VERWENDUNG EINER VORRICHTUNG ZUM SPANENDEN DREHBEARBEITEN |
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申请号 | EP11723184.5 | 申请日 | 2011-06-01 | 公开(公告)号 | EP2582480B1 | 公开(公告)日 | 2015-01-14 |
申请人 | J.G. Weisser Söhne GmbH & Co. KG; | 发明人 | KUMMER, Norbert; KLAUS, Peter; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | |||||||
说明书全文 | Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer Vorrichtung zum spanenden Drehbearbeiten rotationssymmetrischer Flächen eines Werkstücks mit einem rotierenden Antrieb des gespannten Werkstücks, wobei die Rotation des Werkstücks die Schnittgeschwindigkeit der Bearbeitung bewirkt, mit einem Werkzeug mit einer Schneide und mit einem Vorschub des Werkzeugs, dessen Vorschubgeschwindigkeit wesentlich geringer als die Schnittgeschwindigkeit ist und durch welchen die Schneide mit einer entlang der Schneide wandernden Wirkstelle mit dem Werkstück in Eingriff kommt, wobei das Werkzeug mit der Schneide um eine Werkzeugrotationsachse schwenkbar angeordnet ist und wobei die Schneide am Werkzeug so ausgerichtet ist, dass die Schneide eine die Werkzeugrotationsachse enthaltende Axialebene schräg durchstößt. Durch die schräge Ausrichtung der Schneide in Bezug auf die Axialebene wird erreicht, dass die Schneide mit der Axialebene an ihrem Durchstoßpunkt einen von Null verschiedenen Winkel einschließt und die Axialebene somit transversal schneidet. Durch die schräge Ausrichtung kommen daher die Abschnitte der Schneide längs ihres Verlaufs nicht gleichzeitig, sondern nacheinander am Werkstück in Angriff, so dass der jeweils eine spanende Drehbearbeitung bewirkende Schneidenabschnitt und der am Werkstück momentan bearbeitete Umfang miteinander axial, also parallel zur Rotationsachse des Werkstücks, wandern, ohne dass das Werkzeug oder das Werkstück in dieser Richtung verfahren werden müssen. Dies kann vorteilhaft für ein drallfreies Drehen verwendet werden. Eine derartige Vorrichtung ist aus Aus Aus Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Standzeit des Werkzeugs und insbesondere der Schneide verlängert ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale von Anspruch 1. Die überraschende Lösung dieser scheinbar widersprüchlichen Aufgabe besteht somit insbesondere darin, dass das Werkzeug eine zweite Schneide aufweist, die zu der ersten Schneide um einen Drehwinkel um die Werkzeugrotationsachse versetzt angeordnet und ausgerichtet ist und zusammen mit der ersten Schneide auf einer Vorschubbahn bewegbar ist, wobei die in Vorschubrichtung des Werkzeugs vordere Schneide eine Schrupp-Schneide und die zweite Schneide eine Schlicht-Schneide ist. Die Schneide kann hierbei erfindungsgemäß einen geradlinigen oder einen gekrümmten Verlauf aufweisen, wobei eine Form der Schneide, durch welche zumindest in Eingriffsposition des Werkzeugs eine zur Werkzeugrotationsachse koaxiale Schraubenlinie zumindest näherungsweise oder exakt beschrieben ist, zur Erreichung eines drallfreien Drehens besonders günstig und daher bevorzugt ist. Insbesondere kann daher eine erfindungsgemäße Lösung darin bestehen, dass bei einer Vorrichtung zum spanenden Drehbearbeiten rotationssymmetrischer Flächen eines Werkstücks mit einem rotierenden Antrieb des gespannten Werkstücks, wobei die Rotation des Werkstücks die Schnittgeschwindigkeit der Bearbeitung bewirkt, mit einem Werkzeug mit einer Schneide und mit einem Vorschub des Werkzeugs, dessen Vorschubgeschwindigkeit wesentlich geringer als die Schnittgeschwindigkeit ist und durch welche die Schneide mit einer entlang der Schneide wandernden Wirkstelle mit dem Werkstück in Eingriff kommt, wobei das Werkzeug um eine Werkzeugrotationsachse bewegbar ist, so dass die Schneide auf einer kreisbogenförmigen Vorschubbahn bewegt wird, und wobei die Schneide die Form einer zur Werkzeugrotationsachse koaxialen Schraubenlinie aufweist, vorgesehen ist, wobei das Werkzeug eine zweite Schneide aufweist, die parallel zu der ersten Schneide angeordnet und zusammen mit dieser auf einer kreisbogenförmigen Vorschubbahn bewegbar ist, und wobei auch die zweite Schneide die Form einer zur gemeinsamen Werkzeugrotationsachse koaxialen Schraubenlinie aufweist, wobei die in Vorschubrichtung des Werkzeuges vordere Schneide eine Schrupp-Schneide und die zweite Schneide eine Schlicht-Schneide ist. Unter der Schneide eines Werkzeugs wird die vordere Kante des Werkzeugs, welche bei der Drehbearbeitung die Abmessung des bearbeiteten Werkstücks bestimmt, verstanden. Zwar ist es aus Diese Kombination einer Schrupp-Schneide mit einer Schlicht-Schneide ermöglicht dem Benutzer bei einer Werkstückaufspannung dessen Schruppen und in einer Fortsetzung der Vorschubbewegung des Werkzeugs auch dessen Schlichten, wobei gleichzeitig die Standzeit des Werkzeugs beziehungsweise der Schneiden aufgrund dieser Aufteilung verlängert wird. Vor allem die Schlicht-Schneide kann eine wesentlich höhere Standzeit haben. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schneiden jeweils geradlinig ausgebildet sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Werkzeuge besonders einfach fertigbar sind. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schneiden die Form einer zur Werkzeugrotationsachse koaxialen Schraubenlinie aufweisen. Von Vorteil ist dabei, dass zusätzliche Ausgleichsbewegungen am Werkzeug oder Werkstück zur Erreichung einer Zylinderform ganz oder nahezu vollständig verzichtbar sind. Es kann vorgesehen sein, dass die Vorschubbahn kreisbogenförmig ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Bewegung mit einer geringen Anzahl von Vorschub- und/oder Zustellantrieben und mit geringem Regelungsaufwand ausführbar ist. Besonders günstig ist es, wenn die Schneiden entlang ihrer Verlaufsrichtungen zueinander einen gleichbleibenden Abstand einhalten. Von Vorteil ist dabei, dass einfache geometrische Verhältnisse erreicht werden und dass der zeitliche Abstand, mit welchem die einzelnen Abschnitte der Schneiden jeweils nacheinander am Werkstück in Eingriff kommen, bei gleichbleibender Schwenkbewegung des Werkzeugs um die Werkzeugrotationsachse für alle drehbearbeiteten axialen Positionen gleich bleibt. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Vorschub des Werkzeugs zur Ausführung einer der Schwenkbewegung des Werkzeugs um die Werkzeugrotationsachse überlagerten Ausgleichsbewegung des Werkzeugs zum drallfreien Drehen eingerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass auf einfache Weise Abweichungen von der theoretischen, idealen Schraubenlinienform der Schneide, wie sie sich beispielsweise bei einer geradlinigen Schneide notwendig ergeben, ausgleichbar sind. Besonders günstig ist es, wenn der Vorschub des Werkzeugs zur Ausführung einer radial zur Werkzeugrotationsachse ausgerichteten Ausgleichsbewegung eingerichtet ist oder wenn der Vorschub des Werkzeugs zur Ausführung einer radial zu einer Werkstückrotationsachse ausgerichteten Ausgleichsbewegung eingerichtet ist. Der in Vorschubrichtung vorhandene Abstand der Schlicht-Schneide von der Schrupp-Schneide kann etwa der Vorschubbewegung der Schrupp-Schneide für eine Umfangsbearbeitung des Werkstücks entsprechen, so dass die Schlicht-Schneide bei Fortsetzung des Vorschubs des Werkzeugs nach Beendigung des Schrupp-Vorganges mit dem Werkstück in Eingriff gelangt und in Eingriff ist. Durch geschickte Wahl des Abstandes der beiden Schneiden kann also der Schlicht-Vorgang sich unmittelbar an den Schrupp-Vorgang anschließen, so dass einerseits die Schlicht-Schneide geschont wird, weil sie eine schon bearbeitete Oberfläche vorfindet, ohne dass andererseits ein erheblicher Zeitverlust entsteht. Besonders günstig ist es dabei, wenn die Schrupp-Schneide und die Schlicht-Schneide an einem gemeinsamen Halter angeordnet sind. Dadurch wird die sich fortsetzende Vorschubbewegung der beiden Schneiden in dem gewünschten Abstand hintereinander auf einfache Weise sichergestellt. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Schrupp-Schneide und die Schlicht-Schneide über den Halter in einer gemeinsamen Aufnahme an einem Werkzeugrevolver angeordnet werden können. Der Halter für die beiden Schneiden kann in deren Befestigungsbereich eine in Vorschubrichtung orientierte Verbreiterung aufweisen, an welcher die wenigstens zwei Schneiden in Vorschubrichtung hintereinander angeordnet sind. Durch die Verbreiterung kann der erwünschte und erforderliche Abstand der beiden Schneiden auf einfache Weise vorgesehen und eingehalten werden. Günstig ist es, wenn wenigstens eine der Schneiden oder alle Schneiden insbesondere einzeln auswechselbar sind. Je nach Verschleiß kann dann eine Schneide ausgewechselt werden, wobei in der Regel die Schrupp-Schneide zuerst auszuwechseln sein wird. Die Schraubenlinien der Schneiden können eine Steigung mit einem Steigungswinkel zwischen 0° und 90°, vorzugsweise zwischen 15° und 45° aufweisen und der Steigungswinkel kann in Bezug auf die Vorschubrichtung positiv oder negativ sein. Diese Form der Schraubenlinie hat sich schon bei der Vorrichtung gemäß Sofern die Schneiden von der Schraubenlinienform abweichen, beispielsweise geradlinig oder beliebig gekrümmt ausgeführt sind, kann entsprechend vorgesehen sein, dass die Schneiden tangential zu Schraubenlinien, welche eine Steigung mit einem Steigungswinkel zwischen 0° und 90°, vorzugsweise zwischen 15° und 45°, aufweisen, ausgerichtet sind, wobei der Steigungswinkel im Bezug auf die Vorschubrichtung positiv oder negativ ist. Hierbei bedeutet die tangentiale Ausrichtung der Schneide zur (gedachten) Schraubenlinie, dass die durch die Schneide beschriebene eindimensionale Kurve die Schraubenlinie in einem Punkt derart berührt und sich an die Schraubenlinie anschmiegt, dass der Tangentialvektor an die Schneide im Berührungspunkt parallel zu dem Tangentialvektor an die Schraubenlinie verläuft, so dass beide Tangentialvektoren auf derselben Geraden liegen. Ein Spezialfall der tangentialen Ausrichtung stellt die Ausrichtung einer geradlinigen Schneide entlang eines Tangentialvektors an die Schraubenlinie dar, es ist jedoch auch eine tangentiale Ausrichtung einer gekrümmten Schneide zu einer Schraubenlinie möglich. Mit anderen Worten berühren die Schneiden jeweils eine Schraubenlinie mit den angegebenen Merkmalen tangential und schmiegen sich im Berührpunkt an die Schraubenlinie an. In Anlehnung an Die Werkzeugrotationsachse und die Werkstückrotationsachse können parallel oder unter einem Winkel von 0° bis 90° zueinander geneigt verlaufen, um beispielsweise zylindrische Außenflächen oder aber flächige Stirnseiten oder Planflächen bearbeiten zu können. Eine abgewandelte Ausführungsform kann vorsehen, dass der Radius der kreisbogenförmigen Vorschub- oder Schwenkbewegung der Schneiden kleiner als der Radius einer zu bearbeitenden Innenoberfläche des Werkstücks ist, so dass auch solche Innenoberflächen in gleicher Weise spanend geschruppt und geschlichtet werden können. Zur Vermeidung von zu starker Erwärmung des Werkzeugs kann vorgesehen sein, dass das Werkzeug gekühlt ist. Besonders günstig ist es, wenn das Werkzeug luftgekühlt ist. Es kann vorgesehen sein, dass das Werkzeug einen innenliegenden Kühlkanal aufweist. Somit ist der Kühlkanal vor äußeren mechanischen Beanspruchungen geschützt angeordnet. Zur Versorgung beider Schneiden gleichzeitig kann der Kühlkanal ventillos zu den Schneiden verzweigt ausgebildet sein. Diese ventillose Ausführung ist besonders bei Luftkühlung günstig, da in diesem Fall der Kühlmittelaustritt an der momentan nicht schneidenden Schneide die Drehbearbeitung nicht oder nur gering stört. Vor allem bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorbeschriebenen Merkmale und Maßnahmen ergibt sich eine Vorrichtung, mit welcher rotationssymmetrische Flächen spanend bearbeitet werden können, wobei auf einfache Weise eine drallfreie Bearbeitung mit hoher Zerspanungsleistung ermöglicht wird, die dadurch noch gesteigert ist, dass eine Schrupp-Schneide und eine Schlicht-Schneide so kombiniert sind, dass sie nacheinander praktisch ohne Zeitverlust zum Einsatz kommen können, wodurch auch insbesondere die Schlicht-Schneide eine größere Standzeit erreichen kann, als wenn ein Werkstück nur mit einer Schneide bearbeitet würde. Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil erheblich schematisierter Darstellung:
Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient zum spanenden Drehbearbeiten rotationssymmetrischer Flächen eines Werkstücks 10, welches gemäß den In allen Ausführungsbeispielen hat das Werkstück 10 einen nicht näher dargestellten rotierenden Antrieb, wobei das Werkstück 10 in bekannter Weise eingespannt ist, damit eine spanende Drehbearbeitung einer rotationssymmetrischen Fläche des jeweiligen Werkstücks 10 durchgeführt werden kann, wobei die Rotation des Werkstücks 10 die Schnittgeschwindigkeit der Bearbeitung bewirkt. Ferner gehört zu der Vorrichtung 1 ein in den Das Werkzeug 12 ist dabei in allen Ausführungsbeispielen um eine Werkzeugrotationsachse A1 bewegbar, so dass die Schneide 16 auf einer kreisbogenförmigen Vorschubbahn f bewegt wird. Die Schneide 16 hat dabei die Form einer zur Werkzeugrotationsachse A1 koaxialen Schraubenlinie. Die Rotation des Werkstücks 10 erfolgt dabei um die Werkstückrotationsachse A2. Bei weiteren Ausführungsbeispielen weist die Schneide 16 zwar nicht die Form einer exakten koaxialen Schraubenlinie auf, sondern ist lediglich an eine solche angenähert. Beispielsweise kann die Schneide 16 auch geradlinig oder gering gekrümmt ausgeführt sein und die gedachte Schraubenlinie in einem Berührpunkt tangential berühren oder zu der Schraubenlinie tangential ausgerichtet sein oder sich an die Schraubenlinie tangential anschmiegen. In diesem Fall weist der nicht weiter dargestellte Vorschub für das Werkzeug 12 eine zusätzliche Bewegungsachse auf, um Ausgleichsbewegungen entlang der Richtung des Radius r1 zu ermöglichen. Unterteilt man die Schneide 16 gedanklich in aufeinanderfolgende, zueinander benachbarte Schneideabschnitte, so bewirkt die Form und Ausrichtung der Schneiden, dass die einzelnen Schneidenabschnitte zeitlich nacheinander am Werkstück in den Spanbearbeitungseingriff gelangen. Hierdurch wandert der momentane Drehbearbeitungsumfang in axialer Richtung, ohne dass das Werkzeug oder Werkstück axial verfahren werden müsste. In allen dargestellten Ausführungsbeispielen erkennt man, dass das Werkzeug 12 zusätzlich zu der schon erwähnten Schneide 16 eine zweite Schneide 17 aufweist, die parallel zu der ersten Schneide 16 angeordnet und zusammen mit dieser auf der kreisbogenförmigen Vorschubbahn f bewegbar ist, wobei auch diese zweite Schneide 17 die Form einer zur gemeinsame Werkzeugrotationsachse A1 koaxialen Schraubenlinie aufweist. Die in Vorschubrichtung beziehungsweise in Richtung der Vorschubbahn f des Werkzeugs 12 vordere Schneide 16 ist dabei eine Schrupp-Schneide und die zweite Schneide 17 eine Schlicht-Schneide. Demgemäß wird die erste Schneide im Folgenden auch "Schrupp-Schneide 16" und die zweite Schneide "Schlicht-Schneide 17" genannt. Die Schlicht-Schneide 17 ist also in Vorschubrichtung des Werkzeugs 12 hinter der Schrupp-Schneide 16 angeordnet, folgt dieser also und kann somit unmittelbar nach dem Schruppen in Eingriff gelangen und in einem angeschlossenen Arbeitsgang praktisch ohne Unterbrechung die Werkzeugoberfläche schlichten. Dies erlaubt eine genauere und auch feinere Bearbeitung des Werkstücks 10 an dessen jeweils spanend bearbeiteter Fläche. Dabei ist in allen Ausführungsbeispielen der Abstand der Schlicht-Schneide 17 von der Schrupp-Schneide 16 so bemessen, dass er der Vorschubbewegung beziehungsweise dem Vorschub der Schrupp-Schneide 16 für eine Umfangsbearbeitung des Werkstücks 10 entspricht, so dass die Schlicht-Schneide 17 bei Fortsetzung des Vorschubs des Werkzeugs 12 nach Beendigung des Schrupp-Vorganges mit diesem Werkstück 10 in Eingriff ist und sich die Schlicht-Bearbeitung unmittelbar an die Schrupp-Bearbeitung anschließen kann. Vor allem in In In allen dargestellten Ausführungsbeispielen weisen die beiden Schneiden 16 und 17 jeweils die Form einer Schraubenlinie auf, die in der Mantellinie eines geraden Kreiszylinders mit konstantem Durchmesser verläuft, der dem Doppelten des Radius r1 der kreisbogenförmigen Vorschubbahn f entspricht. Denkbar wäre aber auch, Schneiden zu wählen, die in der Mantelfläche eines Konus verlaufen, wenn eine konisches Werkstück 10 zu bearbeiten ist. Bei weiteren Ausführungsbeispielen, bei denen die Schneide 16 von der exakten Schraubenlinienform abweicht, sind die Form und Ausrichtung der Schneide 17 auf die Form und Ausrichtung der Schneide 16 abgestimmt. In den Ausführungsbeispielen gemäß Im Ausführungsbeispiel gemäß Im Ausführungsbeispiel gemäß Im Ausführungsbeispiel gemäß Dabei erkennt man in allen drei Ausführungsbeispielen einerseits die axiale Breite b der Schneiden 16 und 17 und andererseits die Breite 1 des bearbeiteten Fläche 18, 20 oder 22. Es sei noch erwähnt, dass der Radius r1 der kreisbogenförmigen Vorschubbewegung der Schneiden 16 und 17 auch kleiner als der Radius r2 einer zu bearbeitenden Innenoberfläche 20 des Werkstücks 10 sein könnte. Die Vorrichtung 1 zum spanenden Drehbearbeiten rotationssymmetrischer Flächen 18, 20 oder 22 eines Werkstücks 10, welches eingespannt ist und einen rotierenden Antrieb aufweist, hat ein Werkzeug 12 mit zwei jeweils an eine Schraubenlinienform angenäherten Schneiden 16 und 17, die in Vorschubrichtung des Werkzeugs 12 derart hintereinander angeordnet sind, dass nach der Drehbearbeitung mit der ersten Schneide 16, einer Schrupp-Schneide, die zweite Schneide 17, eine Schlicht-Schneide, in Eingriff kommt. Das Werkzeug 12 mit seinen beiden Schneiden ist dabei um eine Werkzeugrotationsachse A1 bewegbar, so dass die Schneiden 16 und 17 auf einer kreisbogenförmigen Vorschubbahn f bewegt werden, die möglicherweise hinsichtlich ihres Radius r1 etwas unterschiedlich sein können, wobei aber ein unterschiedlicher Eingriff der beiden Schneiden 16 und 17 auch durch eine Querbewegung des Werkzeugs 12 und/oder des Werkstücks 10 ausgeglichen werden könnte. |