WO1999039855A1 - Verfahren zur erzeugung eines kreis-keil-profils - Google Patents

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WO1999039855A1
WO1999039855A1 PCT/EP1999/000770 EP9900770W WO9939855A1 WO 1999039855 A1 WO1999039855 A1 WO 1999039855A1 EP 9900770 W EP9900770 W EP 9900770W WO 9939855 A1 WO9939855 A1 WO 9939855A1
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WO
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workpiece
tool
wedge profile
central axis
circular wedge
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Application number
PCT/EP1999/000770
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Dieter Gröber
Original Assignee
Joseph Dresselhaus Gmbh & 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.)
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23DPLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D13/00Tools or tool holders specially designed for planing or slotting machines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B41/00Boring or drilling machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor
    • B23B41/04Boring or drilling machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor for boring polygonal or other non-circular holes

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an inner circular wedge profile in a bore prefabricated in a workpiece and a method for producing an outer circular wedge profile on the outer circumference of a prefabricated workpiece.
  • Circular wedge profiles are used, for example, in shaft-hub connections, as are known from DE 42 09 1 53.
  • one or more wedge-shaped elevations are arranged on the circumferential surface of the shaft, the slope of which essentially follows the course of a logarithmic spiral.
  • This arrangement of wedge surfaces with a slope according to the course of a logarithmic spiral is referred to as a circular wedge profile.
  • Wedge-shaped recesses are arranged on the inner surface of the hub in accordance with the number of wedge-shaped elevations on the shaft. The slope of these wedge-shaped recesses corresponds to the slope of the elevations on the shaft, so that the wedge-shaped recesses in the hub match with the wedge-shaped egg lifts on the shaft.
  • the slopes of the wedge surfaces or wedge-shaped recesses are so flat that safe self-locking can be achieved between the wedge surfaces of the shaft and the wedge-shaped recesses of the hub.
  • Such a flat slope of the wedge surfaces or the wedge-shaped recesses and their logarithmic course require extremely precise production
  • the task is accomplished by a method for generating an inner circle
  • the method according to the invention makes it possible to produce outer and inner circular wedge profiles with great accuracy. Both small and large series can be produced inexpensively.
  • the manufacture of circular wedge profiles according to the invention can be carried out on conventional automatic lathes or milling machines, so that the purchase of expensive machining centers or special machines is unnecessary.
  • the central axis of the shaping tool is inclined relative to the feed direction or the feed axis such that both axes are at a point different from that of the Cut the cutting edge of the shaping tool on the clamped plane.
  • the center axis of the shaping tool forms a right angle with this plane spanned by the cutting edge of the shaping tool.
  • the angle of inclination of the shaping tool with respect to the feed direction is preferably 1 °. This angle setting results in particular Favorable cutting conditions, which lead to a high accuracy of the circular wedge profile and at the same time enable long tool life, so that a particularly economical production of the circular wedge profile is made possible.
  • the maximum radius of the bore is preferably for an inner circular
  • Wedge profile 0.01 to 0.1 mm smaller than the minimum distance of the inner circular wedge profile to be manufactured from the central axis of the bore and the maximum radius of the outer circumference of the workpiece for an outer circular wedge profile 0 , 01 to 0.1 mm larger than the maximum distance of the outer circular wedge profile to be manufactured from the central axis of the workpiece.
  • Workpieces prefabricated in this way reduce the volume of material to be machined during shaping, which enables shorter production times and at the same time minimizes wear on the shaping tool. At the same time, however, it is ensured that the prefabricated workpiece has an oversize at every point with respect to the finished circular wedge profile, so that material has to be removed from the shaping tool at every point. This ensures that the desired accuracy of the circular wedge profile is achieved by the impact method.
  • the speed of the relative rotation between the tool holder and the workpiece is preferably 200 to 2000 rpm. Particularly favorable cutting conditions can be achieved in this speed range, so that great accuracy and good surface quality of the circular wedge profile can be achieved. Furthermore, the wear of the shaping tool is minimized and favorable chip formation is set.
  • the feed rate at which the workpiece and the tool carrier are moved toward one another with the shaping tool is preferably 0.01 to 0.1 mm per revolution.
  • the workpiece and the tool holder advantageously already lead when pressing the pusher tool a rotary movement relative to each other. This minimizes the stress on the cutting edge at the start of the cutting process and prevents it from being damaged. Furthermore, jamming of the workpiece with the shaping tool is prevented, which not only prevents damage to the tool, but also to the tool holder.
  • the workpiece is advantageously rotated relative to the tool holder in the direction of the transition edge r min to r max against the shoulder of the circular wedge profile. This direction of rotation causes a swirl of the circular wedge
  • the workpiece or the tool holder preferably executes a rotary movement. It is therefore possible, depending on the type of machine, to drive either the shaping tool or the tool holder. To this
  • the workpiece When using a conventional milling machine, the workpiece is clamped firmly on the table of the milling machine and the tool holder with the shaping tool is fastened to the milling spindle by means of suitable fastening means, such as, for example, a conventional chuck.
  • suitable fastening means such as, for example, a conventional chuck.
  • the tool holder now executes the required rotary movement, whereby the shaping tool can rotate freely in the tool holder.
  • the linear feed Movement between tool and workpiece can be achieved on a milling machine, depending on the design, either by advancing the table or by advancing the milling spindle.
  • the tool holder further preferably carries out a feed movement with the shaping tool or the workpiece. This in turn enables the method to be adapted to existing machines.
  • the pushing tool attached to the tool slide advantageously carries out the feed movement. If a milling machine is used, it depends on the type of machine whether the feed movement is from
  • the feed in the direction of the spindle can take place on the one hand by moving the table with the clamped workpiece or on the other hand by moving the milling spindle with the clamped tool holder.
  • the edge region facing the workpiece along the cutting edge of the shaping tool is preferably inclined at a rake angle, the rake angle preferably being positive and preferably between 6 ° and 8 °.
  • a rake angle creates better cutting conditions on the cutting edge, which means that better surface qualities and higher chip removal volumes can be achieved.
  • a positive rake angle enables lower cutting forces, which results in less stress on the shaping tool and thus also less wear on the shaping tool. Furthermore, with lower cutting forces, the forces acting on the clamping of the workpiece and the tool holder or on the machine are reduced, as a result of which less deformation occurs. This enables higher manufacturing accuracies to be achieved.
  • a rake angle in a range between 6 ° and 8 ° is particularly favorable. Not only can particularly low cutting forces be achieved in this area, but also favorable chip formation occurs, which is particularly important in the production of inner-circle-wedge profiles. Can also in this
  • FIG. 1 shows a shaping tool for producing an inner circular wedge profile
  • FIG. 2 shows a shaping tool for producing an outer circular wedge profile
  • 3 shows a tool holder with a clamped tool for producing an inner circular wedge profile
  • FIG. 4 shows the mode of operation of a tool for producing a
  • the shaping tool 1 has a round basic shape and has an edge designed as a cutting edge 4 along the circumference of its edge region facing the workpiece or its end face 2. Along the cutting edge 4, the shaping tool 1 corresponds in its circumferential contour to the contour of the circular-wedge profile being produced. In this case, the shaping tool is provided for
  • the profile has two circular wedges 6. These circular wedges 6 have an incline which corresponds to the course of a logarithmic spiral.
  • the area of the circular wedge profile with the greatest distance r max from the central axis of the shaping tool 1 is referred to as the shoulder.
  • the shoulder of the first circular wedge is followed by the second circular wedge, which is attached to it
  • the end of the shaping tool 1 opposite the end face 2 with the cutting edge 4 is formed as a shaft 8. With this shaft 8, the shaping tool 1 is clamped in a tool holder.
  • the free surfaces 10 adjoining the cutting edge 4, which extend in the longitudinal direction of the shaping tool 1, are inclined at a clearance angle a with respect to the longitudinal axis of the shaping tool 1.
  • the end face 2 of the shaping tool 1 is designed as a rake face 1 2.
  • the rake face 12 is inclined from the cutting edge 4 towards the center of the end face 2 at a positive rake angle ⁇ . This inclination in a positive rake angle causes the rake face 1 2, which the
  • top of the cutting edge 4 is at an angle greater than 90 ° to the workpiece surface to be machined. Because of this rake angle y and the fine angle a, the cutting edge thus has an acute wedge angle ⁇ .
  • the rake angle y can also be chosen negatively, in which case the chip surface forms an angle of less than 90 ° with the workpiece surface to be machined, which leads to faster chip breakage, but requires greater cutting forces.
  • chip breakers can also be formed on the chip face in order to optimize chip formation
  • Fig. 2 now shows a corresponding push tool 1 01 for manufacturing an outer circular wedge profile.
  • the impact tool 101 is ring-shaped, i.e. it has a through hole 1 1 4 in its interior parallel to its longitudinal or central axis. This through hole 1 1 4 forms with a
  • End face 1 02 of the shaping tool 1 01 an edge, which is designed as a cutting edge 104.
  • the peripheral contour of the through hole 1 14 and in particular the cutting edge 1 04 corresponds to the outer contour of the outer circular wedge profile to be produced. In this case, it is also a 2K profile, ie the circular wedge profile and thus also the pushing tool 101 for producing the
  • Circle wedge profiles have two circle wedges 1 06.
  • the end of the pushing tool 1 01 opposite the end face 102 is designed as a flange 1 1 6 with which the pushing tool 101 can be fastened to a tool holder.
  • the circumferential surfaces of the through hole 1 1 4 are formed with respect to the cutting edge 1 04 as free areas 1 1 0 and inclined at a clearance angle a such that the through hole 1 1 4 widens starting from the end face 102 to the flange 1 1 6.
  • the areas of the end face 1 02 adjoining the cutting edge 1 04 are designed as chip faces. Starting from the cutting edge 1 04, these rake faces are inclined at a positive rake angle y, ie their outer circumference is set back with respect to the flat end face 1 02
  • Fig. 3 shows a shaping tool 1 for producing an inner circular wedge profile, which is inserted into a tool holder 17.
  • the shaping tool 1 is inserted with its shank 8 into the tool holder 1 7, while the cutting edge 4 is located at its free end.
  • the central axis of the shank 8 and thus the central axis 1 8 of the entire shaping tool 1 is opposite the central axis 1 9 of the tool holder 1 7 inclined by 1 ° Tool 1 in the tool holder 1 7 rotatably mounted about the central axis 1 8 of the shaping tool 1.
  • the tool holder 1 7 has at its end opposite the shaping tool 1 a shaft 20 with which the tool holder 1 7 can be clamped, for example, on the spindle of a milling machine. When the tool holder 1 7 is clamped on a milling spindle, it rotates about its central axis 1 9, while the shaping tool 1 is freely rotatable about its central axis 1 8 in the tool holder 1 7.
  • a tool holder for receiving the shaping tool 1 01 shown in FIG. 2 for producing an outer circular wedge profile also corresponds in principle to the tool holder 1 7 shown in FIG. 3.
  • Such a tool holder only has a larger holder for receiving the flange 11 6 of the shaping tool for producing an outer circular wedge profile.
  • such a tool holder is designed in such a way that the workpiece can penetrate into the interior of the shaping tool and thus also of the tool holder.
  • the cutting tool 1 comes into engagement with the workpiece 22 with its cutting edge 4.
  • the pusher tool 1 is freely rotatably mounted in the tool holder, the pusher tool 1, when it is in engagement with the workpiece 22, does not rotate with the tool holder about its central axis 19, but only performs a wobble movement. This means that with the rotary movement of the tool holder about its central axis 19, only a small part of the cutting edge 4 on the circumference of the end face 2 of the shaping tool 1 engages with the workpiece 22, each individual point of the cutting edge 4 repeatedly engaging with the workpiece at the same point in the cross section of the circular wedge profile.
  • the shaping tool 1 is conical, the cutting edge 4 being located on the larger radius of the shaping tool 1.
  • the clearance angle a must at least correspond to the angle of inclination of the central axis 1 8 of the shaping tool 1 with respect to the central axis 19 of the tool holder, since otherwise the shaping tool 1 with its sides or peripheral surfaces, free areas 10 in FIGS. 1 and 2, on the one already cut Knock the circular wedge profile in the workpiece 22 and destroy it again. If an inner circular wedge profile, as shown in FIG. 4, is to be introduced into a blind hole, it is necessary that the predrilled bore 24 is deeper than the circular wedge profile to be introduced, so that there is sufficient space, to pick up the chips.
  • an outer circular wedge profile essentially takes place in the same way as the previously described production of an inner circular wedge profile.
  • the workpiece has a pre-machined outer surface.
  • the cross section of the workpiece is essentially circular and has a radius that corresponds at least to the maximum distance of the circular wedge profile to be produced from the central axis of the workpiece.
  • the prefabricated workpiece can, for example, be a bar material with a corresponding circular cross-section and / or be pre-machined by turning.
  • the outer circle wedge profile is now generated in that a
  • Slotting tool 101 is advanced along the outer contour of the workpiece in the direction of the central axis of the workpiece. It is important that, as shown in Fig. 2 described the impact mechanism witness 101 on its inside in a clearance angle inclined free areas 1 10, so that not due to the inclination of the shaping tool 1 01 relative to the feed axis behind the cutting edge 104 circumferential surfaces of the inner contour of the shaping tool 1 01 penetrate into the circular wedge profile that has already been produced or on trigger this, which would lead to the destruction of the already manufactured profile.

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Abstract

Verfahren zur Erzeugung eines Innen- und Außen-Kreis-Keil-Profils, wobei der dem Werkstück zugewandte, als Schneide ausgebildete Randbereich eines Stoßwerkzeuges (1, 101) eine äußere oder innere Kontur (6, 106) hat, die dem zu fertigenden Kreis-Keil-Profil entspricht, das Stoßwerkzeug um seine Mittelachse (18) drehbar in einem Werkzeughalter (17) gelagert ist, der Werkzeughalter (17) mit dem Stoßwerkzeug (1, 101) in einer Vorschubrichtung entlang der Mittelachse des Werkstückes relativ zu diesem bewegt wird, bei einer gleichzeitigen relativen Drehung zwischen dem Werkstück (22) und dem Werkzeughalter (17), und die Mittelachse des Stoßwerkzeuges (18) gegenüber der Vorschubrichtung (19) geneigt ist.

Description

"Verfahren zur Erzeugung eines Kreis-Keil-Profils"
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Innen-Kreis-Keil- Profils in einer in einem Werkstuck vorgefertigten Bohrung und ein Verfahren zur Erzeugung eines Außen-Kreis-Keil-Profils am äußeren Umfang eines vorgefertigten Werkstuckes.
Kreis-Keil-Profile werden beispielsweise in Welle-Nabe-Verbindungen eingesetzt, wie sie aus der DE 42 09 1 53 bekannt sind . Bei einer derartigen Welle-Nabe-Verbindung sind auf der Umfangsflache der Welle eine oder mehrere keilförmige Erhebungen, deren Steigung im wesentlichen dem Verlauf einer logarithmischen Spirale folgt, angeordnet. Diese Anordnung von Keilflachen mit einer Steigung gemäß dem Verlauf einer logarithmischen Spirale wird als Kreis- Keil-Profil bezeichnet. Auf der Innenflache der Nabe sind entsprechend der Anzahl der keilförmigen Erhebungen auf der Welle keilförmige Ausnehmungen angeordnet. Die Steigung dieser keilförmigen Ausnehmungen entspricht der Steigung der Erhebungen auf der Welle, so daß die keilförmigen Ausnehmungen in der Nabe mit den keilförmigen Ei hebungen auf der Welle zusammenpassen. Die Steigungen der Keilflachen bzw. keilförmigen Ausnehmungen sind so flach ausgebildet, daß zwischen den Keilflachen der Welle und den keilförmigen Ausnehmungen der Nabe sichere Selbsthemmung erreicht werden kann. Eine derart flache Steigung der Keilflachen bzw. der keilförmigen Ausnehmungen und deren logarithmischer Verlauf erfordern eine äußerst präzise Fertigung
Bislang wurden derartige Kreιs-Keιl-Profιle ausschließlich durch Druckgießen, Drucken, Fließpressen, Kunststoffspritzen, Stanzen Ziehen Räumen oder durch Fräsen auf NC Maschinen hergestellt Insbesondere Klein- und Großserien wurden bislang durch spanende Bearbeitung, insbesondere durch Fräsen, auf NC Maschinen hergestellt. Doch gerade die Fertigung auf NC Maschinen bringt hohe Werkzeug- und Maschinenkosten mit sich. Weiterhin haben diese Hersteilungsverfahren den Nachteil, daß in der Regel eine Vorbearbeitung der Teile auf anderen Maschinen erforderlich ist, wodurch die Fertigungszeit und die Fertigungskosten weiter erhöht werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung eines Kreis-Keil- Profils zu schaffen, welches eine präzise Fertigung bei reduzierten Herstellungskosten ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erzeugung eines Innen-Kreis-
Keil-Profils mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und durch ein
Verfahren zur Erzeugung eines Außen-Kreis-Keil-Profils mit den im Anspruch 2 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, Außen- und Innen-Kreis-Keil- Profile mit großer Genauigkeit herzustellen. Dabei können sowohl Klein- als auch Großserien kostengünstig gefertigt werden. Die erfindungsgemäße Fertigung von Kreis-Keil-Profilen kann auf herkömmlichen Dreh- oder Fräsautomaten ausgeführt werden, so daß die Anschaffung teurer Bearbeitungszentren oder Spezialmaschi- nen überflüssig wird.
Sowohl bei der Fertigung eines Innen-Kreis-Keil-Profils als auch bei der Fertigung eines Außen-Kreis-Keil-Profils ist die Mittelachse des Stoßwerkzeuges gegenüber der Vorschubrichtung bzw. der Vorschubachse derart geneigt, daß beide Achsen sich in einem Punkt der von der Schneide des Stoßwerkzeuges aufgespannten Ebene schneiden. Dabei bildet die Mittelachse des Stoßwerkzeuges mit dieser von der Schneide des Stoßwerkzeuges aufgespannten Ebene einen rechten Winkel.
Der Neigungswinkel des Stoßwerkzeuges gegenüber der Vorschubrichtung beträgt vorzugsweise 1 ° . Bei dieser Winkeleinstellung ergeben sich besonders günstige Schnittbedingungen, die zu einer großen Genauigkeit des Kreis-Keil- Profils führen und gleichzeitig lange Werkzeugstandzeiten ermöglichen, so daß eine besonders wirtschaftliche Fertigung des Kreis-Keil-Profils ermöglicht wird.
Vorzugsweise ist der maximale Radius der Bohrung für ein Innen-Kreis-
Keil-Profil 0,01 bis 0, 1 mm kleiner als der minimale Abstand des zu fertigenden Innen-Kreis-Keil-Profils von der Mittelachse der Bohrung und der maximale Radius des äußeren Umfangs des Werkstücks für ein Außen-Kreis-Keil-Profil 0,01 bis 0, 1 mm größer als der maximale Abstand des zu fertigenden Außen-Kreis- Keil-Profils von der Mittelachse des Werkstückes. Derart vorgefertigte Werkstücke verringern das beim Stoßen zu zerspanende Materialvolumen, wodurch kürzere Fertigungszeiten ermöglicht werden und gleichzeitig der Verschleiß des Stoßwerkzeuges minimiert wird. Gleichzeitig ist jedoch sichergestellt, daß das vorgefertigte Werkstück an jeder Stelle gegenüber dem fertigen Kreis-Keil-Profil ein Aufmaß aufweist, so daß an jeder Stelle von dem Stoßwerkzeug Material abgetragen werden muß. Dadurch ist sichergestellt, daß durch das Stoßverfahren die gewünschte Genauigkeit des Kreis-Keil-Profils erreicht wird.
Die Drehzahl der relativen Drehung zwischen dem Werkzeughalter und dem Werkstück beträgt bevorzugt 200 bis 2000 U/min. In diesem Drehzahlbereich können besonders günstige Schittbedingungen erzielt werden, so daß eine große Genauigkeit und gute Oberflächenqualität des Kreis-Keil-Profils erreicht werden kann. Weiterhin wird der Verschleiß des Stoßwerkzeuges minimiert und eine günstige Spanbildung eingestellt.
Bevorzugt beträgt der Vorschub mit dem das Werkstück und der Werkzeugträger mit dem Stoßwerkzeug aufeinander zubewegt werden 0,01 bis 0, 1 mm pro Umdrehung. Bei diesem Vorschub erhält man optimierte Schnittbedingungen, die einerseits ein möglichst hohes Zeitspanvolumen und andererseits eine große Genauigkeit des Kreis-Keil-Profils bei geringem Werkzeugverschleiß ermöglichen.
Das Werkstück und der Werkzeughalter führen vorteilhafterweise bereits beim Andrücken des Stoßwerkzeuges eine Drehbewegung relativ zueinander aus. Hierdurch wird die Belastung der Schneide zu Beginn des Schnittvorgangs minimiert und deren Beschädigung vermieden. Weiterhin wird ein Verklemmen des Werkstücks mit dem Stoßwerkzeug unterbunden, wodurch nicht nur eine Beschädigung des Werkzeugs, sondern auch des Werkzeughalters vermieden wird.
Vorteilhafterweise erfolgt die Drehung des Werkstückes gegenüber dem Werkzeughalter in Richtung zur Übergangskante rmιn zu rmax gegen die Schulter des Kreis-Keil-Profils. Durch diese Drehrichtung wird ein Drall des Kreis-Keil-
Profils in Richtung der Längsachse vermieden.
Bevorzugt führt das Werkstück oder der Werkzeughalter eine Drehbewegung aus. Es ist somit möglich, je nach der Art der vorhandenen Maschine, entweder das Stoßwerkzeug oder den Werkzeughalter anzutreiben. Auf diese
Weise kann das Verfahren auf herkömmlichen, vorhandenen Maschinen ausgeführt werden.
Es ist beispielsweise möglich, in einer vorhandenen Drehmaschine das Werkstück auf der Spindel einzuspannen und zu drehen, während der Werkzeughalter mit dem Stoßwerkzeug fest auf dem Werkzeugschlitten der Maschine befestigt wird. Während das Werkstück die erforderliche Drehbewegung ausführt, wird der feststehende Werkzeughalter in Richtung des sich drehenden Werkstückes vorgeschoben, wobei sich das Stoßwerkzeug in dem Werkzeughal- ter frei um seine Achse drehen kann. Somit dreht sich das Stoßwerkzeug mit derselben Drehzahl wie das angetriebene Werkstück.
Bei Verwendung einer herkömmlichen Fräsmaschine wird das Werkstück fest auf den Tisch der Fräsmaschine aufgespannt und der Werkzeughalter mit dem Stoßwerkzeug wird mittels geeigneter Befestigungsmittel, wie beispielsweise einem herkömmlichen Spannfutter, an der Frässpindel befestigt. Der Werkzeughalter führt nun die erforderliche Drehbewegung aus, wobei sich das Stoßwerkzeug in dem Werkzeughalter frei drehen kann. Die lineare Vorschubbe- wegung zwischen Werkzeug und Werkstück kann auf einer Fräsmaschine, je nach Bauart, entweder durch Vorschub des Tisches oder durch Vorschub der Frässpindel erreicht werden.
Weiter bevorzugt führt der Werkzeughalter mit dem Stoßwerkzeug oder das Werkstück eine Vorschubbewegung aus. Dies ermöglicht wiederum eine Anpassung des Verfahrens an vorhandene Maschinen. Bei Verwendung einer Drehmaschine führt günstigerweise das auf dem Werkzeugschlitten befestigte Stoßwerkzeug die Vorschubbewegung aus. Wird eine Fräsmaschine verwendet, ist es von der Art der Maschine abhängig, ob die Vorschubbewegung vom
Werkzeughalter oder vom Werkstück ausgeführt wird. So kann der Vorschub in Spindelrichtung einerseits durch Verfahren des Tisches mit dem aufgespannten Werkstück oder andererseits durch Bewegung der Frässpindel mit dem eingespannten Werkzeughalter erfolgen.
Der dem Werkstück zugewandte Randbereich entlang der Schneide des Stoßwerkzeuges ist bevorzugt in einem Spanwinkel geneigt, wobei der Spanwinkel vorzugsweise positiv ist und bevorzugt zwischen 6 ° und 8 ° liegt. Ein solcher Spanwinkel erzeugt bessere Schnittbedingungen an der Schneide, wodurch bessere Oberflächenqualitäten und höhere Zeitspanvolumina erreicht werden können. Ein positiver Spanwinkei ermöglicht geringere Schnittkräfte, was zu einer geringeren Belastung des Stoßwerkzeuges und damit auch zu einem geringerem Verschleiß des Stoßwerkzeuges führt. Weiterhin verringern sich mit geringeren Schnittkräften auch die auf die Einspannung des Werkstückes und des Werkzeughalters bzw. auf die Maschine wirkenden Kräfte, wodurch geringere Verformung auftreten. Somit können höhere Fertigungsgenauigkeiten erzielt werden. Besonders günstig ist ein Spanwinkel in einem Bereich zwischen 6 ° und 8 °. In diesem Bereich können nicht nur besonders geringe Schnittkräfte erzielt werden, auch tritt eine günstige Spanbildung auf, was insbesondere bei der Fertigung von Innen-Kreis-Keil-Profilen von Bedeutung ist. Auch kann in diesem
Bereich des Spanwinkels eine gute Schneiden-Stabilität erzielt werden, woraus lange Werkzeugstandzeiten resultieren. Nachfolgend wird das Verfahren unter Bezugnahme zu beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 ein Stoßwerkzeug zur Herstellung eines Innen-Kreis-Keil-Profils;
Fig. 2 ein Stoßwerkzeug zur Herstellung eines Außen-Kreis-Keil-Profils; Fig. 3 einen Werkzeughalter mit eingespannten Stoßwerkzeug zur Erzeugung eines Innen-Kreis-Keil-Profils und Fig. 4 die Arbeitsweise eines Stoßwerkzeuges zur Herstellung eines
Innen-Kreis-Keil-Profils.
Fig. 1 zeigt ein Stoßwerkzeug 1 zur Fertigung eines Innen-Kreis-Keil-
Profils. Das Stoßwerkzeug 1 hat eine runde Grundform und weist entlang des Umfanges seines dem Werkstück zugewandten Randbereiches bzw. seiner Stirnseite 2 eine als Schneide 4 ausgebildete Kante auf. Entlang der Schneide 4 entspricht das Stoßwerkzeug 1 in seiner Umfangskontur der Kontur des fertigen- den Kreis-Keil-Profils. In diesem Fall ist das Stoßwerkzeug vorgesehen zur
Fertigung eines 2K-Profils, d .h. das Profil weist zwei Kreiskeile 6 auf. Diese Kreiskeile 6 weisen eine Steigung auf, die dem Verlauf einer logarithmischen Spirale entspricht. Der Bereich des Kreiskeilprofils mit dem größten Abstand rmax vom Mittelachse des Stoßwerkzeuges 1 wird als Schulter bezeichnet. An die Schulter des ersten Kreiskeils schließt sich der zweite Kreiskeil an, der an dieser
Stelle seinen minimalen Abstand rmιπ von der Mittelachse des Stoßwerkzeuges 1 hat. Das der Stirnfläche 2 mit der Schneide 4 gegenüberliegende Ende des Stoßwerkzeuges 1 ist ais Schaft 8 ausgebildet. Mit diesem Schaft 8 wird das Stoßwerkzeug 1 in einen Werkzeughalter eingespannt. Die an die Schneide 4 angrenzenden Freiflächen 10, die sich in Längsrichtung des Stoßwerkzeuges 1 erstrecken, sind in einem Freiwinkel a gegenüber der Längsachse des Stoßwerkzeuges 1 geneigt. Die Stirnfläche 2 des Stoßwerkzeuges 1 ist als Spanfläche 1 2 ausgebildet. In diesem Fall ist die Spanfläche 1 2 ausgehend von der Schneide 4 zur Mitte der Stirnfläche 2 hin in einem positiven Spanwinkel γ geneigt. Diese Neigung in einem positiven Spanwinkel bewirkt, daß die Spanfläche 1 2, die die
Oberseite der Schneide 4 bildet, zu der zu zerspanenden Werstückoberfläche in einem Winkel größer 90° steht. Aufgrund dieses Spanwinkels y und des Feiwinkels a weist die Schneide somit einen spitzen Keilwinkel ß auf. Der Spanwinkel y kann auch negativ gewählt werden, dann bildet die Spanflache mit der zu zerspanenden Werkstuckoberflache einen Winkel kleiner 90°, was zu einem schnelleren Brechen der Spane fuhrt, jedoch größere Schnittkrafte bedingt. Weiterhin können auf der Spanflache auch Spanleitstufen ausgebildet sein, um die Spanbildung zu optimieren
Fig. 2 zeigt nun ein entsprechendes Stoßwerkzeug 1 01 zur Fertigung eines Außen Kreis-Keil-Profils. Das Stoßwerkzeug 101 ist ringförmig ausgebildet, d h. es weist in seinem Inneren parallel zu seiner Längs- bzw. Mittelachse eine Durchgangsbohrung 1 1 4 auf. Diese Durchgangsbohrung 1 1 4 bildet mit einer
Stirnflache 1 02 des Stoßwerkzeuges 1 01 eine Kante, die als Schneide 104 ausgebildet ist Die Umfangskontur der Durchgangsbohrung 1 14 und insbesondere der Schneide 1 04 entspricht der Außenkontur des zu fertigenden Außen- Kreis-Keil-Profils In diesem Fall handelt es sich ebenfalls um ein 2K-Profιl, d.h. das Kreis-Keil-Profil und damit auch das Stoßwerkzeug 101 zur Fertigung des
Kreis-Keil-Profils weisen zwei Kreis-Keile 1 06 auf. Das der Stirnflache 102 gegenüberliegende Ende des Stoßwerkzeuges 1 01 ist als Flansch 1 1 6 ausgebildet, mit dem das Stoßwerkzeug 101 an einem Werkzeughalter befestigt werden kann. Die Umfangsflachen der Durchgangsbohrung 1 1 4 sind im Bezug auf die Schneide 1 04 als Freiflächen 1 1 0 ausgebildet und in einem Freiwinkel a derart geneigt, daß sich die Durchgangsbohrung 1 1 4 ausgehend von der Stirnfläche 102 zum Flansch 1 1 6 hin aufweitet. Die an die Schneide 1 04 angrenzenden Bereiche der Stirnflache 1 02 sind als Spanflachen ausgebildet. Diese Spanflachen sind ausgehend von der Schneide 1 04 in einem positivem Spanwinkel y geneigt, d h ihr äußerer Umfang ist gegenüber der ebenen Stirnflache 1 02 zurückversetzt
Fig. 3 zeigt ein Stoßwerkzeug 1 zur Herstellung eines Innen-Kreis-Keil- Profils, welches in einen Werkzeughalter 1 7 eingesetzt ist. Das Stoßwerkzeug 1 ist mit seinem Schaft 8 in den Werkzeughalter 1 7 eingesetzt, wahrend sich an seinem freien Ende die Schneide 4 befindet Die Mittelachse des Schaftes 8 und damit die Mittelachse 1 8 des gesamten Stoßwerkzeuges 1 ist gegenüber der Mittelachse 1 9 des Werkzeughalters 1 7 um 1 ° geneigt Weiterhin ist das Stoß- Werkzeug 1 in dem Werkzeughalter 1 7 um die Mittelachse 1 8 des Stoßwerkzeuges 1 drehbar gelagert. Der Werkzeughalter 1 7 weist an seinem dem Stoßwerkzeug 1 entgegengesetzten Ende einen Schaft 20 auf, mit dem der Werkzeughalter 1 7 beispielsweise an der Spindel einer Fräsmaschine eingespannt werden kann . Wenn der Werkzeughalter 1 7 an einer Frässpindel eingespannt ist, dreht er sich um seine Mittelachse 1 9, während das Stoßwerkzeug 1 um seine Mittelachse 1 8 im Werkzeughalter 1 7 frei drehbar gelagert ist.
Ein Werkzeughalter zur Aufnahme des in Fig. 2 gezeigten Stoßwerkzeuges 1 01 zur Fertigung eines Außen-Kreis-Keil-Profils entspricht prinzipiell ebenfalls dem in Fig. 3 gezeigten Werkzeughalter 1 7. Ein solcher Werkzeughalter weist nur eine größere Aufnahme zur Aufnahme des Flansches 1 1 6 des Stoßwerkzeuges zur Fertigung eines Außen-Kreis-Keil-Profiles auf. Weiterhin ist ein solcher Werkzeughalter derartig beschaffen, daß das Werkstück in das Innere des Stoßwerkzeuges und somit auch des Werkzeugshalters eindringen kann.
Anhand von Fig. 4 ist nun die kinematische Bewegung eines Stoßwerkzeuges 1 beim Fertigen eines Innen-Kreis-Keil-Profils gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt. In dem Werkstück 22 befindet sich bereits eine vorgebohrte Bohrung 24. In diese Bohrung 24 wird das Stoßwerkzeug 1 hineinbewegt. Die Mittelachse 1 9 des Werkzeughalters fluchtet mit der Mittelachse der Bohrung 24. Die Mittelachse 1 8 des Stoßwerkzeuges 1 ist gegenüber der Mittelachse 1 9 des Werkzeughalters derart geneigt, daß die beiden Achsen 1 8, 1 9 sich in einem Punkt der von der Schneide 4 des Stoßwerkzeuges 1 aufgespann- ten Ebene schneiden. Wird der Werkzeughalter um seine Mittelachse 1 9 relativ zu dem Werkstück 22 gedreht und in einer Bewegung relativ zu dem Werkstück 22 auf dieses zubewegt, kommt das Stoßwerkzeug 1 mit seiner Schneide 4 mit dem Werkstück 22 in Eingriff. Dadurch, daß das Stoßwerkzeug 1 in dem Werkzeughalter frei drehbar gelagert ist, dreht sich das Stoßwerkzeug 1 , wenn es sich mit dem Werkstück 22 im Eingriff befindet, nicht mit dem Werkzeughalter um dessen Mittelachse 1 9 mit, sondern führt lediglich eine Taumelbewegung aus. Dies bedeutet, daß mit der Drehbewegung des Werkzeughalters um seine Mittelachse 1 9 umlaufend immer nur ein kleiner Teil der Schneide 4 am Umfang der Stirnfläche 2 des Stoßwerkzeuges 1 mit dem Werkstück 22 in Eingriff tritt, wobei jeder einzelne Punkt der Schneide 4 immer wieder an derselben Stelle des Querschnitts des Kreis-Keil-Profils mit dem Werkstück in Eingriff tritt. Aufgrund der gleichzeitigen Vorschubbewegung des Werkzeughalters mit dem Stoßwerk- zeug 1 in Richtung des Werkstückes 22 führt der Teil der Schneide 4, der gerade mit dem Werkstück 22 in Eingriff ist, jeweils eine Schnittbewegung in Vorschubrichtung aus, wobei Material an der Innenseite der Bohrung 24 spanend abgetragen wird. Aufgrund der Taumelbewegung des Stoßwerkzeuges 1 ist es erforderlich, daß dessen Umfangsflächen geneigt sind, d.h. in Bezug auf die Schneide 4 einen Freiwinkel a bilden. Diese Ausgestaltung führt dazu, daß das
Stoßwerkzeug 1 konisch ausgebildet ist, wobei sich die Schneide 4 am größeren Radius des Stoßwerkzeuges 1 befindet. Der Freiwinkel a muß zumindest dem Neigungswinkel der Mittelachse 1 8 des Stoßwerkzeuges 1 gegenüber der Mittelachse 1 9 des Werkzeughalters entsprechen, da ansonsten das Stoßwerk- zeug 1 mit seinen Seiten bzw. Umfangsflächen, Freiflächen 10 in Fig. 1 und 2, an das schon geschnittene Kreis-KeilProfil im Werkstück 22 anstoßen und dieses wieder zerstören würde. Soll ein Innen-Kreis-Keil-Profil, wie in Fig. 4 gezeigt, in ein Sackloch eingebracht werden, so ist es erforderlich, daß die vorgebohrte Bohrung 24 tiefer ist als das einzubringende Kreis-Keil-Profil, damit ausreichend Raum vorhanden ist, um die anfallenden Späne aufzunehmen.
Die Herstellung eines Außen-Kreis-Keil-Profils erfolgt im wesentlichen ebenfalls wie die zuvor beschriebene Herstellung eines Innen-Kreis-Keil-Profils. Bei der Erzeugung eines Außen-Kreis-Keil-Profils weist das Werkstück eine vorbearbeitete Außenfläche auf. Der Querschnitt des Werkstückes ist im wesentlichen kreisförmig und hat einen Radius, der mindestens dem maximalen Abstand des zu fertigenden Kreis-Keil-Profils von der Mittelachse des Werkstücks entspricht. Das vorgefertigte Werkstück kann beispielsweise ein Stangenmaterial mit entsprechenden kreisförmigen Querschnitt sein und/oder durch Drehen vorbearbeitet sein. Das Außen-Kreis-Keil-Profil wird nun dadurch erzeugt, daß ein
Stoßwerkzeug 101 , wie in Fig . 2 gezeigt, entlang der Außenkontur des Werkstückes in Richtung der Mittelachse des Werkstückes vorgeschoben wird. Hierbei ist es wichtig, daß, wie anhand von Fig . 2 beschrieben, das Stoßwerk- zeug 101 an seiner Innenseite in einem Freiwinkel geneigte Freiflächen 1 10 aufweist, damit nicht aufgrund der Schrägstellung des Stoßwerkzeuges 1 01 gegenüber der Vorschubachse hinter der Schneide 104 liegende Umfangsflächen der Innenkontur des Stoßwerkzeuges 1 01 in das schon gefertigte Kreis-Keil-Profil eindringen oder an dieses anstoßen, was zu einer Zerstörung des schon gefertigten Profils führen würde.

Claims

Ansprüche
Verfahren zur Erzeugung eines Innen-Kreis-Keil-Profils in einer in einem Werkstuck (22) vorgefertigten Bohrung (24) , wobei der maximale Radius der Bohrung (24) kleiner oder gleich dem minimalen Abstand zwischen der Mittelachse der Bohrung (24) und dem zu fertigen- den Kreis-Keil-Profil ist, der dem Werkstuck (22) zugewandte Randbereich
(2) eines Stoßwerkzeuges ( 1 ) eine äußere Kontur aufweist, die dem Querschnitt des zu fertigenden Kreis-Keil-Profils entspricht, der Randbereich des Stoßwerkzeuges ( 1 ) als Schneide (4) ausgebildet ist, das Stoßwerkzeug ( 1 ) um seine Mittelachse ( 1 8) drehbar in einem Werkzeughalter ( 1 7) gelagert ist, der Werkzeughalter ( 1 7) mit dem Stoßwerkzeug ( 1 ) und/oder das Werkstuck (22) in einer Vorschubrichtung in Richtung der Mittelachse der Bohrung (24) derart bewegt werden, daß das Stoßwerkzeug ( 1 ) , bei einer gleichzeitigen relativen Drehung zwischen dem Werkstuck (22) und dem
Werkzeughalter ( 1 7) um die Mittelachse der Bohrung (24) , in die Bohrung (24) eindringt, die Mittelachse (1 8) des Stoßwerkzeuges (1 ) gegenüber der Vorschubrichtung geneigt ist und die an die Schneide (4) angrenzenden Umfangsflächen ( 1 0) des Stoßwerkzeuges ( 1 ) einen Freiwinkel (a) aufweisen, der zumindest dem Neigungswinkel des Stoßwerkzeuges ( 1 ) entspricht
Verfahren zur Erzeugung eines Außen-Kreis-Keil-Profils am äußeren Um- fang eines vorgefertigten Werkstuckes, wobei der maximale Radius des äußeren Umfangs des Werkstuckes großer oder gleich dem maximalen Abstand zwischen der Mittelachse des Werkstuk- kes und dem zu fertigenden Kreis-Keil-Profil ist, der dem Werkstück zugewandte Ran.dbereich ( 1 02) eines ringförmigen Stoßwerkzeuges ( 1 01 ) eine Innenkontur aufweist, die dem Querschnitt des zu fertigenden Kreis-Keil-Profils entspricht, der Randbereich des Stoßwerkzeuges ( 1 01 ) als Schneide ( 1 04) ausge- bildet ist, das Stoßwerkzeug ( 101 ) um seine Mittelachse drehbar in einem Werkzeughalter gelagert ist, der Werkzeughalter mit dem Stoßwerkzeug (101 ) und/oder das Werkstück in einer Vorschubrichtung in Richtung der Mittelachse des Werkstücks derart bewegt werden, daß das Werkstück, bei einer gleichzeitigen relativen Drehung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeughalter um die Mittelachse des Werkstückes, in das Stoßwerkzeug ( 1 01 ) eindringt, die Mittelachse des Stoßwerkzeuges ( 101 ) gegenüber der Vorschubrichtung geneigt ist und die an die Schneide ( 1 04) angrenzenden Umfangsflächen ( 1 10) im inneren des Stoßwerkzeuges einen Freiwinkel (σ) aufweisen, der zumindest dem Neigungswinkel des Stoßwerkzeuges (101 ) entspricht.
3. Verfahren zur Erzeugung eines Innen- oder Außen-Kreis-Keil-Profils nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der Neigungswinkel des Stoßwerkzeuges gegenüber der Vorschubrichtung 1 Grad beträgt.
4. Verfahren zur Fertigung eines Innen- oder Außen-Kreis-Keil-Profils gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der maximale Radius der Bohrung für ein Innen-Kreis-Keil-Profil 0,01 bis 0, 1 mm kleiner als der minimale Abstand des zu fertigenden Innen-Kreis-Keil-Profils von der Mittelachse der Bohrung ist und der maximale Radius des äußeren Umfangs des Werkstücks für ein Außen-Kreis-Keil-Profil 0,01 bis 0, 1 mm größer als der maximale Abstand des zu fertigenden Außen-Kreis-Keil- Profils von der Mittelachse des Werkstückes ist.
5. Verfahren zur Fertigung eines Innen- oder Außen-Kreis-Keil-Profils gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Drehzahl der relativen Drehung zwischen dem Werkzeughalter ( 1 7) und dem Werkstück (22) 200 bis 2000 U/min beträgt.
6. Verfahren zur Fertigung eines Innen- oder Außen-Kreis-Keil-Profils gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Vorschub, mit dem das Werkstück (22) und der Werkzeughalter ( 1 7) mit dem Stoßwerkzeug ( 1 ; 1 01 ) aufeinanderzubewegt werden, 0,01 bis 0, 1 mm pro Umdrehung beträgt.
7. Verfahren zur Fertigung eines Innen- oder Außen-Kreis-Keil-Profils gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Werkstück (22) und der Werkzeughalter ( 1 7) bereits beim Andrücken des Stoßwerkzeuges ( 1 ; 101 ) eine Drehbewegung relativ zueinander ausführen.
8. Verfahren zur Fertigung eines Innen- oder Außen-Kreis-Keil-Profils gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Drehung des Werkstückes (22) gegenüber dem Werkzeughalter ( 1 7) in Richtung zur Übergangskante rmιn zu rmax gegen die Schulter des Kreis-Keil-Profils erfolgt.
9. Verfahren zur Fertigung eines Innen- oder Außen-Kreis-Keil-Profils gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Werkstück (22) oder der Werkzeughalter ( 1 7) eine Drehbewegung ausführt.
10. Verfahren zur Fertigung eines Innen- oder Außen-Kreis-Keil-Profils gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Werkzeughalter ( 1 7) mit dem Stoßwerkzeug ( 1 ; 1 01 ) oder das Werkstück (22) eine Vorschubbewegung ausführt.
1 1 . Verfahren zur Fertigung eines Innen- oder Außen- Kreis-Keil-Profils gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der dem Werkstück (22) zugewandte Randbereich (2; 1 02) entlang der Schneide (4; 1 04) des Stoßwerkzeuges ( 1 ; 1 01 ) in einem Spanwinkel (y) geneigt ist, wobei der Spanwinkel (y) vorzugsweise positiv ist und bevorzugt zwischen 6° und 8° liegt.
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