<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bearbeitung der Stirnflächen von ringförmigen Werkstücken mittels eines Drehwerkzeugs mit drehbarer kreisrunder Schneidscheibe auf Drehmaschinen, bei dem dem Werkstück eine Drehbewegung, dem Drehwerkzeug hingegen eine geradlinige Vorschubbewegung erteilt wird.
Eine führende Stelle in der Technologie des Maschinenbaues nimmt die spanabhebende Bearbeitung von Metallen ein, was durch ihre weiten Möglichkeiten zur Erzielung eines minimal kurzen Vorbereitungszyklus bei der Herstellung von konstruktiv komplizierten Einzelteilen, niedriger Energieintensität und hoher Wirtschaftlichkeit bei der Ausführung von komplizierten und arbeitsaufwendigen Schlichtarbeiten bedingt ist. Das Hauptproblem bei der Weiterentwicklung der spanabhebenden Bearbeitung besteht in der Erhöhung ihrer Produktivität unter gleichzeitiger Einhaltung hoher Anforderungen an Genauigkeit und Güte der bearbeiteten Fläche.
Die Bedeutung dieses Problems ist insbesondere dadurch stark gewachsen, dass in der Technik immer neue, schwer bearbeitbare Materialien Verbreitung finden, bei deren Bearbeitung die Schnittleistung um das 10- bis 25fache niedriger als bei der Bearbeitung von Kohlenstoff- und legierten Konstruktionsstählen ist.
Die bekannten Verfahren zum Erhöhen der Schnittleistung, der Güte und Genauigkeit der bearbeiteten Flächen, die in der Vervollkommnung der Konstruktion und Optimierung der geometrischen Parameter des Schneidteiles der bekannten Werkzeuge, in der Verbesserung der Qualität ihrer Arbeitsflächen, in der Anwendung neuer Kühlmethoden und besonderer Bearbeitungsverfahren wie beispielsweise dem Schneiden mit superhohen Geschwindigkeiten mit'Erwärmung bzw. Tiefkühlung des Werkzeuges oder des Werkstückes bestehen, sind sehr kompliziert und arbeitsaufwendig bei der Realisierung oder nicht effektiv genug.
Zugleich liegt eine grosse Reserve zur Erweiterung der technologischen Möglichkeiten der spanabhebenden Bearbeitung in den Verfahren des sogenannten Rotationsschneidens, bei denen den Drehwerkzeugen mit kreisförmiger Schneidkante während des Bearbeitens eine zusätzliche Drehung um ihre Achse erteilt wird. Dies wird durch eine bestimmte Einstellung des Drehwerkzeugs in bezug auf die zu bearbeitende Fläche gewährleistet.
Beim Rotationsschneiden nimmt infolge der zusätzlichen Rotation der Schneidkante des Werkzeugs die Gleitgeschwindigkeit der Schneidkante relativ zum zu bearbeitenden Werkstück um das 1,5- bis 3fache gegenüber den bekannten Verfahren ab. Ausserdem wird die Länge des aktiven Abschnitts der Schneidkante um Dutzende Male vergrössert und die Kontaktzeit eines jeden Schneidpunktes mit dem zu bearbeitenden Werkstück verkürzt. Insgesamt gewährleistet all dies eine mehrfache Steigerung der Standzeit des Schneidwerkzeugs und erhöht damit die Schnittleistung, die Bearbeitungsgenauigkeit und die Bearbeitungsgüte.
Neben den erwähnten positiven Eigenschaften des Rotationsschneidens besitzt diese Bearbeitungsart einen Nachteil einer relativ niedrigen Vibrationsfestigkeit. Dies beschränkt die technologischen Möglichkeiten des Rotationsschneidens hinsichtlich der Gewährleistung einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit und-gute.
Bekannt ist ein Verfahren zum Rotationsschneiden nach dem UdSSR-Urheberschein Nr. 428865 vom 6. Feber 1973, bei dem die Achse der rotierenden Schneidscheibe unter einem Winkel von 15 bis 350 zur Hauptebene liegt. Infolge der verringerten Kontaktlänge der Schneidkante mit dem Werkstück werden die Schnittkräfte geringer, und es wird die Drehzahl des Werkzeugs stabilisiert, was die Entstehungsgefahr von Vibrationen beim Schneiden und eine eventuelle nachteilige Wirkung auf Bearbeitungsgüte und-genauigkeit vermindert.
Ein anderer Weg zur Erhöhung der Vibrationsfestigkeit beim Schneiden besteht im vorhergehenden Belasten des Werkzeugs mit Kräften, die den Einfluss der Schnittkräfte auf die Deformation der Werkzeugelemente kompensieren.
Bekannt ist ein Verfahren zum Rotationsschneiden nach dem UdSSR-Urheberschein Nr. 536886 vom 11. Feber 1975, bei dem die rotierende kreisrunde Schneidscheibe im vorhinein mit Kräften belastet wird, die ihrer Grösse nach den Schnittkräften nahekommen, aber zu diesen entgegengesetzt gerichtet sind. Das Verfahren ermöglicht es, die Vibrationsfestigkeit des Schnittvorgangs und somit die Bearbeitungsgenauigkeit und-gute zu erhöhen.
Bekannt ist weiters ein Verfahren zur Bearbeitung von Stirnflächen mit Drehwerkzeugen, bei
<Desc/Clms Page number 2>
dem dem Werkstück eine Drehbewegung, dem Werkzeug dagegen eine geradlinige Vorschubbewegung längs dem Werkstückhalbmesser erteilt wird.
In der DE-PS Nr. 460155 wird ein bekanntes Schneidverfahren mit einer rotierenden Schneidscheibe beschrieben, deren Drehachse unter einem Winkel zum Schnittgeschwindigkeitsvektor eingestellt ist.
Die GB-PS Nr. 607, 770 und Nr. 783, 175 betreffen verschiedene Ausführungen von Drehwerkzeugen (zwangsläufige Rotation des Werkzeugs, seine Verwendung für die Bearbeitung von Bohrungen, zum Bearbeiten von Flächen usw.).
Die US-PS Nr. 2, 233, 724 und Nr. 2, 551, 167 beziehen sich auf unterschiedliche Ausführungen der Drehwerkzeuge.
Die DE-OS 2741921 beschreibt ein Verfahren, das sich auf eine zwangsläufige Rotation des Drehwerkzeugs mit einem besonderen Antrieb bezieht.
Durch die Anwendung dieser bekannten Verfahren des Rotationsschneidens für die Bearbeitung von Stirnflächen lässt sich keine hohe Bearbeitungsgenauigkeit und-gute erreichen, u. zw. deswegen, weil der Prozess mit veränderlicher wahrer Schnittgeschwindigkeit stattfindet. Dies wirkt sich unumgänglich auf die Vorgänge aus, die in den Kontaktzonen zwischen den Arbeitsflächen des Werkzeugs und dem zu bearbeitenden Werkstück auftreten. Infolgedessen wird der Prozess von kontinuierlicher Veränderung der Reibungskräfte und des Reibwertes, der Spanstauchung, der relativen Verschiebung, der Schnittkräfte und der Schnittemperatur, der Verschleissintensität der Schneide, der Grösse und Form der daran entstehenden Aufbauschneide usw. begleitet.
Dies führt im Laufe der Bearbeitung zur Veränderung von Qualitäts- und Genauigkeitsparametern (Form und Höhe von Mikrounebenheiten, Grad und Tiefe der plastischen Oberflächenumformung, Grösse und Verteilungscharakter von bleibenden Spannungen, Grösse der Auflagefläche, usw.). Dadurch weisen einzelne Abschnitte der bearbeiteten Fläche unterschiedliche Bearbeitungsgüte, unterschiedliche Genauigkeit der geometrischen Form und der Abmessungen und folglich verschiedene Charakteristiken auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Stabilisierung der Grösse der wahren Schnittgeschwindigkeit während des gesamten Bearbeitungszyklus und somit eine Erhöhung der Bearbeitungsgüte und-genauigkeit gewährlei- stet ist.
EMI2.1
werkzeugs in einer zur Werkstückachse parallelen Ebene erfolgt, welche die beiden die Stirnfläche begrenzenden Kreise schneidet bzw. den äusseren Kreis schneidet und den inneren berührt, im Abstand von der Werkstückachse verläuft und gegenüber einer Ebene, die einerseits durch den Schnittpunkt der Vorschubebene mit dem äusseren Kreis und anderseits durch die Werkstückachse gelegt wird, einen Winkel einschliesst, der zwischen 20 und 750 liegt.
Dadurch, dass das Drehwerkzeug unter einem Winkel von 20 bis 750 zur Werkstückachse vorgeschoben wird, lässt sich eine Stabilisierung der wahren Schnittgeschwindigkeit während des gesamten Bearbeitungszyklus gewährleisten, was zur Erhöhung der Güte und Genauigkeit der bearbeiteten Oberflächen beiträgt.
Die Wahl des Winkels der Vorschubrichtung innerhalb der erwähnten Grenzen ist durch folgendes bedingt :
Infolge des Verschiebens des Drehwerkzeugs unter einem Winkel zur Werkstückachse erfolgt eine kontinuierliche Änderung der Lage seiner Schneide in bezug auf die Richtung des Vektors der Rotationsgeschwindigkeit des Werkstücks in der Werkzeugschneide. Hiebei verändert sich auch der Einstellwinkel des Werkzeugs relativ zum erwähnten Vektor, der einen Komplementärwinkel zu 900 relativ zum Winkel der Vorschubbewegungsrichtung darstellt. Die minimale Grösse des Einstellwinkels ist wegen einer Mindestdrehzahl des Drehwerkzeugs während der Bearbeitung begrenzt und beträgt 150. Demzufolge ist der Vorschubbewegungswinkel 90 -15 = 75 .
Bei Einstellwinkeln des Drehwerkzeugs, die 700 übersteigen, erfolgt eine nur unvollständige Ablösung des Spans vom Werkstück. Diese wird von einer sprunghaften Zunahme der auf das Drehwerkzeug wirkenden Kräfte begleitet, so dass Vibrationen entstehen, die ein intensives Ausbröckeln der Schneidkante und eine Verringerung der Bearbeitungsgenauigkeit und-gute hervorrufen.
Somit beträgt die untere Grenze für den Winkel der Vorschubbewegungsrichtung 900-700= 200.
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
Darin bedeuten : VA und VB die wahren Schnittgeschwindigkeiten in den Punkten A und B ; A vA und V ; die Geschwindigkeiten in Umfangsrichtung des Werkstücks-l-in den Punkten A
EMI4.2
EMI4.3
EMI4.4
ser RA des Werkstücks-l-bewegt, unverändert beibehalten.
Die Vorschubbewegung kann sowohl längs der Geraden vom Punkt A zum Punkt B (vom grösseren Halbmesser RA zum kleineren Halbmesser RB) wie auch in der entgegengesetzten Richtung vom Punkt B zum Punkt A erfolgen, was lediglich das Bearbeitungsschema und die Richtung der Spanabfuhr ändert.
Die minimale Grösse des Einstellwinkels w ist wegen der Mindestdrehzahl des Drehwerkzeugs - während der Bearbeitung begrenzt und beträgt 150.
Bei 700 übersteigenden Winkeln w findet nur eine unvollständige Ablösung des Spans vom Werkstück statt. Hiebei nehmen die auf das Drehwerkzeug wirkenden Kräfte sprunghaft zu, so dass Vibrationen entstehen, die ein intensives Ausbröckeln der Schneide hervorrufen, sowie die Bearbeitungsgenauigkeit und-gute verschlechtern.
Da der Vorschubrichtungswinkel x gegenüber dem Einstellwinkel weinen Komplementärwinkel zu 900 darstellt, so ergibt sich unter Berücksichtigung der Beschränkungen für den Winkel wein Bereich für den Winkel x, der zwischen 20 bis 750 liegt.
Bei den vorgegebenen Bearbeitungshalbmessern RA und R wird eine Grösse des Winkels x eingestellt, die über die Grenzen des erwähnten Bereichs nicht hinausgeht. Praktisch erfolgt die Ausführung der Bearbeitung mit der Vorschubbewegung unter dem Winkel ^ zur radialen Richtung durch Verlagerung der Vorschubebene der Schneidkante des Drehwerkzeugs --2-- relativ zur Achse Ot des Werkstücks-l-um einen Betrag H, der nachstehend angegebene Grenzen nicht überschreiten darf :
EMI4.5
Im folgenden werden konkrete Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens angeführt.
Beispiel 1 : Es wird die Stirnfläche eines ringförmigen Werkstücks mit einem Aussenhalb-
EMI4.6
Das Material des Werkstücks ist niedriggekohlter Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0, 2%.
Die Bearbeitung erfolgt auf einer Drehmaschine. Schnittbedingungen : Drehzahl der Spindel : 250 Umdr/min ; Schnittiefe : 0,2 bis 0,3 mm ; Vorschub : 0,7 mm/Umdr.
Die Bearbeitung erfolgt in Richtung vom kleineren Halbmesser zum grösseren.
Die Verlagerung H der Vorschubebene der Schneidkante in bezug auf die Achse des Werk-
EMI4.7
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
EMI5.2
EMI5.3
Spindelachse der Drehmaschine verläuft, schaltet die Bedienungsperson den Antrieb der Spindel und den Vorschub ein. Der Bearbeitungszyklus wird in 0, 8 min beendet. Die Rauhtiefe beträgt 3 bis 5 pm, der Ebenheitsfehler nicht mehr als 0,03 mm.
Beispiel 2 : Auf einem Drehhalbautomaten mit zwei Senkrechtspindeln soll die Stirnfläche einer Kupplungsdruckplatte bearbeitet werden, die aus Gusseisen hergestellt ist. Abmessungen des Werk- stückes : Aussenhalbmesser H, = 132 mm ; Innenhalbmesser RB = 56 mm. Die Bearbeitung erfolgt in der Weise, dass sie am grösseren Halbmesser einsetzt.
Die Verlagerungsgrössen für die zwei Endpunkte A und B werden ermittelt :
EMI5.4
Dann beträgt der Vorschubrichtungswinkel x :
EMI5.5
EMI5.6
Nach dem Einstellen des Drehwerkzeugs mit einer Verlagerung von H spannt die Bedienungsperson das Werkstück im Halbautomaten ein und schaltet diesen ein. Der Bearbeitungszyklus wird in 0, 15 mm beendet. Die Standzeit des Drehwerkzeugs beträgt 300 min Maschinenzeit. Die Rauhtiefe der bearbeiteten Oberfläche beträgt 5 bis 7 pm, der Ebenheitsfehler nicht mehr als 0,05 mm.
Beispiel 3 : Auf einer Karusseldrehmaschine soll die Trennungsfläche des Gehäuses eines geschweissten Getriebes aus niedriggekohltem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,3% bearbeitet werden. Das Werkstück wird auf dem Drehtisch der Maschine so aufgespannt, dass der maximale Bearbeitungsdurchmesser 1900 mm, der minimale aber 1580 mm beträgt. Die Verlagerungs-
EMI5.7
:HB = 1580. cos 150 = 1580. 0, 97 = 1532 mm.
Da in diesem Fall die Bearbeitung mit der Vorschubbewegung vom grösseren Halbmesser zum kleineren erfolgt sowie dadurch, dass der Schnittvorgang einen aussetzenden, stossweisen Charakter hat, sollen kleinstmögliche Schwenkwinkel w der Schneidkante in Abschnitten der zu bearbeitenden Fläche mit dem grösseren Halbmesser eingestellt werden.
Mit Rücksicht darauf wird gewählt :
H = HB = 1532 mm.
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
EMI6.2
:Schnittbedingungen : Schnittiefe : 0, 15 bis 0, 20 mm ; Vorschub : 1 mm/Umdr. ; Drehzahl des Tisches : 80 Umdr/min.
Die Rauhtiefe der bearbeiteten Fläche liegt im Bereich von 3 bis 8 pm, der Ebenheitsfehler beträgt nicht mehr als 0,64 mm auf der gesamten Länge des Gehäuses.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.