WO2007031337A1 - Method and device for machining workpieces - Google Patents

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WO2007031337A1
WO2007031337A1 PCT/EP2006/009018 EP2006009018W WO2007031337A1 WO 2007031337 A1 WO2007031337 A1 WO 2007031337A1 EP 2006009018 W EP2006009018 W EP 2006009018W WO 2007031337 A1 WO2007031337 A1 WO 2007031337A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
clearance angle
tool
workpiece
cutting
cutting edge
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/009018
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Hintze
Carsten Möller
Frank Eglins
Original Assignee
Tutech Innovation Gmbh
Technische Universität Hamburg-Harburg
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
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Publication of WO2007031337A1 publication Critical patent/WO2007031337A1/en

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/14Control or regulation of the orientation of the tool with respect to the work
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50256Orienting selected tool with respect to workpiece
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50312Compensation of tool wear by adapting program to profile of tool

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for machining workpieces with a tool having at least one cutting edge.
  • An open space adjoins the cutting edge, which encloses a clearance angle along the cutting edge with the workpiece surface.
  • a rake face that includes a rake angle along the cutting edge with an imaginary perpendicular to the workpiece surface.
  • machining which are characterized by a variable feed.
  • the variation of the feed or the engagement takes place up to the value zero or to a value close to zero, in order to favor a chip breaking.
  • the cutting speed is modulated with the target, the contact between the cutting edge and the workpiece, ie to significantly reduce or interrupt the engagement of the cutting edge to promote chip breaking.
  • a tool holder is known whose critical angle, such as the clearance angle and / or the setting angle, is determined by a CNC control for each section of the geometry of the tool targeted. In order to approach the newly determined position of the tool holder, it is adjusted synchronously with the movement of one of the three linear movement axes. It is also proposed to adjust the clearance angle of the cutting tool with respect to a geometry of the workpiece.
  • the invention is based on the object for the machining, for example, turning, planing or bumping, milling, drilling, broaching or chipping, to improve the service life of the tool with simple dimensions, without degrading the quality of processing.
  • the inventive method for machining workpieces uses a tool with at least one cutting edge, which has a rake face and an open face.
  • the free surface forms along the cutting edge during machining a clearance angle with the workpiece surface.
  • the clearance angle is increased over time.
  • This contact surface is also referred to below as the first section.
  • the clearance angle change is particularly useful in such Zerspanvor réellen useful in which wear marks on the free surface limit the quality of the Zerspanreaes, the workpiece quality or tool life.
  • the change in the clearance angle takes place in the method according to the invention such that when the free surface forms a wear mark, in the area no longer the original clearance angle is present, but due to wear a reduced free angle is present, by changing the free winkeis the cutting edge of the clearance angle in the area the wear mark, ie in the first section, is increased. If one considers the clearance angle not in sections, but point by point, so in the inventive change of the clearance angle, the blade is adjusted so that at all points of the active cutting length (first section) of the clearance angle increases or remains at least constant.
  • the change of the clearance angle according to the invention counteracts the rake angle so that a rake angle change of opposite sign occurs. If one now considers the case of a clearance angle increase for compensation of the free surface wear, the result is a reduction of the rake angle by the same amount. This rake angle leads to an increase in cutting temperature and cutting force.
  • the invention is based on the finding that this disadvantageous effect is not significant in comparison to the positive effect caused by the oppositely equal increase in the free angle.
  • a clearance angle change dominates the behavior of the chip action as compared to the effects of the rake angle change. This effect is independent of whether or not the effective rake angle increases as a result of scumming due to wear.
  • the clearance angle is changed while the blade is engaged with the workpiece.
  • a continuous change of the clearance angle is used when long cutting paths are to be processed without interruption, such as when working on rollers.
  • a relative movement between the tool and workpiece is defined when changing the clearance angle, which is superimposed on the feed and / or cutting movement.
  • the relative movement can be superimposed depending on the type of machining as translational and / or rotational movement. For this purpose it is possible to change the position on the tool side and / or on the workpiece side.
  • the change of the clearance angle is effected by a change in the position and / or the orientation between the workpiece free surface and the tangent, which bears against the contact point of the workpiece.
  • the free-angle change is achieved by a translational and / or rotational movement.
  • the cutting edge is machined in external machining, i. in the processing of convex curved surfaces, in the circumferential direction of the workpiece in the cutting direction forward or in the internal machining, i. the processing of concave curved surfaces, in the circumferential direction of the workpiece counter to the cutting direction, ie backward, translationally adjusted.
  • Such an adjustment can be realized for example by a Y-axis, which is preferably arranged at a distance from the workpiece rotation axis C.
  • a Y-axis which is preferably arranged at a distance from the workpiece rotation axis C.
  • the clearance angle can also be changed between two processing sections.
  • the two processing sections can be formed by the machining of two workpieces and / or by the processing of two contour elements on one or more workpieces.
  • the clearance angle in the first section is increased in order to compensate for a wear-related decrease in the clearance angle.
  • the decrease of the clearance angle can be partially compensated by the wear by the inventive adjustment of the clearance angle in the first section. Based on the first adjustment, the further adjustment operations of the tool are made such that the length of the first section preferably does not change in these.
  • the adjustment of the clearance angle preferably takes place in two independent directions.
  • the object of the invention is also achieved by a method having the features of claim 12.
  • the inventive method according to claim 12 relates to the sizing of a workpiece made of a hard and / or brittle and / or abrasive material with a tool having at least one cutting edge.
  • the group of these materials include, for example, hardened steel materials (from 47 HRC) or cast iron materials or brass or aluminum alloys with higher silicon content or magnesium alloys or fiber and / or particle-reinforced, preferably ceramic reinforced materials.
  • the engagement of the tool in the working plane is changed during the working process.
  • a work process can also include the machining of several workpieces or workpiece contour elements, each with individual Zerspanvor réellen.
  • the work plane is spanned by the cutting and feed directions. Preferably, the work operation or the feed operation is changed.
  • the work operation defines the size of the tool's engagement, measured in the working plane and vertically to the feed direction.
  • the feed engagement defines the amount of engagement of the tool in the feed direction and is particularly important in turning and milling and drilling and rubbing.
  • Important for an effective use of the tool during finishing is that there is the largest possible average engagement of the tool.
  • Finishing is a machining operation under conditions that achieve the desired dimensional and shape accuracy as well as surface quality or roughness on the workpiece. The focus here is on the quality of the workpiece, with the proviso of producing as large a workpiece surface as possible per unit time, and not the maximum possible technically possible per unit time of workpiece volume dispensed with the given pairing of material and cutting material.
  • the change in the engagement makes it possible to avoid periodic profile peaks forming on the workpiece surface with increasing cutting path and increasing cutting time. As a result of the changed engagement, there are fewer wear notches and less chipping on the cutting edge, which results in significantly lower workpiece roughness.
  • the crucial idea is that although the kinematically induced theoretical roughness is increased by the change in engagement, an improved workpiece surface is nevertheless achieved, since the influence of the shearknellability on the workpiece surface quality is dominated by the influence of the theoretical roughness ,
  • the intervention starts from a base value for the intervention and is performed within a predetermined interval. valls varies.
  • the tool remains in engagement with the workpiece.
  • the engagement is erf ⁇ ndungshiel kept always greater than zero.
  • the variation of the Vorschubeingriffes or work intervention takes place in such a way that the value in a predetermined interval continuously or discontinuously fluctuates around an average and is always greater than zero.
  • the variation around the mean value can be realized in various forms, such as in the form of a vibration with a certain amplitude and frequency, in the form of a time- or location-dependent linear growth and decreasing the Vorschubeingriffes or the labor intervention or in the form of a constant value to the Advance intervention or the work intervention gradually increased and lowered accordingly. It follows that the advancing engagement or engagement is always greater than zero, ie, that the process has a substantially higher productivity over existing processes in which chip removal must be accomplished by decreasing the advancing engagement or the zero operation. In this embodiment of the invention, in turn, the clearance angle can be varied according to one of the above features.
  • the object of the invention is also achieved by a device according to claim 16 for machining workpieces with a tool carrier with at least one tool.
  • the tool has at least one cutting edge, which has a rake face and an open face, wherein the free face along the cutting edge during machining encloses a clearance angle with the workpiece surface.
  • means are provided for adjusting a relative position of the workpiece and the tool in such a way that the clearance angle increases in a first section in which the clearance angle decreases as a result of wear during machining.
  • the enlargement of the clearance angle in the first section is effected by a rotation and / or displacement / translational movement of the tool carrier.
  • the adjustment of the tool carrier can be done via a toothing, an NC axis, a torque motor and / or a clutch.
  • the adjusting movement of the tool carrier is superimposed on at least one further movement about a translational and / or rotational axis.
  • FIGS. 4a-d show in schematic views the wear mark widths
  • FIG. 6 is a block diagram for controlling a continuous clearance angle change
  • FIGS. 7 a-f the clearance angle increase when rotating cylinder and plane surfaces of a shaft or annular component
  • FIGS. FIGS. 8a-b show, in a schematic representation from the front and from the side, a recess during longitudinal turning with round cutting plates with a variation of the clearance angle
  • FIG. 8a-b show, in a schematic representation from the front and from the side, a recess during longitudinal turning with round cutting plates with a variation of the clearance angle
  • FIG. 14 measurement results for three different clearance angles
  • FIG. 15 measurement results for a variation of the working engagement
  • FIG. 17 shows the enlargement of the clearance angle in a machine having a rotation axis B, which is arranged skewed to a Z axis
  • Fig. 18 shows the adjustment of a tool turret to change the
  • FIG. 1 shows the schematic course of cutting force and / or temperature for the method 10 according to the invention in comparison with the prior art 12.
  • the prior art curve 12 increases above the cutting time or the cutting path due to the wear-related reduction of the clearance angle ct ⁇ up to the wear limit 14 continuously, whereby the service life or the tool life is achieved.
  • the cutting force and / or temperature increases continuously as a result of the wear-related reduction of the clearance angle Cu 1 up to the defined wear limit. Then a new clearance angle ⁇ 2 > adjusted, which abruptly the cutting force and / or temperature drops. In view of the resulting smaller rake angle, the cutting force and / or temperature reaches only approximately the level of the working cutting edge.
  • the qualitative profile of the maximum wear mark widths for the method according to the invention is shown in FIG. 10 in comparison with a known method.
  • the wear curve 16 is characterized by a turning point 18, after which it increases progressively.
  • the wear limit 20 is established and the tool life or tool life is obtained.
  • the tool cutting edge is only until about the inflection point of the wear curve and then increased the clearance angle of a ⁇ to ⁇ 2 and later to ⁇ 3 . This procedure is repeated until other service life criteria, eg the permissible surface roughness, have been reached.
  • other service life criteria eg the permissible surface roughness
  • FIG. 9 Another possible embodiment of the method according to the invention is shown in FIG. 9.
  • the clearance angle is slightly increased in each case after short individual cutting paths or individual cutting times, whereby the cutting force and / or temperature decreases.
  • FIGS. 4 a to d illustrate, irrespective of whether a cylinder or end face is to be machined, the influence of the flank wear during cutting with a defined cutting edge.
  • a worn cutting edge 24 with wear mark widths 26 VB 1 , VBn, VBm is shown in each case in the original position 22, which has contact with the workpiece over the entire free surface wear, resulting inter alia in a high cutting force and / or temperature.
  • a new clearance angle is set (solid line), whereby the cutting force and / or temperature drops.
  • 4b shows the adjustment processes, each with different clearance angles c ⁇ ⁇ ctu ⁇ ctm. In both adjustment processes, the wear mark width VB remains the same in each case.
  • Fig. 4c shows two successive adjustment operations, in which in each case the same clearance angle a. is set and wear widths increase VBi ⁇ VBn ⁇ VB III .
  • Fig. 4d shows the case where the wear mark width decreases VB 1 > VB ⁇ ⁇ VBm.
  • FIG. 2 illustrates, by way of example, a possibility for implementing the clearance angle increase in the surface-producing cutting area for the outer longitudinal turning 30.
  • the tool clearance angle is ct ⁇ (see Fig. 2b).
  • a positive clearance angle is achieved by a translatory tool and / or workpiece displacement in the Y direction and / or by a rotational displacement of the tool about a C 2 axis 34 by the tool cutting edge is positioned below the center of rotation.
  • a translational displacement can be further realized by the cutting edge is arranged at a distance from a rotation axis and the rotation axis is arranged so that it is not parallel to or identical to the Y-axis. This turns a Freiwin
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment in which the cutting edge is positioned translationally above the rotational center. Due to a translational and / or rotational displacement of the tool cutting above or below the center of rotation, it comes to the workpiece to form and dimensional deviations that make compensatory movements in at least one further feed axis necessary.
  • FIG. 3 for external transverse planing 42 illustrates the increase in the free angle in the surface-producing region in the case of flat surfaces.
  • the change of the clearance angle can be carried out only by a rotational movement 44 of the tool and / or workpiece, which is realized in the example shown by an A 2 axis.
  • the inclination of the tool and / or workpiece ⁇ A 2 corresponds to the newly set clearance angle C ⁇ 2 .
  • Fig. 7 illustrates the embodiment of the method according to the invention when turning 46 of cylinder and plane surfaces of a typical wave-shaped component 48 or annular component, wherein the free-angle increase takes place at each edge-generating cutting point 50.
  • Fig. 7a the feed direction for the processing of the respective end and cylindrical surfaces is shown.
  • the middle and lower drawing, Fig. 7b and 7c explains ways in which the free-angle change can take place.
  • the middle illustration shows a rotation of the tool 56, wherein the axis of rotation lies in the XZ plane and has an angle to the Z-axis of 0 ° to 90 °, preferably 30 ° to 60 °.
  • Fig. 7c shows an embodiment with 2 pivot axes with which the free-angle change for the machining of face and cylinder surface can be performed separately from each other.
  • FIG. 7a vectorially, contact the cutting edge with a levels and a convexly curved workpiece surface area.
  • the arrangement shown in FIG. 7b with an adjusting axis arranged at an angle as well as a blade spaced therefrom consequently permits an increase of the clearance angle in the entire active cutting area.
  • this is only possible with the selected feed direction. If the face shoulder is machined from the small to the large workpiece diameter, ie radially outward (reverse feed direction as in FIG. 7a), a blade contact with a concavely curved workpiece surface and with the selectively flat workpiece surface results due to the chip width on the face shoulder.
  • An equal adjustment of the clearance angle to higher values for the entire active cutting area does not appear possible in this constellation.
  • the falling face shoulder requires a rotation in the opposite direction (see double arrow) due to the surface normal facing away from the adjustment axis in order to increase the clearance angle on the flat workpiece surface.
  • U al , U a2 or U b1 , U b2 which is different from zero, between the engagement region and the rotation axis of the tool.
  • the shoulder is now moved from small to large Piece diameter, ie processed radially outward (see arrow), which is in contact with the active cutting edge workpiece surface concavely curved.
  • the rotation according to the double arrow leads to the change in height .DELTA.h opposite to the cutting direction, so that the clearance angle increases as intended in the entire active cutting area.
  • FIGS. 8a and b show a Aushuntn by longitudinal rotation with round cutting plates 56, wherein the contour to be produced is wider than the tool cutting edge.
  • this is split, wherein alternately from the left and right sides 58, 60 of the contour is rotated towards the center.
  • the clearance angle for the active tool cutting edge is adjusted in opposite directions.
  • the application also offers the possibility of increasing the tool life and the tool life during the roughing process.
  • the cutting at a distance U can be positioned from the adjustment axis, on which the cutting movement v c-facing side.
  • the vertical position of the cutting edge is reduced by an amount .DELTA.h during rotational adjustment and as a result the clearance angle also increases on the cylindrical outer surface.
  • the smaller the workpiece diameter 2 ⁇ WST is the larger there is the free angle increase ⁇ and the result for the exemplary arrangement of FIG. 8b is sin ⁇ ⁇ h I r ⁇ ys ⁇ -
  • the clearance angle can also be varied continuously in-process.
  • Input variables 62 which determine the cutting process, are the workpiece material, the cutting material, the cutting geometry and the Cutting parameters.
  • the tool wear affects the output variables of shape and dimensional accuracy, surface quality, workpiece edge zone and cutting performance.
  • in-process measured variables 64 such as force and / or torque and / or acceleration and / or strain and / or temperature and / or current and / or power tool wear is determined indirectly.
  • the measured values are compared with the stored nominal values 66, from which the free angle change is calculated by a controller 68 and this is returned by an actuating unit 70 to the machining process.
  • the controller determines the resulting shape and dimensional deviation and compensates for this by correcting movements of the feed axes.
  • the clearance angle change is the turning of sintered cemented carbide.
  • the service life of the tool cutting edge is reached.
  • the service life of the cutting edge was increased to approx. 17.5 minutes.
  • the cutting force according to the method of the invention has a nearly linear course, whereas the pressure force, which is the vectorial addition of the feed and passive force, initially decreases with each increase in clearance angle and then increases again because of the renewed flank wear.
  • Fig. 12 shows the variation of the feed engagement in the machining.
  • the erfmdungs- proper method by a variable Vorschubeingriff.
  • the feed of the tool (not shown) is indicated by the arrow 70.
  • Fig. 13 illustrates an embodiment of the invention for varying the working engagement along the cutting path or the cutting operation in comparison with the prior art.
  • the working engagement remains constant during the cutting path, so that always the same surface-generating cutting area is engaged, whereby this cutting area has pronounced wear notches and scars, and thus the workpiece surface quality decreases rapidly.
  • the invention varies during the cutting path of the work, so that the surface-generating cutting area is loaded evenly, so that wear notches and scars are minimized in the cutting area and the workpiece roughness remains almost constant.
  • An application example for varying the work engagement is the Feinstzerspanung by planing, which is shown in Fig. 15.
  • the change of the clearance angle is performed by a tool-side and / or workpiece-side movement.
  • the clearance angle change is gradual or continuous, wherein a stepwise change of the clearance angle is preferably carried out between the machining of successive workpieces and / or between the processing of two contour elements, a continuous change of the clearance angle, preferably during machining.
  • the clearance angle can be changed according to predetermined cutting times or paths or after a number of machined workpieces by an angular amount based on previously determined empirical values.
  • the clearance angle during the machining process can be changed continuously at a constant or variable speed, with no detection of measured variables.
  • the change of the clearance angle can be controlled or regulated stepwise or continuously on the basis of directly or indirectly, in-process or process-intermittently detected measures.
  • the clearance angle and its wear-related change can be measured indirectly on the processing machine on or at the processing machine according to various measurement methods (for example optical or mechanical scanning) directly or else indirectly via the wear mark.
  • a modified clearance angle can be indirectly detected with the aid of in-process measured variables, such as force and / or moment and / or strain and / or acceleration and / or acoustic emission and / or temperature and / or current and / or power.
  • Corresponding correction movements for the clearance angle are carried out via a control loop.
  • the numerical control calculates a systematic error in the shape and dimensional accuracy of the workpiece, resulting from the change of the clearance angle, and compensates for this by correcting movements of the feed axes.
  • the clearance angle in the contour producing cutting area (i.e., the cutting edge) deserves particular attention, e.g. with regard to the compliance with tolerances and / or the avoidance of thermo-mechanical damage of the workpiece edge zone or of material deposits / fake chip formation on the free surface. Therefore, the clearance angle change is about for this area.
  • the free angle change can also be carried out preferably for cutting points at which high chip thicknesses are present or the effective clearance angle is low or the temperature is high.
  • This embodiment is advantageous, for example, in the case of roughing and / or for reasons of component or tool rigidity and / or to avoid vibrations in the cutting process and / or to reduce the heat input into the tool.
  • the clearance angle change may preferably be made for the cutting area which processes the workpiece contour in the direction of least component rigidity or which points in the direction of lowest tool rigidity, e.g. for slender shafts or long cantilever slender tools (e.g., drill rods) in the radial direction.
  • slender shafts or long cantilever slender tools e.g., drill rods
  • the invention therefore provides methods and devices in order to make free angle changes in different, preferably two independent directions. Also, moving, in particular rotating tools are provided with motor controllable in the angular orientation cutting.
  • the free angle changes are performed depending on the contour more radially or axially, depending on which of the criteria influencing the free angle change priority. In the case of finishing, this may e.g. the clearance angle at each contour-generating cutting area, in the case of roughing the clearance angle of a cutting area of the main cutting to reduce abrasion and / or when working with thermally sensitive cutting materials, such as HSS or diamond, to reduce the heat input into the tool.
  • the invention can also be used instead of a Standwegverinrung an improvement in workpiece quality thereby achieve that fluctuations in the quality-determining process parameters (For example, cutting force and / or temperature) are significantly reduced.
  • the second aspect of the invention relates to the surface quality.
  • the surface quality of the workpiece is determined by the kinematic, ie theoretical roughness of the cutting profile, further by the chipping of the new cutting edge, further by the surface quality of chip and flank surface and by material-related influences, such as built-up edge and breakouts of material particles, Bonding of material removal on the open space.
  • material-related influences such as built-up edge and breakouts of material particles, Bonding of material removal on the open space.
  • R theo is determined by the feed advance a f and the working engagement a e .
  • R t h eo progressively increases with af or ae, and roughly quadratically with a round cutting profile.
  • the influence of the cutting edge roughness ("cut surface roughness”) on the surface quality of the workpiece in comparison to the influence of the cutting profile (theoretical roughness) is of considerable importance, for example in that measured workpiece surface characteristics, such as the average roughness R 2 or the maximum roughness R t) is more than twice to four times the theoretical roughness R theo - Accordingly, a f or a e can be varied within limits without the workpiece surface deteriorating.
  • Local stresses and defects of the cutting edge can have systematic and random causes.
  • systematic causes is the formation of wear notches, caused for example by strongly solidified or elastically rebounding areas of the workpiece edge zone, especially at the ends of the chip cross section.
  • the same cutting area With constant a f or a e , constant cutting edge inclination and constant setting angle, the same cutting area always has contact or periodically repeated contact with the solidified or elastically rebounding workpiece surface area.
  • the said cutting area is responsible for the formation of the cut surface roughness, so that the stresses described above strongly wear-promoting in the sense of deteriorating Affect workpiece surface quality.
  • the engagement of the cutting edge is changed tangentially to the workpiece surface produced during the period of use of the tool by relative movements between the tool and the workpiece are superimposed on the feed and / or cutting movements.
  • the variation of the thrust engagement or the working engagement is in the range of ⁇ 5% to ⁇ 60%, preferably ⁇ 10% to ⁇ 30%, the variation of the inclination angle ⁇ is in the range of +/- 30 degrees, preferably +/- 10 degrees , The variation occurs in stages or alternately around a fixed underlying.
  • the change of the feed engagement or the work operation is performed by a tool side and / or workpiece side movement.
  • the change of the feed engagement or the working engagement may be made stepwise, wherein a stepwise change is preferably made between the machining of successive workpieces and / or between the machining of two contour elements and / or cutting paths.
  • the feed intervention or the working intervention is varied after a predetermined number of cutting paths in discrete steps, which lie within a defined interval and are based on previously determined empirical values.
  • the working engagement a e 0.008 / 0.01 / 0.012 / 0.01 / 0.008 / 0.01 mm, etc.
  • Another possible embodiment of the method according to the invention is that the feed advance or the working engagement during the cutting path is changed continuously at a constant or variable speed, wherein there is no detection of measured variables.
  • An improved workpiece surface quality is achieved when, for example, when turning or milling or Breitschlichtfräsen the condition Vorschubeingriff a f 'surface-generating Schneckenckenradius r £ or planing, bumping or milling the condition a e «r £ and a ⁇ « d is met.
  • the surface finish of the workpiece can be improved by wiping and / or indexable inserts with wiper geometries During the cutting time, notch wear occurs in the surface-forming cutting area, which reduces the surface finish and thus limits the cutting edge life Cutting radius in the surface-generating cutting area is significantly larger than the engagement, the formation of a notch wear can be delayed or reduced by a varying intervention.
  • the inclination of the cutting edge in the surface-generating cutting area can be varied.
  • Fig. 16 shows a further preferred embodiment for increasing the clearance angle on cylindrical peripheral surfaces, on rising and falling, eg conical or toric contours and on rising and falling plane surfaces using the axes X, Z and the adjustment axis R, wherein the R axis is arranged approximately in the XY plane.
  • the active cutting point of the tool 62 is located at a distance U to the rotation axis R and is in the external machining on the cutting direction facing side, in the internal machining on the side facing away from the cutting direction.
  • This arrangement is suitable for example disk-shaped and wavy workpieces.
  • the R-axis may be inclined relative to the X-axis.
  • Fig. 17 shows a further embodiment in which an in-machine rotational axis B which is spaced from the Z-axis, i. skewed, is used to adjust the clearance angle when machining annular plane surfaces, e.g. Increase contact surfaces / plan shoulders of waves.
  • the cutting edge is arranged at a height H which is 0.6 to 0.95 times the inner ring surface radius rws ⁇ min.
  • the clearance angle increase a depends mainly on the ratio between the distance cutting point to the turret rotation axis ⁇ R and the workpiece radius ⁇ WST . If the distance cutting point to the turret axis of rotation ⁇ R is significantly greater than the workpiece radius r ⁇ ys ⁇ ( ⁇ R » ⁇ W ST ), eg during shaft machining, then the adjustment is preferably carried out by motors with reduction gears and / or torque motors, since these movements can realize 6 R of a few angular minutes of preferably ⁇ 0.5 °, especially ⁇ 0, l °, cf. Fig. 18.
  • the motors with reduction ratios are electric, eg DC motor, three-phase motor and stepper motor, or hydraulically.
  • torque motors which allow continuous adjustment of the clearance angle due to a high torque
  • a motor with reduction with which preferably discontinuous deliveries are made.
  • the adjustment axis is clamped during machining by a brake or shiftable clutch in order to increase the rigidity and to eliminate the game especially in a gear reduction.
  • the cutting point to the turret axis of rotation r R and workpiece radius r ⁇ vs ⁇ ( ⁇ R ⁇ ⁇ WST ), such as the brake disc, or at a Clearly larger workpiece radius ⁇ WST compared to the distance cutting point to the turret axis of rotation ⁇ R ( ⁇ R «r ⁇ vs ⁇ ), such as during roll machining, the adjustment of the turret preferably by a motor with a reduction and / or a torque motor and / or To realize a teeth and / or a clutch, since the turret to larger angle increments, ie, multiple degrees to adjust.
  • the adjustment by means of gears and / or clutches can be done in discrete steps and outside the cutting engagement.
  • a clearance angle change is preferably to arrange the adjustment at an angle of at most 30 °, more preferably at most 20 ° to the normal of the plane surface, since the effective angle change is achieved only by a rotation of the revolver.
  • a maximum clearance angle change occurs when the turret axis of rotation is perpendicular to the surface normal of the workpiece surface at the cutting point.
  • the height H which represents the distance of the cutting point to the axis of rotation of the workpiece, should be less than or equal to the minimum workpiece diameter rws T.mm.

Abstract

The invention relates to a method for machining workpieces using a tool with at least one cutting edge, which comprises a cutting face and a relief face, which forms a relief angle with the workpiece along the cutting edge during the machining process. A first section of the relief angle diminishes as a result of wear during machining. The invention is characterised in that a relative displacement takes place between the tool and the workpiece, said displacement being superposed on the feed and/or cutting displacement and increasing the first section of the relief angle.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken Method and device for machining workpieces
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken mit einem Werkzeug, das mindestens eine Schneide aufweist. An die Schneide schließt eine Freifläche an, die entlang der Schneide einen Freiwinkel mit der Werkstückoberfläche einschließt. Ebenfalls ist für das Werkzeug eine Spanfläche definiert, die entlang der Schneide einen Spanwinkel mit einer gedachten Senkrechten auf der Werkstückoberfläche einschließt.The present invention relates to a method and apparatus for machining workpieces with a tool having at least one cutting edge. An open space adjoins the cutting edge, which encloses a clearance angle along the cutting edge with the workpiece surface. Also defined for the tool is a rake face that includes a rake angle along the cutting edge with an imaginary perpendicular to the workpiece surface.
Während es bei arbeitsscharfer Schneide zwischen Werkzeugfreifläche und Werkstück nur zu einer geringen, durch elastische Deformation bedingten Berührung kommt, vergrößert sich mit zunehmendem Schneidenverschleiß die Kontaktfläche zwischen Werkzeug und Werkstück, wodurch die Reibung zunimmt und die Zerspankraft, insbesondere die Drangkraft, resultierend aus Passiv- und Vorschubkraft, und die Zerspantemperatur ansteigen. Zunehmende Zerspankräfte und -temperaturen haben einen nachteiligen Einfluß auf die Werkstückqualität, insbesondere auf die Form- und Maßhaltigkeit, die Werkstoffoberflächengüte und die Werkstückrandzone. Zunehmende Zerspankräfte und -temperaturen begrenzen die Standzeit für das Werkzeug. In der Folge ist es erforderlich, eine neue arbeitsscharfe Schneide einzusetzen.While there is only a small, caused by elastic deformation contact with cutting edge between the tool free surface and work, increases with increasing cutting wear, the contact surface between the tool and workpiece, whereby the friction increases and the cutting force, in particular the pressure, resulting from passive and Feed force, and the cutting temperature rise. Increasing cutting forces and temperatures have a detrimental effect on the workpiece quality, in particular on the dimensional and dimensional stability, the material surface quality and the workpiece edge zone. Increasing cutting forces and temperatures limit tool life. As a result, it is necessary to use a new working cutting edge.
Allgemein sind für die spanende Bearbeitung Verfahren bekannt, die sich durch einen variablen Vorschub auszeichnen. Bei den bekannten Verfahren erfolgt die Variation des Vorschubs oder des Eingriffs bis zum Wert Null oder auf einen Wert nahe Null, um einen Spanbruch zu begünstigen. So ist beispielsweise das Drehen mit periodisch bewegtem Werkzeug bekannt. Hierbei wird die Schnittgeschwindigkeit mit dem Ziel moduliert, den Kontakt zwischen Schneide und Werkstück, also den Eingriff der Schneide, erheblich zu vermindern oder zu unterbrechen, um einen Spanbruch zu fördern.In general, methods are known for the machining, which are characterized by a variable feed. In the known methods, the variation of the feed or the engagement takes place up to the value zero or to a value close to zero, in order to favor a chip breaking. For example, turning with a periodically moving tool is known. Here, the cutting speed is modulated with the target, the contact between the cutting edge and the workpiece, ie to significantly reduce or interrupt the engagement of the cutting edge to promote chip breaking.
Aus DE 197 16 251 ist es für die spanende Bearbeitung bekannt, einen großen Freiwinkel zu wählen, um längere Standzeiten für das Werkzeug zu erzielen.From DE 197 16 251 it is known for the machining, to choose a large clearance angle to achieve longer life for the tool.
Aus DE 103 93 255 T5 ist ein Werkzeughalter bekannt, dessen kritischer Winkel, wie beispielsweise der Freiwinkel und/oder der Einstellwinkel, durch eine CNC- Steuerung für jeden Abschnitt der Geometrie des Werkzeugs gezielt bestimmt wird. Um die neu bestimmte Position des Werkzeughalters anzufahren, wird dieser synchron mit der Bewegung einer der drei Linearbewegungsachsen verstellt. Ferner wird vorgeschlagen, den Freiwinkel des Schneidwerkzeugs in Bezug auf eine Geometrie des Werkstücks einzustellen.From DE 103 93 255 T5 a tool holder is known whose critical angle, such as the clearance angle and / or the setting angle, is determined by a CNC control for each section of the geometry of the tool targeted. In order to approach the newly determined position of the tool holder, it is adjusted synchronously with the movement of one of the three linear movement axes. It is also proposed to adjust the clearance angle of the cutting tool with respect to a geometry of the workpiece.
Aus JP 2003-311512 ist ein Werkzeughalter bekannt, der es erlaubt, eine Winkelposition des Schneidwerkzeugs zu ändern, um Gewinde unterschiedlicher Steigung zu schneiden.From JP 2003-311512 a tool holder is known, which allows to change an angular position of the cutting tool to cut threads of different pitch.
Aus Annais of the C.I.R.P., Vol. XV, Seiten 457-461 ist bekannt, bei einem Weichmaterial die Vorschubbewegung periodisch zu variieren, um die Spandicke auf Null zu reduzieren. Für den periodisch variierenden Vorschub ergibt sich eine reduzierte Oberflächenrauhigkeit.From Annais of the C.I.R.P., Vol. XV, pages 457-461 it is known to periodically vary the feed motion of a soft material to reduce the chip thickness to zero. For the periodically varying feed results in a reduced surface roughness.
Aus Z. Klim et al. in WEAR 195 (1996) Seiten 206 - 213, ist bekannt, daß die Werkzeugstandzeit bei der Schruppbearbeitung von zähen, korrosionsbeständigen und hochwarmfesten Metallegierungen mit variablem Vorschub sich deutlich verbessert. Es wurde dabei festgestellt, daß die mittlere Standzeit sich um 20 bis 43 % verlängert, wenn statt einem konstanten Vorschub ein variabler Vorschub zum Einsatz gelangt.From Z. Klim et al. in WEAR 195 (1996) pages 206 - 213, it is known that the tool life significantly improved in the roughing of tough, corrosion-resistant and high-temperature resistant metal alloys with variable feed. It was found that the mean service life was 20 to 43% extended if a variable feed is used instead of a constant feed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die spanende Bearbeitung, beispielsweise Drehen, Hobeln oder Stoßen, Fräsen, Bohren, Räumen oder Strehlen, die Standzeit des Werkzeugs mit einfachen Maßen zu verbessern, ohne die Qualität der Bearbeitung zu verschlechtern.The invention is based on the object for the machining, for example, turning, planing or bumping, milling, drilling, broaching or chipping, to improve the service life of the tool with simple dimensions, without degrading the quality of processing.
Die vorstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen aus Anspruch 1 und 12 gelöst. Ebenfalls wird die vorstehende Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen aus Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden die Gegenstände der Unteransprüche.The above object is achieved by a method having the features of claims 1 and 12. Also, the above object is achieved by a device having the features of claim 15. Advantageous embodiments form the subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken verwendet ein Werkzeug mit mindestens einer Schneide, die eine Spanfläche und eine Freifläche besitzt. Die Freifläche bildet entlang der Schneide bei der Bearbeitung einen Freiwinkel mit der Werkstückoberfläche. Erfindungsgemäß wird der Freiwinkel mit der Zeit vergrößert. Bei der Definition des Freiwinkels wird auf den Freiwinkel der bereits angesprochenen Kontaktfläche abgestellt. Diese Kontaktfläche wird nachfolgend auch als erster Abschnitt bezeichnet. Die Freiwinkeländerung ist dabei insbesondere bei solchen Zerspanvorgängen von Nutzen, bei denen Verschleißmarken an der Freifläche die Güte des Zerspanprozesses, die Werkstückqualität oder die Standzeit des Werkzeugs begrenzen. Die Änderung des Freiwinkels erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren derart, daß wenn sich an der Freifläche eine Verschleißmarke bildet, in deren Bereich nicht länger der ursprüngliche Freiwinkel vorliegt, sondern verschleißbedingt ein verminderter Frei winkel vorliegt, durch Änderung des Frei winkeis der Schneide der Freiwinkel im Bereich der Verschleißmarke, also im ersten Abschnitt, vergrößert wird. Betrachtet man den Freiwinkel nicht abschnittsweise sondern punktweise, so wird bei der erfindungsgemäßen Änderung des Freiwinkels die Schneide derart verstellt, daß an allen Punkten der aktiven Schneidenlänge (erster Abschnitt) der Freiwinkel sich erhöht oder mindestens konstant bleibt.The inventive method for machining workpieces uses a tool with at least one cutting edge, which has a rake face and an open face. The free surface forms along the cutting edge during machining a clearance angle with the workpiece surface. According to the invention, the clearance angle is increased over time. In the definition of the clearance angle is turned off on the clearance angle of the already mentioned contact surface. This contact surface is also referred to below as the first section. The clearance angle change is particularly useful in such Zerspanvorgängen useful in which wear marks on the free surface limit the quality of the Zerspanprozesses, the workpiece quality or tool life. The change in the clearance angle takes place in the method according to the invention such that when the free surface forms a wear mark, in the area no longer the original clearance angle is present, but due to wear a reduced free angle is present, by changing the free winkeis the cutting edge of the clearance angle in the area the wear mark, ie in the first section, is increased. If one considers the clearance angle not in sections, but point by point, so in the inventive change of the clearance angle, the blade is adjusted so that at all points of the active cutting length (first section) of the clearance angle increases or remains at least constant.
Die erfindungsgemäße Änderung des Freiwinkels wirkt sich gegenläufig auf den Spanwinkel aus, so daß eine Spanwinkeländerung mit entgegengesetztem Vorzeichen auftritt. Betrachtet man nun den Fall einer Freiwinkelerhöhung zur Kompensation des Freiflächenverschleißes, so ergibt sich eine Verminderung des Spanwinkels um den gleichen Betrag. Diese Spanwinkelsenkung fuhrt zu einer Erhöhung von Zerspantemperatur und Zerspankraft. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dieser nachteilige Effekt gegenüber dem durch die entgegengesetzt gleiche Freiwinkelerhöhung bewirkten positiven Effekt nicht ins Gewicht fällt. Es wurde also festgestellt, daß eine Freiwinkeländerung das Verhalten des Spanvorgangs im Vergleich zu den Wirkungen der Spanwinkeländerung dominiert. Dieser Effekt ist unabhängig davon, ob sich in Folge von Kolkbildung verschleißbedingt der effektive Spanwinkel vergrößert oder nicht.The change of the clearance angle according to the invention counteracts the rake angle so that a rake angle change of opposite sign occurs. If one now considers the case of a clearance angle increase for compensation of the free surface wear, the result is a reduction of the rake angle by the same amount. This rake angle leads to an increase in cutting temperature and cutting force. The invention is based on the finding that this disadvantageous effect is not significant in comparison to the positive effect caused by the oppositely equal increase in the free angle. Thus, it has been found that a clearance angle change dominates the behavior of the chip action as compared to the effects of the rake angle change. This effect is independent of whether or not the effective rake angle increases as a result of scumming due to wear.
hi einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Freiwinkel geändert, während die Schneide mit dem Werkstück in Eingriff steht. Besonders bevorzugt wird eine kontinuierliche Änderung des Freiwinkels eingesetzt, wenn lange Schnittwege ohne Unterbrechung zu bearbeiten sind, wie beispielsweise beim Bearbeiten von Walzen.In a preferred embodiment, the clearance angle is changed while the blade is engaged with the workpiece. Particularly preferred is a continuous change of the clearance angle is used when long cutting paths are to be processed without interruption, such as when working on rollers.
Zweckmäßigerweise wird bei der Änderung des Freiwinkels eine Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück definiert, die der Vorschub- und/oder Schnittbewegung überlagert ist. Die Relativbewegung kann je nach Art der spanenden Bearbeitung als translatorische und/oder rotatorische Bewegung überlagert werden. Hierzu ist es möglich, die Position werkzeugseitig und/oder werkstückseitig zu ändern.Appropriately, a relative movement between the tool and workpiece is defined when changing the clearance angle, which is superimposed on the feed and / or cutting movement. The relative movement can be superimposed depending on the type of machining as translational and / or rotational movement. For this purpose it is possible to change the position on the tool side and / or on the workpiece side.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Änderung des Freiwinkels durch eine Änderung der Lage und/oder der Orientierung zwischen Werkstück-Freifläche und der Tangente, die am Kontaktpunkt des Werkstücks anliegt. Bei Dreharbeiten von gekrümmten Flächen beispielsweise ist die Freiwinkeländerung durch eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung zu erzielen. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Schneide bei der Außenbearbeitung, d.h. bei der Bearbeitung konvex gekrümmter Flächen, in Umfangsrichtung des Werkstücks in Schnittrichtung vorwärts bzw. bei der Innenbearbeitung, d.h. der Bearbeitung konkav gekrümmter Flächen, in Umfangsrichtung des Werkstücks entgegen der Schnittrichtung, also rückwärts, translatorisch verstellt. Eine solche Verstellung läßt sich beispielsweise durch eine Y-Achse verwirklichen, die vorzugsweise im Abstand zur Werkstückrotationsachse C angeordnet ist. Beim Bearbeiten von ebenen Flächen, beispielsweise durch Drehen, Hobeln, Stoßen und Schaben, ist die Änderung des Freiwinkels durch eine rotatorische Bewegung zu erzielen, ebenso wie beim Hobeln, Stoßen oder Schaben von gekrümmten Flächen.In the preferred embodiment of the method, the change of the clearance angle is effected by a change in the position and / or the orientation between the workpiece free surface and the tangent, which bears against the contact point of the workpiece. When shooting curved surfaces, for example, the free-angle change is achieved by a translational and / or rotational movement. In one embodiment of the invention, the cutting edge is machined in external machining, i. in the processing of convex curved surfaces, in the circumferential direction of the workpiece in the cutting direction forward or in the internal machining, i. the processing of concave curved surfaces, in the circumferential direction of the workpiece counter to the cutting direction, ie backward, translationally adjusted. Such an adjustment can be realized for example by a Y-axis, which is preferably arranged at a distance from the workpiece rotation axis C. When machining flat surfaces, such as by turning, planing, bumping and scraping, the change of the clearance angle can be achieved by a rotational movement, as well as in planing, bumping or scraping of curved surfaces.
Durch die Änderung des Freiwinkels kommt es bei der Bearbeitung des Werkstücks zu Maß- und Formabweichungen, weshalb eine Kompensationsbewegung in mindestens einer weiteren Vorschubachse erforderlich ist.Due to the change of the clearance angle occurs during the machining of the workpiece to dimensional and shape deviations, which is why a compensation movement in at least one further feed axis is required.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Freiwinkel auch zwischen zwei Bearbeitungsabschnitten verändert werden. Wobei die zwei Bearbeitungsabschnitte durch die Bearbeitung von zwei Werkstücken und/oder durch die Bearbeitung von zwei Konturelementen an einem oder mehreren Werkstücken gebildet werden können. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Freiwinkel in dem ersten Abschnitt vergrößert, um eine verschleißbedingte Abnahme des Freiwinkels auszugleichen. Hierbei kann die Abnahme des Freiwinkels durch den Verschleiß durch das erfindungsgemäße Verstellen des Freiwinkels in dem ersten Abschnitt teilweise ausgeglichen werden. Bezogen auf den ersten Verstellvorgang erfolgen die weiteren Verstellvorgänge des Werkzeugs derart, daß die Länge des ersten Abschnitts sich bei diesen bevorzugt nicht ändert.In one embodiment of the method according to the invention, the clearance angle can also be changed between two processing sections. Wherein the two processing sections can be formed by the machining of two workpieces and / or by the processing of two contour elements on one or more workpieces. In the method according to the invention, the clearance angle in the first section is increased in order to compensate for a wear-related decrease in the clearance angle. In this case, the decrease of the clearance angle can be partially compensated by the wear by the inventive adjustment of the clearance angle in the first section. Based on the first adjustment, the further adjustment operations of the tool are made such that the length of the first section preferably does not change in these.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Verstellung des Freiwinkels bevorzugt in zwei unabhängigen Richtungen.In the method according to the invention, the adjustment of the clearance angle preferably takes place in two independent directions.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 12 gelöst.The object of the invention is also achieved by a method having the features of claim 12.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 12 betrifft das Schlichten eines Werkstücks aus einem harten und/oder spröden und/oder abrasiven Material mit einem Werkzeug, das mindestens eine Schneide besitzt. Zur Gruppe dieser Materialien gehören beispielsweise gehärtete Stahlwerkstoffe (ab 47 HRC) oder Eisengußwerkstoffe oder Messing oder Aluminiumlegierungen mit höherem Siliziumgehalt oder Magnesiumlegierungen oder faser- und/oder partikelverstärkte, vorzugsweise keramisch verstärkte Werkstoffe. Erfindungsgemäß wird der Eingriff des Werkzeugs in der Arbeitsebene während des Arbeitsvorgangs geändert. Ein Arbeitsvorgang kann auch die Bearbeitung von mehreren Werkstücken oder Werkstückkonturelementen mit jeweils einzelnen Zerspanvorgängen umfassen. Die Arbeitsebene wird durch die Schnitt- und Vorschubrichtungen aufgespannt. Vorzugsweise wird der Arbeitseingriff oder der Vorschubeingriff verändert. Der Arbeitseingriff definiert die Größe des Eingriffs des Werkzeugs, gemessen in der Arbeitsebene und senkrecht zur Vorschubrichtung. Insbesondere beim Fräsen und Hobeln und Stoßen ist der Arbeitseingriff von zentraler Bedeutung. Der Vorschubeingriff definiert die Größe des Eingriffs des Werkzeugs in Vorschubrichtung und ist insbesondere beim Drehen und Fräsen und Bohren und Reiben von Bedeutung. Wichtig für einen effektiven Einsatz des Werkzeugs beim Schlichten ist, daß ein möglichst großer mittlerer Eingriff des Werkzeugs vorliegt. Bei der Erfindung wurde erkannt, daß sich eine Verbesserung der Oberflächenqualität mit möglichst großer Effektivität durch eine Variation des Eingriffs erzielen läßt. Schlichten ist ein Zerspanungsvorgang unter Bedingungen, mit denen eine gewünschte Maß- und Formgenauigkeit sowie Oberflächenqualität bzw. Rauheit am Werkstück erreicht wird. Im Vordergrund steht dabei die Werkstückqualität mit der Maßgabe, pro Zeiteneinheit eine möglichst große Werkstückoberfläche zu fertigen, und nicht das mit der gegebenen Paarung von Werkstoff und Schneidstoff maximal technisch mögliche pro Zeiteinheit abge- spante Werkstückvolumen.The inventive method according to claim 12 relates to the sizing of a workpiece made of a hard and / or brittle and / or abrasive material with a tool having at least one cutting edge. The group of these materials include, for example, hardened steel materials (from 47 HRC) or cast iron materials or brass or aluminum alloys with higher silicon content or magnesium alloys or fiber and / or particle-reinforced, preferably ceramic reinforced materials. According to the invention, the engagement of the tool in the working plane is changed during the working process. A work process can also include the machining of several workpieces or workpiece contour elements, each with individual Zerspanvorgängen. The work plane is spanned by the cutting and feed directions. Preferably, the work operation or the feed operation is changed. The work operation defines the size of the tool's engagement, measured in the working plane and vertically to the feed direction. In particular, when milling and planing and bumping the work intervention is of central importance. The feed engagement defines the amount of engagement of the tool in the feed direction and is particularly important in turning and milling and drilling and rubbing. Important for an effective use of the tool during finishing is that there is the largest possible average engagement of the tool. In the invention, it was recognized that an improvement in the surface quality can be achieved with the greatest possible effectiveness by a variation of the intervention. Finishing is a machining operation under conditions that achieve the desired dimensional and shape accuracy as well as surface quality or roughness on the workpiece. The focus here is on the quality of the workpiece, with the proviso of producing as large a workpiece surface as possible per unit time, and not the maximum possible technically possible per unit time of workpiece volume dispensed with the given pairing of material and cutting material.
Die Veränderung des Eingriffs ermöglicht, an der Werkstückoberfläche sich mit zunehmendem Schnittweg und zunehmender Schnittzeit ausbildende periodische Profilspitzen zu vermeiden. Durch den veränderten Eingriff treten geringere Verschleißkerben und eine geringere Schartigkeit an der Schneidkante auf, wodurch eine deutlich geringere Werkstückrauhigkeit erzielt wird. Auch bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist der entscheidende Gedanke, daß die kinematisch bedingte, theoretische Rauhigkeit zwar durch die Änderung des Eingriffs erhöht wird, jedoch gleichwohl eine verbesserte Werkstückoberfläche erzielt wird, da der Einfluß der Schneidenschartigkeit auf die Werkstückoberflächengüte gegenüber dem Einfluß der theoretischen Rauhigkeit dominiert.The change in the engagement makes it possible to avoid periodic profile peaks forming on the workpiece surface with increasing cutting path and increasing cutting time. As a result of the changed engagement, there are fewer wear notches and less chipping on the cutting edge, which results in significantly lower workpiece roughness. In this embodiment of the invention, too, the crucial idea is that although the kinematically induced theoretical roughness is increased by the change in engagement, an improved workpiece surface is nevertheless achieved, since the influence of the shearknellability on the workpiece surface quality is dominated by the influence of the theoretical roughness ,
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 12geht der Eingriff von einem Basiswert für den Eingriff aus und wird innerhalb eines vorbestimmten Inter- valls variiert. Bei dem Verfahren verbleibt das Werkzeug in Eingriff mit dem Werkstück. Der Eingriff wird dabei erfϊndungsgemäß stets größer Null gehalten. Die Variation des Vorschubeingriffes oder Arbeitseingriffes erfolgt in der Weise, daß der Wert in einem vorgegebenen Intervall kontinuierlich oder diskontinuierlich um einen Mittelwert schwankt und dabei stets größer als Null ist. Die Variation um den Mittelwert kann in verschiedenen Formen realisiert werden, wie beispielsweise in Form einer Schwingung mit bestimmter Amplitude und Frequenz, in Form eines zeit- oder ortsabhängigen linearen Anwachsens und Abnehmens des Vorschubeingriffes oder des Arbeitseingriffes oder in Form eines konstanten Wertes, um den der Vorschubeingriff oder der Arbeitseingriff stufenweise erhöht sowie entsprechend gesenkt wird. Daraus folgt, daß der Vorschubeingriff oder der Arbeitseingriff stets größer Null ist, d.h. daß das Verfahren gegenüber bestehenden Verfahren, bei denen durch eine Absenkung des Vorschubeingriffes oder des Arbeitseingriffes auf Null ein Spanbruch herbeigeführt werden muß, eine wesentlich höhere Produktivität besitzt. Auch bei dieser Ausgestaltung der Erfindung kann wiederum der Freiwinkel gemäß einem der vorstehenden Merkmale variiert werden.In the method according to claim 12 according to the invention, the intervention starts from a base value for the intervention and is performed within a predetermined interval. valls varies. In the method, the tool remains in engagement with the workpiece. The engagement is erfϊndungsgemäß kept always greater than zero. The variation of the Vorschubeingriffes or work intervention takes place in such a way that the value in a predetermined interval continuously or discontinuously fluctuates around an average and is always greater than zero. The variation around the mean value can be realized in various forms, such as in the form of a vibration with a certain amplitude and frequency, in the form of a time- or location-dependent linear growth and decreasing the Vorschubeingriffes or the labor intervention or in the form of a constant value to the Advance intervention or the work intervention gradually increased and lowered accordingly. It follows that the advancing engagement or engagement is always greater than zero, ie, that the process has a substantially higher productivity over existing processes in which chip removal must be accomplished by decreasing the advancing engagement or the zero operation. In this embodiment of the invention, in turn, the clearance angle can be varied according to one of the above features.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 16 zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken mit einem Werkzeugträger mit mindestens einem Werkzeug gelöst. Das Werkzeug weist mindestens eine Schneide auf, die eine Spanfläche und eine Freifläche besitzt, wobei die Freifläche entlang der Schneide bei der Bearbeitung einen Freiwinkel mit der Werkstückoberfläche einschließt. Erfindungsgemäß sind Mittel vorgesehen, um eine relative Position von Werkstück und Werkzeug derart zu verstellen, daß der Freiwinkel in einem ersten Abschnitt, in dem der Freiwinkel verschleißbedingt während der Bearbeitung abnimmt, sich vergrößert. Erfindungsgemäß erfolgt die Vergrößerung des Freiwinkels in dem ersten Abschnitt durch eine Drehung und/oder Verschiebung / Translationsbewegung des Werkzeugträgers . In einer bevorzugten Ausgestaltung verstellen die Mittel den Freiwinkel, während die Schneide mit dem Werkstück in Eingriff steht. Die Verstellung des Werkzeugträgers kann über eine Verzahnung, eine NC- Achse, einen Torque-Motor und/oder eine Kupplung erfolgen. Bevorzugt wird die Verstellbewegung des Werkzeugträgers mindestens einer weiteren Bewegung um eine translatorische und/oder rotatorische Achse überlagert.The object of the invention is also achieved by a device according to claim 16 for machining workpieces with a tool carrier with at least one tool. The tool has at least one cutting edge, which has a rake face and an open face, wherein the free face along the cutting edge during machining encloses a clearance angle with the workpiece surface. According to the invention, means are provided for adjusting a relative position of the workpiece and the tool in such a way that the clearance angle increases in a first section in which the clearance angle decreases as a result of wear during machining. According to the invention, the enlargement of the clearance angle in the first section is effected by a rotation and / or displacement / translational movement of the tool carrier. Adjust in a preferred embodiment the means the clearance angle while the cutting edge is engaged with the workpiece. The adjustment of the tool carrier can be done via a toothing, an NC axis, a torque motor and / or a clutch. Preferably, the adjusting movement of the tool carrier is superimposed on at least one further movement about a translational and / or rotational axis.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 die Zerspankraft über dem Schnittweg,1 shows the cutting force above the cutting path,
Fig. 2 eine Variation des Freiwinkels in einer schematischen Ansicht,2 shows a variation of the clearance angle in a schematic view,
Fig. 3 eine Variation des Freiwinkels in einer schematischen Ansicht,3 shows a variation of the clearance angle in a schematic view,
Fign. 4a - d in schematischen Ansichten die Verschleißmarkenbreiten,FIGS. 4a-d show in schematic views the wear mark widths,
Fig. 5 ein Beispiel für einen erhöhten Freiwinkel im oberflächenerzeugenden Bereich zum Innen-Längsrunddrehen,5 shows an example of an increased clearance angle in the surface-generating region for inner longitudinal rotation,
Fig. 6 ein Blockschaltbild zur Regelung einer kontinuierlichen Freiwinkeländerung,6 is a block diagram for controlling a continuous clearance angle change,
Fign. 7 a - f die Freiwinkelerhöhung beim Drehen von Zylinder- und Planflächen eines wellen- oder ringförmigen Bauteils, Fign. 8 a - b in einer schematischen Darstellung von vorne und von der Seite ein Auskammern beim Längsrunddrehen mit runden Schneidplatten mit einer Variation des Freiwinkels,FIGS. 7 a-f the clearance angle increase when rotating cylinder and plane surfaces of a shaft or annular component, FIGS. FIGS. 8a-b show, in a schematic representation from the front and from the side, a recess during longitudinal turning with round cutting plates with a variation of the clearance angle, FIG.
Fig. 9 den Verlauf der Zerspankraft über dem Schnittweg,9 shows the course of the cutting force over the cutting path,
Fig. 10 die maximale Verschleißmarkenbreite über dem Schnittweg,10 shows the maximum wear mark width over the cutting path,
Fig. 11 für die Variation des Eingriffs die Entwicklung der Rauheit über demFig. 11 for the variation of the engagement, the development of roughness over the
Schnittweg,cutting path
Fig. 12 in einer schematischen Darstellung den Eingriff mit konstantem bzw. erfindungsgemäß veränderlichen Vorschubeingriff,12 is a schematic representation of the intervention with a constant or inventively variable feed advance,
Fig. 13 eine Oberfläche bei einer stetigen Variation des Arbeitseingriffs entlang dem Schnittweg,13 shows a surface with a continuous variation of the working engagement along the cutting path,
Fig. 14 Meßergebnisse für drei unterschiedliche Freiwinkel,FIG. 14 measurement results for three different clearance angles, FIG.
Fig. 15 Meßergebnisse für eine Variation des Arbeitseingriffs,FIG. 15 measurement results for a variation of the working engagement, FIG.
Fig. 16 die Vergrößerung des Freiwinkels an konvex gekrümmten Umfangs- flächen,16 the enlargement of the clearance angle on convexly curved peripheral surfaces,
Fig. 17 die Vergrößerung des Freiwinkels bei einer Maschine mit einer Rotationsachse B, die windschief zu einer Z- Achse angeordnet ist, und Fig. 18 die Verstellung eines Werkzeugrevolvers zur Änderung des17 shows the enlargement of the clearance angle in a machine having a rotation axis B, which is arranged skewed to a Z axis, and Fig. 18 shows the adjustment of a tool turret to change the
Freiwinkels.Clearance angle.
Fig. 1 zeigt den schematischen Verlauf von Zerspankraft und/oder -temperatur für das erfindungsgemäße Verfahren 10 im Vergleich zum Stand der Technik 12. Die Kurve 12 vom Stand der Technik steigt über der Schnittzeit bzw. dem Schnittweg aufgrund der verschleißbedingten Reduktion des Freiwinkels ct\ bis zur Verschleißgrenze 14 kontinuierlich an, womit die Standzeit bzw. der Standweg des Werkzeugs erreicht wird. Auch erfindungsgemäß nimmt durch die verschleißbedingte Reduktion des Freiwinkels Cu1 die Zerspankraft und/oder -temperatur kontinuierlich bis zu der definierten Verschleißgrenze zu. Daraufhin wird ein neuer Freiwinkel α2 >
Figure imgf000013_0001
eingestellt, wodurch schlagartig die Zerspankraft und/oder -temperatur abfällt. Angesichts des resultierenden kleineren Spanwinkels erreicht die Zerspankraft und/oder -temperatur nur annähernd das Niveau der arbeitsscharfen Schneide. Nachdem die Zerspankraft und/oder -temperatur erneut die definierte Verschleißgrenze erreicht hat, kann ein weiterer Freiwinkel α3 > α2 eingestellt werden. Dieses Verfahren kann so lange wiederholt werden, bis sich keine ausreichende Reduktion der Zerspankraft und/oder -temperatur einstellt. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine deutliche Steigerung des Standweges bzw. der Standzeit gegenüber dem Stand der Technik zu erreichen.
1 shows the schematic course of cutting force and / or temperature for the method 10 according to the invention in comparison with the prior art 12. The prior art curve 12 increases above the cutting time or the cutting path due to the wear-related reduction of the clearance angle ct \ up to the wear limit 14 continuously, whereby the service life or the tool life is achieved. Also, according to the invention, the cutting force and / or temperature increases continuously as a result of the wear-related reduction of the clearance angle Cu 1 up to the defined wear limit. Then a new clearance angle α 2 >
Figure imgf000013_0001
adjusted, which abruptly the cutting force and / or temperature drops. In view of the resulting smaller rake angle, the cutting force and / or temperature reaches only approximately the level of the working cutting edge. After the cutting force and / or temperature has again reached the defined wear limit, another clearance angle α 3 > α 2 can be set. This process can be repeated until there is no sufficient reduction in cutting force and / or temperature. Due to the method according to the invention, a significant increase in the endurance or the service life compared to the prior art can be achieved.
Der qualitative Verlauf der maximalen Verschleißmarkenbreiten für das erfindungsgemäße Verfahren ist im Vergleich zu einem bekannten Verfahren in Fig. 10 dargestellt. Beim herkömmlichen Verfahren ist die Verschleißkurve 16 durch einen Wendepunkt 18 gekennzeichnet, wonach sie progressiv ansteigt. Aus Gründen der Ausschußvermeidung und der Prozeßsicherheit wird die Verschleißgrenze 20 festgelegt, und es ergibt sich der Standweg bzw. die Standzeit für das Werkzeug. Erfindungsgemäß wird die Werkzeugschneide nur bis etwa zum Wendepunkt der Verschleiß- kurve eingesetzt und dann der Freiwinkel von a\ auf α2 und später auf α3 erhöht. Dieses Vorgehen wird so lange wiederholt, bis andere Standzeitkriterien, z.B. die zulässige Oberflächenrauheit, erreicht sind. Mit dem Verfahren wird im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren ein Zuwachs des Standweges bzw. der Standzeit erzielt.The qualitative profile of the maximum wear mark widths for the method according to the invention is shown in FIG. 10 in comparison with a known method. In the conventional method, the wear curve 16 is characterized by a turning point 18, after which it increases progressively. For reasons of reject avoidance and process reliability, the wear limit 20 is established and the tool life or tool life is obtained. According to the invention, the tool cutting edge is only until about the inflection point of the wear curve and then increased the clearance angle of a \ to α 2 and later to α 3 . This procedure is repeated until other service life criteria, eg the permissible surface roughness, have been reached. With the method, an increase of the endurance or the service life is achieved compared to the conventional method.
Eine weitere Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Fig. 9 dargestellt. In dieser Variante des Verfahrens wird jeweils nach kurzen Einzelschnittwegen bzw. Einzelschnittzeiten der Freiwinkel geringfügig vergrößert, wodurch die Zerspankraft und/oder -temperatur abnimmt. Durch periodisches Wiederholen des Vorgangs kann nicht nur eine Verlängerung der Standzeit bzw. des Standweges erreicht werden, sondern alternativ läßt sich unter Beibehaltung der Standzeit bzw. des Standwegs, die nach dem Stand der Technik erreicht werden, die Zerspankraft oder -temperatur reduzieren, d.h. die Werkstückqualität oder die Prozeßsicherheit wesentlich verbessern. Dies kann beispielsweise beim Schlichtdrehen gehärteter Werkstücke auf kombinierten Dreh-/Schleifmaschinen von Nutzen sein, um das Schleifaufmaß zu reduzieren.Another possible embodiment of the method according to the invention is shown in FIG. 9. In this variant of the method, the clearance angle is slightly increased in each case after short individual cutting paths or individual cutting times, whereby the cutting force and / or temperature decreases. By periodically repeating the process, not only an extension of the service life or the endurance can be achieved, but alternatively can be achieved while maintaining the life or the endurance, which are achieved in the prior art, reduce the cutting force or temperature, i. significantly improve workpiece quality or process reliability. This may be useful, for example, in finishing finishing of hardened workpieces on combined turning / grinding machines to reduce grinding allowance.
Fign. 4 a bis d verdeutlichen unabhängig davon, ob eine Zylinder- oder Stirnfläche zu bearbeiten ist, den Einfluß des Freiflächenverschleißes beim Zerspanen mit definierter Schneide. In den Figuren ist jeweils in der ursprünglichen Lage 22 eine verschlissene Schneide 24 mit Verschleißmarkenbreiten 26 VB1, VBn, VBm dargestellt, die über den gesamten Freiflächenverschleiß einen Kontakt zum Werkstück aufweist, woraus u.a. eine hohe Zerspankraft und/oder -temperatur resultiert. Durch eine veränderte Anstellung 28 der verschlissenen Schneide ans Werkstück 29 wird ein neuer Freiwinkel eingestellt (durchgezogene Linie), wodurch die Zerspankraft und/oder -temperatur abfällt. Dieses Vorgehen kann mehrfach wiederholt werden. Fig. 4a zeigt zwei aufeinanderfolgende Verstellvorgänge, bei denen die Freiwinkel d{ =θii =αm gleich bleiben. Fig. 4b zeigt die Verstellvorgänge mit jeweils unterschiedlichen Freiwinkeln cη ctu ctm. Bei beiden Verstellvorgängen bleibt die Verschleißmarkenbreite VB jeweils gleich.FIGS. 4 a to d illustrate, irrespective of whether a cylinder or end face is to be machined, the influence of the flank wear during cutting with a defined cutting edge. In the figures, a worn cutting edge 24 with wear mark widths 26 VB 1 , VBn, VBm is shown in each case in the original position 22, which has contact with the workpiece over the entire free surface wear, resulting inter alia in a high cutting force and / or temperature. By a changed employment 28 of the worn cutting edge to the workpiece 29, a new clearance angle is set (solid line), whereby the cutting force and / or temperature drops. This procedure can be repeated several times. FIG. 4a shows two successive adjustment processes in which the clearance angles d { = θii = αm remain the same. 4b shows the adjustment processes, each with different clearance angles cη ctu ctm. In both adjustment processes, the wear mark width VB remains the same in each case.
Fig. 4c zeigt zwei aufeinanderfolgende Verstellvorgänge, bei denen jeweils der gleiche Freiwinkel a. eingestellt wird und die Verschleißmarkenbreiten zunehmen VBi < VBn < VBIII. Fig. 4d zeigt den Fall, bei dem die Verschleißmarkenbreite abnimmt VB1 >VBπ ≥VBm.Fig. 4c shows two successive adjustment operations, in which in each case the same clearance angle a. is set and wear widths increase VBi <VBn <VB III . Fig. 4d shows the case where the wear mark width decreases VB 1 > VB π ≥VBm.
Fig. 2 erläutert für das Außen-Längsrunddrehen 30 beispielhaft eine Möglichkeit zur Umsetzung der Freiwinkelsteigerung im oberflächenerzeugenden Schneidenbereich. Bei intakter Schneide und beim Drehen auf Mitte beträgt der Werkzeug-Freiwinkel ct\ (vgl. Fig. 2b). Mit zunehmender Schnittzeit bzw. zunehmendem Schnittweg stellt sich ein Freiflächenverschleiß ein, wodurch im Kontaktbereich der Wirk-Freiwinkel = 0° beträgt. Einen erneut positiven Freiwinkel erreicht man durch eine translatorische Werkzeug- und/oder Werkstückverschiebung in Y-Richtung und/oder durch eine rotatorische Verlagerung des Werkzeugs um eine C2-Achse 34, indem die Werkzeugschneide unterhalb der Drehmitte positioniert wird. Eine translatorische Verschiebung läßt sich weiterhin realisieren, indem die Schneide im Abstand von einer Verdrehachse angeordnet ist und die Verdrehachse so angeordnet ist, daß sie nicht parallel zur oder identisch der Y-Achse liegt. Dadurch stellt sich ein Freiwin
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FIG. 2 illustrates, by way of example, a possibility for implementing the clearance angle increase in the surface-producing cutting area for the outer longitudinal turning 30. If the cutting edge is intact and the center is turned, the tool clearance angle is ct \ (see Fig. 2b). With increasing cutting time or increasing cutting path, a flank wear sets, whereby in the contact area of the effective clearance angle = 0 °. A positive clearance angle is achieved by a translatory tool and / or workpiece displacement in the Y direction and / or by a rotational displacement of the tool about a C 2 axis 34 by the tool cutting edge is positioned below the center of rotation. A translational displacement can be further realized by the cutting edge is arranged at a distance from a rotation axis and the rotation axis is arranged so that it is not parallel to or identical to the Y-axis. This turns a Freiwin
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Beim Innen-Längsrunddrehen 36 ist ein zunehmender Freiwinkel im oberflächenerzeugenden Bereich durch „über Mitte stellen" der Werkzeugschneide zu erreichen. Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem die Schneide translatorisch 40 oberhalb der Drehmitte positioniert ist. Aufgrund einer translatorischen und/oder rotatorischen Verlagerung der Werkzeugschneide ober- oder unterhalb der Drehmitte kommt es am Werkstück zu Form- und Maßabweichungen, die Kompensationsbewegungen in mindestens einer weiteren Vorschubachse notwendig machen.In the case of internal longitudinal turning 36, an increasing clearance angle in the surface-producing region can be achieved by "setting over center" of the tool cutting edge Fig. 5 shows an exemplary embodiment in which the cutting edge is positioned translationally above the rotational center. Due to a translational and / or rotational displacement of the tool cutting above or below the center of rotation, it comes to the workpiece to form and dimensional deviations that make compensatory movements in at least one further feed axis necessary.
Das Beispiel aus Fig. 3 zum Außen-Querplandrehen 42 verdeutlicht die Freiwinkelsteigerung im oberflächenerzeugenden Bereich bei ebenen Flächen. Die Änderung des Freiwinkels kann nur durch eine rotatorische Bewegung 44 des Werkzeugs und/oder Werkstücks ausgeführt werden, die im dargestellten Beispiel durch eine A2-Achse realisiert ist. Dabei entspricht die Neigung des Werkzeugs und/oder Werkstücks ΔA2 dem neu eingestellten Freiwinkel C^2. Beim Drehen von Planflächen ins Werkstückzentrum, d.h. x = 0 mm, ist es zwingend erforderlich, daß die Abweichung der Werkzeugschneide zur Drehmitte Δy kompensiert wird.The example of FIG. 3 for external transverse planing 42 illustrates the increase in the free angle in the surface-producing region in the case of flat surfaces. The change of the clearance angle can be carried out only by a rotational movement 44 of the tool and / or workpiece, which is realized in the example shown by an A 2 axis. The inclination of the tool and / or workpiece ΔA 2 corresponds to the newly set clearance angle C ^ 2 . When turning plane surfaces into the workpiece center, ie x = 0 mm, it is absolutely necessary that the deviation of the tool cutting edge from the center of rotation Δy be compensated.
Fig. 7 stellt die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Drehen 46 von Zylinder- und Planflächen eines typischen wellenförmigen Bauteils 48 oder ringförmigen Bauteils dar, wobei die Freiwinkelerhöhung am jeweils konturerzeugenden Schneidenpunkt 50 erfolgt. In der oberen Zeichnung, Fig. 7a, wird die Vorschubrichtung für die Bearbeitung der jeweiligen Stirn- und Zylinderflächen gezeigt. Die mittlere und untere Zeichnung, Fig. 7b und 7c, erläutert Möglichkeiten, wie die Freiwinkeländerung erfolgen kann. Die mittlere Darstellung zeigt eine Drehung des Werkzeugs 56, wobei die Drehachse in der XZ-Ebene liegt und einen Winkel zur Z-Achse von 0° bis 90°, vorzugsweise 30° bis 60°, aufweist. Dadurch erhöht sich der Freiwinkel sowohl im Schneidenbereich zur Bearbeitung der Stirnfläche als auch im Schneidenbereich zur Bearbeitung der Zylinderfläche bezogen auf die in Fig. 7a dargestellten Vorschubrichtungen. Vorteilhaft ist hierbei, daß nur eine zusätzliche Schwenkachse 54 erforderlich ist. Durch den sich hier deutlich ver- ringernden Spanwinkel wird die maximal mögliche Freiwinkelerhöhung beschränkt. Alternativ zeigt die untere Darstellung, Fig. 7c, eine Ausführung mit 2 Schwenkachsen mit denen die Freiwinkeländerung für die Bearbeitung von Stirn- und Zylinderfläche getrennt voneinander durchgeführt werden können. Berücksichtigt man, daß die Schneide außer mit dem jeweiligen Schneidenpunkt 50 je nach Bearbeitungsaufmaß auf einer Schneidenlänge mit dem Werkstück in Eingriff steht, ergibt sich speziell beim Drehen der Planschulter in Richtung der Werkstückachse, wie in Fig. 7a vektoriell gezeigt, Kontakt der Schneide mit einem ebenen und einem konvex gekrümmten Werkstückoberflächenbereich. Die in Fig. 7b gezeigte Anordnung mit einer im Winkel angeordneten Verstellachse sowie einer dazu beabstandeten Schneide erlaubt folglich im gesamten aktiven Schneidenbereich eine Erhöhung des Freiwinkels. Dies ist jedoch nur bei der gewählten Vorschubrichtung möglich. Wird die Planschulter vom kleinen zum großen Werkstückdurchmesser, d.h. radial nach außen bearbeitet (umgekehrte Vorschubrichtung wie in Fig. 7a), ergibt sich aufgrund der Spanungsbreite an der Planschulter ein Schneidenkontakt mit einer konkav gekrümmten Werkstückoberfläche sowie mit der punktuell ebenen Werkstückoberfläche. Eine gleichsinnige Verstellung des Freiwinkels zu höheren Werten für den gesamten aktiven Schneidenbereich erscheint in dieser Konstellation nicht möglich. Jedoch ist es möglich, mit nur einer rotatorischen Verstellachse eine Freiwinkelerhöhung an Werkstückkonturen mit beliebigen steigenden und fallenden Konturen und sogar an gegenüberliegenden Planflächen zu verwirklichen.Fig. 7 illustrates the embodiment of the method according to the invention when turning 46 of cylinder and plane surfaces of a typical wave-shaped component 48 or annular component, wherein the free-angle increase takes place at each edge-generating cutting point 50. In the upper drawing, Fig. 7a, the feed direction for the processing of the respective end and cylindrical surfaces is shown. The middle and lower drawing, Fig. 7b and 7c, explains ways in which the free-angle change can take place. The middle illustration shows a rotation of the tool 56, wherein the axis of rotation lies in the XZ plane and has an angle to the Z-axis of 0 ° to 90 °, preferably 30 ° to 60 °. As a result, the clearance angle increases both in the cutting area for machining the end face and in the cutting area for machining the cylindrical surface relative to the feed directions shown in FIG. 7a. The advantage here is that only one additional pivot axis 54 is required. Due to the fact that decreasing rake angle, the maximum possible free-angle increase is limited. Alternatively, the lower illustration, Fig. 7c, shows an embodiment with 2 pivot axes with which the free-angle change for the machining of face and cylinder surface can be performed separately from each other. Taking into account that the cutting edge except the respective cutting point 50 depending on Bearbeitungsaufmaß on a cutting length with the workpiece is engaged, resulting in particular when turning the face shoulder in the direction of the workpiece axis, as shown in Fig. 7a vectorially, contact the cutting edge with a levels and a convexly curved workpiece surface area. The arrangement shown in FIG. 7b with an adjusting axis arranged at an angle as well as a blade spaced therefrom consequently permits an increase of the clearance angle in the entire active cutting area. However, this is only possible with the selected feed direction. If the face shoulder is machined from the small to the large workpiece diameter, ie radially outward (reverse feed direction as in FIG. 7a), a blade contact with a concavely curved workpiece surface and with the selectively flat workpiece surface results due to the chip width on the face shoulder. An equal adjustment of the clearance angle to higher values for the entire active cutting area does not appear possible in this constellation. However, it is possible to realize a free angle increase of workpiece contours with arbitrary rising and falling contours and even on opposite plane surfaces with only one rotary adjustment axis.
Wie in Fign. 7d bis f dargestellt macht die fallende Planschulter aufgrund der von der Verstellachse abgewandten Oberflächennormale eine Verdrehung in entgegen gesetzter Richtung (vgl. Doppelpfeil) erforderlich, um an der ebenen Werkstückfläche den Freiwinkel zu erhöhen. Dabei liegt zwischen dem Eingriffsbereich und der Rotationsachse des Werkzeugs ein Abstand Ual, Ua2 bzw. Ub1, Ub2 vor, der von Null verschieden ist. Wird die Planschulter nun vom kleinen zum großen Werk- Stückdurchmesser, d.h. radial nach außen bearbeitet (vgl. Pfeil), ist die mit der aktiven Schneide in Kontakt befindliche Werkstückoberfläche konkav gekrümmt. Die Verdrehung gemäß Doppelpfeil führt zur Höhenänderung Δh entgegen der Schnittrichtung, so daß sich im gesamten aktiven Schneidenbereich der Freiwinkel wie angestrebt erhöht.As shown in Figs. 7d to f, the falling face shoulder requires a rotation in the opposite direction (see double arrow) due to the surface normal facing away from the adjustment axis in order to increase the clearance angle on the flat workpiece surface. In this case, there is a distance U al , U a2 or U b1 , U b2 , which is different from zero, between the engagement region and the rotation axis of the tool. If the shoulder is now moved from small to large Piece diameter, ie processed radially outward (see arrow), which is in contact with the active cutting edge workpiece surface concavely curved. The rotation according to the double arrow leads to the change in height .DELTA.h opposite to the cutting direction, so that the clearance angle increases as intended in the entire active cutting area.
Fign. 8a und b zeigen ein Auskammern durch Längsrunddrehen mit runden Schneidplatten 56, wobei die zu fertigende Kontur breiter als die Werkzeugschneide ist. Bei abrasiven Werkstoffen, bei denen es aufgrund des schnellen Freiflächenverschleißes nicht zweckmäßig ist mit einer Schneide den gesamten Schnittweg zu zerspanen, wird dieser aufgeteilt, wobei abwechselnd von der linken und rechten Seite 58, 60 der Kontur zur Mitte hin gedreht wird. Je nach Vorschubrichtung wird der Freiwinkel für die aktive Werkzeugschneide gegensinnig verstellt. Die Anwendung bietet auch beim Schruppprozeß die Möglichkeit die Standzeit und den Standweg zu erhöhen.FIGS. 8a and b show a Auskammern by longitudinal rotation with round cutting plates 56, wherein the contour to be produced is wider than the tool cutting edge. For abrasive materials where it is not appropriate due to the rapid flank wear and tear with a cutting the entire cutting path, this is split, wherein alternately from the left and right sides 58, 60 of the contour is rotated towards the center. Depending on the feed direction, the clearance angle for the active tool cutting edge is adjusted in opposite directions. The application also offers the possibility of increasing the tool life and the tool life during the roughing process.
Wie in Fig. 8b dargestellt, kann die Schneide im Abstand U von der Verstellachse angeordnet sein, und zwar auf der der Schnittbewegung vc zugewandten Seite. Hierdurch vermindert sich beim rotierenden Verstellen die Höhenlage der Schneide um einen Betrag Δh und infolgedessen erhöht sich der Freiwinkel auch an der zylindrischen Außenfläche. Die dortige Freiwinkelerhöhung α ist umso größer, je kleiner der Werkstückdurchmesser 2 ΓWST ist und ergibt sich für die beispielhafte Anordnung aus Fig. 8b zu sin α = Δh I r\ysτ-As shown in Fig. 8b, the cutting at a distance U can be positioned from the adjustment axis, on which the cutting movement v c-facing side. As a result, the vertical position of the cutting edge is reduced by an amount .DELTA.h during rotational adjustment and as a result the clearance angle also increases on the cylindrical outer surface. The smaller the workpiece diameter 2 Γ WST is the larger there is the free angle increase α and the result for the exemplary arrangement of FIG. 8b is sin α = Δh I r \ ysτ-
Neben einer schrittweisen Freiwinkeländerung kann der Freiwinkel auch kontinuierlich in-prozeß variiert werden. Eine Regelung für eine kontinuierliche Freiwinkeländerung zeigt Fig. 6. Eingangsgrößen 62, die den Zerspanprozeß bestimmen, sind der Werkstückstoff, der Schneidstoff, die Schneidengeometrie und die Schnittparameter. Als Störgröße beeinträchtigt der Werkzeugverschleiß die Ausgangsgrößen Form- und Maßgenauigkeit, Oberflächengüte, Werkstückrandzone und Zerspanleistung. Mit In-Prozeß-Meßgrößen 64, wie Kraft und/oder Moment und/oder Beschleunigung und/oder Dehnung und/oder Temperatur und/oder Strom und/oder Leistung wird der Werkzeugverschleiß indirekt ermittelt. Die Meßwerte werden mit den gespeicherten Sollwerten 66 verglichen, woraus durch einen Regler 68 die Freiwinkeländerung berechnet und diese durch eine Stelleinheit 70 in den Zerspanprozeß zurückgeführt wird. Außerdem ermittelt die Steuerung die resultierende Form- und Maßabweichung und kompensiert diese durch Korrekturbewegungen der Vorschubachsen.In addition to a gradual free-angle change, the clearance angle can also be varied continuously in-process. A control for a continuous clearance angle change is shown in FIG. 6. Input variables 62, which determine the cutting process, are the workpiece material, the cutting material, the cutting geometry and the Cutting parameters. As a disturbance, the tool wear affects the output variables of shape and dimensional accuracy, surface quality, workpiece edge zone and cutting performance. With in-process measured variables 64, such as force and / or torque and / or acceleration and / or strain and / or temperature and / or current and / or power tool wear is determined indirectly. The measured values are compared with the stored nominal values 66, from which the free angle change is calculated by a controller 68 and this is returned by an actuating unit 70 to the machining process. In addition, the controller determines the resulting shape and dimensional deviation and compensates for this by correcting movements of the feed axes.
Ein Anwendungsbeispiel zur Freiwinkeländerung ist das Drehen von gesintertem Hartmetall. Dabei erlangt die Werkzeugschneide des hochharten Schneidstoffs bei einem Rückfreiwinkel von C^ = 8° aufgrund des schnellen Verschleißanstiegs nach ca. 5 min die Verschleißgrenze von VB = 150 μm, Fig. 14. Nach dem Stand der Technik ist hiermit die Standzeit der Werkzeugschneide erreicht. Durch das erfindungsgemäße Vergrößern des Rückfreiwinkels auf Op = 13,5° sowie anschließend auf C^, = 19° ist es möglich, die Werkzeugschneide weiter einzusetzen. Damit konnte die Standzeit der Schneide auf ca. 17,5 min gesteigert werden. Die Schnittkraft weist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einen nahezu linearen Verlauf auf, wohingegen die Drangkraft, die die vektorielle Addition der Vorschub- und Passivkraft ist, zunächst bei jeder Freiwinkelerhöhung abfällt und anschließend wegen des erneuten Freiflächenverschleißes wieder ansteigt.One application example of the clearance angle change is the turning of sintered cemented carbide. In this case, the tool edge of the high-hardness cutting material obtained at a return angle of C ^ = 8 ° due to the rapid wear increase after about 5 min, the wear limit of VB = 150 microns, Fig. 14. According to the prior art, the service life of the tool cutting edge is reached. By the inventive enlargement of the return angle to O p = 13.5 ° and then to C ^, = 19 °, it is possible to continue to use the cutting tool. Thus, the service life of the cutting edge was increased to approx. 17.5 minutes. The cutting force according to the method of the invention has a nearly linear course, whereas the pressure force, which is the vectorial addition of the feed and passive force, initially decreases with each increase in clearance angle and then increases again because of the renewed flank wear.
Fig. 12 zeigt die Variation des Vorschubeingriffs bei der spanenden Bearbeitung. Der Stand der Technik ist durch einen konstanten Vorschubeingriff, d.h. an = ^f2 ≡ aß, gekennzeichnet. Im Gegensatz dazu zeichnet sich das erfmdungs- gemäße Verfahren durch einen veränderlichen Vorschubeingriff aus. Der Vorschub des Werkzeugs (nicht dargestellt) ist durch den Pfeil 70 gekennzeichnet.Fig. 12 shows the variation of the feed engagement in the machining. The prior art is characterized by a constant feed engagement, ie an = ^ f2 ≡ a ß . In contrast, the erfmdungs- proper method by a variable Vorschubeingriff. The feed of the tool (not shown) is indicated by the arrow 70.
Aufgrund von periodischen Profilspitzen der Werkstückoberfläche kommt es herkömmlich mit zunehmendem Schnittweg und zunehmender Schnittzeit zu ausgeprägten Verschleißkerben und Schartigkeiten im oberflächenerzeugenden Schneidenbereich, die die Werkstückoberflächengüte herabsetzen, Fig. 11. Im Vergleich dazu werden durch die Variation des Eingriffs periodische Profilspitzen der Werkstückoberfläche vermieden und reduziert. Infolge dessen treten geringere Verschleißkerben und Schartigkeiten auf, die über dem Schnittweg und der Schnittzeit zu einem wesentlich geringeren Ansteigen der Werkstückrauheiten, insbesondere der maximalen Rauhtiefe Rt oder der gemittelten Rauhtiefe Rz oder des Mittenrauh- wertes Ra führen. Obwohl sich durch das erfindungsgemäße Verfahren die kinematisch bedingte, theoretische Rauheit (Rtheo) erhöht, verbessert sich die Werkstückoberfläche, da der Einfluß der Schneidenschartigkeit auf die Werkstückoberflächen- güte gegenüber dem Einfluß der theoretischen Rauheit dominiert.Due to periodic profile peaks of the workpiece surface, with increasing cutting path and increasing cutting time, pronounced wear notches and scars in the surface-generating cutting area, which reduce the workpiece surface quality, occur conventionally. In comparison, the variation of the engagement avoids and reduces periodic profile peaks of the workpiece surface. As a result, lower wear notches and scars occur, which lead to a significantly lower increase in the workpiece roughness, in particular the maximum roughness depth R t or the average roughness depth R z or the average roughness value R a , above the cutting path and the cutting time. Although the kinematic, theoretical roughness (R theo ) is increased by the method according to the invention, the workpiece surface is improved, since the influence of the shear tolerances on the workpiece surface quality dominates the influence of the theoretical roughness.
Fig. 13 stellt ein Ausführungsbeispiel zur erfindungsgemäßen Variation des Arbeitseingriffs entlang dem Schnittweg beziehungsweise des Zerspanvorgangs im Vergleich zum Stand der Technik dar. Nach dem Stand der Technik bleibt der Arbeitseingriff während des Schnittwegs konstant, so daß immer derselbe oberflächen- erzeugende Schneidenbereich im Eingriff ist, wodurch dieser Schneidenbereich ausgeprägte Verschleißkerben und Schartigkeiten aufweist, und somit die Werkstück- oberflächengüte rasch abnimmt. Erfindungsgemäß variiert während des Schnittwegs der Arbeitseingriff, damit wird der oberflächenerzeugende Schneidenbereich gleichmäßiger belastet, so daß Verschleißkerben und Schartigkeiten im Schneidenbereich minimiert werden und die Werkstückrauheit nahezu konstant bleibt. Ein Anwendungsbeispiel zur Variation des Arbeitseingriffs ist die Feinstzerspanung mittels Hobeln, die in Fig. 15 dargestellt ist. Dabei wird mit einer scharfkantigen PCBN-Schneide gehärteter Stahl mit einer Härte von 50 - 54 HRC zerspant. Nach dem Stand der Technik steigen die Werkstückoberflächenkennwerte über dem Schnittweg bzw. der Schnittzeit deutlich an. Der Schneidkantenverschleiß weist systematische Verschleißkerben mit einer Teilung von ca. 0,01 mm (vgl. Fig. 11) entsprechend dem Arbeitseingriff ae = 0,01 mm auf. Durch die erfindungsgemäße Variation des Arbeitseingriffs um einen festgelegten Basis- Arbeitseingriff während der Bearbeitung wird der Ausbildung dieser Verschleißkerben entgegengewirkt. Die dadurch erreichte Senkung des Werkzeugverschleißes führt zu einer deutlichen Verbesserung der erzeugten Oberflächengüte. Vorteilhafterweise führt das erfindungsgemäße Verfahren zudem zu einer Verringerung der Zerspankräfte.Fig. 13 illustrates an embodiment of the invention for varying the working engagement along the cutting path or the cutting operation in comparison with the prior art. According to the prior art, the working engagement remains constant during the cutting path, so that always the same surface-generating cutting area is engaged, whereby this cutting area has pronounced wear notches and scars, and thus the workpiece surface quality decreases rapidly. According to the invention varies during the cutting path of the work, so that the surface-generating cutting area is loaded evenly, so that wear notches and scars are minimized in the cutting area and the workpiece roughness remains almost constant. An application example for varying the work engagement is the Feinstzerspanung by planing, which is shown in Fig. 15. In this process, hardened steel with a hardness of 50 - 54 HRC is machined with a sharp-edged PCBN cutting edge. According to the state of the art, the workpiece surface characteristic values increase significantly over the cutting path or the cutting time. The cutting edge wear has systematic wear notches with a pitch of about 0.01 mm (see Fig. 11) corresponding to the working engagement a e = 0.01 mm. The variation of the working engagement according to the invention by a defined basic working engagement during machining counteracts the formation of these wear notches. The resulting reduction in tool wear leads to a significant improvement in the surface finish produced. Advantageously, the inventive method also leads to a reduction of Zerspankräfte.
Bei der Erfindung wird die Änderung des Freiwinkels durch eine werkzeugseitige und/oder werkstückseitige Bewegung durchgeführt.In the invention, the change of the clearance angle is performed by a tool-side and / or workpiece-side movement.
Die Freiwinkeländerung erfolgt schrittweise oder kontinuierlich, wobei eine schrittweise Änderung des Freiwinkels vorzugsweise zwischen der Bearbeitung von aufeinander folgenden Werkstücken und/oder zwischen der Bearbeitung von zwei Konturelementen, eine kontinuierliche Änderung des Freiwinkels vorzugsweise während der Bearbeitung durchgeführt wird.The clearance angle change is gradual or continuous, wherein a stepwise change of the clearance angle is preferably carried out between the machining of successive workpieces and / or between the processing of two contour elements, a continuous change of the clearance angle, preferably during machining.
Der Freiwinkel kann nach vorgegebenen Schnittzeiten oder -wegen oder nach einer Anzahl bearbeiteter Werkstücke um einen Winkelbetrag basierend auf zuvor ermittelten Erfahrungswerten geändert werden.The clearance angle can be changed according to predetermined cutting times or paths or after a number of machined workpieces by an angular amount based on previously determined empirical values.
Auch kann der Freiwinkel während des Bearbeitungsprozesses stetig mit einer konstanten oder variablen Geschwindigkeit verändert werden, wobei keine Erfassung von Meßgrößen erfolgt.Also, the clearance angle during the machining process can be changed continuously at a constant or variable speed, with no detection of measured variables.
Alternativ kann die Änderung des Freiwinkels auf der Basis von direkt oder indirekt, in-prozeß oder prozeßintermittierend erfaßten Meßgrößen schrittweise oder stetig gesteuert oder geregelt werden. Beispielsweise kann der Freiwinkel und dessen verschleißbedingte Veränderung prozeßintermittierend auf bzw. an der Bearbeitungsmaschine nach verschiedenen Meßmethoden (z.B. optisch oder mechanisch abtastend) direkt oder aber über die Verschleißmarke indirekt gemessen werden. Alternativ läßt sich mit Hilfe von In-Prozeß-Meßgrößen, wie Kraft und/oder Moment und/ oder Dehnung und/oder Beschleunigung und/oder Acoustic Emission und/oder Temperatur und/ oder Strom und/oder Leistung, ein veränderter Freiwinkel indirekt detektieren. Über einen Regelkreis werden entsprechende Korrekturbewegungen für den Freiwinkel ausgeführt. Zudem berechnet die numerische Steuerung einen systematischen Fehler in der Form- und Maßgenauigkeit des Werkstücks, der aus der Änderung des Freiwinkels resultiert, und kompensiert diesen durch Korrekturbewegungen der Vorschubachsen.Alternatively, the change of the clearance angle can be controlled or regulated stepwise or continuously on the basis of directly or indirectly, in-process or process-intermittently detected measures. For example, the clearance angle and its wear-related change can be measured indirectly on the processing machine on or at the processing machine according to various measurement methods (for example optical or mechanical scanning) directly or else indirectly via the wear mark. Alternatively, a modified clearance angle can be indirectly detected with the aid of in-process measured variables, such as force and / or moment and / or strain and / or acceleration and / or acoustic emission and / or temperature and / or current and / or power. Corresponding correction movements for the clearance angle are carried out via a control loop. In addition, the numerical control calculates a systematic error in the shape and dimensional accuracy of the workpiece, resulting from the change of the clearance angle, and compensates for this by correcting movements of the feed axes.
Bei der Fertigbearbeitung verdient der Freiwinkel im konturerzeugenden Schneidenbereich (d.h. der Schneidenecke bzw. der Nebenschneide) besondere Beachtung, z.B. im Hinblick auf die Toleranzeinhaltung und/oder die Vermeidung thermo- mechanischer Schädigungen der Werkstückrandzone oder von Materialauf- klebungen/Scheinspanbildung auf der Freifläche. Deshalb erfolgt die Freiwinkeländerung etwa für diesen Bereich.In finishing, the clearance angle in the contour producing cutting area (i.e., the cutting edge) deserves particular attention, e.g. with regard to the compliance with tolerances and / or the avoidance of thermo-mechanical damage of the workpiece edge zone or of material deposits / fake chip formation on the free surface. Therefore, the clearance angle change is about for this area.
Auch kann die Freiwinkeländerung vorzugsweise für Schneidenpunkte erfolgen, an denen hohe Spanungsdicken vorliegen oder der Wirkfreiwinkel gering oder die Temperatur hoch ist. Diese Ausgestaltung ist beispielsweise vorteilhaft im Fall der Schruppbearbeitung und/oder aus Gründen der Bauteil- oder Werkzeugsteifigkeit und/oder zur Vermeidung von Schwingungen im Zerspanprozeß und/oder zur Verringerung des Wärmeeintrags in das Werkzeug.The free angle change can also be carried out preferably for cutting points at which high chip thicknesses are present or the effective clearance angle is low or the temperature is high. This embodiment is advantageous, for example, in the case of roughing and / or for reasons of component or tool rigidity and / or to avoid vibrations in the cutting process and / or to reduce the heat input into the tool.
Bei der Bearbeitung thermisch empfindlicher Werkstoffe, z.B. von Kunststoffen, können sich verschleißbedingt an der Werkzeugfreifläche Verklebungen aufbauen. Diese verhindern zunehmend die Ableitung der Zerspanungswärme in das Werkzeug. Die Temperatur steigt an und bei Überschreiten der zulässigen Temperatur wird der thermisch empfindliche Werkstoff im Randzonenbereich des Bauteils geschädigt. Die beschriebenen Vorgänge werden durch das erfindungsgemäße Verfahren vermindert bzw. eliminiert.When working on thermally sensitive materials, e.g. of plastics, can build up due to wear on the tool surface adhesive bonds. These increasingly prevent the dissipation of Zerspanungswärme in the tool. The temperature rises and when the permissible temperature is exceeded, the thermally sensitive material in the edge zone region of the component is damaged. The processes described are reduced or eliminated by the method according to the invention.
Bei der Bearbeitung mit thermisch empfindlichen Schneidstoffen wie HSS oder Diamant können diese infolge thermischer Überlastung abrupt versagen, wenn die Temperatur verschleißbedingt, insbesondere bei Zunahme des Freiflächenver- schleißes, einen zulässigen Grenzwert erreicht. Diesem bei HSS als Blankbremsung bekanntem Versagen läßt sich durch Freiwinkelerhöhung entgegenwirken.When working with thermally sensitive cutting materials such as HSS or diamond, they can abruptly fail as a result of thermal overload if the temperature reaches a permissible limit, especially when the free surface wear increases. This failure, which is known as HSS low-braking, can be counteracted by raising the clearance angle.
Alternativ kann die Freiwinkeländerung vorzugsweise für den Schneidenbereich erfolgen, der die Werkstückkontur in Richtung der geringsten Bauteilsteifigkeit bearbeitet bzw. der in Richtung der geringsten Werkzeugsteifigkeit zeigt, z.B. bei schlanken Wellen oder lang auskragenden schlanken Werkzeugen (z.B. Bohrstangen) in Radialrichtung.Alternatively, the clearance angle change may preferably be made for the cutting area which processes the workpiece contour in the direction of least component rigidity or which points in the direction of lowest tool rigidity, e.g. for slender shafts or long cantilever slender tools (e.g., drill rods) in the radial direction.
Wenn komplexe Werkstückgeometrien zu bearbeiten sind, wie z.B. Getriebewellen, Bremsscheiben, Kolben, Zahnflanken, profilierte Walzen, Formkavitäten, ändern sich die Eingriffsbedingungen schrittweise oder stetig während der Bearbeitung und damit wandert der Schneidenbereich auf der Schneide, für den die Freiwinkeländerung vorzunehmen ist. Die Erfindung sieht daher Verfahren und Vorrichtungen vor, um Freiwinkeländerungen in unterschiedlichen, vorzugsweise zwei unabhängigen Richtungen vornehmen zu können. Auch sind bewegte, insbesondere rotierende Werkzeuge mit motorisch in der Winkelorientierung steuerbaren Schneiden vorgesehen.When complex workpiece geometries are to be machined, such as gear shafts, brake discs, pistons, tooth flanks, profiled rollers, mold cavities, the engagement conditions change gradually or steadily during machining, and thus the cutting area travels on the cutting edge for which the clearance angle change is to be made. The invention therefore provides methods and devices in order to make free angle changes in different, preferably two independent directions. Also, moving, in particular rotating tools are provided with motor controllable in the angular orientation cutting.
Im Fall der Bearbeitung von Zylinder- und Planflächen, z.B. mit rhombischen Schneidplatten, wie sie bei Futter- und Wellenteilen häufig vorkommt, werden in einer Ausgestaltung des Verfahrens die Freiwinkeländerungen jeweils konturabhängig stärker radial oder axial durchgeführt, je nachdem, welches der die Freiwinkeländerung beeinflussenden Kriterien Vorrang hat. Im Fall der Schlichtbearbeitung kann dies z.B. der Freiwinkel am jeweils konturerzeugenden Schneidenbereich sein, im Falle der Schruppbearbeitung der Freiwinkel eines Schneidenbereichs der Hauptschneide zur Verminderung der Abrasion und/oder bei der Bearbeitung mit thermisch empfindlichen Schneidstoffen, wie HSS oder Diamant, zur Verminderung des Wärmeeintrags ins Werkzeug.In the case of machining cylinder and plane surfaces, e.g. With rhombic cutting inserts, as is often the case with feed and shaft parts, in one embodiment of the method, the free angle changes are performed depending on the contour more radially or axially, depending on which of the criteria influencing the free angle change priority. In the case of finishing, this may e.g. the clearance angle at each contour-generating cutting area, in the case of roughing the clearance angle of a cutting area of the main cutting to reduce abrasion and / or when working with thermally sensitive cutting materials, such as HSS or diamond, to reduce the heat input into the tool.
Die Freiwinkeländerung kann in wenigen betragsmäßig großen oder in vielen betragsmäßig kleinen Schritten erfolgen, Fig. 1 und Fig. 9. Im letztgenannten Fall kann die Erfindung auch dazu genutzt werden, anstelle einer Standwegverlängerung eine Verbesserung der Werkstückqualität dadurch zu erreichen, daß Schwankungen der qualitätsbestimmenden Prozeßkenngrößen (z.B. Zerspankraft und/oder Temperatur) deutlich vermindert werden.In the latter case, the invention can also be used instead of a Standwegverlängerung an improvement in workpiece quality thereby achieve that fluctuations in the quality-determining process parameters (For example, cutting force and / or temperature) are significantly reduced.
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft die Oberflächengüte. Die Oberflächengüte des Werkstücks wird bestimmt durch die kinematische, d.h. theoretische Rauheit des Schneidenprofils, weiterhin durch die Schartigkeit der neuen Schneide, weiterhin durch die Oberflächengüte von Span- und Freifläche sowie durch werkstoffbedingte Einflüsse, wie Aufbauschneidenbildung und Ausbrüche von Werkstoffpartikeln, Verklebungen von Werkstoffabtrag auf der Freifläche. Durch Verschleiß können sich das Schneidenprofil und die Schartigkeit der Schneide (z.B. lokale Defekte wie Bröckelungen, Ausbrüche) sowie die Oberflächengüte der Span- und der Freifläche ändern, wodurch die Oberflächengüte des Werkstücks beeinflußt wird.The second aspect of the invention relates to the surface quality. The surface quality of the workpiece is determined by the kinematic, ie theoretical roughness of the cutting profile, further by the chipping of the new cutting edge, further by the surface quality of chip and flank surface and by material-related influences, such as built-up edge and breakouts of material particles, Bonding of material removal on the open space. As a result of wear, the cutting edge profile and the pungency of the cutting edge (eg local defects such as chipping, eruptions) as well as the surface quality of the chip and the flank face can change, which influences the surface quality of the workpiece.
Die theoretische Rauheit Rtheo wird durch den Vorschubeingriff af bzw. den Arbeitseingriff ae bestimmt. Rtheo nimmt mit af bzw. ae progressiv, bei rundem Schneidenprofil etwa quadratisch zu.The theoretical roughness R theo is determined by the feed advance a f and the working engagement a e . R t h eo progressively increases with af or ae, and roughly quadratically with a round cutting profile.
Bei der Schlichtbearbeitung ist vielfach der Einfluß der Schneidenschartigkeit („Schnittflächenrauheit") auf die Oberflächengüte des Werkstücks im Vergleich zum Einfluß des Schneidenprofils (theoretische Rauheit) von erheblicher Bedeutung. Dies kommt beispielsweise darin zum Ausdruck, daß gemessene Werkstückoberflächenkennwerte, wie die gemittelte Rauheit R2 oder die maximale Rauheit Rt) mehr als doppelt bis viermal so groß sind wie die theoretische Rauheit Rtheo- Dementsprechend können af oder ae in Grenzen variiert werden, ohne daß sich die Werkstückoberfläche verschlechtert.In the finishing process, the influence of the cutting edge roughness ("cut surface roughness") on the surface quality of the workpiece in comparison to the influence of the cutting profile (theoretical roughness) is of considerable importance, for example in that measured workpiece surface characteristics, such as the average roughness R 2 or the maximum roughness R t) is more than twice to four times the theoretical roughness R theo - Accordingly, a f or a e can be varied within limits without the workpiece surface deteriorating.
Lokale Beanspruchungen und Defekte der Schneide können systematische und zufallige Ursachen haben. Zu den systematischen Ursachen zählt die Bildung von Verschleißkerben, hervorgerufen z.B. durch stark verfestigte oder elastisch rückfedernde Bereiche der Werkstückrandzone, vor allem an den Enden des Spanungsquerschnitts. Bei konstantem af bzw. ae, konstanter Schneidenneigung und konstantem Einstellwinkel hat stets der gleiche Schneidenbereich Kontakt bzw. periodisch wiederholten Kontakt mit dem verfestigten bzw. elastisch rückfedernden Werkstückoberflächenbereich. Dabei ist der besagte Schneidenbereich für die Ausbildung der Schnittflächenrauheit verantwortlich, so daß sich die zuvor beschriebenen Beanspruchungen stark verschleißfördernd im Sinne einer sich verschlechternden Werkstückoberflächengüte auswirken. Erfindungsgemäß wird der Eingriff der Schneide tangential zur erzeugten Werkstückoberfläche während der Einsatzdauer des Werkzeugs verändert, indem Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück den Vorschub- und/oder Schnittbewegungen überlagert werden. Diese führen zu einer Variation des Vorschubeingriffs oder des Arbeitseingriffs oder des Neigungswinkels λ. Dadurch wird bewirkt, daß vor allem die oberflächenbeeinflussenden Verschleißkerben auf unterschiedliche Schneidenbereiche verteilt werden, wodurch eine höhere Werkstückoberflächengüte zu erzielen ist. Die Variation des Vorschubeingriffs oder des Arbeitseingriffs liegt im Bereich von ±5 % bis ±60 %, vorzugsweise ±10 % bis ±30 %, die Variation des Neigungswinkels λ liegt im Bereich von +/- 30 Grad, vorzugsweise von +/- 10 Grad. Die Variation erfolgt in Stufen oder alternierend um einen festgelegten Basiswert.Local stresses and defects of the cutting edge can have systematic and random causes. Among the systematic causes is the formation of wear notches, caused for example by strongly solidified or elastically rebounding areas of the workpiece edge zone, especially at the ends of the chip cross section. With constant a f or a e , constant cutting edge inclination and constant setting angle, the same cutting area always has contact or periodically repeated contact with the solidified or elastically rebounding workpiece surface area. In this case, the said cutting area is responsible for the formation of the cut surface roughness, so that the stresses described above strongly wear-promoting in the sense of deteriorating Affect workpiece surface quality. According to the invention the engagement of the cutting edge is changed tangentially to the workpiece surface produced during the period of use of the tool by relative movements between the tool and the workpiece are superimposed on the feed and / or cutting movements. These lead to a variation of the Vorschubeingriffs or the working engagement or the inclination angle λ. This causes, in particular, the surface-influencing wear notches to be distributed to different cutting areas, whereby a higher workpiece surface quality can be achieved. The variation of the thrust engagement or the working engagement is in the range of ± 5% to ± 60%, preferably ± 10% to ± 30%, the variation of the inclination angle λ is in the range of +/- 30 degrees, preferably +/- 10 degrees , The variation occurs in stages or alternately around a fixed underlying.
Die Änderung des Vorschubeingriffs oder des Arbeitseingriffs wird durch eine werkzeugseitige und/oder werkstückseitige Bewegung durchgeführt.The change of the feed engagement or the work operation is performed by a tool side and / or workpiece side movement.
Die Änderung des Vorschubeingriffs oder des Arbeitseingriffs kann schrittweise erfolgen, wobei eine schrittweise Änderung vorzugsweise zwischen der Bearbeitung von aufeinander folgenden Werkstücken und/oder zwischen der Bearbeitung von zwei Konturelementen und/oder Schnittwegen durchgeführt wird.The change of the feed engagement or the working engagement may be made stepwise, wherein a stepwise change is preferably made between the machining of successive workpieces and / or between the machining of two contour elements and / or cutting paths.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Vorschubeingriff oder der Arbeitseingriff nach einer vorgegebenen Anzahl von Schnittwegen in diskreten Schritten variiert, die in einem festgelegten Intervall liegen und auf zuvor ermittelten Erfahrungswerten basieren. Beim Feinsthobeln beträgt beispielsweise der Arbeitseingriff ae = 0,008 / 0,01 / 0,012 / 0,01 / 0,008 / 0,01 mm usw..In a further embodiment of the invention, the feed intervention or the working intervention is varied after a predetermined number of cutting paths in discrete steps, which lie within a defined interval and are based on previously determined empirical values. In fine planing, for example, the working engagement a e = 0.008 / 0.01 / 0.012 / 0.01 / 0.008 / 0.01 mm, etc.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß der Vorschubeingriff oder der Arbeitseingriff während des Schnittweges stetig mit einer konstanten oder variablen Geschwindigkeit verändert wird, wobei keine Erfassung von Meßgrößen vorliegt.Another possible embodiment of the method according to the invention is that the feed advance or the working engagement during the cutting path is changed continuously at a constant or variable speed, wherein there is no detection of measured variables.
Eine verbesserte Werkstückoberflächengüte wird dann erreicht, wenn beispielsweise beim Drehen oder Fräsen oder Breitschlichtfräsen die Bedingung Vorschubeingriff af « oberflächenerzeugender Schneideckenradius r£ oder beim Hobeln, Stoßen oder Fräsen die Bedingung ae « r£ bzw. aε « d erfüllt ist. Die Oberflächengüten des Werkstücks können durch das Breitschlichten und/oder durch Wendeschneidplatten mit Breitschlicht- („Wiper"-) Geometrien verbessert werden. Während der Schnittzeit entsteht im oberflächenerzeugenden Schneidenbereich ein Kerbverschleiß, wodurch die Oberflächengüte abnimmt und somit die Einsatzzeit der Schneide begrenzt. Da der Schneidenradius im oberflächenerzeugenden Schneidenbereich deutlich größer als der Eingriff ist, kann durch einen variierenden Eingriff die Bildung eines Kerbverschleißes hinausgezögert oder vermindert werden.An improved workpiece surface quality is achieved when, for example, when turning or milling or Breitschlichtfräsen the condition Vorschubeingriff a f 'surface-generating Schneckenckenradius r £ or planing, bumping or milling the condition a e «r £ and a ε « d is met. The surface finish of the workpiece can be improved by wiping and / or indexable inserts with wiper geometries During the cutting time, notch wear occurs in the surface-forming cutting area, which reduces the surface finish and thus limits the cutting edge life Cutting radius in the surface-generating cutting area is significantly larger than the engagement, the formation of a notch wear can be delayed or reduced by a varying intervention.
Auch kann die Neigung der Schneide im oberflächenerzeugenden Schneidenbereich variiert werden.Also, the inclination of the cutting edge in the surface-generating cutting area can be varied.
Fig. 16 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung für die Vergrößerung des Freiwinkels an zylindrischen Umfangsflächen, an steigenden und fallenden, z.B. kegeligen oder torischen Konturen sowie an steigenden und fallenden Planflächen mit Hilfe der Achsen X, Z und der Verstellachse R, wobei die R- Achse etwa in der XY- Ebene angeordnet wird. Der aktive Schneidenpunkt des Werkzeugs 62 befindet sich in einem Abstand U zur Rotationsachse R und liegt bei der Außenbearbeitung auf der der Schnittrichtung zugewandten Seite, bei der Innenbearbeitung auf der der Schnittrichtung abgewandten Seite. Diese Anordnung eignet sich beispielsweise für scheibenförmige und wellenförmige Werkstücke. Auch kann die R- Achse gegenüber der X-Achse geneigt angeordnet werden.Fig. 16 shows a further preferred embodiment for increasing the clearance angle on cylindrical peripheral surfaces, on rising and falling, eg conical or toric contours and on rising and falling plane surfaces using the axes X, Z and the adjustment axis R, wherein the R axis is arranged approximately in the XY plane. The active cutting point of the tool 62 is located at a distance U to the rotation axis R and is in the external machining on the cutting direction facing side, in the internal machining on the side facing away from the cutting direction. This arrangement is suitable for example disk-shaped and wavy workpieces. Also, the R-axis may be inclined relative to the X-axis.
Fig. 17 zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei der eine in der Maschine vorhandene Rotationsachse B, die gegenüber der Z-Achse in einem Abstand, d.h. windschief angeordnet ist, dazu genutzt wird, den Freiwinkel bei der Bearbeitung von ringförmigen Planflächen, z.B. Anlageflächen / Planschultern von Wellen zu vergrößern. Dabei wird die Schneide in einer Höhe H angeordnet, die das 0.6- bis 0.95-fache des inneren Ringflächenradius rwsτmin beträgt.Fig. 17 shows a further embodiment in which an in-machine rotational axis B which is spaced from the Z-axis, i. skewed, is used to adjust the clearance angle when machining annular plane surfaces, e.g. Increase contact surfaces / plan shoulders of waves. In this case, the cutting edge is arranged at a height H which is 0.6 to 0.95 times the inner ring surface radius rwsτmin.
Bei einem Werkzeugrevolver hängt die Freiwinkelerhöhung a hauptsächlich vom Verhältnis zwischen Abstand Schneidenpunkt zur Revolverdrehachse ΓR und vom Werkstücksradius ΓWST ab. Ist der Abstand Schneidenpunkt zur Revolverdrehachse ΓR deutlich größer als der Werkstückradius r\ysτ (ΓR » ΓWST), wie z.B. bei der Wellenbearbeitung, dann gilt, daß die Verstellung vorzugsweise von Motoren mit Untersetzungen und/oder Torque-Motoren ausgeführt wird, da diese Bewegungen 6R von wenigen Winkelminuten von vorzugsweise < 0,5°, speziell < 0,l°, realisieren können, vgl. Fig. 18. Die Motoren mit Untersetzungen sind elektrisch, z.B. Gleichstrommotor, Drehstrommotor und Schrittmotor, oder hydraulisch auszuführen. Alternativ zu Torque-Motoren, die auf Grund eines hohen Drehmoments eine kontinuierliche Verstellung des Freiwinkels ermöglichen, können mit einem Motor mit Untersetzung genutzt werden, mit denen vorzugsweise diskontinuierliche Zustellungen vorgenommen werden. Vorzugsweise wird die Verstellachse während der Bearbeitung durch eine Bremse oder schaltbare Kupplung geklemmt, um die Steifigkeit zu erhöhen und speziell bei einer Getriebeuntersetzung das Spiel zu eliminieren.In the case of a tool turret, the clearance angle increase a depends mainly on the ratio between the distance cutting point to the turret rotation axis Γ R and the workpiece radius Γ WST . If the distance cutting point to the turret axis of rotation Γ R is significantly greater than the workpiece radius r \ysτ (Γ R »ΓW ST ), eg during shaft machining, then the adjustment is preferably carried out by motors with reduction gears and / or torque motors, since these movements can realize 6 R of a few angular minutes of preferably <0.5 °, especially <0, l °, cf. Fig. 18. The motors with reduction ratios are electric, eg DC motor, three-phase motor and stepper motor, or hydraulically. As an alternative to torque motors, which allow continuous adjustment of the clearance angle due to a high torque, can be used with a motor with reduction, with which preferably discontinuous deliveries are made. Preferably, the adjustment axis is clamped during machining by a brake or shiftable clutch in order to increase the rigidity and to eliminate the game especially in a gear reduction.
Bei nahezu gleichem Abstand Schneidenpunkt zur Revolverdrehachse rR und Werkstückradius r\vsτ (ΓR ~ ΓWST), wie z.B. bei der Bremsscheibe, oder bei einem deutlichen größeren Werkstückradius ΓWST gegenüber dem Abstand Schneidenpunkt zur Revolverdrehachse ΓRR « r\vsτ), wie z.B. bei der Walzenbearbeitung, gilt, die Verstellung des Revolvers vorzugsweise durch ein Motor mit Untersetzung und/oder ein Torque-Motor und/oder eine Verzahnungen und/oder eine Kupplung zu realisieren, da der Revolver um größere Winkelinkremente, d.h. mehrere Winkelgrade, zu verstellen ist. Vorzugsweise kann die Verstellung mittels Verzahnungen und/oder Kupplungen in diskreten Schritten und außerhalb des Schneideneingriffs erfolgen.At almost the same distance, the cutting point to the turret axis of rotation r R and workpiece radius r \ vsτ (ΓR ~ Γ WST ), such as the brake disc, or at a Clearly larger workpiece radius Γ WST compared to the distance cutting point to the turret axis of rotation Γ RR «r \ vsτ), such as during roll machining, the adjustment of the turret preferably by a motor with a reduction and / or a torque motor and / or To realize a teeth and / or a clutch, since the turret to larger angle increments, ie, multiple degrees to adjust. Preferably, the adjustment by means of gears and / or clutches can be done in discrete steps and outside the cutting engagement.
Bei überwiegender oder ausschließlicher Planflächenbearbeitung, z.B. Bremsscheiben und Flansche, ist für eine Freiwinkeländerung vorzugsweise die Verstellachse unter einem Winkel von höchstens 30°, weiter bevorzugt unter höchstens 20° zur Normalen der Planfläche anzuordnen, da die effektive Winkeländerung nur durch eine Drehung des Revolvers erreicht wird. An Planflächen stellt sich eine maximale Freiwinkeländerung ein, wenn die Revolverdrehachse im Schneidenpunkt senkrecht zur Flächennormalen der Werkstückplanfläche steht.For predominant or exclusive planar machining, e.g. Brake discs and flanges, for a clearance angle change is preferably to arrange the adjustment at an angle of at most 30 °, more preferably at most 20 ° to the normal of the plane surface, since the effective angle change is achieved only by a rotation of the revolver. On flat surfaces, a maximum clearance angle change occurs when the turret axis of rotation is perpendicular to the surface normal of the workpiece surface at the cutting point.
Zur Planflächenbearbeitung kann der Freiwinkel mit relativ kleinen Durchmesserdifferenzen beim Einsatz von vorzugsweise Stechwerkzeugen erhöht werden, wenn die Drehbewegung des Revolvers durch eine zur Flächennormale des Werkstücks tangential angeordnete Rotationsachse erfolgt. Dabei sollte vorzugsweise die Höhe H, die den Abstand des Schneidenpunktes zur Drehachse des Werkstücks darstellt, kleiner oder gleich des minimalen Werkstückdurchmessers rwsT.mm sein. Bei einem Planeinstechen, d.h. der Werkstückdurchmesser ist konstant (ΓWST = konst), kann die Radiuslage der Schneide über die axial angeordnete Achse korrigiert werden. Dabei wird die Höhe H vorzugsweise zu H = 0,7 ... 0,95 • rWsτ gewählt. For planar machining of the clearance angle can be increased with relatively small diameter differences in the use of preferably piercing tools when the rotational movement of the revolver is carried out by a plane normal to the workpiece tangentially arranged axis of rotation. In this case, preferably the height H, which represents the distance of the cutting point to the axis of rotation of the workpiece, should be less than or equal to the minimum workpiece diameter rws T.mm. With a plan grooving, ie the workpiece diameter is constant (Γ WST = const), the radius position of the cutting edge can be corrected via the axially arranged axis. In this case, the height H is preferably chosen to be H = 0.7... 0.95. R W sτ.

Claims

Ansprüche: Claims:
1. Verfahren zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken mit einem Werkzeug, das mindestens eine Schneide aufweist, die eine Spanfläche und eine Freifläche besitzt, welche entlang der Schneide bei der Bearbeitung einen Freiwinkel mit der Werkstückoberfläche einschließt, wobei in einem ersten Abschnitt der Freiwinkel verschleißbedingt während der Bearbeitung abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück erfolgt, die der Vorschub- und/oder Schnittbewegung überlagert ist und die den Freiwinkel im ersten Abschnitt vergrößert.A method of machining workpieces with a tool having at least one cutting edge having a rake surface and a flank which includes a clearance angle along the cutting edge during machining with the workpiece surface, wherein in a first portion the clearance angle is due to wear during the operation Processing decreases, characterized in that a relative movement between the tool and workpiece takes place, which is superimposed on the feed and / or cutting movement and which increases the clearance angle in the first section.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiwinkel verändert wird, während die Schneide mit dem Werkstück in Eingriff steht.2. The method according to claim 1, characterized in that the clearance angle is changed while the cutting edge is engaged with the workpiece.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiwinkel kontinuierlich verändert wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the clearance angle is changed continuously.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung translatorisch und/oder rotatorisch erfolgt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the relative movement is translational and / or rotational.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Freiwinkels werkzeugseitig und/oder werkstückseitig erfolgt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the change of the clearance angle on the tool side and / or workpiece side.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiwinkel zwischen zwei Bearbeitungsschritten verändert wird.6. The method according to claim 1, characterized in that the clearance angle between two processing steps is changed.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Bearbeitungsabschnitte durch die Bearbeitung von zwei Werkstücken gebildet werden. 7. The method according to claim 6, characterized in that the two processing sections are formed by the machining of two workpieces.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Bearbeitungsabschnitte durch die Bearbeitung von zwei Konturelementen an einem oder mehreren Werkstücken gebildet werden.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the two processing sections are formed by the processing of two contour elements on one or more workpieces.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung des Freiwinkels nach einer Änderung eine verschleißbedingte Abnahme des Freiwinkels teilweise ausgleicht.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the increase in the clearance angle after a change compensates for a wear-related decrease in the clearance angle partially.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des ersten Abschnitts bei der wiederholten Relativbewegung gleich bleibt.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the length of the first portion remains the same in the repeated relative movement.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiwinkel in zwei unabhängigen Richtungen verändert wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the clearance angle is changed in two independent directions.
12. Verfahren zum Schlichten eines Werkstücks aus einem schwer zerspanbaren Material mit einem Werkzeug, das mindestens eine Schneide besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriff des Werkzeugs in der Arbeitsebene während des Arbeitsvorgangs verändert wird, ohne daß das Werkzeug während des Zerspanvorgangs außer Eingriff gelangt.12. A method of finishing a workpiece from a material difficult to machine with a tool having at least one cutting edge, characterized in that the engagement of the tool is changed in the working plane during the work process, without the tool is disengaged during the Zerspanvorgangs.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des Eingriffs von einem Basiseingriff ausgeht und innerhalb von einem vorbestimmten Intervall variiert wird.13. The method according to claim 12, characterized in that the change of the engagement starts from a base engagement and is varied within a predetermined interval.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Variation des Eingriffs während oder zwischen zwei Zerspanvorgängen erfolgt. 14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that the variation of the engagement takes place during or between two Zerspanvorgängen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiwinkel gemäß einem der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 verändert wird.15. The method according to any one of claims 12 to 14, characterized in that the clearance angle is changed according to one of the methods according to one of claims 1 to 11.
16. Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken mit einem Werkzeugträger mit mindestens einem Werkzeug, das mindestens eine Schneide aufweist, welche eine Spanfläche und eine Freifläche besitzt, die entlang der Schneide bei der Bearbeitung einen Freiwinkel mit der Werkstückoberfläche einschließt, wobei Mittel vorgesehen sind, um eine relative Position von Werkstück und Werkzeug derart zu verstellen, daß der Freiwinkel sich in einem ersten Abschnitt, in dem der Freiwinkel verschleißbedingt während der Bearbeitung abnimmt, vergrößert, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung des Freiwinkels in dem ersten Abschnitt eine Drehbewegung und/oder Verschiebung / Translationsbewegung des Werkzeugträgers erfolgt.16. An apparatus for machining workpieces with a tool carrier having at least one tool having at least one cutting edge, which has a rake face and a flank, which includes along the cutting edge during machining a clearance angle with the workpiece surface, wherein means are provided to to adjust a relative position of the workpiece and the tool such that the clearance angle increases in a first portion in which the clearance angle decreases due to wear during machining, characterized in that to increase the clearance angle in the first section, a rotational movement and / or displacement / Translational movement of the tool carrier takes place.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkzeugmaschinenträger ein Werkzeugrevolver vorgesehen ist, durch dessen Bewegung der Freiwinkel verstellt wird.17. The apparatus according to claim 16, characterized in that a tool turret is provided as a machine tool carrier, is adjusted by the movement of the clearance angle.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugrevolver eine Verzahnung und/oder einen Motor mit Untersetzung und/oder einen Torque-Motor und/oder eine Kupplung aufweist.18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the tool turret has a toothing and / or a motor with reduction and / or a torque motor and / or a coupling.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellbewegung durch einen CNC-angesteuerten Motor mit Untersetzung realisiert wird, wobei die Winkelinkremente vorzugsweise < 0,5°, speziell < 0,1° betragen. 19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the adjusting movement is realized by a CNC-driven motor with reduction, wherein the angle increments preferably <0.5 °, especially <0.1 °.
20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein Torque-Motor ist, wobei vorzugsweise der Abstand des Schneidenpunktes zur Revolverdrehachse rR deutlich größer als der bearbeitbare Werkstückradius ΓWST ist.20. The apparatus according to claim 17, characterized in that the drive is a torque motor, wherein preferably the distance of the cutting point to the turret axis of rotation r R is significantly greater than the machinable workpiece radius Γ WST .
21. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor mit Untersetzung während der Bearbeitung durch eine Bremse oder schaltbare Kupplung geklemmt ist.21. The apparatus according to claim 18, characterized in that the motor is clamped with reduction during processing by a brake or shiftable clutch.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellachse windschief zur Rotationsachse des Werkstücks angeordnet ist.22. Device according to one of claims 16 to 21, characterized in that the adjusting axis is arranged skewed to the axis of rotation of the workpiece.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Werkzeugrevolvers zur Freiwinkeländerung durch mindestens eine weitere translatorische Achse und/oder rotatorische Achse überlagert wird. 23. Device according to one of claims 17 to 22, characterized in that the movement of the tool turret is superimposed for free angle change by at least one further translational axis and / or rotational axis.
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