DE3525514A1

DE3525514A1 - Verfahren und vorrichtung zum spanabhebenden bearbeiten eines sich drehenden werkstueckes

Info

Publication number: DE3525514A1
Application number: DE19853525514
Authority: DE
Inventors: Michael Dr Ing Mueller; Alfred Sladek; Erwin Dipl Ing Stallwitz
Original assignee: Sitzmann & Heinlein
Current assignee: Sitzmann & Heinlein
Priority date: 1985-07-17
Filing date: 1985-07-17
Publication date: 1987-01-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum spanabhebenden Bearbeiten eines sich drehenden Werkstückes mit Hilfe eines mehrere Schneiden aufweisenden Werkzeuges sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Z. B. bei der Bearbeitung von Kurbelwellen ist es bekannt, die Hublagerzapfen und die Mittellagerzapfen zunächst mit Fräswerkzeugen zu schruppen. Die weitere Bearbeitung erfolgt dann mit Drehwerkzeugen bzw. durch Kopierdrehen, weil mit dem Fräswerkzeug ein exakt runder Querschnitt für den Hublagerzapfen bzw. den Mittellagerzapfen nicht erzielbar ist. Die Verwendung unterschiedlicher Werkzeuge in aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritten ist zeitaufwendig, und es besteht daher das Problem, Maßnahmen vorzusehen, mit deren Hilfe ein rotationssymmetrischer Rundkörper wie z. B. der Lagerzapfen oder der Hubzapfen einer Kurbelwelle mit ein- und demselben Werkzeug geschruppt, geschlichtet und auf das gewünschte Sollmaß feingeschlichtet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Schneiden des Werkzeuges während des Eingriffs bogenförmig bewegt werden, daß sie je einmal, im wesentlichen einzeln sowie kurzzeitig im Eingriff sind und daß die Eingriffsbreite a _e auf mehrere Schneiden verteilt ist.

Dieses Arbeitsverfahren kann als "Rotationsdrehräumen" bezeichnet werden, wenn man zu seiner Definition auf das bekannte Arbeitsverfahren "Räumen" zurückgreift. Wie dort sind nämlich die Schneiden auf unterschiedlichem Niveau angeordnet und entsprechend nur in einem bestimmten Teilbereich der Eingriffsbreite wirksam. Während die Bewegung des Werkzeuges beim Räumen jedoch rein linear ist, bewegen sich die Schneiden beim erfindungsgemäßen Verfahren während ihres Eingriffs längs eines Bogens bzw. Bogenstückes. Der Zahnvorschub bzw. die Abstufung von Schneide zu Schneide kann beliebig und somit in zweckmäßigen Größen gewählt werden. Da sich die Schneiden während des Eingriffs bogenförmig bewegen, ist auch der Vorschubwinkel frei wählbar, d. h. eine Schneide des Werkzeuges kann während einer oder während mehrerer Umdrehungen des Werkstückes wirksam sein. Die Spanform und Spangröße sowie die Belastung der Schneide sind daher beeinflußbar mit der Folge, daß sich hohe Standzeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielen lassen. Somit ist nicht nur eine vollständige Bearbeitung durch Schruppen, Schlichten und Feinschlichten grundsätzlich möglich, sondern hiermit verbunden ist auch eine optimale Ausnutzung des Werkzeuges.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung und den Ansprüchen im Zusammenhang mit der Zeichnung hervor.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1: eine abgebrochene Seitenansicht eines Werkzeuges;

Fig. 2: eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 3: eine Seitenansicht ähnlich der gemäß Fig. 1 von einem abgewandelten Werkzeug und

Fig. 4: eine Draufsicht auf das Werkzeug gemäß Fig. 3.

Zum "Rotationsräumen" gemäß Fig. 2 sind an einem Werkzeug 1 mehrere Schneiden 2, 3 angeordnet und werden während der spanabhebenden Bearbeitung eines sich drehenden Werkstückes 4 bogenförmig bewegt. Das Werkstück 4 ist ein Rundkörper mit dem Rohmaß r _o, der an seinem Umfang über eine Eingriffsbreite a _e bearbeitet wird. Die Eingriffsbreite a _e ist in zweckmäßiger Weise über mehrere Schneiden 2, 3, d. h. bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel über zwei Schneiden 2, 3 verteilt.

Dem Werkstück 4 ist ein in Fig. 2 nur schematisch angedeuteter Antrieb 5 mit einer Welle 6 zugeordnet. Die Drehzahl des Werkstückes 4 beim Bearbeiten ist vorzugsweise konstant.

Auch das Werkzeug 1 weist einen Drehantrieb 7 mit einer Welle 8 auf. Der Drehantrieb 7 führt zunächst die Schneide 2 an den Umfang 9 des Werkstückes 4 und bewegt die Schneide 2 sodann über den Eingriffswinkel ϕ, der auch der Vorschubwinkel sein kann, wenn das Werkstück 4 gleichzeitig eine einzige Umdrehung ausführt.

Die nächste, zum Eingriff gelangende Schneide 2 ist am Werkzeug 1 um einen Winkel α versetzt angeordnet. Dieser Winkel α muß so groß sein, daß immer nur ein Zahn im Eingriff ist, wobei durchaus die Möglichkeit besteht, daß mehrere Wendeplatten an unterschiedlichen Arbeitspositionen im Eingriff sind.

Sobald die Schneide 2 die Verbindungslinie 10 zwischen der Werkstoffachse 11 und der Werkzeugachse 12 überschritten hat, wird das Werkzeug 1 von seinem Drehantrieb 7 derart weiterbewegt, daß die nächste Schneide 3 an dem von der Schneide 2 erzeugten Umfang 13 zum Eingriff gelangt. Die Schneide 3 befindet sich um den Zahnvorschub fz versetzt auf einem weiter außen liegenden Niveau gegenüber dem Nennradius r _n, in dessen Zylinderebene die Schneide 2 liegt.

Sobald die Schneide 3 im Eingriff ist, erfolgt eine spanabhebende Bearbeitung des Werkstückes 4, bis auch sie die Verbindungslinie 10 zwischen der Werkstückachse 11 und der Werkzeugachse 12 erreicht.

Die gesamte Eingriffsbreite a _e ist bei dem in Fig. 2 schematisch dargestellten Verfahrensprinzip auf zwei Schneiden 2, 3 verteilt. Grundsätzlich ist eine Aufteilung auf beliebig viele Schneiden möglich und hängt von dem gewünschten Bearbeitungsablauf ab.

Durch eine geeignete Wahl des Zahnvorschubes fz und die Aufteilung der Eingriffsbreite a _e auf mehrere Schneiden ist ein Schruppen, Schlichten und Feinschlichten des Werkstückes 4 mit einem einzigen Werkzeug 1 möglich, wobei sich die Schneiden 2, 3 usw. während des Eingriffs bogenförmig um die Werkstückachse 12 bewegen und jeweils nur kurzzeitig sowie im wesentlichen einzeln im Eingriff sind.

Ferner sind die Schneiden je nur einmal und kurzzeitig bei der spanabhebenden Bearbeitung im Eingriff mit dem Werkstück im Gegensatz zu dem Bearbeitungsvorgang beim herkömmlichen Räumen mit einem Linear-Werkzeug. Hier befinden sich möglicherweise mehrere Zähne im Eingriff.

Die Schneiden 2, 3 sind bezogen auf die Werkzeugachse 12 annähernd tangential oder radial angeordnet. Beim Drehen bzw. Weiterdrehen des Werkzeuges 1 bewegt sich die Schneide längs einer Kreisbahn. Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Bewegungen beschränkt, denn grundsätzlich sind auch andere, bogenförmige Bewegungen zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.

Die Fig. 1 zeigt ein Werkzeug 20 mit einem kreisring- bzw. kreisscheibenförmigen Grundkörper 21, der an seinem Umfang 22 sowie an seinen Stirnflächen 23 in Gruppen angeordnete und jeweils auf unterschiedlichem axialen oder radialen Niveau befindliche Schneiden 24 bis 28 aufweist. Diese Schneiden 24 bis 28 können längs eines Teiles des Umfanges 22 des Grundkörpers 21 angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, sie über den gesamten Umfang 22 des Grundkörpers 21 gleichmäßig zu verteilen.

Vor den Schneiden 24 bis 28 befinden sich im Grundkörper 21 noch Spankammern 29, wie dies von Fräsern her grundsätzlich bekannt ist.

Zur Erzeugung der Schneiden 24 bis 28 dienen bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel unmittelbar am Grundkörper 21 des Werkzeuges 20 befestigte Schneidplatten.Alternativ können die Schneidplatten 30 jedoch auch gemäß dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel an Segmenten 31 befestigt sein, die am Umfang des Grundkörpers 32 angeordnet sind. Jedes Segment 31 weist dabei eine andere Form und Gestalt auf, weil die Lage der Schneidplatten 30 mit ihren Schneidkanten zur Erzielung des "Rotationsdrehräum"-Vorganges auf unterschiedlichem Niveau in radialer bzw. axialer Richtung liegen müssen.

Ferner zeigt Fig. 4, daß die Schneiden bzw. Schneidplatten 30 jeweils winklig zur Drehrichtung angeordnet sein können, damit die gewünschten Schnittwinkel entstehen.

Claims

1. Verfahren zum spanabhebenden Bearbeiten eines sich drehenden Werkstückes mit Hilfe eines mehrere Schneiden aufweisenden Werkzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden während des Eingriffs bogenförmig bewegt werden, daß sie je einmal und im wesentlichen einzeln sowie kurzzeitig im Eingriff sind und daß die Eingriffsbreite a _e auf mehrere Schneiden verteilt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden während des Eingriffs längs einer Kreisbahn bewegt werden.

3. Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten von drehend angeordneten Werkstücken mit Hilfe eines Schneiden aufweisenden, drehend gelagerten und angetriebenen Werkzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (2, 3, 24-28) annähernd tangential und radial sowie in unterschiedlichem Abstand (r _n, r _n + f _z) von der Werkzeugachse (12) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (21) des Werkzeuges (20) im Querschnitt im wesentlichen kreisförmig ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Werkzeug (1, 20) ein Drehantrieb (7) zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (24-28) längs eines Teiles des Umfanges (22) des Grundkörpers (21) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (24-28) über den gesamten Umfang (22) des Grundkörpers (21) gleichmäßig verteilt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (24-28) gruppenweise angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schneiden (24-28) an Schneidplatten befinden, die am Grundkörper (21) des Werkzeuges (20) befestigt sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (30) an Segmenten (31) befestigt sind, die am Umfang des Grundkörpers (32) angeordnet sind.