DE4434849A1 - Verfahren zum duktilen Hochgeschwindigkeits-Abtrag und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Description

Stand der Technik ist P 39 11 769.

In diesem Patent ist die ausreichende Leistungsübertragung und die Zugänglichkeit zum Werkstück noch nicht gelöst.

Durch die kurze Bauweise nach Fig. 7 vorliegender Erfindung und die Begrenzung des Platzbedarfs auf den Hülsendurchmesser der Spindel in Verbindung mit der Verlagerbarkeit des Antriebs in einen gut beherschbaren Drehzahlbereich, ist eine ausreichende Leistungsbereitstellung für den Leistungsbedarf der hydrostatischen oder hydrodynamischen Lagerung der Spindel erreicht.

Dadurch, daß der Antrieb aus dem Zentrum der Spindel verlagert ist, sind Motordurchmesser möglich, die für die Bereitstellung der Leistung nötig sind, ohne die Zugänglichkeit zum Werkstück einzuschränken.

Dieses Verfahren bedingt aus physikalischen Gründen die Anwendung möglichst kleiner Werkzeugdurchmesser:

• 1. Größtmöglicher Austrittswinkel zwischen Werkstück und Werkzeug.
• 2. Möglichst geringer Reibungsverlust in die umgebende Atmosphäre.
• 3. Größtmögliche Werkzeugoberfläche im Verhältnis zur Körpermasse des Werkzeugs.
• 4. Kleinstmöglicher Werkzeugdurchmesser
  • a) zur Erreichung eines größtmöglichen Spektrums an Werkzeuggeometrie,
  • b) zur Vermeidung von Problemen durch Werkzeug-Werkstück- Inhomogenitäten, die in der Wahrscheinlichkeit des Auftretens proportional zum Werkzeugdurchmesser zunehmen, jedoch in der Wirkung quadratisch.

Durch die Forderung nach möglichst hohen Umfangsgeschwindigkeiten verlangen diese 4 physikalischen Gründe die höchstmögliche Winkelgeschwindigkeit, d. h. Drehzahl.

Am Berührungspunkt wird Bewegungsenergie m/2 v² in Wärme umgewandelt. Dabei ist es wichtig, daß möglichst viele Körperkanten des Wirkbereich-Werkzeugs auf das ruhende Material des Werkstücks treffen. In der heutigen Werkzeugspraxis bietet sich dazu eine Kornbelegung in galvanischer Bindung an. Diese Belegungstechnik erfordert keine Temperaturbehandlung und ist somit für das hochpräzise vorbereitete Werkzeug anwendbar. Sie beeinträchtigt die vorliegende Genauigkeit trotzdem negativ, da die Belegungs- Toleranzen ein Vielfaches des bei der Fertigung des einteilig verbundenen Werkzeugkörpers Erreichbaren bedeuten.

Sinnvoll ist es einen Werkzeugkörper zu haben, dessen Oberfläche eine Topographie besitzt, die ohne Belegung den Anforderungen des HGA entspricht.

Die normale Oberflächenstruktur eines polierten Werkzeugstahls oder auch eines ähnlichen Materials, was heute in spanabhebenden Bearbeitungen unter erheblich höheren Temperatur-Bedingungen eingesetzt wird, würde die abzutragende Werkstückoberfläche mit einer höchstmöglichen Anzahl an Kristall-Kanten und Flächen aus Kristallen der Werkstoffzusammensetzung treffen, und damit die Forderung kleinste Detailmengen in größter Anzahl Duktilisieren erfüllen.

Damit wäre die geringstmögliche Oberflächenrauhigkeit der Werkzeug- Wirkfläche gleichzeitig die wirkungsvollste. Darüber hinaus ist diese Werkzeugwirkfläche auf einfache Weise regenerierbar, z. B. durch Einkorn-Abrichtverfahren.

Für die Anforderungen von HGA muß der Werkzeug-Werkstoff jedoch eine Zugfestigkeit von Hochleistungs-Stahl haben.

Mit Fig. 1 ist eine Vorrichtung beschrieben zur Durchführung des Verfahrens. 1 ist das einteilige oder einteilig verbundene Werkzeug mit Spindelschaft, 5 weist auf den Werkzeugwirkbereich. 2 ist die Radial-Gleitlagerstelle mit Axiallagerung, wobei 4 auf den Austritt des für beide Lagerstellen verwendete Lagermedium hinweist. 3 ist eine Radiallagerung. 6 weist auf eine mögliche aber nicht erforderliche Versteifung hin, die bei extrem hohen Umfangsgeschwindigkeiten ein Verbiegen der Scheibe verhindert. Der Zapfen mit Zentrierbohrung wird nur für die Fertigung benutzt und nach Fertigstellung vor dem Auswuchten entfernt. 7 ist das getriebene Rad mit einer Verzahnung, das von dem Trennmedium und den Zähnen der Innenverzahnung, getrieben wird. 8 ist ein Zahnriemen, der statt einer teueren Innenverzahnung verwendbar ist. 9 ist der Zentrifugenkörper mit Bordwand zur Verhinderung des Trennmediumaustritts, der entweder innenverzahnt ist oder als Hohlrad ausgebildet zur Aufnahme des Zahnriemens. 10 ist die Kontur des Werkzeugkopfes, die verdeutlicht das im Werkstückbereich über den Hülsendurchmesser der Spindel hinaus keine Zugänglichkeitseinschränkung vorhanden ist. 11 ist der Antriebsmotor mit 1 : 5 bis 1 : 20 geringeren Drehzahl gegenüber der Spindel.

Im Schnitt A-B ist die Wirkung des Trennmediums mit 2 Pfeilen angedeutet. Das Trennmedium besteht in der Regel aus ölgeschwängerter Luft.

Claims (1)

1. Verfahren zum duktilen Hochgeschwindigkeits-Abtrag und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß ein monolithisches Abtragswerkzeug in einer Gleitlagerung als einteiliger oder einteilig-verbundener Rotationskörper sowohl im Wirkbereich des Abtrags, als auch im Lagerbereich in einer Einspannung rotationsgenauestens herstellbar ist, danach unter Verwendung der Original-Lagerstellen für die Lebensdauer auswuchtbar ist und auf Grund einer natürlichen Oberflächenstruktur aus Kristallen der Werkzeugzusammensetzung die größtmögliche Anzahl an Wirkerhebungen für den duktilen Materialabtrag bietet, als Vollscheibe ohne Bohrung mit doppelter Zugfestigkeit ausgestattet, versehen mit einem leistungsstarken Antrieb, welcher in einem gut beherrschbaren Drehzahlbereich mit einer Antriebszentrifuge in der Lage ist, die Drehzahl hochzutransformieren, indem die Zähne des treibenden Hohlrades ein Trennmedium mitbewegen, welches die Trennung zu den Zähnen des getriebenen Rades bewirkt und damit der Festkörperkontakt weitgehend vermieden wird und eine Polstertrennung zwischen Antrieb und Werkzeug gewährleistet bei ausreichender Leistungsübertragung ohne Einschränkung der Werkstückzugänglichkeit, bei kleinstmöglichem Werkzeugdurchmesser.