DE102016102962B4

DE102016102962B4 - Schneidwerkzeug für Kurbelwellenfräsmaschine

Info

Publication number: DE102016102962B4
Application number: DE102016102962.9A
Authority: DE
Inventors: Manabu Tsujino
Original assignee: Komatsu NTC Ltd
Current assignee: Komatsu NTC Ltd
Priority date: 2015-03-04
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2036-02-20
Also published as: JP2016159415A; JP6502124B2; DE102016102962A1

Abstract

Schneidwerkzeug (20) für eine Kurbelwellenfräsmaschine (1) umfassend einen scheibenförmigen Schneidwerkzeugkörper (21), der eine an einer Hauptspindel (12) gesicherte Hauptspindelmontagefläche (21a) und eine Mehrzahl von Schneiden (22, 23), die an einem äußeren peripheren Teil des Schneidwerkzeugkörpers (21) montiert sind, umfasst,wobei das Schneidwerkzeug (20) die Bearbeitung einer zu bearbeitenden Kurbelwelle (105) derart ausführt, dass die Mehrzahl der Schneiden (22, 23) mit der Kurbelwelle (105) in Kontakt gebracht werden, während der Schneidwerkzeugkörper (21) durch Drehbetrieb der Hauptspindel (12) rotiert,wobei das Schneidwerkzeug (20) ferner eine Mehrzahl an Halteplatten (25, 26) mit einer größeren äußeren Form als die Hauptspindelmontagefläche (21a) des Schneidwerkzeugkörpers (21) und eine Mehrzahl an viskoelastischen Elementen (27, 28), die jeweils ein Federelement und ein Dämpferelement ausbilden, umfasst, undwobei die Mehrzahl an Halteplatten (25, 26) und die Mehrzahl an viskoelastischen Elementen (27, 28) in abwechselnd gestapelter Reihenfolge angeordnet und die Halteplatten (25, 26) über die viskoelastischen Elemente (27, 28) mit einer Scheibenoberfläche des Schneidwerkzeugs (21) gekoppelt sind.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schneidwerkzeug für eine Kurbelwellenfräsmaschine, und insbesondere auf ein außenverzahntes Schneidwerkzeug, das auf einer Außenfräsmaschine verwendet wird.
Stand der Technik
Üblicherweise führt eine Außenfräsmaschine mittels eines außenverzahnten Schneidwerkzeugs das Fräsen einer Kurbelwelle durch, die zum Beispiel in einem Motor eines Automobils verwendet wird.
Wie in 6(a) gezeigt, ist ein außenverzahntes Schneidwerkzeug 100 aus einem scheibenförmigen Schneidwerkzeugkörper 103, der einen an der Hauptspindel 101 der Außenfräsmaschine gesicherten Hauptspindelmontageflächenteil 102 und einer Mehrzahl an Schneiden 104 aufweist, die an einem äußeren peripheren Teil des Schneidwerkzeugkörpers 103 montiert sind, aufgebaut. Eine Kurbelwelle 105, die mit einem solchen außenverzahnten Schneidwerkzeug 100 bearbeitet wird, weist, wie in 6(b) gezeigt, Hauptlager 106, Kurbelzapfenlager 107, Kurbelarme 108 zur Verbindung der Lager 106, 107 und Gegengewichte 109 auf, welche jeweils einstückig mit dem Kurbelarm 108 ausgebildet sind und sich in entgegengesetzter Richtung der Kurbelzapfenlager 107 erstrecken.
Die Außenfräsmaschine führt die Bearbeitung der Kurbelwelle 105 mittels Rotieren des Schneidwerkzeugs 100 durch Drehbetrieb der Hauptspindel 101 der Außenrundfräsmaschine, Rotation der Kurbelwelle 105 um die Achse der Hauptlager 106 durch einen Drehbetrieb von Spannfuttern (nicht gezeigt), welche jeweils die Enden der Kurbelwelle 105 lagern, und durch Inkontaktbringen der Schneiden 104 des Schneidwerkzeugs 100 mit dem Kurbelzapfenlager 107 und dem Übrigen der Kurbelwelle 105, durch.
Um den äußeren Umfang des Kurbelzapfenlagers 107 und die jeweiligen inneren Oberflächen der benachbarten Gegengewichte 109 zu bearbeiten, muss das Schneidwerkzeug 100 zwischen die benachbarten Gegengewichte 109 gelangen. Dementsprechend gibt es in Abhängigkeit von der Form der Kurbelwelle 105 Fälle, in denen ein Teil des Schneidwerkzeugkörpers 103, der sich in radialer Richtung außerhalb des Hauptspindelmontageflächenteils 102 befindet, in der Dicke reduziert ist, im Vergleich zu dem Hauptspindelmontageflächenteil 102 des Schneidwerkzeugkörpers 103. In solchen Fällen treten Eingriffskräfte auf, wenn die Schneiden 104 in die Kurbelwelle 105 schneiden, wobei während der Bearbeitung von den Schneiden 104, von Positionen die entlang der Dicke des Schneidwerkzeugkörpers 103 gestaffelt sind, Eingriffskräfte auf den Schneidwerkzeugkörper 103 in einer alternierenden Weise wiederholt wirken, da zum Beispiel die Anordnung der Mehrzahl der Schneiden 104 an einem äußeren peripheren Teil des Schneidwerkzeugkörpers 103 montiert ist. Aus diesem Grund kann der im Vergleich zu dem Hauptspindelmontageflächenteil 102 radial äußere Teil des Schneidwerkzeugkörpers 103 Membranschwingungen erfahren. Die Membranschwingungen verursachen Rattermarken, die zur Lärmerzeugung, einer verkürzten Werkzeuglebensdauer, erhöhten Durchlaufzeiten, usw. führen. Daher ist es angezeigt die Membranschwingungen zu unterdrücken.
Als Techniken, die möglicherweise Membranschwingungen unterdrücken können, werden solche mit Dämpfungselementen vorgeschlagen (vgl, zum Beispiel JP 2009 - 050983 A und JP 2004-202648 A ).
Die Technik, die in der JP. 2009-050983 A zur Unterdrückung der Ratterschwingungen in Verbindung mit der Bearbeitung offenbart wird, ist wie folgt. Wie in 6(c) gezeigt, ist ein viskoelastischer Körper 111 in der Umgebung eines vorderen Endteils eines starren Körpers 110 vorgesehen und der andere vordere Teil des starren Körpers 110 hat eine Form, so dass dieser von einer Hülse 112 gehalten werden kann. Mit dem starren Körper 110 und einem Schaft 113 eines Schneidwerkzeugs, der durch die Hülse 112 gestützt wird, ist der starre Körper 110 in Anschlag mit dem Schaft 113 über den viskoelastischen Körper 111.
Die Technik, die in der JP 2004-202648 A offenbart ist, verhindert Vibrationen, die durch Eingriffskräfte verursacht werden, welche generiert werden, wenn die Schneide eingreift und aufgrund von Schnittunterbrechungen, durch das Vorsehen eines Zwischenelements 118, das aus einem Material hergestellt ist, das ein geringeres Elastizitätsmodul und einen höheren Dämpfungsfaktor aufweist als der Schneidwerkzeugkörper 117, zwischen einer ersten Schneidwerkzeugkomponente 115 und einer zweiten Schneidwerkzeugkomponente 116 gemäß 6(d).
Die Techniken, die in der JP 2009-050983 A und der JP 2004-202648 A beschrieben sind, können jedoch problematischer Weise keine Membranschwingungen unterdrücken, wenn diese auf das oben genannte außenverzahnte Schneidwerkzeug 100 ausgeübt werden, weil diese, obwohl ihre Strukturen definitiv die Ratterschwingungen oder Ähnliches eines stabförmigen Schneidwerkzeugs unterdrücken können, nicht geeignet sind, um die Membranschwingungen des scheibenförmigen Schneidwerkzeugs zu unterdrücken.
Ein Fräser für einen Kurbelwellenfräser, der einen scheibenförmigen Schneidwerkzeugkörper mit einer an einer Hauptspindel befestigten Hauptspindelmontagefläche und einer Vielzahl von Schneiden, die an einem äußeren Umfangsteil des Schneidwerkzeugkörpers montiert sind, umfasst, ist aus der DE 199 48 891 A1 bekannt. Der Fräser umfasst eine Halteplatte mit einer größeren Außenform als die Hauptspindelmontagefläche des Schneidwerkzeugkörpers und ein viskoelastisches Element, das die Feder- und Dämpfungseigenschaft eines Feder- und eines Dämpferelementes aufweist, wobei die Halteplatte über das viskoelastische Element mit einer Scheibenoberfläche des Schneidwerkzeugs gekoppelt ist.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, das vorstehend diskutierte Problem zu lösen und zielt darauf ab, ein Schneidwerkzeug für eine Kurbelwellenfräsmaschine bereitzustellen, das in der Lage ist, Membranschwingungen zu unterdrücken, die bei der Bearbeitung auftreten.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Schneidwerkzeug für eine Kurbelwellenfräsmaschine umfassend einen scheibenförmigen Schneidwerkzeugkörper, der eine an einer Hauptspindel gesicherte Hauptspindelmontagefläche und eine Mehrzahl von Schneiden, die an einem äußeren peripheren Teil des Schneidwerkzeugkörpers montiert sind, umfasst, wobei das Schneidwerkzeug die Bearbeitung einer zu bearbeitenden Kurbelwelle derart ausführt, dass die Mehrzahl der Schneiden mit der Kurbelwelle in Kontakt gebracht werden während der Schneidwerkzeugkörper durch Drehbetrieb der Hauptspindel rotiert, wobei das Schneidwerkzeug ferner eine Mehrzahl an Halteplatten mit einer größeren äußeren Form als die Hauptspindelmontagefläche des Schneidwerkzeugkörpers und eine Mehrzahl an viskoelastischen Elementen, die jeweils ein Federelement und ein Dämpferelement ausbilden, umfasst, und wobei die Mehrzahl an Halteplatten und die Mehrzahl an viskoelastischen Elementen in abwechselnd gestapelter Reihenfolge angeordnet und die Halteplatten über die viskoelastischen Elemente mit einer Scheibenoberfläche des Schneidwerkzeugs gekoppelt sind.
Ferner ist bevorzugt, dass ein Befestigungsmechanismus ausgebildet ist, der eine Einstellung einer von der Mehrzahl an Halteplatten bei zwischengeschalteten viskoelastischen Elementen auf den Schneidwerkzeugkörper ausgeübten Druckkraft zulässt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Halteplatten, die eine größere äußere Form als die Hauptspindelmontagefläche des Schneidwerkzeugkörpers haben, mit der scheibenförmigen Fläche des Schneidwerkzeugkörpers über die viskoelastischen Elemente, die die Feder- und Dämpfungseigenschaft eines Federelements und eines Dämpferelements haben, gekoppelt, so dass, wenn ein Teil des Schneidwerkzeugkörpers der radial außerhalb der Hauptspindelmontagefläche liegt Membranschwingungen erfährt, die Membranschwingungen von den Halteplatten aufgenommen werden und diese dadurch Vibrationen erfahren, die wiederum durch die viskoelastischen Elemente gedämpft werden, wodurch die Membranschwingungen des Schneidwerkzeugkörpers unterdrückt werden. Folglich können Resonanzphänomene im Bereich der Eigenfrequenz des Schneidwerkzeugs und Rattermarken unterdrückt werden.
Durch das Vorsehen der Mehrzahl von Halteplatten und der Mehrzahl von viskoelastischen Elementen in abwechselnd gestapelter Reihenfolge wird eine effektivere Unterdrückung der Membranschwingung des Schneidwerkzeugkörpers in einem breiten Frequenzband erreicht.
Durch Ausbildung eines Befestigungsmechanismus, der eine Einstellung der Druckkraft erlaubt, die von den Halteplatten auf den Schneidwerkzeugkörper mit den zwischengeschalteten viskoelastischen Elementen wirkt, können die viskoelastischen Elemente eine erhöhte Federkonstante haben, wenn der Befestigungsmechanismus die Druckkraft erhöht, wohingegen die viskoelastischen Elemente eine geringere Federkonstante haben können, wenn die Druckkraft verringert wird. Durch solche einfachen Einstellungen können die Federkonstanten der viskoelastischen Elemente hinsichtlich der Unterdrückung von Membranschwingungen optimiert werden.
Figurenliste

1 ist eine allgemeine perspektivische Ansicht der Kurbelwellenfräsmaschine mit einem Schneidwerkzeug gemäß einem exemplarischen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
2 zeigt ein Schneidwerkzeug gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, wobei 2(a) eine Vorderansicht des Schneidwerkzeugs und 2(b) eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Schneidwerkzeugs ist.
3 ist eine vergrößerte Ansicht der Einzelheit A aus 2.
4 ist eine Darstellung, die die Struktur der Bolzenverriegelungsvorrichtungen zeigt.
5 zeigt Graphen, die die Effekte der Verhinderung von Membranschwingungen veranschaulichen, wobei 5(a) der Fall ist, wenn eine Halteplatte und ein viskoelastisches Element angebracht sind und 5(b) der Fall ist, wenn zwei Halteplatten und zwei viskoelastische Elemente angebracht sind.
6 stellt herkömmliche Techniken dar.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Ein konkretes exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Schneidwerkzeugs für eine Kurbelwellenfräsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung, ist im Folgenden mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen dargelegt.
(Kurzbeschreibung der Kurbelwellenfräsmaschine)
Eine Kurbelwellenfräsmaschine 1 gemäß 1, auch Außenfräsmaschine genannt, ist eine Maschine zum Fräsen eines äußeren Umfangs eines Kurbelzapfenlagers 107 (vgl. 6(b)) und jeweils innerer Flächen der benachbarten Gegengewichte 109 einer Kurbelwelle 105 durch Verwendung eines rotierenden außenverzahnten Schneidwerkzeugs.
In dieser Kurbelwellenfräsmaschine 1 sind zwei drehbeweglich unterstützende Vorrichtungen 3 zur Lagerung der jeweiligen Enden der zu bearbeitenden Kurbelwelle 105 und zum Rotieren der Kurbelwelle 105 am jeweiligen linken und rechten Ende einer Vorderseite eines Maschinenbetts 2 vorgesehen, das die Basis der Fräsmaschine 1 bildet.
Die drehbeweglich unterstützenden Vorrichtungen 3 sind an ihren Körpern mit jeweils drehbaren Spannfuttern 5 ausgestattet, die die jeweiligen Enden der Kurbelwelle 105 durch Betrieb von Spannzylindern 4 festhalten. Jedes Spannfutter 5 ist rotierend durch einen Drehantriebsmotor 6 in C-Achsrichtung angetrieben um dadurch die Kurbelwelle 105 zu lagern und zu rotieren.
Eine zusätzliche Stütze 7, welche ein Hauptlager 106 der Kurbelwelle 105 festhält, um die Rotation des Hauptlagers 106 zu stützen, ist zwischen den zwei drehbeweglich unterstützenden Vorrichtungen 3 angeordnet. Die Verwendung einer zusätzlichen Stütze 7 zum Stützen der Kurbelwelle 105 verbessert die Biegesteifigkeit der Kurbelwelle 105 gegenüber einer Schnittkraft.
Zwei Schneidwerkzeugantriebseinheiten 8 sind jeweils hinter den zwei drehbeweglich unterstützenden Vorrichtungen 3 angeordnet. Diese Schneidwerkzeugantriebseinheiten 8 sind jeweils auf einem Sattel 9 eines Paares linker und rechter Sättel 9 angeordnet und sind mittels eines Z-Achsen Antriebsmotors 10 entlang einer Achse (Z-Achse) der Kurbelwelle 105 sowie mittels eines X-Achsen Antriebsmotors 11 entlang einer Achse (X-Achse) senkrecht zu der Achse der Kurbelwelle 105 bewegbar.
Hauptspindeln 12, die an den jeweiligen Schneidwerkzeugantriebseinheiten 8 angeordnet sind, so dass sich diese entlang der Z-Achse gegenüber liegen, sind jeweils mit einem außenverzahnten Schneidwerkzeug 20 montiert. Das Schneidwerkzeug 20 wird dadurch drehbar angetrieben, dass Drehkraft von einem Hauptspindelmotor 13 auf die Hauptspindel 12 über einen Kraftübertragungsmechanismus 14 übertragen wird.
Mit Bezug auf hauptsächlich 2 bis 4 erfolgt nachfolgend eine detaillierte Beschreibung des außenverzahnten Schneidwerkzeugs 20.
(Kurzbeschreibung des Schneidwerkzeugs)
Wie 2(a) und 2(b) zeigen, weist das Schneidwerkzeug 20 einen scheibenförmigen Schneidwerkzeugkörper 21 und eine Mehrzahl von Schneiden 22, 23 auf, die an einem äußeren peripheren Teil des Schneidwerkzeugkörpers 21 montiert sind.
(Beschreibung des Schneidwerkzeugkörpers)
Der Schneidwerkzeugkörper 21 weist eine Hauptspindelmontagefläche 21a, einen starken Wandungsteil 21b und einen schwachen Wandungsteil 21c auf.
Die Hauptspindelmontagefläche 21a ist eine Fläche, die in engen Kontakt mit der Hauptspindel 12 kommt, wenn der Schneidwerkzeugkörper 21 mit einer seiner scheibenförmigen Flächen, die zur Hauptspindel 12 gerichtet ist, auf die Hauptspindel 12 montiert wird. Diese Hauptspindelmontagefläche 21a ist ein Teil, das durch einen vorbestimmten Durchmesser D₁ , basierend auf dem Mittelpunkt des Schneidwerkzeugkörpers 21, definiert wird und lösbar auf der Hauptspindel 12 durch allgemein bekannte Befestigungsmittel (nicht dargestellt) gesichert ist.
Der starke Wandungsteil 21b ist ein Teil, das durch einen vorbestimmten Durchmesser D₂, der größer als der Durchmesser D₁ der Hauptspindelmontagefläche 21a ist, definiert ist, das die Hauptspindelmontagefläche 21a aufweist und das relativ dick ist. Es sei angemerkt, dass der starke Wandungsteil 21b die Form eines abgeschnittenen Kegels hat, dessen Durchmesser in Richtung von der vorstehend erwähnten scheibenförmigen Oberfläche des Schneidwerkzeugkörpers 21 in Richtung der anderen scheibenförmigen Oberfläche des Schneidwerkzeugkörpers 21 zunimmt.
Der schwache Wandungsteil 21c liegt radial außerhalb von dem starken Wandungsteil 21b und hat einen Umfang, der durch einen vorbestimmten Durchmesser D₃ definiert wird und ist einstückig mit dem starken Wandungsteil 21b ausgebildet. Der schwache Wandungsteil 21c weist gegenüber dem starken Wandlungsteil 21b eine reduzierte Dicke auf und ist derart geformt, dass dieser zwischen die benachbarten Gegengewichte 109 (vgl. 6) der Kurbelwelle gelangt. Um eine Gewichtsreduktion zu erreichen, haben der Schneidwerkzeugkörper 21 und die erste und zweite Halteplatte 25, 26 (die nachfolgend beschrieben werden) jeweils ein rundes Loch dessen Größe zu keinem Festigkeitsproblem führt.
(Beschreibung der Schneiden)
Die Mehrzahl der Schneiden 22, 23 umfassen insbesondere die Mehrzahl der Schneiden 22 zur Bearbeitung eines äußeren Umfangs des Kurbelzapfenlagers 107 (vgl. 6(b)) und die Mehrzahl der Schneiden 23 zur Bearbeitung der jeweiligen inneren Oberflächen von den benachbarten Gegengewichten 109.
Die Mehrzahl der Schneiden 22 sind umfänglich in festgelegten Intervallen auf einer äußeren peripheren Fläche des schwachen Wandungsteil 21c des Schneidwerkzeugkörpers 21 montiert und sind entlang der Dicke des schwachen Wandungsteils 21c gegeneinander versetzt um abnehmbar zu sein.
Die Mehrzahl der Schneiden 23 sind auf beiden Seiten des schwachen Wandungsteil 21c des Schneidwerkzeugkörpers 21 in Zickzackanordnung entlang des Umfangs des schwachen Wandungsteils 21c abnehmbar montiert.
Wie in den 2(a) und 2(b) sowie in 3 gezeigt, ist die Mehrzahl der Halteplatten 25, 26 und eine Mehrzahl von viskoelastischen Elementen 27, 28 auf der anderen scheibenförmigen Oberfläche des Schneidwerkzeugkörpers 21 in abwechselnd gestapelter Reihenfolge montiert.
(Beschreibung der Halteplatten)
Die Mehrzahl der Halteplatten 25, 26 umfassen die erste Halteplatte 25 und die zweite Halteplatte 26.
Wie in 2(b) gezeigt, ist die erste Halteplatte 25 derart geformt, dass sie die Form einer Scheibe aufweist, mit einem vorbestimmten Durchmesser D₄ , der größer ist als der Durchmesser D₁ der Hauptspindelmontagefläche 21a und der sich geringfügig radial auswärts über eine Grenze zwischen dem starken Wandungsteil 21b und dem schwachen Wandungsteil 21c erstreckt. Diese Halteplatte 25 hat vor dem Hintergrund Membranschwingungen in einer breiten Frequenzregion einheitlich zu unterdrücken, relativ gesehen eine erhöhte Dicke. Vor dem Hintergrund der Unterdrückung von Membranschwingungen ist es bevorzugt, dass der Durchmesser D₄ der ersten Halteplatte 25 einen Maximalwert festlegt, der es nicht erlaubt, dass die erste Halteplatte 25 mit dem Gegengewicht 109 in Eingriff gelangt, wenn der schwache Wandungsteil 21c zwischen die benachbarten Gegengewichte 109 (vgl. 6(b) zur Bearbeitung des äußeren Umfangs des Kurbelzapfenlagers 107 gelangt. Ferner bevorzugt ist, dass eine äußere Ecke der Halteplatte 25 entsprechend abgeschrägt ist. Die zweite Halteplatte 26 ist scheibenförmig geformt, mit einem vorbestimmten Durchmesser D₅ , der größer ist als der Durchmesser D₁ der Hauptspindelmontagefläche 21a und der geringfügig kleiner ist als der Durchmesser D₄ der ersten Halteplatte 25, und der in der Dicke gegenüber der ersten Halteplatte 25 reduziert ist.
(Beschreibung der viskoelastischen Elemente)
Die Mehrzahl der viskoelastischen Elemente 27, 28 umfassen das erste viskoelastischen Element 27 und das zweite viskoelastische Element 28 und bilden jeweils ein Federelement, ein Dämpferelement und eine nichtlineare Federkonstante aus. Mit anderen Worten, wenn die viskoelastischen Elemente 27, 28 unter einer Last verformt werden, variieren die Federkonstanten der viskoelastischen Elemente 27, 28 entsprechend der Größe der Last. Die ersten und zweiten viskoelastischen Elemente 27, 28 sind jeweils hergestellt aus beispielsweise einer Gummischicht, die eine vorbestimmte Dicke hat und jeweils der Form der ersten und zweiten Halteplatten 25, 26 entspricht.
(Beschreibung des Befestigungsmechanismus)
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das erste viskoelastische Element 27, die erste Halteplatte 25, das zweite viskoelastische Element 28 und die zweite Halteplatte 26 in dieser Reihenfolge auf der scheibenförmigen Oberfläche des Schneidwerkzeugkörpers 21, wie in 3 gezeigt, gestapelt. Um die Druckkraft einzustellen, welche auf den Schneidwerkzeugkörper 21 von den so gestapelten Halteplatten 25, 26 mit den zwischengeschalten viskoelastischen Elementen 27, 28 wirkt, ist ein Befestigungsmechanismus 30 ausgebildet.
Wie in 2(a) gezeigt, ist der Befestigungsmechanismus 30 zusammengesetzt aus ersten Bolzen 31 und zweiten Bolzen 32, die entlang des Umfangs des Schneidwerkzeugkörpers 21 angeordnet sind. Die ersten Bolzen 31 sind gleichmäßig angeordnet (alle 60 Grad) und sind jeweils in den Schneidwerkzeugkörper 21 durch die entsprechenden äußeren peripheren Teile der Halteplatten 25, 26 und der viskoelastischen Elemente 27, 28 geschraubt, wobei die zweiten Bolzen 32 gleichmäßig angeordnet sind (alle 90 Grad) und jeweils in den Schneidwerkzeugkörper 21 durch die entsprechenden inneren peripheren Teile der Halteplatten 25, 26 und der viskoelastischen Elemente 27, 28 geschraubt sind. Die Federkonstanten der viskoelastischen Elemente 27, 28 können durch Erhöhen der Druckkraft durch Festziehen der Bolzen 31, 32 erhöht werden. Andererseits können die Federkonstanten der viskoelastischen Elemente 27, 28 reduziert werden durch Reduzierung der Druckkraft durch Lösen der Bolzen 31, 32. Durch solch eine einfache Einstellung können die Federkonstanten der viskoelastischen Elemente 27, 28 zur Unterdrückung der Membranschwingungen optimiert werden.
(Beschreibung der Bolzenverriegelungsvorrichtungen)
Die ersten Bolzen 31 und die zweiten Bolzen 32 üben eine Axialspannung zwischen der Halteplatte 25 und dem Schneidwerkzeugkörper 21 sowie zwischen der Halteplatte 26 und dem Schneidwerkzeugkörper 21 aus, und umgeben die viskoelastischen Elemente 27, 28. Es ist daher wahrscheinlich, dass diese Bolzen 31, 32 sich lösen, zum Beispiel aufgrund von Stößen, welche bei der Bearbeitung auftreten. Dementsprechend sind eine erste Bolzenverriegelungsvorrichtung 35 und eine zweite Bolzenverriegelungsvorrichtung 36 auf der zweiten Halteplatte 26 ausgebildet um zu verhindern, dass sich die jeweiligen ersten und zweiten Bolzen 31, 32 lösen.
Wie in 4(a) gezeigt, ist die zweite Bolzenverriegelungsvorrichtung 36 zusammengesetzt aus einer Verriegelungsplatte 41 und einem Paar Befestigungsbolzen 42 zum Befestigen der Verriegelungsplatte 41 an der zweiten Halteplatte 26.
Die Verriegelungsplatte 41 weist in ihrem Zentrum einen Eingriffsteil 43 auf, der mit dem hexagonalen Kopf des zweiten Bolzens 32 in Eingriff bringbar ist. Der Eingriffsteil 43 ist eine Öffnung, die durch zwei hexagonale Löcher ausgebildet ist, die mit dem Kopf des zweiten Bolzen 32 in Eingriff bringbar sind und die sich derart überdecken, dass sie 30 Grad außer Phase miteinander sind. Somit fängt der Eingriffsteil 43 den zweiten Bolzen alle 30 Grad.
Die Verriegelungsplatte 41 ist mit nach außen gebogen bogenförmigen Langlöchern 44 an ihren jeweiligen linken und rechten Seitenteilen ausgebildet, die sich gegenüber dem Eingriffsteil 43 einander gegenüber liegen. Durch die jeweiligen Langlöcher 44 kann das Paar Befestigungsbolzen 42 in die zweite Halteplatte 26 geschraubt werden.
In der zweiten Bolzenverriegelungsvorrichtung 36 weist die Verriegelungsplatte 41 eine Mehrzahl von Winkelpositionseinstellungen entlang der Länge des Langlochs 44 auf, um gegenüber dem zweiten Bolzen 32 einstellbar zu sein. Mit der Verriegelungsplatte 41 in einer aus der Mehrzahl von Winkelpositionen gegenüber dem zweiten Bolzen 32 ausgewählten Winkelposition, wird das Paar Befestigungsbolzen 42 festgezogen, während der Eingriffsteil 43 mit dem Kopf des zweiten Bolzen 32 in Eingriff steht, wodurch ein Lösen des zweiten Bolzens 32 fehlerfrei verhindert wird.
Wie in 4(b) gezeigt, ist die erste Bolzenverriegelungsvorrichtung 35 gleich der zweiten Bolzenverriegelungsvorrichtung 36 ausgebildet, abgesehen davon, dass die Vorrichtung 35 anstelle einer Verriegelungsplatte 41 eine Verriegelungsplatte 46 mit einem Eingriffsteil 45 aufweist, dessen Form eine nach außen öffnende Nut ist, die in etwa die Hälfte Eingriffsteils 43 der Verriegelungsplatte 41 ausmacht. Mit der Verriegelungsplatte 46 in einer aus der Mehrzahl von Winkelpositionen gegenüber dem ersten Bolzen 31 ausgewählten Winkelposition, wird das Paar Befestigungsbolzen 42 festgezogen, während der Eingriffsteil 45 mit dem Kopf des ersten Bolzen 31 in Eingriff steht, wodurch ein Lösen des ersten Bolzens 31 fehlerfrei verhindert wird.
Durch die Verwendung des Schneidwerkzeugs 20 mit der oben beschriebenen Struktur führt die Kurbelwellenfräsmaschine 1 gemäß 1 die Bearbeitung der Kurbelwelle 105 durch, mittels Rotieren des Schneidwerkzeugs 20 durch Betrieb des Hauptspindelmotors 13, mittels Rotieren der Kurbelwelle 105 um die Achse des Hauptlagers 106 (vgl. 6(b)) durch Betrieb des Drehantriebsmotors 6 in C-Achsrichtung und in Eingriff bringen der Schneiden 22, 23 mit, zum Beispiel, dem Kurbelzapfenlager 107 der Kurbelwelle 105 durch Positioniersteuerung des Schneidwerkzeugs 20 durch Vorschubssteuerung des Sattels 9, die durch den Antriebsmotor 11 in X-Achsrichtung und den Antriebsmotor 10 in Z-Achsrichtung durchgeführt wird.
Wenn zum Beispiel der äußere Umfang des Zapfenlagers 107 durch die Mehrzahl der Schneiden 22 bearbeitet wird, während die jeweiligen inneren Flächen der benachbarten Gegengewichte 109 durch die Mehrzahl der Schneiden 23 bearbeitet werden, wird eine Eingriffskraft, die verursacht wird, wenn die Schneiden 22, 23 in die Kurbelwelle 105 schneiden, derart von den Schneiden 22, 23 auf den Schneidwerkzeugkörper 21 ausgeübt, dass die Eingriffskraft wiederholt in alternierender Weise von entlang der Dicke des Schneidwerkzeugkörpers 21 gestaffelten Positionen wirkt. Dies ist zum Beispiel wegen der Anordnung der Schneiden 22, 23 so, weil die Mehrzahl der Schneiden 22 umfänglich in festgelegten Intervallen an der äußeren peripheren Fläche des schwachen Wandungsteils 21c des Schneidwerkzeugkörpers 21 montiert und entlang der Dicke des schwachen Wandungsteils 21c gegeneinander versetzt sind, wobei die Mehrzahl der Schneiden 23 auf beiden Seiten des schwachen Wandungsteils 21c des Schneidwerkzeugkörpers 21 in Zickzackanordnung entlang des Umfangs des schwachen Wandungsteils 21c vorgesehen ist. Demnach kann der gegenüber der Hauptspindelmontagefläche 21a radial äußere Teil des Schneidwerkzeugkörpers 21 Membranschwingungen erfahren. Es sei angemerkt, dass Hauptspindelmontagefläche 21a kaum Membranschwingungen erfährt, weil diese Fläche 21a fest auf der Hauptspindel 12 gesichert ist.
(Beschreibung der Effekte)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Halteplatten 25, 26, die jeweils eine größere äußere Form aufweisen als die Hauptspindelmontagefläche 21a des Schneidwerkzeugkörpers 21, mit der anderen scheibenförmigen Oberfläche des Schneidwerkzeugkörpers 21 über die viskoelastischen Elemente 27, 28, die jeweils ein Federelement und ein Dämpferelement ausbilden, verbunden, so dass wenn der Teil des Schneidwerkzeugkörpers 21, der sich radial außerhalb der Hauptspindelmontagefläche 21a befindet, Membranschwingungen erfährt, die Halteplatten 25, 26 die Membranschwingungen aufnehmen und dadurch Vibrationen erfahren, welche wiederum durch die viskoelastischen Elemente 27, 28 gedämpft werden. Hierdurch können in erster Linie quartäre Schwingungen in einem breiten Frequenzband fehlerfrei unterdrückt werden, wie aus dem Graphen gemäß 5(b) erkennbar ist. Resonanzschwingungen im Bereich der Eigenfrequenz des Schneidwerkzeugs 20 können somit unterdrückt werden, wodurch Rattermarken unterdrückt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Mehrzahl der Haltplatten 25, 26 und die Mehrzahl der viskoelastischen Elemente 27, 28 auf der anderen scheibenförmigen Oberfläche des Schneidwerkzeugkörpers 21 in abwechselnder Reihenfolge gestapelt montiert, wodurch eine effektivere Unterdrückung der Membranschwingungen des Schneidwerkzeugkörpers 21 in dem breiten Frequenzband ermöglicht wird als in einem Fall, bei dem nur eine Halteplatte 25 und ein viskoelastisches Element 27 gestapelt sind. Dies ist aus einem Vergleich zwischen den Graphen der 5(b) und einem Graphen der 5(a) klar ersichtlich.
Die vorstehende Beschreibung wurde durchgeführt anhand des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs für die Kurbelwellenfräsmaschine. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Struktur gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel beschränkt und erlaubt Variationen der Struktur ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug für eine Kurbelwellenfräsmaschine hat die charakteristische Fähigkeit, dazu in der Lage zu sein, Membranschwingungen im Zusammenhang mit der Bearbeitung zu unterdrücken und ist deshalb geeignet für die Verwendung als außenverzahntes Schneidwerkzeug, das auf einer Außenfräsmaschine verwendet wird, um Rattermarken zu vermeiden.
Bezugszeichenliste

1: Kurbelwellenfräsmaschine
12: Hauptspindel
20: Schneidwerkzeug
21: Schneidwerkzeugkörper
21a: Hauptspindelmontagefläche
22, 23: Schneiden
25, 26: Halteplatten
27, 28: viskoelastisches Element
30: Befestigungsmechanismus.
105: Kurbelwelle

Claims

Schneidwerkzeug (20) für eine Kurbelwellenfräsmaschine (1) umfassend einen scheibenförmigen Schneidwerkzeugkörper (21), der eine an einer Hauptspindel (12) gesicherte Hauptspindelmontagefläche (21a) und eine Mehrzahl von Schneiden (22, 23), die an einem äußeren peripheren Teil des Schneidwerkzeugkörpers (21) montiert sind, umfasst, wobei das Schneidwerkzeug (20) die Bearbeitung einer zu bearbeitenden Kurbelwelle (105) derart ausführt, dass die Mehrzahl der Schneiden (22, 23) mit der Kurbelwelle (105) in Kontakt gebracht werden, während der Schneidwerkzeugkörper (21) durch Drehbetrieb der Hauptspindel (12) rotiert, wobei das Schneidwerkzeug (20) ferner eine Mehrzahl an Halteplatten (25, 26) mit einer größeren äußeren Form als die Hauptspindelmontagefläche (21a) des Schneidwerkzeugkörpers (21) und eine Mehrzahl an viskoelastischen Elementen (27, 28), die jeweils ein Federelement und ein Dämpferelement ausbilden, umfasst, und wobei die Mehrzahl an Halteplatten (25, 26) und die Mehrzahl an viskoelastischen Elementen (27, 28) in abwechselnd gestapelter Reihenfolge angeordnet und die Halteplatten (25, 26) über die viskoelastischen Elemente (27, 28) mit einer Scheibenoberfläche des Schneidwerkzeugs (21) gekoppelt sind.
Schneidwerkzeug (20) nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Befestigungsmechanismus (30), der eine Einstellung einer von der Mehrzahl an Halteplatten (25, 26) bei zwischengeschalteten viskoelastischen Elementen (27, 28) auf den Schneidwerkzeugkörper (21) ausgeübten Druckkraft zulässt.