EP3408049A1 - Verfahren zur spanenden bearbeitung eines werkstücks, werkzeugkopf für eine drehmaschine sowie drehmaschine - Google Patents

Verfahren zur spanenden bearbeitung eines werkstücks, werkzeugkopf für eine drehmaschine sowie drehmaschine

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Publication number
EP3408049A1
EP3408049A1 EP17700887.7A EP17700887A EP3408049A1 EP 3408049 A1 EP3408049 A1 EP 3408049A1 EP 17700887 A EP17700887 A EP 17700887A EP 3408049 A1 EP3408049 A1 EP 3408049A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
movement
head
oscillating
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17700887.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Rettich
Reiner JÖRG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JG Weisser Soehne GmbH and Co KG
Original Assignee
JG Weisser Soehne GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JG Weisser Soehne GmbH and Co KG filed Critical JG Weisser Soehne GmbH and Co KG
Publication of EP3408049A1 publication Critical patent/EP3408049A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/04—Tool holders for a single cutting tool
    • B23B29/12—Special arrangements on tool holders
    • B23B29/125—Vibratory toolholders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/04—Tool holders for a single cutting tool
    • B23B29/12—Special arrangements on tool holders
    • B23B29/20—Special arrangements on tool holders for placing same by shanks in sleeves of a turret
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B5/00—Turning-machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor
    • B23B5/02—Turning-machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor for turning hubs or brake drums
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2260/00—Details of constructional elements
    • B23B2260/108—Piezoelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2270/00—Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
    • B23B2270/10—Use of ultrasound

Definitions

  • the invention relates to a method for machining a workpiece by means of a cutting, having a cutting tool, wherein the workpiece is driven to produce a cutting movement and the cutting edge of the cutting tool with the workpiece in cutting engagement, and in which the machining tool with a defined Feed movement is moved, wherein the feed movement is superimposed with an oscillating additional movement of the cutting edge of the machining tool.
  • the invention also relates to a tool head for a lathe with a machining tool, in particular a tool holding at least one cutting edge, and a lathe with a work spindle for rotationally driving a workpiece to be machined, with a tool turret and with at least one attached to the tool turret Tool head.
  • a tool head for a lathe with a machining tool in particular a tool holding at least one cutting edge
  • a lathe with a work spindle for rotationally driving a workpiece to be machined, with a tool turret and with at least one attached to the tool turret Tool head.
  • Cutting speed and cutting depth are the slope of the spiral and the surface roughness of the machined surface is larger or smaller.
  • the oscillating additional movement of the cutting edge of the machining tool is an oscillating pivoting movement about at least one pivot axis. Due to the oscillating additional movement of the cutting edge, any unevennesses, such as grooves, grooves or protrusions possibly present on the at least one cutting edge of the machining tool, may come into contact with different areas, in particular with different axial areas, of the workpiece. As a result, the unevenness of the cutting edge, which is reflected during the machining of the workpiece on the machined workpiece surface, can be averaged out by means of the oscillating additional movement of the cutting edge. In this way, a particularly smooth and largely swirl-free or spiral-free surface can be produced on the workpiece.
  • the advancing movement of the machining tool comprises at least one movement component which corresponds to an oscillating pivoting movement of the machining tool about a pivot axis, in particular about a head pivot axis of a tool head.
  • This oscillating pivoting movement component of the feed movement can take place about a pivot axis which is aligned transversely, at right angles or alternatively also parallel to a rotation axis of the workpiece.
  • a method for machining a workpiece can be provided, which an oscillating pivoting movement of the machining tool is superimposed with an oscillating additional pivotal movement at 1, to produce particularly fine surfaces with small surface roughness.
  • feed movement of the machining tool at least movement component which corresponds to a linear movement of the machining tool in a plane parallel or perpendicular or oblique to the axis of rotation of the workpiece. It may be expedient if at least one pivot axis of the oscillating additional movement of the cutting edge of the
  • Machining tool is aligned transversely or perpendicular to the axis of rotation of the workpiece. Additionally or alternatively, it may further be provided that at least one, in particular a second pivot axis of the oscillating additional movement of the cutting edge of the machining tool, is aligned parallel to the axis of rotation of the workpiece. Especially when the oscillating additional movement of the cutting edge of the machining tool is aligned transversely or at right angles to the axis of rotation of the workpiece and preferably the feed movement of the machining tool a
  • Movement component comprises, which corresponds to an oscillating pivotal movement of the machining tool about a pivot axis which is aligned parallel to a rotational axis of the workpiece, a largely swirl-free workpiece surface can be generated. It should be noted that in this case it can be particularly advantageous if the at least one cutting edge of the machining tool describes a helix.
  • the above-mentioned object is achieved with the tool head defined above for a lathe with a machining tool, in particular with at least one cutting tool holder by the means and features of claim 4 and in particular that the tool head has at least one actuator to the Generation of an additional movement of the tool holder in the form of an oscillating pivoting movement about at least one Pivot axis is set up. With this additional movement can then be an actual feed movement of the
  • Overlay editing tool is based on the finding that by the oscillating pivoting of the machining tool with its cutting edge or the tool holder during the relative feed movement of the tool relative to the workpiece to be machined plane surfaces with low surface roughness can be produced. In this case, an oscillation of the machining tool with its cutting edge or the tool holder, the
  • Machining tool with its cutting edge holds to relatively small angles of rotation sufficient to produce satisfactory surface qualities.
  • the tool head according to the invention permits an " integration " of the components provided in the tool head for generating the oscillating pivoting movement of the tool holder and the cutting edge.
  • the tool head can also be designed or set up for releasable coupling to a tool turret of an existing lathe.
  • existing lathes can be easily with a retrofit tool head according to the invention.
  • the at least one actuator for generating an oscillating linear stroke movement may be formed, wherein the tool head may then expediently have a device for converting the oscillating linear stroke movement in the oscillating pivotal movement of the tool holder.
  • Actuators for generating a linear lifting movement have a favorable design, so that this embodiment of the tool head according to the invention allows a compact design of the tool head or a housing of the tool head.
  • the at least one actuator for generating an oscillating linear lifting movement can be arranged so that the oscillating linear lifting movement takes place along a spatial axis or in a direction which is aligned transversely or at right angles to the at least one pivot axis of the tool holder.
  • this or its housing can be given a particularly compact design.
  • the device for converting the oscillating linear stroke movement is formed in the oscillating pivoting movement by a flexible coupling.
  • This flexible coupling can be connected to the tool holder at a first end with a driven element, in particular a plunger, of the at least one actuator, and at a second, in particular the aforementioned first end opposite end.
  • the flexible coupling in particular be arranged radially, spaced from the pivot axis of the tool holder.
  • the at least one pivot axis of the oscillating pivoting movement of the tool holder can, depending on the application, in the use position of the tool head on a lathe transversely or perpendicularly or even aligned parallel to a rotation axis of a work spindle of the lathe for driving a workpiece to be machined.
  • the at least one pivot axis of the oscillating pivotal movement of the tool holder in the position of use of the tool head is aligned transversely or perpendicular to a rotational axis of a work spindle of the lathe for driving a workpiece to be machined, can be present at the cutting edge of the machining tool unevenness during the implementation of the rotating machining of the workpiece be balanced or averaged out.
  • the first pivot axis can be aligned transversely or perpendicular to a rotation axis of a work spindle of the lathe and / or the second pivot axis parallel to the axis of rotation of the work spindle of the lathe.
  • a particularly flexible processing and production of particularly spin-poor or even twist-free surfaces can be realized if the pivotal movement of the tool holder consists of a first pivoting movement component about a first pivot axis and a second pivoting movement component about a second pivot axis.
  • the first pivot axis can be aligned transversely or at right angles to the second pivot axis.
  • a tool head is provided in which a feed movement of the machining tool relative to the workpiece can be superimposed with an additional movement, which corresponds to a pivoting movement of the machining tool about a first pivot axis and a pivoting movement about a second pivot axis.
  • ⁇ a tool head can be created in this manner where the direction of the oscillating pivotal movement of the machining tool can be freely selected.
  • the tool head is oscillating about a head pivot axis, which is aligned transversely or at right angles or also parallel to the at least one pivot axis of the tool holder.
  • a head pivot axis which is aligned transversely or perpendicular or parallel to a rotation axis of a work spindle of the lathe for a workpiece to be machined.
  • the tool head in its position of use on the lathe. is displaceable in a direction parallel to the axis of rotation of the work spindle or oblique or arranged at right angles. In this way, using the tool head a wide variety of feed movements for machining a workpiece can be made.
  • the oscillating pivotal movement of the tool holder can correspond to an oscillating rotation " or " pivoting movement of the tool holder by less than 10 °, preferably by 5 °, in both directions of rotation.
  • the oscillation frequency of the oscillating pivotal movement of the tool holder can be greater than an oscillation frequency of, for example, the previously described, pivoting movement of the tool head about its head pivot axis.
  • Particularly uniform surfaces can be produced if the oscillation frequency of the oscillating pivoting movement of the tool holder is tunable or tuned to the rotational frequency of a workpiece to be machined relative to the machining tool.
  • the tool head according to the invention can have a particularly low power requirement if the at least one actuator is formed by a piezo actuator. Piezo actuators are characterized by a particularly low power requirement.
  • the tool head can be detachably attached to a tool turret Lathe be fastened.
  • the tool head has a detachable head coupling, which can be preferably designed as a plug-in coupling for connecting the tool head with a tool turret of a lathe.
  • This type of coupling allows a particularly simple, possibly standardized coupling of the tool head to the turret of an existing lathe.
  • a tool head can be created with which already existing lathes can be retrofitted very easily.
  • the at least one actuator of the tool head according to the invention can be supplied directly from outside, for example via a power supply line or a power line, with energy, in particular with electricity. It is also conceivable, however, to supply the actuator with energy via a power supply line and / or power line extending within the tool head, which can be connected to a corresponding connection on the tool turret.
  • the cutting edge of the machining tool itself can have a curved course, in particular a course of a helix. This may favor a 'special-twist or even twist-free machining a surface especially when combined with the oscillating pivoting movement of the tool holder.
  • the cutting edge of the machining tool may have the shape of a helix coaxial with, for example, the already mentioned, head pivot axis of the tool head.
  • This helix can slope with a pitch angle between 0 ° and 90 °, preferably between 15 ° and 45 °.
  • the pitch angle of this helix may also be positive or negative with respect to a direction of feed movement of the machining tool.
  • a lathe which has a plurality of tool heads with different machining tool also for cross-plan turning workpiece surfaces, wherein each of the tool heads can be adapted to produce by means of the described oscillating pivotal movement of the respective machining tool a surface with low surface roughness.
  • This relative movement which can also be called a feeding movement may correspond to an oscillating head pivoting movement of the tool head about a transverse or perpendicular or parallel to the axis of rotation of the "working spindle and" order ', also of the workpiece aligned head pivot axis.
  • this relative movement corresponds to a linear feed movement in a direction parallel to the axis of rotation of the work spindle and the workpiece or oblique or rectangular plane.
  • Fig. 1 is a perspective view of an inventive
  • Fig. 2 is a side view of the illustrated in Figure 1
  • Fig. 3 is a along the drawn in Figure 2
  • Fig. 4 is a highly schematic representation of a
  • All figures show a generally designated 1 tool head for a lathe 2, which is shown only highly schematically in Figure 4.
  • the tool head 1 is provided with a machining tool 3, which has a cutting edge 4.
  • the machining tool 3 is held by a tool holder 5 of the tool head 1.
  • the tool head 1 has an actuator 6, which is set up to produce a movement, more precisely an additional movement, in the form of an oscillating pivoting movement of the tool holder 5 about a pivot axis 7.
  • the actuator 6 is designed to generate an oscillating linear lifting movement and that the tool head 1 has a device 8 for converting this oscillating linear lifting movement into the oscillating pivoting movement of the tool holder 5.
  • the actuator 6 for generating the oscillating linear lifting movement is arranged so that the oscillating linear lifting movement takes place along a spatial axis or in a direction transverse and in the present embodiment of the tool head 1 according to the invention even at right angles to the pivot axis 7 of Tool holder 5 is arranged.
  • the device 8 for converting the oscillating linear lifting movement into the oscillating pivoting movement is formed by a flexible coupling 9.
  • This flexible coupling 9 is connected to the tool holder 5 at a first end 10 with a driven element 11, for example a plunger, the " actuator 6 " and at a second end 12, which is arranged opposite the first end 10.
  • the flexible coupling 9 has a radial distance from the pivot axis 7 of the tool holder 5.
  • the pivot axis 7 of the oscillating pivoting movement of the tool holder 5 is shown in FIG Use position of the tool head 1 on the lathe 2 parallel to a rotation axis 13 of a work spindle 14 with which a workpiece to be machined 15 can be driven aligned. It should be noted that the axis of rotation 13 of the work spindle 14 coincides with the axis of rotation of the workpiece 15.
  • the pivotal movement of the tool holder 5 consists in the embodiment of the tool head 1 according to the invention shown in FIGS only of a pivoting movement component, which takes place around the previously described pivot axis 7 around.
  • this pivoting movement may consist of a first pivoting movement component about a first pivot axis and a second pivoting movement component about a second pivot axis.
  • the first pivot axis is aligned transversely or at right angles to the second pivot axis.
  • the tool head 1 can also be pivoted in an oscillating manner about a head pivot axis 16.
  • this head pivot axis 16 is aligned parallel to the pivot axis 7 "of the tool holder 5 and also parallel to the axis of rotation 13 of the work spindle 14 of the lathe 2.
  • this head pivot axis 16 is aligned parallel to the pivot axis 7 "of the tool holder 5 and also parallel to the axis of rotation 13 of the work spindle 14 of the lathe 2.
  • the tool head 1 is oscillating about a head pivot axis which is aligned transversely or perpendicular to the pivot axis 7 of the tool holder 5.
  • the head pivot axis 16 of the Tool head 1 then be aligned either transversely or at right angles or parallel to the axis of rotation 13 of the work spindle 14 of the lathe 2 for the workpiece to be machined 15. Additionally or alternatively, the tool head 1 in its position of use on the lathe
  • the oscillating pivoting movement of the tool holder can correspond to an oscillating rotation or pivoting movement of the tool holder 5 by less than 10 °, preferably by 5 °, in particular by less than 1 °, in both directions of rotation or pivoting directions.
  • the oscillation frequency of the oscillating pivotal movement of the tool holder 5 is greater than a rotational frequency of the workpiece to be machined 15 relative to the machining tool 3.
  • the oscillation frequency of the oscillating pivotal movement of the tool holder 5 is also greater than an oscillation frequency of the pivotal movement of the tool head 1 about its head pivot axis sixteenth
  • the oscillation frequency "the os' zillierenden pivotal movement of the tool holder 5 can be applied to the frequency of rotation of the workpiece 15 to be machined relative to the machining tool
  • the actuator 6 of the tool head 1 is formed by a piezo actuator. Such is characterized by its low energy consumption.
  • the tool head 1 is releasably fastened to a tool turret 17 of the lathe 2.
  • the tool head 1 has a detachable head coupling 18, which is designed as a plug-in coupling and with which the tool head 1 can be releasably connected to the tool turret 17 of the lathe 2.
  • the cutting edge 4 of the machining tool 3 has the shape of a helical line.
  • the lathe 2 can accommodate further tool heads 1 according to the invention or else other tool heads on their tool turret 17.
  • the lathe 2 may also for generating a
  • This relative movement which is responsible for at least part of the feed movement for the rotational processing of the workpiece 15, corresponds to the oscillating one
  • the lathe 2 and in particular the tool turret 17 of the lathe 2 also for performing a linear feed movement in one of the Rotation axis 13 of the work spindle 14 and the workpiece 15 oblique, parallel or rectangular plane established be .
  • the lathe 2 is set up to carry out the method for machining the workpiece 15 described below by means of the cutting machining tool 3 having at least one cutting edge 4:
  • the workpiece 15 is driven to produce a cutting movement by means of the work spindle 14 of the lathe 2 rotating and brought the cutting edge 4 of the machining tool 3 with the workpiece 15 in cutting engagement. Furthermore, the machining tool 3 is moved relative to the workpiece 15 with a defined feed movement. The feed movement is then superimposed with an oscillating additional movement of the cutting edge 4 of the machining tool 3. The oscillating additional movement of the cutting edge 4 of the machining tool 3 is an oscillating pivotal movement about the pivot axis 7.
  • the advancing movement of the machining tool 3 comprises a movement component which corresponds to an oscillating pivoting movement of the machining tool 3 about a pivot axis, here about the head pivot axis 16.
  • This head pivot axis 16 is shown in FIGS embodiment parallel to the Rota ionsachse 13 "of the" workpiece 15 and "the" work spindle 14 of lathe 2 aligned.
  • the advancing movement of the machining tool 3 may also comprise at least one movement component corresponding to a linear movement of the machining tool 3 in an oblique or rectangular plane parallel to the rotational axis 13 of the workpiece 15 and the work spindle 14.
  • the pivot axis 7 of the oscillating additional movement of the cutting edge 4 of the Machining tool 3 can, as already described in detail above, be oriented transversely or at right angles or also parallel to the axis of rotation 13 of the workpiece 15 and the work spindle 14.
  • the tool head 1 for the lathe 2 with the tool holder 5 holding the machining tool 3 is proposed, the tool head 1 comprising the at least one actuator 6 for generating the additional movement of the tool holder 5 in the form of an oscillating pivoting movement about the at least one pivot axis 7.

Abstract

Werkzeugkopf (1) für eine Drehmaschine (2) mit einem ein Bearbeitungswerkzeug (3) haltenden Werkzeughalter (5), wobei der Werkzeugkopf (1) wenigstens einen Aktuator (6) zur Erzeugung einer Zusatzbewegung des Werkzeughalters (5) in Form einer oszillierenden Schwenkbewegung um wenigstens eine Schwenkachse (7) aufweist. Ein verwandtes Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks und eine verwandte Drehmaschine wird auch vorgeschlagen.

Description

Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks, Werkzeugkopf für eine Drehmaschine sowie Drehmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks mithilfe eines spanabhebenden, eine Schneide aufweisenden Bearbeitungswerkzeugs, wobei das Werkstück zur Erzeugung einer Schnittbewegung rotierend angetrieben wird und die Schneide des Bearbeitungswerkzeugs mit dem Werkstück in schneidenden Eingriff gelangt, und bei welchem das Bearbeitungswerkzeug mit einer definierten Vorschubbewegung bewegt wird, wobei die Vorschubbewegung mit einer oszillierenden Zusatzbewegung der Schneide des Bearbeitungswerkzeugs überlagert wird.
Die Erfindung betrifft auch einen Werkzeugkopf für eine Drehmaschine mit einem ein Bearbeitungswerkzeug, insbesondere ein solches mit wenigstens einer Schneide, haltenden Werkzeughalter sowie eine Drehmaschine mit einer Arbeitsspindel zum rotierenden Antreiben eines drehend zu bearbeitenden Werkstücks, mit einem Werkzeugrevolver und mit mindestens einem an den Werkzeugrevolver angebrachten Werkzeugkopf . Derartige Verfahren, Werkzeugköpfe und Drehmaschinen sind aus dem _S.tand_der Technik in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt .
Bei einem bekannten Verfahren, dem sogenannten Quer-Plan-Drehen von Werkstückflächen, zum Beispiel von tellerförmigen Teilen, werden eine Schneide des Bearbeitungswerkzeugs und das rotierende Werkstück relativ zu einander bewegt, wobei die Vorschubbewegung im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse des Werkstücks erfolgt. Das Bearbeitungswerkzeug schneidet dabei eine spiralförmige Rille in die zu bearbeitende Werkstückfläche. Je nach Vorschubgeschwindigkeit,
Schneidgeschwindigkeit und Schnitttiefe sind die Steigung der Spirale und die Rautiefe der bearbeiteten Oberfläche größer Oder kleiner.
Für viele Anwendungsfälle ist es gewünscht, eine möglichst geringe Rautiefe sowie eine drallfreie Oberfläche, das heißt eine möglichst ebene und glatte Oberfläche, zu erzeugen. Ein wichtiger Anwendungsfall ist zum Beispiel die Bearbeitung von Bremsscheiben zur Erzeugung von Bremsflächen an den Bremsscheiben. Unregelmäßigkeiten in der erzeugten Bremsfläche, verursacht durch eine „Drehspirale", können dazu führen, dass mit der Bremsfläche zusammenwirkende Bremsbeläge zu einer Achsmitte eines mit solchen Bremsschreiben ausgestatteten Fahrzeugs „hineingezogen" werden. Dies kann zu erhöhten Kräften im Bereich des Fahrwerks des Fahrzeugs führen. Ferner kann es bei der Verwendung derartiger Bremsscheiben unter anderem auch zu einem Quietschen und Rubbeln der Bremsscheiben bei einem Bremsvorgang kommen, was einerseits den Fahrkomfort und andererseits auch die Sicherheit für den Autofahrer beeinträchtigen kann. Diese Probleme können durch eine spezielle Bearbeitung der _Bremsscheibe,—-beispielsweise— durch das_"sogenannte Feindrehen, verringert werden. Beim Feindrehen kommen verbesserte Schneidenwerkstoffe und präzisere Werkzeugmaschinen zum Einsatz, sowie geringere Schneidtiefen und geringerer Vorschub, was eine Rillenbildung reduzieren kann. Eine vollständige Beseitigung einer spiraligen Oberflächenstruktur kann jedoch auch hierbei nicht oder nur mit unverhältnismäßig großem Aufwand erreicht werden. Weiter ist es bekannt, die Bremsflächen von Bremsschreiben nach dem Drehen zur Finish-Bearbeitung mit einem sogenannten Kreuzschliff zu versehen. Das Einbringen eines Kreuzschliffs in die Bremsflächen der Bremsscheiben stellt jedoch einen zusätzlichen Bearbeitungsvorgang dar, der den Aufwand bei der Herstellung der Bremsscheiben wesentlich vergrößern kann. Zudem kann bei einer derartigen Nachbearbeitung eine Undefinierte Oberfläche entstehen, mit der unter Umständen weitere oder andere Nachteile verbunden sein können.
Aus dem Gebrauchsmuster DE 203 03 204 Ul ist eine Drehmaschine bekannt, bei der während der Quer-Plan-Drehbearbeitung der Werkstückfläche der relativen Vorschubbewegung von Werkstück und Schneidwerkzeug eine oszillierende Schwingungsbewegung in der Vorschubrichtung überlagert wird. Die oszillierenden Schwingungsbewegungen werden durch oszillierende
Vorschubbewegungen eines Werkzeugschlittens erzeugt, wobei der Werkzeugschlitten mittels eines Führungskolbens horizontal verfahbar durch einen Werkzeughalter getragen wird. Ein Nachteil dieser Lösung kann jedoch darin gesehen werden, dass Bauteile mit einer insgesamt relativ hohen Masse in Schwingung versetzt werden müssen. Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegendenErfindung-, ein-—Verfahren zur spanenden" Bearbeitung eines
Werkstücks, einen Werkzeugkopf sowie eine Drehmaschine zu schaffen, mit denen sich die Herstellung von zum Beispiel glatten Plan- oder Zylinderflächen vereinfachen und die zuvor genannten Nachteile reduzieren oder gar vermeiden lassen.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs definierten Verfahren durch die Mittel und Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass die oszillierende Zusatzbewegung der Schneide des Bearbeitungswerkzeugs eine oszillierende Schwenkbewegung um wenigstens eine Schwenkachse ist. Durch die oszillierende Zusatzbewegung der Schneide können an der wenigstens einen Schneide des Bearbeitungswerkzeugs möglicherweise vorhandene Unebenheiten, wie Rillen, Riefen oder auch Vorsprünge, mit verschiedenen Bereichen, insbesondere mit verschiedenen Axialbereichen, des Werkstücks in Berührung kommen. Dadurch können die Unebenheiten der Schneide, die sich während der drehenden Bearbeitung des Werkstücks auf der bearbeiteten Werkstückoberfläche niederschlagen, mithilfe der oszillierenden Zusatzbewegung der Schneide ausgemittelt werden. Auf diese Weise kann eine besonders glatte und weitgehend auch drall- oder spiralfreie Oberfläche an dem Werkstück erzeugt werden.
Bei dem zuvor definierten Verfahren kann zudem vorgesehen sein, dass die Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs wenigstens eine Bewegungskomponente umfasst, die einer oszillierenden Schwenkbewegung des Bearbeitungswerkzeugs um eine Schwenkachse, insbesondere um eine Kopfschwenkachse eines Werkzeugkopfes, entspricht. Diese oszillierende Schwenkbewegungskomponente der Vorschubbewegung kann dabei um eine Schwenkachse herum erfolgen, die quer, rechtwinklig oder wahlweise auch parallel zu einer Rotationsachse des Werkstücks ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann eine Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks geschaffen werden, bei1 dem eine oszillierende Schwenkbewegung des Bearbeitungswerkzeugs mit einer oszillierenden Zusatzschwenkbewegung überlagert wird, um besonders feine Oberflächen mit geringen Rautiefen zu erzeugen.
Es ist aber auch möglich, dass Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs wenigstens Bewegungskomponente umfasst, die einer linearen Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs in eine zu der Rotationsachse des Werkstücks parallelen oder rechtwinkligen oder schrägen Ebene entspricht. Zweckmäßig kann es sein, wenn wenigstens eine Schwenkachse der Oszillierenden Zusatzbewegung der Schneide des
Bearbeitungswerkzeugs quer oder rechtwinklig zur Rotationsachse des Werkstücks ausgerichtet ist. Zusätzlich oder auch alternativ dazu kann ferner vorgesehen sein, dass wenigstens eine, insbesondere eine zweite Schwenkachse der oszillierenden Zusatzbewegung der Schneide des Bearbeitungswerkzeugs, parallel zur Rotationsachse des Werkstücks ausgerichtet ist. Vor allem dann, wenn die oszillierende Zusatzbewegung der Schneide des Bearbeitungswerkzeugs quer oder rechtwinklig zur Rotationsachse des Werkstücks ausgerichtet ist und vorzugsweise die Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs eine
Bewegungskomponente umfasst, die einer oszillierenden Schwenkbewegung des Bearbeitungswerkzeugs um eine Schwenkachse entspricht, die parallel zu einer Rotationsachse des Werkstücks ausgerichtet ist, kann eine weitgehend drallfreie Werkstückoberfläche erzeugt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass es hierbei besonders vorteilhaft sein kann, wenn die wenigstens eine Schneide des Bearbeitungswerkzeugs eine Schraubenlinie beschreibt.
Die- zuvor genannten Aufgabe wird bei dem eingangs definierten Werkzeugkopf für eine Drehmaschine mit einem ein Bearbeitungswerkzeug, insbesondere mit wenigstens einer Schneide, haltenden Werkzeughalter durch die Mittel und Merkmale des Anspruchs 4 und insbesondere dadurch gelöst, dass der Werkzeugkopf wenigstens einen Aktuator aufweist, der zur Erzeugung einer Zusatzbewegung des Werkzeughalters in Form einer oszillierenden Schwenkbewegung um wenigstens eine Schwenkachse eingerichtet ist. Mit dieser Zusatzbewegung kann dann eine eigentliche Vorschubbewegung des
Bearbeitungswerkzeugs überlagert werden. Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass durch das oszillierende Schwenken des Bearbeitungswerkzeugs mit seiner Schneide beziehungsweise des Werkzeughalters während der relativen Vorschubbewegung des Werkzeugs gegenüber dem zu bearbeitenden Werkstück Planflächen mit geringer Oberflächenrauigkeit herstellbar sind. Dabei kann eine Oszillation des Bearbeitungswerkzeugs mit seiner Schneide beziehungsweise des Werkzeughalters, der das
Bearbeitungswerkzeug mit seiner Schneide hält, um relativ kleine Drehwinkel ausreichen, um zufriedenstellende Oberflächenqualitäten zu erzeugen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes, insbesondere gegenüber der aus dem Gebrauchsmuster DE 203 03 204 Ul vorbekannten Vorrichtung, kann darin gesehen werden, dass hier nur relativ geringe Massen in eine oszillierende Schwenkbewegung versetzt werden müssen.
Insgesamt wirkt sich dies positiv auf den Energiebedarf der Drehmaschine aus und ermöglicht eine kompakte Bauweise des Werkzeugkopfes. Zudem erlaubt der erfindungsgemäße Werkzeugkopf eine-" Integration" der für die Erzeugung der oszillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters und der Schneide vorgesehenen Bauteile im Werkzeugkopf. Der Werkzeugkopf kann zudem für eine lösbare Ankopplung an einen Werkzeugrevolver einer bestehenden Drehmaschine ausgestaltet beziehungsweise eingerichtet sein. Somit lassen sich vorhandene Drehmaschinen auf einfache Weise mit einem erfindungsgemäßen Werkzeugkopf nachrüsten.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes kann der wenigstens eine Aktuator zur Erzeugung einer oszillierenden linearen Hubbewegung ausgebildet sein, wobei der Werkzeugkopf dann zweckmäßigerweise eine Vorrichtung zur Umwandlung der oszillierenden linearen Hubbewegung in die oszillierende Schwenkbewegung des Werkzeughalters aufweisen kann. Aktuatoren zur Erzeugung einer linearen Hubbewegung weisen eine günstige Bauform auf, sodass diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes eine kompakte Ausführung des Werkzeugkopfes beziehungsweise eines Gehäuses des Werkzeugkopfes erlaubt . Vorteilhafter Weise kann der wenigstens eine Aktuator zur Erzeugung einer oszillierenden linearen Hubbewegung dabei so angeordnet sein, dass die oszillierende lineare Hubbewegung entlang einer Raumachse oder in einer Richtung erfolgt, die quer oder rechtwinklig zur wenigstens einen Schwenkachse des Werkzeughalters ausgerichtet ist. Bei dieser Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes kann dieser beziehungsweise sein Gehäuse eine besonders kompakte Bauform erhalten. Bei einer Ausgestaltung des Werkzeugkopfes kann vorgesehen -sein,—dass- die Vorrichtung zur Umwandlung der oszillierenden linearen Hubbewegung in die oszillierende Schwenkbewegung durch eine biegsame Kupplung gebildet ist. Diese biegsame Kupplung kann an einem ersten Ende mit einem angetriebenen Element, insbesondere einem Stößel, des wenigstens einem Aktuators, und an einem zweiten, insbesondere dem zuvor genannten ersten Ende gegenüberliegend angeordneten, Ende mit dem Werkzeughalter verbunden sein. Dabei kann die biegsame Kupplung, insbesondere radial, beabstandet zur Schwenkachse des Werkzeughalters angeordnet sein.
Durch eine derartige Kupplung kann eine robuste und langlebige Ankopplung des Aktuators an den quer dazu angeordneten Werkzeughalter realisiert sein, die zudem günstig herstellbar ist. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, als wenigstens einen Aktuator einen solchen vorzusehen, der eine oszillierende Schwenkbewegung erzeugt und diese direkt auf den Werkzeughalter überträgt. Dabei kann der Werkzeughalter dann derartig mit dem Aktuator verbunden sein, dass eine Schwenkbewegung des Aktuators zu einer Schwenkbewegung des Werkzeughalters führt.
Die wenigstens eine Schwenkachse der oszillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters kann, je nach Anwendungsfall , in Gebrauchsstellung des Werkzeugkopfes an einer Drehmaschine quer oder rechtwinklig oder auch parallel zu einer Rotationsachse einer Arbeitsspindel der Drehmaschine zum Antrieb eines zu bearbeitenden Werkstücks ausgerichtet sein. Insbesondere wenn die wenigstens eine Schwenkachse der oszillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters in Gebrauchsstellung des Werkzeugkopfes quer oder rechtwinklig zu einer Rotationsachse einer Arbeitsspindel der Drehmaschine zum Antrieb eines zu bearbeitenden Werkstücks ausgerichtet ist, können an der Schneide des Bearbeitungswerkzeugs vorhandene Unebenheiten während der Durchführung der drehenden Bearbeitung des Werkstücks ausgeglichen oder ausgemittelt werden. Dies kann dadurch geschehen, dass - bewirkt durch die oszillierende Schwenkbewegung des Werkzeughalters um eine quer oder rechtwinklig zu der Rotationsachse der Arbeitsspindel ausgerichteten Schwenkachse - eventuell an der Schneide ausgebildete Unebenheiten mit verschiedenen Axialbereichen des Werkstücks in Berührung kommen, sodass diese Unebenheiten am Werkstück ausgemittelt werden und eine glatte Oberfläche mit einer geringen Rautiefe erzeugt werden kann.
Mit anderen Worten ausgedrückt, können in Gebrauchsstellung des Werkzeugkopfes an einer Drehmaschine die erste Schwenkachse quer oder rechtwinklig zu einer Rotationsachse einer Arbeitsspindel der Drehmaschine und/oder die zweite Schwenkachse parallel zu der Rotationsachse der Arbeitsspindel der Drehmaschine ausgerichtet sein.
Eine besonders flexible Bearbeitung und Herstellung von besonders drallarmen oder gar drallfreien Oberflächen kann sich realisieren lassen, wenn die Schwenkbewegung des Werkzeughalters aus einer ersten Schwenkbewegungskomponente um eine erste Schwenkachse und aus einer zweiten Schwenkbewegungskomponente um eine zweite Schwenkachse besteht. Dabei kann die erste Schwenkachse quer oder rechtwinklig zur zweiten Schwenkachse ausgerichtet sein. Auf diese Weise wird ein Werkzeugkopf geschaffen, bei dem eine Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs relativ zu dem Werkstück mit einer Zusatzbewegung überlagert werden kann, die einer Schwenkbewegung des Bearbeitungswerkzeugs um eine erste Schwenkachse und einer Schwenkbewegung um eine zweite Schwenkachse entspricht. Auf diese Weise kann die Oberflächengüte der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks weiter' "verbessert werden. Zudem ~ kann auf diese Weise ein Werkzeugkopf geschaffen werden, bei dem die Richtung der oszillierenden Schwenkbewegung des Bearbeitungswerkzeugs frei gewählt werden kann. So ist es denkbar, während eines Bearbeitungsschrittes das Bearbeitungswerkzeug um die eine Schwenkachse und bei einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt das Bearbeitungswerkzeug um die andere Schwenkachse zu verschwenken, um eine die Vorschubbewegung überlagernde Zusatzbewegung bereitzustellen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass auch der Werkzeugkopf um eine Kopfschwenkachse oszillierend schwenkbar ist, die quer oder rechtwinklig oder auch parallel zu der wenigstens einen Schwenkachse des Werkzeughalters ausgerichtet ist. In seiner Gebrauchsstellung an einer Drehmaschine kann dann der Werkzeugkopf um eine Kopfschwenkachse schwenkbar sein, die quer oder rechtwinklig oder parallel zu einer Rotationsachse einer Arbeitsspindel der Drehmaschine für ein zu bearbeitendes Werkstück ausgerichtet ist. Denkbar ist es grundsätzlich auch, dass der Werkzeugkopf in seiner Gebrauchsstellung an der Drehmaschine . in einer zu der Rotationsachse der Arbeitsspindel parallelen oder schrägen oder auch rechtwinklig angeordneten Ebene verschiebbar ist. Auf diese Weise können mithilfe des Werkzeugkopfes unterschiedlichste Vorschubbewegungen zur Bearbeitung eines Werkstückes vorgenommen werden.
Sämtlichen zuvor beschriebenen Vorschubbewegungen können dann die weiter oben beschriebenen Zusatzbewegungen, die durch die oszillierende Schwenkbewegung des Werkzeughalters zusammen mit dem Bearbeitungswerkzeug und der an dem Bearbeitungswerkzeug ausgebildeten Schneide überlagert werden. Die oszillierende Schwenkbewegung des Werkzeughalters kann einer oszillierenden Rotation "oder "Schwenkbewegung des Werkzeughalters um weniger als 10°, vorzugsweise um 5°, in beiden Drehrichtungen entsprechen. Bei einer besonders feinen und/oder hochfrequenten oszillierenden Schwenkbewegung ist es durchaus denkbar, dass die oszillierende Schwenkbewegung des Werkzeughalters einer oszillierenden Rotation des
Werkzeughalters um weniger als 1° in beiden Drehrichtungen entspricht . Mit anderen Worten reicht schon eine relativ geringe oszillierende Rotation oder Schwenkbewegung des Werkzeuges aus, um die gewünschte Glättung der bearbeiteten Oberflächen herzustellen. Für eine derartige Schwenkbewegung ist eine entsprechend geringe Hubbewegung des Aktuators notwendig, wodurch der Stromverbrauch gegenüber Vorrichtungen aus dem Stand der Technik deutlich verringert sein kann. An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Oszillationsfrequenz der oszillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters größer als eine Drehfrequenz eines zu bearbeitenden Werkstückes relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug sein kann. Dies begünstigt die Herstellung besonders glatter Oberflächen.
Erwähnenswert ist ferner, dass die Oszillationsfrequenz der oszillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters größer als eine Oszillationsfrequenz einer, beispielsweise der zuvor beschriebenen, Schwenkbewegung des Werkzeugkopfes um seine Kopfschwenkachse sein kann.
Besonders gleichmäßige Oberflächen können sich herstellen lassen, wenn die Oszillationsfrequenz der oszillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters auf die Drehfrequenz eines zu bearbeitenden Werkstücks relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug abstimmbar oder abgestimmt ist.
Der erfindungsgemäße Werkzeugkopf kann einen besonders geringen Strombedarf haben, wenn der wenigstens eine Aktuator durch einen Piezo-Aktuator gebildet ist. Piezo-Aktuatoren zeichnen sich nämlich durch einen besonders geringen Strombedarf aus.
Der Werkzeugkopf kann lösbar an einem Werkzeugrevolver einer Drehmaschine befestigbar sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Werkzeugkopf eine lösbare Kopfkupplung aufweist, die vorzugsweise als Steckkupplung zur Verbindung des Werkzeugkopfes mit einem Werkzeugrevolver einer Drehmaschine ausgebildet sein kann. Diese Art der Kupplung ermöglicht eine besonders einfache, gegebenenfalls standardisierte Ankupplung des Werkzeugkopfes an den Werkzeugrevolver einer bereits vorhandenen Drehmaschine. Somit kann ein Werkzeugkopf geschaffen werden, mit dem sich bereits bestehende Drehmaschinen besonders einfach nachrüsten lassen.
Der wenigstens eine Aktuator des erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes kann dabei direkt von außen, beispielsweise über eine Energieversorgungsleitung oder eine Stromleitung, mit Energie, insbesondere mit Strom, versorgt werden. Denkbar ist es aber auch, den Aktuator über eine innerhalb des Werkzeugkopfes verlaufende Energieversorgungsleitung und/oder Stromleitung, die mit einem entsprechenden Anschluss an dem Werkzeugrevolver verbunden werden kann, mit Energie zu versorgen.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Schneide des Bearbeitungswerkzeugs selbst einen gekrümmten Verlauf, insbesondere einen Verlauf einer Schraubenlinie aufweisen kann. Dies kann vor allem in Kombination mit der oszillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters eine' besonders drallarme oder gar drallfreie Bearbeitung einer Oberfläche begünstigen.
Dabei kann die Schneide des Bearbeitungswerkzeugs die Form einer zu einer, beispielsweise der bereits zuvor erwähnten, Kopfschwenkachse des Werkzeugkopfes koaxialen, Schraubenlinie aufweisen. Diese Schraubenlinie kann eine Steigung mit einem Steigungswinkel zwischen 0° und 90°, vorzugsweise zwischen 15° und 45° , aufweisen. Der Steigungswinkel dieser Schraubenlinie kann ferner in Bezug auf eine Richtung der Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs positiv oder auch negativ sein. Die zuvor genannte Aufgabe wird bei der eingangs definierten Drehmaschine durch die Mittel und Merkmale des Anspruchs 17 und insbesondere dadurch gelöst, dass der mindestens eine an dem Werkzeugrevolver angebrachte Werkzeugkopf ein solcher nach einem der Ansprüche 4 bis 16 ist. Somit kann eine Drehmaschine bereitgestellt werden, die mehrere Werkzeugköpfe mit verschiedenem Bearbeitungswerkzeug auch zum Quer-Plan-Drehen von Werkstückoberflächen aufweist, wobei jeder der Werkzeugköpfe dazu ausgebildet sein kann, mittels der beschriebenen oszillierenden Schwenkbewegung des jeweiligen Bearbeitungswerkzeugs eine Oberfläche mit geringen Oberflächenrauigkeiten herzustellen .
Zweckmäßig kann es dazu sein, wenn die Drehmaschine, insbesondere der Werkzeugrevolver, zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem mindestens einen Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 4 bis 16 und dem zu bearbeitenden Werkstück eingerichtet ist. Diese Relativbewegung, die auch als Vorschubbewegung bezeichnet werden kann, kann einer oszillierenden Kopfschwenkbewegung des Werkzeugkopfes um eine quer oder rechtwinklig oder auch parallel zur Rotationsachse der "Arbeitsspindel und" damit 'auch des Werkstücks ausgerichteten Kopfschwenkachse entsprechen. Es ist aber auch möglich, dass diese Relativbewegung einer linearen Vorschubbewegung in einer zu der Rotationsachse der Arbeitsspindel und des Werkstücks parallelen oder schrägen oder rechtwinkligen Ebene entspricht. Grundsätzlich ist auch eine Kombination der zuvor beschriebenen Kopfschwenkbewegung des Werkzeugs mit der linearen Vorschubbewegung in einer zu der Rotationsachse der Arbeitsspindel und des Werkstücks parallelen, schrägen oder rechtwinkligen Ebene möglich.
Damit kann also eine Drehmaschine geschaffen werden, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 eingerichtet ist.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen in zum Teil stark schematisierter Darstellung:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Werkzeugkopfes , Fig. 2 eine Seitenansicht des in Figur 1 dargestellten
Werkzeugkopfes ,
Fig. 3 eine entlang der in Figur 2 eingezeichneten
Schnittlinie A bis A geschnittene Seitenansicht des in den Figuren 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes, sowie
Fig. 4 eine stark schematisierte- Darstellung einer
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehmaschine zur Veranschaulichung der relativen Lagen der
Schwenkachse des "Bearbeitüngswerkzeugs und des Werkzeughalters, der Kopfschwenkachse des
Werkzeugkopfes und der Rotationsachse des Werkstücks und der Arbeitsspindel.
Sämtliche Figuren zeigen einen im Ganzen mit 1 bezeichneten Werkzeugkopf für eine Drehmaschine 2, die nur stark schematisiert in Figur 4 dargestellt ist. Der Werkzeugkopf 1 ist mit einem Bearbeitungswerkzeug 3 versehen, das eine Schneide 4 aufweist. Das Bearbeitungswerkzeug 3 wird von einem Werkzeughalter 5 des Werkzeugkopfes 1 gehalten. Der Werkzeugkopf 1 weist einen Aktuator 6 auf, der zur Erzeugung einer Bewegung, genauer einer Zusatzbewegung, in Form einer Oszillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters 5 um eine Schwenkachse 7 eingerichtet ist.
Anhand von Figur 3 wird deutlich, dass der Aktuator 6 zur Erzeugung einer oszillierenden linearen Hubbewegung ausgebildet ist und dass der Werkzeugkopf 1 eine Vorrichtung 8 zur Umwandlung dieser oszillierenden linearen Hubbewegung in die oszillierende Schwenkbewegung des Werkzeughalters 5 aufweist. Gemäß den Figuren 3 und 4 ist der Aktuator 6 zur Erzeugung der oszillierenden linearen Hubbewegung so angeordnet, dass die oszillierende lineare Hubbewegung entlang einer Raumachse beziehungsweise in einer Richtung erfolgt, die quer und im vorliegenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes 1 sogar rechtwinklig zu der Schwenkachse 7 des Werkzeughalters 5 angeordnet ist.
Die Vorrichtung 8 zur Umwandlung der oszillierenden linearen Hubbewegung in die oszillierende Schwenkbewegung ist durch eine biegsame Kupplung 9 gebildet. Diese biegsame Kupplung 9 ist an einem ersten Ende 10 mit einem angetriebenen Element 11, beispielsweise einem Stößel, de"s Aktuators 6 "und an einem zweiten Ende 12, das dem ersten Ende 10 gegenüberliegend angeordnet ist, mit dem Werkzeughalter 5 verbunden. Dabei weist die biegsame Kupplung 9 einen radialen Abstand zur Schwenkachse 7 des Werkzeughalters 5 auf.
Die Schwenkachse 7 der oszillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters 5 ist gemäß der in Figur 4 dargestellten Gebrauchsstellung des Werkzeugkopfes 1 an der Drehmaschine 2 parallel zu einer Rotationsachse 13 einer Arbeitsspindel 14, mit der ein zu bearbeitendes Werkstück 15 angetrieben werden kann, ausgerichtet. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Rotationsachse 13 der Arbeitsspindel 14 mit der Rotationsachse des Werkstücks 15 zusammenfällt.
Die Schwenkbewegung des Werkzeughalters 5 besteht bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes 1 lediglich aus einer Schwenkbewegungskomponente, die um die bereits zuvor beschriebene Schwenkachse 7 herum erfolgt. Bei einem anderen, in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes 1 kann diese Schwenkbewegung aus einer ersten Schwenkbewegungskomponente um eine erste Schwenkachse und aus einer zweiten Schwenkbewegungskomponente um eine zweite Schwenkachse bestehen. Dabei ist die erste Schwenkachse quer oder rechtwinklig zur zweiten Schwenkachse ausgerichtet .
Insbesondere aus der Darstellung des erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes 1 in Figur 4 wird deutlich, dass auch der Werkzeugkopf 1 um eine Kopfschwenkachse 16 oszillierend verschwenkt werden kann. Diese Kopfschwenkachse 16 ist bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung parallel zu der Schwenkachse 7 "des Werkzeughalters 5 und auch parallel zu der Rotationsachse 13 der Arbeitsspindel 14 der Drehmaschine 2 ausgerichtet. Bei einem anderen
Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den Figuren nicht dargestellt ist, ist vorgesehen, dass der Werkzeugkopf 1 um eine Kopfschwenkachse oszillierend schwenkbar ist, die quer oder rechtwinklig zu der Schwenkachse 7 des Werkzeughalters 5 ausgerichtet ist. Dabei kann die Kopfschwenkachse 16 des Werkzeugkopfes 1 dann wahlweise quer oder rechtwinklig oder parallel zu der Rotationsachse 13 der Arbeitsspindel 14 der Drehmaschine 2 für das zu bearbeitende Werkstück 15 ausgerichtet sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Werkzeugkopf 1 in seiner Gebrauchsstellung an der Drehmaschine
2 in einer zu der Rotationsachse 13 der Arbeitsspindel 14 parallelen oder schrägen oder aber auch rechtwinkligen angeordneten Ebene verschiebbar sein. Auf diese Weise ist es möglich, unterschiedlichste Vorschubbewegungen zur Bearbeitung des Werkstücks 15 vorzugeben.
Die oszillierende Schwenkbewegung des Werkzeughalters kann einer oszillierenden Rotation oder Schwenkbewegung des Werkzeughalters 5 um weniger als 10°, vorzugsweise um 5°, insbesondere um weniger als 1°, in beiden Drehrichtungen beziehungsweise Schwenkrichtungen entsprechen.
Die Oszillationsfrequenz der oszillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters 5 ist dabei größer als eine Drehfrequenz des zu bearbeitenden Werkstücks 15 relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug 3. Die Oszillationsfrequenz der oszillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters 5 ist auch größer als eine Oszillationsfrequenz der Schwenkbewegung des Werkzeugkopfs 1 um seine Kopfschwenkachse 16.
Die Oszillationsfrequenz "der os'zillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters 5 kann auf die Drehfrequenz des zu bearbeitenden Werkstücks 15 relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug
3 abgestimmt werden.
Der Aktuator 6 des Werkzeugkopfes 1 wird durch einen Piezo- Aktuator gebildet. Ein solcher zeichnet sich durch seinen geringen Energiebedarf aus . Der Werkzeugkopf 1 ist lösbar an einem Werkzeugrevolver 17 der Drehmaschine 2 befestigbar. Zu diesem Zweck weist der Werkzeugkopf 1 eine lösbare Kopfkupplung 18 auf, die als Steckkupplung ausgebildet ist und mit der der Werkzeugkopf 1 mit dem Werkzeugrevolver 17 der Drehmaschine 2 lösbar verbunden werden kann. Bei einem in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes 1 weist die Schneide 4 des Bearbeitungswerkzeugs 3 die Form einer Schraubenlinie auf. Diese kann zu der Kopfschwenkachse 16 des Werkzeugkopfes 1 koaxial sein und eine Steigung mit einem Steigungswinkel zwischen 0° und 90°, vorzugsweise zwischen 15° und 45°, aufweisen. Neben dem wenigstens einen erfindungsgemäßen Werkzeugkopf 1 kann die Drehmaschine 2 weitere erfindungsgemäße Werkzeugköpfe 1 oder aber auch andere Werkzeugköpfe an ihrem Werkzeugrevolver 17 aufnehmen. Die Drehmaschine 2 kann außerdem zur Erzeugung einer
Relativbewegung zwischen dem mindestens einen erfindungsgemäßen Werkzeugkopf 1 und dem Werkstück 15 eingerichtet sein. Diese Relativbewegung, die zumindest für einen Teil der Vorschubbewegung zur drehenden Bearbeitung des Werkstücks 15 verantwortlich ist, entspricht der oszillierenden
Kopfschwenkbewegung des Werkzeugkopfes 1 um die quer, rechtwinklig, oder auch parallel zur Rotationsachse 13 der Arbeitsspindel 14 und des Werkstücks 15 ausgerichteten Kopfschwenkachse 16. Ferner kann die Drehmaschine 2 und insbesondere der Werkzeugrevolver 17 der Drehmaschine 2 auch zur Durchführung einer linearen Vorschubbewegung in einer zu der Rotationsachse 13 der Arbeitsspindel 14 und des Werkstücks 15 schrägen, parallelen oder rechtwinkligen Ebene eingerichtet sein .
Die Drehmaschine 2 ist zur Durchführung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens zur spanenden Bearbeitung des Werkstücks 15 mithilfe des wenigstens eine Schneide 4 aufweisenden, spanabhebenden Bearbeitungswerkzeugs 3 eingerichtet :
Dabei wird das Werkstück 15 zur Erzeugung einer Schnittbewegung mithilfe der Arbeitsspindel 14 der Drehmaschine 2 rotierend angetrieben und die Schneide 4 des Bearbeitungswerkzeugs 3 mit dem Werkstück 15 in schneidenden Eingriff gebracht. Ferner wird das Bearbeitungswerkzeug 3 mit einer definierten Vorschubbewegung relativ zu dem Werkstück 15 bewegt. Die Vorschubbewegung wird dann mit einer oszillierenden Zusatzbewegung der Schneide 4 des Bearbeitungswerkzeugs 3 überlagert. Die oszillierende Zusatzbewegung der Schneide 4 des Bearbeitungswerkzeuges 3 ist dabei eine oszillierende Schwenkbewegung um die Schwenkachse 7.
Die Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs 3 umfasst eine Bewegungskomponente, die einer oszillierenden Schwenkbewegung des Bearbeitungswerkzeugs 3 um eine Schwenkachse, hier um die Kopfschwenkachse 16, entspricht. Diese Kopfschwenkachse 16 ist im in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zu der Rota ionsachse 13 "des "Werkstücks 15 und "der"Arbeitsspindel 14 der Drehmaschine 2 ausgerichtet. Je nach Bedarf kann die Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs 3 auch wenigstens eine Bewegungskomponente umfassen, die einer linearen Bewegung des Bearbeitungswerkzeuges 3 in einer zu der Rotationsachse 13 des Werkstücks 15 und der Arbeitsspindel 14 parallelen, schrägen oder rechtwinkligen Ebene entspricht. Die Schwenkachse 7 der oszillierenden Zusatzbewegung der Schneide 4 des Bearbeitungswerkzeuges 3 kann, wie bereits zuvor ausführlich beschrieben, quer oder rechtwinklig oder auch parallel zur Rotationsachse 13 des Werkstücks 15 und der Arbeitsspindel 14 ausgerichtet sein.
Erfindungsgemäß wird neben einem Verfahren zur spanenden Bearbeitung des Werkstücks 15 und der Drehmaschine 2 insbesondere auch der Werkzeugkopf 1 für die Drehmaschine 2 mit dem das Bearbeitungswerkzeug 3 haltenden Werkzeughalter 5 vorgeschlagen, wobei der Werkzeugkopf 1 den wenigstens einen Aktuator 6 zur Erzeugung der Zusatzbewegung des Werkzeughalters 5 in Form einer oszillierenden Schwenkbewegung um die wenigstens eine Schwenkachse 7 aufweist.
Bezugszeichenliste
1 Werkzeugkopf
2 Drehmaschine
3 Bearbeitungswerkzeug
4 Schneide
5 Werkzeughalter
6 Aktuator
7 Schwenkachse von 5
8 Vorrichtung zur Umwandlung der oszillierenden linearen Hubbewegung in die oszillierenden Schwenkbewegung
9 biegsame Kupplung
10 erstes Ende von 9
11 angetriebenes Element
12 zweites Ende von 9
13 Rotationsachse von 14/15
14 Arbeitsspindel
15 Werkstück
16 Kopfschwenkachse
17 Werkzeugrevolver
18 Kopfkup lung

Claims

Ansprüche
Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks (15) mithilfe eines wenigstens eine Schneide (4) aufweisenden, spanabhebenden Bearbeitungswerkzeugs (3), wobei das Werkstück (15) zur Erzeugung einer Schnittbewegung rotierend angetrieben wird und die Schneide (4) des Bearbeitungswerkzeugs (3) mit dem Werkstück (15) in schneidenden Eingriff gelangt, und bei welchem das Bearbeitungswerkzeug (3) mit einer definierten Vorschubbewegung bewegt wird, wobei die Vorschubbewegung mit einer oszillierenden Zusatzbewegung der Schneide (4) des Bearbeitungswerkzeugs (3) überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende Zusatzbewegung der Schneide (4) des Bearbeitungswerkzeugs (3) eine oszillierende Schwenkbewegung um wenigstens eine Schwenkachse (7) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs (3) eine Bewegungskomponente umfasst, die einer oszillierenden Schwenkbewegung des Bearbeitungswerkzeugs (3) um eine Schwenkachse, insbesondere um eine Kopfschwenkachse (16) eines Werkzeugkopfes (1), entspricht, die quer oder rechtwinklig oder parallel zu einer Rotationsachse (13) des Werkstücks (15) ist, und/oder dass die Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs (3) wenigstens eine Bewegungskomponente umfasst, die einer linearen Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs (3) in einer zu der Rotationsachse (13) des Werkstücks (15) parallelen oder schrägen oder rechtwinkligen Ebene entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schwenkachse (7) der oszillierenden Zusatzbewegung der Schneide (4) des Bearbeitungswerkzeugs
(3) quer oder rechtwinklig oder parallel zur Rotationsachse (13) des Werkstücks (15) ausgerichtet ist.
Werkzeugkopf (1) für eine Drehmaschine (2) mit einem ein Bearbeitungswerkzeug (3) , insbesondere mit einer Schneide
(4) , haltenden Werkzeughalter (5) , dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (1) wenigstens einen Aktuator (6) aufweist, der zur Erzeugung einer Zusatzbewegung des Werkzeughalters (5) in Form einer oszillierenden Schwenkbewegung um wenigstens eine Schwenkachse (7) eingerichtet ist.
Werkzeugkopf (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (6) zur Erzeugung einer oszillierenden linearen Hubbewegung ausgebildet ist und dass der Werkzeugkopf (1) eine Vorrichtung (8) zur Umwandlung der oszillierenden linearen Hubbewegung in die oszillierende Schwenkbewegung des Werkzeughalters (5) aufweist.
Werkzeugkopf (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (6) zur Erzeugung der oszillierenden linearen Hubbewegung so angeordnet ist, dass die oszillierende lineare Hubbewegung entlang einer Raumachse oder in einer Richtung erfolgt, die quer oder rechtwinklig zur wenigstens einen Schwenkachse (7) des Werkzeughalters (5) angeordnet ist.
Werkzeugkopf (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Vorrichtung (8) zur Umwandlung der oszillierenden linearen Hubbewegung in die oszillierende Schwenkbewegung durch eine biegsame Kupplung (9) gebildet ist, die an einem ersten Ende (10) mit einem angetriebenen Element (11), insbesondere einem Stößel, des wenigstens einen Aktuators (6), und an einem zweiten, insbesondere dem ersten gegenüberliegend angeordneten, Ende (12) mit dem Werkzeughalter (5) , insbesondere radial beabstandet zur Schwenkachse (7) des Werkzeughalters (5), verbunden ist.
Werkzeugkopf (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schwenkachse (7) der oszillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters (5) in Gebrauchsstellung des Werkzeugkopfes (1) an einer Drehmaschine (2) quer oder rechtwinklig oder parallel zu einer Rotationsachse (13) einer Arbeitsspindel (14) der Drehmaschine (2) zum Antrieb eines zu bearbeitendes Werkstücks (15) ausgerichtet ist.
Werkzeugkopf (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewegung des
Werkzeughalters (5) aus einer ersten
Schwenkbewegungskomponente um eine erste Schwenkachse (7) und aus einer zweiten Schwenkbewegungskomponente um eine zweite Schwenkachse besteht, wobei die erste Schwenkachse () quer oder rechtwinklig zur zweiten Schwenkachse () ausgerichtet ist.
Werkzeugkopf (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (1) um eine Kopfschwenkachse (16) oszillierend schwenkbar ist, die quer oder rechtwinklig oder parallel zu der wenigstens einen Schwenkachse (7) des Werkzeughalters (5) ausgerichtet ist und/oder dass der Werkzeugkopf (1) in seiner Gebrauchsstellung an einer Drehmaschine (2) um eine Kopfschwenkachse (16) schwenkbar ist, die quer oder rechtwinklig oder parallel zu einer Rotationsachse (13) einer Arbeitsspindel (14) der Drehmaschine (2) für ein zu bearbeitendes Werkstück (15) ausgerichtet ist, und/oder dass der Werkzeugkopf (1) in seiner Gebrauchsstellung an der Drehmaschine (2) in einer zu der Rotationsachse (13) der Arbeitsspindel (14) parallelen oder schrägen oder rechtwinklig angeordneten Ebene verschiebbar ist.
Werkzeugkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende Schwenkbewegung des Werkzeughalters (5) einer oszillierenden Rotation oder Schwenkbewegung des Werkzeughalters (5) um weniger als 10 Grad, vorzugsweise um 5 Grad, insbesondere um weniger als 1 Grad in beiden Drehrichtungen entspricht.
Werkzeugkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationsfrequenz der oszillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters (5) größer als eine Drehfrequenz eines zu bearbeitenden Werkstücks (15) relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug (3) ist und/oder wobei die Oszillationsfrequenz der oszillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters (5) größer als eine Oszillationsfrequenz einer oder der Schwenkbewegung des Werkzeugkopfes (1) um seine Kopfschwenkachse (16) ist.
Werkzeugkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationsfrequenz der oszillierenden Schwenkbewegung des Werkzeughalters (5) auf die Drehfrequenz eines zu bearbeitenden Werkstückes (15) relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug (3) abstimmbar oder abgestimmt ist.
14. Werkzeugkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (6) durch einen Piezo-Aktuator gebildet ist.
15. Werkzeugkopf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (1) lösbar an einem Werkzeugrevolver (17) einer Drehmaschine (2) befestigbar ist, insbesondere dass der Werkzeugkopf (1) eine lösbare Kopfkupplung (18) aufweist, vorzugsweise eine Steckkupplung, zur Verbindung des Werkzeugkopfes (1) mit einem Werkzeugrevolver (17) einer Drehmaschine (2) .
16. Werkzeugkopf (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (4) des Bearbeitungswerkzeugs (3) die Form einer, insbesondere zu einer oder der Kopfschwenkachse (16) des Werkzeugkopfes (1) koaxialen, Schraubenlinie aufweist, insbesondere die eine Steigung mit einem Steigungswinkel zwischen 0° und 90° , vorzugsweise zwischen 15° und 45°, aufweist.
17. Drehmaschine (2) mit einer Arbeitsspindel (14) zum rotierenden Antreiben eines drehend zu bearbeitenden Werkstücks (15) , mit einem Werkzeugrevolver (17) und mit mindestens einem an dem Werkzeugrevolver (17) angebrachten Werkzeugkopf (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 16.
18. Drehmaschine (2) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmaschine (2), insbesondere der Werkzeugrevolver (17) , zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem mindestens einen Werkzeugkopf (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 16 und dem Werkstück (15) eingerichtet ist, die einer oszillierenden Ko fSchwenkbewegung des Werkzeugkopfes (1) um eine quer oder rechtwinklig oder parallel zur Rotationsachse (13) der Arbeitsspindel (14) und des Werkstücks (15) ausgerichteten Kopfschwenkachse (16) entspricht und/oder die einer linearen
Vorschubbewegung in einer zu der Rotationsachse (13) der Arbeitsspindel (14) und des Werkstücks (15) schrägen oder parallelen oder rechtwinkligen Ebene entspricht. 19. Drehmaschine (2) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmaschine (2) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 eingerichtet ist.
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