WO1996009138A1

WO1996009138A1 - Verfahren zum duktilen hochgeschwindigkeits-abtrag und vorrichtung zum durchführen des verfahrens

Info

Publication number: WO1996009138A1
Application number: PCT/DE1995/000567
Authority: WO
Inventors: Wilhelm König
Original assignee: Koenig Wilhelm
Priority date: 1994-09-23
Filing date: 1995-05-03
Publication date: 1996-03-28

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum duktilen Hochgeschwindigkeits-Abtragen und auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß ein monolithisches Abtragewerkzeug 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 aufgrund 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 kleinst möglichem Werkzeugdurchmesser.

Description

Verfahren zum duktilen Hochgeschwindigkeits-Abtraq und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

B e s c h r e i b u n g

Stand der Technik

Stand der Technik ist P 39 11 769.

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

Darstellung der Erfindung

Durch die kurze Bauweise nach Figur 7 vorliegender Er¬ findung und die Begrenzung des Platzbedarfs auf den Hül¬ sendurchmesser der Spindel in Verbindung mit der Ver- lagerbarkeit des Antriebs in einen gut beherrschbaren Drehzahlbereich, ist eine ausreichende Leistungsbereit¬ stellung 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 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-Werk¬ stück-Inhomogenitäten, die in der Wahrscheinlichkeit des Auftretens proportional zum Werkzeugdurchmesser zunehmen, jedoch in der Wirkung quadratisch.

Durch die Forderung nach möglichst hohen Umfangsgeschwin¬ digkeiten 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 Werk¬ zeugspraxis bietet sich dazu eine Kornbelegung in galvani¬ scher 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 Be¬ legungs-Toleranzen ein Vielfaches des bei der Fertigung des einteilig verbundenen Werkzeugkörpers erreichbaren bedeuten.

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

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

Damit wäre die geringstmögliche Oberflächenrauhigkeit der Werkzeug-Wirkfläche gleichzeitig die wirkungsvollste. Darüberhinaus ist dies Werkzeug- Wirkfläche 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.

Darstellung eines Ausführungsbeispiels

Mit Figur 1 ist eine Vorrichtung beschrieben zur Durch¬ führung des Verfahrens. 1 ist das einteilige oder eintei¬ lig 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 er¬ forderliche Versteifung hin, die bei extrem hohen Um¬ fangsgeschwindigkeiten ein Verbiegen der Scheibe verhinde¬ rt. Der Zapfen mit Zentrierbohrung wird nur für die Ferti¬ gung benutzt und nach Fertigstellung vor dem Auswuchten entfernt. 7 ist das getriebene Rad mit einer Verzahnung, das von dem Trennmedium und den Zähnen der Innenverzah¬ nung, getrieben wird. 8 ist ein Zahnriemen, der statt einer teuren Innenverzahnung verwendbar ist. 9 ist der Zentrifugenkörper mit Bordwand zur Verhinderung des Trenn¬ mediumaustritt, 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 ibs 1:20 geringerer Dreh¬ zahl gegenüber der Spindel.

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

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Verfahren zum duktilen Hochgeschwindigkeits-Abtrags und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß ein monolithisches Abtrags¬ werkzeug in einer Gleitlagerung als einteiliger oder ein¬ teilig verbundener Rotationskörper sowohl im Wirkbereich des Abtrags, als auch im Lagerbereich in einer Einspannung rotationsgenauestens herstellbar ist, danach unter Ver¬ wendung der Original-Lagerstellen für die Lebensdauer auswuchtbar ist und aufgrund einer natürlichen Oberflä¬ chenstruktur aus Kristallen der Werkzeugzusammensetzung die größtmögliche Anzahl an Wirkerhebungen für den dukti¬ len Materialabtrag bietet, als Vollscheibe ohne Bohrung mit doppelter Zugfestigkeit ausgestattet, versehen mit einem leistungsstarken Antrieb, welcher in einem gut be¬ herrschbaren Drehzahlbereich mit einer Antriebszentrifuge in der Lage ist die Drehzahl hochzutransformieren, indem die Zähne des treibenden Hohlrades ein Trennmedium mitbe¬ wegen, 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 Leistungs¬ übertragung ohne Einschränkung der Werkstückzugänglich- keit, bei kleinst möglichem Werkzeugdurchmesser.