DE3501978A1

DE3501978A1 - Raeumnadel

Info

Publication number: DE3501978A1
Application number: DE19853501978
Authority: DE
Inventors: Günther Hertel; Karl Gustav 8500 Nürnberg Hertel
Original assignee: KARL HERTEL GmbH
Current assignee: Hertel AG Werkzeuge and Hartstoffe
Priority date: 1985-01-22
Filing date: 1985-01-22
Publication date: 1986-07-24
Also published as: JPS62501694A; JPH0313008B2

Description

Räumnadel
Die Erfindung betrifft eine Räumnadel für die Oberflächenbearbeitung mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 aufgeführten Merkmalen.
Herkömmlich werden sowohl die Hubzapfen als auch die Haupt- und Führungszapfen an gegossenen oder geschmiedeten Kurbelwellen durch Vordrehen oder Rundfräsen mit anschließendem Finish-Drehen und Schleifen bearbeitet.
Das durch Rundfräsen erfolgende Schruppen der Kurbelwellenzapfen führt zu einer vieleckigen Oberflächengestalt. Schon um am Ende des Bearbeitungsvorganges eine runde Oberfläche in den einzelnen Zapfenbereichen zu schaffen, ist die Nachschaltung des Dreh-oder Schleifvorganges unbedingt erforderlich.
Die übliche Anwendung zweier unterschiedlicher Zerspanungsverfahren zur Herstellung der Kurbelwellenzapfen bedingt einen erheblichen maschinellen Aufwand. Zur Vermeidung dieses Aufwandes ist daher bereits vorgeschlagen worden, die Bearbeitung von insbesondere Kurbelwellenzapfen durch sogenanntes drehendes Räumen vorzunehmen. Dabei wird das Werkstück um die Achse des zu bearbeitenden Zapfens wie beim Drehen in Rotation versetzt. Die Räumnadel wird danach tangential an dem bzw. den zu bearbeitenden Zapfen entlanggeführt. Sind an der Kurbelwelle mehrere, koaxiale Zapfen zu bearbeiten, so erfolgt die Bearbeitung der Zapfen gleichzeitig durch jeweils eine Räumnadel im selben Räumnadelvorschub. Durch dieses vorgeschlagene, drehende Räumen ergeben sich Bearbeitungsgeschwindigkeiten von etwa 250m/min, während das herkömmliche Räumen an stillstehenden Werkstücken je nach Werkstoff mit Geschwindigkeiten zwischen 35 und 45m/min vorgenommen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Räumnadel der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sie für eine Massenfertigung mit hohen Präzisionsanforderungen geeignet ist. Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen dieser Räumnadel sind Gegenstand der Unteransprüche. Auf die Vorteile der in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale wird in der nachfolgenden Figurenbeschreibung im einzelnen näher eingegangen.
Die Erfindung wird an Hand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht der kompletten Räumnadel, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Räumnadel gemäß Pfeil II in Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf das mit "Teil A" bezeichnete Vorderteil der Räumnadel entsprechend Pfeil III in Fig. 1, Fig. 4 eine Draufsicht auf den mit "Teil B" bezeichneten Teil der Räumnadel entsprechend Pfeil IV in Fig. 1, Fig. 5 eine Draufsicht auf den mit "Teil C" bezeichneten Teil der Räumnadel entsprechend Pfeil V in Fig. 1, Fig. 6 eine Detail-Seitenansicht entsprechend Pfeil VI in Fig. 5, Fig. 7 eine Draufsicht auf das in Fig. 1 mit "Teil D" bezeichnete Finish-Teil der Räumnadel, Fig. 8 eine Seitenansicht des Räumnadelteiles D gemäß Pfeil VIII in Fig. 7, Fig. 9 einen Schnitt entsprechend der Linie IX-IX in Fig. 7, Fig. 10 eine vergrößerte Draufsicht auf ein Schneidkörperpaar des Anschnitteiles A der Räumnadel entsprechend Pfeil X in Fig. 1, Fig. 11 - 13 unterschiedliche Seitenansichten der Schneidkörper des Anschnitteiles A, aus denen die jeweiligen Span- und Neigungswinkel der Schneidkörper in ihrer Schnittstellung ersichtlich sind, Fig. 14 eine schematische Seitenansicht einer Kurbelwelle in Vorschubrichtung der Räumnadel mit in Eingriffstellung befindlicher Räumnadel.
Die Räumnadel 1 dient zur Oberflächenbearbeitung sowohl der Hubzapfen 2 als auch der Führungszapfen 3 beispielsweise einer Kurbelwelle. Dabei wird die Kurbelwelle um die Achse des jeweils zu bearbeitenden Lagerzapfens in Rotation versetzt. Die Räumnadelschneiden sind Teile von am Räumnadelkörper auswechselbar befestigten Schneidkörpern aus einem harten Schneidwerkstoff, beispielsweise Hartmetall.
Die Räumnadel ist über ihre gesamte Länge in vier Teile A - D unterteilt, von denen Teil A und B den Schruppbereich und Teil C und D den Schlichtbereich bilden.
Im Schruppbereich A und 8 der Räumnadel bilden die in Eingriff mit dem Werkstück bringbaren Schneiden zum Schleppschnitt einen spitzen Winkel 5 bzw. 6 (Fig. 2) mit der Längsachse 7 der Räumnadel (Fig. 2). Dieser spitze Winkel beträgt zwischen 300 und 600. Die Vorschubrichtung der Räumnadel beim Räum-Vorgang ist mit 8 bezeichnet. Die im Schruppbereich A und B angeordneten Schneidkörper 4 sind zu mehreren auf einem Trägerteil 9 bzw. 10 befestigt, welches jeweils als Ganzes auswechselbar an dem Räumnadelchassis 11 befestigt ist.
Der Schruppbereich ist in zwei in Richtung der Räumnadellängsachse 7 hintereinander liegende Teilbereiche A und B, nämlich in die der Trägerteile 9 und 10 unterteilt. Der erste Teilbereich A ist mit Schulterschneidplatten 12 für die Bearbeitung des Schulteraufmaßes 13 und der zweite Teilbereich B mit Stirnschneidplatten 14 für die Bearbeitung des Zapfenaufmaßes 15 bestückt (Fig. 14).
Die Schulterschneidplatten 12 sind jeweils zu zweit und zweit etwa rechtwinklig zur Räumnadellängsachse 7 nebeneinander angeordnet. Die Schulterschneidplatten 12 sind Wendeplatten, genauer gesagt Lochwendeplatten mit im wesentlichen quadratischen Deckflächen 16. Die zwischen zwei aneinander grenzenden Schneidkanten 17 bzw. 18 liegenden Schneidkörperecken der Schulterschneidplatten 12 von Teil A sind zu einer Schulter 19 abgefast. Die gerade Faskante 20 und die durch sie an die Schneidkörperecke angeformte, ebene Schulterfreifläche 21 stehen in gleichgroßen Winkeln 22 zu den benachbarten Schneidkanten 17 bzw. 18 und deren Freiflächen. Die jeweils im Schulterschnitt - bezogen auf die Vorschubrichtung 8 - stehende Aktiv-Schneidkante ist die Schneidkante 17, während die übrigen Schneidkanten 18 die Reserveschneiden bilden. Beim Angreifen der Räumnadel am Werkstück stehen nämlich die Schulterschneidplatten 12 noch in einem beachtlichen Abstand zu den Oberflächen der Zapfen 2,3 beispielsweise einer Kurbelwelle. Sie kommen daher nur im Bereich der - bezogen auf die Räumnadellängsachse 7 - außenliegenden Schneidkanten 17 in Werkstückkontakt.
Die in einer Reihe nebeneinander angeordneten (Fig.
10) Schulterschneidplatten 12 liegen mit den Freiflächen 23 ihrer der Räumnadellängsachse 7 zugewandten Reserveschneiden 18 an aus dem Räumnadelchassis 11 oder aus ihrem Trägerteil 9 nach oben vorstehenden Stützflächen 24 an.
Die im Teil B angeordneten Stirnschneidplatten 14 erstrecken sich über die gesamte Räumnadelleistenbreite 25 und sind mit im wesentlichen rhombischen Deckflächen versehen (Fig. 4). Die längeren Deckflächendiagonalen 26 der rhombischen Deckflächen der Stirnschneidplatten 14 verlaufen rechtwinklig zur Räumnadellängsachse 7. Ihre Schneidkanten 27 stehen ebenfalls im Schleppschnitt. Sie bilden mit der Räumnadellängsachse 7 einen spitzen Winkel 6.
Die der Schnittrichtung 8 abgewandte Rhombusplattenecke 28 ist abgeschnitten. Dadurch wird in Richtung der Längsachse 7 Spankammervolumen hinzugewonnen bzw.
eine geringere Beabstandung zwischen benachbarten Stirnschneidplatten 14 ermöglicht. Die Stirnschneidplatten 14 liegen mit ihren den Spanflächen der Schneidkanten 27 benachbarten, V-förmig zueinander stehenden Seitenflächen 29 an aus dem Räumnadelchassis 11 oder ihrem Trägerteil 10 nach oben vorstehenden Stützflächen 30 an. Dadurch ergibt sich eine V-förmige Zentrierung der Stirnschneidplatten 14 unter der Schnittdruckbeaufschlagung. Die Schneidkanten 27 weisen im Schnitt einen positiven Spanwinkel auf.
Der Schlichtbereich der Räumnadel ist durch deren Teile C und D gebildet. Es sind dies zwei in Räumnadellängsrichtung hintereinander angeordnete Teilbereiche, deren erster C mit ebenfalls Stirnschneidplatten 31 und deren zweiter D mit Seitenschneidplatten 32 und einer Stirnschneidplatte 33 bestückt ist. Die Stirnschneidplatten 31 in Teil C dienen zur Feinbearbeitung bzw. Finish der Zapfenoberfläche. Die Stirnschneidplatten 31 weisen im Schnitt einen Spanwinkel von 0° auf, sind jedoch unmittelbar hinter der Spanfläche mit einer Ausnehmung nach Art eines Hohlschliffes versehen, um dort nicht in Oberflächenkontakt mit den zu bearbeitenden Zapfenoberflächen zu gelangen. Die Stirnschneidplatten 31 weisen etwa die Umrißform und Lagerausbildung der Stirnschneidplatten 14 des Schruppbereiches (Teil B) auf.
Die Seitenschneidplatten 32 dienen zum Vorschruppen der Spurbreite und zum Voreinstich zweier seitlicher Freistechungen 34 der Lagerzapfen. An der letzten Zerspanungsstation in Teil D sind zwei Seitenschneidkörper 35 zum Kontrollschnitt und zur Kalibrierung der Spurbreite vorgesehen. Die Seitenschneidplatten 32 bzw. Seitenschneidkörper 35 sind Lochwendeplatten mit etwa quadratischen Deckflächen.
Den beiden Teilbereichen C und D ist jeweils ein einstückiges Trägerteil 36 bzw. 37 für die Schneidkörper 32,33,35 oder für separate Schneidkörperträger 38 zugeordnet. Jedes Trägerteil 36 bzw. 37 ist als Ganzes auswechselbar am Räumnadelchassis 11 befestigt. Durch die Anordnung der Schneidplatten 4,12,14,31,32,33,35 (in den Teilen A - D jeweils auf einem Trägerteil 9,10 bzw. 36,37) wird es ermöglicht, jede Schneidkörper-bzw. Schneidplattengruppe mit einem Arbeitsgang von der Räumnadel zu lösen und auszutauschen. Damit ist der Erfahrung Rechnung getragen, daß das Verschleißverhalten der einzelnen Schneidplatten bzw. Schneidkörper innerhalb der einzelnen Teile A - D jeweils etwa gleich groß, zwischen den einzelnen Teilen A - D jedoch unterschiedlich groß ist.
Die zur Endkalibrierung bestimmten Seitenschneidkörper 35 sind an auseinanderspreizbaren Schenkeln 39,40 des Schneidkörperträgers 41 befestigt, der seinerseits am Trägerteil 37 befestigbar ist. Die Schenkel 39,40 des Schneidkörperträgers 41 sind durch einen mittels Stellschraube 42 verstellbaren Keil 43 auseinanderspreizbar, wodurch das Kalibriermaß einstellbar ist.
Der zur Endkalibrierung bestimmte Teil D mit dem Trägerteil 37 ermöglicht eine Feineinstellung dadurch, daß das Trägerteil 37 auf einer schiefen Ebene 44 innerhalb des Räumnadelchassis 11 verschiebbar und in jeder Verschiebestellung feststellbar ist. Dadurch kann das Zustellmaß der diesem Teil insgesamt zugeordneten Schneidplatten bzw. Schneidkörper gemeinsam verändert werden.
Es ist zweckmäßig, wenn im Bereich der Teile C und D mit einem verminderten Räumnadelvorschub (Pfeilrichtung 8) gearbeitet wird.
In dem Ausführungsbeispiel sind die zur Feinbearbeitung bestimmten Stirnschneidplatten 31,33 immer als im wesentlichen rhombisch mit im Schleppschnitt stehenden Schneidkanten dargestellt. Es ist jedoch auch denkbar, deren Stirnschneiden - wie bei Räumnadeln an sich bekannt - rechtwinklig zur Räumnadellängsachse 7 auszurichten.
Bezugszeichenliste 1 Räumnadel 2 Hubzapfen 3 Führungszapfen 4 Schneidkörper 5 spitzer Winkel 6 dto 7 Räumnadellängsachse 8 Vorschubrichtung 9 Trägerteil 10 dto 11 Räumnadelchassis 12 Schulterschneidplatte 13 Schulteraufmaß 14 Stirnschneidplatten 15 Zapfenaufmaß 16 Deckfläche 17 Schneidkante 18 dto 19 Schulter 20 Faskante 21 Schulterfreifläche 22 Winkel 23 Freifläche 24 Stützfläche 25 Räumnadelleistenbreite 26 Deckflächendiagonale 27 Schneidkanten 28 Rhombusplattenecke 29 Seitenfläche 30 Stützfläche 31 Stirnschneidplatte 32 Seitenschneidplatte 33 Stirnschneidplatte 34 Freistechung 35 Seitenschneidkörper 36 Trägerteil 37 dto 38 Schneidkörperträger 39 Schenkel 40 dto 41 Schneidkörperträger 42 Stellschraube 43 Keil 44 Ebene

Claims

Ansprüche 1. Räumnadel für die Oberflächenbearbeitung von hierzu in eine drehende Bewegung versetzten, vorgegossenen oder vorgeschmiedeten Rundzapfen an Werkstücken, insbesondere an Kurbelwellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Räumnadelschneiden Teile von auswechselbar befestigten Schneidkörpern (4) aus einem harten Schneidwerkstoff sind und mindestens imt Schruppbereich (Teile A,B) der Räumnadel (1) zum Schleppschnitt mit der Räumnadellängsachse (7) einen spitzen Winkel (5,6) bilden.
2. Räumnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel (5,6) zwischen 300 und 600 beträgt.
3. Räumnadel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Schruppbereich (Teile A,B) angeordneten Schneidkörper (4) auf einem Trägerteil (9,10) befestigt sind, welches als Ganzes auswechselbar an dem Räumnadelchassis (11) befestigt ipt.
4. Räumnadel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schruppbereich in zwei in Richtung der Räumnadellängsachse (7) hintereinander liegende Teilbereiche (A,B) unterteilt ist, - deren erster (A) mit Schulterschneidplatten (12) für die Bearbeitung des Schulteraufmaßes (13) und - deren zweiter (8) mit Stirnschneidplatten (14) für die Bearbeitung des Zapfenaufmaßes (15) bestückt ist.
5. Räumnadel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulterschneidplatten (12) jeweils zu zweit und zweit etwa rechtwinklig zur Räumnadellängsachse (7) nebeneinander angeordnet sind.
6. Räumnadel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulterschneidplatten (12) Wendeplatten sind.
7. Räumnadel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeplatten Lochwendeplatten sind.
8. Räumnadel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeplatten mit jeweils im wesentlichen quadratischen Deckflächen (16) versehen sind.
9. Räumnadel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen zwei aneinandergrenzenden Schneidkanten (17,18) liegenden Schneidkörperecken zu einer Schulter (19) abgefast sind.
10. Räumnadel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gerade Faskante (20) und die durch sie an die Schneidkörperecke angeformte ebene Schulterfreifläche (21) mit gleich großen Winkeln (22) zu den benachbarten Schneidkanten (17,18) und deren Freiflächen stehen.
11. Räumnadel nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Reihe nebeneinander angeordneten Schulterschneidplatten (12) mit den Freiflächen ihrer der Räumnadellängsachse (7) zugewandten Reserveschneiden (18) an aus dem Räumnadelchassis (11) oder aus ihrem Trägerteil (9) nach oben vorstehenden Stützflächen (24) anliegen.
12. Räumnadel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnschneidplatten (14) sich über die gesamte Nadelleistenbreite (25) erstrecken und mit im wesentlichen rhombischen Deckflächen versehen sind, wobei die längeren Deckflächendiagonalen (26) rechtwinklig zur Längsrichtung der Räumnadel verlaufen.
13. Räumnadel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die entgegen der Schnittrichtung (8) stehende Rhombusplattenecke (28) abgeschnitten ist.
14. Räumnadel nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnschneidplatten (14) mit ihren entgegen der Schnittrichtung (8) V-förmig zueinander stehenden Seitenflächen (29) an aus dem Räumnadel- chassis (11) oder ihrem Trägerteil (10) nach oben vorstehenden Stützflächen anliegen.
15. Räumnadel nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (27) der Stirnschneidplatten (14) einen positiven Spanwinkel aufweisen.
16. Räumnadel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Schlichtbereich (Teile C und D) ebenfalls mit Stirnschneidplatten (31) versehen ist, daß diese Stirnschneidplatten (31) im Schnitt jedoch einen Spanwinkel von 0° aufweist und ihre Spanfläche mit einer Ausnehmung nach Art eines Hohlschliffs versehen ist.
17. Räumnadel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnschneidplatten (31) mit etwa der Umrißform und der Lagerausbildung der Stirnschneidplatten (14) des Schruppbereiches (Teil B) übereinstimmen.
18. Räumnadel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlichtbereich in zwei in Richtung der Räumnadellängsachse (7) hintereinander liegende Teilbereiche (C,D) unterteilt ist, - deren erster mit Stirnschneidplatten (31) für die Bearbeitung des Zapfenendmaßes und - deren zweiter mit Seitenschneidplatten (32,35) und Stirnschneidplatten (33) für das Vorschruppen der Spurbreite, zum Voreinstich zweier seitlicher Freistechungen (34) sowie abschließend zum Kon- trollschnitt und zur Kalibrierung der Spurbreite versehen ist.
19. Räumnadel nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenschneidplatten (32,35) Lochwendeplatten sind.
20. Räumnadel nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Teilbereich ein einstückiges Trägerteil (36,37) für die Schneidkörper (32,33,35) oder für separate Schneidkörperträger (38) zugeordnet ist und daß jedes Trägerteil (36,37) als Ganzes auswechselbar am Räumnadelchassis (11) befestigt ist.
21. Räumnadel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Endkalibrierung bestimmten Seitenschneidkörper (35) an auseinanderspreizbaren Schenkeln (39,40) eines Schneidkörperträgers (41) fixiert sind.
22. Räumnadel nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (39,40) des Schneidkörperträgers (41) durch einen mittels Stellschraube (42) verstellbaren Keil spreizbar sind.