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Wsesojusnyj Nautschno-Issledowatelskiå
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Institut po Stroitelstwu Magistralnych Truboprowodow, Moskau/UdSSR
ROTILRENDES SCHNEIDWERKZEUG ZUR BEAREITUNG DER OBERFLÄCHEN VON ERZEUGNISSEN UND
MiTERIALIEN Die vorliegende wrSindung bezieht sich auf Schneid-Werkzeuge, genauer
auf rotierende Schneidwerkzeuge zur Bearbeitung der Oberflächen von zylinderförmigen
Erzeugnissen.
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Die Erfindung kann am vorteilhaftesten zur Reinigung zylindrischer
Oberflächen von Rohlingen geringen Durchmessers, beispielsweise zur Reinigung von
Walzdrahts verwendet werden, der zur weiteren Bearbeitung auf Ziehmaschinen bestimmt
ist.
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Gegenwärtig werden verschiedene Verfahren und Werkzeuge zur Bearbeitung
(Reinigung) zylindrischer Oberflächen von Metallen und Materialien weitgehend verwendet,
und zwar solche wie: 1) Ätzen; 2) Schleifscheiben und Schleifbänder; 3) besondere
Schruppmaschinen
4) mittels rotierender Bürsten; 5) Nadelfräsen.
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Zur Bearbeitung (Reinigung) zylindrischer Oberflächen ein von L'rzeugnissen
und Materialien wird gegenwärtig meist/kontinuierliches Ätzverfahren und Ätzen in
ortsfesten Bädern verwendet.
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Die Nachteile des chemischen Ätzens sind allgemein bekannt; es verunreinigt
die Umgebung, wirkt schädigend auf das Bedienungspersonal, erfordert hohe Kapitalinvestitionen
und großen Betriebsaufwand Zur Bearbeitung (Reinigung) zylindrischer Oberflächen
von krzeugnissen und Materialien wird ferner Schleifreinigen auf ortsfesten Maschinen
verwendet.
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eine Die Schleifscheiben und -bänder haben / sehr kurze Lebensdauer,
bei der Bearbeitung von zähen Werkstoffen sich setzey diese Werkzeuge zu und bilden
"Brennspuren" auf der zu bearbeitenden Oberfläche.
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Die Reinigung zylindrischer Oberflächen mit Schleifwerkzeugen ist
ein arbeitsaufwendiger und kostspieliger Prozeß und infolge der kurzen Lebendauer
der Werkzeuge wird der utomatisierun6rsprozeß bei der Bearbeitung mit denselben
ersch..ert.
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Durch Schleifreinigung kann die Bearbeitung von zähen NE-Metallen
(Aluminium, Kupfer u. a.) nicht produktiv ausgeführt werden.
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Außerdem verunreinigen die Schleifwerkzeuge während der
Bearbeitung
die Umgebung mit Schleifstaub.
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Die Bearbeitung (Reinigung) zylindrischer Oberflächen von Erzeugnissen
und Materialien erfolgt auch auf besonderen Schruplvmaschinen Jedoch kann auf den
Schruppmaschinen nur eine beschädigte Schicht mit einer Stärke der abzuschmeidenden
Schicht von mindestens 0,5 mm entfernt werden, während die Entfernung dünnen Zunders
auf denselben unmöglich ist.
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sind Die wichtigsten Nachteile dieser Methode/der hohe Verschleiß
Metallverlust und der großer / des Schrupperkzeuges.
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Angewendet wird auch die Reinigung zylindrischer Oberflächen von
Metallen und Materialien mit Hilfe von rotierenden Bürsten (siehe z. B. das US-Patent
Nr. 3a20184), Diese Bürsten enthalten Sätze von radial angebrachten Borsten, die
an den einen Enden miteinander verbunden sind, während sie an den entgegengesetzten
Enden die Arbeitsfläche des \erkzeuges bilden, wobei die Borsten im Satz am äußeren
Umfang miteinander verbunden sind, sO daß sie im Querschnitt des VJeikzeuges einen
Ring bilden0 Jedoch können die bekannten Bürsten von der Oberfläche der Rohlinge
den Zunder nicht abschneiden, sie sind nur zur teilweisen Entfernung der äußeren
aufgelockerten Rost- bzw.
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Schmutzschicht geeignet, sie können auf der zu bearbeitenden Oberfläche
keine Querritze bilden, die zum Festhalten der
Schmierung während
der nachfolgenden Bearbeitung auf Ziehmaschinen erforderlich sind.
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Gegenwärtig gewinnt das Verfahren zur Bearbeitung (Reinigung) zylindrischer
Oberflächen mit Hilfe eines Schneidwerkzeuges - Nadelfräser v immer stärkere Verbreitung.
Dies ist dadurch bedingt, daß dies-e Werkzeuge eine hohe Schneidfähigkeit besitzen
sowie bequem und einfach im Betrieb sind ein Zu solchen \ierkseugen gehört/rotierendes
Schneidwerkzeug, das auf einem Dorn radial angebrachte elastische Mei ßelelemente
in Gestalt von Drahtstücken gleicher Länge enthält, die an den einen Enden miteinander
verbunden sind, in deren unmittelbarer Nähe diese Meißelelemente mit ihren Seitenflächen
aneinander angedrückt sind, während sie an den entgegengesetzten freien Enden die
chneidfläche des Werkzeuges in Gestalt einer Roationsfläche bilden, wobei das Verhältnis
der Summe der Flächeninhalte der Stirnseiten der freien Enden der Drahtstücke an
der Schneidfläche des Werkzeuges zur Gesamtfläche der Schneidfläche des Werkzuges
0,10 - 0,99 beträgt (siehe z. B. das US-Patent Nr. 3 928 900). In diesem Werkzeug
sind die Meißelelemente zu Sätzen zusammengefaßt, und zwischen diesen Sätzen sind
in der Zone der verbundenen Enden Ringeinlagen angebracht, derart, daß die Krümmung
der Schneidfläche im Querschnitt praktisch die Krümmung der zu bearbeitenden Oberfläche
des Erzeugnisses wiederholt.
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Jedoch wird das bekannte Werkzeug vorwiegend zur Bearbeitung (Reinigung)
von Walzgutflächen und Entfernung der Kruste von der Oberfläche der Gußteile eingesetzt,
es findet nur beschränkt Verwendung zur Reinigung zylindrischer Oberflächen geringen
Durchmessers und ist zur Bearbeitung von Walzdraht nicht geeignet. Dies erklärt
sich dadurch, daß bei der Bearbeitung des Walzdrahtes an dessen Oberfläche nutenähnliche
Eängsritze (und nicht Querritze) zurückbleiben, die an der Oberfläche des Rohlings
die Schmierung nicht festhalten können, welche zur weiteren Bearbeitung auf Ziehmaschinen
erforderlich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rotierendes Schneidwerkzeug
zu schaffen, bei dem die Sätze der Meißelelemente so ausgeführt sind , daß die Schneidfähigkeit
des Werkzeug es und dessen Arbeitsleistung beträchtlich gesteigert werden.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im rotierenden Schneidwerkzeug
zur Bearbeitung der Oberflächen von Etzeugnissen und Materialien, das Sätze von
radial angebrachten und elastischen Meißelelementen in Gestalt von Drahtstücken
gleicher Länge enthält, die an den einen Enden miteinander verbunden sind, in deren
unmittelbarer Nähe diese Meißelelemente über ihre Seitenflächen aneinander angedrückt
sind, während sie mit ihren entgegengesetzten freien Enden eine Schneidfläche des
Werkzeuges bilden, bei der der Koeffizient ihrer Füllun durch die Stirnseiten der
Meißelelemente
0,1 - 0,99 beträgt, wobei die Meißelelemente im
Satz am äußeren Umfang unter Bildung eines Ringes im Querschnitt des Werkzeuges
miteinander verbunden sind, erfindungs';emäß jeder Satz der Meißelelemente im Längsschnitt
praktisch zwei gegenüberliegende '£rapeze darstellt, die von der Drehachse des Werkzeuges
in gleichem Abstand liegen und mit ihren größeren Grundflächen zu dieser gekehrt
sind, wobei das verhältnis der Größe der größeren Grundfläche des Trapezes zur kleineren
Grundfläche aus der Beziehung bestimmt wird: B = 1 ( 1 + 21) B1 #0 D wo es bedeutet:
B - Breite der Schneidfläche des Werkzeuges; Breite der Oberfläche, die durch die
verbundenen Enden der Meißelelemente des Werkzeuges gebildet ist; #0 = #, - Verhältnis
der Anordnungsdichte der Stirnseiten der Meißelelemente an der Oberfläche, die von
ihren verbundenen Enden gebildet ist, zur Anordnungsdichte der Stirnseiten der Meißelemente
des Werkzeuges an der Schneidfläche des Werkzeuges; 1 - Länge der Meißelelemente;
D - Durchmesser der Schneidfläche des Werkzeuges, wobei die benachbarten Gruppen
der Sätze von Meißelelementen relativ zueinander um eine Größe C = D - Do + 2 versetzt
sind, worin bedeuten:
D - Durchmesser der Schneidfläche des W~rkzeuges;
D0- Durchmesser der zu reinigenden Oberfläche; A - Größe des Übermaßes des Werkzeuges
bezüglich der zu reinigenden Oberfläche (wird technologisch bestimmt).
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Dank dieser konstruktiven Ausführung erfolgt während der Reinigung
der Kontakt der Schneidfläche des Werkzeuges mit der zu bearbeitenden Oberfläche
des Rohlings auf einer Fläche, was die Möglichkeit bietet, die Schneidfähigkeit
des v«(rkzeuges beträchtlich zu steigern und die Zahl der Werkzeuge, die zum Erfassen
des ganzen Umfangs des Rohlings erforderlich sind, zu verringern.
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außerdem sieht das erfindungemäße Verhältnis der Breite der Schneidfläche
des SVerkseuges zur Oberfläche der eine peripheren miteinander verbundenen Endenlgeneigte
Lage der freien Enden der Meißelelemente bezüglich der zu bearbeitenden Oberfläche
vor, was einen positiven Schnittwinkel in bezug auf die Richtung der Axialverschiebung
des zu reinigenden Erzeugnisses erzielen läßt sowie die Möglichkeit gibt, an der
Schneidfläche des Werkzeuges eine genau vorgegebene Püllungsdichte durch die Stirnseiten
der freiden Enden der Meißelelemente in der Spanne von 0,1 -0,99 zu erhalten und
somit auch die Schneidfähigkeit des Werkzeuges zu erhöhen.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend ein konkretes
Ausführungsbeispiel derselben unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen angeführt;
in den
Zeichnungen zeigt: teig. 1 ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug,
das aus mehreren Sätzen von Meißelelementen besteht; Fig. 2 dasselbe wie in Fig.
1, aber mit der Zusammenfassung von mehreren Sätzen von Meißelelementen zu Gruppen.
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Das erfindungsgemäße rotierende Schneidwerkzeug zur Bearbeitung von
vonviegend zylinderförmigen Erzeugnissen (Fig. 1) besteht aus mehreren Sätzen 1
von elastischen Meißelelementen 2, beispielsweise in Gestalt von Drahtstükken gleicher
Länge, die an den einen Enden 3 miteinander verbunden sind. Unmittelbar an diesen
verbundenen Enden 3 sind die Meißelelemente 2 über ihre Seitenflächen aneinander
angedrückt, während diese Elemente mit ihren entgegengesetzten freien Enden 4 eine
Schneidfläche "A" des Werkzeuges mit einem vorgegebenen Fllun6rskoeffizienten derselben
durch die Stirnseiten der Meißelelemente in der Spanne von 0,1 - 0,99 bilden.
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Zwischen den Seitenflächen der Sätze 1 sind seitens der verbundenen
Enden 3 der Meißelelemente 2 Ringeinlagen 5 an'eordnet, die ringförmige Schlitze
6 aufweisen. Die Sätze 1 der elastischen Meißelelemente 2 mit den Ringeinlagen 5
sind in einer exzentrischen Hülse 7 untergebracht.
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Die 7,tcißelelemente 2 können aus einem Draht runden, quadratischen
oder reckteckigen Querschnitts sowie in Gestalt von Platten ausgeführt sein, die
durch Hartmetall oder SchleiS-mittel armiert sind. Jeder Satz 1 der Meißelelemente
2 bebesitzt
die Form eines Ringes, dessen Querschnitt praktisch
zwei Trapeze darstellt, die von der Drehachse des Werkzeuges in gleichem Abstand
liegen und mit ihren größeren Grundflächen 9 zu dieser Drehachse gekehrt sind. Hierbei
wird das Verhältnis der Größe der größeren Grundfläche 9 des Trapezes 8 zur kleineren
Grundfläche 10 aus der Beziehung bestimmt: B = 1 ( 1 + 2 I, 90 D wo es bedeutet:
B - Breite der Schneidfläche A des Werkzeuges; B1 - Breite der Oberfläche, die durch
die verbunden Enden 3 der Meißelelemente 2 gebildet ist; #0 = # - Verhältnis der
Anordnungsdichte der #, Stirnseiten der Meißelelemente 2 an der Oberfläche, die
von ihren verbundenen Enden 3 gebildet ist, zur Anordnung dichte der Stirnseiten
der Meißelelemente 2 an der Schneidfläche "A" des Werkzeuges; 1 - Länge der Meißelelemente;
D - Durchmesser der Schneidfläche A des Werkzeuges.
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Das erfindunusgemäße Werkzeug Fig. 2) kann aus mehreren Sätzen 1
von Meißelelementen 2 bestehen, die zu Gruppen 11 zusammengefaßt sind, wobei die
benachbarten Gruppen 11 der Sätze 1 relativ zueinander um eine Größe C zersetzt
sind. Diese Größe C wird aus der Beziehung bestimmt:
C = D - Do
+ 2# worin bedeuten: D- Durchmesser der Schneidfläche A dts Werkzeuges, D0- Durchmesser
der zu reinigenden Oberfläche; # - Größe des Ubermaßes des WerkzeuOres bezüglich
der zu reinigenden Oberfläche (wird technologisch bestimmt).
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Diese Konstruktion des Werkzeuges gestattet es, das kinematische
Schema der Maschine zu vereinfachen, da die Rohlingsbearbeitung durch Verschiebung
einer Stange in der durch Pfeil E angedeuteten Richtung und Drehung des Werkzeuges
vorwiegend um seine eigene Achse erfolgt, wobei seine Drehung um das Erzeugnis gering
ist und hauptsuchlich nur zur Veränderung der Kontaktstelle der Schneidfläche "A"
mit der zu bearbeitenden Oberfläche geschieht.
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Die er£indungsgemäße konstruktive susffihrungr des Schneidwerkzeuges
und das Verhältnis der Breite der Schi1idfläche des Werkzeuges zur Oberfläche an
den verbundenen Enden gestatten, den Kontakt der Schneidfläche und der zu bearbeitenden
Oberfläche praktisch auf einer Fläche herzustellen und an der Schneidfläche eine
genau vorgegebene Anordnungsdichte der freien Enden der Meißelelemente zu erhalten,
was insgesamt die Schneidfähigkeit des Werkzeuges beträchtlich erhöhen und die Zahl
der Werkzeuge verringern läßt, die zum Erfassen des ganzen Umfangs des Rohlings
erforderlich sind.
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Nachstehend sind Ausführungsbeispiele des beschriebenen
Werkzeuges
angeführt.
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Beispiel 1. Es sei ein rotierendes Schneidwerkzeug zur reinigung
von Walzdraht mit einem Innendurchmesser D der Schneidfläche A des Werkzeuges gleich
30 mm, d.h.
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D= 30 mm, herzustellen. Ausgehend von der Arbeitsleistung des werkzeuges
beträgt die Breite B seiner chneidfläche A 30 mm, d.h. B = 30 mm. Die Anordnungsdichte
fl der Stirnseiten der Meißelelemente an der Schneidfläche A beträgt 0,8, d.h. >0
= 0,8. Ausg-ehend von der vorgegebenen Standzeit des Werkzeuges von 500 h wird die
Länge l der Meißelelemente gleich 25 mm gewählt, d.h. 1 = 25 mm. Die größtmögliche
Anordnungsdichte # der Stirnseiten der Meißelelemente an der Oberfläche, die von
ihren verbundenen Enden gebildet ist, beträgt bei der Ausführung der Meißelelemente
in Form eines Drahtes runden querschnitts 0,906, und die tatsächlich erreichte Änordnungsdichte
beträgt nach dem Abpressen mit einer Preßkraft von mindestens 20 kp/cm² #, = = 0,88
- 0,9. #, sei gleich 0,9 angenommen. Dann wird ermittelt, daß 1 = # = 0,8 = 0,89
III.
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#0 #, 0,9 Wenn man berücksichtigt, daß erfindungsgemäß = 1 (1 + 21
) I, findet man #0 D
Wenn man die vorstehend erwähnten Werte der entsprechenden Größen
in die Gleichung IV einsetzt, so erhält man:
Da die Oberfläche eines Satzes von Meißelelementen seitens ihrer verbundenen Enden
nach dem Abpressen eine leicht konvexe Form haben wird, so liegt dann die Größe
im Bereich von 11,5 - 12 mm Beispiel 2. Das nach dem Beispiel 1 hergestellte rotierende
Schneidwerkzeug wird in Gruppen von Meißelelementensätzen zur Reinigung von Walzdraht
mit einem Durch messer Do = 10 mm eingesetzt. In diesem Fall beträgt die Versetzungsgröße
der einen Gruppe der Meißelelementensätze in bezug auf die andere Gruppe C = D -
D0 + 2 # c = 50 - 10 + 20,5 = 21 mm.