DE2813846A1

DE2813846A1 - Verfahren zur maschinellen bearbeitung von drehkoerpern mit rotationsmeisseln und meisselhalter zur verwirklichung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2813846A1
Application number: DE19782813846
Authority: DE
Inventors: Valentin Timofeevitsch Bazin; Aleksandr Vasilievit Borisenko; Anatolij Fedorovitsch Sakun; Evgenij Aleksandro Serebryakov
Original assignee: Fiziko Tekhnichesky Institut Akademii Nauk Belorusskoi SSR
Current assignee: Fiziko Tekhnichesky Institut Akademii Nauk Belorusskoi SSR
Priority date: 1977-04-04
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1978-10-19
Also published as: NO781126L; FI781026A; IT7821970A0; CH631365A5; ATA224978A; AT359803B; CA1104384A; GB1596239A; FR2386374A1; NO146486B; FR2386374B1; ES468495A1; NO146486C; US4181049A; SE430227B; JPS5830081B2; JPS53137482A; ES468494A1; SE7803715L; IT1093562B

Description

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ZUR MAäGHINELLSM" BEARBEITUNG VON DREHKÖRPERN MIT ROTATIONSIiEISSELN UlD MEISSELHALTER ZUR VERWIRKLICHUNG DIESES VERFAHRENS

Die Erfindung betrifft ein Gebiet der spanabhebenden Metallbearbeitung und bezieht sich auf Verfahren zur maschinellen Bearbeitung von Drehkörpern mit Rotationsmeißeln und auf Konstruktionen der Meißelhalter.

Es ist zweckmäßig, die vorgeschlagene Erfindung für die Bearbeitung von offenen Oberflächen der Drehkörper anzuwenden.

Bekannt ist ein Verfahren zur maschinellen Bearbeitung von Drehkörpern mit einem Rotationsmeißel, dessen Arbeitsteil in Form eines auf einer Achse befestigten Drehkörpers mit kreisförmiger Schneide ausgeführt ist (s. E. G. Kono-

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valov, 7.A. Sidorenko, A.V. Sous "Progressivnye skhemy rotatsionnogo rezaniya metallov" "Fortschrittliche Schemas des Rotationsschneidens von Metallen", Minsk, 1972, S. 252 bis 235)· Bei dem bekannten Verfahren wird die Meißelachse in einer Ebene, die zu der durch die Spitzenachse der Werkzeugmaschine gehenden Bezugsebene parallel verläuft, und unter einem Winkel zur Projektion der Spitzenachse auf die erwähnte Ebene der Maschine eingestellt.

Bei der Durchführung des bekannten Verfahrens kann zum Einspannen des Meißels ein Meißelhalter (s. S¹H-PS Nr. 2 150 105) verwendet werden, der einen Körper mit oberer schiefer Auflageebene enthält, auf deren Langführungen sich eine abgefederte JTläche, die einen Halter mit einem Meißelauf spannloch aufweist, mit Hilfe eines Schiebers und einer Reihe von Gelenkverbindungen verschiebt. Der Halter wird in der erforderlichen Lage irpezug auf das Werkstück fixiert, was den Abstand von der Meißelkuppe bis zur Spitzenachse der Maschine zu ändern gestattet.

Bei dem bekannten Verfahren ist jedoch die Abhängigkeit zwischen dem Abstand H von der Anordnungsebene der Meißelachse bis zu der Bezugsebene, die durch die Spitzenachse der Maschine geht, und dem Winkel ψ zwischen der Meißelachse und der Projektion der Spitzenachse der Maschine auf die Anordnungsebene der Meißelachse bei einem bestimmten Winkel - dem Anstellzentriwinkel der Meißelkuppe zur Bezugsebene unbekannt. Ohne SpezialVorrichtungen ist es daher praktisch nicht möglich, an der Maschine die Kuppe (den formgebenden

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Punkt) der kreisförmigen Schneide genau unter dem Winkel cO zur Bezugsebene einzustellen, weil dazu eine gemeinsame Tangente an zwei Kurven zweiter Ordnung (einen Kreis - den Querschnitt des Werkstücks und eine Ellipse - die Projektion der kreisförmigen Schneide auf die zur Spitzenachse der Maschine senkrechte Ebene) gefunden werden muß. Die ungenaue Einstellung der Kuppe der kreisförmigen Meißelschneide verursacht die Änderung von kinematischen Winkeln des Meißels, das Auftreten von niederfrequenten Schwingungen, wodurch die Oberflächengüte der Werkstücke verschlechtert wird. Außerdem ist der Abstand H zwischen der Anordnungsebene der Meißelachse und der Bezugsebene von dem Werkstückdurchmesser abhängig. Das Absenken der Kuppe der kreisförmigen Schneide unterhalb der Spitzenachse der Maschine ruft eine Umverteilung der Radial- und Tangentialkomponente der Schnittkraft in den Koordinaten der Maschine hervor, was ebenfalls die Schwingungsfestigkeit des Vorganges bestimmt, durch die die Oberflächengüte der Werkstücke und deren Maßgenauigkeit gegeben ist.

Die bekannte Konstruktion des Meißelhalters ist kompliziert und hat bei hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten, die beim Rotations sehne id en benutzt werden, geringe Schwingungsfestigkeit, weil die Verschiebung der abgefederten Fläche mittels eines Schiebers ausgeführt wird und die Konstruktion Gelenkv erb indungen aufweist. Außerdem muß die Kuppe (der formgebende Punkt) der kreisförmigen Schneide zur Schaffung von optimalen Schnittwinkeln bei der Rotationsmeißelbearbei-

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tung der Werkstücke verschiedener Durchmesser unter bestimmten Winkeln CO und ψ zum Werkstück eingestellt werden, und das wird durch die vorhandene Konstruktion des Meißelhalters nicht gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zur maschinellen Bearbeitung von Drehkörpern mit Rotationsmeißeln und einen Meißelhalter zu dessen Durchführung zu schaffen, die es ermöglichen, die Anordnungsebene der Achse des Rotationsmeißels in Abhängigkeit von ihrem Abstand von der Bezugsebene, die durch die Spitzenachse der Maschine geht, und dem Winkel, den die Meißelachse mit der Projektion der Spitzenachse der Maschine auf die Anordnungsebene der Meißelachse bildet, genau zu wählen.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß bei einem Verfahren zur maschinellen Bearbeitung von Drehkörpern mit einem Rotationsmeißel, dessen Arbeitsteil in Form eines auf einer Achse befestigten Drehkörpers mit kreisförmiger Schneide ausgeführt ist, der im Schnittνorgang in Drehung versetzt wird, wobei die Meißelachse in einer Ebene, die zu der durch die Spitzenachse der Werkzeugmaschine gehenden Bezugsebene parallel verläuft, und unter einem Winkel zur Projektion der Spitzenachse auf die erwähnte Ebene eingestellt wird, erfindungsgemäß der Abstand von der Anordnungsebene der Meißelachse bis zu der genannten Bezugsebene und der erwähnte Anordnungswinkel der Meißelachse aus folgendem Verhältnis gewählt wird:

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-Sf-

_D d tg uD

H =» sin cü +

Io ρ

2 'ν sin V? + tg oo

worin bedeuten:

H Abstand von der Anordnungsebene der Meißelachse bis zu der Bezugsebene, die durch die Spitzenachse

der Maschine geht,
D Werkstückdurchmesser,

d Durchmesser der kreisförmigen Schneide,

U) Anstellzentriwinkel der Kuppe des Meißel zur Bezugsebene,

φ Anordnungswinkel der Meißelachse zur Projektion der Spitzenachse auf die Anordnungsebene der Meißelachse.

Die vorgeschlagene Erfindung bietet die Möglichkeit, aus dem angegebenen Verhältnis zwischen den Anstellparametern des Meißels die Anordnungsebene der Meißelachse relativ zur Bezugsebene zu wählen, d.h. die Kuppe der kreisförmigen Schneide genau unter den Winkeln £Ό und ψ zum Werkstück einzustellen und die kinematischen Optimalwinkel des Meißels zu gewährleisten, wodurch die Schwingungsfestigkeit des Schnittvorganges erhöht und die Güte der bearbeiteten Werkstücke verbessert wird.

Es ist zweckmäßig, den Abstand von der Anordnungsebene der Meißelachse bis zur Bezugsebene, die durch die Spitzenachse der Maschine geht, nicht kleiner als 0,1 des Werkstück-

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durchmessers zu wählen.

Die Anordnung der Me iß el ach, se in einem 0,1 des V/erkstückdurchmessers gleichen Abstand von der Bezugsebene, die durch die Spitzenachse der Maschine geht, ermöglicht es, Momente <~-zugl eichen, die durch die Kadi al komponente der SchnittKrai't, die den Meißel von dem Werkstück abdruckt, und die Tangent ialkomponente der Schnittkraft, dii J ca U<pj.-ort an die Maschinenführungen drückt, erzeugt werden. Mit der Vergrößerung des Abstandes von der Anordnungsebene der Meißelachse bis zur Bezugsebene, die durch die 3pitzexiach.se der Maschine geht, nimmt das Tangentialkomponentenmoment zu, wodurch die Schwingungsfestigkeit des Bearbeitungsvorganges, die Oberflächengüte der Werkstücke und deren Bearbeitungsgenauigkeit erhöht werden.

Das Wesen der Erfindung besteht auch darin, daß beim Meißelhalter zur Durchführung des Verfahrens zur maschinellen Bearbeitung von Drehkörpern, der einen mit Langführungen versehenen Körper mit oberer schiefer Auflageebene, einen Meißelträger, der in den !Führungen des Körpers verschiebbar und in erforderlicher Lage auf dessen schiefer Ebene feststellbar ist sowie ein Loch zum Einspannen des Meißels in diesem aufweist, enthält, erfindungsgemäß das Loch im Meißelträger unter einem Winkel zu den Körperführungen und parallel zur Körpersohle angebracht und der Steigungswinkel der oberen schiefen Auflageebene des Körpers gleich dem vorgegebenen AnstellZentriwinkel der Meißelkuppe zur Bezugsebene ausge-

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-JT-40

bildet ist.

Die Ausbildung des Loch.es im. Meißelträger unter einem Winkel zu den !Führungen des Körpers und parallel zu seiner Sohle ermöglicht es, die Achse des Rotationsmeißels in einer Ebene, die zu der durch, die Spitzenach.se der Werkzeugmaschine gehenden Bezugsebene parallel verläuft, und unter

Maschine einem Winkel ψ zur Projektion der Spitzenachse der auf diese Ebene anzuordnen, Die Gleichheit des Steigungswinkels β der oberen schiefen Ebene des Körpers und des AnstellZentriwinkels IC der Meißelkuppe relativ zur Bezugsebene bietet die Möglichkeit, den Meißel in Höhenrichtung zum Werkstück beliebigen Halbmessers durch eine einfache Verschiebung des Meißelträgers in einen dem Werkstückhalbmesser gleichen Abstand anzustellen.

Es ist erwünscht, eine Skala mit Teilungen, die den Werkstückhalbmessern entsprechen, längs der Körperführungen aufzubringen.

Das wird die Hilfszeit zum Umrichten des Meißels beim Übergang zur Bearbeitung eines Werkstücks anderen Durchmessers verkürzen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die beigeschlossenen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

ffig, 1 und 2 Schema der Ausführung des Verfahrens zur maschinellen Bearbeitung von Drehkörpern mit einem Eotationsmeißel nach der Erfindung;

Pig. 3 in axonometrischer Darstellung den Meißelhalter 809842/0703

nach, der Erfindung,

Fig. 4 dto, in Seitenansicht, mit teilweisen Ausbrüchen, !"ig. 5 dto, in Draufsicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur maschinellen Bearbeitung von Drehkörpern mit Rotationsmeißeln wird wie folgt ausgeführt.

Der Abstand H (Fig. 1) von der Anorcmungebene 1 der Drehachse 2 des Hotationsmeißels 3 bis zur iiezugsebene 4-, die durch die Spitzenachse 5 der Werkzeugmaschine geht, wird aus dem Verhältnis berechnet, das durch folgende Formel ausgedrückt wird:

D d tgiü

H = sinu)+-

2 \J sin^f + tg co

worin bedeuten:

H Abstand von der Anordnungsebene 1 der Achse des Meißels 3 bis zu der Bezugsebene 4, die durch die Spitzenachse 5 der Maschine geht,

D Durchmesser des Werkstücks 6,

d Durchmesser der kreisförmigen Schneide des Meißels 3,

IQ Ci¹Ig. 2) Anstellzentriwinkel der Kuppe des Meißels 3 zur Bezugsebene,

ψ (Fig. 1) Anordnungswinkel der Achse 2 des Meißels 3 zur Projektion der Spitzenachse 5 der Maschine auf die Anordnungsebene 1 der Achse 2 des Meißels 3.

Der Winkel U) (Fig. 2) wird derart gewählt, daß der

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Abstand H zwischen den erwähnten Ebenen 1 und 4 größer als

T-

0,1 des Durchmessers^des Werkstücks 6 ist. Wie aus Pig. 2 ersichtlich, nimmt die Radialkomponente P der Schnittkraft, die den Meißel 3 von dem Werkstück abdrückt, ab, während die Tangentialkomponente P₂ der Schnittkraft, die den Support an die (nicht dargestellten) Maschinenführungen drückt, zunimmt. Durch diese Umverteilung der Schnittkraftkomponenten wird die Schwingungsfestigkeit des Schnittvorganges, die Oberflächengüte der Werkstücke und deren Maßgenauigkeit erhöht.

Ralativ zur Bezugsebene 4 ist abgesehen von Lage A auch die Anordnung des Meißels 3 in Lagen B, G, E möglich, die den Koordinatenachsen χ - χ und y - y gegenüber symmetrisch sind. Auf dem Kreis 7» der die zu bearbeitende Innenfläche des Werkstücks darstellt, sind mögliche Anstellungen der Rotationsmeißel beim Innendrehen dieses Werkstücks veranschaulicht»

Bei Drehen des Werkstücks 6 mit dem Durchmesser D ■ 100 mm mittels des Rotationsmeißels 3> dessen kreisförmige Schneide einen Durchmesser von d = 40 mm aufweist, wird z.B.cü» 25° und ψ = 40° ausgehend von der Bedingung der Gewährleistung der vorgegebenen Oberflächenrauheit sechster Rauheitsklasse gewählt. Aus der obenangeführten Formel wird der Abstand H berechnet, der 32,9 inm beträgt.

Das erwähnte Verfahren kann mit Hilfe eines Meißelhalters ausgeführt werden, der einen Körper 8 (Fig. 3) enthält, welcher an einem am Maschinensupport (nicht abgebildet) an-

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- ye Λ2>

stelle eines Standardmeißelhalters angeordneten Flansch 9 befestigt ist. Der Korper 8 hat eine obere schiefe Auflageebene 10, die unter einem dem gewählten Winkel <j3 gleichen ,/ίηκθΐ Jh (Fig. 5i 4) zu seiner Sohle ausgebildet ist. Zwischen den !Führungen 11 (Fig. 3) des Körpers 8 ist an diesen entlang verschiebbar ein Meißelträger 12 mit einem Loch angeordnet, das unter einem Winkel von 90° - ψ (Fig. 5) zu den Führungen 11 des Körpers 8 parallel zu seiner Sohle angebracht ist und zum Einspannen des Rotationsmeißels 3 dient, der in einer aufgeschlitzten Exzenterbuchse 1$ (Fig. 3) untergebracht ist, die zur Lageregelung der Kuppe des Meißels 3 nach Nachschliffen bestimmt ist. Die Fixierung des Meißelträgers 12 in der erforderlichen Lage erfolgt mit Hilfe eines Griffs 14 und eines Schraubenbolzens 15 (Fig. 4), der in einer im Körper δ zwischen den Führungen 11 (Fig. 3) eingearbeiteten Nut 16 verschiebbar ist. Auf der Außenfläche einer der Führungen 11 ist eine Skala 17 (Fig. 4, 5) mit Teilungen, die den verschiedenen Halbmessern der Werkstücke 6 entsprechen, aufgebracht. Die Gleichheit der Winkel P und UJ) (Fig. 4) ermöglicht es, einmal nach der obenangeführten Abhängigkeit die Höhe H für irgendein bestimmtes Werkstück zu berechnen, den mit dem Meißelträger 12 verbundenen Anzeiger 18 auf die dem Halbmesser dieses Werkstücks entsprechende Teilung einzustellen und danach durch die Vereinigung des Anzeigers 18 mit der Teilung der Skala 17, die den Halbmesser des Werkstücks 6 bestimmt, Werkstücke belie-

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bigen Maßes zu bearbeiten. Mit einer Verschiebung des Meißelträgers 12 auf der schiefen Ebene 10 (Fig. 3) bis zu einer dem Halbmesser des Werkstücks 6 entsprechenden Teilung der Skala 17 und der Sicherung dieser Lage des Meißelträgers 12 mittels des Griffes 14 wird also die Achse des Meißels 3 auf den Abstand H von der Bezugsebene 4 eingestellt, wobei sich die Kuppe (der formgebende Punkt) des Meißels 3 in die Arbeitsstellung einstellt.

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Claims

/ 1. .Verfahren zur maschinellen Bearbeitung von Drehkörpern mit einem Kotationsmeißel, dessen Arbeitsteil in Eorm eines auf einer Achse befestigten Drehkörpers mit kreisförmiger Schneide ausgeführt ist, der im Schnittνorgang in Drehung versetzt wird, wobei die Meiüelachse in einer Ebene, die zu der durch die Spitzenachse der Werkzeugmaschine gehenden Bezugsebene parallel verläuft, und unter einem Winkel zur Projektion der Spitzenachse auf die erwähnte Ebene eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (H) von der Anordnungsebene (1) der Achse (2) des Meißels O) bis zu der genannten Bezugsebene (4) und der erwähnte Anordnungswinkel ( ψ ) der Achse (2) des Meißels O) aus folgendem Verhältnis gewählt wird:

D d tg (.0

H = sin LÜ +

² 2 \lsin²y + tg²co

worin bedeuten:

H Abstand von der Anordnungsebene (1 ) der Achse (2) des Meißels O) bis zu der Bezugatbene (4), die durch die Spitzenachse (5) der Maschine geht, Ώ Durchmesser des Werkstücks (6), d Durchmesser der kreisförmigen Schneide, ιύ Anstellzentriwinkel der Kuppe des Meißels (3) zur Bezugsebene (

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ORJGlNAL INSPECTED

'j Anordnungswinkel der Achse (2) des Meißels (3) zur Projektion der öpitzenachse (5) auf die Anordnungsebene (i) der Achse (2) des Meißels (3).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennze ichnet, dais der Abstand (H) von der Anordnungsebene (1) der Achse (2) des Meißels (3) bis zur Bezugsebene (4), die durch die Spitzenachse (5) der Maschine geht, nicht kleiner als 0,1 des Durchmessers des Werkstücks (6) gewählt wird.
3. Meißelhalter zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 2, der einen mit Langführuiigen (11) versehenen Körper (8) mit oberer schiefer Auflageebene (10), einen Träger (12) des Meißels (3), der in den Führungen (11) des Körpers (8) verschiebbar und in erforderlicher Lage auf dessen schiefer Ebene (10) feststellbar ist sowie ein Loch zum Einspannen des Meißels (3) in. diesem aufweist, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch im Meißelträger (12) unter einem Winkel (90° - ψ) zu den Führungen ( 11) des Körpers (8) und parallel zur Sohle des Körpers (8) angebracht und der Steigungswinkel (J^) der oberen schiefen Auflageebene (10) des Körpers (8) gleich dem vorgegebenen Anstellzentriwinkel ( CO ) der Kuppe des Meißels (3) zur Bezugsebene (4), die durch die Spitzenachse (5) der Maschine geht, ausgebildet ist.

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4* Meißelhalter nach Ansprach 3, dadurch gekennze ichnet, daß eine Skala (17) mit Teilungen, die den verschiedenen Halbmessern der Werkstücke (6) entsprechen, längs der Führungen (11) des Körpers (8) aufgebracht ist.

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