DE3340830A1

DE3340830A1 - Verfahren und vorrichtung zum raeumen der umfangsflaeche eines runden werkstuecks

Info

Publication number: DE3340830A1
Application number: DE19833340830
Authority: DE
Inventors: Klaus 5204 Lohmar Allert
Original assignee: Individual
Current assignee: Kadon Technic Konstruktions- und Vertriebsgesellsc
Priority date: 1983-11-11
Filing date: 1983-11-11
Publication date: 1985-05-23
Also published as: DE3340830C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum drehenden Räumen
der Umfangsfläche eines runden Werkstücks, von der dabei durch ein oder mehrere im wesentlichen tangential bewegte Räumwerkzeuge Material abgetragen wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Räummaschine für runde Werkstücke, insbesondere Kurbelwellen, mit einem auf einem Maschinenbett angebrachten Räumtisch, auf dem ein wenigstens ein Räumwerkzeug tragender Schlitten verschieblich gelagert ist.
Ein typisches Kennzeichen des Außenräumvorgangs besteht darin, daß zwischen der Räumnadel und dem Werkstück während des Räumens nur eine Relativbewegung vor sich geht, bei der die Schneiden des Werkzeugs nacheinander am Werkstück zum Eingriff kommen. Beim Sonderfall des Kopierräumens hat man das Werkstück auch bereits gedreht. Zum Räumen der äußeren Kurvenfläche einer Turbinenschaufel wird beispielsweise die Drehbewegung der Werkstückaufnahme von zwei am Räumschlitten rechts und links angebrachten Kurvenschienen über Stößel, Zahnstangen und Ritzel abgeleitet.
Das Werkstück rotiert dabei nur um einen Bruchteil einer vollen Umdrehung.
Es erfolgt kein allseitiger Materialabtrag von der Umfangsfläche und es entsteht auf diese Weise kein rotationssymmetrischer Rundkörper.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fertigung von Außenrundkörpern zu schaffen, die bisher durch Drehen, insbesondere Kopierdrehen, hergestellt werden. Es soll insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Rundkörpern geschaffen werden, das sich bei der Herstellung hoher Stückzahlen durch eine erhebliche Kostenersparnis, insbesondere durch Einsparung von Arbeitszeit und Werkzeugverbrauch, auszeichnet. Insbesondere soll das Verfahren die Herstellung von Rundgeführt werden, so daß sich gegenüber dem herkömmlichen Kopierdrehe Nachbearbeitung eine wesentliche Arbeitsersparnis ergibt.
Während beim herkömmlichen Räumen eine vc. der Räumläng gige große Anzahl von Schneiden gleichzeitig mit dem Werkstück in E ist und demzufolge die Schnittkraft beträchtliche Werte erreicht, i! Räumlänge beim erfindungsgemäßen drehenden Räumen wegen der Krümmung zu bearbeitenden Umfangsfläche kurz so daß nur wenige Schneiden bzl Zähne gleichzeitig im Eingriff sind und die Schnittkraft demgemäß gs ist.
Nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäf Verfahrens trägt man zudem das Material von einem Rande der Umfangsl quer fortschreitend ab. Dies wird erreicht durch zur Verschiebungsri tung des Räumwerkzeugs schräg angeordnete Schneiden, die in Verbind mit der Rundung der zu bearbeitenden Fläche eine räumlich sehr begre Schnittfläche ergeben. Demzufolge wird die Schnittkraft bzw. die Zuc mit der das Räumwerkzeug gegen das Werkstück gezogen werden muß, wei reduziert.
Nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä Verfahren dreht man das- Werkstück mit einer Umfangsgeschwindigkeit s 100 bis 150 m/min gegen die Bewegung der Räumwerkzeuge. Die Drehzahl können beispielsweise in der Gegend von 500 bis 550 Ulmin liegen und sind damit wesentlich größer als die bei der Drehbearbeitung übliche weise benutzten Drehzahlen, selbst unter Benutzung von Hartmetall-Sc platten.
körpern mit mehreren zu bearbeitenden Außenrundflächen, wie z.B. Kurbelwellen, einfacher, schneller und kostengünstiger als durch Drehen und Fräsen ermöglichen. Schließlich soll eine Außenräummaschine für runde Werkstücke, insbesondere Kurbelwellen, geschaffen werden, durch welche die Herstellung von Rundkörpern, insbesondere solchen mit profilierter Mantelfläche, im Vergleich zur Herstellung durch Kopierdrehen vereinfacht und verbilligt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß man das Werkstück axial zwischen Spindelstock und Reitstock einer Drehmaschine aufnimmt und durch die Maschine während der Bearbeitung gegen die Bewegung der Räumwerkzeuge dreht. Im Gegensatz zum herkömmlichen Außenräumen wird erfindungsgemäß sowohl das Räumwerkzeug als auch das Werkstück bewegt, und zwar wird das Räumwenkzeug in üblicher Weise linear bewegt und das Werkstück gegenläufig zu dieser Linearbewegung gedreht. Das Räumwerkzeug kommt dabei mit der gesamten Umfangsfläche des Werkstücks in Eingriff und trägt das Aufmaß des Werkstücks ab. Entsprechend der Kontur der Schneiden bzw. Zähne des Räumwerkzeugs kann dabei die gewünschte Profilierung der Umfangsfläche erreicht werden. Das Verfahren ist insbesondere geeignet zum Mehrfachräumen. Dabei werden mehrere, auf Abstand gehaltene, parallele, ggfs. unterschiedlich profilierte Räumnadeln gleichzeitig an dem rotierenden Werkstück entlang geführt, so daß an diesem gleichzeitig mehrere Umfangszonen geräumt werden, wobei die Zonen unterschiedlich profiliert sein können. Das Verfahren ist daher in besonderem Maße für die Bearbeitung der Mittellagerzapfen einer Kurbelwelle geeignet. Mit einem Durchgang der Räumwerkzeuge kann das Schruppen, Schlichten und Glätten der gesamten Umfangsfläche durch- Die eingangs genannte Außenräummaschine ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Maschinenbett ein an einen Drehantrieb' angeschlossener Spindelstock und ein Reitstock angebracht sind, deren Drehachse mit Abstand quer zu dem Verschiebungsweg des Räumschlittens verläuft. Das zwischen Spindelstock und Reitstock aufgenommene Werkstück kann unabhängig von dem Vorschub des Räumwerkzeugs gedreht werden. Das Räumwerkzeug hat eine Vielzahl von mit fortschreitendem Vorschub tiefer in Eingriff kommenden Schneiden bzw. Schneidzähnen entsprechend der gewünschten Materialabtragung und Oberflächenprofilierung. Dabei sind die Drehachse und die Verschiebungsbahn des Räumschlittens vorzugsweise horizontal angeordnet.
Vorzugsweise sind die Schneiden bzw. Zahnfolgen des bzw. der Räumwerkzeuge unter einem spitzen Winkel zur Vorschubrichtung bzw. Längsachse des Werkzeugs angeordnet. Hierdurch wird in Verbindung mit der Krümmung des Werkstücks ein flächenmäßig begrenzter Schneideingriff (Schnitttiefe x Schnittbreite) zwischen der. Räumnadel und dem Werkstück erreicht, so daß sich eine wesentlich geringere Schnittkraft als beim Abräumen ebener Flächen ergibt. Das Drehmoment kann daher durch übliche Mitnehmerfutter oder z.B. durch eine selbsttätige Mitnehmerscheibe von der Antriebsspindel auf das Werkstück übertragen werden. Zweckmäßigerweise liegt der Neigungswinkel der Schneiden zur Querrichtung des Werkzeugslin dem Bereich von 10 bis 300. Da die Hauptschnittkraft aus den dargelegten Gründen vergleichsweise gering ist, sind auch die durch die Schneidenschräge bedingten Seitenkräfte gering.
Zweckmäßigerweise ist das Räumwerkzeug mittels Werkzeughalter auf einem Oberschlitten angebracht, der seinerseits auf dem Räumschlitten quer zu dessen Verschiebungsweg verschiebbar ist. Durch den Oberschlitten kann das Räumwerkzeug bzw. können die Räumwerkzeuge quer zu ihrer Hubrichtung verfahren und so auf definierte Räumzonen am Werkstück eingestellt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Räummaschine; Figur 2 eine Teildarstellung der Figur 1 in vergrößertem Maßstab; Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Figur 2; und Figur 4 eine Draufsicht auf eine Ausführunsgform eines Räumwerkzeugs.
Nach Figur 1 ist auf einem Maschinenbett 1 entsprechend einer herkömmlichen Drehbank ein Spindelstock 9 mit motorischem Antrieb 11 und ein Reitstock 8 angebracht. Zwischen dem Spindelstock 9 und dem Reitstock 8 ist auf das Maschinenbett 1 ferner ein sich in Querrichtung, d.h.
senkrecht zur Zeichenebene, erstreckender Räumtisch 2 aufgeschraubt, auf dem ein Räumschlitten 3 z.B. durch einen hydraulischen Antrieb (nicht dargestellt) verschiebbar ist. Das Räumschlitten 3 trägt einen winklig zu seiner Verschiebungsbahn verschiebbaren Oberschlitten 4, auf dem bei der dargestellten Ausführungsform mittels Werkzeughalter 5 fünf Räumwerkzeuge 6 gehaltert sind.
Zwischen den Körnerspitzen 8a und 9a des Reitstocks 8 bzw. des Spindelstocks 9 ist eine Kurbelwelle 7 aufgenommen und auf seiten des Spindelstocks durch ein Mitnehmerfutter 10 fest eingespannt, so daß die erforderlichen Drehmomente gegen die Drücke der Räumwerkzeuge 6 auf die Welle übe tragen werden können. Bei der dargestellten Ausführungsform werden die fünf Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle 7 gleichzeitig bearbeitet.
Figur 2 zeigt den Angriff des Räumwerkzeugs 6 an dem Mittellagerzapfen 7b zwischen den Wangen 7a in vergrößertem Maßstab. Die Bearbeitung der Hubzapfen 7c ist auf diese Weise nicht möglich.
Figur 3 zeigt den Angriff der Schneiden 6a des Räumwerkzeugs 6 b an der Umfangsfläche des Lagerzapfens 7b der Welle 7, wobei die Drehrichtung des Zapfens entgegengesetzt zur Vorschubrichtung 13 des Räumwerkzeugs 6 ist.
Figur 4 ist eine Draufsicht auf das Räumwerkzeug 6, aus der ersichtlich ist, daß die Schneiden mit der Vorschubrichtung bzw. Werkzeuglängsachse 13 des Räumwerkzeugs 6 einen spitzen Winkel oz bilden. Zur Bearbeitung der Hauptlagerzapfen 7b der Kurbelwelle 7 wird der Schlitten 3 mit den fünf Räumwerkzeugen 6 mit der üblichen Geschwindigkeit von z.B.
6 m/min vorbewegt, während gleichzeitig das Werkstück 7 mit hoher Drehzahl, z.B. 500 U/min rotiert. Dabei werden die Lagerzapfen allseitig geschruppt, geschlichtet und auf das gewünschte Maß feingeschlichtet. Auf diese Weise wird im Vergleich zur herkömmlichen Drehbearbeitung der Lagerzapfen besonders bei hohen Stückzahlen eine erhebliche Zeit- und Arbeitsersparnis erzielt, so daß die Fertigung wesentlich wirtschaftlicher möglich ist. Durch entsprechende Ausbildung der Räumwerkzeuge und die udbhängige Einstellung von Werkzeugvorschub und Werkstückdrehzahl ist eine Anpassung an den Werkstoff, die gewünschte Genauigkeit und Oberflächenqualität möglich.
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Claims

Verfahren und Vorrichtung zum Räumen der Umfangsfläche eines runden Werkstücks Patentansprüche @ Verfahren zum Räumen der Umfangsfläche eines runden Werkstücks, die dabei durch ein oder mehrere im wesentlichen tangential bewegte Räumwerkzeuge unter Materialabtragung bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das Werkstück axial in einer Drehmaschine aufnimmt und durch die Maschine während der Bearbeitung gegen die Bewegung der Räumwerkzeuge dreht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Werkstück mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 100 bis 150 m/min gegen die Bewegung der Räumwerkzeuge dreht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man mit dem Vorschub des Räumwerkzeugs den Span von einer Seite her quer fortschreitend abträgt.
4. Räummaschine für runde Werkstücke, insbesondere Kurbelwellen, mit einem auf einem Maschinenbett angebrachten Räumtisch, auf dem ein wenigstens ein Räumwerkzeug tragender Räumschlitten verschieblich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Maschinenbett (1) ein an einen Drehantrieb (11) angeschlossener Spindelstock (9) und ein Reitstock (8) angebracht sind, deren Drehachse (12) mit Abstand quer zum Verschiebungsweg des Räumschlittens (3) verläuft.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (12) und die Verschiebungsbahn des Räumschlittens (3) horizontal angeordnet sind.
6. Maschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (6a) bzw. Zahnfolgen des Räumwerkzeugs (6) unter einem spitzen Winkel (oc) zur Vorschubrichtung bzw. Längsachse (13) des Werkzeugs angeordnet sind.
7. Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Räumwerkzeug (6) bzw. die Räumwerkzeuge mittels Werkzeughalter (5) auf einem Oberschlitten (4) angebracht sind, der auf dem Räumschlitten (3) quer zu dessen Verschiebungsweg verschiebbar ist.