CN102939178B - 用于车削加工的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车削加工工件(10)的旋转对称的表面(18、20或22)的设备(1)，该工件是夹紧的并且具有旋转驱动装置，具有刀具(12)，该刀具包括两个分别接近螺旋线形状的刀刃(16)和(17)，这两个刀刃沿刀具(12)的进给方向接连地设置成使得在用第一刀刃(16)、即粗加工刀刃车削加工以后第二刀刃(17)、即精加工刀刃进入作用，其特征在于，第一和第二刀刃(16、17)的轴向宽度(b)等于用第一和第二刀刃(16、17)加工的表面(18、20、22)的宽度(l)，为了无旋线的车削，刀具(12)的进给装置设置用于实施刀具(12)的叠加在刀具(12)绕刀具旋转轴线(A1)的枢转运动上的补偿运动。

Description

用于车削加工的设备
技术领域
本发明涉及一种用于车削加工工件的旋转对称的表面的设备。
背景技术
通过刀刃相对轴向平面的倾斜定向达到，刀刃与轴向平面在其穿过点上形成不同于零的角度并且刀刃因此与轴向平面横向相交。因此通过倾斜定向刀刃沿其延伸的各部分不是同时、而是依次地在工件上进入作用，从而分别引起车削加工的刀刃部分和在工件上当前加工的圆周相互轴向、亦即平行于工件的旋转轴线移动，而不必沿该方向移动工具或工件。这可以有利地用于无旋线(Drallfrei)的车削。
由DE 10 2004 026 675 C5已知和已提到一种这样的装置。但在有些情况下必需的是，用刀具两次作用于工件，以便首先产生粗加工并紧接着产生精加工。这导致，刀具、特别是在较经常的这样的双重利用中可以具有降低的寿命。
发明内容
因此存在的目的是，提供一种开头所述型式的装置，其中刀具和特别是刀刃的寿命延长。
该表面上自相矛盾的目的的令人惊喜的解决方案在于，按照本发明的设备包括：被夹紧的工件的旋转驱动装置，其中，工件的旋转引起加工的切削速度；具有刀刃的刀具和刀具的进给装置，该进给装置的进给速度显著低于切削速度并且第一刀刃通过该进给装置以沿第一刀刃移动的作用部位与工件进入作用，其中，具有第一刀刃的刀具绕刀具旋转轴线可枢转地设置并且第一刀刃在刀具上这样定向，即，第一刀刃倾斜穿过包含刀具旋转轴线的轴向平面，刀具具有第二刀刃，该第二刀刃相对第一刀刃以一转角绕刀具旋转轴线位错地设置和定向并且与第一刀刃共同地能在进给轨迹上运动，其中，沿刀具的进给方向在前面的第一刀刃是粗加工刀刃，而第二刀刃是精加工刀刃，第一和第二刀刃的轴向宽度等于用第一和第二刀刃加工的表面的宽度，为了无旋线的车削，刀具的进给装置设置用于实施刀具的叠加在刀具绕刀具旋转轴线的枢转运动上的、优选径向于刀具旋转轴线或径向于工件旋转轴线定向的补偿运动。
刀刃在这种情况下按照本发明可以具有直线的或弯曲的延伸，其中，借助刀刃的形状至少在刀具的作用位置中至少近似地或精确地描绘同轴于刀具旋转轴线的螺旋线，该刀刃的形状为达到无旋线的车削是特别有利的并因此是优选的。
因此特别是一种按照本发明的解决方案可以在于，一种用于车削加工工件的旋转对称的表面的设备包括：被夹紧的工件的旋转驱动装置，其中，工件的旋转引起加工的切削速度；具有刀刃的刀具和刀具的进给装置，该进给装置的进给速度显著低于切削速度并且刀刃通过该进给装置以沿刀刃移动的作用部位与工件进入作用，其中，刀具可绕刀具旋转轴线运动，从而使刀刃在圆弧形的进给轨迹上运动，并且刀刃具有同轴于刀具旋转轴线的螺旋线的形状，在该设备中设定，刀具具有第二刀刃，该第二刀刃平行于第一刀刃设置并且与其共同地能在一个圆弧形的进给轨迹上运动，并且第二刀刃也具有同轴于共同的刀具旋转轴线的螺旋线的形状，其中，沿刀具的进给方向在前面的刀刃是粗加工刀刃，而第二刀刃是精加工刀刃。
刀具的刀刃应该被理解为刀具的前棱边，该前棱边在车削加工时确定被加工的工件的尺寸。
虽然由DE 10 2004 026 675 C5也已知，设置圆盘形的刀架，在其圆周上也可以设置多个位错的刀具。但应该按选择使用它们，以便制造不同的表面。由此并不得出粗加工刀刃与精加工刀刃优选在一个唯一的刀具上的组合。
粗加工刀刃与精加工刀刃的该组合使使用者能够在工件夹紧时进行其粗加工和在刀具继续进给运动时也进行其精加工，其中，由于这样的分配同时延长刀具或各刀刃的寿命。特别是精加工刀刃可以具有显著较高的寿命。
在本发明的一种实施形式中可以设定，各刀刃分别构成为直线的。对此的优点是，刀具可特别简单地制造。
在本发明的一种实施形式中可以设定，各刀刃具有同轴于刀具旋转轴线的螺旋线的形状。对此的优点是，为达到圆柱形状可完全或几乎完全放弃在刀具或工件上的附加的补偿运动。
可以设定，进给轨迹是圆弧形的。对此的优点是，可用少量的进给和/或进刀驱动装置和用少的调整耗费实施运动。
特别有利的是，各刀刃沿其延伸方向彼此保持始终不变的间距。对此的优点是，达到简单的几何关系并且刀刃的各个部分分别依次在工件上进入作用的时间间隔在刀具绕刀具旋转轴线的枢动运动始终不变时对于全部车削加工的轴向位置保持不变。
可以设定，为了无旋线的车削，刀具的进给装置设置用于实施刀具的叠加在刀具绕刀具旋转轴线的枢转运动上的补偿运动。对此的优点是，可按简单的方式补偿与刀刃的理论的理想的螺旋线形状的偏差，如这些偏差例如在直线的刀刃中必然产生的。特别有利的是，刀具的进给装置设置用于实施径向于刀具旋转轴线定向的补偿运动或刀具的进给装置设置用于实施径向于工件旋转轴线定向的补偿运动。
精加工刀刃与粗加工刀刃的沿进给方向存在的间距可以大致与粗加工刀刃用于圆周加工工件的进给运动相应，从而精加工刀刃在粗加工过程结束以后在刀具继续进给时与工件进入作用并处于作用中。通过这两个刀刃的间距的适合的选择，精加工过程因此可以紧接着粗加工过程，从而一方面保护精加工刀刃，因为它碰到已加工的表面，而另一方面不产生显著的时间损失。
对此特别有利的是，粗加工刀刃和精加工刀刃设置在一个共同的支架上。因此以所希望的间距接连按简单的方式确保两个刀刃的继续的进给运动。另一优点是，可以将粗加工刀刃和精加工刀刃经由支架设置在刀具转塔上的一个共同的容纳座中。
用于两个刀刃的支架在其固定区域内具有沿进给方向定向的加宽部，所述至少两个刀刃沿进给方向接连地设置在该加宽部上。通过该加宽部可以按简单的方式设置和保持两个刀刃的所希望的和需要的间距。
有利的是，至少一个所述刀刃或全部刀刃特别是可单独更换的。于是按照磨损可以更换一个刀刃，其中一般首先要更换粗加工刀刃。
刀刃的螺旋线可以具有导程角在0°与90°之间、优选在15°与45°之间的导程并且导程角关于进给方向可以是正的或负的。螺旋线的这种形状在按照DE 10 2004 026 675 C5的设备中对于刀刃已经得到证明并且可以以相同的方式规定用于按照本发明设置两个依次有效的刀刃。
如果各刀刃不同于螺旋线形状、例如构造成直线的或任意弯曲的，则可以相应地设定，刀刃切向于下述的螺旋线定向，该螺旋线具有导程角在0°至90°之间、优选在15°至45°之间的导程，其中，导程角关于进给方向是正的或负的。
在这种情况下刀刃切向于(想像的)螺旋线定向意味着，通过刀刃描述的一维的曲线与螺旋线在一点上这样相切并且贴靠在螺旋线上，使得在刀刃上的切向矢量在切点中平行于在螺旋线上的切向矢量延伸，从而两个切向矢量处在相同的直线上。切向定向的一种特殊情况构成直线的刀刃沿在螺旋线上的切向矢量的定向，但弯曲的刀刃的切向于螺旋线的定向也是可能的。换言之，各刀刃分别与具有说明的特征的螺旋线相切并且在切点中贴靠在螺旋线上。
仿照DE 10 2004 026 675 C5也可以在按照本发明的设备中设定，两个刀刃具有螺旋线的形状或分别切向于螺旋线定向，其中各螺旋线在直的具有恒定直径的圆柱体的周面中或在圆锥体的周面中延伸。因此可以粗加工和精加工相应成形的工件。
刀具旋转轴线和工件旋转轴线可以相互平行地或成0°至90°的角度相互倾斜地延伸，以便可以例如加工圆柱形外表面或平面的端面或平面。
一种改变的实施形式可以设定，刀刃的圆弧形的进给运动或枢转运动的半径小于工件的待加工的内表面的半径，从而也可以以相同的方式切削粗加工和精加工这样的内表面。
为了避免过强地加热刀具可以设定，刀具是被冷却的。特别有利的是，刀具是空气冷却的。
可以设定，刀具具有位于内部的冷却通道。因此冷却通道设置成被防止外部的机械负荷。
为了同时供给两个刀刃，冷却通道可以构成为无阀地向各刀刃分支。该无阀的实施形式特别在空气冷却时是有利的，因为在这种情况下在当前不切削的刀刃上的冷却剂排出不干扰或只很小地干扰车削。
特别是在组合个别或多个上述特征和措施时得出一种设备，借助该设备可以切削加工旋转对称的表面，其中，按简单的方式能够以高的切削功率实现无旋线的加工，还这样提高切削功率，即这样组合粗加工刀刃和精加工刀刃，而使得可以依次实际上无时间损失地使用它们，由此特别是精加工刀刃也可以比只用一个刀刃加工工件时达到较大的寿命。
附图说明
以下借助附图更详细地描述本发明的各实施例。在部分显著简化的视图中：
图1示出一个按照本发明的用于车削加工旋转对称的表面的设备，其中，一绕刀具旋转轴线可运动的刀具具有一个第一刀刃，该第一刀刃处于工作位置，而第二刀刃、即精加工刀刃沿刀具的进给方向设置在其后面，其中，加工一个圆柱形的工件，
图2示出与图1相应的视图，其中刀具以一个粗加工刀刃和一个精加工刀刃作用在一个旋转对称的工件的内表面上并且可绕刀具旋转轴线运动，而工件以高的转速旋转，
图3示出一个按照本发明的设备具有一个刀具，该刀具包括一个粗加工刀刃和一个精加工刀刃，它们作用在一个旋转对称的工件的平面上，以及
图4示出一刀具的侧视图，该刀具包括两个沿刀具的进给方向接连设置的刀刃、亦即一个粗加工刀刃和一个精加工刀刃。
具体实施方式
一个整体用1标记的设备用于车削加工工件10的旋转对称的表面，该工件按图1至3可以构成不同的。
在全部的实施例中工件10具有一个未更详细示出的旋转驱动装置，其中以已知方式夹紧工件10，以便可以实施相应工件10的旋转对称的表面的车削加工，其中工件10的旋转引起加工的切削速度。此外，一个在图1至3中简化表示的刀具12属于设备1，在加工时利用一进给装置使该刀具运动，该进给装置的速度显著低于切削速度并且刀具12的刀刃16通过该进给装置以沿该刀刃16移动的作用部位与工件10进入作用。
刀具12对此在全部的实施例中可绕刀具旋转轴线A1运动，从而使刀刃16在圆弧形的进给轨迹f上运动。刀刃16对此具有同轴于刀具旋转轴线A1的螺旋线的形状。对此，绕工件旋转轴线A2实现工件10的旋转。
在其他的实施例中，刀刃16虽然不是具有精确同轴的螺旋线的形状，而是只接近于这样的形状。例如刀刃16也可以构造成直线的或略微弯曲的并且与想像的螺旋线在切点中相切或切向于螺旋线定向或切向贴靠在螺旋线上。在这种情况下，未再示出的用于刀具12的进给装置具有一附加的运动轴线，以便能够沿半径r1的方向实现补偿运动。
如果人们将刀刃16想像地分成接连的彼此相邻的刀刃部分，则刀刃的形状和定向引起各个刀刃部分在时间上依次地在工件上进入切削加工作用。当前的车削圆周沿轴向方向由此移动，而不必沿轴向移动刀具或工件。
在全部示出的实施例中可看出，刀具12除已提到的刀刃16外还具有一个第二刀刃17，该第二刀刃平行于第一刀刃16设置并且与其共同可在圆弧形的进给轨迹f上运动，其中该第二刀刃17也具有同轴于共同的刀具旋转轴线A1的螺旋线的形状。
沿刀具12的进给方向或沿进给轨迹f的方向在前面的刀刃16对此是粗加工刀刃，而第二刀刃17是精加工刀刃。按此以下将第一刀刃也称作“粗加工刀刃16”和将第二刀刃称作“精加工刀刃17”。
精加工刀刃17因此沿刀具12的进给方向设置在粗加工刀刃16的后面，亦即跟在其之后并因此在粗加工以后可以立即进入作用并且在一个接下去的工序中实际上无中断地精加工工具表面。这允许在工件10的相应被切削加工的表面上更精确地并且也更精细地加工该工件。
对此在全部的实施例中精加工刀刃17与粗加工刀刃16的间距这样确定，使得其与粗加工刀刃16的用于圆周加工工件10的进给运动或进给相应，从而精加工刀刃17在刀具12继续进给时在粗加工过程结束以后与该工件10相作用并且在粗加工之后可以立即接着精加工。
特别是在图4中示出，粗加工刀刃16和精加工刀刃17设置在一个共同的支架13上，从而也不变地固定它们的相互间距。同时粗加工刀刃16和/或精加工刀刃17特别是可以是可单独更换的，从而按照磨损可以替换它们，但可以继续使用仍未过强地磨损的刀刃。由于车削加工分配到两个刀刃上，所以得出相应较长的寿命。
在图4中可看出，用于两个刀刃的支架13在其固定区域内具有沿进给方向定向的加宽部14，两个刀刃沿进给方向接连地设置在该加宽部上并且由于该加宽部14也具有足够的位置用于在它们之间的必需的间距。
在全部示出的实施例中，两个刀刃16和17分别具有螺旋线的形状，该螺旋线在直的具有恒定直径的圆柱体的包络线中延伸，该直径等于圆弧形的进给轨迹f的半径r1的两倍。但也可设想，当要加工圆锥形的工件10时，选择在圆锥体的周面中延伸的刀刃。
在其他的实施例中，其中刀刃16不同于精确的螺旋线形状，刀刃17的形状和定向匹配于刀刃16的形状和定向。
在按图1和2的实施例中，刀具旋转轴线A1和工件旋转轴线A2相互平行延伸。
在按图3的实施例中，刀具旋转轴线A1相对于工件旋转轴线A2成90°角度倾斜，亦即相对于该工件旋转轴线成直角，以便可以加工在旋转对称的工件10上的平面22。
在按图1的实施例中，刀具旋转轴线A1和工件旋转轴线A2彼此保持间距和平行延伸，从而刀刃16和17加工圆柱形工件10的外表面18。
在按图2的实施例中，刀刃16和17设置成使它们可以加工工件10的圆柱形内表面20。
在此在全部三个实施例中可看出一方面刀刃16和17的轴向宽度b和另一方面被加工的表面18、20或22的宽度l。
还应该提到，刀刃16和17的圆弧形的进给运动的半径r1也可以小于工件10的待加工的内表面20的半径r2。
用于车削加工工件10的旋转对称的表面18、20或22的设备1(该工件是夹紧的并且具有旋转驱动装置)具有刀具12，该刀具包括两个分别接近螺旋线形状的刀刃16和17，这两个刀刃沿刀具12的进给方向接连地设置成使得在用第一刀刃16、即粗加工刀刃车削加工以后第二刀刃17、即精加工刀刃进入作用。对此，包括其两个刀刃的刀具12可绕刀具旋转轴线A1运动，从而刀刃16和17在一个圆弧形的进给轨迹f上运动，其可能在其半径r1方面可以是稍微不同的，但通过刀具12和/或工件10的横向运动也可以补偿两个刀刃16和17的不同的作用。

Claims (17)

1.用于车削加工工件(10)的旋转对称的表面的设备(1)，该设备包括：被夹紧的工件的旋转驱动装置，其中，工件(10)的旋转引起加工的切削速度；包括具有刀刃的刀具(12)以及包括刀具的进给装置，该进给装置的进给速度显著低于切削速度并且第一刀刃(16)通过该进给装置以沿第一刀刃(16)移动的作用部位与工件(10)进入作用，其中，具有第一刀刃(16)的刀具(12)绕刀具旋转轴线(A1)可枢转地设置并且第一刀刃(16)在刀具(12)上这样定向，即，第一刀刃(16)倾斜穿过包含刀具旋转轴线(A1)的轴向平面；其中，所述刀具(12)具有第二刀刃(17)，该第二刀刃相对第一刀刃(16)以一转角绕刀具旋转轴线(A1)位错地设置和定向并且与第一刀刃(16)共同地能在进给轨迹(f)上运动，其中，沿刀具(12)的进给方向在前面的第一刀刃(16)是粗加工刀刃，而第二刀刃(17)是精加工刀刃，其特征在于，第一和第二刀刃(16、17)的轴向宽度(b)等于用第一和第二刀刃(16、17)加工的表面(18、20、22)的宽度(l)，为了无旋线的车削，刀具(12)的进给装置设置用于实施刀具(12)的叠加在刀具(12)绕刀具旋转轴线(A1)的枢转运动上的补偿运动。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，第一和第二刀刃(16、17)分别构成为直线的，或第一和第二刀刃(16、17)分别具有同轴于刀具旋转轴线(A1)的螺旋线的形状。
3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述进给轨迹(f)是圆弧形的，和/或第一和第二刀刃(16，17)沿其延伸方向彼此间保持始终不变的间距。
4.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，精加工刀刃与粗加工刀刃的间距与粗加工刀刃的用于圆周加工工件(10)的进给运动相应，从而精加工刀刃在粗加工过程结束以后在刀具(12)继续进给时与工件(10)相作用。
5.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，粗加工刀刃和精加工刀刃设置在一个共同的支架(13)上。
6.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，用于第一和第二刀刃(16、17)的支架(13)在其固定区域内具有沿进给方向定向的加宽部(14)，所述第一和第二刀刃沿进给方向接连地设置在该加宽部上。
7.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，至少一个所述第一和第二刀刃或全部第一和第二刀刃(16、17)是可更换的。
8.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，第一和第二刀刃(16、17)的螺旋线具有导程角在0°至90°之间的导程，其中，导程角关于进给方向是正的或负的，和/或第一和第二刀刃(16、17)切向于下述的螺旋线定向，该螺旋线具有导程角在0°至90°之间的导程，其中，导程角关于进给方向是正的或负的。
9.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，第一和第二刀刃(16、17)分别具有螺旋线的形状或分别切向于螺旋线定向，其中，各螺旋线在直的具有恒定直径的圆柱体的周面中或在圆锥体的周面中延伸。
10.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，刀具旋转轴线(A1)和工件旋转轴线(A2)相互平行延伸或刀具旋转轴线(A1)相对于工件旋转轴线(A2)成0°至90°的角度倾斜。
11.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，第一和第二刀刃(16、17)的圆弧形的进给运动或枢转运动的半径(r1)小于工件(10)的待加工的内表面(20)的半径(r2)。
12.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述刀具(12)是被冷却的，和/或所述刀具(12)具有位于内部的冷却通道。
13.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述补偿运动径向于刀具旋转轴线(A1)或径向于工件旋转轴线(A2)定向。
14.按照权利要求7所述的设备，其特征在于，至少一个所述第一和第二刀刃或全部第一和第二刀刃(16、17)是可单独更换的。
15.按照权利要求8所述的设备，其特征在于，所述导程角在15°至45°之间。
16.按照权利要求12所述的设备，其特征在于，所述刀具(12)是被空气冷却的。
17.按照权利要求12所述的设备，其特征在于，所述冷却通道无阀地向第一和第二刀刃(16、17)分支并且供给第一和第二刀刃。
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