DE102007033820B4 - Verfahren zur Bearbeitung rotierender Werkstücke - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Bearbeitung rotierender Werkstücke (7) mit einer Werkzeugmaschine, wobei die Werkstücke (7) sowohl unrunde als auch rotationssymmetrische Innen- und Außenkonturen aufweisen, wobei
– wenigstens ein Werkzeug (11) mit einer Schneidkante (15) mit dem Werkstück (7) in Eingriff kommt
– die Schneidkante (15) gegenüber der Werkstückrotationsachse (16) um einen Winkel ε geneigt ist
– die Schneidkante (15) mit einer kreisbogenförmigen Vorschubbewegung um eine Schwenkachse (13) bewegt wird
– während des Vorschubs die Wirkstelle zwischen Werkstück (7) und Werkzeug (11) entlang der Schneidkante (15) wandert
– dass durch eine Zustellbewegung zwischen Werkstück (7) und Werkzeug (11) die unrunden Innen- und Außenkonturen des Werkstücks (7) erzeugt und/oder die durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen des Werkstücks (7) ausgeglichen werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass während der Zustellbewegung zum Ausgleich der durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen der Abstand zwischen Werkzeug (11) und Werkstück (7) entweder kontinuierlich verringert oder kontinuierlich...

Description

• Bearbeitung rotierender Werkstücke mit einer Werkzeugmaschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Im Stand der Technik werden drallfreie Werkstückoberflächen mit definierter Schneide erzeugt, wobei die Werkzeugschneide gegenüber der Rotationsachse des Werkstücks geneigt ist. Die DE 10 2005 037 665 B3 zeigt eine solches Verfahren. Dabei wird die Schneide mit einer kreisbogenförmigen Vorschubbewegung um eine Schwenkachse bewegt und die durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen werden durch eine Zustellbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug ausgeglichen. Bei relativ zur Schwenkachse symmetrischer Schneidenanordnung erfolgt während der Zustellbewegung ein Lastwechsel im Antrieb, weil die Bewegungsrichtung umgekehrt werden muss. Dieser Lastwechsel kann sich ungünstig auf die Oberflächenqualität des Werkstücks auswirken. Im Zeitschriftenartikel Augsten G., Schmid K.; „Drehen – Drehräumen – ein neues Verfahren zum Fertigen von Kurbel- und Nockenwellen”, Werkstatt und Betrieb 123, 1990, S.: 915–920, Carl Hanser Verlag München wird die kombinierte von Kurbel- und Nockenwellen durch Drehen und Drehräumen beschrieben. Dabei ist eine drehbare Werkzeugscheibe mit beispielsweise acht Schneiden vorgesehen. Die Schruppbearbeitung an Wange und Zapfen eines Kurbelwellenlagers erfolgt durch Einstechdrehen mit Schnittaufteilung auf mehrere Schneiden. Die Lagerzapfen werden durch Drehräumen geschlichtet. Die entsprechenden Schneiden sind zur Erreichung eines weichen Schälschnitts schräg angeordnet. Während des tangentialen Durchgangs der Schlichtschneide erfolgt über die Maschinensteuerung eine radiale Ausgleichsbewegung des Werkzeugs, um eine exakte zylindrische Form des Zapfens zu erreichen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bearbeitung sowohl unrunder als auch rotationssymmetrischer Innen- und Außenkonturen von Werkstückoberflächen mit verbesserter Fertigungsqualität zu schaffen.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgeschlagen.
• Ein vorteilhafter Aspekt der Erfindung besteht darin, die Schwenkachse des Werkzeugs relativ zur Schneide so anzuordnen, dass die durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen ohne Richtungswechsel in der Zustellbewegung ausgeführt werden. Dazu muss die Projektion der Schneidkante auf eine rechtwinklig zur Werkstückrotationsachse angeordnete Ebene gegenüber der Verbindungslinie zischen den Drehpunkten von Werkzeug und Werkstück um einen Winkel α geneigt sein, der während der Vorschubbewegung entweder kleiner gleich 90° ist oder größer gleich 90° ist. Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
• 1 zeigt eine Werkzeugmaschine
• 2 zeigt den Werkzeugrevolver von oben gesehen
• 3 zeigt den Eingriff des Werkzeugs schematisch in vergrößerter Darstellung
• 4 zeigt das Werkzeug nach 3 in geschwenkter Position
• 5 zeigt das Werkzeug nach 3 von oben gesehen
• 1 zeigt eine Werkzeugmaschine 1 zur hochgenauen Bearbeitung von Werkstücken 7 mit sowohl unrunden als auch rotationssymmetrischen Innen- und Außenkonturen, wobei nicht erfindungswesentliche Details des Antriebs, der Steuerung und des Gehäuses nicht dargestellt sind. Die Werkstücke 7 werden in der Werkstückhaltevorrichtung 6, bestehend aus der Werkstückspindel 8 und dem Reitstock 9 eingespannt und in Rotation versetzt. Am Maschinengestell 2 sind vertikale Führungen 3 für den Vertikalschlitten 4 vorgesehen. Dieser trägt seinerseits Führungen 12 für den Horizontalschlitten 5. Darauf ist der Werkzeugrevolver 10 mit den Werkzeugen 11 um eine Schwenkachse 13 drehbar gelagert. 2 zeigt den Werkzeugrevolver 10 in der Sicht von oben. Durch eine Schwenkbewegung des Werkzeugrevolvers 10 um den Schwenkpunkt 14 wird das Werkzeug 11 mit der Schneidkante 15 mit dem Werkstück 7 in Eingriff gebracht. Dabei werden die durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen des Werkstücks 7 durch eine Zustellbewegung des Horizontalschlittens 5 entlang der Führungen 12 ausgeglichen. In 3 ist der Eingriff des Werkzeugs 11 am Werkstück 7 schematisch dargestellt. Das Werkstück 7 rotiert um die Werkstückrotationsachse 16 und das Werkzeug 11 ist um die Schwenkachse 13 drehbar gelagert. Dabei sind die Vorschubbewegung 18 und die Rotationsbewegung 19 entgegengesetzt gerichtet und die durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen werden durch eine Zustellbewegung in radialer Richtung bezogen auf das Werkstück 7 ausgeglichen. Die Projektion der Schneidkante 15 auf eine Ebene A, rechtwinklig zur Werkstückrotationsachse 16, ist gegenüber der Verbindungslinie 20 zwischen dem Schwenkpunkt 14 und dem Drehpunkt 17 um einen Winkel α geneigt. In der dargestellten Position beträgt der Winkel α 90°. Zur Verbesserung der Fertigungsqualität erfolgt die Zustellbewegung ohne Richtungswechsel, d. h. das Werkzeug 11 wird kontinuierlich zum Werkstück 7 hin oder alternativ von diesem weg bewegt. Um diese Bedingung zu erfüllen, darf der Winkel α den Wert 90° nicht übersteigen oder unterschreiten, sondern er muss entweder immer kleiner gleich 90° oder alternativ größer gleich 90° sein. Da unter dieser Voraussetzung während der Vorschubbewegung kein Lastwechsel im Antrieb erfolgt, werden bezüglich der Oberflächenqualität deutlich bessere Ergebnisse erzielt.
• In 4 ist das Werkzeug 11 in geschwenkter Position zu sehen. Durch die Schwenkbewegung wurde der Winkel α auf einen Wert von über 90° vergrößert.
• 5 zeigt die schematische Darstellung nach 3 von oben gesehen. Die Schneidkante 15 ist unter dem Anstellwinkel ε gegen die Werkstückrotationsachse 16 geneigt. Sie wird während des Eingriffs in der Bewegungsrichtung 18 orthogonal zur Werkstückrotationsachse 16 bewegt. Da die Schneidkante 15 auf Grund der schrägen Anordnung einen Raumwinkel mit der Verbindungslinie 20 (aus den 3 und 4) bildet, ist zur Messung des Winkels α (ebenfalls aus den 3 und 4) eine Ebene E rechtwinklig zur Werkstückrotationsachse 16 eingezeichnet.

1

Werkzeugmaschine

2

Maschinengestell

3

Führung

4

Vertikalschlitten

5

Horizontalschlitten

6

Werkstückhaltevorrichtung

7

Werkstück

8

Werkstückspindel

9

Reitstock

10

Werkzeugrevolver

11

Werkzeug

12

Führung

13

Schwenkachse

14

Schwenkpunkt

15

Schneidkante

16

Werkstückrotationsachse

17

Drehpunkt

18

Vorschubbewegung

19

Rotationsbewegung

20

Verbindungslinie

E

Ebene

Claims (1)

1. Verfahren zur Bearbeitung rotierender Werkstücke (7) mit einer Werkzeugmaschine, wobei die Werkstücke (7) sowohl unrunde als auch rotationssymmetrische Innen- und Außenkonturen aufweisen, wobei – wenigstens ein Werkzeug (11) mit einer Schneidkante (15) mit dem Werkstück (7) in Eingriff kommt – die Schneidkante (15) gegenüber der Werkstückrotationsachse (16) um einen Winkel ε geneigt ist – die Schneidkante (15) mit einer kreisbogenförmigen Vorschubbewegung um eine Schwenkachse (13) bewegt wird – während des Vorschubs die Wirkstelle zwischen Werkstück (7) und Werkzeug (11) entlang der Schneidkante (15) wandert – dass durch eine Zustellbewegung zwischen Werkstück (7) und Werkzeug (11) die unrunden Innen- und Außenkonturen des Werkstücks (7) erzeugt und/oder die durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen des Werkstücks (7) ausgeglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass während der Zustellbewegung zum Ausgleich der durch die Schneidenform bedingten Konturabweichungen der Abstand zwischen Werkzeug (11) und Werkstück (7) entweder kontinuierlich verringert oder kontinuierlich vergrößert wird.