DE102008049516B9

DE102008049516B9 - Verfahren zur spanenden Bearbeitung von Werkstückflächen an Werkstücken, insbesondere an Kurbelwellen, sowie Schneideinsatz zur Durchführung eines solchen Verfahrens

Info

Publication number: DE102008049516B9
Application number: DE200810049516
Authority: DE
Inventors: Jürgen Roleder; Wolfgang Märker
Original assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2028-09-20
Also published as: DE102008049516B4; DE102008049516A1

Abstract

Verfahren zur spanenden Bearbeitung von Werkstückflächen an Werkstücken, insbesondere an Kurbelwellen, bei dem die Werkstückfläche bei der Bearbeitung rotiert und die Bearbeitung der Werkstückfläche mittels wenigstens zweier mit Abstand nebeneinander liegender, zumindest im Wesentlichen gleichzeitig arbeitender Schneiden einer Schneidplatte erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (3, 3A bis 3D) in einem ersten Verfahrensschritt längs einer ersten Bahn (A) von einer Ausgangsposition zum Einstechdrehen im Wesentlichen in axialer Richtung auf die Werkstückfläche (1, 11, 12) zu bis zu einer ersten Sollposition bewegt wird, dass anschließend die Schneidplatte (3, 3A bis 3D) in einem zweiten Verfahrensschritt längs einer quer zur ersten Bahn (A) liegenden zweiten Bahn (B) zum Plandrehen der Werkstückfläche (1, 11, 12) bis zu einer ersten radialen Sollposition bewegt wird, wobei das Plandrehen der Werkstückfläche (1, 11, 12) durch die beiden Schneiden (3a bis 3f) erfolgt, die zumindest im Wesentlichen gleichzeitig Material an der Werkstückfläche (1, 11, 12) bei der Bewegung längs der zweiten Bahn (B) abtragen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung von Werkstückflächen an Werkstücken, insbesondere an Kurbelwellen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 8 sowie einen Schneideinsatz zur Durchführung eines solchen Verfahrens gemäß Anspruch 17.
Es ist bekannt, Stirnflächen von Rotationsteilen durch Plandrehen spanend zu bearbeiten. Es ist weiter bekannt, die Seitenwangen an Hauptlagern von Kurbelwellen durch Plandrehen zu bearbeiten. Die Seitenwangen bei Hublagern und Hauptlagern einer Kurbelwelle werden auch durch Außenfräsen bearbeitet.
Weiter ist bekannt, an Kurbelwellen die Seitenwangen, die Freistiche am Übergang von den Seitenwangen zu den Lagerflächen und die Lagerflächen selbst durch nacheinander in Eingriff gebrachte Schneidplatten spanend zu bearbeiten. Sie werden längs programmierter Bahnen bewegt. Die Schneidplatten haben eine Schneide, so dass die Planflächen einschneidig bearbeitet werden.
Es ist ferner bekannt, die zylindrischen Hauptlagerflächen einer Kurbelwelle durch Strehlen zu bearbeiten ( DE 41 35 681 A1 ).
Bei der Kurbelwellenbearbeitung ist auch bekannt ( DE 10 2006 016 626 A1 ), eine Seitenwange und eine Hälfte der Lagerfläche der Kurbelwelle mittels einer einzigen Schneidplatte in einem Durchgang spanend zu bearbeiten. Die Schneidplatte ist so geformt, dass die Seitenwange durch einschneidiges Plandrehen und die Lagerfläche durch Strehlen bearbeitet wird.
Die genannten Plandrehverfahren haben sich in der Praxis bewährt und erzielen gute Bearbeitungsqualitäten. Da das Plandrehen allerdings einschneidig durchgeführt wird, ist das Zeitspanvolumen relativ gering und die Taktzeit hoch. Auch bei der kombinierten Bearbeitung von Seitenwangen und Lagerfläche mittels einer Schneidplatte in einem Durchgang wird das Zeitspanvolumen beim Plandrehen der Seitenwange nicht erhöht, weil das Plandrehen ebenfalls einschneidig durchgeführt wird.
Der Erfindung liegt darum die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren und den gattungsgemäßen Schneideinsatz so auszubilden, dass beim Plandrehen eine hohe Produktivität erzielt wird.
Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 8 und beim gattungsgemäßen Schneideinsatz erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 17 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 wird die quer zur Axialrichtung sich erstreckende Werkstückfläche mit Hilfe eines Radialstrehlverfahrens bearbeitet. Die Schneidplatte wird hierzu zunächst längs der ersten Bahn von einer Ausgangsposition aus zum Einstechdrehen im Wesentlichen in axialer Richtung auf die Werkstückfläche zu bewegt, bis sie eine erste Sollposition einnimmt. Anschließend wird die Schneidplatte in einem zweiten Verfahrensschritt längs einer quer zur ersten Bahn verlaufenden zweiten Bahn bewegt. Die Schneidplatte ist hierbei mit wenigstens zwei Schneiden in Eingriff mit dieser Werkstückfläche. Sie wird bei der Bewegung der Schneidplatte längs der zweiten Bahn durch Plandrehen bearbeitet. Die beiden Schneiden tragen zumindest im Wesentlichen gleichzeitig Material an dieser Werkstückfläche ab. Die Schneidplatte wird längs der zweiten Bahn so weit bewegt, bis eine erste radiale Sollposition erreicht wird. Die für diesen Radialstrehlvorgang vorgesehenen Schneiden haben, bezogen auf die erste Bahn, einen Abstand voneinander. Die Schneidplatte wird längs der zweiten Bahn so weit bewegt, dass mit den beiden Schneiden die Werkstückfläche in gewünschtem Maße vollständig spanabhebend bearbeitet worden ist. Der Bewegungsweg der Schneidplatte ist hierbei vorteilhaft nur geringfügig größer als der Abstand zwischen den beiden Schneiden.
Ist die Werkstückfläche die Seitenwange einer Kurbelwelle, dann wird die Schneidplatte aus der Ausgangsposition heraus zunächst quer zur Seitenwange, d. h. in Achsrichtung der Lager der Kurbelwelle, bewegt, bis die Schneiden in die Seitenwange einstechen. Anschließend wird die Schneidplatte radial bewegt, wobei die beiden Schneiden der Schneidplatte Material von der Seitenwange abtragen, die während der Bearbeitung um die Achse der Kurbelwelle dreht. Die Drehzahl der Kurbelwelle und die Vorschubgeschwindigkeit der Schneidplatte sind so aufeinander abgestimmt, dass die Seitenwange über ihre Breite und ihren Umfang im gewünschten Maße spanabhebend bearbeitet wird.
Da die Werkstückfläche, insbesondere die Seitenwange einer Kurbelwelle, durch eine wenigstens zweischneidige Schneidplatte bearbeitet wird, wird eine sehr hohe Produktivität erreicht. Dieses Verfahren ermöglicht unter Einhaltung der geforderten Qualität ein hohes Zeitspanvolumen.
Dieses Plandrehen von stirnseitigen Werkstückflächen kann mit anderen Bearbeitungsverfahren kombiniert werden. Dann ergeben sich neue Prozessketten mit hoher Produktivität.
Bei der mehrschneidigen Schneidplatte ist der Vorschubweg der einzelnen Schneiden gegenüber einer einschneidigen Schneidplatte gering, wodurch sich die Gesamtstandzeit trotz der in äußeren Schneidenabschnitten höheren Schnittgeschwindigkeit deutlich erhöht. Da die einzelnen Schneiden nur eine geringe Einstichbreite haben, wirken auf das Werkstück, insbesondere die Kurbelwelle, während des axialen Einstechens nur geringe Kräfte. Ist das Werkstück eine Kurbelwelle, dann wirkt sich die vergleichsweise hohe Steifigkeit der Kurbelwelle in axialer Richtung zusätzlich positiv auf die Bearbeitung aus.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 8 werden sowohl die ersten und zweiten Werkstückflächen als auch die Lagerfläche durch eine mehrschneidige Schneidplatte spanabhebend bearbeitet. Hierbei kann für die seitlichen Werkstückflächen und die Lagerfläche eine einzige Schneidplatte eingesetzt werden, die an drei Seiten jeweils mindestens zwei mit Abstand voneinander liegende Schneiden aufweist. Es ist aber auch möglich, sowohl für die seitlichen Werkstückflächen als auch für die Lagerfläche jeweils getrennte mehrschneidige Schneidplatten einzusetzen.
Ist das Werkstück eine Kurbelwelle, dann wird mit diesem Verfahren zunächst die eine Seitenwange durch Radialstrehlen mit der mehrschneidigen Schneidplatte bearbeitet. Die zylindrischen Lagerflächen der Haupt/Hublager werden ebenfalls durch Strehlen bei rotierender Kurbelwelle bearbeitet, wobei die Schneidplatte in Achsrichtung des Lagers bewegt wird. Die andere Seitenwange kann dann erneut im Radialstrehlverfahren durch die mehrschneidige Schneidplatte bearbeitet werden.
Der erfindungsgemäße Schneideinsatz zeichnet sich dadurch aus, dass an die Hauptschneidkante eine im Wesentlichen kreissegmentförmige Nebenschneidkante vorzugsweise tangential und unmittelbar anschließt. Das Kreissegment der Nebenschneidkante weist einen Mittelpunktswinkel von mindestens 90°, insbesondere mindestens 120° auf. Eine Nebenfreifläche verjüngt sich von jedem Punkt der Nebenschneidkante in Richtung auf die Seitenfläche des Schneideinsatzes hin, welche die obere und untere Seitenflächen des Schneideinsatzes verbinden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen
1 in schematischer Darstellung ein bekanntes Plandrehverfahren einer Stirnfläche eines Rotationsteils,
2a bis 2c in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem eine plane ringförmige Stirnseite eines rotationssymmetrischen Werkstückes mittels einer mehrschneidigen Schneidplatte spanabhebend bearbeitet wird,
2d in schematischer Darstellung die kegelförmige Stirnseite eines rotationssymmetrischen Werkstückes durch eine mehrschneidige Schneidplatte,
3a bis 3f eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem eine ringförmige Planfläche in zwei Durchgängen mittels einer mehrschneidigen Schneidplatte bearbeitet wird,
4a in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem mit einer mehrschneidigen Schneidplatte eine rotationssymmetrische Fläche sowie ein Freistich an dieser Fläche mittels einer mehrschneidigen Schneidplatte bearbeitet werden,
4b den Ausschnitt X in 4a in vergrößerter Darstellung,
5 in schematischer Darstellung und in Seitenansicht die beim Verfahren gemäß den 4a und 4b eingesetzte mehrschneidige Schneidplatte,
6a bis 6d in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem mit der Schneidplatte gemäß 5 die Freistiche, die ebenen Seitenflächen und die Lagerfläche eines rotationssymmetrischen Werkstückes bearbeitet werden,
7a bis 7d in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Freistiche, die Seitenflächen und die Lagerfläche des rotationssymmetrischen Werkstückes mit einer anderen Ausführungsform einer mehrschneidigen Schneidplatte bearbeitet werden,
8a bis 8f in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem mit einer weiteren Ausführungsform einer mehrschneidigen Schneidplatte die planen Seitenflächen und die rotationssymmetrische Fläche eines Werkstückes bearbeitet werden,
9a bis 9f in schematischer Darstellung unterschiedlicher Ablaufvarianten bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
10a eine erfindungsgemäße Schneidplatte in Draufsicht, Vorderansicht und Seitenansicht,
10b die Schneidplatte gemäß 10a in perspektivischer Darstellung,
10c eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schneidplatte in perspektivischer Darstellung,
10d eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schneidplatte in perspektivischer Darstellung,.
10e eine Draufsicht auf eine Schneide der Schneidplatte gemäß 10d.
1 zeigt die Bearbeitung einer ebenen Stirnfläche 1 eines Werkstückes 2 mit einer Schneidplatte 3. Sie ist einschneidig ausgebildet und legt bei der spanenden Bearbeitung den Vorschubweg s in Y-Richtung zurück. Aufgrund der einschneidigen Ausführung der Schneidplatte 3 ist das Zeitspanvolumen relativ gering und die Taktzeit dementsprechend hoch.
Im Folgenden werden unterschiedliche Verfahren und Werkzeuge in Form von mehrschneidigen Schneidplatten beschrieben, mit denen ein hohes Zeitspanvolumen mit hoher Qualität und geringen Taktzeiten möglich ist. Anhand der Ausführungsbeispiele wird die spanende Bearbeitung von rotationssymmetrischen Werkstückflächen beschrieben, insbesondere von Kurbelwellen, insbesondere PKW-Kurbelwellen. Die jeweilige Werkstückfläche dreht bei der Bearbeitung. Der Spanabtrag an der jeweiligen Werkstückfläche erfolgt mittels wenigstens zweier mit Abstand nebeneinander liegender, im Wesentlichen gleichzeitig arbeitender Schneiden einer Schneidplatte.
2a zeigt das Werkstück 2 mit der ebenen Stirnfläche 1, die als Ringfläche ausgebildet ist. Die Schneidplatte 3 ist mehrschneidig ausgebildet und hat im Ausführungsbeispiel drei mit in Vorschubrichtung mit Abstand nebeneinander liegenden Schneiden 3a bis 3c. Sie sind vorteilhaft gleich ausgebildet und in gleichen Abständen voneinander angeordnet. In 2a befindet sich die Schneidplatte 3 noch mit axialem Abstand zur zu bearbeitenden Stirnfläche 1. Die Schneidplatte 3 wird aus dieser Lage in Achsrichtung (X-Richtung) auf die plane Stirnfläche 1 zu bewegt. Die Schneidplatte 3 ist hierbei so angeordnet, dass bei dieser Einstichbewegung die Schneiden 3a und 3b mit der Stirnfläche 1 in Eingriff kommen (2b). Theoretisch könnte die Schneide 3c beim Einstechen auf ihrer gesamten Breite mit der Stirnfläche in Eingriff gebracht werden, jedoch nur unter der Bedingung, dass die Stirnfläche vollständig bis zum Durchmesser Da exakt plan bearbeitet wird. Ansonsten würde ein Rand stehen bleiben. In diesem theoretischen Fall wäre die Bahn B sehr kurz, was hinsichtlich der Bearbeitungszeit optimal wäre. Weil der Durchmesser Da jedoch Fertigungstoleranzen aufweist, muss sozusagen ein Sicherheitszuschlag berücksichtigt werden. Aus diesem Grund kommt die Schneide 3c in 2b beim Einstechen lediglich mit ihrer Schneidenecke mit der Stirnfläche 1 in Kontakt. Wie anhand der 8a bis 8f erläutert werden wird, ist die Schneidkante der Schneide 3c beim Einstechen bereits ca. 50% im Eingriff.
Die Schneidplatte 3 wird aus der Ausgangslage gemäß 2a in X-Richtung um das Maß A axial bewegt. Die Schneiden 3a, 3b greifen in die Stirnfläche 1 ein. Hierbei werden Planeinstiche erzeugt. Nach Erreichen der axialen Sollposition wird die Schneidplatte 3 in radialer Richtung (Y-Richtung) längs der Vorschubbahn B in Richtung auf die Rotationsachse 4 des Werkstückes 2 bewegt. Sobald sich die Schneide 3a geringfügig über den Innendurchmesser Di der ringförmigen Stirnfläche 1 hinaus bewegt hat (2c), wird die Schneidplatte 3 in Achsrichtung von der Stirnfläche 1 abgehoben. Dieser Abhebevorgang erfolgt beispielsweise in axialer Richtung, kann aber auch in einer zwei- oder mehrachsigen Bewegung erfolgen, indem die Schneidplatte 3 beispielsweise schräg zur X- und zur Y-Richtung abgehoben wird.
Die Schneiden 3a bis 3c haben in Y-Richtung, das heißt in Vorschubrichtung B, einen Abstand L1 voneinander. Er ist im Ausführungsbeispiel kleiner als die radiale Breite Da-Di der ringförmigen Stirnfläche 1. Aufgrund der mehrschneidigen Ausbildung muss die Schneidplatte 3 bei der Bearbeitung der Stirnfläche 1 nur einen kurzen Vorschubweg B in Radialrichtung zurücklegen, um die Stirnfläche 3 über ihre radiale Breite zu bearbeiten. Der Vorschubweg B ist nur wenig größer als der Abstand L1 der Schneiden und kleiner als die radiale Breite Da-Di der Stirnfläche 1. Ein Vergleich mit dem Vorschubweg s beim Stand der Technik (1) zeigt, dass der Vorschubweg B um ein Wesentliches kürzer ist als der Vorschubweg s. Dadurch kann die Bearbeitungszeit sehr kurz gehalten werden.
Vorzugsweise wird eine mittlere Schnittgeschwindigkeit v_cm eingestellt, die etwa eine auf die mittlere Schneide 3b der Schneidplatte 3 bezogene Schnittgeschwindigkeit ist. Dadurch ergibt sich eine ausgewogene Schnittgeschwindigkeitsverteilung bzw. Schneidenbelastung. In 2a ist die Schnittgeschwindigkeit v_c der drei Schneiden 3a bis 3c angegeben. Danach ist die Schnittgeschwindigkeit der in Vorschubrichtung B vorderen Schneide 3a kleiner als die Schnittgeschwindigkeit der mittleren Schneide 3b. An der Schneide 3c schließlich tritt, da sie den größten Abstand von der Rotationsachse 4 hat, die höchste Schnittgeschwindigkeit auf. Aufgrund dieser unterschiedlichen, den einzelnen Schneiden 3a bis 3c zugeordneten Schnittgeschwindigkeiten ergibt sich ein Schnittgeschwindigkeitsunterschied Δv_c, der sich aus der Differenz der größten Schnittgeschwindigkeit (Schneide 3c) und der geringsten Schnittgeschwindigkeit (Schneide 3a) ergibt.
Die Schneidkanten der Schneiden 3a bis 3c sind präzise rechtwinklig zur Rotationsachse 4 des Werkstückes 2 ausgerichtet. Dadurch ergibt sich nach der spanenden Bearbeitung eine ebene Stirnfläche 1 ohne Absätze. Hierzu trägt in vorteilhafter Weise bei, dass der Vorschubweg B in radialer Richtung (Y-Richtung) geringfügig größer gewählt wird als der Abstand L1 zwischen den benachbarten Schneiden 3a bis 3c.
Im Ausführungsbeispiel wird mit sämtlichen drei Schneiden 3a bis 3c die ebene, ringförmige Stirnfläche 1 bearbeitet. Die Drehzahl des Werkstückes 2 und die Vorschubgeschwindigkeit der Schneidplatte 3 sind so aufeinander abgestimmt, dass die Stirnfläche 1 über ihren gesamten Umfang und ihre gesamte radiale Breite bearbeitet wird. Bei dem beschriebenen Verfahren treten an den einzelnen, sich in radialer Richtung erstreckenden Schneiden 3a bis 3c unterschiedliche Schnittgeschwindigkeiten v_c auf. Dies führt zu einer unterschiedlich starken Abnutzung der Schneiden, wobei die Abnutzung der radial äußersten Schneide 3c infolge der höchsten Schnittgeschwindigkeit auch am größten ist. Bei der Gesamtbetrachtung ist allerdings zu berücksichtigen, dass der Vorschubweg der einzelnen Schneiden 3a bis 3c der mehrschneidigen Schneidplatte 3 gegenüber einer einschneidigen Schneidplatte (1) wesentlich kürzer ist. Dadurch wird die Gesamtstandzeit der Schneidplatte 3 trotz der in den äußeren Schneidenabschnitten höheren Schnittgeschwindigkeit insgesamt erheblich verlängert. Wegen der geringen Einstichbreite der einzelnen Schneiden 3a bis 3c sind die auf das Werkstück 2 während des axialen Einstechvorganges wirkenden Kräfte verhältnismäßig gering. Bei einer Kurbelwelle als Werkstück 2 wirkt sich die vergleichsweise hohe Steifigkeit der Kurbelwelle in axialer Richtung zusätzlich positiv auf die Bearbeitung aus.
2d zeigt die Möglichkeit, in der beschriebenen Weise nicht nur eine in einer Radialebene des Werkstückes 2 liegende plane Stirnfläche 1 zu bearbeiten, sondern auch eine Stirnfläche 1, die auf einem Kegelmantel liegt. Die Schneidplatte 3 wird in grundsätzlich gleicher Weise, wie anhand der 2a bis 2c beschrieben, geführt und relativ zum Werkstück 2 bewegt. Aufgrund der Kegelfläche wird die Schneidplatte 3 nicht in X-Richtung an die kegelige Stirnfläche 1 herangeführt, sondern unter einem Winkel zu der eingezeichneten X-Richtung. Diese Bewegung der Schneidplatte 3 an das Werkstück 2 heran liegt senkrecht zur Stirnfläche 3, im Axialschnitt gemäß 2d gesehen. Anschließend wird die Schneidplatte 3 entsprechend dem Kegelwinkel in Richtung auf die Drehachse des Werkstückes 2 so weit bewegt, dass mit den Schneiden der Schneidplatte 3 die Stirnfläche 1 über ihre radiale Breite und über ihren Umfang bearbeitet ist.
Bei der Vorgehensweise gemäß den 3a bis 3f wird die ringförmige ebene Stirnfläche 1 des Werkstückes 2 mit der Schneidplatte 3 in zwei Durchgängen bearbeitet. Vorteilhaft weisen die beiden Bearbeitungsdurchgänge den gleichen Ablauf auf. Vorteilhaft ist es hierbei, die Schnittgeschwindigkeit für jeden dieser beiden Durchgänge anzupassen. Je nach radialer Breite kann die Stirnfläche 1 auch in drei oder mehr Durchgängen bearbeitet werden. Durch die Aufteilung auf mehrere Durchgänge wird die maximal auftretende, auf das Werkstück 2 und die Schneidplatte 3 wirkende Radialkraft gering gehalten. Dadurch können hohe Genauigkeiten erzielt werden.
Da die Schnittgeschwindigkeit für jeden einzelnen Durchgang angepasst werden kann, lässt sich das Werkstück 2 bei hoher Qualität und geringer Belastung optimal innerhalb kurzer Zeit bearbeiten.
3a zeigt den Ausgangszustand, bei dem die Schneidplatte 3 noch axialen Abstand von der zu bearbeitenden Stirnfläche 1 des Werkstückes 2 hat. Die in einer Radialebene des Werkstückes 2 liegende Stirnfläche 1 hat einen Innendurchmesser Di und einen Außendurchmesser Da. Während der Bearbeitung wird das Werkstück 2 um seine Achse 4 gedreht. Die Schneidplatte 3 mit den beispielhaft angegebenen drei Schneiden 3a bis 3c befindet sich am radial äußeren Rand der Stirnfläche 1. Bei rotierendem Werkstück 2 wird die Schneidplatte 3 in X-Richtung um das Maß A axial so verschoben, dass die radial innere und mittlere Schneide 3a, 3b der Schneidplatte 1 in die Stirnfläche 1 einstechen (3b). Dadurch werden in der Stirnfläche 1 zwei Ringnuten 5 und 6 gebildet, die koaxial zueinander liegen und einen dem Schneidenabstand entsprechenden Abstand voneinander haben.
Anschließend wird die Schneidplatte 3 in X-Richtung radial verschoben, wobei die Schneiden 3a bis 3c die Stirnfläche 1 spanabhebend bearbeiten. Die Schneidplatte 3 wird vom radial äußeren Rand der Stirnfläche 1 aus radial um den Vorschubweg B verschoben, der vorteilhaft nur geringfügig größer ist als der Abstand L1 (2c) der Schneiden der Schneidplatte 3 voneinander. Die Schneidplatte 3 wird nur so weit radial verschoben, dass die Stirnfläche 1 nur über einen Teil ihrer radialen Breite spanabhebend bearbeitet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat die teilbearbeitete Stirnfläche 1 somit einen radial außen liegenden, teilbearbeiteten Flächenabschnitt 1a und einen radial inneren Flächenabschnitt 1b, der noch nicht durch die Schneidplatte 3 spanabhebend bearbeitet worden ist.
Nachdem die Schneidplatte 3 den Vorschubweg B (3c) ausgeführt hat, wird sie axial vom Werkstück 2 abgehoben und so weit radial in Y-Richtung verschoben, dass sie mit axialem Abstand dem unbearbeiteten Flächenabschnitt 1b der Stirnfläche 1 gegenüberliegt (3b).
Nunmehr beginnt der zweite Durchgang. Die Schneidplatte 3 wird in der neuen Stellung axial um das Maß A gegen den unbearbeiteten Flächenabschnitt 1b in X-Richtung verschoben, bis die Schneiden 3a, 3b der Schneidplatte 3 in den unbearbeiteten Flächenabschnitt 1b einstechen (3e). Da das Werkstück 2 während der Bearbeitung um seine Achse 4 rotiert, bilden sich durch die einstechenden Schneiden 3a, 3b im Flächenabschnitt 1b zwei koaxial und mit Abstand zueinander liegende Ringnuten 7, 8.
Nach dem Einstechvorgang wird die Schneidplatte 3 radial um das Maß B in Vorschubrichtung verfahren, wobei der Flächenabschnitt 1b spanabhebend bearbeitet wird.
Der Vorschubweg B im zweiten Durchlauf ist wiederum vorteilhaft nur wenig größer als der Schneidenabstand L1 (2c). Dadurch ist wiederum gewährleistet, dass in der Stirnfläche 1 nach der Bearbeitung keine Absätze stehenbleiben.
Der axiale Einstechweg A im zweiten Durchlauf ist so gewählt, dass nach der Bearbeitung ein absatzloser Übergang zwischen dem zuerst bearbeiteten Flächenabschnitt 1a und dem nachfolgend bearbeiteten Flächenabschnitt 1b erfolgt.
Nach der Bearbeitung des radial innen liegenden Flächenabschnittes 1b wird die Schneidplatte 3 axial zurückgezogen, so dass sie wieder Abstand vom Werkstück 2 hat.
Nunmehr kann ein nächstes Werkstück 2 bearbeitet werden. In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn zunächst der radial innere Flächenabschnitt 1b in einem ersten Durchlauf spanabhebend bearbeitet wird, da sich die Schneidplatte 3 noch im Bereich des radial inneren Flächenabschnittes 1b befindet. In diesem Falle wird die Schneidplatte 3 nach dem axialen Einstechen in Radialrichtung nach außen verschoben, um den radial innen liegenden Flächenabschnitt 1b zu bearbeiten. Anschließend wird, wie zuvor erläutert, die Schneidplatte 3 axial abgehoben und radial nach außen bis in Höhe des radial äußeren Flächenabschnittes 1a bewegt. Anschließend erfolgt die axiale Einstechbewegung und daran anschließend die radiale Vorschubbewegung, bei der die Schneidplatte 3 radial nach außen verschoben wird, um den radial außen liegenden Flächenabschnitt 1a zu bearbeiten.
Es ist selbstverständlich möglich, dass die spanabhebende Bearbeitung des Werkstückes 2 immer in der Weise erfolgt, dass die Schneidplatte 3 am radial äußeren oder am radial inneren Flächenabschnitt der zu bearbeitenden Stirnfläche angesetzt wird. In diesen Fällen wird die Schneidplatte 3 nach Beendigung des zweiten Durchlaufes und axialem Abheben wieder in die Ausgangslage radial nach außen bzw. radial nach innen verschoben.
Die in den 2 und 3 beschriebenen Stirnflächen 1 können beispielsweise die Seitenwangen einer Kurbelwelle sein. Anhand der 4a und 4b wird die konkrete Bearbeitungssituation an einem Hauptlager 9 einer Kurbelwelle 10 beschrieben. An das Hauptlager 9 schließen die Seitenwangen 11 und 12 der Kurbelwelle 10 an. Die bei der Bearbeitung eingesetzte Schneidplatte 3 hat zusätzlich zu den Schneiden 3a bis 3c eine zusätzliche Schneide 3d, mit der ein Freistich 13 am Übergang von der zylindrischen Lagerfläche 14 zu den Seitenwangen 11, 12 hergestellt wird.
4b zeigt mit einer dünnen ausgezogenen Linie die Werkstückkontur 15 der Lagerfläche 14 und der Seitenwange 12 vor der spanabhebenden Bearbeitung mit der Schneidplatte 3. Mit der dicken ausgezogenen Linie 16 ist die Werkstückkontur in diesem Bereich nach der Fertigbearbeitung dargestellt. Die Schneidplatte 3 befindet sich gemäß 4b in einer Ausgangslage vor der Bearbeitung. Die Schneiden 3a bis 3d haben zur Werkstückkontur 15 einen ausreichenden Sicherheitsabstand SD, der in Richtung auf die Lagerfläche 14 und auf die Seitenwange 11, 12 gleich groß sein kann. Das abzutragende Aufmaß ist mit R bezeichnet. Dieses Aufmaß R kann an der Lagerfläche 14 und an der Seitenwange 11 gleich groß, selbstverständlich aber auch unterschiedlich groß sein.
Die Schneide 3d der Schneidplatte 3 entspricht in ihrer Form im Wesentlichen der Kontur des Freistiches 13.
Aus der Ausgangslage gemäß 4a, 4b wird die Schneidplatte 3 zunächst längs der Vorschubbahn A in X-Richtung bewegt, so dass die Schneiden 3a bis 3d in die Seitenwange 12 einstechen. Wie sich aus 4a ergibt, ist die Schneidplatte 3 in der Ausgangslage so angeordnet, dass die radial außen liegende Schneide 3c beim Einstechvorgang noch nicht oder nur mit einem geringen Teil ihrer Schneidkante in die Seitenwange 12 eingreift. Das Aufmaß R ist so groß, dass die Schneiden 3a bis 3d der Schneidplatte 3 so weit in X-Richtung bewegt werden, dass die Schneiden 3a bis 3d die Seitenwange 12 beim anschließenden Plandrehen in Y-Richtung die Endkontur 16 (fett ausgezogene Linie) erzeugen. Wie schon bei den vorigen Ausführungsbeispielen ist der Vorschubweg B geringfügig größer als der Abstand L1 der Schneiden 3a bis 3d voneinander. Dadurch ist sichergestellt, dass die Seitenwange 12 über ihre radiale Breite absatzlos plangedreht wird. Außerdem ist der Vorschubweg B so groß, dass der Freistich 13 am Übergang von der Seitenwange 12 zur Lagerfläche 14 in der ausreichenden Tiefe hergestellt wird.
Nach Erreichen der radialen Endposition wird die Schneidplatte 3 von der Werkstückoberfläche abgehoben. Die Schneidplatte 3 wird vorteilhaft so abgehoben, dass an der Werkstückoberfläche keine Rückzugsmarkierungen entstehen. Hierzu wird die Schneidplatte 3 vorteilhaft schräg zur X- und Y-Richtung zurückgezogen. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Schneidplatte 3 unter dem Winkel β (4b) zurückgezogen wird. Der Rückzugswinkel β wird durch die Tangente an die Freistichkontur 16 am Übergang vom Freistich 13 in die Lagerfläche 14 bestimmt. Bei einem solchen Rückzug bleibt die Sollgeometrie des Freistichs 13 erhalten.
Die den Freistich 13 erzeugende Schneide 3d hat, in Ansicht gemäß den 4a und 4b gesehen, eine Rückenfläche 17, die unter dem Winkel β an einen Rand 18 der Schneidplatte 3 anschließt. Er ist in Bezug auf die Schneide 3d so weit in Vorschubrichtung Y zurückgesetzt, dass er nicht mit der Werkstückkontur 15 der Lagerfläche 14 in Berührung kommt, wenn mit der Schneidplatte 3 der Freistich 13 in der beschriebenen Weise hergestellt wird.
Die gegenüberliegende Seitenwange 11 mit dem anschließenden Freistich 13 wird mit einer entsprechenden Schneidplatte 3 in der beschriebenen Weise gefertigt.
5 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform einer Schneidplatte 3A, die sich von der Schneidplatte 3 gemäß den 4a, 4b dadurch unterscheidet, dass sie an ihren beiden einander gegenüberliegenden Rändern jeweils die Schneiden 3a bis 3d aufweist. Mit dieser Schneidplatte 3A wird die Seitenwange 12 bearbeitet. Alle nutzbaren Schneiden 3a bis 3d befinden sich auf der Oberseite der Schneidplatte. Da die Schneidplatte 3' an beiden Rändern die Schneiden 3a bis 3d aufweist, entstehen geringe Schneidstoffkosten. Aufgrund der im Vergleich zum herkömmlichen Plandrehen sehr kurzen Gesamtvorschubbahn A, B ist die pro Schneide 3a bis 3d bearbeitbare Anzahl an Werkstücken sehr viel höher. Um die Schneiden am anderen Rand der Schneidplatte 3A zu nutzen, wird sie um eine senkrecht zur Zeichenebene liegende Achse um 180° gedreht. Die Schneidplatte 3A ist durch die beidseitige Anordnung von Schneiden 3a bis 3d zweifach nutzbar, was die Schneidstoffkosten senkt. Soll die andere Seitenwange 11 bearbeitet werden, ist eine Schneidplatte erforderlich, die spiegelsymmetrisch zur Schneidplatte 3A gemäß 5 ausgebildet ist.
Die 6a bis 6d zeigen in schematischer Darstellung den beschriebenen Verfahrensablauf bei der Bearbeitung der Seitenwange 12 und des angrenzenden Freistiches 13. In 6a befindet sich die Schneidplatte 3 in der Ausgangsstellung, in der sie mit dem Sicherheitsabstand SD (4b) der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche gegenüberliegt. Ausgehend von dieser Ausgangs- bzw. Startstellung wird die Schneidplatte 3 in X-Richtung um das Maß A in Richtung auf die Seitenwange 12 verschoben, wobei die Schneiden 3a bis 3d in die Werkstückoberfläche einstechen. Der Vorschubweg A ist so gewählt, dass anschließend die Schneidplatte 3 in Radialrichtung (Y-Richtung) längs der Seitenwange 12 bewegt wird. Der Vorschubweg B in Y-Richtung ist geringfügig größer als der Abstand L1 der Schneiden 3a bis 3d voneinander. Am Ende des Vorschubweges B hat die radial innen liegende Schneide 3d den Freistich 13 am Übergang von der Seitenwange 12 zur Lagerflächenkontur 15 hergestellt (6c). Anschließend wird die Schneidplatte 3 unter dem Winkel β schräg zur X- und zur Y-Richtung zurückgezogen. Die Schneiden 3a bis 3d heben hierbei von der Seitenwange 12 ab. Die in Ansicht gerundete Außenseite 19 der Schneide 3d gleitet hierbei an der Wandung des Freistiches 13. Anschließend wird mit einer zweiten spiegelsymmetrischen Schneidplatte 3 in der gleichen Weise die gegenüberliegende Seitenwange 11 und der Freistich 13 hergestellt.
Nach der Bearbeitung der Seitenwangen 11, 12 und der Herstellung der Freistiche 13 muss noch das Aufmaß R an der Lagerfläche 14 abgetragen werden. Hierfür kann eine weitere Schneidplatte eingesetzt werden, die wenigstens zwei, vorzugsweise weitere Schneiden aufweist, die mit Abstand nebeneinander angeordnet sind. Zur Bearbeitung der Lagerfläche 14 wird eine solche Schneidplatte zunächst radial (Y-Richtung) zugestellt, wobei die Schneiden der Schneidplatte in die Werkstückkontur 15 einstechen. Dieser Einstechweg ist so gewählt, dass die Schneidplatte anschließend nur noch längs der Lagerfläche 14 in X-Richtung bewegt werden muss, um die Lagerfläche 14 über den noch nicht bearbeiteten Bereich zu bearbeiten. Der Vorschubweg der Schneidplatte in X-Richtung ist wiederum nur geringfügig größer als der Abstand der Schneiden voneinander, so dass eine absatzlose Zylinderfläche erzeugt wird. Während der Bearbeitung der Lagerfläche 14 dreht die Kurbelwelle in gleicher Weise wie bei der Bearbeitung der Seitenwangen 11, 12 und der Herstellung der Freistiche 13. Anschließend wird die Schneidplatte radial abgehoben.
Je nach Aufmaß R ist es möglich, dass die Schneidplatte zweimal hin und her längs der Lagerfläche 14 verfahren wird, wobei nach dem ersten Hub ein Radialvorschub der Schneidplatte durchgeführt wird. Eine solche Vorgehensweise ist dann von Vorteil, wenn das Aufmaß R an der Lagerfläche 14 größer ist. Dann wird die Lagerfläche 14 in zwei, gegebenenfalls auch drei Durchgängen durch Hin- und Herbewegen der Schneidplatte längs der Lagerfläche 14 bearbeitet.
Die 7a bis 7d zeigen eine Verfahrensweise, bei der eine Schneidplatte 3B eingesetzt wird, die sich von der Schneidplatte 3 gemäß den 4 und 6 dadurch unterscheidet, dass sie an einem Rand eine größere Zahl von Schneiden 3a bis 3f aufweist. Da die Schneidplatte 3B vorteilhaft nicht oder nur unwesentlich größer ist als die Schneidplatte 3, haben die Schneiden 3a bis 3f einen Abstand L2 voneinander, der kleiner ist als der Abstand L1 der Schneidplatte 3. Im Übrigen ist diese Schneidplatte 3B gleich ausgebildet wie die Schneidplatte 3 gemäß den 4 und 6. Die radial innen liegende Schneide 3f dient zur Herstellung des Freistiches 13 und ist dementsprechend in ihrer Form im Wesentlichen der Kontur des herzustellenden Freistiches 13 angepasst.
7a zeigt die Schneidplatte 3B in der Ausgangsstellung, in der die Schneiden 3a bis 3f mit dem Sicherheitsabstand SD (4b) der Werkstückkontur 15 gegenüberliegen. Die Schneidplatte 3B kann, wie anhand der 6a bis 6d beschrieben ist, zunächst in X- und anschließend in Y-Richtung bewegt werden, um die Seitenwange 12 zu bearbeiten und den Freistich 13 herzustellen. Die 7a bis 7d zeigen eine hiervon abweichende Verfahrensweise, indem die Schneidplatte 3B aus der Ausgangsstellung gemäß 7a unter einem Winkel schräg zur X- und zur Y-Richtung in Richtung auf die zu bearbeitende Seitenwange 12 bewegt wird. Die Schneiden 3a bis 3f werden durch diese schräge Vorschubbewegung schräg in das Aufmaß der Seitenwange 12 eingestochen. Die Schneidplatte 3B legt somit in Y-Richtung den Vorschubweg B1 und in X-Richtung den Vorschubweg A zurück (7b). Die Schneidplatte 3B ist aus diesem Grunde in der Ausgangsstellung (7a) in Bezug auf die Seitenwange 12 der Kurbelwelle so angeordnet, dass die außen liegende Schneide 3e im Bereich außerhalb der zu bearbeitenden Seitenwange 12 liegt. Durch die schräge Vorschubbewegung wird diese Schneide 3e so eingestochen, dass sie am Ende der Einstechbewegung am radial äußeren Rand der Seitenwange 12 anliegt. Durch die schräge Vorschubbewegung wird außerdem die Schneide 3f so eingestochen, dass sie am Ende der Einstechbewegung am Aufmaß 15 der Lagerfläche 14 anliegt. Es ist auch möglich, die Vorschubbewegung so festzulegen, dass die Schneide 3f am Ende der Einstechbewegung das Aufmaß 15 der Lagerfläche teilweise abgetragen hat. Durch diese Vorgehensweise wird erreicht, dass der verbleibende Vorschubweg B in Y-Richtung nur noch geringfügig größer ist als das Maß L2. Wird bei Verwendung der Schneidplatte 3B auf die schräge Vorschubbewegung verzichtet (6b), ist der dann erforderliche Vorschubweg B in Y-Richtung wesentlich größer als das Maß L2, wodurch sich unnötig lange Bearbeitungszeiten ergeben würden.
Durch die enge Zahnteilung der Schneide 3B wird im Vergleich zur Schneide 3 (6) eine geringere Bearbeitungszeit erzielt.
Anschließend wird die Schneidplatte 3B in Y-Richtung um den Vorschubweg B radial nach innen bewegt, wobei die Schneiden 3a bis 3f der Schneidplatte 3B das Aufmaß R an der Seitenwange 12 abtragen und mit der radial innen liegenden Schneide 3f den Freistich 13 am Übergang von der Seitenwange 12 zur Lagerfläche 14 erzeugt. Anschließend wird die Schneidplatte 3B, wie anhand der 4 und 6 erläutert worden ist, schräg zur X- und zur Y-Richtung zurück bewegt, vorzugsweise unter dem Winkel β.
Der Vorschubweg B in Y-Richtung ist geringfügig größer als der Abstand L2 der Schneiden 3a bis 3f. Dadurch werden verfahrensbedingte Absätze an der ebenen Seitenwange 12 vermieden.
Die gegenüberliegende Seitenwange 11 der Kurbelwelle wird in gleicher Weise mit einer entsprechenden Schneidplatte 3B bearbeitet und der Freistich 13 am Übergang von der Seitenwange 11 zur Lagerfläche 14 hergestellt.
Die Schneidplatte 3B kann auch eine Ausbildung entsprechend 5 haben, das heißt an beiden Rändern jeweils die Schneiden 3a bis 3f aufweisen.
Bei einer Ausbildung der Schneidplatte 3C gemäß den 8a bis 8f können Kurbelwellen bearbeitet werden, die am Übergang von den Seitenwangen 11, 12 zur Lagerfläche 14 keinen Freistich haben. In diesem Falle können die beiden Seitenwangen 11, 12 und die Lagerfläche 14 in einem Bearbeitungsschritt bearbeitet werden. Die Schneidplatte 3C weist hierzu an drei Seiten jeweils mehrere Schneiden 3a bis 3d, 3d bis 3g, 3g bis 3j auf. Die Schneiden 3d, 3g an den Ecken der Schneidplatte 3C weisen eine der Werkstückkontur entsprechende Kurvenform auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel haben diese Eckschneiden 3d, 3g einen Radius, der dem Radius, im Axialschnitt gesehen, zwischen den Seitenwangen 11, 12 und der Lagerfläche 14 entspricht. Der Radius der eckseitigen Schneiden 3d, 3g kann aber auch kleiner sein. In diesem Falle wird der Werkstückradius bei der Bewegung der Schneidplatte 3C durch eine Achsinterpolation erzeugt.
In der Ausgangsstellung gemäß 8a hat die Schneidplatte 3C den Sicherheitsabstand SD vom abzutragenden Aufmaß auf den Seitenwangen 11, 12 und der Lagerfläche 14. Dieses Aufmaß ist durch die Konturlinie 15 angegeben. Die Schneidplatte 3C kann so in der Ausgangslage angeordnet sein, dass sie jeweils den gleichen Sicherheitsabstand SD von der Kontur 15 hat. In diesem Falle liegt die Schneidplatte 3C in der Ausgangsstellung mittig zwischen den zu bearbeitenden Seitenwangen 11, 12. Die die Seitenwangen 11, 12 bearbeitenden Schneiden 3a bis 3d und 3g bis 3j haben den Abstand L1 voneinander. Die die Lagerfläche 14 bearbeitenden Schneiden 3d bis 3g haben den Abstand L3 voneinander, der im Ausführungsbeispiel größer ist als der Abstand L1. Selbstverständlich können die Abstände L1 und L3 auch gleich sein.
Die Schneidplatte 3C wird zunächst in X-Richtung um das Maß A gegen die Seitenwange 12 geführt, wobei die Schneiden 3a bis 3d in die Werkstückoberfläche einstechen (8b). Anschließend erfolgt das Plandrehen der Seitenwand 12, indem die Schneidplatte 3C in Y-Richtung radial um das Maß B bewegt wird. Der radiale Vorschubweg B ist so groß, dass der gewünschte Durchmesser der Lagerfläche 14 erreicht wird. Beim radialen Vorschub stechen die Schneiden 3d bis 3g in das Aufmaß der Lagerfläche 14 radial ein. Der radiale Vorschubweg B ist geringfügig größer als der Abstand L1 der seitlichen Schneiden 3a bis 3d voneinander. Vorteilhaft ist die Schneidplatte 3C in der Ausgangsstellung (8a) so angeordnet, dass beim axialen Vorschub die außen liegende Schneide 3a noch in Eingriff mit der Seitenwange 12 kommt (8b). Während der Bearbeitung der Seitenwange 12 rotiert die Kurbelwelle um ihre Achse. Die Vorschubgeschwindigkeit der Schneidplatte 3C und die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle sind so aufeinander abgestimmt, dass die Seitenwange 12 über ihre radiale Breite und über ihren Umfang vollständig bearbeitet ist.
Die Schneiden 3d bis 3g erzeugen bei der Radialzustellung Einstiche in der Rohkontur der Lagerfläche 14. Die Schneidplatte 3C wird nach der Bearbeitung der Seitenwange 12 axial in Vorschubrichtung X in Richtung auf die gegenüberliegende Seitenwange 11 bewegt. Die Schneiden 3d bis 3g bearbeiten hierbei im Plandrehverfahren die zylindrische Lagerfläche 14. Der Vorschubweg C der Schneidplatte 3C in X-Richtung ist geringfügig größer als der Abstand L3 zwischen den Schneiden 3d bis 3g. Bei dieser axialen Vorschubbewegung stechen die Schneiden 3g bis 3j in das Aufmaßmaterial der Seitenwange 11 ein (8d). Sobald die Schneidplatte 3C um den erforderlichen Vorschubweg C bewegt worden ist, wird die Schneidplatte 3C in Y-Richtung um den Vorschubweg D radial nach außen bewegt (8e). Der Vorschubweg D in Y-Richtung ist wiederum geringfügig größer als der Abstand L1 der Schneiden 3g bis 3j voneinander. Am Ende der radial nach außen gerichteten Vorschubbewegung wird die Schneidplatte 3C in X-Richtung von der bearbeiteten Seitenwange 11 abgehoben (8f). Die Schneidplatte 3C gelangt in eine Mittelstellung, in der ihre Schneiden 3a bis 3j Abstand von den bearbeiteten Seitenwangen 11, 12 und der Lagerfläche 14 haben. Dann lässt sich die Schneidplatte 3C in Y-Richtung radial nach außen bewegen, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Schneiden die bearbeiteten Flächen berühren.
Bei dieser Verfahrensweise ist der Vorschubweg, den die Schneidplatte 3C insgesamt ausführt, sehr kurz. Die beiden Seitenwangen 11, 12 und die Lagerfläche 14 werden in einem Zug mit einer einzigen Schneidplatte 3C bearbeitet. Darum ist ein Werkzeugwechsel zur Bearbeitung der unterschiedlichen Bereiche der Kurbelwelle nicht notwendig. Die Zeiteinsparung ist darum sehr groß, insbesondere auch deshalb, weil sich die Bearbeitungen der Seitenwangen 11, 12 und der Lagerfläche 14 teilweise zeitlich überlagern. Am Ende der radial nach innen gerichteten Vorschubbewegung beim Plandrehen der Seitenwange 12 erfolgt bereits das radiale Einstechen der Schneiden 3d bis 3g in die Lagerfläche 14. Im weiteren Verlauf stechen die Schneiden 3g bis 3j am Ende der Vorschubbahn bei der Bearbeitung der Lagerfläche 14 in die Seitenwange 11 ein. Der Zeitgewinn durch die teilweise gleichzeitige Bearbeitung unterschiedlicher Flächen an der Kurbelwelle ist darum besonders hoch.
Bei den beschriebenen verschiedenen Verfahrensvarianten können mit der jeweiligen Schneidplatte 3, 3A bis 3C mehrere Bearbeitungsdurchgänge ausgeführt werden. In diesem Falle wird das jeweils vorhandene Aufmaß in mehreren Bearbeitungsdurchgängen abgetragen. In solchen Fällen wird die Schneidplatte 3, 3A bis 3C wenigstens einmal hin- und herbewegt, um in zwei Bearbeitungsdurchgängen das Aufmaß abzutragen. Eine derartige Vorgehensweise in mehreren Bearbeitungsdurchgängen ist besonders dann vorteilhaft, wenn das Aufmaß groß ist. Die auf die Kurbelwelle während der Bearbeitung einwirkenden Kräfte sind durch den Abtrag in mehreren Bearbeitungsdurchgängen gering. Die Standzeit der Schneidplatten wird aufgrund der geringeren Schneidenbelastung erhöht. Es ist hierbei vorteilhaft, beim letzten Bearbeitungsdurchgang nur noch ein besonders geringes Aufmaß abzutragen, da dann die Genauigkeit der Werkstückbearbeitung besonders hoch ist. Bei der Bearbeitung mit mehreren Durchgängen ist kein Werkzeug- bzw. Schneidplattenwechsel erforderlich, wodurch die Taktzeit verringert und damit die Produktivität erhöht wird.
Anhand der 9a bis 9f werden unterschiedliche Vorschubwege bei der Bearbeitung der Seitenwangen 11, 12 und der Lagerfläche 14 einer Kurbelwelle beschrieben. Die Vorschubwege der Schneidplatte sind durch Pfeile gekennzeichnet. Die Pfeillängen geben nicht die wahre Länge der Vorschubbewegung wieder, sondern nur die Richtung.
9a zeigt eine Vorgehensweise, die dem Verfahrensablauf gemäß 8a bis 8f entspricht. Die Schneidplatte wird zunächst aus einer Ruhestellung in Pfeilrichtung 1 axial bewegt. Anschließend wird die Schneidplatte in Pfeilrichtung 2 radial bewegt, wobei die Seitenwange 12 bearbeitet wird. Daran anschließend wird die Schneidplatte in Pfeilrichtung 3 wiederum axial bewegt, wobei die Lagerfläche 14 bearbeitet wird. Schließlich wird die Schneidplatte in Pfeilrichtung 4 radial nach außen bewegt, um die Seitenwange 11 zu bearbeiten. Anschließend wird die Schneidplatte in Pfeilrichtung 5 axial nach innen bewegt und von der Seitenwange 11 abgehoben.
9b zeigt den Verfahrensablauf, wenn an den Seitenwangen 11, 12 und an der Lagerfläche 14 ein größeres Aufmaß abgetragen werden muss. In diesem Falle wird die Schneidplatte mehrmals hin- und herbewegt. Ausgehend von der Ausgangsstellung der Schneidplatte zwischen den beiden Seitenwangen 11, 12 wird sie zunächst axial in Pfeilrichtung 1 in Richtung auf die Seitenwange 12 bewegt. Dann wird die Schneidplatte radial nach innen in Pfeilrichtung 2 verfahren, wobei Material von der Seitenwange 12 abgetragen wird. Anschließend wird die Schneidplatte in Achsrichtung (Pfeilrichtung 3) in Richtung auf die Seitenwange 11 bewegt, wobei die Lagerfläche 14 bearbeitet wird. In einem nächsten Verfahrensschritt wird die Schneidplatte radial nach außen in Pfeilrichtung 4 bewegt und hierbei Material von der Seitenwange 11 abgetragen. Am Ende des Vorschubweges 4 wird die Schneidplatte axial um das Maß 5 bewegt, um anschließend bei einer radialen Vorschubbewegung in Pfeilrichtung 6 nach innen weiteres Material von der Seitenwange 11 abzutragen. Daran anschließend wird die Schneidplatte axial in Pfeilrichtung 7 bewegt, wobei sie Material von der Lagerfläche 14 abträgt. Am Ende der axialen Vorschubbewegung 7 wird die Schneidplatte radial nach außen in Pfeilrichtung 8 bewegt, wobei wiederum Material von der Seitenwange 12 abgetragen wird. Am Ende der Vorschubbewegung wird die Schneidplatte in Pfeilrichtung 9 axial nach innen in eine Endlage bewegt, aus der sie dann radial nach außen von der Kurbelwelle entfernt wird. Bei dieser Verfahrensweise wird somit das Material an den Seitenwangen 11, 12 und an der Lagerfläche 14 in zwei Durchgängen abgetragen.
Bei der Verfahrensweise nach 9c wird das Material an den Seitenwangen 11, 12 in einem Durchgang und an der Lagerfläche 14 in drei Durchgängen abgetragen. Das Aufmaß an den Seitenwangen 11, 12 ist somit geringer als das Aufmaß an der Lagerfläche 14. Ausgehend von der Ruhestellung wird die Schneidplatte zunächst um das Maß 1 in Richtung auf die Seitenwange 12 bewegt. Anschließend wird die Schneidplatte in Pfeilrichtung 2 radial nach innen bewegt. Bei dieser Vorschubbewegung wird Material von der Seitenwange 12 abgetragen. Anschließend wird die Schneidplatte axial in Pfeilrichtung 3 in Richtung auf die Seitenwange 4 bewegt, wobei sie Material von der Lagerfläche 14 abnimmt. Am Ende der Axialbewegung erfolgt eine radiale Zustellbewegung (Pfeil 4), ein erneuter Axialhub in Pfeilrichtung 5 in Richtung auf die Seitenwange 12, eine weitere radiale Zustellung (Pfeil 6) und daran anschließend eine axiale Bewegung in Pfeilrichtung 7. Während der beiden Vorschubbewegungen 5 und 7 wird an der Lagerfläche 14 jeweils erneut Material abgetragen. Im letzten Schritt wird die Schneidplatte radial nach außen in Pfeilrichtung 8 verfahren, wobei Material von der Seitenwange 11 abgetragen wird. Am Ende der Vorschubbewegung wird die Schneidplatte axial in Pfeilrichtung 9 zurückgestellt und dann von der Kurbelwelle abgehoben.
9d zeigt eine Verfahrensweise, bei der der Materialabtrag an der Lagerfläche 14 in nur einem Durchgang und der Materialabtrag an den Seitenwangen 11, 12 in jeweils drei Durchgängen erfolgt. Die Schneidplatte wird zunächst aus der Ruhestellung axial in Pfeilrichtung 1 in Richtung auf die Seitenwange 12 bewegt. In einer ersten, radial nach innen gerichteten Vorschubbewegung 2 wird Material von der Seitenwange 12 abgetragen. Nach einer axialen Zustellbewegung 3 wird die Schneidplatte in Pfeilrichtung 4 radial nach außen bewegt, wobei erneut Material von der Seitenwange 12 abgetragen wird. Am Ende der radialen Vorschubbewegung 8 erfolgt eine erneute axiale Zustellbewegung 5 und daran anschließend eine radial nach innen gerichtete Vorschubbewegung 6, bei der wiederum Material von der Seitenwange 12 abgetragen wird. Am Ende der radial nach innen gerichteten Vorschubbewegung 6 wird die Schneidplatte in Richtung 7 schräg radial nach außen in Richtung auf die Seitenwange 11 bewegt. Nach einer daran anschließenden axialen kurzen Zustellbewegung 8 wird die Schneidplatte in Pfeilrichtung 9 radial nach innen bewegt und hierbei Material von der Seitenwange 11 abgetragen. Anschließend erfolgt eine erneute kurze axiale Zustellbewegung 10 und daran anschließend eine radial nach außen gerichtete Vorschubbewegung 11. Hierbei wird wiederum Material von der Seitenwange 11 abgetragen. Am Ende der Vorschubbewegung 11 erfolgt eine erneute axiale Zustellbewegung 12 und daran anschließend eine radial nach innen gerichtete Vorschubbewegung 13, bei der Material von der Seitenwange 11 abgetragen wird. Am Ende der Vorschubbewegung 13 wird die Schneidplatte axial in Vorschubrichtung 14 bewegt, wobei sie Material von der Lagerfläche 14 abträgt. Schließlich wird die Schneidplatte anschließend in einer radial nach außen gerichteten Vorschubbewegung 15 bewegt, bei der sie erneut Material von der Seitenwange 12 abträgt. Die Vorschubbewegung 15 geht in eine Abhebebewegung über, um die Schneidplatte 12 von der Kurbelwelle abzuheben.
Bei der Verfahrensweise nach 9e werden sowohl die Seitenwangen 11, 12 als auch die Lagerfläche 14 in mehreren Durchgängen bearbeitet. Aus der Ruhestellung zwischen den beiden Seitenwangen 11, 12 wird die Schneidplatte axial in Pfeilrichtung 1 bewegt. Anschließend erfolgt eine radial nach innen gerichtete Vorschubbewegung 2, bei der Material von der Seitenwange 12 abgetragen wird. Am Ende wird die Schneidplatte axial geringfügig in Richtung auf die Seitenwange 12 zugestellt und anschließend radial nach außen bewegt. Bei dieser Vorschubbewegung 4 wird wiederum Material von der Seitenwange 12 abgetragen. Anschließend erfolgt eine kurze axiale Zustellbewegung 5 und daran anschließend eine radial nach innen gerichtete Vorschubbewegung 6, bei der wiederum Material von der Seitenwange 12 abgetragen wird. Anschließend wird die Schneidplatte schräg radial nach außen in Pfeilrichtung 7 bewegt und am Ende über eine kurze axiale Zustellbewegung 8 in Richtung auf die Seitenwange 11 bewegt. Anschließend wird die Schneidplatte radial nach innen bewegt. Bei dieser Vorschubbewegung 9 wird Material von der Seitenwange 11 abgetragen. Nach einer kurzen axialen Zustellbewegung 10 wird die Schneidplatte radial nach außen in Vorschubrichtung 11 und anschließend nach einer kurzen axialen Zustellbewegung 12 radial nach innen in Vorschubrichtung 13 bewegt. Bei den Vorschubbewegungen 11 und 13 wird jeweils Material von der Seitenwange 11 abgetragen. Am Ende der Vorschubbewegung 13 wird die Schneidplatte axial in Vorschubrichtung 14 in Richtung auf die gegenüberliegende Seitenwange 12 bewegt. Am Ende erfolgt eine kurze radiale Zustellbewegung 15, daran anschließend eine axiale Vorschubbewegung 16, daran anschließend eine radial nach innen gerichtete kurze Zustellbewegung 17 und daran anschließend wiederum eine axiale Vorschubbewegung 18. Bei den axialen Vorschubbewegungen 14, 16, 18 trägt die Schneidplatte jeweils Material von der Lagerfläche 14 ab. Am Ende der axialen Vorschubbewegung 18 wird die Schneidplatte radial nach außen in Vorschubrichtung 19 bewegt. Hierbei trägt die Schneidplatte Material von der Seitenwange 12 ab. Die Vorschubbewegung 19 geht in eine Ausfahrbewegung über, mittels der die Schneidplatte von der Kurbelwelle abgehoben wird. Bei dieser Verfahrensweise muss von den Seitenwangen 11, 12 und der Lagerfläche 14 ein größeres Aufmaß abgetragen werden. Da für den Abtrag mehrere Bearbeitungsdurchgänge vorgenommen werden, sind die auf die Kurbelwelle während der Bearbeitung wirkenden Kräfte gering. Auch werden die Schneiden der Schneidplatte aufgrund des jeweils nur geringen Materialabtrages in einzelnen Durchgängen weniger belastet, so dass die Schneidplatte eine hohe Standzeit hat.
Bei der Verfahrensweise nach 9f wird die Schneidplatte aus der Ruhestellung zunächst axial in Richtung 1 bewegt. Anschließend erfolgt die radial nach innen gerichtete Vorschubbewegung 2, bei der die Schneidplatte die Seitenwange 12 bearbeitet. Anschließend wird die Schneidplatte axial in Pfeilrichtung 3 bewegt, wobei Material von der Lagerfläche 14 abgetragen wird. Im Unterschied zur Verfahrensweise nach 9a wird die Schneidplatte am Ende der axialen Vorschubbewegung 3 nicht radial nach außen, sondern unter einem spitzen Winkel zur Seitenwange radial schräg nach außen bewegt. Hierbei wird kein Material von der Seitenwange 11 abgetragen. Am Ende dieser Zustellbewegung 4 erfolgt eine axiale Zustellbewegung 5 und daran anschließend die radial nach innen gerichtete Vorschubbewegung 6, bei der Material von der Seitenwange 11 abgetragen wird. Am Ende der Vorschubbewegung 6 wird die Schneidplatte schräg radial nach außen bewegt, wobei diese Bewegungsrichtung 7 unter einem größeren Winkel erfolgt als bei der Bewegung längs des Pfeiles 4. Die Schneidplatte hebt hierbei von der Lagerfläche 14 ab und wird dann radial nach außen von der Kurbelwelle abgehoben.
Anhand der 10a und 10b wird die Schneidplatte 3 näher beschrieben, mit der auch die Freistiche 13 hergestellt werden können. Die Schneidplatte 3 weist zwei im Wesentlichen ebene und zueinander parallele obere und untere Seitenflächen 25 und 26 auf, von denen die obere Seitenfläche 25 größeren Querschnitt hat als die untere Seitenfläche 26. In 10a wird die obere Seitenfläche 25 durch die Begrenzungslinie 23 und die untere Seitenfläche 26 durch die Begrenzungslinie 24 gekennzeichnet. Die beiden Seitenflächen 25, 26 sind an der von den Schneiden 3a bis 3d abgewandten Rückseite durch eine Seitenfläche 29 und an den hieran anschließenden Seitenrändern durch Seitenflächen 27, 28 miteinander verbunden. Die Seitenflächen 27 bis 29 schließen jeweils unter einem großen spitzen Winkel an die obere Seitenfläche 25 an.
An der Vorderseite ist die Schneidplatte 3 mit den Schneiden 3a bis 3d versehen. Sie haben Hauptschneidkanten 30a bis 30d, Spanflächen 32a bis 32d, Hauptfreiflächen 33a bis 33d, Nebenschneidkanten 31a bis 31e und Nebenfreiflächen 34a bis 34e. Zwischen den einzelnen Schneiden 3a bis 3d befinden sich die hinteren ebenen Flächen 35.
Die Hauptschneidkanten 30a bis 30d sind vorzugsweise gerade und liegen auf einer gemeinsamen Gerade. Bei einer gekrümmten Ausbildung der Hauptschneidkanten liegt zumindest ein Abschnitt einer jeden Hauptschneidkante auf einer gemeinsamen Geraden. Dadurch liegen alle Hauptschneidkanten 30a bis 30d hinsichtlich der Bearbeitung des Werkstückes gemäß 4a, also bei einer Vorschubbewegung längs der Bahn B (4b), auf gleichem Maß, wodurch die geforderte Planfläche erzeugt werden kann. Die Schneidplatte 3 ist so präzise gefertigt und wird so genau in einen Werkzeughalter eingebaut, dass die erzeugte Planfläche bei den beschriebenen Verfahrensweisen keine Absätze aufweist. Dadurch entspricht das Qualitätsergebnis einer so hergestellten Planfläche dem Ergebnis, das durch ein konventionelles Verfahren mit einschneidiger Schneidplatte (1) hergestellt wird.
Die Nebenschneidkanten 31a bis 31e mit den zugehörigen Nebenfreiflächen 34a bis 34d schließen seitlich schräg nach hinten verlaufend an die Hauptschneidkanten 30a bis 30d an. Die Nebenschneidkanten 31a bis 31d verlaufen vorzugsweise gerade. Die Nebenschneidkante 31e hingegen ist kurvenförmig mit vorzugsweise kreisförmigen Kurvenabschnitten ausgebildet. Bei kreisförmigem Verlauf weist das Kreissegment ausgehend vom Kreismittelpunkt M einen Mittelpunktswinkel δ von mindestens 90°, insbesondere mindestens 120° auf. Diese Nebenschneidkante 31e schließt unmittelbar und vorzugsweise tangential an die Hauptschneidkante 30d an und weist vorzugsweise die Form einer an einem Werkstück zu bearbeitenden Freistichkontur 13 (s. beispielsweise 4a) auf. Es ist auch möglich, die Kontur der Nebenschneidkante 31e kleiner als die Kontur eines zu bearbeitenden bzw. herzustellenden Freistiches 13 zu gestalten. Die Freistichkontur wird dann durch eine entsprechende Vorschubbewegung der Schneidplatte 3 bei der Herstellung des Freistiches 13 erzeugt.
Die Nebenfreiflächen 34a bis 34d sind eben, während die Nebenfreifläche 34e der Kontur der Nebenschneidkante 31e folgt und dementsprechend räumlich gekrümmt verläuft. Gemeinsam ist allen Freiflächen, also den Hauptfreiflächen 33a bis 33d und den Nebenfreiflächen 34a bis 34e, dass sie sich in Richtung auf die untere Seitenfläche 26 der Schneidplatte 3 hin verjüngen. Die für die Zerspanung erforderlichen Freiwinkel sind somit in die Schneidplatte 3 fest eingearbeitet.
Für die Definition von Winkeln am Schneidkeil, nämlich Freiwinkel, Keilwinkel und Spanwinkel, wird folgendes festgestellt: Winkelangaben, die sich auf die Schneidplatte 3 selbst beziehen, sind Angaben im Werkzeugbezugssystem. Winkelangaben, die eine im Eingriff mit einem Werkstück befindliche Schneidplatte 3 betreffen, sind Angaben im Wirkbezugssystem.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn auch die Seitenflächen 27 bis 29 der Schneidplatte 3 sowie die hinteren Flächen 35 zwischen den Schneiden 3a bis 3d zur unteren Seitenfläche 26 der Schneidplatte 3 hin schräg verlaufen, so dass diese Flächen mit der oberen Seitenfläche 25 der Schneidplatte einen großen spitzen Winkel bzw. mit der unteren Seitenfläche 26 der Schneidplatte einen kleinen stumpfen Winkel einschließen. Durch diese schräge Gestaltung der Flächen 27 bis 29, 35 kann die Schneidplatte 3 beim Herstellungsprozess, insbesondere beim Sintern, problemlos der Sinterform entnommen werden.
Die Schräglage der beschriebenen Flächen an den Seiten der Schneidplatte 3 ist gut der Draufsicht auf die Schneidplatte gemäß 10a zu entnehmen. Die untere Seitenfläche 26 ist hier durch die gestrichelte Begrenzungslinie 24 dargestellt.
Die Schneidplatte 3 kann wenigstens eine Bohrung zur Befestigung in einem Werkzeughalter mittels einer Spannschraube aufweisen. Zusätzlich kann die Schneidplatte 3 und der zugehörige Werkzeughalter mit korrespondierenden Formschlusselementen (nicht dargestellt) versehen sein, um eine besonders stabile Befestigung der Schneidplatte 3 zu gewährleisten.
Bei der Schneidplatte 3 liegen die Spanflächen 32a bis 32d in der oberen Seitenfläche 25 der Schneidplatte. Dadurch ergibt sich in Bezug auf die Schneidplatte 3 ein Spanwinkel von 0°, bezogen auf das Werkzeugbezugssystem. Will man erreichen, dass sich bei der Zerspanung an den Hauptschneidkanten 30a bis 30d in Bezug auf die zu bearbeitenden Werkstückflächen positive Spanwinkel ergeben (Wirkbezugssystem), wird die Schneidplatte 3 geneigt in den Werkzeughalter eingebaut. Hierbei ist allerdings zu berücksichtigen, dass sich durch eine solche Einbaulage der Freiwinkel der Hauptfreiflächen 33a bis 33d verringert. Zum Ausgleich kann an diesen Stellen in die Schneidplatte 3 ein größerer Freiwinkel eingearbeitet sein.
Die Anwendung von positiven Spanwinkeln bei gleichzeitigem Verzicht auf einen geneigten Einbau der Schneidplatte ermöglicht eine Ausbildung der Schneidplatte 3D gemäß 10c. Die positive Schneidengeometrie betrifft die Hauptschneidkanten 30a bis 30d sowie die Nebenschneidkante 31e. Diese Schneidkanten weisen die gleiche Lage auf wie bei der Schneidplatte 3D gemäß den 10a und 10b. Die in die Schneidplatte eingearbeiteten positiven Spanwinkel entstehen durch die Neigung der Spanflächen 32a bis 32d. Hierzu ist in die obere Seitenfläche 25 der Schneidplatte 3 eine Vertiefung 43 eingearbeitet, die mit Abstand von der hinteren Seitenfläche 29 aus sich bis zu den Flächen 35 zwischen den Schneiden 3a bis 3d erstreckt. Die Vertiefung 43 nimmt von der Oberseite der Seitenfläche 25 aus in Richtung auf die Flächen 35 stetig ab. Dadurch hat die Vertiefung 43 ihre größte Tiefe am Übergang 44 zu den Flächen 35. Die Vertiefung 43 erstreckt sich von der Seitenfläche 28 bis in Höhe der gegenüberliegenden Seitenfläche 27. Die Breite der Vertiefung 43 im Bereich der Flächen 35 ist durch die Punkte 45, 46 der Übergangslinie 44 gekennzeichnet.
Die Spanflächen 32a bis 32c erstrecken sich jeweils zwischen den Nebenschneidkanten 31a bis 31c von den Hauptschneidkanten 30a bis 30c bis zur Verbindungslinie 44. Die Spanflächen 32a bis 32c sind entgegengesetzt zur Vertiefung 43 geneigt, wobei der Übergang zwischen den Spanflächen 32a bis 32c zur Vertiefung 43 durch die Übergangslinie 44 gebildet ist. Die Spanflächen 32a bis 32c erstrecken sich jeweils zwischen den Nebenschneidkanten 31a bis 31c von den Hauptschneidkanten 30a bis 30c aus bis zur Übergangslinie 44. Infolge ihrer Schräglage weisen die Spanflächen 32a bis 32c somit die für eine positive Spangeometrie erforderliche Neigung auf.
Längs der Hauptschneidkante 30d und längs der Nebenschneidkante 31e entsteht eine positive Schneidengeometrie dadurch, dass die Spanfläche 32d von den Schneidkanten 30d, 31e ausgehend auf den tiefer liegenden Endpunkt 46 der Übergangslinie 44 zuläuft. Damit weist auch die Spanfläche 32d die für eine positive Schneidengeometrie erforderliche Neigung auf.
Die positive Schneidengeometrie bewirkt eine Verringerung der Schnittkräfte. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 10c betrifft die positive Schneidengeometrie das axiale Einstechen in die Planflächen 11, 12 sowie analog das radiale Einstechen in die Rundflächen 14.
Beim Bearbeiten einer Werkstückfläche bei einer Vorschubbewegung B (4b), bei welcher die Spanbildung im Wesentlichen an den Nebenschneidkanten erfolgt, liegt lediglich an der Nebenschneidkante 31e eine positive Spangeometrie vor. Die Nebenschneidkanten 31a bis 31c weisen in Vorschubrichtung B keine positive Schneidengeometrie auf.
Die Schneidplatte 3D gemäß 10d weist im Unterschied zur vorigen Ausführungsform auch an den Nebenschneidkanten 31a bis 31c eine positive Schneidengeometrie auf. Die Schneidplatte entspricht in ihrer Form grundsätzlich den Schneidplatten gemäß den 10a, 10b und 10c. Die Spanflächen 32a bis 32c sind bei der Ausführungsform gemäß 10d dachförmig gestaltet. Von den Nebenschneidkanten 31a bis 31c ausgehend ist jede Spanfläche 32a bis 32c mit schräg nach innen geneigt verlaufenden Spanflächenabschnitten versehen. Anhand von 10e wird die Ausbildung der Spanflächen anhand der Spanfläche 32b näher beschrieben.
Die Spanfläche 32b hat die beiden geneigt verlaufenden Spanflächensegmente 32b1, die sich von den Nebenschneidkanten 31b aus nach innen erstrecken. Die beiden geneigten Spanflächensegmente 32b1 treffen in halber Breite der Spanfläche 32b an der Verbindungslinie 54 aufeinander. Sie definiert die größte Tiefe der durch die Spanflächensegmente 32b1 gebildeten Vertiefung 53. Die Verbindungslinie 54 hat den Anfangspunkt 56, der senkrecht unterhalb der Übergangslinie 44 liegt (10d). Der Anfangspunkt 57 der mittigen Verbindungslinie 54 liegt mit Abstand von der Hauptschneidkante 30b. Von diesem Anfangspunkt 57 aus verlaufen, in Draufsicht gemäß 10e gesehen, zu den beiden Enden der Hauptschneidkante 30b jeweils eine Verbindungslinie 55. Die Hauptschneidkante 30b und die Verbindungslinien 55 begrenzen ein dreieckförmiges Hauptschneidsegment 32b2. Auf die beschriebene Weise wird die Spanfläche 32b in drei Segmente 32b1 und 32b2 aufgeteilt, von denen sich die Hauptspanflächensegmente 32b1 von den Nebenschneidkanten 31b aus und das Spanflächensegment 32b2 von der Hauptschneidkante 30b aus erstrecken. Durch die Neigung der Hauptspanflächensegmente entsteht an den Nebenschneidkanten 31b eine positive Schneidengeometrie.
Auf die beschriebene Weise sind auch die Spanflächen 32a und 32c ausgebildet, so dass auch an den Nebenschneidkanten 31a und 31c eine positive Schneidengeometrie gebildet wird. Diese positive Schneidengeometrie an den Nebenschneidkanten 31a bis 31c reduziert die Schnittkräfte bei der Bearbeitung des Werkstückes und wirkt sich günstig auf die Bearbeitungsgenauigkeit aus.
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Übergänge zwischen den geneigten Bereichen der Spanflächen 32a bis 32c durch Kanten gebildet. Es ist ebenso möglich, den Übergang stetig bzw. weich auszubilden, etwa in Form von Radien. Die Zerspanwirkung so gestalteter Spanflächen ist gleich wie bei Spanflächen mit scharfen Übergängen.
Bei den anhand der 9a bis 9f beschriebenen Verfahrensabläufen wird vorteilhaft eine Schneidplatte eingesetzt, die längs der beschriebenen Vorschubrichtungen in einem Zug bewegt wird. Es ist aber auch möglich, die einzelnen Werkstückflächen 11, 12, 14 durch getrennte Schneidplatten zu bearbeiten, die jeweils wenigstens zwei mit Abstand voneinander liegende Schneiden aufweisen, die zumindest im Wesentlichen gleichzeitig Material von den entsprechenden Werkstückflächen abnehmen.
Schließlich ist es auch möglich, die Schneidplatte(n) so einzusetzen, dass für wenigstens zwei Verfahrensschritte auch zwei unterschiedliche Vorschubbahnen verwendet werden.

Claims

Verfahren zur spanenden Bearbeitung von Werkstückflächen an Werkstücken, insbesondere an Kurbelwellen, bei dem die Werkstückfläche bei der Bearbeitung rotiert und die Bearbeitung der Werkstückfläche mittels wenigstens zweier mit Abstand nebeneinander liegender, zumindest im Wesentlichen gleichzeitig arbeitender Schneiden einer Schneidplatte erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (3, 3A bis 3D) in einem ersten Verfahrensschritt längs einer ersten Bahn (A) von einer Ausgangsposition zum Einstechdrehen im Wesentlichen in axialer Richtung auf die Werkstückfläche (1, 11, 12) zu bis zu einer ersten Sollposition bewegt wird, dass anschließend die Schneidplatte (3, 3A bis 3D) in einem zweiten Verfahrensschritt längs einer quer zur ersten Bahn (A) liegenden zweiten Bahn (B) zum Plandrehen der Werkstückfläche (1, 11, 12) bis zu einer ersten radialen Sollposition bewegt wird, wobei das Plandrehen der Werkstückfläche (1, 11, 12) durch die beiden Schneiden (3a bis 3f) erfolgt, die zumindest im Wesentlichen gleichzeitig Material an der Werkstückfläche (1, 11, 12) bei der Bewegung längs der zweiten Bahn (B) abtragen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückfläche (1, 11, 12) in wenigstens zwei Verfahrensschritten durch Plandrehen bearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (3, 3A bis 3D) nach dem zweiten Verfahrensschritt quer von der Werkstückfläche (1, 11, 12) im Wesentlichen in axialer Richtung abgehoben, anschließend quer dazu versetzt und danach wieder im Wesentlichen in axialer Richtung auf einen noch nicht bearbeiteten Bereich (1b) der Werkstückfläche (1, 11, 12) zu bewegt wird, und dass die Schneidplatte (3, 3A bis 3D) erneut längs der zweiten Bahn (B) bis zu einer zweiten radialen Sollposition bearbeitet wird, wobei das Plandrehen des noch nicht bearbeiteten Bereiches (1b) der Werkstückfläche (1, 11, 12) durch die beiden Schneiden (3a bis 3f) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (3, 3A bis 3D) so gegen den noch nicht bearbeiteten Bereich (1b) der Werkstückfläche (1, 11, 12) im Wesentlichen axial bewegt wird, dass zumindest eine der Schneiden (3a bis 3f) in den bereits bearbeiteten Bereich (1a) der Werkstückfläche (1, 11, 12) gelangt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der zweiten Vorschubbahn (B) beim Plandrehen ein Freistich (13) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Freistich (13) durch eine Schneide (3d, 3g) erzeugt wird, deren Kontur im Wesentlichen der Kontur des Freistiches (13) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Freistich (13) durch eine programmierte Bahnbewegung der Schneide (3d, 3g) erzeugt wird.
Verfahren zur spanenden Bearbeitung von Werkstückflächen an Werkstücken, insbesondere an Kurbelwellen, bei dem erste und zweite seitliche Werkstückflächen, vorzugsweise Seitenwangen einer Kurbelwelle, und eine zylindrische Lagerfläche, vorzugsweise von Haupt/Hublagern einer Kurbelwelle, bearbeitet werden, wobei die Werkstückflächen während der Bearbeitung rotieren und bei dem die Lagerfläche durch wenigstens zwei mit Abstand nebeneinander liegende, zumindest im Wesentlichen gleichzeitig arbeitende Schneiden einer Schneidplatte bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schneidplatte (3, 3A bis 3D) in einem ersten Verfahrensschritt längs einer ersten Bahn (A) im Wesentlichen in axialer Richtung auf die erste Werkstückfläche (12) zu bis zu einer ersten axialen Sollposition bewegt wird, dass die Schneidplatte (3, 3A bis 3D) anschließend quer zur ersten Bahn (A) längs einer zweiten Bahn (B) in radialer Richtung bis zu einer ersten radialen Sollposition bewegt wird, wobei die Schneiden (3a bis 3d) zumindest im Wesentlichen die erste Werkstückfläche (12) durch Plandrehen bearbeiten, dass in einem nächsten Verfahrensschritt die Lagerfläche (14) durch Längsdrehen bearbeitet wird, bei dem in Achsrichtung der Lagerfläche (14) in zumindest einer axialen Hubbewegung wenigstens zwei Schneiden (3d bis 3g) bewegt werden, die in Achsrichtung der Lagerfläche (14) Abstand voneinander haben und zumindest im Wesentlichen gleichzeitig wirksam sind, und dass in einem weiteren Verfahrensschritt die zweite Werkstückfläche (11) durch Plandrehen bearbeitet wird, indem wenigstens zwei Schneiden (3g bis 3j) quer zur Achsrichtung der Lagerfläche (14) bewegt werden, wobei die Schneiden in Bewegungsrichtung Abstand voneinander haben und zumindest im Wesentlichen gleichzeitig arbeiten.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Verfahrensschritte mittels einer einzigen Schneidplatte (3, 3A bis 3D) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens zwei Verfahrensschritte eine zusammenhängende Vorschubbahn verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen wenigstens zwei Verfahrensschritten kein Schneidplattenwechsel durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens zwei Verfahrensschritte wenigstens zwei verschiedene Schneidplatten (3, 3A bis 3D) verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens zwei Verfahrensschritte wenigstens zwei verschiedene Vorschubbahnen verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen wenigstens zwei Verfahrensschritten wenigstens ein Schneidplattenwechsel durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der zweiten Bahn (B) die Schneidplatte (3, 3A bis 3D) mit ihren einen Schneiden (3a bis 3c) die seitliche Werkstückfläche (11, 12) und mit ihren anderen Schneiden (3d bis 3g) die Lagerfläche (14) durch Einstechdrehen bearbeitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (3, 3A bis 3D) am Ende der Bearbeitung der Lagerfläche (14) mit ihren Schneiden (3g bis 3j) durch Einstechdrehen die zweite seitliche Werkstückfläche (11) bearbeitet.
Schneideinsatz zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit zwei im Wesentlichen parallelen oberen und unteren Seitenflächen (25, 26), die durch seitliche Flächen (23, 27, 28) miteinander verbunden sind, und mit wenigstens zwei im Wesentlichen geradlinigen Hauptschneidkanten (30a bis 30d), die zumindest mit einem Hauptkantenabschnitt auf einer gemeinsamen Geraden liegen, wobei sich an die Hauptschneidkante (30d) eine im Wesentlichen kreissegmentförmige Nebenschneidkante (31e) vorzugsweise tangential und unmittelbar anschließt, das Kreissegment einen Mittelpunktswinkel (δ) von mindestens 90°, insbesondere mindestens 120°, aufweist und sich eine Nebenfreifläche (34e) von jedem Punkt der Nebenschneidkante (31e) in Richtung auf die Seitenfläche (26) verjüngt.
Schneideinsatz nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Seitenfläche (25) eine Vertiefung (43) aufweist, deren größte Tiefe durch eine Übergangslinie (44) gebildet wird, wobei die Länge der Übergangslinie (44) durch deren Endpunkte (45, 46) begrenzt wird.
Schneideinsatz nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanfläche (32d) von den Schneidkanten (30d, 30e) ausgehend auf den tiefer liegenden Endpunkt (46) der Übergangslinie (44) zuläuft.
Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zwischen den Nebenschneidkanten (31a bis 31c) erstreckenden Spanflächen (32a bis 32c) von den Hauptschneidkanten (30a bis 30c) bis zur Verbindungslinie (44) erstrecken.
Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanflächen (32a bis 32c) geneigt verlaufende Spanflächensegmente (32a1 bis 32c1) aufweist, die sich von den Nebenschneidkanten (31a bis 31c) bis zu einer Verbindungslinie (54) erstrecken.