DE2828581C2 - Spanabhebende Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

geordnete Schneiden besitzt, deren Schneidkanten 20 erzielen und die Standzeit des Werkzeuges dadurch zu eine Länge haben, die etwas kleiner als die Länge
des Halbmessers der Stirnseite ist und daß eine Einrichtung zur Fixierung des das Schneidwerkzeug
tragenden Supports (10) nach dem Einschneiden des

erhöhen, daß aufeinanderfolgend jeweils ein anderer Teil der Schneide bzw. Schneiden mit der zu bearbeitenden Oberfläche in Kontakt kommt. Vorteilhaft werden die Docken zur Aufnahme des

Werkzeuges auf die vorgegebene Schnittiefe wäh- 25 Rotationskörpers mittels eines über ihm befindlichen rend der Spanabhebung vorgesehen ist. Trägers starr miteinander verbunden, denn bei der er-

2. Spanabhebende Werkzeugmaschine nach An- findungsgemäßen -,panabhebenden Bearbeitung liegen spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Docken die Hauptkomponenten der Schnittkraft längs der Spit-(6, 7) zur Aufnahme des Rotationskörpers (1, 26) zenlinie der Docken.

mittels eines über ihnen befindlichen Trägers (21) jo Die Einrichtung zur Fixierung des Supports weist

vorteilhaft eine Spannvorrichtung, die mit dem Support

starr mite-najider verbunden sind.

3. Spanabhebende Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (22) zur Fixierung des Supports (10) eine Spannvorrichtung (23), die mi. dem Support (10) und dem Bett (5) zusammenwirkt, sowie einen Kraftzylinder (24) enthält, dessen bewegliches Glied (25) mit der Spannvorrichtung (23) zum Öffnen und Schließen derselben kinematisch verbunden ist.

4. Spanabhebende Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Docken (6, 7) zur Aufnahme des Rotationskörocrs (26) auf einer Platte (27) angebracht sind, die auf dem Bett (5) drehbar montiert ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine spanabhebende Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 20 32 334 ist eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Rotationskörpern bekannt, bei welcher das Werkstück um seine Achse gedreht und mit einem Fräser bearbeitet wird, der am Ende einer rotierenden Spindel mit einer zur Achse des Werkstückes im wesentlichen senkrechten Achse montiert ist und in einer zur Achse des Werkstückes parallelen Bahn bewegt wird, und bei dem der Fräser durch Verschieben seiner Drehachse in einer zur Achse des Werkstückes senkrechten Ebene höhenverstellbar ist. Auf diese Weise können durch Änderung der Stellung der Achse des Werkstückes zu der Achse des Fräsers für die Rohbearbeitung des Werkstückes Fräser mit einem Durchmesser benutzt werden, mit dem große Schnittbreiten zum Erreichen großer Leistungen ausgeführt werden können und kann für die Feinbearbeitung je nach Werkstück und Fräscrdurehmesser die optimale Stellung cin- und dem Bett zusammenwirkt, und einen Kraftzylinder auf, dessen bewegliches Glied mit der Spannvorrichtung zum Öffnen und Schließen derselben kinematisch verbunden ist.

Zur Bearbeitung von kegligen Rotationskörpern ist es vorteilhaft, die Docken zur Aufnahme des Werkstükkes auf einer Platte anzubringen, die auf dem Bett drehbar montiert ist.

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ermöglicht es auch, die Oberfläche von Rotationskörpern in erwärmtem Zustand spanabhebend zu bearbeiten, was hohe Abtragsleistungen zu erzielen gestattet.

Durch die hohe Abtragsleistung ist es für einen vorgegebenen Durchsatz an zu bearbeitenden Rotationskörpern auch möglich, mit weniger Maschinen auszukommen, zumal die Standzeiten des Werkzeuges wegen des fortlaufenden Wechsels der Beanspruchungszone hoch sind.

Die F.rfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 schematische Darstellung eines Rotationskörpers und eines Werkzeuges, in Vorderansicht, F i g. 2 dasselbe, in Draufsicht,
F i g. 3 dasselbe, in Seitenansicht, Fig.4 schematische Darstellung des aufeinanderfolgenden lnkontaktbringers der Abschnitte der Schneidkante mit der zu bearbeitenden Oberfläche des Rota-W) tionskörpers,

F i g. 5 eine spanabhebende Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung, in Seitenansicht,

I" ig. b diese Ansicht in Richtung des Pfeils A in I- i g. 5,

F i g. 7 diese in Draufsicht.

I·' i g. 8 eine Einrichtung zur Fixierung des Supports, K ig. 9 schematische Darstellung der Lage eines kegeligen Rotationskörpers in bezug auf das Werkzeug, in

Vorderansicht,

F i g. 10 dasselbe, in Draufsicht,

F i g. 11 dasselbe, in Seitenansicht, und Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie XII-XII in Fig. 7.

Die Bearbeitung der Außenfläche von Rotationskörpern durch Zerspanen geht kurz gesagt so vorsieh: Man versetzt einen Rotationskörper 1 (Fig. I) und ein Werkzeug 2 um ihre Achsen 3 bzw. 4 (Fig.2. 3) in Drehung und bewirkt eine Relativverschiebung des Rotationskörpers 1 und des Werkzeugs 2 zur Aufnahme einer vorgegebenen Schicht.

Die Achsen 3 und 4 sind in zueinander senkrechten Ebenen gelegen und in bezug aufeinander um einen Betrag H versetzt. Zu Beginn des Schnittes wird die Relativverschiebung des Rotationskörpers 1 und des Werkzeuges 2 um die Schnittiefe vorgenommen.

Die Länge /(Fig. 1) der .Schneiden 11 des Werkzeuges 2 wird derart gewählt, daß sie auf der Breite »B« die Schnittfläche des Rotationskörpers 1 überstreichen. Während der Drehung des Werkzeuges 2 passieren die Scheiden mit ihren Abschnitten der Reihe nach die gesamte Länge »L«(Fig.4), wie dies mit Lagen I, II, III, IV, V der Scheiden gegenüber der Schnittfläche des Rotationskörpers 2 gezeigt ist.

Die zur Bearbeitung eingesetzte spanabhebende Werkzeugmaschine enthält ein Bett 5 (F i g. 5), auf dem Docken 6 (F i g. 6) und 7 zur Aufnahme des zu bearbeitenden Rotationskörpers 1 montiert sind.

In der Docke 6 ist eine Spindel 8 zur Drehung des Rotationskörpers 1 während der Einspannung um die geometrische Achse 3 angeordnet Auf dem Bett 5 sind Führungsbahnen 9 (Fig.5 und 7) für einen Support 10 ausgebildet, der das Werkzeug 2 mit stirnseitiger Anordnung der Schneiden 11 trägt. Das Werkzeug 2 ist um die geometrische Achse 4 drehbar angebracht. Die Achse 4 ist mit ihrer Versetzung »H« (F i g. 5) in bezug auf die Linie der Spitzen 12 der Docken 6 (Fig.6) und 7, d. h. in bezug auf die Achse 3, in einer Ebene gelegen, die zu der durch die Achse 3 gehenden Ebene senkrecht ist.

Die Achse 4 liegt senkrecht zu der zu bearbeitenden Oberfläche ^-!es Rotationskörpers 1. Wie aus F i g. 7 ersichtlich, sind für den Fall, daß der Rotationskörper eine zylindrische Form hat, die Führungsbahnen 9 senkrecht zur Linie der Spitzen 12 der Docken gelegen.

Zur Drehung des Werkzeuges 2 dient eine Spindel 13, die über ein Wechselgetriebe 14 mit einem Elektromotor 15 in Verbindung steht. Die Spindel 8 ist mit einem Elektromotor 16 kinematisch verbunden.

Die Schneiden U sind an der Stirnseite des Werkzeuges 2 im wesentlichen radial angeordnet und haben eine Länge »I« (F i g. 1) der Schneidkante, die etwas kleiner als der Halbmesser »R«(F i g. 4) der Stirnseite ist, so daß sie auf der Breite »B« die Schnittfläche des Rohlings 1 überstreichen. Die Stirnseite des Werkzeuges 2 hat einen Durchmesser, der etwas größer als der Abstand zwischen den Spitzen 12(F i g. 6) der Docken 6,7 bei der Stellung der Spitzen im Zerspanvorgang, d. h. beim eingespannten Rotationskörper 1 ist.

Den Durchmesser [2R) (F i g. 4) der Stirnseite des Werkzeuges 2 bildet der Durchmesser eines Kreises, der durch vom Zentrum entfernte periphere Punkte der Schneidkanten der Schneiden 11 (F i g. 6) verläuft.

Eine derartige Länge der Schneidkante der Schneiden 11 und die Versetzung der Achse 4 in bezug auf die Achse 3 erlaubt es, jeden Abschnitt der Schneidkante der Schneiden 11 der Reihe nach mit der Schnittfläche des Rotationskörpers 1 in Kontakt zu bringen.

Der Support 10 (Fi₆'. 5) besitzt ein Vorschubwerk zum Eindringen des Werkzeuges 2 auf die Schnittiefe. Das Vorschubwerk enthält eine Schnecken-Zahnstangenanordnung 17, die über ein Vorschubgetriebe 18 mit Motoren 19 und 20 in Verbindung sieht.

Der Motor isi zum Bewegen des Supports beim Einschneiden, d. h. zum Arbeitsgang bestimmt, während der Motor 20 für beschleunigte Leerläufe dient.

Bei der Wahl der Länge »I« (F i g. 4) der Schneidkante etwas kleiner als der Halbmesser R der Stirnseite des

ίο Werkzeuges 2 und der Wahl des Durchmessers des Werkzeuges 2 etwas größer als der Abstand zwischen den Spitzen 12 (Fig.6) der Docken 6 und 7 bei der Stellung der Spitzen 12 während des Zerspannungsvorgangs, d. h. beim eingespannten Rotationskörper 1, sowie bei der Einstellung der Achse 4 mit einer Versetzung in bezug auf die Achse 3 sind die Hauptkomponenten der Schniitkräfte längs der Linie der Spitzen 12 der Docken 6 und 7 gerichtet und werden durch die Docke 6 aufgenommen. Außerdem wirken auf die Docke 6 die Kräfte des Andrückens des Rotationskörpers 1 durch die Spitze der Docke 7 während de? Bearbeitungsvorganges ein, was eine Verformung ürvd Verminderung der Steifigkeit des Systems der Werkzeugmaschine hervorruft. Deshalb sind die Docken 6 und 7 mittels eines über ihnen befindlichen Trägers 21 verbunden, wodurch sich ein starres geschlossenes System ergibt: Bett 5 -. Docke 6 — Träger 21 - Docke 7 — Bett 5.

Zur Fixierung des Supports 10 (Fig.5) in bezug auf das Bett 5 nach dem Einschneiden auf die Schnittiefe ist am Bett 5 eine Fixierungseinrichtung 22 vorhanden. Die Fixierungseinrichtung 22 enthält eine Spannvorrichtung 23 (Fig.8), die mit dem Support 10 und dem Bett 5 zusammenwirkt, sowie einen Kraftzylinder 24, dessen bewegliches Glied — die Kolbenstange 25 — mit der Spannvorrichtung 23 zum Öffnen und Schließen derselben kinematisch verbunden ist.

Zur Bearbeitung von kegelförmigen Rotationskörpern 26 (Fig.9. 10, 11) auf einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine sind die Docken 6 (F i g 6) und 7 auf einer Platte 27 (F i g. 7) angebracht, die auf dem "Bett 5 an Führungen 28 (F i g. 12) montiert ist.

D'c Platte 27 ist um eine Achse 29 um einen Winkel et (Fig.9. 10) drehbar angebracht, der gleich dem Kegelwinkel des zu bearbeitenden Rotationskörpers 26 zur Einstellung der zu bearbeitenden Oberfläche des Rotationskörpers 26 senkrecht zur Achse * des Schneidwerkzeuges 2 ist.

Den Drehwinkel der Platte bestimmt man nach einem Winkcllincal 30 (F i g. 12) ab, das am Bett 5 befestigt ist.

Die spanabhebende Werkzeugmaschine arbeitet in folgender Weise:

Mittels einer als Manipulator ausgebildeten Be- und Entladevorrichtung 31 (F i g. 5, 7) wird der zylindrische Rotationskörper 1 so der Werkzeugmaschine zugeführt, daß die Achse des Rotationskörpers 1 mit der Linie der Spitzen 12 der Dorken 6 und 7, d. h. mit cer Achse 3, zusammenfällt. Hiernach wird mittels der Pinole der Docke 7 der Rotationskörper 1 eingespannt und in den Spitzen 12 zentriert, die Beladevorrichtung 31 abge-

bo führt, dem Roiaticiiskörper 1 eine Drehbewegung erteilt, die vor. dem Motor 16 vermittels der in der Docke 6 angeordneten Spindel 8 übertragen wird, und das Schneidwerkzeug 2 mittels der Spindel 13 in Drehung versetzt, welche von dein Motor 15 über das Wechselgetriebe 14 übertragen wird.

Sodann erfolgt mit Hilfe der Schnecken-Zahnstangenanordnung 17, des Vorschubgetriebes 18 und der Motoren 19 und 20 der Eilvorlauf und dann der Arbeits-

vorschub des Supports 10 zum Eindringen des Werkzeuges 2 auf die erforderliche Schnittiefe.

Nach dem Einschneiden des Werkzeuges 2 auf die erforderliche Schnittiefe hört der Arbeitsvorschub des Supports 10 auf, und es wird der Kraftzylinder 24 der Fixierungseinrichtung 22 eingeschaltet, so daß mittels der Kolbenstange 25 die Spannvorrichtungen 23 wirksam werden und die Fixierung der Lage des Supports 10 in bezug auf das Bett 5 stattfindet.

Die weitere Bearbeitung geschieht unter gegenseitiger Drehung des Rotationskörpers 1 und des Werkzeuges 2.

Während der Drehung des Werkzeuges 2 sind an der Spanung verschiedene Abschnitte der Schneidkante beteiligt. So beispielsweise stellt in der Lage 1 (Fig. 4) den ιί Arbeilsteil der Schneidkante »3 b« der Abschnitt »b c« dar, während in der Lage II den Arbeitsteil der Schneidkante »3 b« der Abschnitt »c/e« und in der Lage IM der Abschnitt »/*;?'/ darstellt. Jc p.üch der Drehün⁰ der Schneidkante »3 Zx< von der Lage I zur Lage III ver- _>o schiebt sich also der Arbeitsteil der Schneidkante »;/ i>« vom Punkt »3«. Ähnlich verschiebt sich bei der weiteren Drehung der Schneidkante »3 /x< aus der Lage III in die Lage IV und V der Arbeitsteil vom Punkt »a« /um Punkt »6«. _>■->

Nach beendeter Bearbeitung des Rotationskörpers 1 öffnet man mittels des Kraftzylinders 24 die Spannvorrichtungen 23 der Fixierungseinrichtung 22, führt den Eilrücklauf des Supports 10 durch, schaltet die Spindeln 8 und 13 für die Drehung des Rotationskörpers 1 bzw. «1 des Werkzeuges 2 aus. führt die Bc- und Entladevorrichtung 31 heran und die Spitze der Docke 7 ab. und der Rotationskörper I wird mittels der Vorrichtung 31 auf eine Transporteinrichtung (nicht dargestellt) überführt. Sodann wiederholt sich der Zyklus. f>

Zur Bearbeitung von kegelförmigen Rotationskörpern 26 (Fig. 9. 10. 11} auf einer erfindungsgemäßcn Werkzeugmaschine wird die Platte 27 um die Achse 29 um einen Winke! λ verdreht, der gleich dem Kegelwinkei des Rotationskörpers 26 ist, wobei dieser Winkel auf dem Winkellineal 30 so bestimmt wird, daß die /u bearbeitende Oberfläche zur Achse 4 des Werkzeuges 2 senkrecht ist. worauf man auf der Werkzeugmaschine die Bearbeitung des kegelförmigen Rotationskörpers ähnlich der vorstehend beschriebenen Bearbeitung des ·»■■> zylindrischen Rotationskörpers durchführt.

Ein Versuchsmodell der erfindungsgemäßcn Werkzeugmaschine hat Prüfungen durchlaufen. Das Werkzeug war mit einer Schneide ausgerüstet. Rotationskörper mit Abmessungen L = 650 bis 500 mm. ίο d = 165 mm i..js legierten Stählen wurden im erwärmten Zustand in 3 bis 5 min bearbeitet. Die Dauer der Bearbeitung dieser Rotationskörper auf einem Industriemodell der Werkzeugmaschine mittels eines Werkzeuges, das mit 6 bis 8 Schneiden ausgerüstet ist, beträgt 1 bis 1.2 min. Die Bearbeitungszeit dieser Rotationskörper im kalten Zustand auf einer üblichen Drehmaschine beträgt 20 bis 24 min.

Hierzu b Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Spanabhebende Werkzeugmaschine, auf deren Bett zwei Docken zur Aufnahme des zu bearbeitenden Rotationskörpers, von denen einer eine Spindel zur Drehung des Rotationskörpers aufweist, und in bezug auf den Rotationskörper anstellbarer Support angeordnet sind, der er spanabhebendes Werkzeug trägt, das stirnseitig schneidet, welches angetrieben und um eine Achse drehbar gelagert ist, die senkrecht zur Spitzenlinie durch die Docken verlaufend in einer dazu versetzten Ebene angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das spanabhebende Werkzeug an seiner Stirnseite einen etwas t« größeren Durchmesser (2R) hat als der Abstand zwischen den den Rotationskörper (1, 26) einspannenden Spitzen (12) der Docken (6,7) beträgt und an der Stirnseite im wesentlichen in radialer Richtung angestellt werden, bei welcher bei maximalem Fräservorschub pro Werkstückumdrehung der Mindestwert der Tiefe einer Wellung und damit eine bearbeitete Fläche erreicht werden können, die sich am weitestgehenden dem theoretischen Zylinder nähert.

Aus der US-PS 35 95 131, Fig. 7, ist es für die Bearbeitung der Wangen von Kurbelwellen bekannt. Stirnfräser zu verwenden, die einen Durchmesser besitzen, der größer ist als die Breite der zu bearbeitenden V'angen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine spanabhebende Werkzeugmaschine so auszubilden, daß ein ziehendes Schneiden entlang einer Schraubenlinie über die ganze Länge eines zu bearbeitenden Werkstückes möglich ist, um Wellungen der bearbeiteten Oberfläche zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.

Eine derartige Schneidführung ermöglicht es, eine glatte, von Wellungen weitgehend freie Oberfläche zu