DE4131363A1

DE4131363A1 - Verfahren zur drehraeumbearbeitung von rotationssymmetrischen werkstuecken

Info

Publication number: DE4131363A1
Application number: DE19914131363
Authority: DE
Inventors: Werner Ing Grad Elbracht
Original assignee: Wilhelm Hegenscheidt 5140 Erkelenz De GmbH; Wilhelm Hegenscheidt GmbH
Current assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Priority date: 1991-09-20
Filing date: 1991-09-20
Publication date: 1993-04-01
Anticipated expiration: 2011-09-21
Also published as: DE4131363C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Drehräumbearbeitung von rotationssymmetrischen Werkstücken mit einem Drehräumwerkzeug mit am Umfang angeordneten Schneidkanten, die entlang einer Kontur mit größer werdendem radialem Abstand zum Drehmittelpunkt des Werkzeuges angeordnet sind, wobei das Werkstück zur Erzeugung der Schnittgeschwindigkeit schnell und das Werkzeug zur Erzeugung der Vorschubbewegung langsam während des Eingriffs am Werkstück gedreht wird und wobei Werkstückachse und Werkzeugachse parallel zueinander liegen.

Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist bereits bekannt geworden mit der europäischen Veröffentlichung 02 64 475 insbesondere Fig. 1 mit zugehörigen Beschreibungsteilen. Bei diesem Werkzeug jedoch sind die Werkzeugschneiden in Gruppen aufgeteilt mit dazwischen liegenden Entnahmelücken für einen Werkstückwechsel. Die Werkzeugschneiden können hierbei unterschiedliche, aber auch gleiche Aufgaben nach der Lehre dieser Literaturstelle haben. In beiden Fällen muß die Anzahl der Schneidkanten und die Größe der radialen Lageveränderung entlang der gekrümmten Kontur, der die Schneidkanten folgen, so gehalten sein, daß bei einem Durchlauf des jeweiligen Segmentes die vollständige Bearbeitungsaufgabe am Werkstück abgewickelt wird. Dies bedeutet eine entsprechend große Anzahl von Schneidkanten entlang einer gekrümmten Kontur mit entsprechend großen unterschiedlichen radialen Lagen der entlang dieser Kontur angeordneten Schneidkanten, damit einerseits die gewünschte Bearbeitung und andererseits die gewünschte Bearbeitungstiefe mit einer entsprechenden Umdrehung oder Teilumdrehung des Werkzeuges am Werkstück erreicht wird. Solche bekannten Drehräumwerkzeuge bearbeiten ein Werkstück vom Rohteil bis zum fertig bearbeiteten Teil, wobei jede Schneidkante einer Schneidplatte nur einmal am Werkstück spanend angreift, wobei das Drehräumwerkzeug vom Arbeitsanfang bis zum Arbeitsende kontinuierlich durchgedreht wird und hierbei höchstens eine Umdrehung macht. So ist es beispielsweise bei der Bearbeitung von Kurbelwellen, insbesondere dann wenn auch die Kurbelwangen bearbeitet werden sollen, notwendig, eine große Anzahl von Schneidplatten mit entsprechenden Schneidkanten vorzusehen, um die dort auftretende große radiale Einstichtiefe zu bewältigen. Die Werkzeuge werden hierdurch in ihrem Aufbau groß und teuer.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem es möglich ist, eine Drehräumbearbeitung an einem Werkstück bei deutlich verringerten Werkzeugkosten durchzuführen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Schneidkanten in Gruppen unterteilt werden und mindestens eine Gruppe der Schneidkanten mindestens zweimal hintereinander zum Einsatz am Werkstück gebracht wird, wobei zwischen den Einsätzen eine Verkleinerung des radialen Abstandes zwischen der Rotationsachse des Werkstückes und der Rotationsachse des Werkzeuges um mindestens einen Teilbetrag des radialen Vorschubweges der zum Einsatz kommenden Gruppe vorgenommen wird. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Anzahl der notwendigen Schneidkanten z. B. dann, wenn eine große Bearbeitungstiefe erreicht werden muß, gegenüber herkömmlichen Werkzeugen drastisch zu verringern und dennoch die erforderliche große Bearbeitungstiefe zu erreichen. Es wird einfach dafür gesorgt, daß die entsprechenden Schneidkanten während der Bearbeitung des Werkstückes nicht nur einmal sondern mehrmals am gleichen Werkstück arbeiten. Hierdurch kann die radiale Erstreckung des mit Werkzeugschneiden bestückten Bereiches einer Schneidengruppe kleiner gehalten werden und es kann damit auch der Werkzeuggrundkörper kleiner gehalten werden und einfacher aufgebaut sein. Bei Werkzeugen für die herkömmliche Verfahrensweise muß der Werkzeuggrundkörper in seinen radialen Abmessungen bedeutend größer sein als dies für die radiale Arbeitstiefe erforderlich wäre, damit eine genügende Umfangslänge entsteht um die notwendige große Anzahl von Schneidkanten hintereinander unterzubringen. Können aber Schneidkanten mehrmals hintereinander am selben Werkstück zum Einsatz gebracht werden, entfällt diese Notwendigkeit.

Da weniger Schneidkanten benötigt werden, kann der Gesamtkostenaufwand für das Werkzeug deutlich verringert werden.

Um eine bestimmte Schneidkantengruppe mehrmals hintereinander am gleichen Werkstück zum Einsatz zu bringen, muß die entsprechende Schneidengruppe nach einem ersten Durchgang aller Schneiden erneut in Ausgangsposition gebracht und radial auf das Werkstück zugefahren werden um den radialen Vorschubbetrag, den die Schneidengruppe zurücklegen kann. Das Einfahren in die entsprechende Drehwinkellage, um nach entsprechendem radialen Verfahrweg erneut mit einem Schnitt zu beginnen, kann dadurch erfolgen, daß die Schneidengruppe, die gearbeitet hat, in die Anfangslage zurückgeschwenkt und hierbei gleichzeitig oder nachfolgend das Werkzeug im notwendigen Umfang radial zugestellt wird. Es kann aber auch nach einem ersten Arbeitsdurchgang die entsprechende Gruppe einfach weiter rundgedreht werden bis sie wieder die Ausgangsstellung erreicht. Hierbei kann dieser Teil der Lehrdrehung mit erhöhter Winkelgeschwindigkeit erfolgen. Ggfls. ist es auch mit Rücksicht auf weitere Schneidengruppen, die am gleichen Werkzeug vorhanden sind, notwendig, das Werkzeug zunächst radial nach außen zu fahren und dann durch Weiterdrehen in die Ausgangswinkellage zu bringen, worauf dann erst die radiale Zustellung erfolgt.

Nachdem die genannte erste Gruppe von Schneiden mehrfach hintereinander am Werkstück zum Einsatz gekommen ist, kann durch Weiterdrehen des Werkzeuges mit oder ohne vorherige radiale Lageveränderung mindestens eine weitere Gruppe von Schneidkanten eine weitere Bearbeitung durchführen. Hierbei ist es denkbar, daß diese weitere Gruppe von Schneidkanten eine Fertigbearbeitung durchführt. Ebensogut kann diese weitere Gruppe von Schneidkanten aber auch mehrfach hintereinander am selben Werkstück zum Einsatz kommen.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 Drehräumwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 2 bis 4 einzelne Verfahrensschritte,

Fig. 5 Drehräumwerkzeug mit zwei Gruppen von Schneidkanten aufweisenden Schneidplatten,

Fig. 6 Werkstück und Drehräumwerkzeug bei wechselnder Drehrichtung des Drehräumwerkzeuges.

Das Drehräumwerkzeug 1 nach Fig. 1 ist ausgerüstet mit zwei Gruppen von Schneidkanten aufweisenden Schneidplatten, von denen eine Gruppe 2 zum Abspanen einer Bearbeitungszugabe an einem Werkstückabschnitt und die andere Gruppe 3 mindestens zum teilweisen Schlichten des gleichen Werkstückabschnittes vorgesehen ist. Beide Gruppen 2, 3 von Schneidkanten sind am Umfang 4 eines Schneidkantenträgers 5 befestigt, der den Grundkörper des Werkzeuges bildet.

Das Drehräumwerkzeug 1 dreht sich während des Spanens in Richtung des Pfeils 6, während sich das Werkstück 7 in Richtung des Pfeils 12 (Fig. 2) dreht. In bei einer Drehräumbearbeitung an sich bekannter Weise dreht sich hierbei das Werkstück zur Erzeugung der Schnittgeschwindigkeit ausreichend schnell, während sich das Werkzeug so schnell dreht, daß in radialer Richtung aufgrund der unterschiedlichen radialen Positionen der Schneidkanten die erwünschte Vorschubgeschwindigkeit entsteht.

In Fig. 2 ist das Drehräumwerkzeug 1 zusammen mit einem Werkstück 7 dargestellt. In allen Fällen ist die Rotationsachse 9 des Drehräumwerkzeuges 1 parallel zur Rotationsachse 10 des Werkstückes 7 und weist zu dieser einen Abstand 8 auf. Die Gruppe 2 der zum Abspanen einer Bearbeitungszugabe vorgesehenen Schneidkanten beginnt am Werkstück 7 mit der ersten Schneidkante 11 den Spanungsvorgang, bei dem das Werkstück in der durch den Pfeil 12 angegebenen Drehrichtung rotiert. Die Schneidkanten der Gruppe 2 greifen nacheinander am Werkstück 7 spanend an und die Spanung der Schneidkanten dieser Gruppe endet mit der Spanung durch die Schneidkante 13. Bei Einsatz der Schneidkanten der Gruppe 2 kann, wenn diese komplett durchgelaufen sind, am Werkstück 7 der Bereich 14 abgespant werden. Es muß jedoch auch zusätzlich der Bereich 15 am Werkstück spanend bearbeitet werden. Dies wird einfach dadurch erreicht, daß die Schneidkanten der Gruppe 2 zum Abspanen des Bereiches 15 noch einmal spanend am Werkstück angreifen, bevor die zum Schlichten vorgesehene Gruppe 3 der Schneidkanten zum Einsatz kommen kann, die den Bereich 16 am Werkstück 7 abspanen soll. Soll hierzu das Drehräumwerkzeug 1 ohne Unterbrechung der Rotation in der gleichen Richtung weiter rotieren, so würden Schneidkanten der Gruppe 3 bei Beibehaltung des Abstandes 8 vorzeitig spanend am Werkstück angreifen. Um dies zu vermeiden wird, wie in Fig. 3 dargestellt, der Achsabstand 8, bevor die Schneidkanten der Gruppe 3 spanend angreifen können, vergrößert auf den Achsabstand 17. Das Drehräumwerkzeug 1 wird also mit anderen Worten radial nach außen gefahren. Die Schneidkanten der Gruppe 3 können dann, wie am Flugkreis 18 erkennbar, am Werkstück vorbei bewegt werden, ohne dort spanend zu arbeiten. Wenn die Schneidplatte 19 als letzte Schneidkante der Gruppe 3 am Werkstück vorbeibewegt ist, wird der Abstand 17, wie in Fig. 4 gezeigt, verringert auf den Achsabstand 20, der kleiner ist als der Achsabstand 8 in Fig. 2. Die Schneidkanten der Gruppe 2 können nun erneut am Werkstück 7 spanend angreifen und den Bereich 15 abspanen. Dieser Vorgang kann natürlich auch wiederholt werden, um einen weiteren Bereich abzuspanen.

Sind nun die Schneidkanten der Gruppe 2 genügend oft zum Einsatz gekommen, so können die Schneidkanten der Gruppe 3, die beispielsweise zum Schlichten vorgesehen sind, zum Einsatz kommen. Hierzu kann das Drehräumwerkzeug 1 unter Beibehaltung des Achsabstandes weiter rotieren und den Bereich 16 am Werkstück 7 bearbeiten. Gleichzeitig können die durch die vorherige Bearbeitung entstandenen Planflächen in den Bereichen 14, 15 und 16 bei Bedarf mit bearbeitet werden. Die Bearbeitungssituation einschl. der Bearbeitungstiefen ist in Fig. 4 deutlich erkennbar. Hierbei gibt der Flugkreis 18 die entsprechende radiale Eindringtiefe der letzten Schneidkante der Gruppe 3 an.

Die Schneidkanten einer Gruppe zum Abspanen einer Bearbeitungszugabe können somit mehrmals spanend angreifen und trotz der verringerten Anzahl von Schneidkanten ebenso wie herkömmliche Drehräumwerkzeuge große Bearbeitungszugaben abspanen. Die vorgeschlagene Verfahrensweise erlaubt es, mit Werkzeugen, deren Schneidkanten in nur geringer radialer Abstandsdifferenz zum Drehmittelpunkt angeordnet sind, dennoch große Einstichtiefen zu erreichen. Relativ kleine Werkzeuge mit einer im Vergleich zum Stand der Technik geringen Anzahl von Schneidplatten erlauben diesen Arbeitserfolg bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 5 wird ein Drehräumwerkzeug dargestellt, welches mit drei Gruppen von Schneidkanten ausgerüstet ist. Zwei dieser Gruppen 2, 2′ von Schneidkanten sind vorgesehen zum Abspanen einer ersten Bearbeitungszugabe. Die Gruppe 3 der Schneidkanten ist zum Abspanen einer Schlichtzugabe vorgesehen. Hierdurch kann eine gewünschte Aufteilung der in einem Werkstück zu bearbeitenden Bereiche vorgenommen werden. Mit den Schneidkanten nach Gruppe 2 kann bei Kurbelwellen beispielsweise die Bearbeitung von Kurbelwangen vorgenommen werden, der sich dann eine Bearbeitung des zwischen diesen Wangen befindlichen Lagerzapfens durch die Schneidkanten nach Gruppe 2′ anschließt, wobei z. B. beide Gruppen von Schneidkanten mehrmals am Werkstück arbeiten können. Hierbei kann die zu den Fig. 1 bis 4 beschriebene Veränderung des Achsabstandes zwischen Werkstück und Drehräumwerkzeug angewendet werden. Die Gruppe 3 der zum Schlichten vorgesehenen Schneidkanten führt dann die Endbearbeitung durch.

Es kann jedoch auch ein Hin- und Herfahren von Werkzeugspindelstöcken vermieden werden.

Ein Drehräumwerkzeug 1, wie beispielsweise in Fig. 2 schon dargestellt, greift an einem Werkstück 7 mit der Schneidkante 11 der Gruppe 2 der Schneidkanten zum Abspanen einer Bearbeitungszugabe spanend an, wobei die Bewegung des Drehräumwerkzeuges in Pfeilrichtung 6 abläuft. Die Spanung dieser Gruppe 2 von Schneidkanten endet mit der Spanung durch die Schneidkante 13 an der gedachten Verbindungslinie 21 von der Rotationsachse 9 des Drehräumwerkzeuges 1 zur Rotationsachse 10 des Werkstücks 7 (Fig. 6). Der Bereich 14 des Werkstückes 7 ist dann abgespant. Die Rotation des Drehräumwerkzeuges 1 wird nun abgestoppt und die Rotationsrichtung des Drehräumwerkzeuges 1 umgekehrt und das Drehräumwerkzeug wird entgegen der Pfeilrichtung 6 in Pfeilrichtung 22 (Fig. 6) soweit zurückgedreht, bis die Schneidkante 11 die Verbindungslinie 21 durch die Zurückdrehung wieder überschritten hat. Danach wird der Achsabstand 8 (Fig. 2) verringert auf den Achsabstand 20 (Fig. 4 oder 6) und die nächste Spanung erfolgt wiederum mit der Gruppe 2 der Schneidkanten zum Abspanen einer Bearbeitungszugabe und es wird der Bereich 15 am Werkstück 7 abgespant. Falls die Bearbeitungszugabe noch nicht so weit abgespant ist, daß eine Schlichtbearbeitung oder eine sonstige Endbearbeitung erfolgen kann, können die Schneidkanten der Gruppe 2 weitere Spanungsvorgänge in der beschriebenen Art vornehmen. Ist die Bearbeitungszugabe jedoch soweit abgespant, daß die Schlichtbearbeitung oder die sonstige Endbearbeitung erfolgen kann, wird die Rotation des Drehräumwerkzeuges 1 in Pfeilrichtung 6 fortgesetzt und die Gruppe 3 der Schneidkanten zum Schlichten führt die Schlichtbearbeitung oder die sonstige Endbearbeitung durch.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1 Drehräumwerkzeug
2 Schneidkante
2′ Schneidkante
3 Schneidkante
4 Umfang
5 Schneidkantenträger
6 Pfeilrichtung
7 Werkstück
8 Abstand
9 Rotationsachse
10 Rotationsachse
11 Schneidkante
12 Pfeil
13 Schneidkante
14 Bereich
15 Bereich
16 Bereich
17 Achsabstand
18 Flugkreis
19 Schneidplatte
20 Achsabstand
21 Verbindungslinie
22 Pfeil

Claims

1. Verfahren zur Drehräumbearbeitung von rotationssymmetrischen Werkstücken mit einem Drehräumwerkzeug mit am Umfang angeordneten Schneidkanten, die entlang einer Kontur mit größer werdendem radialem Abstand zum Drehmittelpunkt des Werkzeuges angeordnet sind, wobei das Werkstück zur Erzeugung der Schnittgeschwindigkeit schnell und das Werkzeug zur Erzeugung der Vorschubbewegung langsam während des Eingriffs am Werkstück gedreht wird und wobei Werkstückachse und Werkzeugachse parallel zueinander liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (11, 13) in Gruppen (2, 2′, 3) unterteilt werden und mindestens eine Gruppe der Schneidkanten (11, 13) mindestens zweimal hintereinander zum Einsatz am Werkstück (7) gebracht wird, wobei zwischen den Einsätzen eine Verkleinerung des radialen Abstandes (8, 17, 20) zwischen der Rotationsachse (10) des Werkstückes und der Rotationsachse (9) des Werkzeuges vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Abstandsverkleinerung die einzusetzende Gruppe (2, 2′, 3) von Schneidkanten (11, 13) durch Zurückschwenken in Anfangsposition gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Abstandsverkleinerung der Abstand zunächst vergrößert wird, wobei das Werkzeug (1) in bisheriger Drehrichtung weiter gedreht wird mindestens bis eine für den nächsten Bearbeitungsgang nicht zum Einsatz kommende Gruppe von Schneidkanten frei ist vom Werkstück (7), worauf vor Arbeitsbeginn der gegenüber dem vorherigen Bearbeitungsabstand kleinere Abstand eingefahren und die zum Einsatz kommende Gruppe von Schneidkanten in Anfangsposition gefahren wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Mehrfachbearbeitung durch eine erste Gruppe von Schneidkanten eine weitere Bearbeitung durch mindestens eine weitere Gruppe von Schneidkanten erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor Schnittbeginn mindestens einer der weiteren Gruppen von Schneidkanten eine erneute Abstandsverkleinerung zwischen der Rotationsachse (10) des Werkstückes und der Rotationsachse (9) des Werkzeuges vorgenommen wird.