DE102020115302A1 - Machine tool and method for operating a machine tool - Google Patents
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Abstract
Um bei einer Werkzeugmaschine umfassend ein Maschinengestell, eine an dem Maschinengestell angeordnete Werkstückspindeleinheit mit einer durch einen Spindelantrieb um eine Spindelachse angetriebenen Werkstückspindel, in welcher ein Werkstück um die Spindelachse drehbar aufgenommen ist, und mindestens eine an dem Maschinengestell angeordnete Werkzeugspindeleinheit mit einem mittels eines Werkzeugantriebs um eine Werkzeugspindelachse rotierend angetriebenen Werkzeug, wobei die Werkstückspindeleinheit und die Werkzeugspindeleinheit mittels einer Maschinensteuerung gesteuert angetrieben und relativ zueinander mindestens in Richtung einer Z-Achse bewegbar sind, in möglichst effizienter Art und Weise in dem Werkstück hinsichtlich Form und Verlauf variable Vertiefungsstrukturen herzustellen, wird vorgeschlagen, dass zur Herstellung mindestens einer mit einer ersten Verlaufskomponente um die Werkstückspindelachse umlaufenden verlaufenden zusammenhängenden Vertiefungsstruktur an dem Werkstück das rotierende Werkzeug mindestens eine um die Werkzeugspindelachse umlaufende und radial außenliegende sowie radial außenliegend wirksame Schneide aufweist.In a machine tool comprising a machine frame, a workpiece spindle unit arranged on the machine frame with a workpiece spindle driven by a spindle drive around a spindle axis, in which a workpiece is held rotatably about the spindle axis, and at least one tool spindle unit arranged on the machine frame with a tool spindle unit a tool spindle axis rotatingly driven tool, wherein the workpiece spindle unit and the tool spindle unit are driven in a controlled manner by means of a machine control and can be moved relative to one another at least in the direction of a Z-axis, in the most efficient way possible to produce recess structures in the workpiece that are variable in terms of shape and course, is proposed, that for the production of at least one continuous, continuous recess structure on the workpiece d The rotating tool has at least one cutting edge that runs around the tool spindle axis and is located radially on the outside and is effective on the outside.
Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine umfassend ein Maschinengestell, eine an dem Maschinengestell angeordnete Werkstückspindeleinheit mit einer durch einen Spindelantrieb um die Spindelachse angetriebenen Werkstückspindel, in welcher ein Werkstück um die Spindelachse drehbar aufgenommen ist, und mindestens eine an dem Maschinengestell angeordnete Werkzeugspindeleinheit mit einem mittels eines Werkzeugantriebs um die Werkzeugspindelachse rotierend angetriebenen Werkzeug, wobei die Werkstückspindeleinheit und die Werkzeugspindeleinheit mittels einer Maschinensteuerung gesteuert angetrieben und relativ zueinander mindestens in Richtung einer Z-Achse bewegbar sind.The invention relates to a machine tool comprising a machine frame, a workpiece spindle unit arranged on the machine frame with a workpiece spindle driven by a spindle drive about the spindle axis, in which a workpiece is rotatably received about the spindle axis, and at least one tool spindle unit arranged on the machine frame with a tool spindle unit tool rotating about the tool spindle axis, the workpiece spindle unit and the tool spindle unit being driven in a controlled manner by means of a machine control and being movable relative to one another at least in the direction of a Z-axis.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde in möglichst effizienter Art und Weise in dem Werkstück hinsichtlich Form und Verlauf variable Vertiefungsstrukturen herzustellen.The invention is based on the object of producing indentation structures that are variable in shape and course in the workpiece in the most efficient way possible.
Diese Aufgabe wird bei einer Werkzeugmaschine der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Herstellung mindestens einer mit einer ersten Verlaufskomponente um die Werkstückspindelachse umlaufend verlaufenden zusammenhängenden Vertiefungsstruktur an dem Werkstück das rotierende Werkzeug mindestens eine um die Werkzeugspindelachse umlaufende und radial außenliegende sowie radial außenliegend wirksame Schneide aufweist.In a machine tool of the type described at the outset, this object is achieved according to the invention in that, in order to produce at least one contiguous recess structure running around the workpiece spindle axis with a first profile component on the workpiece, the rotating tool has at least one radially outer and radially outer effective cutting edge that runs around the tool spindle axis having.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass mit dieser vorteilhaft eine sowohl um die Werkstückspindelachse umlaufend als auch in Z-Richtung verlaufende Vertiefungsstruktur an dem Werkstück erzeugbar ist, die dabei in ihrer Querschnittsform und ihrem Verlauf variabel gestaltet werden kann.The advantage of the solution according to the invention can be seen in the fact that it can advantageously be used to create a recess structure running around the workpiece spindle axis and in the Z direction on the workpiece, which can be designed variably in terms of its cross-sectional shape and course.
Das vorstehend beschriebene Grundprinzip der erfindungsgemäßen Lösung sieht insbesondere Umfangsgeschwindigkeiten des Werkstücks vor, wie sie für eine übliche Dreh- oder Bearbeitung des Materials des Werkstücks gewählt werden.The above-described basic principle of the solution according to the invention provides, in particular, circumferential speeds of the workpiece, such as are selected for conventional turning or machining of the material of the workpiece.
Hierzu liegen vorzugsweise die Umfangsgeschwindigkeiten des Werkstücks im Bereich von größer 20 Meter/Minute, beispielsweise bei Stahl im Bereich von 100 bis 200 m/Minute oder bei Aluminium im Bereich von 300 bis 400 m/Minute.For this purpose, the peripheral speeds of the workpiece are preferably in the range of greater than 20 meters / minute, for example in the case of steel in the range from 100 to 200 m / minute or in the case of aluminum in the range from 300 to 400 m / minute.
Bei dem grundlegenden Konzept der Erfindung ist prinzipiell nur eine Rotation von Werkzeug und Werkstück denkbar, ohne eine Bewegung in Richtung der Werkstückspindelachse (
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass zur Herstellung der Vertiefungsstruktur so, dass diese mit einer zweiten Verlaufskomponente sich in Richtung der Werkstückspindelachse erstreckend verläuft, eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug in Z-Richtung erfolgt, so dass sich mindestens eine Wendelähnlich im Werkstück verlaufende zusammenhängende Vertiefungsstruktur herstellen lässt.A particularly advantageous solution provides that in order to produce the recess structure in such a way that it extends with a second profile component in the direction of the workpiece spindle axis, a relative movement takes place between the workpiece and the tool in the Z direction, so that at least one helix is located in the workpiece can produce running coherent recess structure.
Vorzugsweise ist hierzu die Werkzeugspindelachse des rotierenden Werkzeugs windschief zur Werkstückspindelachse ausgerichtet.For this purpose, the tool spindle axis of the rotating tool is preferably aligned skew to the workpiece spindle axis.
Besonders günstig ist es, wenn die Drehzahl des rotierenden Werkzeugs und die Drehzahl des Werkstücks bei der Herstellung der Vertiefungsstruktur so gewählt sind, dass die mindestens eine Schneide Schneideingriffe in das Werkstück ausführt, die eine Schneideingriffsgrundbahn erzeugen, die um die Werkstückspindelachse und in Richtung der Werkstückspindelachse konkav gekrümmt verläuft.It is particularly favorable if the speed of the rotating tool and the speed of the workpiece are selected during the production of the recess structure so that the at least one cutting edge carries out cutting operations in the workpiece that generate a cutting engagement path that is around the workpiece spindle axis and in the direction of the workpiece spindle axis runs concave.
Die Schneideingriffsgrundbahn ist dabei der Bereich einer Schneidenflugbahn der bei einem Schneideingriff in das Werkstück innerhalb einer Umfangsfläche des Werkstücks mit maximaler Eindringung in das Werkstück verläuft.The basic cutting engagement path is the area of a cutting edge trajectory which, during a cutting engagement in the workpiece, runs within a circumferential surface of the workpiece with maximum penetration into the workpiece.
Mit derart ausgeführten Schneideingriffen lässt sich in vorteilhafter Weise die Vertiefungsstruktur mit einem Vertiefungsgrund mit möglichst geringer Rauheit erzeugen.With cutting operations carried out in this way, the recess structure with a recess base with the lowest possible roughness can be produced in an advantageous manner.
Besonders geringe Rauheiten des Vertiefungsgrundes lassen sich dann erzeugen, wenn die konkave Krümmung der Schneideingriffsgrundbahn einen Krümmungsradius aufweist, der maximal das 10-fache, insbesondere maximal das 5-fache, vorzugsweise maximal das 3-fache eines Krümmungsradius eines Vertiefungsgrundes der Vertiefungsstruktur beträgt.Particularly low roughness of the recess base can be produced when the concave curvature of the cutting engagement base path has a radius of curvature that is a maximum of 10 times, in particular a maximum of 5 times, preferably a maximum of 3 times a radius of curvature of a recess base of the recess structure.
Eine derartige Krümmung der Schneideingriffsgrundbahn lässt sich bei der Erzeugung einer zusammenhängenden Vertiefungsstruktur insbesondere auch dadurch erreichen, dass die Drehzahl des Werkstücks im Bereich des 0,8-fachen bis 1,2-fachen, insbesondere in Bereich des 0,9-fachen bis 1,1-fachen, vorzugsweise im Bereich des 0,95-fachen bis 1,05-fachen, noch bevorzugter im Bereich des 0,97-fachen bis 1,03-fachen eines ganzzahligen Vielfachen der Drehzahl des rotierenden Werkzeugs multipliziert mit der Zahl der Schneiden des rotierenden Werkzeugs entspricht.Such a curvature of the basic cutting engagement path can also be achieved in the production of a coherent recess structure, in particular, that the rotational speed of the workpiece is in the range of 0.8 to 1.2 times, in particular in the range of 0.9 to 1, 1 times, preferably in the range from 0.95 times to 1.05 times, even more preferably in the range from 0.97 times to 1.03 times an integral multiple of the speed of the rotating tool multiplied by the number of cutting edges of the rotating tool.
Werden mehrere jeweils zusammenhängende in Richtung der Werkstückspindelachse aufeinanderfolgend angeordnete Vertiefungsstrukturen gleichzeitig erzeugt, so ist eine derartige Krümmung der Schneideingriffsgrundbahn insbesondere auch dadurch zu erreichen, dass die Drehzahl des Werkstücks ungefähr der Drehzahl des rotierenden Werkzeugs multipliziert mit der Zahl der Schneiden des rotierenden Werkzeugs und dividiert durch die Zahl der mehreren Vertiefungsstrukturen entspricht.If several contiguous recess structures arranged one after the other in the direction of the workpiece spindle axis are produced at the same time, then such a curvature is to achieve the basic cutting engagement path in particular in that the speed of the workpiece corresponds approximately to the speed of the rotating tool multiplied by the number of cutting edges of the rotating tool and divided by the number of the multiple recess structures.
Werden mehrere zusammenhängende in Richtung der Werkstückspindelachse aufeinanderfolgende Vertiefungsstrukturen gleichzeitig erzeugt, so lässt sich ein derart gekrümmter Verlauf der Schneideingriffsgrundbahn auch dadurch erreichen, dass die Drehzahl des Werkstücks im Bereich des 0,8-fachen bis 1,2-fachen, insbesondere im Bereich des 0,9-fachen bis 1,1-fachen, vorzugsweise im Bereich des 0,95-fachen bis 1,05-fachen, noch bevorzugter im Bereich des 0,97-fachen bis 1,03-fachen eines ganzzahligen Vielfachen der Drehzahl des rotierenden Werkzeugs multipliziert mit der Zahl der Schneiden des rotierenden Werkzeugs und dividiert durch die Zahl der mehreren Vertiefungsstrukturen entspricht.If several contiguous recess structures that follow one another in the direction of the workpiece spindle axis are produced at the same time, such a curved course of the cutting engagement base path can also be achieved by setting the rotational speed of the workpiece in the range of 0.8 to 1.2 times, in particular in the range of 0 , 9 times to 1.1 times, preferably in the range of 0.95 times to 1.05 times, more preferably in the range of 0.97 times to 1.03 times an integral multiple of the speed of the rotating Tool multiplied by the number of cutting edges of the rotating tool and divided by the number of several recess structures.
Die vorstehend genannten Relationen zwischen der innerhalb der genannten Bereiche liegenden ausgewählten Drehzahl des Werkstücks, der Drehzahl des rotierenden Werkzeugs und der Zahl der Schneiden sowie gegebenenfalls der Zahl der Vertiefungsstrukturen, lässt sich insbesondere entweder durch eine starre mechanische oder elektronische Kopplung der Antriebe für das rotierende Werkstück und das rotierende Werkzeug erreichen, die eine exakte Einhaltung der Relation gewährleisten.The above-mentioned relationships between the selected speed of the workpiece, the speed of the rotating tool and the number of cutting edges and, if necessary, the number of recess structures, can be determined either by a rigid mechanical or electronic coupling of the drives for the rotating workpiece and reach the rotating tool, which ensure exact compliance with the relation.
Ferner lässt sich eine derartige Krümmung der Schneideingriffsgrundbahn vorteilhaft dadurch erzeugen, dass ein Durchmesser einer Schneidenflugbahn des rotierenden Werkzeugs im Bereich vom 60-fachen bis 0,1-fachen, insbesondere im Bereich vom 30-fachen bis 0,1-fachen eines Durchmessers des zu erreichenden Vertiefungsgrundes liegt.Furthermore, such a curvature of the basic cutting engagement path can advantageously be produced by having a diameter of a cutting edge trajectory of the rotating tool in the range from 60 times to 0.1 times, in particular in the range from 30 times to 0.1 times a diameter of the to reaching the deepening ground.
Ferner sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass eine Drehzahl des Werkstücks geringfügig größer oder kleiner als ein ganzzahliges Vielfaches der Drehzahl des Werkzeugs multipliziert mit der Zahl von dessen Schneiden ist.Furthermore, an advantageous solution provides that a speed of the workpiece is slightly higher or lower than an integral multiple of the speed of the tool multiplied by the number of its cutting edges.
Eine derartige geringfügige Abweichung der Drehzahl des Werkstücks beträgt vorzugsweise maximal 10 %, vorzugsweise weniger als 5 %, noch besser weniger als 1 %.Such a slight deviation in the rotational speed of the workpiece is preferably a maximum of 10%, preferably less than 5%, even better less than 1%.
Mit einer derartigen geringfügigen Abweichung der Drehzahl des Werkstücks wird vorteilhafterweise erreicht, dass beim Erzeugen eines zusammenhängenden Vertiefungsgrundes einer Vertiefungsstruktur mittels einander überlappenden Schneideingriffen ein nächstfolgender Schneideingriff zum vorhergehenden Schneideingriff um einen Winkel bezüglich der Werkstückspindelachse versetzt erfolgt, so dass die Vertiefungsstruktur durch aufeinanderfolgende Schneideingriffe erzeugt wird, die relativ zueinander jeweils einen Winkelversatz aufweisen und dadurch eine zusammenhängende Vertiefungsstruktur, die insbesondere das Werkstück umschlingend verläuft, ausgebildet werden kann.With such a slight deviation in the rotational speed of the workpiece, it is advantageously achieved that when creating a coherent recess base of a recess structure by means of overlapping cutting operations, a subsequent cutting operation is offset by an angle with respect to the workpiece spindle axis with respect to the previous cutting operation, so that the recess structure is generated by successive cutting operations, which each have an angular offset relative to one another and as a result a coherent recess structure, which in particular runs around the workpiece, can be formed.
Dabei ist zur Reduzierung der Rauheit des Vertiefungsgrundes beispielsweise vorgesehen, dass der Versatz der Schneideingriffe relativ zueinander derart gering ist, dass zur Erzeugung eines zusammenhängenden Vertiefungsgrundes bei einer Umschlingung des Werkstücks von 360° mindestens 10, besser mindestens 30, insbesondere mindestens 50 und vorzugsweise mindestens 100 Schneideingriffe vorgesehen werden.In order to reduce the roughness of the recess base, provision is made, for example, that the offset of the cutting engagements relative to one another is so small that at least 10, better at least 30, in particular at least 50 and preferably at least 100 in order to create a coherent recess base when wrapping around the workpiece by 360 ° Cutting operations are provided.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass sich die Umfangsfläche des Werkstücks und die in diese bei der Erzeugung der Vertiefungsstruktur eingreifende Schneide in derselben Richtung bewegen.In the context of the invention, it is possible for the peripheral surface of the workpiece and the cutting edge engaging in this when producing the recess structure to move in the same direction.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass sich eine Umfangsfläche des Werkstücks und die in diese bei der Erzeugung der Vertiefungsstruktur eingreifende Schneide gegenläufig zueinander bewegen, um eine möglichst große Relativbewegung bei der Ausführung des Schneideingriffs und somit eine möglichst hohe Schnittgeschwindigkeit zu erhalten.An advantageous solution provides that a circumferential surface of the workpiece and the cutting edge engaging in this when creating the recess structure move in opposite directions in order to obtain the greatest possible relative movement when performing the cutting engagement and thus the highest possible cutting speed.
Darüber hinaus ist vorzugsweise vorgesehen, dass das rotierende Werkzeug mehrere Werkzeugschneiden aufweist. Ein derartiges rotierendes Werkzeug mit mehreren Werkzeugschneiden kann entweder dazu eingesetzt werden, mehrgängige Vertiefungsstrukturen im Werkstück zu erzeugen oder ergänzend zur ersten Schneide dieselbe Vertiefungsstruktur zu bearbeiten.In addition, it is preferably provided that the rotating tool has several tool cutting edges. Such a rotating tool with a plurality of tool cutting edges can either be used to produce multiple recess structures in the workpiece or to machine the same recess structure in addition to the first cutting edge.
Die Werkzeugschneiden können dabei in unterschiedlichster Art und Weise an dem rotierenden Werkzeug eingesetzt werden.The tool cutting edges can be used on the rotating tool in the most varied of ways.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die mehreren Werkzeugschneiden um die Werkstückspindelachse herum in identischen Winkelabständen voneinander angeordnet sind.It is particularly advantageous if the several tool cutting edges are arranged around the workpiece spindle axis at identical angular distances from one another.
Beim Arbeiten mit hohen Drehzahlen sowohl des Werkstücks als auch des rotierenden Werkzeugs ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine Schneidenflugbahn der mindestens einen Werkzeugschneide des rotierenden Werkzeugs in einer Ebene liegt, die relativ zu einer durch eine mittlere Steigung bezüglich der Werkstückspindelachse definierten Mittelebene der Vertiefungsstruktur im Bereich des Schneideingriffs zur Erzeugung der das Werkstück umschlingenden Vertiefungsstruktur in einem spitzen Winkel ausgerichtet ist, das heißt, dass die Ausrichtung der Ebene der Schneidenflugbahn des rotierenden Werkzeugs nicht mit der Mittelebene im Bereich des Schneideingriffs zur Erzeugung der das Werkstück umschlingenden Vertiefungsstruktur zusammenfällt.When working at high speeds of both the workpiece and the rotating tool, it is preferably provided that a cutting trajectory of the at least one tool cutting edge of the rotating tool lies in a plane that is in the area of the center plane of the recess structure, which is defined by a mean slope with respect to the workpiece spindle axis Cutting engagement for generating the recess structure looping around the workpiece is oriented at an acute angle, that is to say that the orientation the plane of the cutting edge trajectory of the rotating tool does not coincide with the center plane in the area of the cutting engagement for generating the recess structure wrapping around the workpiece.
Dies ist vorteilhaft, damit sich bei dem Schneideingriff in das Werkstück eine exakt definierte Form der Vertiefungsstruktur erreichen lässt.This is advantageous so that an exactly defined shape of the recess structure can be achieved during the cutting engagement in the workpiece.
Aus diesem Grund ist es besonders günstig, wenn ein Betrag des spitzen Winkels im Bereich von 0,5° bis 30°, insbesondere 0,5° bis 20°, vorzugsweise im Bereich von 0,5° bis 10° und gegebenenfalls im Bereich von 0,5° bis 5° liegt, das heißt, dass der Bereich für den spitzen Winkel eine Abweichung von der mittleren Steigung sowohl in einer Richtung von der Mittelebene weg als auch in der entgegengesetzten Richtung ermöglicht.For this reason, it is particularly favorable if an amount of the acute angle in the range from 0.5 ° to 30 °, in particular 0.5 ° to 20 °, preferably in the range from 0.5 ° to 10 ° and optionally in the range of 0.5 ° to 5 °, that is to say that the range for the acute angle allows a deviation from the mean slope both in a direction away from the central plane and in the opposite direction.
Durch eine derartige Bestimmung des spitzen Winkels lassen sich die durch die umlaufende Schneide und das rotierende Werkstück präzise geformte Vertiefungsstrukturen erzeugen.By determining the acute angle in this way, the deepening structures precisely shaped by the circumferential cutting edge and the rotating workpiece can be generated.
Insbesondere ist bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine vorgesehen, dass zur Erzeugung der Vertiefungsstruktur das rotierende Werkzeug um eine zur Zustellrichtung parallele Achse relativ zur mit der Werkstückspindelachse zusammenfallenden Z-Achse ausgerichtet ist und mittels der Maschinensteuerung mindestens in Richtung der Z-Achse eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug sowie eine Zustellbewegung in Richtung der Zustellachse erfolgt.In particular, one embodiment of the machine tool according to the invention provides that, in order to generate the recess structure, the rotating tool is oriented around an axis parallel to the infeed direction relative to the Z axis coinciding with the workpiece spindle axis and, by means of the machine control, a relative movement between the at least in the direction of the Z axis Workpiece and the tool as well as an infeed movement in the direction of the infeed axis takes place.
Die Ausrichtung des rotierenden Werkzeugs um die zur Zustellrichtung parallele Achse kann im einfachsten Fall durch eine manuell einstellbare Ausrichteinrichtung, beispielsweise an einem Werkzeughalter, oder durch einen insbesondere lagegeregelten, und mittels der Maschinensteuerung gesteuerten Antrieb erfolgen.In the simplest case, the rotating tool can be aligned around the axis parallel to the infeed direction by a manually adjustable alignment device, for example on a tool holder, or by a drive that is in particular position-regulated and controlled by the machine controller.
Insbesondere lassen sich die vorgehenden Relativbewegungen mit der erfindungsgemäßen Maschinensteuerung lagegeregelt durchführen.In particular, the above relative movements can be carried out in a position-regulated manner with the machine control according to the invention.
Darüber hinaus sind auch noch durch andere Achsen, beispielsweise durch eine Y-Achse oder eine B-Achse Korrekturen der Ausrichtung des rotierenden Werkzeugs relativ zum Werkstück, insbesondere auch lagegeregelt, durchführbar.In addition, corrections of the alignment of the rotating tool relative to the workpiece, in particular also position-controlled, can also be carried out using other axes, for example using a Y-axis or a B-axis.
Die erfindungsgemäße Lösung betrifft jedoch nicht nur die Bearbeitung eines Werkstücks mit einem einzigen rotierenden Werkzeug.However, the solution according to the invention relates not only to the machining of a workpiece with a single rotating tool.
Eine vorteilhafte, insbesondere hinsichtlich der Effizienz verbesserte Lösung sieht vor, dass ein erstes rotierendes Werkzeug und ein zweites rotierendes Werkzeug auf das Werkstück zur Erzeugung mindestens einer zusammenhängenden Vertiefungsstruktur einwirken.An advantageous solution, in particular improved in terms of efficiency, provides that a first rotating tool and a second rotating tool act on the workpiece to produce at least one contiguous recess structure.
Dabei können die das erste und das zweite rotierende Werkzeug in unterschiedlicher Art und Weise eingesetzt werden.The first and second rotating tools can be used in different ways.
Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass das erste rotierende Werkzeug einen Teilbereich einer Vertiefungsstruktur und das zweite rotierende Werkzeug einen anderen Teilbereich derselben Vertiefungsstruktur erzeugt.One advantageous possibility provides that the first rotating tool generates a sub-area of a recess structure and the second rotating tool another sub-area of the same recess structure.
Damit lassen sich die Oberflächenqualität und auch die Geometrieverhältnisse der Vertiefungsstruktur optimieren.This allows the surface quality and also the geometrical relationships of the recess structure to be optimized.
Besonders günstig ist es beispielsweise wenn das erste rotierende Werkezeug eine Vorbearbeitung und das zweite rotierende Werkzeug eine Nachbearbeitung derselben Vertiefungsstruktur ausführen.It is particularly favorable, for example, if the first rotating tool carries out pre-processing and the second rotating tool carries out post-processing of the same recess structure.
Alternativ dazu ist es denkbar, dass das erste rotierende Werkzeug einen in Richtung der Werkstückspindelachse gesehen ersten Seitenbereich und das zweite rotierende Werkzeug einen in Richtung der Werkstückspindelachse neben der ersten Seite liegenden zweiten Seitenbereich derselben Vertiefungsstruktur erzeugt.As an alternative to this, it is conceivable that the first rotating tool generates a first side area viewed in the direction of the workpiece spindle axis and the second rotating tool generates a second side area of the same recess structure lying next to the first side in the direction of the workpiece spindle axis.
Alternativ zu dem Fall, dass mit dem ersten rotierenden Werkzeug und dem zweiten rotierenden Werkzeug ein und dieselbe zusammenhängende Vertiefungsstruktur erzeugt wird, sieht eine weitere vorteilhafte Lösung vor, dass das erste rotierende Werkzeug zur Erzeugung einer ersten zusammenhängenden Vertiefungsstruktur und das zweite rotierende Werkzeug zur Erzeugung einer zweiten zusammenhängenden und relativ zur ersten Vertiefungsstruktur in Richtung der Werkstückspindelachse versetzten Vertiefungsstruktur auf das Werkstück einwirkt.As an alternative to the case that the first rotating tool and the second rotating tool produce one and the same contiguous recess structure, a further advantageous solution provides that the first rotating tool is used to produce a first contiguous recess structure and the second rotating tool is used to produce a second contiguous recess structure offset in the direction of the workpiece spindle axis relative to the first recess structure acts on the workpiece.
Eine derartige Bearbeitung wird insbesondere zur Herstellung mehrerer nebeneinanderliegender Vertiefungsstrukturen eingesetzt, beispielsweise beim Herstellen mehrerer Gewinde darstellender Vertiefungsstrukturen, die sich dadurch gleichzeitig und somit mit hoher Effizienz herstellen lassen.Such processing is used in particular for the production of several adjacent recess structures, for example in the production of several recess structures representing threads, which can thereby be produced simultaneously and thus with high efficiency.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine, umfassend eine Werkstückspindeleinheit mit einer durch einen Spindelantrieb um eine Spindelachse angetriebenen Werkstückspindel, in welcher ein Werkstück um die Spindelachse drehbar aufgenommen ist und mindestens eine Werkzeugspindeleinheit mit einem mittels eines Werkzeugantriebs um eine Werkzeugspindelachse rotierend angetriebenen Werkzeug, wobei die Werkstückspindeleinheit und die Werkzeugspindeleinheit mittels einer Maschinensteuerung gesteuert angetrieben und relativ zueinander in Richtung einer Z-Achse bewegt werden.In addition, the invention relates to a method for operating a machine tool, comprising a workpiece spindle unit with a workpiece spindle driven by a spindle drive about a spindle axis, in which a workpiece is received rotatably about the spindle axis and at least one Tool spindle unit with a tool that is driven to rotate around a tool spindle axis by means of a tool drive, the workpiece spindle unit and the tool spindle unit being driven in a controlled manner by means of a machine control and being moved relative to one another in the direction of a Z-axis.
Um bei einem derartigen Verfahren in effizienter Art und Weise in dem Werkstück hinsichtlich Form und Verlauf Variable Vertiefungskonturen herzustellen, wird erfindungsgemäß vorgesehen, dass zur Herstellung mindestens einer mit einer ersten Verlaufskomponente um die Werkstückspindelachse umlaufend verlaufenden zusammenhängenden Vertiefungsstruktur an dem Werkstück das rotierende Werkzeug mindestens eine um die Werkzeugspindelachse umlaufende und eine radial außenliegende sowie radial außenliegend wirksame Schneide aufweist.In order to efficiently produce indentation contours that are variable in terms of shape and course in the workpiece in such a method, the invention provides that, for producing at least one contiguous indentation structure running around the workpiece spindle axis with a first course component, the rotating tool at least one by the tool spindle axis has circumferential and a radially outer and radially outer effective cutting edge.
Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass mit dieser in vorteilhafter Weise die Vertiefungsstruktur an dem Werkstück erzeugbar ist, die dabei in ihre Querschnittsform und in ihrem Verlauf variabel ausgestaltet werden kann.The advantage of this solution can be seen in the fact that it can advantageously be used to produce the recess structure on the workpiece, which can be designed to be variable in terms of its cross-sectional shape and course.
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren sieht vor, dass zur Herstellung der Vertiefungsstruktur so, dass diese mit einer zweiten Verlaufskomponente sich in Richtung der Werkstückspindelachse erstreckend verläuft, eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug in Z-Richtung durchgeführt wird, so dass mindestens eine wendelartig im Werkstück verlaufende Vertiefungsstruktur ausgebildet wird.A particularly advantageous method provides that, in order to produce the recess structure in such a way that it extends with a second profile component in the direction of the workpiece spindle axis, a relative movement is carried out between the workpiece and the tool in the Z direction, so that at least one helical movement in the workpiece extending recess structure is formed.
Vorzugsweise ist hierzu die Werkzeugspindelachse des rotierenden Werkzeugs windschief zur Werkstückspindelachse ausgerichtet.For this purpose, the tool spindle axis of the rotating tool is preferably aligned skew to the workpiece spindle axis.
Besonders günstig ist es dabei, wenn die Drehzahl des rotierenden Werkzeugs und die Drehzahl des Werkstücks bei der Herstellung der Vertiefungsstruktur so gewählt werden, dass die mindestens eine Schneide Schneideingriffe in das Werkstück ausführt, die eine Schneideingriffsgrundbahn erzeugen, die um die Werkstückspindelachse und in Richtung der Werkstückspindelachse konkav gekrümmt verläuft.It is particularly favorable if the speed of the rotating tool and the speed of the workpiece are selected during the production of the recess structure so that the at least one cutting edge performs cutting operations in the workpiece that create a cutting engagement path that runs around the workpiece spindle axis and in the direction of the Workpiece spindle axis runs concavely curved.
Aufgrund eines derartigen gekrümmten Verlaufs der Schneideingriffsgrundbahn lässt sich die Rauheit des Vertiefungsgrundes minimieren.Due to such a curved course of the cutting engagement base path, the roughness of the recess base can be minimized.
Besonders günstig ist es, wenn die konkave Krümmung der Schneideingriffsgrundbahn einen Krümmungsradius aufweist, der maximal das 10-fache, insbesondere maximal das 5-fache, vorzugsweise maximal das 3-fache eines Krümmungsradius eines Vertiefungsgrundes der Vertiefungsstruktur beträgt.It is particularly favorable if the concave curvature of the cutting engagement base path has a radius of curvature that is a maximum of 10 times, in particular a maximum of 5 times, preferably a maximum of 3 times a radius of curvature of a recess base of the recess structure.
Weiterhin lässt sich bei der Erzeugung einer zusammenhängenden Vertiefungsstruktur ein derart konkav gekrümmter Verlauf der Schneideingriffsgrundbahn auch dadurch erreichen, dass die Drehzahl des Werkstücks im Bereich des 0,8-fachen bis 1,2-fachen, insbesondere im Bereich des 0,9-fachen bis 1,1-fachen, vorzugsweise im Bereich des 0,95-fachen bis 1,05-fachen, noch bevorzugter im Bereich des 0,97-fachen bis 1,03-fachen eines ganzzahligen Vielfachen der Drehzahl des rotierenden Werkzeugs multipliziert mit der Zahl der Schneiden des rotierenden Werkzeugs entspricht.Furthermore, when creating a coherent recess structure, such a concavely curved course of the cutting engagement base path can also be achieved by setting the rotational speed of the workpiece in the range of 0.8 to 1.2 times, in particular in the range of 0.9 to 1.1 times, preferably in the range of 0.95 times to 1.05 times, even more preferably in the range of 0.97 times to 1.03 times an integer multiple of the speed of the rotating tool multiplied by the number corresponds to the cutting edge of the rotating tool.
Werden mehrere zusammenhängende in Richtung der Werkstückspindelachse aufeinanderfolgende Vertiefungsstrukturen gleichzeitig erzeugt, so lässt sich ein derart gekrümmter Verlauf der Schneideingriffsgrundbahn auch dadurch erreichen, dass die Drehzahl des Werkstücks im Bereich des 0,8-fachen bis 1,2-fachen, insbesondere im Bereich des 0,9-fachen bis 1,1-fachen, vorzugsweise im Bereich des 0,95-fachen bis 1,05-fachen, noch bevorzugter im Bereich des 0,97-fachen bis 1,03-fachen eines ganzzahligen Vielfachen der Drehzahl des rotierenden Werkzeugs multipliziert mit der Zahl der Schneiden des rotierenden Werkzeugs und dividiert durch die Zahl der mehreren Vertiefungsstrukturen entspricht.If several contiguous recess structures that follow one another in the direction of the workpiece spindle axis are produced at the same time, such a curved course of the cutting engagement base path can also be achieved by setting the rotational speed of the workpiece in the range of 0.8 to 1.2 times, in particular in the range of 0 , 9 times to 1.1 times, preferably in the range of 0.95 times to 1.05 times, more preferably in the range of 0.97 times to 1.03 times an integral multiple of the speed of the rotating Tool multiplied by the number of cutting edges of the rotating tool and divided by the number of several recess structures.
Die vorstehend genannten Relationen zwischen der innerhalb der genannten Bereiche liegenden ausgewählten Drehzahl des Werkstücks, der Drehzahl des rotierenden Werkzeugs und der Zahl der Schneiden sowie gegebenenfalls der Zahl der Vertiefungsstrukturen, lässt sich insbesondere entweder durch eine starre mechanische oder elektronische Kopplung der Antriebe für das rotierende Werkstück und das rotierende Werkzeug erreichen, die eine exakte Einhaltung der Relation gewährleisten.The above-mentioned relationships between the selected speed of the workpiece, the speed of the rotating tool and the number of cutting edges and, if necessary, the number of recess structures, can be determined either by a rigid mechanical or electronic coupling of the drives for the rotating workpiece and reach the rotating tool, which ensure exact compliance with the relation.
Eine weitere vorteilhafte Maßnahme zum Erzeugen einer derartigen konkav gekrümmten Schneideingriffsgrundbahn sieht vor, dass ein Durchmesser einer Schneidenflugbahn des rotierenden Werkzeugs im Bereich vom 60-fachen bis 0,1-fachen, insbesondere im Bereich vom 30-fachen bis 0,1-fachen eines Durchmessers des zu erreichenden Vertiefungsgrundes liegt.A further advantageous measure for generating such a concavely curved cutting engagement base path provides that a diameter of a cutting edge trajectory of the rotating tool is in the range from 60 times to 0.1 times, in particular in the range from 30 times to 0.1 times a diameter of the reason for specialization to be achieved.
Darüber hinaus ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Drehzahl des Werkstücks geringfügig größer oder kleiner als ein ganzzahliges Vielfaches der Drehzahl des Werkstücks multipliziert mit der Zahl von dessen Schneiden ist, um zu erreichen, dass aufeinanderfolgende Schneideingriffe bezogen auf die vorausgehenden Schneideingriffe in Umlaufrichtung zueinander versetzt sind und sich somit die zusammenhängende Vertiefungsstruktur in einfacher Weise erzeugen lässt.In addition, it is preferably provided that the speed of the workpiece is slightly higher or lower than an integer multiple of the speed of the workpiece multiplied by the number of its cutting edges, in order to ensure that successive cutting operations are offset relative to the previous cutting operations in the direction of rotation and thus the can produce coherent recess structure in a simple manner.
Eine derartige geringfügige Abweichung zwischen der Drehzahl des Werkstücks beträgt vorzugsweise maximal 10 %, vorzugsweise weniger als 5 %, noch besser weniger als 1 %, so dass aufgrund einer derartigen geringfügigen Abweichung der angestrebte Winkelversatz der aufeinanderfolgenden Schneideingriffe erreichbar ist.Such a slight deviation between the speed of the workpiece is preferably a maximum of 10%, preferably less than 5%, even better less than 1%, so that the desired angular offset of the successive cutting operations can be achieved due to such a slight deviation.
Mit einer derartigen geringfügigen Abweichung der Drehzahl des Werkstücks wird vorteilhafterweise erreicht, dass beim Erzeugen eines zusammenhängenden Vertiefungsgrundes einer Vertiefungsstruktur mittels einander überlappenden Schneideingriffen ein nächstfolgender Schneideingriff zum vorhergehenden Schneideingriff um einen Winkel bezüglich der Werkstückspindelachse versetzt erfolgt, so dass die Vertiefungsstruktur durch aufeinanderfolgende Schneideingriffe erzeugt wird, die relativ zueinander jeweils einen Winkelversatz aufweisen und dadurch eine zusammenhängende Vertiefungsstruktur, die insbesondere das Werkstück umschlingend verläuft, ausgebildet werden kann.With such a slight deviation in the rotational speed of the workpiece, it is advantageously achieved that when creating a coherent recess base of a recess structure by means of overlapping cutting operations, a subsequent cutting operation is offset by an angle with respect to the workpiece spindle axis with respect to the previous cutting operation, so that the recess structure is generated by successive cutting operations, which each have an angular offset relative to one another and as a result a coherent recess structure, which in particular runs around the workpiece, can be formed.
Dabei ist zur Reduzierung der Rauheit des Vertiefungsgrundes beispielsweise vorgesehen, dass der Versatz der Schneideingriffe relativ zueinander derart gering ist, dass zur Erzeugung eines zusammenhängenden Vertiefungsgrundes bei einer Umschlingung des Werkstücks von 360° mindestens 10, besser mindestens 30, insbesondere mindestens 50 und vorzugsweise mindestens 100 Schneideingriffe vorgesehen werden.In order to reduce the roughness of the recess base, provision is made, for example, that the offset of the cutting engagements relative to one another is so small that at least 10, better at least 30, in particular at least 50 and preferably at least 100 in order to create a coherent recess base when wrapping around the workpiece by 360 ° Cutting operations are provided.
Prinzipiell kann im Rahmen der Erfindung die Bewegung der Schneide und die Bewegung der Umfangsfläche des Werkstücks in derselben Richtung verlaufen.In principle, within the scope of the invention, the movement of the cutting edge and the movement of the peripheral surface of the workpiece can run in the same direction.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn sich eine Umfangfläche des Werkstücks und die in diese bei der Herstellung der Vertiefungsstruktur eingreifende Schneide gegenläufig zueinander bewegen, da damit eine vorteilhaft hohe Schnittgeschwindigkeit erreichbar ist.However, it is particularly advantageous if a circumferential surface of the workpiece and the cutting edge engaging in this during the production of the recess structure move in opposite directions, since an advantageously high cutting speed can thus be achieved.
Eine weitere Effizienzsteigerung lässt sich dadurch erreichen, dass das rotierende Werkzeug mehrere Werkzeugschneiden aufweist.A further increase in efficiency can be achieved if the rotating tool has several tool cutting edges.
Vorzugsweise sind diese mehreren Werkzeugschneiden um die Werkzeugspindelachse herum mit identischen Winkelständen zueinander angeordnet.These several tool cutting edges are preferably arranged around the tool spindle axis at identical angles to one another.
Um insbesondere bei hohen Drehzahlen des Werkstücks und des Werkzeugs einen Schneideingriff zu erhalten, der relativ zu der zu erzeugenden Vertiefungsstruktur einen optimalen Verlauf aufweist, ist vorgesehen, dass die Schneidenflugbahn der mindestens einen Schneide des rotierenden Werkzeugs in einer Ebene liegt, die relativ zu einer durch eine mittlere Steigung bezüglich der Werkstückspindelachse definierten Mittelebene der Vertiefungsstruktur im Bereich des Schneideingriffs zur Erzeugung der das Werkstück umschlingenden Vertiefungsstruktur in einem spitzen Winkel ausgerichtet wird.In order to obtain a cutting engagement, especially at high speeds of the workpiece and the tool, which has an optimal course relative to the recess structure to be produced, it is provided that the cutting edge trajectory of the at least one cutting edge of the rotating tool lies in a plane which is relative to a through a mean slope with respect to the workpiece spindle axis defined central plane of the recess structure in the area of the cutting engagement for generating the recess structure wrapping around the workpiece is aligned at an acute angle.
Damit besteht die Möglichkeit, den einer optimalen Formgebung der Vertiefungsstruktur Rechnung zu tragen.This makes it possible to take into account the optimal shape of the recess structure.
Besonders günstig ist es, wenn ein Betrag des eine Abweichung von der Mittelebene auch in entgegengesetzten Richtungen vorgebenden spitzen Winkels im Bereich von 0,5° bis 20°, vorzugsweise im Bereich von 0,5° bis 10° und noch bevorzugter im Bereich von 0,5° bis 5° liegt.It is particularly favorable if an amount of the acute angle, which specifies a deviation from the center plane, also in opposite directions, is in the range from 0.5 ° to 20 °, preferably in the range from 0.5 ° to 10 ° and even more preferably in the range of 0 .5 ° to 5 °.
Darüber hinaus ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass zur Erzeugung der Vertiefungsstruktur das rotierende Werkzeug um eine zur Zustellrichtung parallele Achse relativ zur mit der Werkstückspindelachse zusammenfallenden Z-Achse ausgerichtet wird und mindestens in Richtung der Z-Achse eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug sowie eine Zustellbewegung in Richtung der Zustellachse durchgeführt wird.In addition, an advantageous embodiment of the method according to the invention provides for the rotating tool to be aligned around an axis parallel to the infeed direction relative to the Z axis coinciding with the workpiece spindle axis and a relative movement between the workpiece at least in the direction of the Z axis and the tool and an infeed movement is carried out in the direction of the infeed axis.
Die Durchführung der erforderlichen Bewegungen wird vorzugsweise lagegeregelt durchgeführt, wobei gegebenenfalls zu weiteren Korrekturen der Ausrichtung des rotierenden Werkzeugs relativ zur mit der Werkstückspindelachse zusammenfallenden Z-Achse noch Korrekturen in Richtung der Y-Achse und der B-Achse vorzugsweise auch lagegeregelt durchgeführt werden.The necessary movements are preferably carried out in a position-controlled manner, with corrections in the direction of the Y-axis and the B-axis also preferably being made in a position-controlled manner for further corrections to the alignment of the rotating tool relative to the Z-axis coinciding with the workpiece spindle axis.
Das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt sich nicht auf den Einsatz eines einzigen rotierenden Werkzeugs zur Bearbeitung des Werkstücks.The method according to the invention is not limited to the use of a single rotating tool for machining the workpiece.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass ein erstes rotierendes Werkzeug und ein zweites rotierendes Werkzeug auf das Werkstück zur Erzeugung mindestens einer zusammenhängenden Vertiefungsstruktur einwirken.An advantageous solution provides that a first rotating tool and a second rotating tool act on the workpiece to produce at least one coherent recess structure.
In diesem Zusammenhang sind unterschiedlichste Varianten denkbar.A wide variety of variants are conceivable in this context.
Bei einer Variante ist vorgesehen, dass mit dem ersten rotierenden Werkzeug ein Teilbereich einer Vertiefungsstruktur und mit dem zweiten rotierenden Werkzeug ein anderer Teilbereich derselben Vertiefungsstruktur erzeugt wird.In a variant it is provided that with the first rotating tool a partial area of a recess structure and with the second rotating tool another part of the same recess structure is generated.
Beispielsweise ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass mit dem ersten rotierenden Werkzeug eine Vorbearbeitung und mit dem zweiten rotierenden Werkzeug eine Nachbearbeitung derselben Vertiefungsstruktur ausgeführt wird, so dass sich dadurch die Bearbeitungsmöglichkeiten der Vertiefungsstruktur optimieren lassen.For example, it is provided in this context that pre-machining is carried out with the first rotating tool and post-machining of the same recess structure is carried out with the second rotating tool, so that the processing options of the recess structure can be optimized as a result.
Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass mit dem ersten rotierenden Werkzeug ein in Richtung der Werkstückspindelachse gesehen erster Seitenbereich und mit dem zweiten rotierenden Werkzeug ein in Richtung der Werkstückspindelachse neben dem ersten Seitenbereich liegender zweiter Seitenbereich derselben Vertiefungsstruktur erzeugt wird, so dass sich dadurch die Möglichkeiten zur Bearbeitung und somit zur Formgebung der Vertiefungsstruktur optimieren lassen.Another advantageous solution provides that with the first rotating tool a first side area seen in the direction of the workpiece spindle axis and with the second rotating tool a second side area of the same indentation structure lying next to the first side area in the direction of the workpiece spindle axis, so that the possibilities are created can be optimized for processing and thus for shaping the recess structure.
Alternativ dazu sieht eine weitere vorteilhafte Lösung vor, dass das erste rotierende Werkzeug zur Erzeugung einer ersten Zusammenhängenden Vertiefungsstruktur und das zweite rotierende Werkzeug zur Erzeugung einer zweiten zusammenhängenden relativ zur ersten Vertiefungsstruktur in Richtung der Werkstückspindelachse versetzt angeordneten Vertiefungsstruktur auf das Werkzeug einwirkt.As an alternative to this, a further advantageous solution provides that the first rotating tool acts on the tool to produce a first contiguous recess structure and the second rotating tool acts on the tool to produce a second contiguous recess structure arranged offset relative to the first recess structure in the direction of the workpiece spindle axis.
Damit lassen sich gleichzeitig zwei jeweils zusammenhängende Vertiefungsstrukturen gleichzeitig herstellen und somit die Bearbeitungszeit für das Werkstück optimieren.In this way, two connected recess structures can be produced at the same time, thus optimizing the machining time for the workpiece.
Die vorstehende Beschreibung erfindungsgemäßer Lösungen umfasst somit insbesondere die durch die nachfolgenden durchnummerierten Ausführungsformen definierten verschiedenen Merkmalskombinationen:
- 1. Werkzeugmaschine umfassend ein Maschinengestell (
10 ), eine an dem Maschinengestell (10 ) angeordnete Werkstückspindeleinheit (40 ) mit einer durch einen Spindelantrieb um eine Spindelachse (46 ) angetriebenen Werkstückspindel (44 ), in welcher ein Werkstück (W ) um die Spindelachse (46 ) drehbar aufgenommen ist, und mindestens eine an dem Maschinengestell (10 ) angeordnete Werkzeugspindeleinheit (90 ) mit einem mittels eines Werkzeugantriebs um eine Werkzeugspindelachse (96 ) rotierend angetriebenen Werkzeug (98 ), wobei die Werkstückspindeleinheit (40 ) und die Werkzeugspindeleinheit (90 ) mittels einer Maschinensteuerung (120 ) gesteuert angetrieben und relativ zueinander mindestens in Richtung einer Z-Achse bewegbar sind, wobei zur Herstellung mindestens einer mit einer ersten Verlaufskomponente um die Werkstückspindelachse (46 ) umlaufenden verlaufenden zusammenhängenden Vertiefungsstruktur (V ) an dem Werkstück (W ) das rotierende Werkzeug (98 ) mindestens eine um die Werkzeugspindelachse (96 ) umlaufende und radial außenliegende sowie radial außenliegend wirksame Schneide (S1 ) aufweist. - 2.
Werkzeugmaschine nach Ausführungsform 1 , wobei zur Herstellung der Vertiefungsstruktur (V ) so, dass diese mit einer zweiten Verlaufskomponente sich in Richtung der Werkstückspindelachse (46 ) erstreckend verläuft, eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück (W ) und dem Werkzeug (98 ) in Z-Richtung (Z) erfolgt. - 3.
Werkzeugmaschine nach Ausführungsform 1 oder 2 , wobei die Werkzeugspindelachse (96 ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) windschief zur Werkstückspindelachse (46 ) des Werkstücks (W ) ausgerichtet ist. - 4. Werkzeugmaschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei die Drehzahl (
NDS ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) und die Drehzahl (NDW) des Werkstücks (W ) bei der Herstellung der Vertiefungsstruktur (V ) so gewählt sind, dass die mindestens eine Schneide (S1 ) Schneideingriffe (SE ) in das Werkstück (W ) ausführt, die eine Schneideingriffsgrundbahn (SEG) erzeugen, die um die Werkstückspindelachse (46 ) und in Richtung der Werkstückspindelachse (46 ) konkav gekrümmt verläuft. - 5. Werkzeugmaschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei die Krümmung der Schneideingriffsgrundbahn (SEG) einen Krümmungsradius aufweist, der maximal das 10-fache, insbesondere maximal das 5-fache, und vorzugsweise maximal das 3-fache eines Krümmungsradius eines Vertiefungsgrundes (
VG ) der Vertiefungsstruktur (V ) beträgt. - 6. Werkzeugmaschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei bei der Erzeugung einer zusammenhängenden Vertiefungsstruktur (
V ) die Drehzahl (NDW) des Werkstücks (W ) im Bereich des 0,8-fachen bis 1,2-fachen, insbesondere des 0,9-fachen bis 1,1-fachen, vorzugsweise des 0,95-fachen bis 1,05-fachen oder noch bevorzugter des 0,97-fachen bis 1,03-fachen eines ganzzahligen Vielfachen der Drehzahl (NDS ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) multipliziert mit der Zahl der Schneiden (S ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) liegt. - 7. Werkzeugmaschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei bei der gleichzeitigen Erzeugung von mehreren in Richtung der Werkstückspindelachse (
46 ) aufeinanderfolgend angeordneten Vertiefungsstrukturen (V ) die Drehzahl (NDW) des Werkstücks (W ) im Bereich des 0,8-fachen bis 1,2-fachen, insbesondere des 0,9-fachen bis 1,1-fachen, vorzugsweise des 0,95-fachen bis 1,05-fachen oder noch bevorzugter des 0,97-fachen bis 1,03-fachen eines ganzzahligen Vielfachen der Drehzahl (NDS ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) multipliziert mit der Zahl der Schneiden (S ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) und dividiert durch die Zahl der aufeinanderfolgend angeordneten Vertiefungsstrukturen (V ) entspricht. - 8. Werkzeugmaschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei ein Durchmesser einer Schneidenflugbahn (
SF ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) im Bereich vom 60-fachen bis 0,1-fachen, insbesondere im Bereich vom 30-fachen bis 0,1-fachen, eines Durchmessers des zu erreichenden Vertiefungsgrundes (VG ) liegt. - 9. Werkzeugmaschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zur Erzeugung eines zusammenhängenden Vertiefungsgrundes (
VG ) bei einer Umschlingung des Werkstücks (W ) mit einem Umschlingungswinkel von 360°mindestens 10, besser mindestens 30,insbesondere mindestens 50, Schneideingriffe (SE ) erfolgen. - 10. Werkzeugmaschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei sich eine Umfangsfläche (
U ) des Werkstücks (W ) und die in diese bei der Erzeugung der Vertiefungsstruktur (V ) eingreifende Schneide (S1 ) gegenläufig zueinander bewegen. - 11. Werkzeugmaschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei das rotierende Werkzeug (
98 ) mehrere Werkzeugschneiden (S ) aufweist. - 12.
Werkzeugmaschine nach Ausführungsform 10 , wobei die mehreren Werkzeugschneiden (S ) um die Werkzeugspindelachse (96 ) herum in identischen Winkelabständen voneinander angeordnet sind. - 13. Werkzeugmaschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei eine Schneidenflugbahn (
SF ) der mindestens einen Werkzeugschneide (S ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) in einer Ebene (SFE ) liegt, die relativ zu einer durch eine mittlere Steigung bezüglich der Werkstückspindelachse (46 ) definierten Mittelebene (ME ) der Vertiefungsstruktur (V ) im Bereich des Schneideneingriffs (SE ) zur Erzeugung der das Werkstück (W ) umschlingenden Vertiefungsstruktur (V ) in einem spitzen Winkel (ε) ausgerichtet ist. - 14. Werkzeugmaschine nach Ausführungsform
13 , wobei ein Betrag des spitzen Winkels (ε) im Bereich von 0,5° bis 30°, insbesondere 0,5° bis 20°, vorzugsweise 0,5°bis 10° und noch bevorzugter 0,5° bis 5° liegt. - 15. Werkzeugmaschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei zur Erzeugung der Vertiefungsstruktur (
V ) das rotierende Werkzeug (98 ) um eine zur Zustellachse (X) parallele Achse (A) relativ zur mit der Werkstückspindelachse (46 ) zusammenfallenden Z-Achse ausgerichtet ist und mittels der Maschinensteuerung (120 ) mindestens in Richtung der Z-Achse eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück (W ) und dem Werkzeug (Z) sowie eine Zustellbewegung in Richtung der Zustellachse erfolgt. - 16. Werkzeugmaschine nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei ein erstes rotierendes Werkzeug (
981 ) und ein zweites rotierendes Werkzeug (982 ) auf das Werkstück (W ) zur Erzeugung mindestens einer zusammenhängenden Vertiefungsstruktur (V ) einwirken. - 17.
Werkzeugmaschine nach Ausführungsform 16 , wobei das erste rotierende Werkzeug (981 ) einen Teilbereich einer Vertiefungsstruktur (V ) und das zweite rotierende Werkzeug (982 ) einen anderen Teilbereich derselben Vertiefungsstruktur (V ) erzeugt. - 18. Werkzeugmaschine nach Ausführungsform
17 , wobei das erste rotierende Werkzeug (981 ) eine Vorbearbeitung und das zweite rotierende Werkzeug eine Nachbearbeitung derselben Vertiefungsstruktur (V ) ausführt. - 19.
Werkzeugmaschine nach Ausführungsform 16 oder17 , wobei das erste rotierende Werkzeug (981 ) einen in Richtung der Werkstückspindelachse (46 ) gesehen ersten Seitenbereich und das zweite rotierende Werkzeug (982 ) einen in Richtung der Werkstückspindelachse (46 ) neben dem ersten Seitenbereich liegenden zweiten Seitenbereich derselben Vertiefungsstruktur erzeugt. - 20. Werkzeugmaschine nach Ausführungsform
15 oder 16 , wobei das erste rotierende Werkzeug (981 ) zur Erzeugung einer ersten zusammenhängenden Vertiefungsstruktur (V1) und das zweite rotierende Werkzeug zur Erzeugung einer zweiten zusammenhängenden und relativ zur ersten Vertiefungsstruktur (V1) in Richtung der Werkstückspindelachse (46 ) versetzten Vertiefungsstruktur (V2) auf das Werkstück (W ) einwirkt. - 21. Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine, umfassend eine Werkstückspindeleinheit (
40 ) mit einer durch einen Spindelantrieb um eine Spindelachse (46 ) angetriebenen Werkstückspindel (44 ), in welcher ein Werkstück (W ) um die Spindelachse (46 ) drehbar aufgenommen ist, und mindestens eine Werkzeugspindeleinheit (90 ) mit einem mittels eines Werkzeugantriebs um eine Werkzeugspindelachse (96 ) rotierend angetriebenen Werkzeug (98 ), wobei die Werkstückspindeleinheit (40 ) und die Werkzeugspindeleinheit (90 ) mittels einer Maschinensteuerung (120 ) gesteuert angetrieben und relativ zueinander mindestens in Richtung einer Z-Achse bewegt werden, wobei zur Herstellung einer mit einer ersten Verlaufskomponente um die Werkstückspindelachse (46 ) umlaufenden Vertiefungsstruktur (V ) an dem Werkstück (W ) das rotierende Werkzeug (98 ) mindestens eine um die Werkzeugspindelachse (96 ) umlaufende und eine radial außenliegende sowie radial außenliegend wirksame Schneide (S1 ) aufweist. - 22. Verfahren nach Ausführungsform
21 , wobei zur Herstellung der Vertiefungsstruktur (V ) so, dass diese sich mit einer zweiten Verlaufskomponente in Richtung der Werkstückspindelachse (46 ) erstreckend verläuft, eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück (W ) und dem Werkzeug (98 ) in Z-Richtung erfolgt. - 23. Verfahren nach Ausführungsform
21 oder 22 , wobei die Werkzeugspindelachse (96 ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) windschief zur Werkstückspindelachse (46 ) des Werkstücks (W ) ausgerichtet wird. - 24. Verfahren nach einer der Ausführungsformen
21 bis23 , wobei die Drehzahl (NDS ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) und die Drehzahl (NDW) des Werkstücks (W ) bei der Herstellung der Vertiefungsstruktur (V ) so gewählt werden, dass die mindestens eine Schneide (S1 ) Schneideingriffe (SE ) in das Werkstück (W ) ausführt, die eine Schneideingriffsgrundbahn (SEG) erzeugen, die um die Werkstückspindelachse (46 ) und in Richtung der Werkstückspindelachse (46 ) konkav gekrümmt verläuft. - 25. Verfahren nach einer der Ausführungsformen
21 bis 24 , wobei die Krümmung der konkaven Schneideingriffsgrundbahn (SEG) einen maximalen Krümmungsradius aufweist, der maximal das 10-fache, insbesondere maximal das 5-fache und vorzugsweise maximal das 3-fache eines Krümmungsradius eines Vertiefungsgrundes (VG ) der Vertiefungsstruktur (V ) beträgt. - 26. Verfahren nach einer der Ausführungsformen
21 bis25 , wobei bei der Erzeugung einer zusammenhängenden Vertiefungsstruktur (V ) die Drehzahl (NDW) des Werkstücks (W ) im Bereich des 0,8-fachen bis 1,2-fachen, insbesondere des 0,9-fachen bis 1,1-fachen, vorzugsweise des 0,95-fachen bis 1,05-fachen und noch bevorzugter des 0,97-fachen bis 1,03-fachen eines ganzzahligen Vielfachen der Drehzahl (NDS ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) multipliziert mit der Zahl der Schneiden (S ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) liegt. - 27. Verfahren nach einer der Ausführungsformen
21 bis 26 , wobei bei der gleichzeitigen Erzeugung von mehreren in Richtung der Werkstückspindelachse (46 ) aufeinanderfolgend angeordnete Vertiefungsstrukturen (V ) die Drehzahl (NDW) des Werkstücks (W ) im Bereich des 0,8-fachen bis 1,2-fachen, insbesondere des 0,9-fachen bis 1,1-fachen, vorzugsweise des 0,95-fachen bis 1,05-fachen und noch bevorzugter des 0,97-fachen bis 1,03-fachen eines ganzzahligen Vielfachen der Drehzahl (NDS ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) multipliziert mit der Zahl der Schneiden (S ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) dividiert durch die Zahl der aufeinanderfolgend angeordneten Vertiefungsstrukturen entspricht. - 28. Verfahren nach einer der Ausführungsformen
21 bis27 , wobei ein Durchmesser einer Schneidenflugbahn (SF ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) im Bereich vom 60-fachen bis 0,1-fachen, insbesondere im Bereich vom 30-fachen bis 0,1-fachen, eines Durchmessers des zu erreichenden Vertiefungsgrundes (VG ) liegt. - 29. Verfahren nach einer der voranstehenden Ausführungsformen
21 bis 28 , wobei zur Erzeugung eines zusammenhängenden Vertiefungsgrundes (VG ) bei einer Umschlingung des Werkstücks (W ) mit einem Umschlingungswinkel von 360°mindestens 10, besser mindestens 30,insbesondere mindestens 50, Schneideingriffe (SE ) erfolgen. - 30. Verfahren nach einer der Ausführungsformen
21 bis29 , wobei sich eine Umfangsfläche (U ) des Werkstücks (W ) und die in diese bei der Erzeugung der Vertiefungsstruktur (V ) eingreifende Schneide (S1 ) gegenläufig zueinander bewegen. - 31. Verfahren nach einer der Ausführungsformen
21 bis30 , wobei das rotierende Werkzeug (98 ) mehrere Werkzeugschneiden (S ) aufweist. - 32. Verfahren nach Ausführungsformen
31 , wobei die mehreren Werkzeugschneiden (S ) um die Werkzeugspindelachse (96 ) herum in identischen Winkelabständen voneinander angeordnet sind. - 33. Verfahren nach einer der Ausführungsformen
21 bis 32 , wobei eine Schneidenflugbahn (SF ) der mindestens einen Werkzeugschneide (S ) des rotierenden Werkzeugs (98 ) in einer Ebene (SFE ) liegt, die relativ zu einer durch eine mittlere Steigung bezüglich der Werkstückspindelachse (46 ) definierten Mittelebene (ME ) der Vertiefungsstruktur (V ) im Bereich des Schneideneingriffs (SE ) zur Erzeugung der das Werkstück (W ) umschlingenden Vertiefungsstruktur (V ) in einem spitzen Winkel (ε) ausgerichtet wird. - 34. Verfahren nach Ausführungsform
33 , wobei ein Betrag des spitzen Winkels (ε)im Bereich von 0,50° bis 30°, insbesondere 0,5° bis 20°, vorzugsweise 0,5°bis 10° und noch bevorzugter 0,5° bis 5° liegt. - 35. Verfahren nach einer der Ausführungsformen
21 bis34 , wobei zur Erzeugung der Vertiefungsstruktur (V ) das rotierende Werkzeug (98 ) um eine zur Zustellachse (X) parallele Achse (A) relativ zur mit der Werkstückspindelachse (46 ) zusammenfallenden Z-Achse ausgerichtet wird und mindestens in Richtung der Z-Achse eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück (W ) und dem Werkzeug (Z) sowie eine Zustellbewegung in Richtung der X-Achse erfolgt. - 36. Verfahren nach einer der voranstehenden Ausführungsformen, wobei ein erstes rotierendes Werkzeug (
981 ) und ein zweites rotierendes Werkzeug (982 ) auf das Werkstück (W ) zur Erzeugung mindestens einer zusammenhängenden Vertiefungsstruktur (V ) einwirken. - 37. Verfahren nach Ausführungsform
36 , wobei mit dem ersten rotierenden Werkzeug (981 ) ein Teilbereich einer Vertiefungsstruktur (V ) und mit dem zweiten rotierenden Werkzeug (982 ) ein anderer Teilbereich derselben Vertiefungsstruktur (V ) erzeugt wird. - 38. Verfahren nach Ausführungsform
37 , wobei mit dem ersten rotierenden Werkzeug (981 ) eine Vorbearbeitung und mit dem zweiten rotierenden Werkzeug eine Nachbearbeitung derselben Vertiefungsstruktur (V ) ausgeführt wird. - 39. Verfahren nach Ausführungsform
36 oder37 , wobei mit dem ersten rotierenden Werkzeug (981 ) ein in Richtung der Werkstückspindelachse (46 ) gesehen erster Seitenbereich und mit dem zweiten rotierenden Werkzeug (982 ) ein in Richtung der Werkstückspindelachse (46 ) neben dem ersten Seitenbereich liegenden zweiter Seitenbereich derselben Vertiefungsstruktur (V ) erzeugt wird. - 40. Verfahren nach Ausführungsform
36 , wobei das erste rotierende Werkzeug (981 ) zur Erzeugung einer ersten zusammenhängenden Vertiefungsstruktur (V1) und das zweite rotierende Werkzeug zur Erzeugung einer zweiten zusammenhängenden und relativ zur ersten Vertiefungsstruktur (V1) in Richtung der Werkstückspindelachse (46 ) versetzt angeordneten Vertiefungsstruktur (V2) auf das Werkstück (W ) einwirkt.
- 1. Machine tool comprising a machine frame (
10 ), one on the machine frame (10 ) arranged workpiece spindle unit (40 ) with a spindle drive around a spindle axis (46 ) driven workpiece spindle (44 ), in which a workpiece (W. ) around the spindle axis (46 ) is rotatably received, and at least one on the machine frame (10 ) arranged tool spindle unit (90 ) with a tool drive around a tool spindle axis (96 ) rotating tool (98 ), whereby the workpiece spindle unit (40 ) and the tool spindle unit (90 ) by means of a machine control (120 ) are driven in a controlled manner and can be moved relative to one another at least in the direction of a Z-axis, whereby at least one with a first profile component around the workpiece spindle axis (46 ) circumferential continuous contiguous deepening structure (V ) on the workpiece (W. ) the rotating tool (98 ) at least one around the tool spindle axis (96 ) circumferential and radially outer as well as radially outer effective cutting edge (S1 ) having. - 2. Machine tool according to the
embodiment 1 , whereby for the production of the recess structure (V ) so that this with a second course component extends in the direction of the workpiece spindle axis (46 ) extends, a relative movement between the workpiece (W. ) and the tool (98 ) takes place in the Z direction (Z). - 3. Machine tool according to the
embodiment 1 or2 , where the tool spindle axis (96 ) of the rotating tool (98 ) skewed to the workpiece spindle axis (46 ) of the workpiece (W. ) is aligned. - 4. Machine tool according to one of the preceding embodiments, wherein the speed (
NDS ) of the rotating tool (98 ) and the speed (NDW) of the workpiece (W. ) during the production of the recess structure (V ) are selected so that the at least one cutting edge (S1 ) Cutting operations (SE ) into the workpiece (W. ), which generate a cutting engagement pathway (SEG) that extends around the workpiece spindle axis (46 ) and in the direction of the workpiece spindle axis (46 ) is concave. - 5. Machine tool according to one of the preceding embodiments, wherein the curvature of the cutting engagement base path (SEG) has a radius of curvature that is a maximum of 10 times, in particular a maximum of 5 times, and preferably a maximum of 3 times a radius of curvature of a depression base (
VG ) the specialization structure (V ) amounts to. - 6. Machine tool according to one of the preceding embodiments, wherein when generating a coherent depression structure (
V ) the speed (NDW) of the workpiece (W. ) in the range of 0.8 to 1.2 times, in particular 0.9 times to 1.1 times, preferably 0.95 times to 1.05 times or even more preferably 0.97 times to 1.03 times an integral multiple of the speed (NDS ) of the rotating tool (98 ) multiplied by the number of cutting edges (S. ) of the rotating tool (98 ) located. - 7. Machine tool according to one of the preceding embodiments, with the simultaneous generation of several in the direction of the workpiece spindle axis (
46 ) successively arranged recess structures (V ) the speed (NDW) of the workpiece (W. ) in the range of 0.8 times to 1.2 times, in particular 0.9 times to 1.1 times, preferably 0.95 times to 1.05 times or even more preferably 0.97 times -fold to 1.03 times an integer multiple of the speed (NDS ) of the rotating tool (98 ) multiplied by the number of cutting edges (S. ) of the rotating tool (98 ) and divided by the number of successively arranged recess structures (V ) is equivalent to. - 8. Machine tool according to one of the preceding embodiments, wherein a diameter of a cutting edge trajectory (
SF ) of the rotating tool (98 ) in the range from 60 times to 0.1 times, in particular in the range from 30 times to 0.1 times, a diameter of the depth to be reached (VG ) located. - 9. Machine tool according to one of the preceding embodiments, wherein to generate a coherent depression base (
VG ) when wrapping around the workpiece (W. ) with a wrap angle of 360 ° at least 10, better at least 30, especially at least 50, cutting operations (SE ) respectively. - 10. Machine tool according to one of the preceding embodiments, wherein a peripheral surface (
U ) of the workpiece (W. ) and the in this during the creation of the recess structure (V ) engaging cutting edge (S1 ) move in opposite directions to each other. - 11. Machine tool according to one of the preceding embodiments, wherein the rotating tool (
98 ) several tool cutting edges (S. ) having. - 12. Machine tool according to the
embodiment 10 , where the multiple tool cutting edges (S. ) around the tool spindle axis (96 ) are arranged around at identical angular distances from one another. - 13. Machine tool according to one of the preceding embodiments, wherein a cutting edge trajectory (
SF ) the at least one tool cutting edge (S. ) of the rotating tool (98 ) in one plane (SFE ), which is relative to a mean slope with respect to the workpiece spindle axis (46 ) defined center plane (ME ) the specialization structure (V ) in the area of the cutting edge engagement (SE ) to generate the workpiece (W. ) surrounding deepening structure (V ) is oriented at an acute angle (ε). - 14. Machine tool according to the embodiment
13th , an amount of the acute angle (ε) in the range from 0.5 ° to 30 °, in particular 0.5 ° to 20 °, preferably 0.5 ° to 10 ° and even more preferably 0.5 ° to 5 °. - 15. Machine tool according to one of the preceding embodiments, wherein for generating the recess structure (
V ) the rotating tool (98 ) about an axis (A) parallel to the infeed axis (X) relative to the workpiece spindle axis (46 ) is aligned with the coincident Z-axis and by means of the machine control (120 ) at least in the direction of the Z-axis a relative movement between the workpiece (W. ) and the tool (Z) as well as an infeed movement in the direction of the infeed axis. - 16. Machine tool according to one of the preceding embodiments, wherein a first rotating tool (
98 1 ) and a second rotating tool (98 2 ) onto the workpiece (W. ) to create at least one contiguous recess structure (V ) act. - 17. Machine tool according to the
embodiment 16 , where the first rotating tool (98 1 ) a sub-area of a specialization structure (V ) and the second rotating tool (98 2 ) Another sub-area of the same specialization structure (V ) generated. - 18. Machine tool according to the embodiment
17th , where the first rotating tool (98 1 ) pre-machining and the second rotating tool post-machining of the same recess structure (V ) executes. - 19. Machine tool according to the
embodiment 16 or17th , where the first rotating tool (98 1 ) one in the direction of the workpiece spindle axis (46 ) seen first side area and the second rotating tool (98 2 ) one in the direction of the workpiece spindle axis (46 ) next to the first side area, second side area of the same recess structure is generated. - 20. Machine tool according to the embodiment
15th or16 , where the first rotating tool (98 1 ) for generating a first contiguous recess structure (V 1 ) and the second rotating tool for producing a second contiguous and relative to the first recess structure (V 1 ) in the direction of the workpiece spindle axis (46 ) offset recess structure (V 2 ) on the workpiece (W. ) acts. - 21. A method for operating a machine tool, comprising a workpiece spindle unit (
40 ) with a spindle drive around a spindle axis (46 ) driven workpiece spindle (44 ), in which a workpiece (W. ) around the spindle axis (46 ) is rotatably received, and at least one tool spindle unit (90 ) with a by means of a Tool drive around a tool spindle axis (96 ) rotating tool (98 ), whereby the workpiece spindle unit (40 ) and the tool spindle unit (90 ) by means of a machine control (120 ) are driven in a controlled manner and moved relative to each other at least in the direction of a Z-axis, whereby to produce one with a first progressive component around the workpiece spindle axis (46 ) surrounding deepening structure (V ) on the workpiece (W. ) the rotating tool (98 ) at least one around the tool spindle axis (96 ) circumferential and one radially outer and radially outer effective cutting edge (S1 ) having. - 22. The method according to embodiment
21 , whereby for the production of the recess structure (V ) in such a way that it coincides with a second course component in the direction of the workpiece spindle axis (46 ) extends, a relative movement between the workpiece (W. ) and the tool (98 ) takes place in the Z direction. - 23. The method according to embodiment
21 or22nd , where the tool spindle axis (96 ) of the rotating tool (98 ) skewed to the workpiece spindle axis (46 ) of the workpiece (W. ) is aligned. - 24. Method according to one of the embodiments
21 until23 , where the speed (NDS ) of the rotating tool (98 ) and the speed (NDW) of the workpiece (W. ) during the production of the recess structure (V ) must be chosen so that the at least one cutting edge (S1 ) Cutting operations (SE ) into the workpiece (W. ), which generate a cutting engagement pathway (SEG) that extends around the workpiece spindle axis (46 ) and in the direction of the workpiece spindle axis (46 ) is concave. - 25. The method according to one of the embodiments
21 until24 , wherein the curvature of the concave cutting engagement base path (SEG) has a maximum radius of curvature that is a maximum of 10 times, in particular a maximum of 5 times and preferably a maximum of 3 times a radius of curvature of a depression base (VG ) the specialization structure (V ) amounts to. - 26. Method according to one of the embodiments
21 until25th , whereby when creating a coherent recess structure (V ) the speed (NDW) of the workpiece (W. ) in the range of 0.8 to 1.2 times, in particular 0.9 to 1.1 times, preferably 0.95 to 1.05 times and even more preferably 0.97 times -fold to 1.03 times an integer multiple of the speed (NDS ) of the rotating tool (98 ) multiplied by the number of cutting edges (S. ) of the rotating tool (98 ) located. - 27. Method according to one of the embodiments
21 until26th , with the simultaneous generation of several in the direction of the workpiece spindle axis (46 ) successively arranged recess structures (V ) the speed (NDW) of the workpiece (W. ) in the range of 0.8 to 1.2 times, in particular 0.9 to 1.1 times, preferably 0.95 to 1.05 times and even more preferably 0.97 times -fold to 1.03 times an integer multiple of the speed (NDS ) of the rotating tool (98 ) multiplied by the number of cutting edges (S. ) of the rotating tool (98 ) divided by the number of successively arranged recess structures. - 28. Method according to one of the embodiments
21 until27 , where a diameter of a cutting edge trajectory (SF ) of the rotating tool (98 ) in the range from 60 times to 0.1 times, in particular in the range from 30 times to 0.1 times, a diameter of the depth to be reached (VG ) located. - 29. Method according to one of the preceding embodiments
21 until28 , whereby to create a coherent recess ground (VG ) when wrapping around the workpiece (W. ) with a wrap angle of 360 ° at least 10, better at least 30, especially at least 50, cutting operations (SE ) respectively. - 30. Method according to one of the embodiments
21 until29 , with a circumferential surface (U ) of the workpiece (W. ) and the in this during the creation of the recess structure (V ) engaging cutting edge (S1 ) move in opposite directions to each other. - 31. Method according to one of the embodiments
21 until30th , where the rotating tool (98 ) several tool cutting edges (S. ) having. - 32. Method according to embodiments
31 , where the multiple tool cutting edges (S. ) around the tool spindle axis (96 ) are arranged around at identical angular distances from one another. - 33. Method according to one of the embodiments
21 until32 , where a cutting edge trajectory (SF ) the at least one tool cutting edge (S. ) of the rotating tool (98 ) in one plane (SFE ), which is relative to a mean slope with respect to the workpiece spindle axis (46 ) defined center plane (ME ) the specialization structure (V ) in the area of the cutting edge engagement (SE ) to generate the workpiece (W. ) surrounding deepening structure (V ) is aligned at an acute angle (ε). - 34. Method according to embodiment
33 , wherein an amount of the acute angle (ε) is in the range from 0.50 ° to 30 °, in particular 0.5 ° to 20 °, preferably 0.5 ° to 10 ° and even more preferably 0.5 ° to 5 °. - 35. Method according to one of the embodiments
21 until34 , whereby to create the recess structure (V ) the rotating tool (98 ) about an axis (A) parallel to the infeed axis (X) relative to the workpiece spindle axis (46 ) coinciding Z-axis is aligned and at least in the direction of the Z-axis a relative movement between the workpiece (W. ) and the tool (Z) as well as an infeed movement in the direction of the X-axis. - 36. The method according to one of the preceding embodiments, wherein a first rotating tool (
98 1 ) and a second rotating tool (98 2 ) onto the workpiece (W. ) to create at least one contiguous recess structure (V ) act. - 37. Method according to embodiment
36 , with the first rotating tool (98 1 ) a sub-area of a specialization structure (V ) and with the second rotating tool (98 2 ) Another sub-area of the same specialization structure (V ) is produced. - 38. Method according to embodiment
37 , with the first rotating tool (98 1 ) pre-processing and post-processing of the same recess structure with the second rotating tool (V ) is performed. - 39. The method according to the embodiment
36 or37 , with the first rotating tool (98 1 ) one in the direction of the workpiece spindle axis (46 ) seen first side area and with the second rotating tool (98 2 ) one in the direction of the workpiece spindle axis (46 ) Next to the first side area, the second side area of the same recess structure (V ) is produced. - 40. Method according to embodiment
36 , where the first rotating tool (98 1 ) for generating a first contiguous recess structure (V 1 ) and the second rotating tool for producing a second contiguous and relative to the first recess structure (V 1 ) in the direction of the workpiece spindle axis (46 ) staggered recess structure (V 2 ) on the workpiece (W. ) acts.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.Further features and advantages of the invention are the subject matter of the following description and the graphic representation of some exemplary embodiments.
In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine Frontansicht eines Ausführungsbeispiels einer Werkzeugmaschine für die erfindungsgemäße Lösung; -
2 eine Draufsicht auf dieWerkzeugmaschine gemäß 1 in Richtung des Pfeils A; -
3 eine Darstellung einer Schneidenflugbahn eines Werkzeugs mit einer Schneide und eines Querschnitts durch ein Werkstück im Bereich eines durchzuführenden Schneideingriffs; -
4 eine Darstellung der relativen Positionen der Schneide des bis Werkzeugs und des Werkstücks bei der einer sukzessiven Drehung13 von Werkzeug und Werkstück; -
14 eine Darstellung eines Schneideingriffs der Schneide in das bis Werkstück mit sukzessiver Darstellung der einzelnen16 Winkelstellungen; -
17 eine Darstellung der einzelnen Winkelstellungen von Werkzeug und bis Werkstück nach Durchführung des Schneideingriffs bis zum27 Erreichender Ausgangsposition gemäß 3 ; -
28 eine Darstellung einer windschiefen Ausrichtung einer Werkzeugspindelachse relativ zu einer Werkstückspindelachse unter Berücksichtigung der durch die Drehzahl des Werkstücks bedingten Umfangsgeschwindigkeit desselben und durch die Rotation des Werkzeugs bedingten Geschwindigkeit der Schneide beim Schneideingriff und der daraus resultierenden Schneideingriffsgeschwindigkeit bei der Durchführung des Schneideingriffs; -
29 eine Darstellung eines erfindungsgemäß bearbeiteten Werkstücks; -
30 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung eines Berichts B in29 ; -
31 eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lösung; -
32 eine Darstellung der mit dem zweiten Ausführungsbeispiel erzeugten Vertiefungsstruktur im Werkzeug; -
33 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung; -
34 eine Darstellung des vierten Ausführungsbeispiels im Querschnitt; -
35 eine Draufsicht in Richtung der Linien 35-35 in34 ; -
36 einen Längsschnitt bei einer Bearbeitung einer Vertiefungsstruktur in zwei Schritten; -
37 einen Längsschnitt bei einer Bearbeitung einer Vertiefungsstruktur auf zwei Seiten; -
38 eine Draufsicht auf eine Bearbeitung von zwei Vertiefungsstrukturen; -
39 eine Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung; -
40 eine Darstellung des vierten Ausführungsbeispiels im Querschnitt und -
41 einen Schnitt längs Linie 41-41 in40 .
-
1 a front view of an embodiment of a machine tool for the solution according to the invention; -
2 a plan view of the machine tool according to1 in the direction of arrow A; -
3 a representation of a cutting edge trajectory of a tool with a cutting edge and a cross section through a workpiece in the area of a cutting operation to be performed; -
4th a representation of the relative positions of the cutting edge of the tool and the workpiece during a successive rotation13th of tool and workpiece; -
14th a representation of a cutting engagement of the cutting edge in the workpiece with successive representation of the individual16 Angular positions; -
17th a representation of the individual angular positions from the tool and to the workpiece after the cutting operation has been carried out up to27 Reaching the starting position according to3 ; -
28 a representation of a skewed alignment of a tool spindle axis relative to a workpiece spindle axis, taking into account the peripheral speed of the workpiece caused by the rotational speed of the workpiece and the speed of the cutting edge caused by the rotation of the tool during the cutting engagement and the resulting cutting engagement speed when performing the cutting engagement; -
29 a representation of a workpiece machined according to the invention; -
30th an enlarged section of a report B in29 ; -
31 a representation of a second embodiment of a solution according to the invention; -
32 a representation of the recess structure generated with the second embodiment in the tool; -
33 a schematic representation of a third embodiment of the invention; -
34 a representation of the fourth embodiment in cross section; -
35 FIG. 3 is a top view taken in the direction of lines 35-35 in FIG34 ; -
36 a longitudinal section during machining of a recess structure in two steps; -
37 a longitudinal section when machining a recess structure on two sides; -
38 a plan view of a processing of two recess structures; -
39 a representation of a fourth embodiment of the invention; -
40 a representation of the fourth embodiment in cross section and -
41 a section along line 41-41 in40 .
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, dargestellt in
An einer Frontseite
Vorzugsweise verläuft die Werkstückspindelachse
Durch die auf dem Grundkörper
Wie in
Die Werkzeugträgerbasis
Dabei verläuft die Längsachse
Die Werkzeugträgerbasis
Dabei verlaufen die Schlittenführungen
Zum Ausführen der Bewegungen des Führungsarms
Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist an dem Werkzeugträger
Die Werkzeugspindeleinheit
Insbesondere ist zur lagegeregelten Positionierung der Werkzeugspindeleinheit
Alternativ dazu ist es bei einer vereinfachten Lösung möglich, die Drehausrichtung der Werkzeugspindeleinheit
Außerdem umfasst die Werkzeugmaschine eine Steuerung
Zur Herstellung einer sich in das Werkstück
Ferner ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zur Erzeugung der Vertiefungsstruktur
Es ist aber auch möglich, dass die Drehrichtungen
In der in
Eine weitere Drehung des Werkstücks
Wie sich aus der Verlaufsdarstellung der Bahn B in
Nach dem Austritt aus dem Werkstück
Wie sich aus
Bei den in
Damit beim nächsten Umlauf der Schneide
Vorzugsweise werden die Drehzahlen NDW und
Beispielsweise ist die Drehzahl NDW abhängig von einem Durchmesser des Werkstücks
Insbesondere wird beispielsweise die Drehzahl NDW des Werkstücks
Um nun mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine um die Werkstückspindelachse
Beispielsweise wird eine Vertiefungsstruktur
Je größer die Zahl der Schneideingriffe
Ferner ist bei einem Vorschub in Z-Richtung zu berücksichtigen, dass, wie in
Dies setzt jedoch voraus, dass wie in
Mit einer Werkzeugmaschine gemäß dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel lassen sich somit, Vertiefungsstrukturen
Derartige Vertiefungsstrukturen
Ferner kann eine Steigungshöhe
Die exemplarisch in den
Soll beispielsweise zusätzlich noch die Steigungshöhe
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in
Bei einem derartigen Werkzeug
Damit lassen sich mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine in einfacher Weise durch Vergrößerung der Zahl der Schneiden
Alternativ zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren, bei welchem lediglich ein rotierendes Werkzeug
Mit den zwei rotierenden Werkzeugen
Alternativ dazu kann das erste Werkzeug
Mit zwei rotierenden Werkzeugen
Bei einem vierten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, dargestellt in
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EP21731961.5A EP4161723A1 (en) | 2020-06-09 | 2021-06-07 | Machine tool and method for operating a machine tool |
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EP4161723A1 (en) | 2023-04-12 |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
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