-
Spanabhebendes Werkzeug zum Schälen Die Erfindung betrifft ein spanabhebendes
Werkzeug zum Schälen mit einem Schneideinsatz, der eine Haupt- und eine Nachsohneide
aufweist, und bei dem die Schneiden des Schneideinsatzes schräg zur Achse des zu
bearbeitenden Werkstücks angeordnet sind.
-
Zum Schälen werden bisher Werkzeuge eingesetzt, deren Ifaupt- und
Nachschneide parallel zur Achse des zu echälenden Stabes angeordnet sind. In einem
Schälkopf sind oft drei bis fünf Werkzeuge vorgesehen. Sie können aus Schnellstahl
oder beispielsweise aus flartmetzll bestehen. Diese Werkzeuge haben den Nachteil,
daß die OberflächengUte des geschulten Stabes oder Drahtes bei größerem Vorschub
unzureichend ist. Um diesem Nachteil zu begegnen, ist es u.. möglich, die Nachschneide
zu verlängern, was jedoch zu hohen Werkzeugkosten fahrt.
-
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß mit zunehmendem Vorschub
die Schnittkraft in immer ungünstigerem Winkel zur Schneide angreift und diese ist
dadurch bedingt wesentlich großer als die erforderliche bzw. genutzte Schnittkraft.
-
Es sind auch Werkzeuge mit schräg zur Achse des Werk.ttioks stehender
Schneide bekannt, damit die aufgewandte Schnittkraft gleich der genutzten Schnittkraft
ist. Bei diesen Werkzeugen ist die Nachschneide gerade. Das hat beim Schrästellen
den Nachteil, daß die Oberfläche des Schälgutes wellenförmig wird. Diese Welligkeit
kann bekannternaßen verringert werden, indem dem schräggestellten Werkzeug ein weiteres
Werkzeug mit oft sehr langer Schneide nachgeordnet ist, das als Glättschneide eine
zur Stabachse parallel verlaufende Oberfläche erzeugen soll. Dieses Werkzeug ist
mit seiner Schneide wieder parallel zur Stabachse angeordnet, wodurch - wie gesagt
- die genutzte Schnittkraft von der aufgewandten Schnittkraft negativ abweicht.
-
Es wird also mit einem großen Leistungsverlust gearbeitet.
-
Außerdem führt die geringe Spantiefe an solchen Glättwerkzeugen meistens
zu Oberflächenverfestigungen, die sich bei einem nachträglichen B-rbeiten störend
auswirken.
-
Ein weiterer Nachteil parallel zur WerkstUckachse angeordneter Schneiden
ist der über die Schneidenlänge konstante Spanwinkel, der in einer Wechselwirkung
zur Spanschuppenfrequenz steht, die wiederum einen wesentlichen Anteil am Auftreten
schädlicher Resonanzeracheinungen beim Schälen hat; es entsteht ein Rattern, das
den Schneidenverschleiß begünstigt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum Schälen
zu schaffen, das die Vorteile von schräg zur Achse des Werkstücks eingesetzten Schneiden
hat, ohne jedoch die beschriebenen Nachteile aufzuweisen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß die Nachechneide
als Bogenschneide ausgebildet und der Bogen der Nachechneide abhängig vom Einsteliwinkel
und dem Fertigdurchmesser des zu bearbeitenden Werkstücke gewählt ist.
-
Vorzugsweise ist die Nachschneide als Bogenschneide mit einem 1(albmesser
ausgebildet.
-
Um bei unterschiedlichen Arbeitsbedingungen, verschiedenen Werkstflckdurchmessern
und Schrägstellungswinkeln, zu einer begrenzten Anzahl von Werkzeugen kommen, ist
nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß der llalbmesser abhängig
vom Einstellwinkel und dem Fertigungsdurchmesser des zu bearbeitenden Werkstücks
gewählt ist, wobei eine maximale Wellentiefe vorausgesetzt ist.
-
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß bei einer guten Ausnutzung der Antriebsleistung von Schälmaschinen mit großen
Vorschubes gearbeitet werden kann und dabei eine gute Oberfläche des Schälguts erreicht
wird. Auch ist ein vibrationsfreies Arbeiten möglich, was größere Standzeiten der
Schneiden mit sich bringt. Letztlich sind die Werkzeugkosten durch die neue Form
der Schneide verhältnismäßig klein.
-
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 die Anordnung von Werkzeug zu Werkstück, Fig. 2 einen Schneideinsatz nach
der Erfindung in drei Ansichten, Fig. 3 ein durch Schälen bearbeitetes Werkstück,
Fig. 4 einen Schneideinsatz nach der Erfindung und Fig. 5 das gesamte Werkzeug nach
der Erfindung in zwei Ansichten.
-
In Fig. t ist mit 1 ein Werkstück, eine Stange oder Draht mit dem
Fertig-Durchmesser d, bezeichnet. 2 ist, schematisch
gezeichnet,
der Schneideinsatz, der unter dem Winkel zur Achse des Werkstücks 1 angeordnet ist.
-
Fig. 2 zeigt den Schneideinsatz 2 in allen Einzelheiten.
-
Er hat zwei Hauptschneiden 3 und zwei Nachschneiden 4.
-
Das heißt der Schneideinsatz 2 kann, wie bei Wendeplatten bekannt,
auf zwei Seiten benutzt werden. Es ist ohne weiteres denkbar, auch mehr als zwei
Schneidsysteme an einem Schneideinsatz vorzusehen.
-
Die Nachschneiden 4 sind erfindungsgemäß als Bogenschneiden ausgebildet
wobei der Bogen zum Beispiel ein Halbmesser r ist. - Der Bogen kann auch Teil einer
Ellipse oder einer sonstigen Kurve sein. Der Einfachheit halber wird die Erfindung
am Deispiel eines Halbmessers erläutert. - Entscheidend ist dabei, daß der lialbmesser
r in Abhängigkeit des Einstellwinkels t und des Fertig-Durchmessers d gewählt wird.
Das kann beispielsweise anhand der Gleichungen d d r = oder r = 2 sin2 S 1 - cos
geschehen, die sich durch Anwenden der bekannten fleziehungen auf die Anordnung
nach Fig. 1 ergeben.
-
Worden diese Grundsätze nach der Erfindung beachtet, so ergibt sich
ein Werkzeug zum Schälen, mit dem unter optimalen Bedingungen gearbeitet werden
kann; die Antriebsleistung ist gut ausgenutzt, rundes können wesentlich größere
Vorschübe angewandt werden, ohne daß die Qualität der Oberfläche des Werkstücks
darunter leidet. D.h. es werden Durchlaufleistungen erreicht, die diejenigen bekannter
Einrichtungen um ein Mehrfaches übertreffen.
-
Die Erfindung bringt insoweit einen beträchtlichen technischen Fortschritt
mit sich. Dabei ist zu berücksichtigen, daß für jeden vorkommenden EinStellwinkel
t und Fertig-Durchmesser d ein Schneideinsatz mit einem entsprechenden Halbmesser
r vorhanden sein muß.
-
Um die Zahl der notwendigen Schneideinsätze bei Schälmaschinen im
üblichen Abmessungsbereich zu begrenzen, wird nach einer Weiterbildung der Erfindung
eine maximale Wellentiefe X (Fig. 3) toleriert, d.h. eine Wellentiefe die bei der
Weiterverarbeitung des geschälten Gutes nicht stört. Aufgrund der maximal eintauchenden
Schneidenbreite 5 (Fig. 3) läßt sich die maschinenspezifisch notwendige Zahl der
Schneideinsätze ermitteln. Dabei ist davon auszugehen, daß deP Einstellwinkel *
eine Funktion der Schnittgeschwindigkeit und der Durchlaufleistung und bei gleichbleibender
Schneidenbreite s die Wellentiefe X eine Funktion des Einstellwinkels T und des
Fertig-Durchmessers d sind.
-
Bei einer Schälmaschine mit einem Abmessungsbereich von 25 bis 100
mm Fertigdurchmesser bei Einsteliwinkeln von max. 25° ergeben sich bei dem beschriebenen
Vorgehen fünf verschiedene ijalbmesser r, entsprechend fünf verschiedenen Schneideinsätzen
2 nach Fie. 2.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, einem definierten
Abweichen, d.h. Verkleinern des theoretisch erforderlichen Soll-Einstellwinkels
* in sehr engen Grenzen, läßt sich der für das Festlegen einer begrenzten Zahl von
Schneideinsätzen gewählte Wert X praktisch kompensieren. Die erzeugte Oberfläche
ist demnach bei Beachtung dieser Einstellregel im wesentlichen glatt.
-
Das bedeutet, die bewußt in Kauf genommene Welligkeit,
um
die Zahl der Schneideinsätze klein zu halten, kanndurch diese Maßnahme verringert
werden.
-
Wird ein Schälwerkzeug schräg zur Achse des zu schulen den Werkstücks
eingesetzt (Fig. 1), dann ergeben sich im übermittig angreifenden Bereich der Nachschneide
4 extrem positive, im untermittig angreifenden Bereich extrem negative Spanwinkel.
Außerdem wird oberhalb der Mitte bei Verwirklichung eines genügend großen Freiwinkels
der Keilwinkel zu klein.
-
Der im übermittigen Bereich C in Fig. 4 zu stark positiv werdende
Spanwinkel wird erfindungsgemäß durch eine von der Schneide her definiert stärker
ansteigende Spanfläche negativ verändert und zu einer zerspanungstechnisch günstigen
Größe eingestellt. Damit gleichlaufend kann ein dem übermittigen Einsatz dieser
Schneidenhälfte entsprechender Freiwinkel vorgesehen werden, der in Verbindung mit
dem Spanwinkel einen normalen Keilwinkel ergibt.
-
Im untermittigen Bereich D in Fig. 4 der Schneide wird der zu stark
negativ werdende Spanwinkel durch eine von der Schneide her definiert stärker abfallende
Span fläche positiv verändert und zu einer zerspanungstechnisch günstigen Größe
eingestellt, die jedoch mit ihrem Extremwert einen negativen Spanwinkel ergibt,
der zahlenmäßig in etwa dem Extremwert des positiven Spanwinkels am übermittigen
Schneidenteil entspricht. Das damit erzielte Streuband der Spanschuppenfrequenz
garantiert resonanzalso vibrationsarmes Arbeiten. Gleichlaufend mit der vorbeschriebenen
Definition des Spanwinkels im untermittigen Bereich der Schneide kann ein entsprechender
Freiwinkel vorgesehen werden, der in Verbindung mit dem Spanwinkel einen normalen
Keilwinkel ergibt.
-
Der Schneideinsatz 2 nach Fig. 2 hat Jiauptschneiden 3, die durch
einen Radius gebildet sind. Diese Form der Hauptschneide 3 ist nicht zwingend, sie
kann auch durch eine unter einem bestimmten Einlaufwinkel geneigte Gerade gebildet
werden. In jedem Fall übernimmt die Haupschneide 3 die Schrupp- oder Vorbearbeitung
und sichert damit eine längere Standzeit der für das Schlichten der Oberfläche ausgebildeten
Nachschneide 4.
-
In Figur 5 ist dargestellt, wie der beschriebene Schneideinsatz 2
in einem Klemmhalter 5 befestigt wird. Der durch eine Spannpratze 6 auf die Fläche
7 des Klemmhalters 5 gepreßte Schneideinsatz 2 ist durch Anlegen einer ersten Bezugsfläche
8 des Schneideinsatzes an die Nase 9 des Klemmhalters 5 gegen radiale und durch
eine zweite Bezugsfläche 10, die an dem Vorsprung 11 des Klemmhalters 5 anliegt,
gegen axiale Beanspruchung gesichert.