DE2612323C3

DE2612323C3 - Räumnadel

Info

Publication number: DE2612323C3
Application number: DE19762612323
Authority: DE
Inventors: Jury Ivanovitsch Dvorov; Vladislav Evgenievitsch Orlov
Original assignee: VSESOJUZNYJ NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ INSTRUMENTALNIJ INSTITUT SSR MOSKAU
Current assignee: VSESOJUZNYJ NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ INSTRUMENTALNIJ INSTITUT SSR MOSKAU
Priority date: 1976-03-23
Filing date: 1976-03-23
Publication date: 1980-07-17
Also published as: DE2612323A1; DE2612323B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Räumnadel, mit einem kegelförmigen Bereich zur spanlosen Vorformung sowie Schneid- und Kalibrierbercichen zur spanabhebenden Fertigbearbeitung eines Werksiückinncnprofiles.

Räumnadcln dieser Art (vgl. beispielsweise den Urheberschein der UdSSR Nr. 2 41 930) besitzen an den Schneiden bzw. Schneidkanten ihres Schneidbcrciches SondcreinrichtungGn in Form von Ausrundungen, Nuten, Abflachungcn. Schlitzen und dergleichen zur Begrenzung der Breite der jeweils abzutrennenden Späne. Diese Ausgestaltung führt im Bereich der Schneiden bzw. Schneidkanten zur Bildung von winkelförmigen Abschnitten, Ecken oder dergleichen, deren Schneidhalt'gkeit gegenüber den daran anschließenden Schneidenabschnitten aufgrund der ungünstigen Geometrie relativ gering ist. Dies führt beim Schneidvorgang zwangsläufig zu einem erhöhten Verschleiß der winkelförmigen Abschnitte bzw. Kanten und somit zu einer geringeren Standzeit der gesamten Räumnadeln.

Darüber hinaus erfordert die Herstellung und Schärfung von Räumnadeln mit derartigen Sondereinrichtungen im Bereich der Schneiden bzw. Schneidkanten einen hohen Arbeitsaufwand. So bedingt beispielsweise die Ausführung einer großen Anzahl von Spantrennungsnuten an den Schneiden bzw. Schneidkanten des Schneidbereiches derartiger Räumnadeln einen beträchtlichen Verbrauch an Schleifscheiben.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Räumnadel der eingangs geschilderten Art derart weiterzubilden, daß ohne einen Verzicht auf die aus der Jjpanbreitenbegrenzung bei der spanabhebenden Bearbeitung resultierenden Vorteile eine vereinfachte Herstellung und Schärfung ermöglicht sowie eine Erhöhung der Standzeit erzielt wird.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Bereich zur spanlosen Vorformung Vorsprünge aufweist, deren radiale Höhe die Gesamlzustellung der Schneiden des Schneidbereiches übersteigt und daß die Schneiden je eine ununterbrochende Schneidkante aufweisen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist erstmalig eine Räumnadel geschaffen, bei der durch die Vorsprünge am Bereich zur spanlosen Vorformung auf der zu bearbeitenden Oberfläche Längsnuten durch plastische Verformung ausgebildet werden, die die zu bearbeitende Oberfläche in Abschnitte bestimmter Breite unterteilen. Durch die nachfolgenden ununterbrochenen Schneiden bzw. Schneidkanten werden diese Abschnitte dann durch Abheben von Spänen begrenzter Breite abgespant.

Sollte eine vollkommen glatte und ebene Oberfläche erzielt werden, so ist die radiale Höhe der Vorsprünge des Vorformbereiches derart zu bemessen, daß durch den spanabhebenden Kalibrierbereich etwa noch vorhandene, auf die spanlose Vori.>rtnung durch die Vorsprünge zurückzuführende Spuren vollkommen beseitigt werden können. Soll jedoch eine genutete Oberfläche erzeugt werden, ist die radiale Höhe der Vorsprünge derart zu bemessen, daß sie die Gesaintzustellung der Schneiden im Kalibrierbereich übersteigt.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung entfällt die Anordnung von schnell verschleißenden Winkelabschnitten oder Kanten an den Schneiden, so daß die Standzeit vergleichsweise höher ist als bei Räumnadeln mit Sondereinrichlungen zur Begrenzung der Spanbreite an den Schneiden bzw. Schneidkanten.

Da sich erfindungsgemäß ausgestaltete Rüumnadeln aufgrund ihrer ununterbrochenen Schneidkanten im Schneid- und Kalibrierbereich sowohl zur Bearbeitung von weichen als auch Metallen großer Härte eignen, ergeben sich breitere Einsatzmöglichkeiten.

Beim erfindungsgemäßen Vorschlag erfolgt somit die Begrenzung der Breite des abzutrennenden Spanes jeweils bereits im Vorformungsbereich durch den Einsatz der Vorsprünge, die vor dem eigentlichen Schneidvorgang zum Einsatz kommen. Dadurch kann auf die Anordnung von Sondercinrichtungen zur Begrenzung der Spanbreitc an den Schneiden bzw. Schneidkanten verzichtet werden. Dadurch entfallen auch die schnell verschleißenden Winkelabschnitte bzw. Eckbereiche an den Schneiden, so daß die Standzeit der Schneiden erheblich erhöht und der Arbeitsaufwand bei der Herstellung und Schärfung verringert wird.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Bereich zur spanlosen Vorformung als Hülse ausgestaltet, die zur Bildung der Vorsprünge mit Längsnuten ausgestattet ist. Diese konstruktive Lösung gestattet es, auf der zu bearbeitenden Oberfläche Nuten beliebigen Profils und beliebiger Abmessungen auszubilden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist der Bereich zur spanlosen Vorformung als Hülse ausgestaltet, in die zur Bildung der Vorsprünge Wälzkörper eingelassen sind, die über den gesamten Umfang der Hülse zumindest in einer Reihe angeordnet sind Dieser konstruktive Aufbau des Vorformungsbereiches gestattet es, die Vorsprünge aus Werkzeugstahl, den übrigen Teil jedoch aus Konstruktionsstahl herzustellen. Daraus ergibt sich eine Vereinfachung der Herstellungstcchnologie sowie die Möglichkeit der Einsparung von teuerem Werkzeugstahl und damit eine Verbilligung.

Zweckmäßigerweise ist der Bereich zur spanlosen Vorformung als prismatischer Körper ausgestaltet, dessen Außenseiten gegen die Stirnseiten hingervigie Flächen aufweisen, wobei die Vorsprünge durch längsnuten gebildet sind. Diese konstruktive Lösung gestattet es, ebene Oberflächen sowie Nuten und ebene stufenförmige Oberflächen zu bearbeiten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Bereich zur spanlosen Vorformung als rechteckige Platte ausgebildet, wobei die Vorsprünge von Wälzkörpern gebildet sind, die auf der Außenseite der Platte zumindest in einer Reihe in einer Richtung angeordnet sind, die zu den Plattenslirnseiten im wesentlichen parallel verläuft. Diese Lösung gestattet es ebenfalls, die Vorsprünge des Vorformungsbereiches aus Werkzeugstahl und den übrigen Teil ans Konstruktionsstahl herzustellen und somit die Herstellung zu vereinfachen und zu verbilligen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Bereich zur spanlosen Vorformung als rechteckige Platte ausgebildet, auf deren Außenseite eine Längsnut angeordnet ist, in der auf einer gemeinsamen Achse, welche zu den Längsnutstirnseiten im wesentlichen parallel ausgerichtet ist, zur Bildung der Vorsprünge drehbare Rollen angeordnet sind. Diese Lösung gestattet die Herstellung der Nuten ohne Gleitreibung, wodurch sich eine Erhöhung der Standzeit der Vorsprünge ergibt.

Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Räumnadel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Räumnadel zur Bearbeitung von Bohrungen, in teilweise geschnittener Seitenansicht,

Fig. 2 einen Schnitt in der Ebene H-Il der Fi g. I,

Fig.3 ein Detail Λ der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab.

Fig.4 eine wehere Ausführungsvariante des Details A der F i g. 2.

F i g. 5 die Lage der Vorsprünge des Vorformungsberciches in der zu bearbeitenden Oberfläche während des Umformvorganges,

Fig.6 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles B der F i g. 4 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 7 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles B der Fig.4 in vergrößertem Maßstab gemäß einer weiteren Ausführungsvariuiite,

Fig.8 eine Ausführungsvariante des Details F der Fie. I.

F i g. 9 eine zweite Ausführungsvariante des Details F der F ig. 1,

Fig. 10 ein Detail D der Fig.8 in vergrößerten Maßstab,

Fig. Il ein Detail E der Fig.9 in vergrößertem Maßstab,

F i g. 12 ein Detail D der F i g. 8 in vergrößertem Maßstab gemäß einer zweiten Ausführungsvariante,

Fig. 13 ein Detail E der Fig.9 in vergrößertem ίο Maßstab gemäß einer zweiten Ausführungsvariante,

Fig. 14 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Räumnadel zur Bearbeitung von Nuten und ebenen stufenförmigen Oberflächen in einer Seitenansicht,

Fig. 15 einen Schnitt in der Ebene XV-XV der Fig. 14,

F i g. 16 eint andere Ausführungsvariante des Vorformungsbereiches bei einer Räumnadel gemäß F i g. 14,

F i g. 17 die Anordnung der Wälzkörper (Kugeln) des ^u Vorformbereiches in einer Reihe,

F i g. 18 die Anordnung der WälzVAper (Kugeln) des Vorformbereiches in zwei Reihen,

Fig. 19 eine zweite Ausführungsvariante entsprechend der Fig. 18,

2i Fig. 20 die Anordnung von Rollen in einer Nut des Vorfornbereiches und

Fig. 21 eine schematische Darstellung des Räumens einer stufenförmigen Oberfläche mittels einer flachen Räumnadel gemäß der Erfindung.

M Die in Fig. 1 dargestellte Räumnadel, die zur Bearbeitung von Bohrungen bestimmt ist, besitzt einen vorderen Schaft 1 und einen hinteren Schaft 2, zwischen denen aufeinanderfolgend ein vorderes Führungsteil 3, ein Schneidbereich mit Schneiden 4 (Schruppschneiden) π und Schneiden 5 (Schlichtschneidcn) sowie ein Kalibrierbereich mit Schneiden 6 und ein hinteres Führungsteil 7 angeordnet sind.

Auf dem vorderen Führungsieil 3 ist ein Bereich 8 zur spanlosen Vorformung in Form einer Hülse 11 und eine auswechselbare Führungsbüchse 9 aufgesetzt, die die Hülse It an einen Bund to andrückL Die auswechselbare Tührungsbüchse 9 ist am vorderen Führungsieil 3 auf bekannte Weise befestigL

Die Hülse 11 ist auf ihrer Außenseite zu ihren beiden

r> Stirnseiten hin kegelförmig gestaltet und besitzt somit einen Anschnittkegel 12 und einen Gegenkegel 13.

Zwischen den Kegeln ist ein zylindrischer Teil 14 vorgesehen. Auf der Außenfläche der Hülse 11 sind Längsnuten 15 (F ig. 2) eingearbeitet, die Vorsprünge 16

w in Form von Stegen bilden. Die Höhe der Stege übersteigt die Gesamtzustellung der Schneiden 4,5 des Schneidbereiches. Die Schneiden des Schneidbereiches sind ununterbrochen ausgeführt. Die Winkel der Kegel 12 u"d 13 sowie die Breite des zylindrischen Teiles 14

r> sind in Abhängigkeit der physikalisch-mechanischen Eigenschaften de-· zu bearbeitenden Materials, der Größe der Bearbeitungszugabe und den Parametern der zu bearbeitenden Oberfläche festgelegt worden.

Die Vorsprünge 16 können im Querschnitt verschiew) dene Formen hab^n. Bevorzugt sind eine trapezähnliche (F i g. 3) und eine rechteckige Form (F ig. 4).

Die Höhe »/»«der Vorsprünge 16(Fig.5) übersteigt die Gesamtzustellung der Schneidzähne und wird nach der folgenden Formel berechnet:

In dieser Formel ist:
/) = VorsprunEshöhe,

S, = radiale Gesamtzustellung der Schneiden (worunter die radiale Überhöhung der letzten Schneide relativ zur ersten Schneide zu verstehen ist),

c = erforderlicher Spalt zwischen der zu bearbeitenden Oberfläche und dem Boden der Nut, ί

6 = Schwindungsgröße der umgeformten Oberfläche, worunter die Veränderung der Parameter der zu bearbeitenden Oberfläche gegenüber den Querschnittsabmessungen der Vorspränge des Bereiches zur spanlosen Vorformung zu verstehen ist.

Die Schwindungsgröße »d« der umgeformten Oberfläche ist von den Eigenschaften des zu bearbeitenden Materials, der Stärke der zu verformenden Schicht r> (Nutentiefe), der Konfiguration des zu bearbeitenden Werkstücks, der Form der Vorspränge sowie von den Räumbedingungen (Art der Schmier- und Kühlflüssig-

Zweckmäßigerweise ist die minimale Breite der Fläche K(Fi g. 3 und 4) eines jeden Vorsprungs 16 nicht kleiner als dessen Höhe h.

Die Seitenflächen M(Fig. 7) eines jeden Vorsprunges 16 sind mit einem Freischliffwinkel φ ausgeführt. Die Größe des Freischliffwinkels φ beträgt 30' bis Γ. Dies « erleichtert die plastische Umformung aufgrund der Verringerung der Reibung der Seitenflächen M der Vorsprünge an der zu bearbeitenden Oberfläche.

In manchen Fällen können die Seitenflächen M der Vorsprünge 16 ohne einen Freischliffwinkel φ (Fig. 6) m ausgeführt werden, beispielsweise bei einer Bearbeitungszugabe bis zu 0,5 mm.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist der Bereich zur spanlosen Vorformung als zylindrische Hülse 17 (F i g. 8, 9) mit radialen Vorsprängen gestaltet, » die von Wälzkörpern gebildet und auf der gesamten Länge des Hülsenumfanges in einer Reihe angeordnet sind. Die Anzahl dieser Reihen kann je nach der Größe der Bearbeitungszugabe und den Abmessungen der zu bearbeitenden Oberflächen vergrößert werden. -to

Als Wälzkörper können Kugeln 18 oder Rollen 19 verwendet werden. Hierbei sind die Kugeln 18 (F ie. 10) und die Rollen 19 (Fig. 11) in Aussparungen der Hülse 17 auf beliebige Weise, unbeweglich befestigt.

Die Kugeln 18 bzw. die Rollen 19 können aber auch -Ji drehbar (Fig. 12, 13) befestigt sein. Hierzu sind an der Außenfläche der Hülse 17 Vertiefungen eingearbeitet, in die die Wälzkörper eingesetzt sind. Auf der Hülse 17 ist ein Käfig 20 bekannter Konstruktion angeordnet, der die drehbare Befestigung der Kugeln 18 bzw. Rollen 19 vt gewährleistet. D-»se Ausführungsform erbringt eine Gleitreibung an der zu bearbeitenden Oberfläche.

Zur Bearbeitung von ebenen und stufenförmigen Nutenoberflächen werden flache Räumnadeln verwendet, die in Fig. 14 und 16 dargestellt sind. Bei diesen Räumnadeln ist der Bereich zur spanlosen Vorformung als prismatischer Körper 21 (Fig. 14) gestaltet, der an der Räumnadel starr befestigt ist

Der Körper 21 weist an seiner Außenfläche Schrägflächen 22 und 23 auf, zwischen denen sich ein μ ebener Flächenbereich 24 befindet Durch die Anordnung von Längsnuten 26 werden Vorspränge 25 (F i g. 15) gebildet, die die Form von Stegen besitzen und die der zu bearbeitenden Oberfläche zugewandt sind.

Gemäß einer weiteren Va;iante ist der Bereich zur spanlosen Vorformung als rechteckige Platte 27 (Fig. 16) gestaltet Die Vorspränge bestehen dabei aus Wälzkörpern 18 in Form von Kugeln (Fig. 17), die an der Außenfläche in einer Reihe in einer Richtung angebracht sind, die zu den Stirnseiten der Platte 27 im wesentlichen parallel verläuft.

Die Wälzkörper nach den Varianten gemäß Fig. 18 und 19 — beispielsweise Rollen 19 — können in mehr als einer Reihe angeordnet sein und zwar in Abhängigkeit von der Größe (Breite) der zu bearbeitenden Oberfläche und der Größe der Bearbeitungszugabe. Die Wälzkörper 19 können dabei in den benachbarten Reihen versetzt sein (Fig. 18). Sie können aber auch ohne diese Versetzung angeordnet sein(Fig. 19), wobei die Höhe der Vorsprünge einer jeden nachfolgenden Reihe in Richtung der Schneiden 4, 5 die Höhe der Vorsprünge der vorhergehenden Reihe übersteigt. Die Befestigung der Wälzkörper wiederum kann starr oder drehbar sein und mittels Maßnahmen erfolgen, die den vorstehend bei einer Räumnadel zur Bearbeitung von Bohrungen beschriebenen ähnlich sind.

r\~~ π :„u ~.._ »|_n,._nn \/_na.r_n.-_m.._n,* L_{nnn η}..,.ί, »ι«.

L/Vl LfVl VlVIl /.Ul J^UIIlUJl.)! I Wl iwnrmirg nuim hu^ii um

Platte 28 (F i g. 20) gestaltet sein, auf deren Außenfläche eine Längsnut 29 ausgeführt ist, in der auf einer gemeinsamen Achse 30, die zu den Stirnseiten der Platte 28 im wesentlichen parallel verläuft. Rollen 31 mit dazwischenliegenden Distanzringen 32 drehbar angebracht sind. Bei dieser Art der Anbringung der Rollen werden die Nuten auf der zu bearbeitenden Oberfläche ohne Gleitreibung erzeugt.

Das Riumen von Oberflächen mit einer Räumnadel der erfindungsgemäßen Art — beispielsweise zur Bearbeitung von Bohrungen — erfolgt auf folgende Weise.

Der vordere Schaft 1 (Fig. I) der Räumnadel wird durch die zu bearbeitende Bohrung hindurchgesteckl und die Räumnadel in axialer Richtung verschoben. Der Bereich 8 zur spanlosen Vorlormung kommt dann mil der zu bearbeitenden Oberfläche über den Anschnittkegel 12 in Eingriff. Die Vorspränge 16 dringen dabei in die zu bearbeitende Oberfläche ein und formen sie plastisch um, wodurch Längsnuten gebildet werden deren Tiefe der Größe der Bearbeitungszugabc entspricht. Hierbei findet eine Verdichtung des Materials an den Nutenböden statt. Die zu bearbeitende Oberfläche bekommt somit eine unterbrochene Form Zwischen den auf diese Weise gebildeten Nuten bleiber Abschnitte nicht verdichteten Materials, in die die Schneiden 4 und 5 der Räumnadel, die auf der Vorformungsbereich folgen, in Eingriff gelangen. Durch die Schneiden 4 und 5 des Schneidbereiches, die ununterbrochene Schneidkanten aufweisen, werder Späne abgehoben, deren Breite der Breite dei Abschnitte der zu bearbeitenden Oberfläche zwi.-dier den Nuten entspricht. In einem Durchgang dei Räumnadel wird eine Materialschicht von einer Dicke abgespant, die der Größe der Bearbeitungszugabe entspricht. Die Schneiden 6 des Kalibrierbereiche! besorgen die Kalibrierung der zu bearbeitender Oberfläche auf das vorgegebene Maß.

Die Bearbeitung von stufenförmigen ebenen Oberflächen mittels einer Räumnadel mit einem Vorformungs bereich in Form der Platte 28 mit Rollen 31 gemäC F i g. 20 erfolgt in folgender Weise:

Bei der Bearbeitung eines Winkelabschnittes Ki-M (Fig.21) der stufenförmigen Oberfläche mittels dei Rollen 31 findet eine plastische Umformung dei Oberflächen K\ (die Umformrichtung ist durch Pfeile angedeutet) statt, die sich seitlich von den Roiier befinden. In der Nähe der Winkelkante a wird die Oberfläche K\ und ein Teil der Oberfläche M

verdichtet. Hierbei wird längs der Oberfläche K\ eine Nut gebildet, die den übrigen unverdichteten Teil der Oberfläche M\ abtrennt, der durch die Schneidzähne 4 und 5 der Räumnadel abgeschnitten wird. Die Kalibrierung der Oberfläche erfolgt durch die Schneiden 6 des Kalibrierbereiches.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Räumnadel, mit einem kegelförmigen Bereich zur spanlosen Verformung sowie Schneid- und Kalibrierbereichen zur spanabhebenden Fertigbearbeitung eines Werkstückinnenprofiles, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (8) zur spanlosen Vorformung Vorsprünge (16,25) aufweist, deren radiale Höhe die Gesamtzustellung der to Schneiden (4,5) des Schneidbereiches übersteigt und daß die Schneiden (4, 5) je eine ununterbrochene Schneidkante aufweisen.

2. Räumnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (8) zur spanlosen is Vorformung als Hülse (11) gestaltet ist, die zur Bildung der Vorsprünge (16) mit Längsnuten (15) ausgestattet ist

3. Räumnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (8) zur spanlosen VorformutKf als Hülse (17) gestaltet ist, in die zur Bildung der Vorsprünge Wälzkörper (18 und 19) eingelassen sind, die über den gesamten Umfang der Hülse zumindest in einer Reihe angeordnet sind.

4. Räumnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (8) zur spanlosen Vorformung als prismatischer Körper (21) gestaltet ist, dessen Außenseiten gegen die Stirnseiten hin geneigte Rächen (22 und 23) aufweisen, wobei die Vorsprünge (25) durch Längsnuten (26) gebildet sind.

5. Räumnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dii"J der Bereich (8) zur spanlosen Vorformung als rechteckige Platte (27) ausgebildet ist, wobei die Vorsprünge von Wälzkörpern (18 oder 19) gebildet sind, die auf der A"--ßenseite der Platte zumindest in einer Reihe 111 einer Richtung angeordnet sind, die zu den Plattenstirnsciten im wesentlichen parallel verläuft.

6. Räumnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (8) zur spanlosen Vorformung als rechteckige Platte (28) ausgebildet ist, auf deren Außenseite eine Längsnul (29) angeordnet ist, in der auf einer gemeinsamen Achse (30), welche zu den Längsnutstirnseiten im wesentlichen parallel ausgerichtet ist, zur Bildung der v· Vorsprünge drehbare Rollen (31) angeordnet sind.