DE102008022993A1 - Milling method for manufacturing workpiece, involves bringing axial vibration speeds to loading and unloading phases between milling tool and workpiece, and vibrating workpiece or tool in tool axial direction in oscillating manner - Google Patents
Milling method for manufacturing workpiece, involves bringing axial vibration speeds to loading and unloading phases between milling tool and workpiece, and vibrating workpiece or tool in tool axial direction in oscillating manner Download PDFInfo
- Publication number
- DE102008022993A1 DE102008022993A1 DE200810022993 DE102008022993A DE102008022993A1 DE 102008022993 A1 DE102008022993 A1 DE 102008022993A1 DE 200810022993 DE200810022993 DE 200810022993 DE 102008022993 A DE102008022993 A DE 102008022993A DE 102008022993 A1 DE102008022993 A1 DE 102008022993A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- tool
- workpiece
- milling
- axis
- axial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P25/00—Auxiliary treatment of workpieces, before or during machining operations, to facilitate the action of the tool or the attainment of a desired final condition of the work, e.g. relief of internal stress
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C3/00—Milling particular work; Special milling operations; Machines therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C2270/00—Details of milling machines, milling processes or milling tools not otherwise provided for
- B23C2270/10—Use of ultrasound
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Fräsverfahren zur Fertigung von Werkstücken zur Verbesserung der Oberflächengüte und zur Minimierung des Werkzeugverschleißes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a milling method for the production of workpieces for improving the surface quality and for Minimization of tool wear according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Bei der Fertigung von Werkstücken mit Werkzeug- oder Produktionsmaschinen sind Oberflächengüten (Rauhigkeiten und Welligkeiten) zu erzielen, die nur wenige zehntel μm betragen. Diese Guten werden jedoch in kritischen Bearbeitungssituationen oft nicht erreicht, da es zu Schwingungen zwischen Werkstück und Werkzeug kommt, die wiederum ihrerseits auf der Oberfläche entsprechende, teilweise typische Markierungen hinterlassen. Ursachen hierfür sind beispielsweise die Anregung einer Eigenfrequenz der verwendeten Werkzeuge oder der eingesetzten Maschine und periodische Anregungen wie eine Unwucht oder eine Instabilität des Bearbeitungsprozesses. Dies wird bei den spanenden Verfahren mit definierter Schneide, z. B. dem Fräsen u. a. als Rattern aufgrund fremd- oder selbsterregter Schwingungen bezeichnet. Die sich einstellenden Schwingungen führen zusätzlich auch in vielen Fällen zu einem verstärkten Werkzeugverschleiß, d. h. sie reduzieren den mit dem Werkzeug erzielbaren Standweg, was zu zusätzlichen Fertigungskosten führt. Auch wird die Nacharbeit z. B. durch Beischleifen der Werkstücke gemindert, was wiederum Kosten einspart und ggf. die Funktionsfähigkeit bzw. Festigkeit der Werkstücke nicht negativ beeinflusst.at the production of workpieces with tool or production machines are surface qualities (roughnesses and undulations) which are only a few tenths of a micron. These good ones, however, are in critical processing situations often not reached, as it causes vibrations between the workpiece and the tool which, in turn, corresponding to the surface, in part leave typical markings. Causes for this are for example the excitation of a natural frequency of the tools used or the machine used and periodic suggestions such as an imbalance or instability of the machining process. This will be during the machining process with defined cutting edge, z. B. the milling u. a. due to rattling externally or self-excited vibrations called. The self-adjusting vibrations to lead additionally also in many cases to a reinforced Tool wear, d. H. they reduce the tool life achievable with the tool, what about additional Production costs leads. Also, the rework z. B. reduced by grinding the workpieces, which in turn saves costs and possibly the functionality or strength of the workpieces not negatively affected.
Um diese Schwingungserscheinungen zu vermeiden, werden entweder die beteiligten Komponenten wie Werkzeuge oder Maschinenteile (z. B. Hauptspindeln) in ihrer Steifigkeit modifiziert, Werkzeuggeometrien verändert (z. B. durch Variation des Spiralwinkels, des Freiwinkels, der Schneidenteilung etc) oder der jeweilige Bearbeitungsprozess mit seinen typischen Einstellgrößen und technologischen Parametern wie Drehzahl und Vorschub angepasst. Dies hat zum einen zur Folge, dass z. B. für die Spanbildung und den Werkzeugverschleiß optimale Bearbeitungsparameter verstellt werden müssen und hinsichtlich der Bearbeitungsfolge und Schnittaufteilung Kompromisse zu Lasten der Bearbeitungszeiten getroffen werden müssen. Diese Modifikationen am Prozess sind aufwendig und es bestehen außerdem bedingt durch die vorgegebene Werkstückkonstruktion entsprechende Grenzen. Da durch die dynamischen Eigenschaften des Prozesses sowie der beteiligten Komponenten die richtige Modifikation des variablen Parameter entweder nur durch Bearbeitungsversuche oder aufwendige Messungen bestimmt werden kann, sind diese Anpassungen äußert kostenintensiv oder auch durch die sich aus dem Spanabtrag ergebenden veränderlichen Bedingungen (wie z. B. Werkstückquerschnitt, Bearbeitungskräfte) in ihrer Wirkung oftmals fraglich. So sind z. B. die Messungen und Berechnungen der s. g. Rattersäcke beim Fräsen äußerst zeitintensiv. Das komplexe Strukturverhalten ist durch Messungen wie z. B. der Modalanalyse zu erfassen und der sich durch die Gestaltung der Bearbeitung infolge der veränderlichen Schnittbedingungen stets veränderliche Zerspanungsprozess ist in einem Modell abzubilden. Im Zusammenwirkung vom messtechnisch erfasstem Zustand und dem Prozessmodell können dann die theoretischen Bearbeitungsbedingungen definiert werden, die die Schwingungen mit ihren Relativbewegungen zwischen Werkstück und Werkzeug und den daraus resultierenden Oberflächenabweichungen vermeiden. Diese Modellierung ist allerdings durch die große Anzahl der sich stets veränderten Bearbeitungsbedingungen während der Bearbeitung extrem aufwendig und ist mit heutigem Stand der Technik noch immer mit Modellungenauigkeiten behaftet, was eine für den Fertiger optimierten und sicheren Bearbeitungsprozess noch nicht ermöglicht. Es verbleiben hinsichtlich der Oberflächenqualitäten gerade bei der Schlichtbearbeitung Restrisiken, so dass die theoretisch optimalen Bearbeitungsparameter, die mit den heutigen Werkzeugen und Maschinen umgesetzt werden könnten, und damit auch minimierte Bearbeitungszeiten nicht realisiert werden können.Around To avoid these oscillatory phenomena, either the involved components such as tools or machine parts (eg main spindles) modified in rigidity, tool geometry changed (z. B. by variation of the spiral angle, the clearance angle, the blade pitch, etc.) or the respective machining process with its typical settings and adapted to technological parameters such as speed and feed. This has the consequence that z. B. optimal for chip formation and tool wear Machining parameters must be adjusted and with regard to the machining sequence and cut division compromises at the expense of processing times must be taken. These modifications to the process are complex and there are also conditional through the given workpiece construction corresponding limits. Because of the dynamic properties of the Process and the components involved the right modification of the variable parameter either only by machining attempts or expensive measurements can be determined, these adjustments are extremely costly or by the resulting from the chip removal variable Conditions (such as workpiece cross-section, Machining forces) in their effect often questionable. So z. B. the measurements and Calculations of s. G. Rattersäcke extremely time consuming during milling. The complex structural behavior is determined by measurements such. B. the Modal analysis to capture and through the design of editing as a result of changeable Cutting conditions always variable Cutting process is to be modeled in a model. In cooperation from the metrologically recorded state and the process model can then the theoretical machining conditions are defined, the the vibrations with their relative movements between the workpiece and the tool and avoid the resulting surface deviations. However, this modeling is due to the large number of constantly changing processing conditions while The processing is extremely complicated and is with today's state of the art still with modeling inaccuracies, which is one for the paver optimized and safe machining process not yet possible. It remain with regard to the surface qualities just in the finishing Residual risks, so that the theoretically optimal processing parameters, which could be implemented with today's tools and machines, and so that even minimized processing times can not be realized.
Aufgabenstellungtask
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Fräsverfahren für alle fräsbaren Werkstoffe vorzuschlagen, welches dem vorstehend erläuterten Vorgehensweisen in allen wichtigen Kriterien deutlich überlegen ist.In contrast there is the object of the invention is a milling process for all milled materials to suggest which of the above-explained procedures in is clearly superior to all important criteria.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Der entscheidende Unterschied ist darin zu sehen, dass das Fräswerkzeug zusätzlich zur zentrischen Rotation eine axiale Oszillation ausführt. Durch die Überlagerung der beiden Bewegungen ergibt sich eine in ihrer Richtung veränderliche Wirkrichtung. Die Wirkrichtung der Schnittbewegung ist gegenüber dem konventionellen, oben beschriebenen Fräsprozess nicht mehr nur in Umfangsrichtung des Werkzeugs orientiert, sondern erhält zusätzliche axiale in ihrer Richtung wechselnde Komponenten. Die axialen Komponenten, die wechselnd in positiver wie in negativer Werkzeugachsrichtung wechseln, werden vorzugsweise durch Ultraschall erzeugt. Dabei sind die Geschwindigkeitsverhältnisse in Umfangs- und Axialenrichtung entsprechend so anzupassen, dass idealerweise das Verhältnis zwischen dem Spiralwinkel Lambda der Scheide in einem bestimmten Verhältnis zum Verhältnis von maximaler Schwinggeschwindigkeit zu Schnittgeschwindigkeit steht (tan λ/(vUSmax/vc) <= Konstante). Die Frequenz dieser hochfrequenten axialen Oszillationsbewegung ist im Bereich von mehreren kHz bis hin zu MHz zu wählen. Hinzu kommt, dass das Fräswerkzeug zusätzlich zur kombinierten um die Werkzeugachse rotatorischen und entlang der Werkzeugachse oszillierenden Bewegung eine translatorische Bewegung (Vorschubbewegung) durchführtThis object is solved by the features characterized in claim 1. The decisive difference is that the milling tool performs an axial oscillation in addition to the centric rotation. The superposition of the two movements results in a direction of change in their direction of action. The direction of action of the cutting movement is no longer oriented only in the circumferential direction of the tool compared to the conventional milling process described above, but receives additional axial in their direction changing components. The axial components, which alternate alternately in the positive and in the negative tool axis directions, are preferably generated by ultrasound. The speed ratios in the circumferential and axial directions must be adjusted accordingly so that ideally the ratio between the spiral angle lambda of the sheath is in a certain ratio to the ratio of maximum vibration speed to cutting speed (tan λ / (v USmax / v c ) <= Constant). The frequency of this high-frequency axial oscillation movement can be selected in the range of several kHz up to MHz. In addition, the milling tool in addition to the combined about the tool axis rotational and oscillating along the tool axis movement performs a translatory movement (feed motion)
Mit dem erfindungsgemäßen Fräsverfahren ist eine Bearbeitung realisierbar, die die erforderlichen Oberflächengüten eines Schrupp- bzw. Schlichtprozesses (Umfangsbearbeitung als auch Nutbearbeitung) ermöglicht, ohne dass entsprechende Werkzeuggeometrien angepasst werden müssen oder durch aufwendige Messungen die entsprechenden dynamisch zulässigen, d. h. schwingungsfreien bzw. schwingungsarmen Bearbeitungsparameter definiert werden müssen. Auch sind keine Modifikationen in der Maschinenausführung hinsichtlich der Steifigkeiten der Systemkomponenten notwendig. Durch die axiale Entlastung des Werkzeugs während des Schnittprozesses wird die Auslenkung des Werkzeugs minimiert, was wiederum zu einer reduzierten Schwingungsneigung desselben führt. Dies erzeugt verbesserte Oberflächengüten sowie auch einen reduzierten Werkzeugverschleiß. Insgesamt ermöglicht dieses erfindungsgemäße Fräsverfahren eine erhöhte Prozesssicherheit und verbesserte Wirtschaftlichkeit.With the milling method according to the invention a processing feasible, the required surface finishes of a Roughing or finishing process (circumferential and groove machining) allows without the need to adapt appropriate tool geometries or through elaborate measurements, the corresponding dynamically permissible, d. H. vibration-free or low-vibration machining parameters must be defined. Also, there are no modifications in the machine design with regard to the rigidity of the system components necessary. By the axial Relief of the tool during the Cutting process, the deflection of the tool is minimized what in turn leads to a reduced tendency to oscillate thereof. This produces improved surface qualities as well also a reduced tool wear. Overall, this allows Milling process according to the invention an increased Process reliability and improved economy.
Das erfindungsgemäße Fräsverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass bei richtig gewählten Geschwindigkeitsverhältnissen keine, eigentlich kontinuierlich durchzuführenden Messungen zur Beschreibung des sich stetig ändernden dynamischen Verhaltens des Systems notwendig werden, was dann eine jeweilige Anpassung der Prozessparameter nach sich ziehen müsste, sondern dass vergleichsweise einfach über einen Steuerungsbefehl z. B. im Maschinenprogramm der überlagerte Schwingungsprozess aktiviert werden kann.The Milling process according to the invention is characterized by the fact that with correctly selected speed ratios no, actually continuously performed measurements for description of ever-changing dynamic behavior of the system become necessary, what then one respective adaptation of the process parameters would have to, but that comparatively easy about a control command z. B. in the machine program superimposed Vibration process can be activated.
Dabei wird eine Vorrichtung, also z. B. eine Werkzeugmaschine als umfassendes Mittel zum Rotieren eines Werkzeuges um eine erste Achse und als Mittel zur Erzeugung einer relativen, hochfrequenten Oszillationsbewegung entlang der ersten Achse zwischen dem Werkzeug und einem Werkstück eingesetzt.there is a device, so z. B. a machine tool as a comprehensive Means for rotating a tool about a first axis and as Means for generating a relative high frequency oscillatory motion inserted along the first axis between the tool and a workpiece.
In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausgestaltungen des Fräsverfahrens nach dem Hauptanspruch gekennzeichnet.In the dependent claims are preferred embodiments of the milling method according to the main claim characterized.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Dabei zeigen in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung:The Invention will follow closer to the drawings explained. In a simplified, not to scale representation:
Das
Werkstück
Um
das Schwingungsverhalten zu reduzieren bzw. zu eliminieren, wird
nun gemäß
Die
Kinematik dieses Fräsprozesses
wird in
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200810022993 DE102008022993A1 (en) | 2008-05-09 | 2008-05-09 | Milling method for manufacturing workpiece, involves bringing axial vibration speeds to loading and unloading phases between milling tool and workpiece, and vibrating workpiece or tool in tool axial direction in oscillating manner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200810022993 DE102008022993A1 (en) | 2008-05-09 | 2008-05-09 | Milling method for manufacturing workpiece, involves bringing axial vibration speeds to loading and unloading phases between milling tool and workpiece, and vibrating workpiece or tool in tool axial direction in oscillating manner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102008022993A1 true DE102008022993A1 (en) | 2009-11-12 |
Family
ID=41152695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200810022993 Withdrawn DE102008022993A1 (en) | 2008-05-09 | 2008-05-09 | Milling method for manufacturing workpiece, involves bringing axial vibration speeds to loading and unloading phases between milling tool and workpiece, and vibrating workpiece or tool in tool axial direction in oscillating manner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102008022993A1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102107294A (en) * | 2010-12-24 | 2011-06-29 | 株洲钻石切削刀具股份有限公司 | Model and method for acquiring experimental data of vibration law of milling process |
DE102011077568A1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | Sauer Ultrasonic Gmbh | Machine tool, workpiece machining process |
WO2018086646A1 (en) | 2016-11-08 | 2018-05-17 | Innolite Gmbh | Ultrasonic system, method for designing an ultrasonic system and iron-containing component |
DE102017102858A1 (en) * | 2017-02-14 | 2018-08-16 | Leitz Gmbh & Co. Kg | Tool for machining workpieces |
DE102018002566B4 (en) * | 2017-04-04 | 2019-10-24 | Fanuc Corporation | Control device for an oscillation cutting machine tool |
CN111136309A (en) * | 2020-01-10 | 2020-05-12 | 贵阳航发精密铸造有限公司 | Method for processing triple blades into double blades |
-
2008
- 2008-05-09 DE DE200810022993 patent/DE102008022993A1/en not_active Withdrawn
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102107294A (en) * | 2010-12-24 | 2011-06-29 | 株洲钻石切削刀具股份有限公司 | Model and method for acquiring experimental data of vibration law of milling process |
DE102011077568A1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | Sauer Ultrasonic Gmbh | Machine tool, workpiece machining process |
DE102011077568B4 (en) | 2011-06-15 | 2023-12-07 | Dmg Mori Ultrasonic Lasertec Gmbh | Machine tool, workpiece machining process |
WO2018086646A1 (en) | 2016-11-08 | 2018-05-17 | Innolite Gmbh | Ultrasonic system, method for designing an ultrasonic system and iron-containing component |
DE102016014253A1 (en) * | 2016-11-08 | 2018-05-24 | Innolite Gmbh | Ultrasonic system, method for designing an ultrasonic system and ferrous component |
DE102016014253B4 (en) * | 2016-11-08 | 2020-10-22 | Innolite Gmbh | Ultrasonic system, method for designing an ultrasonic system |
DE102017102858A1 (en) * | 2017-02-14 | 2018-08-16 | Leitz Gmbh & Co. Kg | Tool for machining workpieces |
DE202017007103U1 (en) | 2017-02-14 | 2019-07-15 | Leitz Gmbh & Co. Kg | Tool for machining workpieces |
DE102017102858B4 (en) | 2017-02-14 | 2019-08-08 | Leitz Gmbh & Co. Kg | Tool for machining workpieces |
DE102018002566B4 (en) * | 2017-04-04 | 2019-10-24 | Fanuc Corporation | Control device for an oscillation cutting machine tool |
CN111136309A (en) * | 2020-01-10 | 2020-05-12 | 贵阳航发精密铸造有限公司 | Method for processing triple blades into double blades |
CN111136309B (en) * | 2020-01-10 | 2021-11-05 | 贵阳航发精密铸造有限公司 | Method for processing triple blades into double blades |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1719585B1 (en) | Machine for machining optical workpieces, by name plastic spectacle lenses | |
EP2021144B1 (en) | Method of machining the bearing seats of the main and rod bearings of crankshafts | |
DE102007053350B4 (en) | Method for machining workpieces | |
DE102012015846A1 (en) | Method and device for hard finishing of modified gears | |
DE102008022993A1 (en) | Milling method for manufacturing workpiece, involves bringing axial vibration speeds to loading and unloading phases between milling tool and workpiece, and vibrating workpiece or tool in tool axial direction in oscillating manner | |
EP3363573B1 (en) | Device and method for the processing of a work piece on a gear cutting machine | |
WO2013139844A1 (en) | Milling and boring tool | |
DE19806608A1 (en) | Workpiece processing with grinding tool | |
AT518794B1 (en) | drilling | |
EP0311778B1 (en) | Method for finishing crowned tooth flanks, in particular of hardened gears | |
DE102014211937C5 (en) | Method and device for finish machining peripheral surfaces of rotationally symmetrical workpiece sections | |
DE102016012634B4 (en) | Numerical control with curvature and curvature change dependent speed control | |
DE102013002730A1 (en) | Milling tool for processing workpieces, has roughing gearing unit that intersects with simple gearing unit and arranged on radial larger flight circle, where tool is resharpened typically in splinter space and/or at chip surface | |
EP2595772A1 (en) | Structured sliding surface of a bearing shell | |
EP3332737B1 (en) | Method for generating a dental restoration part and dental processing machine | |
DE102006036004B4 (en) | Process for surface finishing of planar surfaces of metallic or ceramic workpieces | |
EP2470319B1 (en) | Method for machining by lathing, and lathe | |
EP1910005A1 (en) | Method and apparatus for producing threads, in particular for drill strings or the like | |
DE10393160B4 (en) | Screw grinder | |
DE102018211685A1 (en) | Honing process and machine for contour honing | |
DE102018003898A1 (en) | A high gloss polishing method and method for producing a high gloss polishing tool | |
DE102014203018A1 (en) | Finish machining method and apparatus for finish machining | |
EP2976174B1 (en) | Reaming element and reaming tool and method of its manufacture | |
DE102019218367A1 (en) | NUMERICAL CONTROL DEVICE, PROGRAM AND CONTROL METHOD | |
WO1989005711A1 (en) | Process for dressing a grinding wheel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OR8 | Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: B23C 3/00 AFI20080509BHDE |
|
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |
Effective date: 20121030 |