DE2165059A1 - Vibrationsdiamantschneideverfahren - Google Patents

Vibrationsdiamantschneideverfahren

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DE2165059A1
DE2165059A1 DE19712165059 DE2165059A DE2165059A1 DE 2165059 A1 DE2165059 A1 DE 2165059A1 DE 19712165059 DE19712165059 DE 19712165059 DE 2165059 A DE2165059 A DE 2165059A DE 2165059 A1 DE2165059 A1 DE 2165059A1
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Germany
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cutting
diamond
vibration
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vibratory
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DE19712165059
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Junichiro Tokio. P Kumabe
Original Assignee
Kenkyusho, Rikagaku, Wako, Saitama (Japan)
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23DPLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D1/00Planing or slotting machines cutting by relative movement of the tool and workpiece in a horizontal straight line only
    • B23D1/08Planing or slotting machines cutting by relative movement of the tool and workpiece in a horizontal straight line only by movement of the tool
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B29/00Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/04Tool holders for a single cutting tool
    • B23B29/12Special arrangements on tool holders
    • B23B29/125Vibratory toolholders

Description

  • "Vibrationsdiamants ehneideverfahren' ZUSAMMENFASSUNG Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Vibrationsdiamantschneideverfahren und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Diamantschneidewerkzeug in der Schneidrichtung mit extrem hoher Frequenz im Ultraschallbereich so in Vibration versetzt wird, dass ein Präzisionsschneiden von Nicht-Eisenmetall, Eisen- und Stahlmaterialien möglich ist; als Ergebnis erhält man eine glatte Fläche, die vergleichbar oder überlegen ist zu der, die man durch Schleifen oder Läppen erzielen kann, wobei insbesondere mit der Erfindung Präzisionsschneiden sogar von gehärtetem Stahl möglich ist, was bisher für schwierig gehalten wurde und dementsprechend mit einem 5 chleifrad durchgeführt wurde.
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Vibrationsdiamantschneideverfahren und insbesondere auf ein V ibrations diamant 5 chneideverfahren und das dazugehörige Gerät, sowie die Schneidwerkzeuge.
  • Seit mehr als hundert Jahren wurde beim Vibrationsschneiden dieser Art die übliche Routine von Schneidmaschineneinsatz betrieben, bei der das Schneiden durch Andrücken eines Schneidwerkzeugs gegen das Werkstück in Rotation erfolgt. Eine Analyse zeigt, dass viele Kratzer durch feine Vibrationen entstehen, die durch das schnelle Rotieren des Schneidwerkzeuges entstehen. Wenn jedoch diese feinen Vibrationen in einem unregelmässigen Vibrationszustand sind. d. h., wenn die Vibrationsform relativ stabilisiert ist in einem Übermass von hoher Frequenzverteilung, kann ein glattes Schneiden durchgeführt werden. Und die Wahl der besten Schneidbedingungen war bisher dadurch erfolgt, dass man den Schneidbereich suchte, bei dem das Vibrationsverfahren der Schneidkante stabilisiert wird, wenn die Schneidkante des Schneidwerkzeugs gegen das Werkstück gedrückt wird.Natürlich können die besten Schneidbedingungen einer Drehbank nicht auf eine andere übertragen werden, bei der die Arbeitsbedingungen anders sind. Zu viele Faktoren beeinflussen die Schneidbedingungen und interferieren miteinander.
  • Auf jeden Fall werden Schneidabfälle durch die feinen Vibrationen der Schneidkante hervorgerufen. Im Hinblick auf die Tatsache, dass nur unregelmässige Vibrationen durch das Anpressen eines Werkzeugs gegen das rotierende Werkstück erhalten werden können und in Anbetracht der Tatsache, dass dabei Hitze entsteht, wurde eine neuartige Methode, die sogenannte Vibrationsschneidemethode entwickelt, bei der das Schneiden mit einem Werkzeug erfolgt, das direkt in Vibration versetzt wird durch eine regelmässige Vibrationsfrequenz, die von einer anderen Vibrationsquelle erzeugt wird, ohne dass man die Rotation des Werkstücks benutzt, bei der eine Zufallsfrequenz leicht auftreten kann. Insbesondere könnte dieses Schneidverfahren, bei dem keine Hitze entsteht, als eine wesentliche Methode des Schneidens bezeichnet werden und man könnte die herkömmliche Methode, bei der das Schneiden durch Anpressen eines Werkzeugs gegen das Werkstück erfolgt, als abnormal bezeichnen.
  • Dementsprechend wurde festgestellt, dass viele ideale Schneidphänomene, die bei den herkömmlichen Methoden nicht angewendet wurden, mittels dieses rationellen Vibrationsschneidens erzielt werden können. Bei Beginn von Forschung und Experiment in diesem Bereich beeinflusste uns die entschiedene Verneinung, nach der das Schneiden unter Vibrationen unmöglich ist, gegen unseren Willen so, dass ausschliesslich Werkzeuge aus Stahl mit relativ geringer Härte benutzt wurden, wobei man natürlich jedwede übermässig harten Werkzeuge vermied, wobei das Schneideverfahren auf Leichtmetalle beschränkt wurde.
  • Jedoch bei der Analyse des Vibrationsschneidmechanismus bzw. bei den Fortschritten bei der Erforschung des nichtsensitiven Vibrationsschneidemechanismus und des neutralen Punktes bzw. der Momentanvibrationsschneidemechanismen, wurde es theoretisch herausgefunden, dass Vibrationsschneiden die einzig wirkliche Schneidemethode ist, was sich im übrigen durch die Ergebnisse der verschiedenen Experimente bestätigte.
  • So wurde der Bereich der Werkzeuge von Hochgeschwindigkeitsstählen auf superharte Werkzeuge ausgeweitet und augenblicklich werden KLO, K05, K03, KO1 usw. aus den superharten Materialien verwendet. Auf der anderen Seite wurden die Werkstücke allmählich von leichten Legierungen auf Eisenlegierungen umgestellt, welche härter sind, so dass beispielsweise das Schneiden von rostfreiem Stahl, das bisher für schwierig gehalten wurde, durchgeführt werden konnte. Und heute stieg die Nachfrage nach Schneidmaterialien, wie z.B. gehärtetem Stahl, der vorher geschliffen worden war. Entsprechend der Theorie des Vibrationsschneidens und der Analyse der Möglichkeit des Schneidens von gehärtetem Stahl wurde ein Versuchsschneidevorgang mit einem superharten Werkzeug ausgeführt, welcher ausgezeichnete Schneidphänomene ergab, die man mit herkömmlichen Schneidmethoden nie erreicht hatte. Es wurde festgestellt, dass der nichthitzeentwickelnde> flussartige Schnitt glatte Schneidflächen ergibt, auch mit gehärtetem Stahl, wie z.B. H C57.
  • R Ausserdem wurde ebenfalls bestätigt, dass mit Kupferlegierungen Oberflächenqualitäten entsprechend der Rauhheit von geometrischer F einbearbeitung erhalten werden können.
  • Eine weitere Mikrobeobachtung der fertigen Fläche kann zu der Feststellung führen, dass eine1 wenn auch geringe, Ungleichmässigkeit vorhanden war.
  • Wenn man deren Gründe untersucht, stellt man fest, dass der Hauptgrund dafür ein feines Abspänen der Schneidkanten der superharten Werkzeuge ist. Bei weiterer Prüfung bezüglich der Möglichkeit, Hochgeschwindigkeitsstahl, der härter als HRC57 ist, zu schneiden, wird man schliesslich zur ausschliesslichen Verwendung von Diamantwerkzeugen kommen.
  • Bei den bisher erwähnten üblichen Schneidprozessen wurden jedoch Diamantwerkzeuge als deshalb ungeeignet betrachtet, weil sie spanbildend sind und ausserdem leicht abbrennen da sie wegen der Hochgeschwindigkeitsschneidvorgänge Temperaturen bis zu 8000C erreichen, nämlich die Verbrennungstemperatur von Diamant. Beim Schneiden von Metallen wurde dementsprechend Diamant hauptsächlich für Nichteisenlegierungen und ausserdem in beschränkt er Weise bei Hochgeschwindigkeitsdrehbänken eingesetzt, die weniger Vibration aufweisen. Diamant ist am härtesten bei Raumtemperatur, weshalb sich aus der notwendigerweise starken Temperaturentwicklung bei Hochgeschwindigkeittschneiden ergab, dass Diamant nur für wenige Anwendungszwecke geeignet war.
  • Mit einer nichtsensitiven Vibrationsschneidemaschine können jedoch im Gegensatz zur herkömmlichen Arbeitsweise Arbeiten ohne Rattern oder Bew egungen durchgeführt werden, so dass keine nutzlose Kraftkomponente erzeugt wird und keinerlei Andruckkraft auf die Seitenfläche des Werkzeugs ausgeübt wird, weshalb jede Bruchbildung an der Schneidkante vollkommen vermieden werden kann. Ausserdem wird die Temperatur nicht über Handwärme hinausgehen, ausserdem natürlich niemals 8000C, nämlich die Verbrennungstemperatur von Diamanten erreichen. Aus diesen Gründen glaubte man, dass das Vibrationsschneiden, was eine wesentliche Schneidemethode ist, einen Schritt vorwärts gebracht werden könnte im Hinblick auf den idealen Schneidprozess durch Vibrationseinwirkung, und zwar im Gegensatz zur bisherigen Technik. Diamant ist immens hart. Als Ergebnis verschiedener Experi-mente wurden die erwarteten Phänomene erreicht.
  • Die erste Aufgabe der Erfindung ist dementsprechend die Schaffung eines Vibrationsschneideverfahrens, bei dem das Schneiden mit Diamanten erfolgt, wobei die genannte Vibration bisher als zu vermeiden angesehen worden war, während hier der Diamant mit extrem hoher Frequenz im Ultraschallbereich in Vibration versetzt wird.
  • Die zweite Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Vibrationsschneideverfahrens mit Schneidflächen, die vergleichbar oder sogar denen überlegen sind, die durch Schleif- oder Läpp-Prozesse erhalten werden, wobei weit erhin ein Vibrationsschneidgerät und Vibrationsschneidwerkzeuge ges Schaft fen werden, die für das genannte Schneidverfahren Anwendung finden können.
  • Die dritte Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Vibrationsschneideverfahrens, bei dem gehärteter Stahl, dessen Präzisionsschneiden bisher unmöglich war, präzisionsgeschnitten werden kann, wobei ausserdem ein Vibrationsschneidgerät und Vibrationsschneidwerkzeuge für den Einsatz bei der genannten Vibrationsschneidemethode geschaffen werden.
  • Die Bedingung, unter der Vibrationsschneiden mit Diamanten entsprechend der Erfindung angewandt werden kann, ist, dass die Diamantschneidkante in Richtung des Schneideweges unter einer Bedingung in Vibration versetzt wird, die folgender Ungleichung gerecht wird: V > 2 lT af hierin ist V Schneidgeschwindigkeit f Frequenz a Amplitude.
  • Bei der konkreten Anwendung dieses Schneideverfahrens wurden neuartige Vorrichtungen und Techniken erforderlich zur Montage des Diamantwerkzeuges und auch zur Befestigung des Diamants selbst, denn Diamanten können Absplitterebenen haben bzw. Splitter bilden. Bei der Resonanzeinstellung, die bisher für herkömmliche, superharte Werkzeuge verwandt wurde, ist es unvermeidlich, dass Vibrationskomponenten in Axialrichtung der Werkzeuge auftreten, so dass die Schneidkante der Diamantwerkzeuge splittern kann. Dementsprechend muss die Resonanzfrequenz des gesamten Vibrationsprozesses mit der natürlichen Frequenz der Vibrationsquelle bis auf + 1% übereinstimmen. Ausserdem kann es unzureichend sein, dass ein Diamantkorn einfach mit mechanischen Mitteln, wie üblich, befestigt wird, es kann erforderlich sein, die Befestigung am Schaft durch Schweissen oder ähnliches vorzunehmen.
  • Erfindungsgemäss ist es bei Vibrationsschneiden und unter Verwendung der Diamantmerkmale möglich, Präzisions 5 chneidevorgänge an einer Endfläche, einer zylindrischen Fläche, einer glatten Oberfläche vorzunehmen, oder aber Präzisionsbohren, Zahnradschneiden, Schraubenschneiden und Broschieren usw., und zwar unabhängig von der Materialqualität.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele. Hierin ist: Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht des Vibrationsschneidegeräts nach der Erfindung bei ebenem Schneiden1 Fig. 2 eine vertikale, teilweise Schnittansicht des Vibrationsschneidegeräts nach der Erfindung beim Schneiden einer zylindrischen Fläche und einer Endfläche, Fig. 3 eine vertikale, teilweise Schnittansicht der erfindungsgemässen Vibrationsschneidmaschine bei Bohrungen, Fig. 4 eine Querschnittsansicht längs der Linie IV -IV der Fig. 3, Fig. 5 eine vertikale, teilweise Schnittansicht des Vibrationsschneidegeräts nach der Erfindung beim Zahnradschneiden, Fig. 6 eine vertikale Querschnittsansicht des Vibrationsschneidegeräts nach der Erfindung beim Broschieren, Fig. 7 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Oberflächenrauhheit von rostfreiem Stahl bei dem erfindungsgemässen Verfahren, Fig. 8 ein Mikrogramm (x 30) der Schneidfläche des rostfreien Stahls entsprechend dem Beispiel der Fig. 7, Fig. 9 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Oberflächenrauhheit von gehärtetem Stahl (HRC57) beim Endflächenschneiden entsprechend der Erfindung, Fig. 10 ein Mikrogramm (x30) der Schneidfläche von gehärtetem Stahl (HRCS7) entsprechend dem Beispiel der Fig. 9, Fig. 11 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Oberflächenrauhheit des rostfreien Stahls bei dem Beispiel des Zylinderschneidens entsprechend der Erfindung, und Fig. 12 ein Mikrogramm (x 30) der Schneidfläche des rostfreien Stahls entsprechend dem Beispiel nach Fig. 11.
  • Fig. 1 zeigt das Vibrationsschneideverfahren mittels Diamantwerkzeug zur Durchführung einer geraden Schnittfläche mit einer Planiereinrichtung.
  • Ein Diamantwerkzeug oder Stein 12 wird in einen Werkzeugschaft 11 eingeführt, der die Vibration überträgt, so dass das Werkzeug 12 mit dem Schaft 11 zusammen vibriert. Der Schaft 11 ist am Werkzeugplatz 14 des Planiergerätes mit Befestigungsprojektionen 13 befestigt, die an Vibrationspunkten an der Tragplatte 15 und der Platte 16 befestigt sind. Das Amplitudenverstärkungshorn 18 am Längsvibrator 17 der Vibrationsquelle ist mit dem Gegenvibrationspunkt des Werkzeugschafts 11 so verbunden1 dass die Energie aus der Vibrationsquelle zum Diamantwerkzeug 12 geliefert wird und gleichzeitig bewirkt, dass das Werkzeug 12 mit extrem hoher Frequenz regelmässig im Ultraschallbereich vibriert, und zwar in der Schnittrichtung 111 bezüglich der Tischzuführrichtung 110 des Werkstücks 19. Das Amplitudenverstärkungshorn 18 ist mit dem Kühlgefäss 114 verbunden, welches Wiederum über den Justierkragen 113 mit dem L-förmigen Teil 112 zur Befestigung des Kühlgefässes verbunden ist.
  • Fig. 2 zeigt das Vibrationsschneideverfahren mit Diamantwerkzeug an einer Drehbank für zylindrisches Drehen oder Endflächendrehen. Der Werkzeugschaft 21 ist über Schraubenverbindung mit dem Amplitudenverstärkungshorn 23 verbunden, das Ultraschallvibrationen in Pfeilrichtung 22 abgibt, die zusammen mit der Pfeilrichtung 22 auftreten, und zwar in der Resonanz mit der gegebenen Frequenz des Längsvibrators 24 der Vibrationsquelle. An der Spitze dieses Werkzeugschafts 21 ist eine Diamantschneidkante 25 befestigt (in der Figur sind zwei Schafte gezeigt), wobei die Schweissung so fest erfolgte, dass sowohl im statischen als auch im dynamischen Zustand kein Ablösen auftritt; so können Schaft 21 und Diamantschneidekante 25 sicherlich in der gleichen Phase vibrieren. Das Amplitudenverstärkungshorn 23 ist mittels Flansch 26 befestigt an dem Kühlgefäss 28 am Werkzeugplatz 27. Es ist notwendig, so zu justieren, dass Die Resonanzfrequenz f des Horns 23, das mit der genannten Diamanten-0 schneidkante 25 verbunden ist, genau im Bereich von + 1% der natürlichen Frequenz f des Längsvibrators 24 der Vibrationsquelle liegt. Die Einstel-0 lung erfolgt durch Wegdrehen des Werkzeugschafts 21. Zur Vermeidung des Splitterns der Diamantschneidkante 25, die so brüchig ist, dass auch der geringste Betrag der Radialkomponente des Werkstücks 29 in der Vibrationsrichtung der Diamantschneidkante 25 direkt ein Splittern bewirken kann, erfolgt dieses Justieren. Das Schneiden kann erst dann begonnen werden, wenn die Vibration der Schneidkante so justiert wurde, dass sie ausschliesslich in der Tangentialrichtung des Werkstücks 29 liegt, das sich in Pfeilrichtung 210 dreht.
  • Fig. 3 zeigt das Vibrationsschneideverfahren mit Diamantwerkzeug beim Bohren. In diesem Fall ist der Torsions-Vibrations -Werkzeughalter 31 am Werkzeugplatz 33 mittels einer Befestigungsmuffe 32 befestigt, die sich über die beiden Vibrationspunkte erstreckt, und am Endteil des Halters 31 ist der Torsionsvibrator 34 der Vibrationsquelle angeschlossen, am anderen Ende des Halters 31 ist der Werkzeugschaft 35 durch Klemmverbindung angeschlossen. Der Werkzeugschaft 35 weist an seinem Urfang eine Mehrzahl (in der Figur zwei) Diamantschneidkanten 36 auf und ist so ausgebildet, dass er eine Resonanzfrequenz zur Frequenz der Vibrationsquelle ausschliesslich in der Umfangsrichtung des Pfeils 37 hat. Wenn die Vorrichtung so ausgebildet wird, ist es möglich, das Werkstück 39 in Pfeilrichtung 38 zu bohren.
  • Fig. 5 zeigt das Vibrationsschneideverfahren für Zahnräder unter Einsatz eines Diamantschneiders. Der Schneideschaft 42 ist durch Klemmverbindung mit dem Amplitudenverstärkungshorn 41 verbunden und ist mit einer Schneidkante aus Diamant 43 verbunden und hat eine Resonanzfrequenz zu der des längsvibrierenden Vibrators 45 der Vibrationsquelle in Pfeilrichtung 44. Das Amplitudenverstärkungshorn 41 bewegt sich im Hauptspindelkopf 46 in Pfeilrichtung 47 und ist befestigt mittels des Flansches 410 an der Stange 49, welche sich in Pfeilrichtung 48 dreht. Wenn die Vorrichtung so ausgebildet ist, wird es möglich sein, Vibrationszahnradschneiden von kleinem Zahnradmaterial 413 ebenso wie von grösserem Durchmesser 414 herzustellen, das auf der Welle 411 montiert wird, und sich in Pfeilrichtung 412 dreht.
  • Fig. 6 zeigt die Vibrationsschneidemethode beim Broschieren unter Eu1-satz eines Diamantbroschiergeräts. Das Broschiergeräts 51 ist an seinem Oberteil mit Kanten (drei in der Figur) versehen und ist schraubenverbunden mit dem Amplitudenverstärkungshorn 53, so dass in Pfeilrichtung 54 eine Resonanz zur natürlichen Frequenz des Längsvibrators 55 der Vibrationsquelle eint ritt. Das Horn 53 ist am Kühlgefäss 57 am Zugkopf 56 der Broschiermaschine befestigt. Wenn die Vorrichtung so ausgebildet wird, ist es möglich, in Pfeilrichtung 512 das Broschieren des Werkstücks 511 am Befestigungsteil 59 durch das Werkzeug 510 auf dem Träger 58 der Broschiermaschine durchzuführen.
  • Die konkreten Wirkungen der Ausführungsformen dieser Maschine werden nun unter Bezugnahme auf die Beispiele des Ebenenschneidens, des Endflächenschneidens, des zylindrischen Schneidens dargestellt, die typisch sind für die verschiedenen Schneidvorgänge.
  • Beispiel 1 (Ebenenschneiden) Schneidgeschwindigkeit: 8 m/min.
  • Frequenz: 21.38 KHz Amplitude: Maximum 13 Abgabe: Maximum 500 W Schneidtiefe: 0. 05 - 0. 1 mm Zuführung: 0.03 - 0.2 mm Schneidöl: Mineralöl Form des Diamantwerkzeugs: (5, 0, 8, 8, 2, 82) und (5, 0, 8, 55, 35, 1) (ungefährer Radius) Form des Werkstücks: Länge 600 x Breite 600 x Dicke 15 mm Art des Materials: rostfreier Stahl, Kohlestahl (HRC57) Aluminium, Kupfer, Messing, Phosphor Bronze.
  • Als Ergebnis des unter den obenerwähnten Schneidbedingungen durchgeführten Experiments war ebenes Schneiden bei äusserst geringer Geschwindigkeit von 8 m/min, unabhängig von der Arbeitsqualität, möglich, die man niemals von der herkömmlichen Technik erwartet hätte und die Oberflächenrauhheit betrug ungefähr 0,2 - 5 u und wurde fast in Entsprechung zu der vorher aufgestellten Formel erzielt. Eine Schneidfläche mit einem hellen Regenbogenflächeneindruck, die sehr glatt ist, wurde erhalten und sie entspricht dem Schleif- oder Läpp-Prozess. Ausserdem ergibt sich die Beziehung zwischen der Oberflächenrauhheit und der Eingabe von rostfreiem Stahl, einem typischen Material für seine Härte beim Schneiden, aus Fig. 7 und dem Mikrogramm (x 30) der Schnittfläche entsprechend Fig. 8.
  • Beispiel 2 (Endflächenschneiden) Das Endflächenschneiden wurde ausgeführt wie in Fig. 2 gezeigt, und zwar unter folgenden Bedingungen und unter Einsatz einer Drehbank (UC-120 VLS): Hauptspindelrotation : U/min 220 Schneidgeschwindigkeit : 30 m/min.
  • Frequenz : 21.3 KHz Amplitude : Maximum 18 Leistungsaufnahme : 900 W Schneidtiefe : 0.08 - 0.13 mm Eingabe : 0.05, 0.07, 0.10, 0.13 mm/ rev.
  • Schneidöl : Mineralöl Diamantform : (5, 0, 8, 8, 2, 82) und (5, 0, 8, 55, 35, 1) (ungefährer Radius) Werkstückform : Durchmesser 40 mm Stärke 10 mm Qualität des Werkstücks : rostfreier Stahl, Kohlestahl (HRC57), gegossenes Eisen, Duralumin, Messing, Aluminium.
  • Als Ergebnis des Versuchs unter den obigen Schneidbedingungen war ein Schneiden bei so geringer Schneidegeschwindigkeit wie 30 m/min, unabhängig von der Materialqualität möglich, wobei die Nettoschneidleistung innerhalb der 1 W-Grenze lag, die Schneidekratzer, die ohne Hitze zustande kamen, waren in einer Flussformserie und die Oberflächenrauhheit nach dem Schneiden entsprach fast den Schneidebedingungen in der theoretischen Formel. Die Schneidfläche, die fast keinerlei Unebenheit aufwies, war glatt im Vergleich zu derjenigen, die mit Schleifen oder Läppen erzielt werden kann. Die Beziehung zwischen der Oberflächenrauhheit des HRCS - Materials, das mit gehärtetem Kohlenstoffstahl S 55C hergestellt worden war, wobei dieses Material typisch ist, und bei der Zuführung entsprechend Fig. 9, ergab sich ein Mikro gramm der Fläche entsprechend der Fig. 10.
  • Beispiel 3 (zylindrisches Schneiden) Das zylindrische Schneiden erfolgte wie bei Fig. 2 unter folgenden Schneidbedingungen und unter Verwendung einer Drehbank (Ikegai's A 25).
  • Hauptspindelrotation : 220 U/min.
  • Schneidgeschwindigkeit : 30 m/min.
  • Frequenz : 21,5 KHz Amplitude : Fz Leistungsaufnahme : 900 W Schneidtiefe : 0, 05 - 0> 1 mm Eingabe : 0,05, 0,07, 0,10, 0, 13 mm/rev.
  • Schneidöl : Mineralöl Form des Diamantwerkzeugs : (5, 0, 8, 8, 2, 82) und (5, 0, 8, 8, 55, 35, 1 ) (ungefährer Radius) Werkstückform : Durchmesser 40 mm Tiefe 10 mm Qualität des Werkstücks : rostfreier Stahl, Kohlestahl (HRC 57), Duralumin, Messing, Aluminium.
  • Als Ergebnis des Experiments unter den oben beschriebenen Schneidbedingungen war eine so geringe Schneidgeschwindigkeit wie 30 m/min., unabhängig von der Matenalart, möglich, wobei die Schneidkratzer in einer Flussformserie waren, und wobei die Oberflächenrauhheit nach dem Schneiden fast mit den vorher berechneten theoretischen Formeln übereinstimmte.
  • Die erhaltene Schnittfläche war glatt und hatte keine Kratzer. Der Bezug zwischen der Oberflächenrauhheit von rostfreiem Stahl, der für seine Schneidhärte typisch ist und der Zuführung wurde in Fig. 11 aufgezeigt und ein Mikrogramm (x 30) der Schnittfläche erscheint in Fig. 12.
  • Beim Stand der Technik war die Bearbeitung von harten Metallen, wie gehärtetem Stahl, mit Schleifen durchzuführen und auch das Bearbeiten der Oberfläche bis zum Rauhheitsgrad von 0, 2 - 0, 5 F erforderte Schleifprozesse bis zur "feinen, glatten Fläche" oder aber das Läppen oder Superfeinbearbeiten. Bei dem Vibrations schneiden mit Diamanten entsprechend der Erfindung jedoch können harte Eisenmetalle, wie z. B. rostfreier Stahl, gehärteter Stahl usw., ganz zu schweigen von weichen niehteisen-Metallen, wie z. B Aluminium, Messing usw. präzise geschnitten und ausserdem können Oberflächenrauhheiten erzielt werden, die mit den vorher berechneten Werten genau übereinstimmen. So sind die Wirkungen der Erfindung in hohem Masse bemerkenswert.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. E in Ein Vibrations-Diamantschneideverfahren, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , dass mit einem Diamantwerkzeug in einer Schneidkante geschnitten wird, wobei das genannte Werkzeug in der Schneidrichtung mit extrem hoher Frequenz im Ultraschallwellenbereich in Vibration versetzt wird.
2. Ein Diamantschneidegerät, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diamantkante an der Spitze eines Werkzeugschafts befestigt ist, der so ausgebildet und justiert ist, dass er einzeln oder als eine Einheit in Verbindung mit einem Amplitudenverstärkungshorn genau mit der natürlichen Frequenz der Vibrationsquelle im Ultraschallwellenbereich resonanzschwingt.
3. Ein Werkstück mit einer regenbogenförmigen Oberfläche oder einer feinen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit der Schneideinrichtung nach Anspruch 1 hergestellt wurde.
L e e r s e i t e
DE19712165059 1970-12-29 1971-12-28 Vibrationsdiamantschneideverfahren Pending DE2165059A1 (de)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4223645A1 (de) * 1991-07-17 1993-01-21 Toshiba Kawasaki Kk Vibrations-bearbeitungsverfahren und schneidvorrichtung zu seiner durchfuehrung
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