Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung
sowohl unrunder als auch rotationssymmetrischer Innen- und Außenkonturen
an einem rotierenden Werkstück
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und des Patentanspruches
5. Die Drehbearbeitung weicher oder gehärteter Werkstücke mit
bestimmter Schneide ist Stand der Technik. Beim Längsdrehen
entsteht auf der Werkstückoberfläche durch
den Vorschub des Werkzeuges entlang des rotierenden Werkstücks zwangsläufig eine
gewindeartige Struktur in Form von Drehriefen oder Werkstückerhebungen.
Zur Vermeidung solcher Drehriefen ist aus der DE 10 2004 026 675 B3 ist
ein Verfahren zum spanenden Bearbeiten rotationssymmetrischer Flächen eines
Werkstücks
bekannt. Dabei wird die Werkzeugschneide in Form einer zur Werkzeugrotatiansachse
koaxialen Schraubenlinie mit einer kreisbogenförmigen Vorschubbewegung um
die Werkzeugrotationsachse bewegt, so dass die Wirkstelle zwischen
Schneide und Werkstück
entlang der Schneide wandert. Die Herstellung und Wartung von schraubenartigen Schneiden,
die koaxial zur Werkzeugrotationsachse verlaufen ist vergleichsweise
aufwendig und teuer. Außerdem
ist dieses Verfahren ist zur Bearbeitung unrunder Werkstückkonturen
nicht geeignet. Aus der DE
198 40 738 C2 ist ein Drehverfahren mit Schneidkanten,
welche eine zur zu erzeugenden Werkstückgeometrie angepasste Form
aufweisen, bekannt. Da die Schneidkanten über ihre gesamte Länge zur
gleichen Zeit auf das Werkstück
einwirken, ist bei diesem Verfahren die maximale Schneikantenlänge wegen der
erhöhten
Schnittkräfte
deutlich eingeschränkt. Die DE 94 22 389 U1 zeigt
eine Werkzeugschneiden-Verstelleinrichtung zum hochgenauen Bearbeiten
runder oder unrunder Innen- und/oder Außenkonturen. Diese Verstelleinrichtung
ist für
besonders kleine Schneidenauslenkungen mit hohen Auslenkungsfrequenzen
konzipiert.The invention relates to a method and a machine tool for processing both non-circular and rotationally symmetrical inner and outer contours on a rotating workpiece according to the preamble of claim 1 and of claim 5. The rotation of soft or hardened workpieces with certain cutting edge is state of the art. During longitudinal turning, a thread-like structure in the form of rotational depths or workpiece elevations inevitably arises on the workpiece surface as a result of the feed of the tool along the rotating workpiece. To avoid such turning depths is from the DE 10 2004 026 675 B3 a method for machining rotationally symmetrical surfaces of a workpiece is known. In this case, the tool cutting edge is moved around the tool rotation axis in the form of a helix coaxial with the tool rotation axis, with an arcuate feed movement, so that the point of action travels between the cutting edge and the workpiece along the cutting edge. The production and maintenance of helical cutting edges, which extend coaxially to the tool rotation axis is comparatively complicated and expensive. In addition, this method is not suitable for machining non-circular workpiece contours. From the DE 198 40 738 C2 is a turning process with cutting edges, which have a shape adapted to be generated workpiece geometry, known. Since the cutting edges act on the workpiece over their entire length at the same time, in this method the maximum length of the cutting edge is significantly limited because of the increased cutting forces. The DE 94 22 389 U1 shows a cutting tool adjusting device for high-precision machining of round or non-circular inner and / or outer contours. This adjustment is designed for very small cutting deflections with high deflection frequencies.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Bearbeitung sowohl unrunder als auch rotationssymmetrischer
Innen- und Außenkonturen
von Werkstückoberflächen zu
schaffen und zusätzlich
die Werkzeugkosten unter Beibehaltung drallfreier Werkstückoberflächen zu senken.Of the
Invention is based on the object, a method and an apparatus
for machining both non-circular and rotationally symmetric
Inner and outer contours
of workpiece surfaces too
create and in addition
to reduce tooling costs while maintaining swirl-free workpiece surfaces.
Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und eine
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 5 vorgeschlagen. Vorteilhafte
Ausführungen
und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.to
solution
This object is a method according to claim 1 and a
Machine tool according to claim 5 proposed. advantageous
versions
and further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Der
Kerngedanke der Erfindung besteht darin, ein Werkzeug mit einer
ebenen, schräg
zur Werkstückrotationsachse
verlaufenden Schneide, die mit einer kreisbogenförmigen Vorschubbewegung um eine
Schwenkachse bewegt wird, zur Erzielung drallfreier Werkstückoberflächen einzusetzen.
Dabei werden die durch die ebene Schneidenform bedingten Konturabweichungen
des Werkstücks
durch eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug ausgeglichen.
Auf diese Weise können
auch unrunde Werkstückkonturen,
wie zum Beispiel Nockenformen, bearbeitet werden. Nach diesem Verfahren
lassen sich besonders hochwertige Werkstückoberflächen mit geringer Rautiefe
herstellen. Da die Werkzeugschneide eben ist, können kostengünstige Wendeplatten
mit gerader, gebogener oder kreisbogenförmiger Schneidkante eingesetzt
werden, welche auch für
die Hartbearbeitung in der erforderlichen Qualität im Handel verfügbar sind.Of the
The core idea of the invention is to provide a tool with a
even, oblique
to the workpiece rotation axis
extending cutting edge, which with a circular arc feed movement to a
Swivel axis is moved to use to achieve swirl-free workpiece surfaces.
In the process, the contour deviations caused by the flat cutting edge shape become
of the workpiece
balanced by a relative movement between the workpiece and the tool.
That way you can
also non-circular workpiece contours,
such as cam shapes are processed. After this procedure
Particularly high quality workpiece surfaces with low roughness can be used
produce. Since the tool cutting edge is flat, cost-effective inserts can
used with straight, curved or circular cutting edge
which are also for
hard machining in the required quality are commercially available.
Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind die Rotationsachsen des Werkzeugrevolvers und des Werkstücks parallel
angeordnet. Dadurch kann die kreisbogenförmige Vorschubbewegung der
Werkzeugschneide besonders vorteilhaft durch eine Schwenkbewegung
des Werkzeugrevolvers ausgeführt
werden.at
the device according to the invention
the rotation axes of the tool turret and the workpiece are parallel
arranged. As a result, the circular arc-shaped feed movement of the
Tool cutting particularly advantageous by a pivoting movement
of the tool turret
become.
1 zeigt
eine Werkzeugmaschine mit zwei Werkzeugrevolvern 1 shows a machine tool with two tool turrets
2 zeigt
die Werkzeugrevolver von oben gesehen 2 shows the tool turret seen from above
3 zeigt Wendeplatten mit verschiedenen Schneidenformen 3 shows inserts with different shapes of blades
1 zeigt
eine Werkzeugmaschine 1, bei welcher nicht erfindungswesentliche
Details der Werkstückzuführung, des
Antriebs, der Steuerung und des Gehäuses nicht dargestellt sind.
Die beschriebene Werkzeugmaschine 1 eignet sich insbesondere
zur Bearbeitung wellenförmiger
Werkstücke 7.
Diese werden in der Werkstückhaltevorrichtung, bestehend
aus der Motorspindel 8 und dem Reitstock 9 eingespannt
und in Rotation versetzt. Die beiden Werkzeugrevolver 10 und 11 sind
am Maschinengestell 2 in zwei zueinander orthogonalen Richtungen (X-
und Z-Achse) beweglich
geführt.
Dazu sind am Maschinengestell 2 vertikale Führungen 3 für die Vertikalschlitten 4 vorgesehen.
Als Antrieb dienen die Motoren 6 mit den Kugelrollspindeln 14.
Die Vertikalschlitten 4 tragen ihrerseits Führungen 12 für die Horizontalschlitten 5.
In den Horizontalschlitten 5 sind die Werkzeugrevolver 10, 11 um
eine Schwenkachse 13 drehbar gelagert. 1 shows a machine tool 1 in which not essential to the invention details of the workpiece feed, the drive, the controller and the housing are not shown. The described machine tool 1 is particularly suitable for machining wave-shaped workpieces 7 , These are in the workpiece holding device, consisting of the motor spindle 8th and the tailstock 9 clamped and rotated. The two tool turrets 10 and 11 are on the machine frame 2 in two mutually orthogonal directions (X and Z axis) movably guided. These are on the machine frame 2 vertical guides 3 for the vertical slide 4 intended. The engines are used as drive 6 with the ball screws 14 , The vertical slide 4 in turn carry guides 12 for the horizontal slides 5 , In the horizontal slide 5 are the tool turrets 10 . 11 around a pivot axis 13 rotatably mounted.
2 zeigt
die Werkzeugrevolver 10, 11 in der Sicht von oben.
Durch eine Schwenkbewegung des Werkzeugrevolvers 11 um
die Schwenkachse 13 wird das Werkzeug 15 mit der
Schneide 17 mit einer kreisbogenförmigen Vorschubbewegung mit
dem Werkstück
in Eingriff gebracht. Dabei werden die durch die Schneidenform bedingten
Konturabweichungen des Werkstücks
durch eine Zustellbewegung des Horizontalschlittens 5 entlang
der Führungen 12 ausgeglichen.
In einer vorteilhaften Ausführung
ist die ebene Schneide 17 als Wendeplatte ausgeführt. Besonders
vorteilhaft ist am Werkzeugrevolver 10 ein Stützlager 16 an
Stelle eines Werkzeugs vorgesehen. 2 shows the tool turrets 10 . 11 in the view from above. By a pivoting movement of the tool turret 11 around the pivot axis 13 becomes the tool 15 with the cutting edge 17 brought into engagement with the workpiece with a circular-arc feed movement. In the process, the contour deviations of the workpiece due to the cutting edge shape are caused by a feed movement of the horizontal slide 5 along the guides 12 balanced. In an advantageous embodiment, the flat cutting edge 17 designed as a turning plate. Particularly advantageous is the tool turret 10 a support bearing 16 provided in place of a tool.
3a zeigt
eine Wendeplatte mit gerader Schneide. 3b zeigt
eine Wendeplatte mit kreisbogenförmiger
Schneide. 3c zeigt eine Wendeplatte mit
gebogener, z.B. ellipsenförmiger
Schneide. Diese Schneidenformen erfordern unterschiedliche Zustellbewegungen
und sind je Werkstückbeschaffenheit
vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar. 3a shows a turning plate with a straight edge. 3b shows a turning plate with arcuate cutting edge. 3c shows a turning plate with curved, eg elliptical cutting edge. These cutter shapes require different feed movements and can be used advantageously for each workpiece geometry in the method according to the invention.
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11
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Werkzeugmaschinemachine tool
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22
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Maschinengestellmachine frame
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33
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Führungguide
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44
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Vertikalschlittenvertical slide
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55
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Horizontalschlittenhorizontal slide
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66
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Motorengine
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77
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Werkstückworkpiece
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88th
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Motorspindelmotor spindle
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99
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Reitstocktailstock
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1010
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Werkzeugrevolvertool turret
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1111
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Werkzeugrevolvertool turret
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1212
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Führungguide
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1313
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Schwenkachse swivel axis
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1414
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KugelrollspindelBallscrew
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1515
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WerkzeugTool
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1616
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Stützlagersupport bearings
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1717
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Schneidecutting edge