventil 32 in einem offenen Zustand und das Schaltventil 34 in einem geschlossenen Zustand ist, und wird der Rückseite des Werkstücks 4 durch die Verbindung 30, die Drehverbindung 6 und das Innere der Hauptspindel der Mehrzweck-NC-Drehmaschine und dergleichen zugeführt. Das zugeführte Kühlmittel funktioniert als eine Kühl- und Schmierflüssigkeit, um eine Bearbeitungsleistung beim Bearbeiten eines Konus durch eine Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 für ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels zu verbessern. Die Drehverbindung 6 stellt eine Fluidverbindung des Hauptspindelabschnitts der Drehmaschine und dergleichen, die sich dreht, und des hinteren Kühlmittelzufuhrabschnitts, der statisch ist und einen Schwenkaufbau besitzt, bei dem sich die Seite des Hauptspindelabschnitts dreht und sich die Seite des Zufuhrabschnitts 5 nicht dreht, her.
Andererseits ist es möglich, wenn eine konische Tieflochbearbeitung kleinen Durchmessers und kleinen Winkels mittels einer NC-Drehmaschine durchgeführt wird, ein Vorbereitungsloch mittels eines Tiefbohrers und dergleichen zu bearbeiten. In diesem Fall ist ein Tiefbohrer an der Seite der Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 für ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels vorgesehen, und ein durch die Drehmaschine gehaltenes Werkstück wird gedreht, und eine Kühlmittelflüssigkeit wird auf der Seite des Tiefbohrers zugeführt. Eine Mischung der Schneidspäne in der Kühlmittelflüssigkeit reduziert die Bearbeitungsleistung. Durch Verbinden des hinteren Kühlmittelzufuhrabschnitts 5 mit dem Hauptspindelabschnitt 3 der Drehmaschine ist es jedoch möglich, die Kühlmittelflüssigkeit, die mit Schneidspänen vermischt ist, die erzeugt werden, wenn ein Vorbereitungsloch fertiggestellt wird, in einen eingebauten Kühlmittelbehälter wiederzugewinnen, indem das Schaltventil 32 in den geschlossen Zustand und das Schaltventil 34 in den offenen Zustand gebracht werden. Hierdurch kann die Bearbeitungsleistung verbessert werden. Diese Steuerung kann unter Verwendung der erweiterten Steuerfunktion der Mehrzweck-NC-Drehmaschine und dergleichen durchgeführt werden oder kann durch eine individuelle Steuereinheit durchgeführt werden.
Die Funktionsweise des Bearbeitungsgeräts mit der Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 für ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels und dem hinteren Kühlmittelzufuhrabschnitt 5 im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird nun erläutert.
Die Bohrvorrichtung 100 ist in 5 dargestellt, welche auf ein Ejektorpumpendüsen-Bearbeitungsgerät durch Kombinieren der Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 für ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels und des hinteren Kühlmittelzufuhrabschnitts 5 angewendet ist. Die Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 für ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels ist an einem X-Schlitten 10 der Mehrzweck-NC-Drehmaschine montiert, und das kegelförmige Werkzeug 2 ist an dem an der Vorderseite der Schwingspindel 12 vorgesehenen Werkzeughalter 27 befestigt. Das Werkstück 4 ist an dem Werkstückhalter 7 der Hauptspindel 3 der Mehrzweck-NC-Drehmaschine und dergleichen befestigt. Der hintere Kühlmittelzufuhrabschnitt 5 ist an dem Hauptspindelabschnitt 3 der Mehrzweck-NC-Drehmaschine und dergleichen so befestigt, dass er mit einem Drehübertragungsabschnitt 8 des Hauptspindelabschnitts 3 an der Drehverbindung 6 verbunden ist. Beim Bearbeiten wird das Werkstück 4, in dem ein vorbereitetes Loch in seiner Mitte bearbeitet ist, durch den Werkstückhalter 7 des Hauptspindelabschnitts 3 der Mehrzweck-NC-Drehmaschine und dergleichen in einem vorbestimmten Maßzustand gehalten. Nach dem Bringen des Schaltventils 32 des hinteren Kühlmittelzufuhrabschnitts 5 in den offenen Zustand und des Schaltventils 34 in den geschlossenen Zustand und Zuführen des Kühlmittels wird die Hauptspindel mit einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit gedreht. Der X-Schlitten-10 wird so bewegt, dass er die Mitte des Werkstücks 4 mit der Mitte des Bearbeitungs werkzeugs 2 zusammenfallen lässt. In diesem Zustand ist es durch Betätigen und Bewegen eines Z-Schlittens 9 zu einer vorbestimmten Position möglich gemacht, ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels in einer kurzen Zeit durch Bearbeiten des Werkstücks 4 mittels der Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 für ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels unter Zuführen des Kühlmittels zu bearbeiten.
Bezug nehmend auf 9 und 10 ist eine Schwingbearbeitungsvorrichtung 101 in einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, die eine konische Tieflochbearbeitung kleinen Durchmessers und kleinen Winkels ermöglicht. 9 zeigt eine schematische Perspektivansicht der Schwingbearbeitungsvorrichtung 101 des dritten Ausführungsbeispiels, und 10 ist eine Seitenschnittansicht der Schwingbearbeitungsvorrichtung 101 des dritten Ausführungsbeispiels. In 9 und 10 sind die gleichen Komponenten oder ähnliche Komponenten wie jene des in 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Schwingbearbeitungsvorrichtung 101 weist die Schwingspindel 12, den pneumatischen Stellantrieb 19 und eine Taumelscheibe 70 auf, wobei die Taumelscheibe 70 eine Komponente ist, die ein Ersatz des Schwingnockens 23 im ersten Ausführungsbeispiel ist. Diese Komponenten sind wie im ersten Ausführungsbeispiel in einen nicht dargestellten Rahmen integriert.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel lässt die Drehung des pneumatischen Stellantriebs 19, der Schwingungen des Bearbeitungswerkzeugs 2 beim Durchführen einer konischen Tieflochbearbeitung kleinen Durchmessers und kleinen Winkels erzeugt, die Welle 22 über eine Riemenscheibe und einen Riemen drehen. Die Taumelscheibe 70 ist an der Welle 22 durch einen Stift 71 angebracht und dreht sich zusammen mit der Drehung der Welle 22. Die Taumelscheibe 70 ist eine scheibenförmige Komponente, die bezüglich der Achse der Welle 22 geneigt ist, und die Außenumfangskante der Scheibenfläche der Taumelscheibe 70 ist in Sandwich-Bauweise durch ein Paar Walzenführungen 81 aufgenommen, um mit ihnen in Kontakt zu kommen, wie in 9 dargestellt, und wenn sich die Taumelscheibe 70 zusammen mit der Welle 22 dreht, gleitet die Taumelscheibe 70 zwischen dem Paar Walzenführungen 81. Hierdurch erzeugen die die Außenumfangskante der Scheibenfläche der Taumelscheibe 70 in Sandwich-Bauweise aufnehmenden Walzen führungen 81 eine Hin- und Herbewegung oder eine lineare Hubbewegung in der Richtung Y der Achse der Welle entsprechend der Drehung der Taumelscheibe 70, weil die Taumelscheibe 70 bezüglich der Achse der Welle 22 geneigt ist. Die Walzenführungen 81 sind an dem Halter 16 vorgesehen, der Halter 16 ist an der Schwingspindel 12 angebracht, und das Bearbeitungswerkzeug 2 ist lösbar am vorderen Ende der Schwingspindel 12 mittels des Werkzeughalters 27 angebracht. Die Achse der Schwingspindel 12 ist im Wesentlichen parallel zur Achse der Welle 22, weshalb die Drehung der Taumelscheibe 70 in eine Hin- und Herbewegung oder eine lineare Hubbewegung, d.h. Schwingungen des Bearbeitungswerkzeugs 2 über die Walzenführungen 81 und den Halter 16 umgewandelt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden die Taumelscheibe 70 und die Walzenführungen 81 den Bewegungsumwandlungsmechanismus gemäß den Ansprüchen, und der Halter 16 bildet den Übertragungsmechanismus gemäß den Ansprüchen.
Da die Taumelscheibe 70 im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, ist es möglich, die Amplitude der Schwingungen des Bearbeitungswerkzeugs 2 durch Verändern des Neigungswinkels der Taumelscheibe 70 zu verändern. Ein Verfahren zum Verändern der Neigung der Taumelscheibe 70 sowie ein Taumelscheibenneigungswinkelveränderungsmechanismus dafür werden nun erläutert. Die Taumelscheibe 70 ist durch den Stift 71 an der Welle 22 angebracht, sie kann sich jedoch um den Stift 71 drehen, und deshalb kann der Neigungswinkel verändert werden. Mit der Taumelscheibe 70 ist auf der der Riemenscheibe abgewandten Seite ein Arm 72 verbunden, und mit dem Arm 72 ist auf der der Taumelscheibe abgewandten Seite ein Gleitklotz 73 verbunden. Der Gleitklotz 73 kann sich über Lager und dergleichen drehen und kann sich auf in der Rechts/Links-Richtung (der axialen Richtung der Welle 22) mit der als Führung dienenden Welle 22 bewegen. Bei diesem Aufbau bleibt der Gleitklotz 73, selbst wenn sich die Welle 22 und die Taumelscheibe 70 drehen, in einem Zustand, in dem er sich nicht dreht. Ferner ist eine Strebe 76 mit einer Schraube und dergleichen an dem Gleitklotz 73 angebracht, und die Strebe ist, wie in 10 dargestellt, mit einer Schraube und dergleichen an einer Schiene 74 (entsprechend dem Rahmen 11), die ein Konstruktionsabschnitt der Schwingbearbeitungsvorrichtung 101 ist, befestigt. Die Schiene 74 ist mit einem Gewindeloch versehen und eine Bewegungsveränderungsschraube 75, welche der in den Ansprüchen genannte Antriebsmechanismus ist, ist in das Gewindeloch eingesetzt.
Bei diesem Aufbau bewegt sich die Bewegungsveränderungsschraube 75, wenn sie nach links (im Gegenuhrzeigersinn) gedreht wird, um sich entlang der Y-Achse (der Wellenachse) von links nach rechts in 10 zu bewegen, in einer solchen Weise, dass sie sich von der Schiene 74 entfernt, und deshalb bewegt sich auch der Gleitklotz 73 entsprechend nach rechts entlang der Welle 22, und da er die Taumelscheibe 70 über den Arm 72 in der Richtung nach rechts zieht, wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 70 größer. Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 70 größer wird, wird die Schwingungsamplitude der Walzenführung 81 und damit die Schwingungsamplitude der Schwingspindel 12 und jene des Bearbeitungswerkzeugs 2 größer.
Dagegen bewegt sich die Bewegungsveränderungsschraube 75, wenn sie nach rechts (im Uhrzeigersinn) gedreht wird, um sich entlang der Y-Achse (der Wellenachse) von rechts nach links in 10 zu bewegen, in einer solchen Weise, dass sie nahe zur Schiene 74 kommt, und deshalb bewegt sich auch der Gleitklotz 73 entsprechend entlang der Welle 22 nach links, und da er die Taumelscheibe 70 über den Arm 72 in der Richtung nach links drückt, wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 70 kleiner. Hierdurch werden die Schwingungsamplitude der Schwingspindel 12 und jene des Bearbeitungswerkzeugs 2 kleiner.
Durch Betätigen der Bewegungsveränderungsschraube 75 wie oben beschrieben ist es möglich, die Position des vorderen Endes der Taumelscheibe durch Verändern des Neigungswinkels der Taumelscheibe 70 zu verändern, und der Weg, auf dem sich die Position der Taumelscheibenvorderseite bewegt, beträgt bevorzugt 0 bis 7,5 mm, und die entsprechende Amplitude beträgt 0 bis 15 mm. Ferner ist es im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch möglich, die Amplitude selbst während der Dauer der Bearbeitung zu verändern, und deshalb ist es möglich gemacht, den Neigungswinkel der Taumelscheibe 70 und damit die Schwingungsamplitude des Bearbeitungswerkzeugs 2 durch Anbringen eines Steuerstellantriebs (nicht dargestellt) wie beispielsweise eines Schrittmotors, eines Servomotors oder eines pneumatischen oder hydraulischen Motors an die Bewegungsveränderungsschraube 75 automatisch zu steuern, und so können optimale Bearbeitungsbedingungen eingestellt werden.
10 ist eine Seitenschnittansicht der Schwingbearbeitungsvorrichtung 101 im dritten Ausführungsbeispiel, die auch einen Zustand eines tatsächlichen Ausführungsbeispiels zeigt. Während 2 einen Zustand zeigt, in dem die Schwingbearbeitungsvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels an der Werkzeughalterung einer Mehrzweck-Drehmaschine angebracht ist, zeigt 10 einen Zustand, in dem die Schwingbearbeitungsvorrichtung 101 des dritten Ausführungsbeispiels an einem Tisch 110 eines Bearbeitungswerkzeugs angebracht ist. In dem in 10 dargestellten Zustand weist die Schwingbearbeitungsvorrichtung 101 ferner eine Werkzeughalterklemmeinheit 79 auf, und eine Antriebseinheit 77 zum Antreiben der Werkzeughalterklemmeinheit 79 und eine Kühlmittelzufuhrverbindung 78 sind vorgesehen. Mit diesem Aufbau ist es einfacher gemacht, das Bearbeitungswerkzeug 2 an dem Werkzeughalter 27 zum Halten des Werkzeugs 2 anzubringen und ihn davon zu lösen, und eine Massenproduktionsbearbeitung wird möglich.
Weiter ist der Aufbau mit der Welle 22, der Taumelscheibe 70, dem Stift 71, dem Arm 72, dem Gleitklotz 73, der Schiene 74 und der Strebe 76 sowie der Bewegungsveränderungsschraube 75 durch die in 10 dargestellte Seitenschnittansicht klarer gemacht und seine oben beschriebene Funktionsweise ist ebenfalls aus 10 verständlich.
8 ist ein Beispiel einer Bearbeitung einer Ejektorpumpendüse, und gemäß der Schwingbearbeitungsvorrichtung 101 im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann sie auf die Bearbeitung einer Einlaufbuchse angewendet werden, welche ein Kunstharzeinspritzteil für einen Formstempel ist (ein Teil, das in Kontakt mit einem Produktformabschnitt ist und das geschmolzene Kunstharz in einen Stempel einspritzt). 11 ist eine Seitenschnittansicht des Aufbaus eines Kunstharzformstempels 150, und 12A zeigt eine Seitenschnittansicht der gesamten Form einer Einlaufbuchse 153, und 12B zeigt eine detaillierte Schnittansicht 12B eines Einspritzabschnitts. Der Kunstharzformstempel 150 weist einen unteren Stempel 151 und einen oberen Stempel 152 auf, und die Einlaufbuchse 153, die ein Kunstharzspritzteil ist, ist im Fall des in 11 dargestellten Kunstharzformstempels 150 an dem oberen Stempel 152 angebracht.
In einem Zustand, in dem der obere Stempel 152 und der untere Stempel 151 in engem Kontakt sind, wird ein Kunstharz von einer Einspritzvorrichtung ausgestoßen, und das Kunstharz gelangt durch einen Kunstharzeinlauf 154 und durch die Einlaufbuchse 153 und wird in den Stempel eingespritzt. Beim Öffnen der Form, nachdem das Kunstharz auf eine geeignete Temperatur gekühlt ist, werden ein geformtes Produkt 155 und ein Kunstharzeinspritzweg getrennt. Ferner wird das Kunstharz in der Einlaufbuchse 153 herausgezogen, wenn ein Stempel 156 von einem Stempel 157 getrennt wird. Falls die Innenfläche der Einlaufbuchse 153 glatt ist, ist der Widerstand, wenn das Kunstharz herausgezogen wird, klein, falls jedoch der Widerstand groß ist, entsteht ein Problem, dass das Kunstharz in der Einlaufbuchse 153 verbleibt. Die Einlaufbuchse 153 ist eine wichtige Komponente in dieser Situation, weshalb sie exakt und glatt endbearbeitet werden muss.
Ein Beispiel von allgemeinen Maßen der Einlaufbuchse 153 ist in 12A und 12B gezeigt. In dem in 12A dargestellten Beispiel hat die Einlaufbuchse 153 eine Länge von 50 mm, und der Durchmesser einer Öffnung 161 beträgt 6,6 mm und die Neigung der Öffnung 161 beträgt 3°. Das Ende der Öffnung 161 an einem in 12B dargestellten Einspritzabschnitt ist so endbearbeitet, dass es eine Kugelform mit R2 hat, und eine konusförmige Öffnung mit einem Neigungswinkel von 30° ist an ihrem vorderen Ende bearbeitet. 13 zeigt ein Beispiel der Einlaufbuchse 153, die eine derart komplex geformte Öffnung aufweist und durch das Schwingbearbeitungsverfahren mit der Schwingbearbeitungsvorrichtung 101 des vorliegenden Ausführungsbeispiels bearbeitet ist, wobei die Nähe des Einspritzabschnitts in einem Zustand gezeigt ist, in dem er an seinem Mittelteil geschnitten ist. Bei einer herkömmlichen Bearbeitung der Einlaufbuchse 153 wird die Innenkonusbearbeitung durch das elektrische Bearbeitungsverfahren durchgeführt, nachdem eine Vorbereitungslochbearbeitung durchgeführt ist, weshalb seine Bearbeitung eine lange Zeit erfordert. Ferner ist es notwendig, jedes Mal eine zum Bearbeiten notwendige Elektrode herzustellen. Das Schneiden einer Einlaufbuchse durch das Schwingbearbeitungsverfahren im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann im Vergleich zur herkömmlichen Bearbeitung in der Bearbeitungszeit um einen Faktor 10 reduziert werden, und das Bearbeitungswerkzeug kann wiederholt verwendet werden, die bearbeitete Oberfläche ist im Vergleich zum Fall des elektrischen Bearbeitungsverfahrens ausgezeichnet, und der Widerstand, wenn das Kunstharz eingespritzt wird, usw., kann verringert werden.
In dem obigen dritten Ausführungsbeispiel wird die Neigung der Taumelscheibe 70 durch Bewegen der Taumelscheibe 70 mittels der Bewegungsveränderungsschraube 75 eingestellt, die Bewegungsveränderungsschraube kann jedoch durch eine dem Fachmann bekannte Antriebsvorrichtung wie beispielsweise eine Antriebsvorrichtung des Zahnstangentyps und einen pneumatischen oder einen hydraulischen Zylinder ersetzt werden.
Als nächstes werden die Wirkung und die Funktion der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben.
Von der Schwingbearbeitungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung können die folgenden Effekte erwartet werden.
Um die Bearbeitungsleistung der konischen Tieflochbearbeitung kleinen Durchmessers und kleinen Winkels zu verbessern, liegt der Fokus auf dem Phänomen des Festfressens eines kegelförmigen Schneidwerkzeugs, und das Festfressen wird durch Anwenden von Schwingungen mit niedrigen Frequenzen und großen Amplituden auf das Schneidwerkzeug, um die Belastung auf die Klingenkante des Schneidwerkzeugs zu reduzieren, und gleichzeitig durch Benutzen einer modifizierten Sinuskurve als eine Schwingungsform verhindert.
Beim Bearbeiten eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels, wie beispielsweise einer Ejektorpumpendüse, ist es möglich, einen Konus von etwa 1° hochgenau und in einer kurzen Zeit zu bearbeiten.
Das an der Schwingbearbeitungsvorrichtung angebrachte Werkzeug selbst ist eine Art einer Schneidvorrichtung und dreht sich nicht selbst, sondern bewegt sich hin und her, und das zu bearbeitende Werkstück wird gedreht, um ein tiefes Loch zu bearbeiten, und deshalb ist es möglich, ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels mit weniger Fehler an der Lochmitte zu bearbeiten.
Von dem Bearbeitungsgerät des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung kann der folgende Effekt zusätzlich zu den Effekten des obigen ersten Ausführungsbeispiels erwartet werden.
Es ist möglich, die Bearbeitungsleistung durch Zuführen des Druckkühlmittels von hinter einem Werkstück zum Kühlen und Schmieren beim Bohren und gleichzeitig durch Verbessern der Leistung des Entfernens und Ausgebens des mit Schneidspänen gemischten Kühlmittels beim Bearbeiten des Vorbereitungslochs zu verbessern.
Von der Schwingbearbeitungsvorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung können zusätzlich zu den Effekten des ersten Ausführungsbeispiels die folgenden Effekte erwartet werden.
Da die Konstruktion die Taumelscheibe aufweist, welche den Neigungswinkel verändern kann, ist es möglich, die Amplitude des Hubbearbeitungswerkzeugs einfach auf einen optimalen Wert ohne Austauschen der Taumelscheibe einzustellen, und es ist auch möglich, die Amplitude während der Dauer der Bearbeitung einzustellen.
Da es möglich ist, die Amplitude während der Schwingung der Dauer der Bearbeitung einzustellen, ist es möglich, optimale Bearbeitungsbedingungen mit einer automatischen Steuerung durch Anbringen eines automatisch steuerbaren Stellantriebs an der Bewegungsveränderungsschraube einzurichten.
Zum Beispiel kann bei einer Bearbeitung eines Produkts mit einer komplexen und präzisen Öffnung, wie beispielsweise einer Einlaufbuchse für einen Kunstharzformstempel, die Bearbeitungszeit im Vergleich zum herkömmlichen Bearbeitungsverfahren auf etwa ein Zehntel reduziert werden, das Bearbeitungswerkzeug kann wiederholt benutzt werden, die endbearbeitete Oberfläche ist in einem ausgezeichneten Zustand, und der Widerstand, wenn das Kunstharz ausgestoßen wird und dergleichen, kann reduziert werden.
In den obigen Erläuterung ist die Schwingbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so beschrieben, dass sie auf Anlagen zum Durchführen der Bearbeitung eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels in einem Werkstück, wie beispielsweise einer Ejektorpumpendüse, angewendet ist, die vorliegende Vorrichtung kann jedoch auch auf Anlagen zum Bohren außer der Bearbeitung eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels angewendet werden, und kann ferner zu anderen Zwecken als zum Bohren angewendet werden.
In den oben beschriebenen oder in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird der pneumatische Stellantrieb 19 als ein pneumatischer Motor erläutert, jedoch können statt dessen bereits bekannte Drehantriebsvorrichtungen, wie beispielsweise ein elektrischer oder ein hydraulischer Motor, verwendet werden, und die in den obigen Ausführungsbeispielen benutzten Komponenten, wie sie oben beschrieben sind, können durch Vorrichtungen, Teile, usw. von verschiedenen bereits bekannten Typen ersetzt werden.
Ferner ist in den oben beschriebenen oder in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen die pneumatische Schaltung zum Betätigen und Steuern der Bearbeitungsvorrichtung 1 für ein konisches Tiefloch kleinen Durchmessers und kleinen Winkels in 4 dargestellt, jedoch ist dies nur ein Beispiel und Komponenten können zur Schaltung hinzugefügt werden oder Komponenten können hinzugefügt oder entfernt werden, falls dies erforderlich wird, und ferner kann die pneumatische Schaltung in einem Ausmaß verändert oder modifiziert werden, das der Fachmann ausführen kann.
Die obigen Ausführungsbeispiele sind nur Beispiele der vorliegenden Erfindung, und die vorliegende Erfindung ist nicht durch die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern nur durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt, und andere Ausführungsbeispiele als die oben beschriebenen sind ebenfalls möglich.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele zu Veranschaulichungszwecken beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, dass durch den Fachmann zahlreiche Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne das Grundkonzept und den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Schwingbearbeitungsvorrichtung (1, 101), mit einem Rahmen (11), der eine Struktur der Schwingbearbeitungsvorrichtung bildet; einer Welle (22), die durch den Rahmen (11) drehbar gehalten ist; einem Stellantrieb (19) zum drehbaren Antrieb der Welle (22); einem Bewegungsumwandlungsmechanismus (23, 24, 70, 81), der an der Welle (22) angebracht ist, zum Umwandeln einer Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung; einer Spindel (12) zum Halten eines Bearbeitungswerkzeugs (2), die in dem Rahmen (11) so gehalten ist, dass sie sich in einer axialen Richtung der Spindel (12) hin und her bewegen kann; und einem Übertragungsmechanismus (16) zum Übertragen der Hin- und Herbewegung des Bewegungsumwandlungsmechanismus (23, 24, 70, 81) derart, dass sich die Spindel (12) in ihrer axialen Richtung hin und her bewegt.
Schwingbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Hin- und Herbewegung des Bewegungsumwandlungsmechanismus (23, 24, 70, 81) während der Dauer einer kompletten Drehung des Bewegungsumwandlungsmechanismus (23, 24, 70, 81) eine modifizierte Sinuskurve beschreibt.
Schwingbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die durch die Hin- und Herbewegung des Bewegungsumwandlungsmechanismus (23, 24, 70, 81) beschriebene Sinuskurve derart ist, dass während der Dauer einer kompletten Drehung des Bewegungsumwandlungsmechanismus (23, 24, 70, 81) eine Höhe der modifizierten Sinuskurve allmählich von einer Position einer unteren Totlage zu einer Position einer oberen Totlage ansteigt und allmählich von der Position der oberen Totlage zur Position der unteren Totlage abfällt, und die modifizierte Sinuskurve Teile eines konstanten Niveaus ohne Hubweg in einem bestimmten Drehwinkelbereich der modifizierten Sinuskurve in der Nähe der Position der unteren Totlage und in einem bestimmten Drehwinkelbereich davon in der Nähe der Position der oberen Totlage besitzt.
Schwingbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher der bestimmte Drehwinkelbereich in der Nähe der Position der unteren Totlage und der bestimmte Drehwinkelbereich in der Nähe der Position der oberen Totlage, in denen die Teile konstanten Niveaus ausgebildet sind, ein Bereich zwischen im Wesentlichen ± 15 Grad sind, wenn die Position der unteren Totlage und die Position der oberen Totlage jeweils die Zentren der bestimmten Drehwinkelbereiche sind.
Schwingbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei welcher während der Dauer einer kompletten Drehung des Bewegungsumwandlungsmechanismus (23, 24, 70, 81), was 360 Grad entspricht, die Position der oberen Totlage bei 180 Grad liegt, falls die Position der unteren Totlage bei Null Grad angenommen wird.
Schwingbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher der Bewegungsumwandlungsmechanismus einen an der Welle (22) angebrachten Nocken (23) und eine Walze (24) aufweist; eine Nockenfläche des Nockens (23) so ausgebildet ist, dass sich eine Höhe der Nockenfläche in einer Richtung einer Drehachse der Welle (22) verändert, wenn sich der Nocken (23) zusammen mit der Welle (22) dreht; und sich die Walze (24) hin und her bewegt, wenn sich die Welle (22) dreht, da die Walze (24) mit der Nockenfläche in Eingriff steht.
Schwingbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher der Bewegungsumwandlungsmechanismus eine Taumelscheibe 170), die so an der Welle angebracht ist, dass sie bezüglich der Drehachse der Welle (22) geneigt ist, und ein Paar Walzenführungen (81) aufweist; das Paar Walzenführungen (81) so angeordnet ist, dass es an eine Außenumfangskante der Taumelscheibe (70) angrenzt und diese in Sandwich- Bauweise aufnimmt, und sich die Walzenführungen (81) hin und her bewegen, da die Taumelscheibe (70) zwischen dem Paar Walzenführungen (81) gleitet, wenn sich diese drehen; und die Walzenführungen (81) mit dem Übertragungsmechanismus (16) verbunden sind.
Schwingbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, ferner mit einem Taumelscheibenneigungswinkelveränderungsmechanismus zum Verändern eines Neigungswinkels der Taumelscheibe bezüglich der Welle (22).
Schwingbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher der Taumelscheibenneigungswinkelveränderungsmechanismus aufweist: einen Stift (71), der die Taumelscheibe in (70) mit der Welle (22) verbindet und um den sich die Taumelscheibe (70) drehen kann; einen Gleitklotz (73), der sich entlang der Welle (22) bewegen kann; einen Arm (72), der die Taumelscheibe (70) und den Gleitklotz (73) verbindet; und einen Antriebsmechanismus (75), der den Gleitklotz (73) entlang der Welle (22) bewegen kann.
Schwingbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher der Antriebsmechanismus eine Antriebsvorrichtung, wie beispielsweise einen Schrittmotor, einen Servomotor und einen pneumatischen oder einen hydraulischen Stellantrieb aufweist und automatisch so gesteuert wird, dass er eine Schwingungsamplitude des Bearbeitungswerkzeugs (2) optimiert.
Schwingbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher die Schwingbearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels verwendet wird.
Schwingbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher ein Konus des konischen Tieflochs kleinen Durchmessers und kleinen Winkels etwa ein Grad beträgt.
Schwingbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher die Schwingbearbeitungsvorrichtung (1) an einer Bohrvorrichtung (100) angebracht ist, die Bohrvorrichtung (100) eine Hauptspindel (3) aufweist, die sich dreht, und die Schwingbearbeitungsvorrichtung ein Werkstück (4) durch Schwingen des an der Schwingbearbeitungsvorrichtung (1) angebrachten Bearbeitungswerkzeug (2) bohrt, während sich das an der Hauptspindel (3) angebrachte Werkstück (4) dreht.
Bearbeitungsgerät zum Zuführen einer Kühlmittelflüssigkeit zum Schneiden zu einem Bearbeitungswerkzeug, mit einer ersten Verbindungsöffnung (28), die mit der Zufuhrquelle einer Kühlmittelflüssigkeit in Verbindung steht; einer zweiten Verbindungsöffnung (30), die mit dem Bearbeitungswerkzeug in Verbindung steht; einem ersten Kanal zur Fluidverbindung der ersten Verbindungsöffnung (28) und der zweiten Verbindungsöffnung (30); einem zweiten Kanal der von dem ersten Kanal abzweigt; einer dritten Verbindungsöffnung (29), die die durch den zweiten Kanal strömende Kühlmittelflüssigkeit aus dem Bearbeitungsgerät ausströmen oder in dieses einströmen lassen kann; einem ersten Schaltventil (32), das an einer Seite näher zur ersten Verbindungsöffnung als ein Verzweigungspunkt des zweiten Kanals in dem ersten Kanal eingebaut ist und den ersten Kanal öffnet und schließt; und einem zweiten Schaltventil (34), das in dem zweiten Kanal an der Seite näher zur dritten Verbindungsöffnung als der Verzweigungspunkt des zweiten Kanals eingebaut ist und den dritten Kanal öffnet und schließt.
Bearbeitungsgerät nach Anspruch 14, bei welchem das Bearbeitungswerkzeug eine Drehspindel (3) besitzt, die sich dreht, und das Bearbeitungsgerät ferner eine Drehverbindung (6) des Schwenktyps aufweist, die mit der Drehspindel an der zweiten Verbindungsöffnung (30) verbunden werden kann.
Bearbeitungsgerät nach Anspruch 14 oder 15, bei welchem das erste Schaltventil (32) und das zweite Schaltventil (34) ferngesteuert werden.
Bearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 14 bis 16, ferner mit der Schwingbearbeitungsvorrichtung (1, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Bearbeitungsgerät in Kombination mit der Schwingbearbeitungsvorrichtung (1, 101) benutzt wird.
Schwingbearbeitungsverfahren zum Bohren eines kleinen Lochs, mit einem Schritt zum Bearbeiten eines Vorbereitungslochs in einem Werkstück durch eine Bearbeitung mit elektrischer Entladung, eine Tiefbohrbearbeitung oder dergleichen; und einem Schritt zum Bearbeiten des vorbereiteten Lochs in ein konisches Loch durch Einsetzen des Bearbeitungswerkzeugs (2) in das vorbereitete Loch, wobei das Werkstück gedreht wird und das Bearbeitungswerkzeug (2) in einer Richtung parallel zur Drehachse des Werkstücks schwingt, d.h. sich hin und her bewegt.
Schwingbearbeitungsverfahren nach Anspruch 18, bei welchem das vorbereitete Loch ein Durchgangsloch in dem Schritt zum Bearbeiten eines Vorbereitungslochs ist; und es ferner einen Schritt zum Einsetzen des Bearbeitungswerkzeugs (2) von einem Ende des vorbereiteten Lochs und Zuführen einer Kühlmittelflüssigkeit vom anderen Ende des vorbereiteten Lochs aufweist.
Schwingbearbeitungsverfahren nach Anspruch 18 oder 19, ferner mit einem Schritt zum Einstellen der Schwingungsamplitude des Bearbeitungswerkzeugs (2) auf einen optimalen Wert.
Schwingbearbeitungsverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, bei welchem die Schwingbearbeitungsvorrichtung (1, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 verwendet wird.
Schwingbearbeitungsverfahren nach Anspruch 19, bei welchem das Bearbeitungsgerät nach Anspruch 17 verwendet wird.
Schwingbearbeitungsverfahren nach Anspruch 22, bei welchem in dem Schritt zum Bearbeiten eines Vorbereitungslochs die Kühlmittelflüssigkeit von einer Werkzeugseite zugeführt wird und, da in dem Bearbeitungsgerät das erste Schaltventil (32) geschlossen und das zweite Schaltventil (34) geöffnet wird, die Kühlmittelflüssigkeit durch die dritte Verbindungsöffnung (29) des Bearbeitungsgeräts ausgegeben wird, wenn das Vorbereitungsloch fertiggestellt ist.
Verfahren zum Herstellen einer Ejektorpumpe für einen Kühlkreis, in welcher ein konisches Loch in einer Ejektorpumpendüse mittels des Schwingbearbeitungsverfahrens nach einem der Ansprüche 18 bis 23 bearbeitet wird.