DE102018117646B4

DE102018117646B4 - Schneide für eine Zerspanungsmaschine, Zerspanungsmaschine, Verfahren zur spanabtrennenden Bearbeitung eines Werkstücks sowie Verfahren zur Herstellung einer Schneide

Info

Publication number: DE102018117646B4
Application number: DE102018117646.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Müller; Thorsten Rettich
Original assignee: JG Weisser Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: JG Weisser Soehne GmbH and Co KG
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2023-01-19
Anticipated expiration: 2038-07-21
Also published as: DE102018117646A1

Abstract

Schneide (1) für eine Zerspanungsmaschine, insbesondere für eine Drehmaschine, zur spanabtrennenden Bearbeitung eines Werkstücks (2), wobei die Schneide (1) eine Schneidkante (3) aufweist, die dazu eingerichtet ist, um während der Bearbeitung in das Werkstück (2) einzudringen und Späne abzutrennen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (3) mehrere, aufeinander folgende Schneidabschnitte (4) aufweist, wobei benachbarte Schneidabschnitte (4) jeweils durch einen Verbindungsabschnitt (5) verbunden sind, wobei die Schneidabschnitte (4) in einer Eindringrichtung (6) versetzt zueinander angeordnet sind, dass die Schneidabschnitte (4) und die Verbindungsabschnitte (5) zueinander abgewinkelt ausgerichtet sind, dass die Schneidabschnitte (4) parallel zu einer während des Gebrauchs verwendeten Schwenkachse (7) der Schneide (1) verlaufen, und dass die Verbindungsabschnitte (5) derart ausgerichtet sind, dass sie keinen Teil der Schneidkante (3) bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneide für eine Zerspanungsmaschine zur spanabtrennenden Bearbeitung eines Werkstücks, wobei die Schneide eine Schneidkante aufweist, die dazu eingerichtet ist, um während der Bearbeitung in das Werkstück einzudringen und Späne abzutrennen. Insbesondere kann es sich bei der Zerspanungsmaschine um eine Drehmaschine handeln.
Die Erfindung betrifft zudem eine Zerspanungsmaschine mit einer Schneide zur spanabtrennenden Bearbeitung eines Werkstücks.
Die Erfindung betrifft weiter Verfahren zur spanabtrennenden Bearbeitung eines Werkstücks.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Schneide, beispielsweise einer Schneide wie sie hierin beschrieben und beansprucht ist.
Bei der spanabtrennenden Bearbeitung eines Werkstücks, beispielsweise zur Herstellung einer Welle, kann es bei vorbekannten Schneiden und Verfahren der eingangs genannten Art zur Entstehung eines sogenannten Dralls kommen. Ein Drall kann zum Beispiel bei rotierenden Wellen zu Problemen führen, da aufgrund des Dralls eine Dichtheit eines Wellendichtrings negativ beeinträchtigt ist. Ein Drall kann somit eine Art periodische Oberflächenstruktur in Form eines Gewindes sein, das während der Herstellung unerwünschter Weise entsteht. Dringt eine Schneide in ein Werkstück ein, kann es zu einer Art Materialverdrängung in axialer Richtung kommen und/oder ein helixförmiges Abspanen wird vorgenommen, so dass am bearbeiteten Werkstück eine Art Gewindeform entsteht. Als direkte Folge kann ein Schmiermittel, in dem eine durch vorbekannte Schneiden oder Verfahren hergestellte Welle läuft, durch eine Dichtung transportiert werden, da der Drall im Grunde wie eine Schneckenpumpe wirkt. Dies führt beispielsweise je nach Drehrichtung entweder zu einer Undichtheit der Dichtung oder einem Trockenlaufen der Welle. Wünschenswert sind daher Bauteile, die idealerweise drallfrei sind, also beispielsweise eine Welle, die in einem Laufflächenbereich drallfrei ist. Um zu testen, ob eine Welle drallfrei ist, kennt der Fachmann bereits Verfahren zur Drallprüfung.
JP 2006-315156 A bezieht sich auf eine Schneide zur spanabtrennenden Bearbeitung eines Werkstücks, wobei die Schneide eine Schneidkante aufweist, die dazu eingerichtet ist, um während der Bearbeitung in das Werkstück einzudringen und Späne abzutrennen, wobei die Schneidkante mehrere aufeinander folgende Schneidabschnitte aufweist, wobei die Schneidabschnitte zueinander abgewinkelt ausgerichtet sind.
DE 10 2015 102 591 A1 betrifft ein Verfahren zur Fertigung einer Schneidplatte mit einer Schneidkante und einer der Schneidkante in Schnittrichtung vorgelagerten, ein Stufenprofil aufweisenden Spanbrechstufe.
Durch vorbekannte Schneiden und Verfahren zur spanabtrennenden Bearbeitung ist es bisher jedoch nicht ausreichend möglich, Werkstücke derart zu bearbeiten, dass bereits während der Zerspanung die Entstehung eines Dralls vermieden wird. In der Regel ist es somit erforderlich, wenigstens einen zusätzlichen Nachbearbeitungsschritt zur Reduzierung des Dralleffekts vorzunehmen, um Werkstücke von hoher Qualität herstellen zu können. Beispielsweise kann es sich dabei um ein zylinderförmiges und/oder während der Bearbeitung in Rotation versetztes Werkstück handeln.
Es besteht daher die Aufgabe, eine Schneide und/oder ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Nachteile vorbekannter Schneiden und/oder Verfahren ausgeräumt sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schneide mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch eine Zerspanungsmaschine mit den Merkmalen nach Anspruch 7. Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren zur spanabtrennenden Bearbeitung eines Werkstücks mit den Merkmalen nach Anspruch 10. Weiter wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Schneide für eine Zerspanungsmaschine mit den Merkmalen nach Anspruch 14. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der Aufgabe eine Schneide der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schneidkante mehrere, aufeinander folgende Schneidabschnitte aufweist, wobei benachbarte Schneidabschnitte jeweils durch einen Verbindungsabschnitt verbunden sind, wobei die Schneidabschnitte in einer Eindringrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Somit ist es möglich, Werkstücke zu bearbeiten, um daraus mittels der Schneide ein Bauteil herzustellen, dass drallfrei oder zumindest annähernd drallfrei ist. Die Schneide weist dazu eine außergewöhnliche Ausbildung auf, die ein zu großflächiges Eindringen der Schneidkante der Schneide in das Werkstück während der spanabtrennenden Bearbeitung verhindert. Durch die in Eindringrichtung versetzt zueinander angeordneten Schneidabschnitte der Schneidkannte ist es möglich, das Werkstück nacheinander mit den einzelnen Schneidabschnitten zu kontaktieren, um einzelne Bahnen in der Breite des jeweiligen Schneidabschnittes abspanen zu können. Ein schrauben- oder helixförmiges Abspanen, das zu einem Drall führt, kann somit vermieden werden. Die Schneidkannte wird daher in mehrere, benachbarte Schneidabschnitte unterteilt, so dass es zu keiner oder kaum einer Materialverdrängung in axialer Richtung des Werkstücks kommt. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der Schneide bei Drehmaschinen. Die Eindringrichtung der Schneide kann dabei einer Schwenkrichtung der Schneide um ein Drehzentrum entsprechen.
Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung weist die Schneidkante der Schneide mehrere, aufeinander folgende Schneidabschnitte auf, wobei benachbarte Schneidabschnitte jeweils durch einen Verbindungsabschnitt verbunden sind, wobei die Schneidabschnitte und Verbindungsabschnitte zueinander abgewinkelt ausgerichtet sind. Die Verbindungsabschnitte sind dabei derart ausgerichtet, dass sie keinen Teil der Schneidkante bilden. Es ist also vorgesehen, dass die Schneidkante nicht durchgehend, sondern unterbrochen ausgebildet ist, da die Schneidabschnitte durch die Verbindungsabschnitte unterbrochen sind. Dieser Aufbau erlaubt es, insbesondere ausschließlich, die einzelnen Schneidabschnitte nacheinander mit dem Werkstück in Kontakt zu bringen.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben. Die Merkmale dieser Ausgestaltungen können allein oder in Kombination mit den Merkmalen einer anderen oder mehreren anderen Ausgestaltungen optional mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombiniert werden.
Bevorzugt sind benachbarte Schneidabschnitte in Richtung der Schneidkante und quer zu dieser, also beispielsweise axial und radial zueinander versetzt, wobei ein zusammenhängender Bearbeitungsbereich am Werkstück, insbesondere ohne Lücken zwischen Bahnen der einzelnen Schneidabschnitte, gebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die Schneidabschnitte parallel zueinander angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass eine besonders gleichmäßige Bearbeitung des Werkstücks möglich ist, so dass eine besonders homogene und drallfreie Oberfläche ausbildbar ist. Würde man die Verbindungsabschnitte entfernen, ergäbe sich also erneut eine zusammenhängende, gerade verlaufende Schneidkante.
Alternativ oder ergänzend dazu können die Verbindungsabschnitte parallel zueinander angeordnet sein. Somit ist eine besonders gleichmäßige Bearbeitung des Werkstücks möglich und/oder die Schneide kann gleichmäßig aus wiederkehrenden, identischen Abschnitten ausgebildet sein.
Gemäß einer alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung können die Verbindungsabschnitte schräg, beispielsweise senkrecht, zu den Schneidabschnitten angeordnet sein. Somit kann besonders gut verhindert werden, dass ein Verbindungsabschnitt vor einem Schneidabschnitt mit dem Werkstück in Kontakt kommt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schneidabschnitte parallel zu einer während des Gebrauchs verwendeten Schwenkachse der Schneide verlaufen. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn ein Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Schneidabschnitten in Eindringrichtung durch einen dazwischen angeordneten Verbindungsabschnitt definiert ist. Die Schwenkachse der Schneide kann sich auf ein Rotationszentrum der Schneide beziehen, wobei sämtliche Schneidabschnitte einen identischen Abstand zu diesem Rotationszentrum aufweisen.
Um besonders gut die Entstehung eines Dralls durch die Bearbeitung des Werkstücks vermeiden zu können, können die Schneidabschnitte zueinander gestuft angeordnet sein. Beispielsweise kann eine aufsteigende und/oder eine absteigende Abfolge der aufeinander folgenden und/oder benachbarten Schneidabschnitten vorliegen.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Schneide monolithisch, also beispielsweise aus einem Grundkörper, hergestellt sein. Somit kann eine besonders widerstandfähige und harte Schneide hergestellt werden.
Vorzugsweise kann eine gestufte Struktur der Schneidkante durch Fräsen und/oder Schleifen und/oder Erodieren und/oder Laserbearbeitung hergestellt sein.
Um ein besonders genaues bahnenweises Abspanen von Spänen am Werkstück mittels der Schneide erreichen zu können, kann es vorgesehen sein, dass eine (gedachte) Verbindungslinie zwischen den einzelnen, beispielsweise jeweils auf derselben Seite eines Schneidabschnitts gelegenen Kantenspitzen der Schneidabschnitte gebogen, beispielweise konvex und/oder nicht geradlinig ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Verbindunglinie in oder entgegen der Eindringrichtung gebogen sein.
Gemäß einer Ausgestaltung können die Schneidabschnitte auf einer Mantelfläche eines Zylinders liegen. Die Schneidkante kann somit einem Teil einer Mantelfläche des Zylinders entsprechen. Vorzugsweise kann dabei eine, beispielsweise die bereits im Abschnitt zuvor genannte (gedachte) Verbindungslinie zwischen den einzelnen, beispielsweise jeweils auf derselben Seite eines Schneidabschnitts gelegenen Kantenspitzen der Schneidabschnitte einer Schnittlinie zwischen einer Ebene und einer Mantelfläche eines Zylinders entsprechen. Somit kann eine Zustellung und/oder Inkontaktbringung der Schneide mit einem zu bearbeitenden Werkstück durch eine Rotation der Schneide um ein Rotationszentrum erreicht werden.
Alternativ oder ergänzend kann es vorgesehen sein, dass die Verbindungsabschnitte außerhalb einer, beispielsweise der bereits zuvor genannten Mantelfläche des Zylinders liegen. Somit lässt sich eine Kontaktierung des Werkstücks durch die Verbindungsabschnitte besser verhindern.
Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Schneidabschnitte auf einer Ebene liegen. Dabei kann es alternativ oder ergänzend vorgesehen sein, dass die Verbindungsabschnitte außerhalb der Ebene liegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann sich eine Gesamtlänge der Schneidkante in zumindest 10, insbesondere zumindest 20, insbesondere zumindest 30, insbesondere zumindest 40, insbesondere zumindest 50, insbesondere zumindest 70, insbesondere zumindest 100, wiederkehrende Abschnitte aus jeweils einem Schneidabschnitt und einem Verbindungsabschnitt unterteilen.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann sich eine Gesamtlänge der Schneidkante in maximal 10, insbesondere maximal 20, insbesondere maximal 30, insbesondere maximal 40, insbesondere maximal 50, insbesondere maximal 70, insbesondere maximal 100, wiederkehrende Abschnitte aus jeweils einem Schneidabschnitt und einem Verbindungsabschnitt unterteilen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann eine Maximallänge eines Schneidabschnitts jeweils höchstens 1500 µm, insbesondere höchstens 1000 µm, insbesondere höchstens 500 µm, insbesondere höchstens 250 µm, betragen. Durch die relativ kurzen Schneidabschnitte ist es möglich, dass auf eine Bewegung der Schneide in axialer Richtung verzichtet werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann wenigstens ein Verbindungsabschnitt oder ein Großteil der Verbindungsabschnitte oder alle Verbindungsabschnitte jeweils eine Länge von 1 mm oder weniger, insbesondere von maximal 1 mm, insbesondere wenigstens 0,5 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 1 mm, aufweisen.
Gemäß einer Ausgestaltung kann eine Gesamtlänge der Schneidkante wenigstens 15 mm und/oder maximal 50 mm, insbesondere zwischen 15 mm und 50 mm, betragen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass benachbarte Schneidabschnitte in Umfangsrichtung so eng beieinander angeordnet sind, dass beide Schneidabschnitte gleichzeitig oder überlappend in Materialeingriff sein können. Dies kann die Bearbeitungszeit abkürzen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Schneide kann es vorgesehen sein, dass zwischen zwei benachbarten Schneidabschnitten in einer parallel zu den Schneidabschnitten verlaufenden Richtung, also beispielsweise in einer parallel zu einer während des Gebrauchs verwendeten Schwenkachse der Schneide verlaufenden Richtung, kein Abstand ausgebildet ist. Beispielsweise können die Schneidabschnitte somit in dieser Richtung direkt aufeinanderfolgen. Es kann vorgesehen sein, dass generell zwischen benachbarten Schneidabschnitten in der zuvor genannten, insbesondere axialen Richtung der Schneide, kein Abstand vorgesehen ist. Somit können die Schneidabschnitte und die Verbindungsabschnitte senkrecht zueinander ausgerichtet werden.
Die oben genannte Aufgabe wird zudem durch eine Zerspanungsmaschine mit einer Schneide, wie sie hierin beschrieben und beansprucht ist, gelöst. Beispielsweise kann es sich dabei um eine Drehmaschine zur Herstellung von rotationssymmetrischen Werkstücken handeln. Das Werkstück kann dabei in Rotation versetzt werden, um durch Zustellung der Schneide am Werkstück Bahnen abzuspanen. Somit lassen sich durch die Zerspanungsmaschine drallfreie Werkstücke, wie zum Beispiel Wellen, herstellen. Eine axiale Breite der Bahnen kann hierbei, beispielsweise durch eine Abmessung der Schneidabschnitte, so gewählt sein, dass kein Rattern auftritt.
Gemäß einer Weiterbildung der Zerspanungsmaschine kann die Schneide in eine um eine Schwenkachse schwenkbare Schneidenhalterung, wie beispielsweise in einen Werkzeugrevolver, eingesetzt sein. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Schneidabschnitte parallel zur Schwenksachse ausgerichtet sind. Somit ist eine ideale Zustellung der Schneide zu einem um eine Rotationsache rotierenden Werkstück möglich. Die Rotationsachse des Werkstücks kann dabei parallel zur Schwenkachse ausgerichtet sein. Die Rotationsachse des Werkstücks kann beispielsweise durch eine Werkstückhalterung der Zerspanungsmaschine, also zum Beispiel einem Spannmittel, wie einem Spannfutter, festgelegt sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Zerspanungsmaschine also eine um eine Rotationsachse drehbare Werkstückhalterung zum Einspannen eines zu bearbeitenden Werkstücks aufweisen. Eine Rotationsachse der Werkstückhalterung kann dabei parallel zur Schwenksachse der Schneidenhalterung ausgerichtet sein. Somit kann besonders genau ein gewünschtes Längs- und/oder Querprofil aus dem Werkstück herausgearbeitet werden, indem die einzelnen Schneidabschnitte der Schneide nacheinander, durch Rotation der Schneide mit dem Werkstück in Kontakt bringbar sind.
Die oben genannten Aufgabe wird weiter durch ein Verfahren zur spanabtrennenden Bearbeitung eines Werkstücks gelöst, wobei eine Schneidkante einer Schneide mit mehreren, aufeinanderfolgenden und in einer Schwenkrichtung zueinander versetzt angeordneten Schneidabschnitten, die durch Verbindungsabschnitte verbunden sind, nacheinander mit einem Werkstück in Eingriff gebracht werden. Dies kann beispielsweise derart vorgenommen werden, dass Material vom Werkstück bahnenweise und/oder nicht helixförmig abgetragen wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Schneide und/oder Zerspanungsmaschine, wie sie hierin beschrieben und beansprucht ist/sind, verwendet.
Es kann hierbei vorgesehen sein, dass benachbarte Schneidabschnitte in zeitlich überlappenden Zeitabschnitten im Eingriff sind.
Die in Bezug auf die Schneide erläuterten Vorteile ergeben sich auch bei der Zerspanungsmaschine und dem Verfahren zur spanabtrennenden Bearbeitung eines Werkstücks.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann zur zerspanenden Bearbeitung die Schneide um eine Schwenkachse geschwenkt werden und/oder das Werkstück um eine Rotationsachse gedreht werden. Dies kann insbesondere derart vorgenommen werden, dass ein Abstand zwischen der Schwenkachse und der Rotationsachse konstant gehalten wird. Eine Zustellung der Schneidkante erfolgt somit durch eine Rotation der Schneide und die nacheinander erfolgende Kontaktierung des Werkstückes durch die Schneidabschnitte.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass keine relative Positionsveränderung der Schneide zum Werkstück entlang einer parallel zur Schwenkachse und/oder zur Rotationsachse verlaufen Richtung erfolgt. Das kann bedeuten, dass die Schneide nicht in axialer Richtung, beispielsweise entlang ihrer Schwenkachse, verstellt wird, sondern lediglich um die Schwenkachse gedreht wird. Dadurch kann eine durch den Eingriff der Schneide ins Werkstück ausgelöste Materialverdrängung in axialer Richtung und/oder ein helixförmiges Abspanen von Material vom Werkstück besser vermieden werden, so dass durch die zerspanende Bearbeitung kein oder kaum Drall entsteht.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens kann zunächst ein erster Schneidabschnitt mit dem Werkstück in Eingriff gebracht werden, wobei anschließend eine erste Materialbahn mittels des ersten Schneidabschnitts abgetragen werden kann, beispielsweise vollständig abgetragen werden kann, bevor ein auf den ersten Schneidabschnitt folgender, zweiter Schneidabschnitt mit dem Werkstück in Eingriff gebracht werden kann, so dass anschließend eine zweite Materialbahn mittels des zweiten Schneidabschnitts abgetragen werden kann, beispielsweise vollständig abgetragen werden kann, bevor ein weiterer Schneidabschnitt mit dem Werkstück in Eingriff gebracht werden kann oder nacheinander wie gehabt weitere Schneidabschnitte mit dem Werkstück in Eingriff gebracht werden können. Somit kann ein besonders gut zur Vermeidung eines Dralls geeignetes bahnenweises Abspanen möglich. Ein Eingriff des Schneidabschnittes mit dem Werkstück erfolgt dabei lediglich durch Schwenken der Schneide, also insbesondere ohne Verstellung in axialer Richtung.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass ein erster Schneidabschnitt mit dem Werkstück in Eingriff gebracht wird, dass anschließend eine erste Materialbahn mittels des ersten Schneidabschnitts abgetragen wird, wobei ein auf den ersten Schneidabschnitt folgender, zweiter Schneidabschnitt mit dem Werkstück in Eingriff gebracht wird, bevor die erste Materialbahn mittels des ersten Schneidabschnitts vollständig abgetragen wurde. Somit kann eine schnellere Bearbeitung erfolgen, da nicht abgewartet wird, bis eine vollständige Bahn abgespant wurde. Es ergibt sich somit der bereits beschriebene zeitlich überlappende Eingriff.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Schneide, nämlich einer Schneide, wie sie hierin beschrieben und beansprucht ist, wobei eine gestufte Struktur einer Schneidkante der Schneide durch Einfräsen und/oder Einschleifen und/oder Erodieren und/oder Laserbearbeitung zur Herstellung von Stufen und/oder Zacken in eine gerade und/oder gebogene Schneidkante hergestellt wird.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele ergeben sich durch die Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale der Ansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen des Ausführungsbeispiels.
Es zeigt:

1 eine schematische Prinzipienskizze eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schneide, mittels welcher von einem Werkstück Abspanbahnen abgespant wurden. Dabei werden die jeweils miteinander in Kontakt gebrachten Flächen am Werkstück und der Schneide in gleicher Schraffierung dargestellt.

In 1 ist eine im Ganzen als 1 bezeichnete Schneide gezeigt, die dazu eingerichtet ist, um in einer Zerspanungsmaschine verwendet zu werden. Bei der Zerspanungsmaschine kann es sich dabei beispielsweise um eine Drehmaschine handeln.
Die Schneide 1 zur spanabtrennenden Bearbeitung eines Werkstücks 2 weist eine Schneidkante 3 auf, die mit dem Werkstück 2 derart in Kontakt gebracht werden kann, dass die Schneide 1 in das Werkstück eindringt und Späne abtrennt.
Die Schneidkante 3 der Schneide 1 weist mehrere, aufeinander abfolgende Schneidabschnitte 4 auf, die in Summe zusammen die Schneidkante 3 ausbilden. Benachbarte Schneidabschnitte 4 sind dabei jeweils durch einen Verbindungsabschnitt 5 unterbrochen bzw. miteinander verbunden.
Um ein Abspanen von Material am Werkstück 2 bahnenweise zu ermöglichen, sind die Schneidabschnitte 4 in einer Eindringrichtung 6 zueinander versetzt angeordnet. Die Eindringrichtung 6 kann sich dabei beispielsweise auf eine Schwenkrichtung der Schneide 1 während ihres Gebrauches beziehen. Ferner kann sich die Eindringrichtung 6 auf eine Tangentialrichtung beziehen, beispielsweise wenn die Schneidabschnitte 4 auf einer Mantelfläche eines Zylinders liegen.
Die Schneidabschnitte 6 und die Verbindungsabschnitte 5 sind zueinander derart abgewinkelt ausgerichtet, dass die Verbindungsabschnitte 5 schräg oder sogar senkrecht zu den Schneidabschnitten 4 angeordnet sind, die durch den jeweiligen Verbindungsabschnitt 5 miteinander verbunden sind.
Die Schneidabschnitte 4 sind zueinander parallel angeordnet.
Die Verbindungsabschnitte 5 sind zueinander ebenfalls parallel angeordnet. Ein wiederkehrender Abschnitt 16 kann somit zum Beispiel aus einem Schneidabschnitt 4 und ein dazu im rechten Winkel angeordneten Verbindungsabschnitt 5 bestehen.
Ein Abstand 8 zwischen zwei aufeinanderfolgende, benachbarte Schneidabschnitte 4 ist in einer Eindringrichtung 6 durch einen dazwischen angeordneten Verbindungsabschnitt 5 definiert. Hierbei kann beispielsweise eine Länge des Verbindungsabschnittes 5 dem Abstand 8 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schneidabschnitten 4 entsprechen.
Die Schneidabschnitte 4 sind derart gestuft zueinander angeordnet, dass eine aufsteigende und/oder absteigende Abfolge 9 gestufter Schneidabschnitte 4 vorliegt. Die Abfolge 9 kann dabei beispielsweise ausschließlich aus aufsteigenden oder absteigenden Schneidabschnitten 4 bestehen.
Um eine möglichst robuste Schneide 1 ausbilden zu können, kann diese aus einem Grundkörper hergestellt sein. Insbesondere kann die Schneide 1 monolithisch hergestellt sein. Eine gestufte Struktur der Schneidkante 3 kann beispielsweise durch Fräsen und/oder Schleifen und/oder Erodieren und/oder Laserbearbeitung hergestellt sein.
Die Schneidabschnitte 4 weisen jeweils eine freie Kantenspitze 11 auf. Verbindet man die Kantenspitzen 11 durch eine gedachte Verbindungslinie 13, so erhält man eine Schnittlinie zwischen einer Ebene und einer Mantelfläche 12 eines Zylinders. Die Schneidabschnitte 4 sind also auf einer Mantelfläche 12 eines Zylinders angeordnet. Dabei können sie parallel zu einer Längsachse des Zylinders ausgerichtet sein.
Die Schneidabschnitte 4 können als voneinander durch die Verbindungsabschnitte 5 unterbrochene, kleinere Schneidkanten 3 betrachtet werden, die zusammen die Schneidkante 3 bilden.
Die Verbindungsabschnitte 5 können ebenfalls auf der Mantelfläche 12 des Zylinders liegen, wie in der 1 gezeigt ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Verbindungsabschnitte 5 außerhalb der Mantelfläche 12 des Zylinders liegen.
Die zuvor bereits erwähnte gedachte Verbindungslinie 13 zwischen den einzelnen Kantenspitzen 11 kann eine gebogene Form aufweisen. Dabei kann sie beispielsweise in Eindringrichtung konvex oder konkav ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist eine konkave Biegung der gedachten Verbindungslinie 13 ausgestaltet.
Eine Gesamtlänge 15 der Schneidkante 3 kann sich aus zumindest zehn wiederkehrenden Abschnitten 16 aus jeweils einem Schneidabschnitt 4 und einem Verbindungsabschnitt 5 zusammensetzen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass sich die Gesamtlänge 15 in mehr als die zuvor genannten wenigstens zehn Abstände 16 unterteilt. Insbesondere kann sich die Gesamtlänge der Schneidkante 3 in zumindest zwanzig, insbesondere zumindest dreißig, insbesondere zumindest vierzig, insbesondere zumindest fünfzig, insbesondere zumindest siebzig, insbesondere zumindest hundert wiederkehrende Abschnitte 16 aus jeweils einem Schneidabschnitt 4 und einem Verbindungsabschnitt 5 unterteilen. Eine feinere Abstufung der Schneidabschnitte 4 durch eine größere Anzahl von wiederkehrenden Abschnitten 16 kann das Zerspanungsergebnis verbessern, da der jeweilige Widerstand pro Materialbahn 19 beim Abspanen verringert wird. Somit kann ein unerwünschtes Verdrängen von Material in axialer Richtung während des Abspanens besser vermieden werden.
Eine Maximallänge eines Schneidabschnittes 4 soll höchstens 1.500 µm betragen. Beispielsweise können auch geringere Maximallängen des Schneidabschnittes 4 vorgesehen sein, so dass die Maximallänge eines Schneidabschnittes 4 insbesondere höchstens 1.000 um, insbesondere höchstens 500 um, insbesondere höchstens 250 µm beträgt. Umso kürzer eine Maximallänge des Schneidabschnitts 4 ist, desto geringer ist auch eine gegebenenfalls auftretende Materialverdrängung während einer Abspanung.
Ein Großteil der Verbindungsabschnitte 5 oder alle Verbindungsabschnitte 5 weisen jeweils eine Länge von 1 mm oder weniger auf. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Großteil der Verbindungsabschnitte 5 oder alle Verbindungsabschnitte 5 jeweils maximal 1 mm, insbesondere wenigstens 0,5 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 1 mm, lang ist.
Eine Gesamtlänge 15 der Schneidkante 3 kann wenigstens 15 mm und/oder maximal 50 mm, insbesondere zwischen 15 mm und 50 mm betragen.
Um eine Kontaktierung des Werkstücks 2 durch einen Verbindungsabschnitt 5 besser vermeiden zu können, kann es vorgesehen sein, dass zwischen zwei benachbarten Schneidabschnitten 4 in einer parallel zu den Schneidabschnitten 4 verlaufenden Richtung, also beispielsweise in Richtung der Schwenkachse 7 der Schneide 1, kein Abstand ausgebildet ist. Die Schneidabschnitte 4 folgen entlang der Schwenkachse somit direkt aufeinander und sind abstandslos zueinander angeordnet.
Die Schneide 1 kann beispielsweise in eine um eine Schwenkachse 7 schwenkbare Schneidenhalterung einer Zerspanungsmaschine, wie beispielsweise einer Drehmaschine, eingesetzt werden oder sein. Die Schneidabschnitte 4 können dabei parallel zu der Schwenkachse 7 ausgerichtet sein.
Die Schwenkachse 7 der Schneide 1 entspricht somit der Schwenkachse 7 der schwenkbaren Schneidenhalterung.
Die Zerspanungsmaschine kann eine Werkstückhalterung aufweisen, die beispielsweise als ein Spannfutter ausgebildet ist und welche Werkstückhalterung das Werkstück 2 einspannbar ist. Die Werkstückhalterung kann um eine Rotationsachse 17 rotiert werden, wobei die Rotationsrichtung in oder entgegen der Rotationsrichtung der Schneide 1 verläuft.
Die Rotationsachse 17 der Werkstückhalterung ist dabei parallel zur Schwenkachse 7 der Schneidenhalterung bzw. der Schneide 1 ausgerichtet.
Die zuvor genannte Schneide 1 und/oder die Zerspanungsmaschine, wie hierin beschrieben und beansprucht, eignet/eignen sich somit zur Verwendung in einem Verfahren zur spanabtrennenden Bearbeitung eines Werkstücks 2.
Hierbei ist vorgesehen, dass eine Schneidkante 3, beispielsweise der hierin beschriebenen und beanspruchten Schneide 1, mit mehreren, aufeinanderfolgenden und in einer Schwenkrichtung 6 zueinander versetzt angeordneten Schneidabschnitten 4, die durch Verbindungsabschnitte 5 verbunden sind, nacheinander mit dem Werkstück 2 in Eingriff gebracht werden. Dies ermöglicht es, dass Material vom Werkstück 2 in Materialbahnen 19 abgetragen wird. Eine helixförmige oder schraubenförmige Materialabspanung, wie bei vorbekannten Schneiden, Zerpanungsvorrichtungen und Verfahren kann somit verhindert werden. Aus diesem Grund ist es möglich, Werkstücke derart zu bearbeiten, dass kein Drall entsteht, also beispielsweise ein drallfreies Bauteil, wie eine drallfreie Welle, herstellbar ist.
Zur zerspanenden Bearbeitung wird die Schneide 1 in einer Schwenkachse 7 geschwenkt und/oder rotiert und das Werkstück wird um eine Rotationsachse 17 rotiert. Ein Abstand 18 zwischen der Schwenkachse 7 und der Rotationsachse 17 wird dabei stets konstant gehalten. Durch das Schwenken bzw. Rotieren der Schneide 1 um die Schwenkachse 7 werden die Schneidabschnitte 20 mit dem Werkstück 2 in Eingriff gebracht.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass zunächst ein erster Schneidabschnitt 20 mit dem Werkstück 2 in Eingriff gebracht wird, so dass eine erste Materialbahn 22 mittels des ersten Schneidabschnittes 20 abgespant wird. Die erste Materialbahn 22 kann dabei vollständig abgetragen werden, bevor ein auf den ersten Schneidabschnitt 20 folgender, zweiter Schneidabschnitt 21 mit dem Werkstück 2 in Eingriff gebracht wird, so dass anschließend eine zweite Materialbahn 23 mittels des zweiten Materialabschnittes 21 abgetragen wird. Auch hier kann vorgesehen sein, dass zunächst die vollständige zweite Materialbahn 22 mittels des zweiten Schneidabschnitts 21 abgetragen wird, bevor ein weiterer Schneidabschnitt 4 mit dem Werkstück 2 in Eingriff gebracht wird. Die zuvor genannten Schritte können nun so lange wiederholt werden, bis alle Schneidabschnitte 20 der Schneide 1 mit dem Werkstück 2 in Eingriff gebracht und mehrere Abspanbahnen 19 an Material abgetragen wurden. Somit kann verhindert werden, dass ein ungewolltes Gewinde durch eine Zustellung in axialer Richtung der Schneide entsteht.
Ein Abstand zwischen einem Rotationszentrum der Schwenkachse 7 und den einzelnen Schneidabschnitten 4 ist jeweils gleich groß eingereichtet.
Alternativ kann es ebenso vorgesehen sein, dass ein erster Schneidabschnitt 20 mit dem Werkstück 2 in Eingriff gebracht wird, wobei anschließend eine erste Materialbahn 22 mittels des ersten Schneidabschnitts 20 abgetragen wird, wobei ein auf den ersten Schneidabschnitt 20 folgender, zweiter Schneidabschnitt 21 mit dem Werkstück 2 bereits in Eingriff gebracht wird, bevor die erste Materialbahn 22 mittels des ersten Schneidabschnitts 20 vollständig abgetragen wurde, so dass bereits eine zweite Materialbahn 23 abgespant wird, bevor die erste Materialbahn 22 vollständig abgetragen wurde. Dies hat den Vorteil, dass eine schnellere Bearbeitung des Werkstücks möglich ist.
Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Schneide, beispielsweise wie sie hierin beschrieben und beansprucht ist. Wobei eine gestufte Struktur einer Schneidkante 3 der Schneide hergestellt wird. Die gestufte Struktur kann dabei beispielsweise durch eine oder eine Kombination von wenigstens zwei der Techniken ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Einfräsen und/oder Einschleifen und/oder Erodieren und/oder Laserbearbeitung hergestellt werden.
Eine gedachte Verbindungslinie 13 zwischen den Kantenspitzen 11 der durch das Verfahren hergestellten Schneidabschnitte 4 kann dabei gebogen sein. Ferner ist es möglich, den Abstand zwischen den Schneidabschnitten 4 durch die Ausbildung unterschiedlich langer Verbindungsabschnitte 5 zu variieren oder den Abstand konstant zu halten, indem gleichlange Verbindungsabschnitte 5 ausgebildet werden.
Die Erfindung betrifft also eine Schneide 1 für eine Zerspanungsmaschine, insbesondere für eine Drehmaschine, zur spanabtrennenden Bearbeitung eines Werkstücks 2, wobei die Schneide 1 eine Schneidkante 3 aufweist, die dazu eingerichtet ist, um während der Bearbeitung in das Werkstück 2 einzudringen und Späne abzutrennen, wobei die Schneidkante 3 mehrere, aufeinander folgende Schneidabschnitte 4 aufweist, wobei nebeneinander liegende Schneidabschnitte 4 jeweils durch einen Verbindungsabschnitt 5 unterbrochen sind, so dass eine stufenförmige Schneidkante 3 entsteht.
Bezugszeichenliste

1: Schneide
2: Werkstück
3: Schneidkante
4: Schneidabschnitt
5: Verbindungsabschnitt
6: Eindringrichtung, Schwenkrichtung
7: Schwenkachse, Rotationsachse
8: Abstand zwischen Schneidabschnitten
9: Abfolge gestufter Schneidabschnitte
10: Grundkörper
11: Kantenspitzen
12: Mantelfläche eines Zylinders
13: Verbindungslinie
14: Schnittlinie zwischen Ebene und Mantelfläche eines Zylinders
15: Gesamtlänge der Schneidkante
16: wiederkehrender Abschnitt aus jeweils einem Schneidabschnitt und einem Verbindungsabschnitt
17: Rotationsachse
18: Abstand zwischen der Schwenkachse und der Rotationsachse
19: Materialbahn, Abspanbahn
20: erster Schneidabschnitt
21: zweiter Schneidabschnitt
22: erste Materialbahn
23: zweite Materialbahn

Claims

Schneide (1) für eine Zerspanungsmaschine, insbesondere für eine Drehmaschine, zur spanabtrennenden Bearbeitung eines Werkstücks (2), wobei die Schneide (1) eine Schneidkante (3) aufweist, die dazu eingerichtet ist, um während der Bearbeitung in das Werkstück (2) einzudringen und Späne abzutrennen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (3) mehrere, aufeinander folgende Schneidabschnitte (4) aufweist, wobei benachbarte Schneidabschnitte (4) jeweils durch einen Verbindungsabschnitt (5) verbunden sind, wobei die Schneidabschnitte (4) in einer Eindringrichtung (6) versetzt zueinander angeordnet sind, dass die Schneidabschnitte (4) und die Verbindungsabschnitte (5) zueinander abgewinkelt ausgerichtet sind, dass die Schneidabschnitte (4) parallel zu einer während des Gebrauchs verwendeten Schwenkachse (7) der Schneide (1) verlaufen, und dass die Verbindungsabschnitte (5) derart ausgerichtet sind, dass sie keinen Teil der Schneidkante (3) bilden.
Schneide (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidabschnitte (4) parallel zueinander angeordnet sind und/oder dass die Verbindungsabschnitte (5) parallel zueinander angeordnet sind und/oder dass die Verbindungsabschnitte (5) schräg, vorzugsweise senkrecht, zu den Schneidabschnitten (4) angeordnet sind, und/oder dass ein Abstand (8) zwischen zwei aufeinander folgende Schneidabschnitte (4) in Eindringrichtung (6) durch einen dazwischen angeordneten Verbindungsabschnitt (5) definiert ist.
Schneide (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidabschnitte (4) zueinander gestuft angeordnet sind, insbesondere so dass eine aufsteigende und/oder absteigende Abfolge (9) der aufeinander folgenden Schneidabschnitte (4) vorliegt, und/oder dass die Schneide (1) monolithisch, insbesondere aus einem Grundkörper (10), hergestellt ist, vorzugsweise wobei eine gestufte Struktur der Schneidkante (3) durch Fräsen und/oder Schleifen und/oder Erodieren und/oder Laserbearbeitung hergestellt ist, und/oder dass eine Verbindungslinie (13) zwischen den einzelnen Kantenspitzen (11) gebogen ausgebildet ist.
Schneide (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidabschnitte (4) auf einer Mantelfläche (12) eines Zylinders liegen, vorzugsweise wobei eine oder die Verbindungslinie (13) zwischen den einzelnen, insbesondere jeweils auf derselben Seite eines Schneidabschnitts (4) gelegenen, Kantenspitzen (11) der Schneidabschnitte (4) einer Schnittlinie (14) zwischen einer Ebene und einer Mantelfläche (12) eines Zylinders entspricht, oder dass die Schneidabschnitte (4) auf einer Ebene liegen und/oder dass die Verbindungsabschnitte (5) außerhalb der Mantelfläche (12) des Zylinders oder außerhalb der Ebene liegen.
Schneide (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Gesamtlänge (15) der Schneidkante (3) in zumindest oder maximal 10, insbesondere zumindest oder maximal 20, insbesondere zumindest oder maximal 30, insbesondere zumindest oder maximal 40, insbesondere zumindest oder maximal 50, insbesondere zumindest oder maximal 70, insbesondere zumindest oder maximal 100, wiederkehrende Abschnitte (16) aus jeweils einem Schneidabschnitt (4) und einem Verbindungsabschnitt (5) unterteilt und/oder dass eine Maximallänge eines Schneidabschnitts (4) jeweils höchstens 1500 µm, insbesondere höchstens 1000 µm, insbesondere höchstens 500 µm, insbesondere höchstens 250 µm, beträgt und/oder dass wenigstens ein Verbindungsabschnitt (5) oder ein Großteil der Verbindungsabschnitte (5) oder alle Verbindungsabschnitte (5) jeweils eine Länge von 1 mm oder weniger, insbesondere von maximal 1 mm, insbesondere wenigstens 0,5 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 1 mm, aufweist/aufweisen und/oder dass eine Gesamtlänge (15) der Schneidkante (3) wenigstens 15 mm und/oder maximal 50 mm, insbesondere zwischen 15 mm und 50 mm, beträgt.
Schneide (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Schneidabschnitten (4), insbesondere zwischen allen benachbarten Schneidabschnitten (4), in einer parallel zu den Schneidabschnitten (4) verlaufenden Richtung, insbesondere in einer parallel zu einer während des Gebrauchs verwendeten Schwenkachse (7) der Schneide (1) verlaufenden Richtung, kein Abstand ausgebildet ist, insbesondere derart, dass die Schneidabschnitte (4) in dieser Richtung direkt aufeinanderfolgen.
Zerspanungsmaschine, insbesondere Drehmaschine, mit einer Schneide (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Zerspanungsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (1) in eine um eine Schwenkachse (7) schwenkbare Schneidenhalterung, insbesondere in einen Werkzeugrevolver, eingesetzt ist, vorzugsweise derart, dass die Schneidabschnitte (4) parallel zur Schwenksachse (7) ausgerichtet sind.
Zerspanungsmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerspanungsmaschine eine um eine Rotationsachse (17) drehbare Werkstückhalterung zum Einspannen eines zu bearbeitenden Werkstücks (2) aufweist, vorzugsweise wobei die Rotationsachse (17) der Werkstückhalterung parallel zur Schwenksachse (7) der Schneidenhalterung ausgerichtet ist und/oder dass ein Abstand zwischen Schwenkachse (7) und Rotationsache (17) während der zerspanenden Bearbeitung konstant bleibt.
Verfahren zur spanabtrennenden Bearbeitung eines Werkstücks (2), wobei eine Schneide (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder eine Zerspanungsmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9 verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schneidkante (3) einer oder der Schneide (1) mit mehreren, aufeinander folgenden und in einer Schwenkrichtung (6) zueinander versetzt angeordneten Schneidabschnitten (4), die durch Verbindungsabschnitte (5) verbunden sind, nacheinander mit einem Werkstück (2) in Eingriff gebracht werden, insbesondere so dass Material vom Werkstück (2) bahnenweise und/oder nicht helixförmig, abgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur zerspanenden Bearbeitung die Schneide (1) um eine Schwenkachse (7) geschwenkt wird und/oder dass das Werkstück (2) um eine Rotationsachse (17) gedreht wird, insbesondere derart, dass ein Abstand (18) zwischen der Schwenkachse (7) und der Rotationsachse (17) konstant gehalten wird, vorzugsweise wobei keine relative Positionsveränderung der Schneide (1) zum Werkstück (2) entlang einer parallel zur Schwenkachse (7) und/oder zur Rotationsachse (17) verlaufen Richtung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein erster Schneidabschnitt (20) mit dem Werkstück (2) in Eingriff gebracht wird, dass anschließend eine erste Materialbahn (22) mittels des ersten Schneidabschnitts (20) abgetragen wird, insbesondere vollständig abgetragen wird, bevor ein auf den ersten Schneidabschnitt (20) folgender, zweiter Schneidabschnitt (21) mit dem Werkstück (2) in Eingriff gebracht wird, so dass anschließend eine zweite Materialbahn (23) mittels des zweiten Schneidabschnitts (21) abgetragen wird, insbesondere vollständig abgetragen wird, vorzugsweise bevor ein weiterer Schneidabschnitt (4) mit dem Werkstück (2) in Eingriff gebracht wird oder nacheinander wie gehabt weitere Schneidabschnitte (4) mit dem Werkstück (2) in Eingriff gebracht werden
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Schneidabschnitt (20) mit dem Werkstück (2) in Eingriff gebracht wird, dass anschließend eine erste Materialbahn (22) mittels des ersten Schneidabschnitts (20) abgetragen wird, wobei ein auf den ersten Schneidabschnitt (20) folgender, zweiter Schneidabschnitt (21) mit dem Werkstück (2) in Eingriff gebracht wird, bevor die erste Materialbahn (22) mittels des ersten Schneidabschnitts (20) vollständig abgetragen wurde.
Verfahren zur Herstellung einer Schneide (1) für eine Zerspanungsmaschine, nämlich einer Schneide (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine gestufte Struktur einer Schneidkante (3) der Schneide (1) durch Einfräsen und/oder Einschleifen und/oder Laserbearbeitung zur Herstellung von Stufen und/oder Zacken in eine gerade und/oder gebogene Schneidkante (3) hergestellt wird.