DE112010006049B4

DE112010006049B4 - Verfahren zum Entfernen eines Endflächengrats einer Formnut und Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen

Info

Publication number: DE112010006049B4
Application number: DE112010006049.5T
Authority: DE
Inventors: Kosuke Mori
Original assignee: OSG Corp
Current assignee: OSG Corp
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2030-12-03
Also published as: US9403222B2; CN103249512B; JP5689138B2; CN103249512A; DE112010006049T5; JPWO2012073374A1; WO2012073374A1; US20130251472A1

Abstract

Verfahren zum Entfernen eines Endflächengrats (22) einer Formnut, die durch drehendes Antreiben um eine Axialmitte herum und Bewegen eines Formdrehschneidwerkzeugs (30) bezogen auf ein Werkstück (50) in einer zur Axialmitte senkrechten Richtung in das Werkstück geschnitten wurde, wobeiunter Verwendung eines Formdrehschneidwerkzeugs zum Anfasen (70) und durch drehendes Antreiben um seine Axialmitte herum und Bewegen des Formdrehschneidwerkzeugs zum Anfasen (70) bezogen auf eine Endfläche der Formnut in einer zur Axialmitte senkrechten Richtung entlang einer Axialmittenbewegungskurve, die bezogen auf eine Axialmittenbewegungskurve des Formdrehschneidwerkzeugs (30) beim Schneiden der Formnut den Anfaswinkel bildet, ein Anfasen zum Entfernen eines Grats auf der Endfläche erfolgt,wobei eine Radialform f(x), die einer Axialposition x des Formdrehschneidwerkzeugs zum Anfasen (70) entspricht, ausgedrückt wird durchwobei f(x) eine Radialform ist, die der Axialposition x des beim Schneiden der Formnut verwendeten Formdrehschneidwerkzeugs (30) entspricht, θ der Anfaswinkel ist und α ein Neigungswinkel der Formnutrichtung bezogen auf eine zur Endfläche senkrechte Linie ist, wobeifalls ein anzufasender Abschnitt auf einer Seite spitzen Winkels liegt, g(α,θ) = 1 + tana x tanθ erfüllt ist und wobeifalls ein anzufasender Abschnitt auf einer Seite stumpfen Winkels liegt,g(α,θ) = 1 - tana x tanθ erfüllt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen eines Endflächengrats einer Formnut und ein Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen und insbesondere auf eine Verbesserung zum Realisieren eines gleichmäßigen Anfasens mit einem einfachen Maschinenbearbeitungsvorgang in kürzerer Zeit.
STAND DER TECHNIK
Befestigungsaufbauten zum Befestigen eines Turbinenrads einer Dampfturbine usw. an einer Drehwelle schließen einen Aufbau ein, in dem wie in 14 dargestellt Schaufelblätter 14 eines Turbinenrads eines nach dem anderen in eine Vielzahl von baumförmigen Nuten 12 eingepasst werden, die in einem Außenumfangsabschnitt einer Drehwelle 10 ausgebildet sind. 15 ist eine vergrößerte Perspektivansicht der baumförmigen Nut 12, die bezüglich einer Nutmitte S symmetrisch ist, wobei die Nutbreite sanft zunimmt/abnimmt und in Nuttiefenrichtung (zur unteren Seite von 15 hin) wie ein umgedrehter Weihnachtsbaum allmählich enger wird, so dass auf beiden Seitenflächen 16a und 16b eine Vielzahl von konkaven Abschnitten 18 und konvexen Abschnitten 20 abwechselnd und hintereinander angeordnet ist.
Das Schneiden der oben beschriebenen baumförmigen Nut 12 erfolgt zum Beispiel, indem um eine Axialmitte herum drehend angetrieben wird und ein Formdrehschneidwerkzeug, das der Form der baumförmigen Nut 12 entspricht, d. h. ein sogenannter Weihnachtsbaumformfräser, bezogen auf ein Werkstück in einer zur Axialmitte senkrechten Richtung bewegt wird. Ein solcher Weihnachtsbaumformfräser ist zum Beispiel aus dem Patentdokument 1 bekannt.
Beim Schneiden auf einer Endfläche der baumförmigen Nut 12 werden normalerweise, wie durch den schraffierten Bereich in 16 angegeben ist, Grate 22 erzeugt. Da es bislang keine Mittel gibt, um die Grate 22 durch einen Maschinenbearbeitungsvorgang zu entfernen, werden die Grate 22 manuell von Menschen entfernt, was zu Nachteilen wie einer sehr langen Arbeitszeit und Anforderungen an die Fertigkeiten der Arbeiter führt. Es ist somit eine Technik vorgeschlagen worden, die eine Mechanisierung des Abrundens (Anfasens) einer Nut ermöglicht, die wie bei der baumförmigen Nut 12 eine geneigte Nutoberfläche hat. Diese entspricht zum Beispiel der im Patentdokument 2 beschriebenen Scheibenteilebearbeitungsvorrichtung.
Darüber hinaus ist aus dem Patentdokument 3 ein Formdrehschneidwerkzeug bekannt, um eine Nut mit konkav-konvexen Profil zu schneiden, deren Nutbreite anders als die baumförmige Nut 12 nicht in Nuttiefenrichtung enger wird. Und aus dem Patentdokument 4 ist ein Entgratwerkzeug für T-Nuten bekannt.
VERÖFFENTLICHUNG
Patentdokument

Patentdokument 1: JP 2010-158762 A
Patentdokument 2: JP 2001-1206 A
Patentdokument 3: JP 2007-276010 A
Patentdokument 4: DE 34 32 936 A1

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Von der Erfindung zu lösende Probleme
Die herkömmliche Technik realisiert zwar eine Mechanisierung des Entfernens eines Endflächengrats einer auf einem Werkstück ausgebildeten Formnut, doch muss, da eine Werkzeugdrehachse beim Schneiden von zum Beispiel einer Formnut wie einer baumförmigen Nut senkrecht zur Werkzeugdrehachse bei der Gratentfernungsarbeit der Formnut sein muss, ein Schneidwerkzeug für die Gratentfernungsarbeit an einer anderen Maschine als einer Maschine, die das Schneiden der Formnut betrifft, angebracht werden, und die Maschinen müssen für die maschinelle Bearbeitung umgeschaltet werden, solange eine Maschinenspindel oder ein Werkstück nicht um 90° gedreht werden kann. Bei der herkömmlichen Technik muss die maschinelle Bearbeitung erfolgen, während die Form der zu bearbeitenden Nutoberfläche Punkt für Punkt gemessen wird, und die Arbeitszeit kann teilweise nicht verkürzt werden, da eine längere Zeit für die Messung und Positionierung erforderlich ist. Auch im Fall eines Maschinenbearbeitungsvorgangs ist eine Positionierung entsprechend den gemessenen Positionsinformationen erforderlich, weswegen die Nachteile, d. h. die Anforderungen an die Fertigkeiten der Arbeiter, ungelöst bleiben. Mit anderen Worten sind unter den vorliegenden Umständen bislang noch kein Verfahren zum Entfernen eines Endflächengrats einer Formnut und kein Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen entwickelt worden, die ein gleichmäßiges Anfasen mit einem einfachen Maschinenbearbeitungsvorgang in kürzerer Zeit ermöglichen.
Die Erfindung erfolgte angesichts dieser Situation und ihr liegt daher die Aufgabe zurunde, ein Verfahren zum Entfernen eines Endflächengrats einer Formnut und ein Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen zur Verfügung zu stellen, die ein gleichmäßiges Anfasen mit einem einfachen Maschinenbearbeitungsvorgang in kürzerer Zeit realisieren.
Mittel zur Lösung des Problems
Um die Aufgabe zu lösen, sieht eine erste Ausgestaltung der Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 1 vor.
Um die Aufgabe zu lösen, sieht darüber hinaus eine zweite Ausgestaltung der Erfindung ein Formdrehschneidwerkzeug gemäß Anspruch 2 vor.
Wirkungen der Erfindung
Bei der ersten Ausgestaltung der Erfindung kann die Entfernungsarbeit durch die gleiche Maschine wie die Maschine mechanisiert werden, die das Schneiden der Formnut betrifft, während der standardisierte einfache Vorgang eine Verkürzung der Arbeitszeit und einen unbemannten Vorgang ermöglicht, ohne dass Fertigkeiten von Arbeitern verlangt werden. Somit kann ein Verfahren zum Entfernen eines Endflächengrats einer Formnut zur Verfügung gestellt werden, das ein gleichmäßiges Anfasen mit einem einfachen Maschinenbearbeitungsvorgang in kürzerer Zeit realisiert.
Ebenso kann bei der zweiten Ausgestaltung der Erfindung die Gratentfernungsarbeit durch die gleiche Maschine wie die Maschine mechanisiert werden, die das Schneiden der Formnut betrifft, während der standardisierte einfache Vorgang eine Verkürzung der Arbeitszeit und einen unbemannten Vorgang ermöglicht, ohne dass Fertigkeiten von Arbeitern verlangt werden. Somit kann ein Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen zur Verfügung gestellt werden, das ein gleichmäßiges Anfasen mit einem einfachen Maschinenbearbeitungsvorgang in kürzerer Zeit realisiert. Das Formdrehschneidwerkzeug wird dabei vorzugsweise für die Endflächengratentfernungsarbeit der Formnut verwendet.
Figurenliste

1 ist bei Betrachtung in einer zu einer Axialmitte senkrechten Richtung eine teilweise aufgeschnittene Vorderseitenansicht eines Weihnachtsbaumformfräsers, der ein Beispiel eines eine Formnut schneidenden Formdrehschneidwerkzeugs ist, bei dem vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Entfernen eines Endflächengrats angewendet wird.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Schneideabschnitts, um die Gestaltung des Schneideabschnitts des in 1 dargestellten Weihnachtsbaumformfräsers im Einzelnen zu erläutern.
3 ist eine Schnittansicht einer baumförmigen Nut, die ein Beispiel für eine Formnut ist, die von dem in 1 dargestellten Weihnachtsbaumformfräser in ein Werkstück geschnitten wurde.
4 ist bei Betrachtung in einer zu einer Axialmitte senkrechten Richtung eine teilweise aufgeschnittene Vorderseitenansicht eines baumförmigen Nutanfaswerkzeugs, das ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Formdrehschneidwerkzeugs zum Anfasen ist.
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Schneideabschnitts, um die Gestaltung des Schneideabschnitts des in 4 dargestellten baumförmigen Nutanfaswerkzeugs im Einzelnen zu erläutern.
6 ist eine schematische Ansicht, um ein Verfahren zum Entfernen eines Grats auf der Seite spitzen Winkels einer Endfläche einer baumförmigen Nut durch das in 4 dargestellte baumförmige Nutanfaswerkzeug zu erläutern.
7 ist eine schematische Ansicht, um ein Verfahren zum Entfernen eines Grats auf der Seite stumpfen Winkels der Endfläche der baumförmigen Nut durch das in 4 dargestellte baumförmige Nutanfaswerkzeug zu erläutern.
8 stellt eine von der Vorderseite aus aufgenommene Fotografie einer Endfläche einer Formnut dar, die in einem Schneidversuch, der von dem Erfinder durchgeführt wurde, um die Wirkungen der Erfindung zu überprüfen, ohne Entgraten geschnitten wurde.
9 stellt eine von der Oberseite aus aufgenommene Fotografie der Endfläche der Formnut dar, die in dem Schneideversuch, der von dem Erfinder durchgeführt wurde, um die Wirkungen der Erfindung zu überprüfen, ohne Entgraten geschnitten wurde.
10 stellt eine von der Vorderseite aus aufgenommene Fotografie einer Endfläche einer Formnut dar, nachdem die Endfläche der Formnut, die in dem Schneideversuch geschnitten wurde, der von dem Erfinder durchgeführt wurde, um die Wirkungen der Erfindung zu überprüfen, von einem Entgrater mit einem Anfasbetrag von 0,5 mm entgratet worden war.
11 stellt eine von der Oberseite aus aufgenommene Fotografie der Endfläche der Formnut dar, nachdem die Endfläche der Formnut, die in dem Schneideversuch geschnitten wurde, der von dem Erfinder durchgeführt wurde, um die Wirkungen der Erfindung zu überprüfen, von dem Entgrater mit dem Anfasbetrag von 0,5 mm entgratet worden war.
12 stellt eine von der Vorderseite aus aufgenommene Fotografie einer Endfläche einer Formnut dar, nachdem die Endfläche der Formnut, die in dem Schneideversuch geschnitten wurde, der von dem Erfinder durchgeführt wurde, um die Wirkungen der Erfindung zu überprüfen, von einem Entgrater mit einem Anfasbetrag von 1,5 mm entgratet worden war.
13 stellt eine von der Oberseite aus aufgenommene Fotografie der Endfläche der Formnut dar, nachdem die Endfläche der Formnut, die in dem Schneideversuch geschnitten wurde, der von dem Erfinder durchgeführt wurde, um die Wirkungen der Erfindung zu überprüfen, von dem Entgrater mit dem Anfasbetrag von 1,5 mm entgratet worden war.
14 ist eine Ansicht mehrerer baumförmiger Nute zum Einpassen von Schaufelblättern eines Turbinenrads.
15 ist eine vergrößerte Schnittansicht der baumförmigen Nut von 14.
16 ist eine Ansicht, um Grate, die auf einer Endfläche der baumförmigen Nut von 14 erzeugt wurden, zu erläutern.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird zum Beispiel vorzugsweise bei der Entfernungsarbeit eines Endflächengrats und beim Anfasen beliebiger Größe einer konkav-konvexen Nut mit einem konkav-konvexen Abschnitt auf einer Seitenfläche, einer baumförmigen Nut in der Form eines umgekehrten Weihnachtsbaums usw. angewendet und lässt sich auch weithin bei der Entfernungsarbeit eines Endflächengrats einer Formnut anwenden, die in ein Werkstück geschnitten wurde, indem ein Formdrehschneidwerkzeug drehend um seine Axialmitte herum angetrieben wurde und bezogen auf das Werkstück in einer zur Axialmitte senkrechten Richtung bewegt wurde.
Ein Anfaswinkel θ wird bei der Erfindung im Voraus abhängig von der Form einer anzufasenden Formnut, einem Neigungswinkel α einer Formnutrichtung bezogen auf eine zu einer Endfläche senkrechte Linie usw. definiert und bestimmt zum Zeitpunkt des Anfasens eine Axialmittenbewegungskurve eines Formdrehschneidwerkzeugs zum Anfasen. Der Neigungswinkel α wird vorzugsweise passend innerhalb eines Bereichs von 0 Grad oder mehr bis 60 Grad oder weniger eingestellt. Für den Anfaswinkel θ wird abhängig vom Neigungswinkel α ein bevorzugter Winkelbereich derart definiert, dass der Anfaswinkel θ zum Beispiel im Fall eines Anfasens einer Formnut mit dem Neigungswinkel α = 0 Grad, d. h. mit der zur Endfläche senkrechten Formnutrichtung, innerhalb eines Bereichs von 5 Grad oder mehr bis 85 Grad oder weniger liegt. Mit anderen Worten wird der Anfaswinkel θ vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 5 (Grad) oder mehr bis 85+a (Grad) oder weniger eingestellt, wenn der anzufasende Abschnitt auf der Seite spitzen Winkels liegt, d. h. ein Abschnitt mit einem spitzen Winkel, der bezogen auf die Endfläche von der Formnutrichtung gebildet wird, angefast wird, und der Anfaswinkel θ wird innerhalb eines Bereichs von 5 (Grad) oder mehr bis 85-a (Grad) oder weniger eingestellt, wenn der anzufasende Abschnitt auf der Seite stumpfen Winkels liegt, d. h. ein Abschnitt mit einem stumpfen Winkel, der bezogen auf die Endfläche von der Formnutrichtung gebildet wird, angefast wird.
Das erfindungsgemäße Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen wird erlangt, indem eine Radialform des Formdrehschneidwerkzeugs, das beim Schneiden einer Sollformnut verwendet wird, in Übereinstimmung mit einem vordefinierten Anfaswinkel verformt wird. Daher ist das Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen ein eigenes Werkzeug, das entsprechend dem beim Schneiden der Sollformnut verwendeten Formdrehschneidwerkzeug gestaltet und erzeugt wird, und es ist vorzugsweise ein zugeordnetes Anfaswerkzeug für das Formdrehschneidwerkzeug. Vorzugsweise ist dieses Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen an einer Schneidemaschine angebracht, die ein Werkstück schneidet, indem das Formdrehschneidwerkzeug um seine Axialmitte herum drehend angetrieben wird und bezogen auf das Werkstück in der zur Axialmitte senkrechten Richtung bewegt wird, und es wird von der Schneidemaschine drehend um eine Axialmitte angetrieben und bezogen auf das Werkstück entlang einer Axialmittenbewegungskurve bewegt, die sich von der des Formdrehschneidwerkzeugs unterscheidet, um so ein Anfasen zum Entfernen eines Grats auf einer Endfläche durchzuführen.
Eine Radialform f(x), die einer Axialposition x des Formdrehschneidwerkzeugs zum Anfasen entspricht, wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt, wobei f_base(x) eine Radialform ist, die der Axialposition x des beim Schneiden der Formnut verwendeten Formdrehschneidwerkzeugs entspricht, θ der Anfaswinkel ist und α ein Neigungswinkel der Formnutrichtung bezogen auf eine zur Endfläche senkrechte Linie ist. In der Gleichung (1) wird g(α,θ) durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt, falls der anzufasende Abschnitt auf der Seite spitzen Winkels liegt, und g(α,θ) wird durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt, falls der anzufasende Abschnitt auf der Seite stumpfen Winkels liegt. Der auf der Seite spitzen Winkels liegende anzufasende Abschnitt entspricht dem Anfasen eines Abschnitts mit einem spitzen Winkel, der zwischen der Formnutrichtung (Ausdehnungsrichtung einer Nutinnenumfangsfläche) und der Endflächenrichtung ausgebildet ist, und der auf der Seite stumpfen Winkels liegende anzufasende Abschnitt entspricht dem Anfasen eines Abschnitts mit einem stumpfen Winkel, der zwischen der Formnutrichtung und der Endflächenrichtung ausgebildet ist. Daher werden für das Anfasen auf der Seite spitzen Winkels und das Anfasen auf der Seite stumpfen Winkels vorzugsweise jeweils eigene Formdrehschneidwerkzeuge zum Anfasen angefertigt. $f (x) = f_{base} (x) \times cos θ \times g (α, θ)$
$g (α, θ) = 1 + tan α \times tan θ$
$g (α, θ) = 1 - tan α \times tan θ$
Wenn der Neigungswinkel α der Formnutrichtung bezogen auf die zur Endfläche senkrechte Linie null ist, d. h. falls die Formnutrichtung senkrecht zur Endfläche ist, ist g(α,θ) = 1 erfüllt und daher wird die Radialform f(x), die der Axialposition x des Formdrehschneidwerkzeugs zum Anfasen entspricht, durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt, wobei f_base(x) eine Radialform ist, die der Axialposition x des beim Schneiden der Formnut verwendeten Formdrehschneidwerkzeugs entspricht und θ der Anfaswinkel ist. $f (x) = f_{base} (x) \times cos θ$
Ausführungsbeispiel
Es wird nun ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. 1 ist bei Betrachtung in einer zu einer Axialmitte senkrechten Richtung eine teilweise aufgeschnittene Vorderseitenansicht eines Weihnachtsbaumformfräsers 30, der ein Beispiel für ein eine Formnut schneidendes Formdrehschneidwerkzeug ist, bei dem vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Entfernen eines Endflächengrats angewendet wird. Der in 1 dargestellte Weihnachtsbaumformfräser 30 ist ein Formdrehschneidwerkzeug, das zum Schneiden einer später unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen baumförmigen Nut 52 verwendet wird, er wird an einem Schaft 32 an einer Antriebswelle einer nicht dargestellten Schneidemaschine angebracht, und er wird von der Schneidemaschine um die Axialmitte herum angetrieben und bezogen auf ein Werkstück (das Werkstück 50 in dem in 3 dargestellten Beispiel) in einer zur Axialmitte senkrechten Richtung bewegt, um wie in 3 dargestellt die baumförmige Nut 52 zu schneiden.
Wie in 1 dargestellt ist, weist der Weihnachtsbaumformfräser 30 einstückig den Schaft 32 und einen Schneideabschnitt 34 auf, wobei der Schneideabschnitt 34 die Form eines umgedrehten Weihnachtsbaums hat, die der konkav-konvexen Form der später unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen baumförmigen Nut 52 entspricht. Genauer gesagt ist der Schneideabschnitt 34 mit einer Radialabmessung gestaltet, die sanft zunimmt/abnimmt und allmählich zu einer Werkzeugspitze (der unteren Seite von 1) hin zu einem kleineren Durchmesser enger wird. Der Schneideabschnitt 34 ist um eine Axialmitte C herum in regelmäßigen Winkelintervallen mit einer Vielzahl von (z. B. vier) Spanabgabenuten 36 versehen und entlang der Spanabgabenute 36 mit einer Vielzahl von Außenumfangsschneidkanten 38 und einer in die Außenumfangsschneidkanten 38 übergehenden Bodenschneidkante 40 versehen. Die Außenumfangsschneidkanten 38 und die Bodenschneidkante 40 entsprechen Schneidkanten, die bei Betrachtung des Weihnachtsbaumformfräsers 30 vom Schaft 32 aus zur Schneidearbeit drehend im Uhrzeigersinn angetrieben werden, und die Spanabgabenute 36 sind im Uhrzeigersinn mit einem vorbestimmten Steigungswinkel geneigt.
2 ist eine vergrößerte Ansicht des Schneideabschnitts 34, um die Gestaltung des Schneideabschnitts 34 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 im Einzelnen zu erläutern. Wie in 2 dargestellt ist, hat der Schneideabschnitt 34 einen ersten Abschnitt großen Durchmessers 42, einen ersten Abschnitt kleinen Durchmessers 44, einen zweiten Abschnitt großen Durchmessers 46 und einen zweiten Abschnitt kleinen Durchmessers 48, die in dieser Reihenfolge von der Werkzeugspitze zum Schaft 32 hin ausgebildet sind. In 2 bezeichnet a eine Radialabmessung des ersten Abschnitts großen Durchmessers 42; b bezeichnet eine Radialabmessung des ersten Abschnitts kleinen Durchmessers 44; c bezeichnet eine Radialabmessung des zweiten Abschnitts großen Durchmessers 46; und d bezeichnet eine Radialabmessung des zweiten Abschnitts kleinen Durchmessers 48. Wie oben beschrieben wurde, ist der Schneideabschnitt 34 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 mit einer Radialabmessung gestaltet, die sanft zunimmt/abnimmt und allmählich zur Werkzeugspitze hin zu einem kleineren Durchmesser enger wird, wobei die Radialabmessung des ersten Abschnitts großen Durchmessers 42 kleiner als die des zweiten Abschnitts großen Durchmessers 46 ist, während die Radialabmessung des ersten Abschnitts kleinen Durchmessers 44 kleiner als die des zweiten Abschnitts kleinen Durchmessers 48 ist. Daher erfüllen die in 2 dargestellten Radialabmessungen a<c und b<d. Die Radialabmessungen a bis d entsprechen den jeweiligen lokalen Maximalwerten der Radialabmessungen des ersten Abschnitts großen Durchmessers 42 und des zweiten Abschnitts großen Durchmessers 46 und den jeweiligen lokalen Minimalwerten der Radialabmessungen des ersten Abschnitts kleinen Durchmessers 44 und des zweiten Abschnitts kleinen Durchmessers 48 und sie entsprechen mit anderen Worten Radialabmessungen an den Abschnitten lokaler Maxima und lokaler Minima des Durchmessers (Radius) der Radialform des Schneideabschnitts 34, der mit einer Radialabmessung gestaltet ist, die sanft zunimmt/abnimmt und allmählich zur Werkzeugspitze hin zu einem kleineren Durchmesser enger wird.
3 ist eine Schnittansicht der baumförmigen Nut 52, die ein Beispiel für eine Formnut ist, die von dem Weihnachtsbaumformfräser 30 in das Werkstück 50 geschnitten wird. Wie in 3 dargestellt ist, wird die baumförmige Nut 52 in das Werkstück 50 geschnitten, indem der Weihnachtsbaumformfräser 30 um seine Axialmitte C herum drehend angetrieben wird und bezogen auf das Werkstück 50 in der zur Axialmitte C senkrechten Richtung bewegt wird, und sie ist bezogen auf eine Nutmitte S symmetrisch, wobei die Nutbreite wie ein umgekehrter Weihnachtsbaum sanft zunimmt/abnimmt und allmählich in Nuttiefenrichtung (zur unteren Seite von 3 hin) enger wird, so dass auf beiden Seitenflächen 54a und 54b vom Boden bis zur Öffnung der Nut ein erster konkaver Abschnitt 56, ein erster konvexer Abschnitt 58, ein zweiter konkaver Abschnitt 60 und ein zweiter konvexer Abschnitt 62 abwechselnd und hintereinander in dieser Reihenfolge angeordnet sind. In 3 bezeichnet a eine Breitenabmessung zwischen den auf den beiden Seitenflächen 54a und 54b ausgebildeten ersten konkaven Abschnitten 56; b bezeichnet eine Breitenabmessung zwischen den ersten konvexen Abschnitten 58; c bezeichnet eine Breitenabmessung zwischen den zweiten konkaven Abschnitten 60; und d bezeichnet eine Breitenabmessung zwischen den zweiten konvexen Abschnitten 62.
Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, entspricht die Querschnittsform der baumförmigen Nut 52, die von dem Weihnachtsbaumformfräser 30 in das Werkstück 50 geschnitten wird, der Querschnittsform einschließlich der Axialmitte C des Schneideabschnitts 34 des Weihnachtsbaumformfräsers 30. Und zwar werden die ersten konkaven Abschnitte 56 auf den beiden Seitenflächen 54 der baumförmigen Nut 52 entsprechend dem ersten Abschnitt großen Durchmessers 42 des Schneideabschnitts 34 ausgebildet; die ersten konvexen Abschnitte 58 werden entsprechend dem ersten Abschnitt kleinen Durchmessers 44 ausgebildet; die zweiten konkaven Abschnitte 60 werden entsprechend dem zweiten Abschnitt großen Durchmessers 46 ausgebildet; und die zweiten konvexen Abschnitte 62 werden entsprechend dem zweiten Abschnitt kleinen Durchmessers 48 ausgebildet. Daher ist die Breitenabmessung zwischen den ersten konkaven Abschnitten 56 gleich der Radialabmessung a des ersten Abschnitts großen Durchmessers 42; die Breitenabmessung zwischen den ersten konvexen Abschnitten 58 ist gleich der Radialabmessung b des ersten Abschnitts kleinen Durchmessers 44; die Breitenabmessung zwischen den zweiten konkaven Abschnitten 60 ist gleich der Radialabmessung c des zweiten Abschnitts großen Durchmessers 46; und die Breitenabmessung zwischen den zweiten konvexen Abschnitten 62 ist gleich der Radialabmessung d des zweiten Abschnitts kleinen Durchmessers 48. Die Radialabmessungen a bis d des Schneideabschnitts 34 sind zwar bei der tatsächlichen Schneidearbeit nicht unbedingt exakt gleich den Breitenabmessungen a bis d der baumförmigen Nut 52, doch werden die Abmessungen in diesem Ausführungsbeispiel so behandelt, als ob sie im Wesentlichen die gleichen Werte haben.
4 ist bei Betrachtung in einer Richtung senkrecht zu einer Axialmitte eine teilweise aufgeschnittene Vorderseitenansicht eines baumförmigen Nutanfaswerkzeugs 70, das ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen ist. Das in 4 dargestellte baumförmige Nutanfaswerkzeug 70 ist ein Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen, das beim Anfasen zum Entfernen eines Endflächengrats verwendet wird, der durch das Schneiden der unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen baumförmigen Nut 52 erzeugt wird, es wird an einem Schaft 72 an einer Antriebswelle einer nicht dargestellten Schneidemaschine angebracht, und es wird von der Schneidemaschine drehend um die Axialmitte herum angetrieben und bezogen auf die baumförmige Nut 52 in dem Werkstück 50 in einer zur Achsenrichtung senkrechten Richtung bewegt, um so das Anfasen zum Entfernen eines Endflächengrats auf der baumförmigen Nut 52 durchzuführen. Für den Schaft 72 wird vorzugsweise der gleiche Schaft wie der Schaft 32 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 verwendet.
Wie in 4 dargestellt ist, weist das baumförmige Nutanfaswerkzeug 70 einstückig den Schaft 72 und einen Schneideabschnitt 74 auf, wobei der Schneideabschnitt 74 wie im Fall des Schneideabschnitts 34 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 die Form eines umgekehrten Weihnachtsbaumes ausbildet. Und zwar ist der Schneideabschnitt 74 mit einer Radialabmessung gestaltet, die sanft zunimmt/abnimmt und allmählich zu einer Werkzeugspitze (der unteren Seite von 4) hin zu einem kleineren Durchmesser enger wird. Der Schneideabschnitt 74 ist um die Axialmitte C herum in regelmäßigen Winkelintervallen mit einer Vielzahl von (z. B. vier) Spanabgabenuten 76 versehen und ist entlang der Spanabgabenute 76 mit einer Vielzahl von Außenumfangsschneidekanten 78 und einer in die Außenumfangsschneidekanten 78 übergehenden Bodenschneidekante 80 versehen. Die Außenumfangsschneidekanten 78 und die Bodenschneidekante 80 entsprechen Schneidekanten, die bei Betrachtung des baumförmigen Nutanfaswerkzeugs 70 vom Schaft 72 aus zur Schneidearbeit drehend im Uhrzeigersinn angetrieben werden, und die Spanabgabenute 76 sind im Uhrzeigersinn mit einem vorbestimmten Steigungswinkel geneigt.
5 ist eine vergrößerte Ansicht des Schneideabschnitts 74, um die Gestaltung des Schneideabschnitts 74 des baumförmigen Nutanfaswerkzeugs 70 im Einzelnen zu erläutern. Wie in 5 dargestellt ist, hat der Schneideabschnitt 74 einen ersten Abschnitt großen Durchmessers 82, einen ersten Abschnitt kleinen Durchmessers 84, einen zweiten Abschnitt großen Durchmessers 86 und einen zweiten Abschnitt kleinen Durchmessers 88, die in dieser Reihenfolge von der Werkzeugspitze zum Schaft 72 hin ausgebildet sind. In 5 bezeichnet a₁ eine Radialabmessung des ersten Abschnitts großen Durchmessers 82; b₁ bezeichnet eine Radialabmessung des ersten Abschnitts kleinen Durchmessers 84; c₁ bezeichnet eine Radialabmessung des zweiten Abschnitts großen Durchmessers 86; und d₁ bezeichnet eine Radialabmessung des zweiten Abschnitts kleinen Durchmessers 88. Die Radialabmessungen a₁ bis d₁ entsprechen den jeweiligen lokalen Maximalwerten der Radialabmessungen des ersten Abschnitts großen Durchmessers 82 und des zweiten Abschnitts großen Durchmessers 86 und den jeweiligen lokalen Minimalwerten der Radialabmessungen des ersten Abschnitts kleinen Durchmessers 84 und des zweiten Abschnitts kleinen Durchmessers 88 und sie entsprechen mit anderen Worten Radialabmessungen an den Abschnitten lokaler Maxima und lokaler Minima des Durchmessers (Radius) der Radialform des Schneideabschnitts 74, der mit einer Radialabmessung gestaltet ist, die sanft zunimmt/abnimmt und allmählich zur Werkzeugspitze hin zu einem kleineren Durchmesser enger wird.
Der Schneideabschnitt 74 des baumförmigen Nutanfaswerkzeugs 70 wird erlangt, indem eine Radialform des Schneideabschnitts 34 des Weihnachtsbaumformfräsers 30, der beim Schneiden der maschinell zu bearbeitenden baumförmigen Nut 52 verwendet wird, in Übereinstimmung mit einem vordefinierten Anfaswinkel θ verformt wird. Daher ist eine Axialabmessung L des Schneideabschnitts 74 des baumförmigen Nutanfaswerkzeugs 70 gleich einer Axialabmessung L des Schneideabschnitts 34 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 (siehe 2), und die Relativpositionen des ersten Abschnitts großen Durchmessers 82, des ersten Abschnitts kleinen Durchmessers 84, des zweiten Abschnitts großen Durchmessers 86 und des zweiten Abschnitts kleinen Durchmessers 88 in der Axialmittenrichtung sind in der Axialmittenrichtung gleich den Relativpositionen des ersten Abschnitts großen Durchmessers 42, des ersten Abschnitts kleinen Durchmessers 44, des zweiten Abschnitts großen Durchmessers 46 und des zweiten Abschnitts kleinen Durchmessers 48 des Schneideabschnitts 34 in der Axialmittenrichtung. Mit anderen Worten sind die Abschnitte lokaler Maximalwerte und lokaler Minimalwerte der Radialabmessung zwischen dem Schneideabschnitt 74 des baumförmigen Nutanfaswerkzeugs 70 und dem Schneideabschnitt 34 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 gleich beabstandet. Andererseits unterscheidet sich eine Radialform des Schneideabschnitts 74 von einer Radialform des Schneideabschnitts 34 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 und ist verglichen mit dem Schneideabschnitt 34 allgemein mit einem kleineren Durchmesser gestaltet.
Zum Beispiel wird eine Radialform f(x), die einer Axialposition x des Schneideabschnitts 74 des baumförmigen Nutanfaswerkzeugs 70 entspricht, durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt, wobei f_base(x) eine Radialform ist, die der Axialposition x des Schneideabschnitts 34 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 entspricht, θ ein Anfaswinkel ist und α ein Neigungswinkel der Richtung der baumförmigen Nut 12 bezogen auf die zur Endfläche senkrechte Linie ist. In der Gleichung (1) wird g(α,θ) durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt, falls der anzufasende Abschnitt auf der Seite spitzen Winkels liegt, und g(α,θ) wird durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt, falls der anzufasende Abschnitt auf der Seite stumpfen Winkels liegt. Wenn der Neigungswinkel α der Nutrichtung bezogen auf die zur Endfläche senkrechte Linie null ist, d. h. falls die Nutrichtung senkrecht zur Endfläche ist, ist g(α,θ) = 1 erfüllt, und daher wird die der Axialposition x des Schneideabschnitts 74 entsprechende Radialform f(x) durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt. Der Anfaswinkel θ, der Neigungswinkel α der Nutrichtung bezogen auf die zur Endfläche senkrechte Linie und der Unterschied zwischen den Fällen eines auf der Seite spitzen Winkels liegenden und auf der Seite stumpfen Winkels liegenden anzufasenden Abschnitts werden später unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben. Die baumförmige Nutanfaswerkzeuge 70 werden zwar für das Anfasen auf der Seite spitzen Winkels und das Anfasen auf der Seite stumpfen Winkels insbesondere vorzugsweise als jeweils eigene Werkzeuge gestaltet und angefertigt, doch werden diese Werkzeuge in diesem Ausführungsbeispiel in den 4 und 5 gemeinsam dargestellt und beschrieben. $f (x) = f_{base} (x) \times cos θ \times g (α, θ)$
$g (α, θ) = 1 + tan α \times tan θ$
$g (α, θ) = 1 - tan α \times tan θ$
$f (x) = f_{base} (x) \times cos θ$
Wird die Radialform f(x), die der Axialposition x des Schneideabschnitts 74 in dem baumförmigen Nutanfaswerkzeug 70 entspricht, anhand der Gleichungen (1) bis (3) betrachtet, ist in den in den 2 und 4 dargestellten exemplarischen Gestaltungen die Radialabmessung a₁ des ersten Abschnitts großen Durchmessers 82 in dem Schneideabschnitt 74 ein Wert, der durch a₁ = a × cosθ × g(α,θ) ausgedrückt wird, wobei a die Radialabmessung des ersten Abschnitts großen Durchmessers 42 in dem Schneideabschnitt 34 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 ist. Die Radialabmessung b₁ des ersten Abschnitts kleinen Durchmessers 34 in dem Schneideabschnitt 74 ist ein Wert, der durch b₁ = b × cosθ × g(α,θ) ausgedrückt wird, wobei b die Radialabmessung des ersten Abschnitts kleinen Durchmessers 44 in dem Schneideabschnitt 34 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 ist. Die Radialabmessung c₁ des zweiten Abschnitts großen Durchmessers 86 in dem Schneideabschnitt 74 ist ein Wert, der durch c₁ = c × cosθ × g(α,θ) ausgedrückt wird, wobei c die Radialabmessung des zweiten Abschnitts großen Durchmessers 46 in dem Schneideabschnitt 34 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 ist. Die Radialabmessung d₁ des zweiten Abschnitts kleinen Durchmessers 88 in dem Schneideabschnitt 74 ist ein Wert, der durch d₁ = d × cosθ × g(α,θ) ausgedrückt wird, wobei d die Radialabmessung des zweiten Abschnitts kleinen Durchmessers 48 in dem Schneideabschnitt 34 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 ist.
Es werden zwar repräsentative Zusammenhänge zwischen den Abschnitten der lokalen Maximalwerte und lokalen Minimalwerte der Radialabmessungen in den Schneideabschnitten 34 und 74 beschrieben, doch haben auch die anderen Abschnitte Formen, die die Gleichungen (1) bis (3) erfüllen. Zum Beispiel werden bezogen auf einen Abschnitt, der sich sanft von dem ersten Abschnitt großen Durchmessers 82 zum ersten Abschnitt kleinen Durchmessers 84 des Schneideabschnitts 74 fortsetzt, die Radialformen in Übereinstimmung mit den Gleichungen (1) bis (3) durch f(x₁) = f_base(x₁) × cosθ × g(α,θ), f(x₂) = f_base(x₂) × cosθ × g(α,θ), f(x₃) = f_base(x₃) × cosθ × g(α,θ),... ausgedrückt, wenn f(x₁), f(x₂), f(x₃),.... (nicht dargestellten) Axialpositionen x₁, x₂, x₃,... entsprechende Radialformen (d. h. x entsprechende Radialabmessungen) sind. Für die Radialform f(x), die der Axialposition x des Schneideabschnitts 74 in dem baumförmigen Nutanfaswerkzeug 70 entspricht, wird ein Profil ermittelt, indem die Radialform, die der Axialrichtung x des Schneideabschnitts 34 in dem Weihnachtsbaumformfräser 30 entspricht, beruhend auf den Gleichungen (1) bis (3) fortlaufend entsprechend f_base(x) (oder diskret unter Verwendung abgetasteter Werte) berechnet wird, wodurch die Radialform des Schneideabschnitts 74 in dem baumförmigen Nutanfaswerkzeug 70 als eine Form gestaltet wird, die die Gleichungen (1) bis (3) erfüllt.
6 ist eine schematische Ansicht, um ein Verfahren zum Entfernen eines Grats auf der Seite spitzen Winkels einer Endfläche der baumförmigen Nut 52 durch das baumförmige Nutanfaswerkzeug 70 zu erläutern. 7 ist eine schematische Ansicht, um ein Verfahren zum Entfernen eines Grats auf der Seite stumpfen Winkels der Endfläche der baumförmigen Nut 52 durch das baumförmige Nutanfaswerkzeug 70 zu erläutern. Wie in 6 dargestellt ist, entspricht die Gratentfernung auf der Seite spitzen Winkels der Endfläche der baumförmigen Nut 52 einem Anfasen eines Abschnitts mit einem spitzen Winkel, der zwischen der Nutrichtung und einer Endflächenrichtung auf der Endfläche 90 der baumförmigen Nut 52 (einer die Endfläche 90 einschließenden Ebene) ausgebildet ist, wenn eine Ausdehnungsrichtung der baumförmigen Nut 52 (Nutrichtung) bezogen auf die zur Endfläche senkrechte Linie 90 der baumförmigen Nut 52 geneigt ist, d. h. wenn der Neigungswinkel α der Nutrichtung bezogen auf die zur Endfläche senkrechte Linie 90 nicht null ist. Wie in 7 dargestellt ist, entspricht die Gratentfernung auf der Seite stumpfen Winkels der Endfläche der baumförmigen Nut 52 dem Anfasen eines Abschnitts mit einem stumpfen Winkel, der zwischen der Nutrichtung und der Endflächenrichtung auf der Endfläche 90 der baumförmigen Nut 52 (der die Endfläche 90 einschließenden Ebene) ausgebildet ist.
Wie in den 6 und 7 dargestellt ist, wird in dem Verfahren zum Entfernen eines Grats in diesem Ausführungsbeispiel das baumförmige Nutanfaswerkzeug 70 drehend um die Axialmitte herum angetrieben und bezogen auf die Endfläche 90 der baumförmigen Nut 52 in der zur Axialmitte C senkrechten Richtung entlang einer Axialmittenbewegungskurve 94 bewegt, die bezogen auf eine Axialmittenbewegungskurve 92 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 beim Schneiden der baumförmigen Nut 52 einen vordefinierten Anfaswinkel θ bildet, wodurch das Anfasen zum Entfernen des Grats auf der Endfläche 90 durchgeführt wird. In den 6 und 7 ist die Axialmittenbewegungskurve 92 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 beim Schneiden der baumförmigen Nut 52 durch eine dünne Strich-Punkt-Linie angegeben, und die Axialmittenbewegungskurve 94 des baumförmigen Nutanfaswerkzeugs 70 beim Anfasen ist durch eine dicke Strich-Punkt-Linie angegeben. Wie in den 6 und 7 dargestellt ist, ist die Axialmittenbewegungskurve 94 des baumförmigen Nutanfaswerkzeugs 70 in dem Verfahren zum Entfernen eines Grats in diesem Ausführungsbeispiel eine lineare Kurve, die bezogen auf die Axialmittenbewegungskurve 92 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 beim Schneiden der baumförmigen Nut 52 den Anfaswinkel θ bildet und die sich mit der Axialmittenbewegungskurve 92 an einem Schnittpunkt P schneidet, der von der Endfläche 90 aus in der Nutrichtung um einen vorbestimmten Abstand k einwärts liegt. Das baumförmige Nutanfaswerkzeug 70 kann entlang der Axialmittenbewegungskurve 94 relativ vom Schnittpunkt P aus zur Außenseite der baumförmigen Nut 52 bewegt werden, oder es kann entlang der Axialmittenbewegungskurve 94 relativ von der Außenseite der baumförmigen Nut 52 zum Schnittpunkt P bewegt werden. Der vorbestimmte Abstand k definiert einen Anfasbetrag beim Anfasen und wird passend beruhend auf einen gewünschten Anfasbetrag eingestellt.
Gemäß dem in den 6 und 7 dargestellten Verfahren zum Entfernen eines Grats dieses Ausführungsbeispiels hat das Verfahren den Vorteil, dass zum Anfasen keine neue Maschine vorgesehen werden muss, da das baumförmige Nutanfaswerkzeug 70 an der gleichen Schneidemaschine wie der Weihnachtsbaumformfräser 30 angebracht wird, der beim Schneiden der maschinell zu bearbeitenden baumförmigen Nut 52 verwendet wird, und dass das Anfasen der Endfläche der baumförmigen Nut 52 ermöglicht wird, indem nur die Einstellung der Schneidemaschine geändert wird. Die Axialmittenbewegungskurve 94 ist eindeutig durch Festlegen des vorbestimmten Abstands k, der dem Anfasbetrag entspricht, und des Anfaswinkels θ definiert, und da die Axialmittenbewegungskurve 94 eine lineare Kurve ist, kann jeder, ohne dass Fertigkeiten verlangt werden, die Kurve einstellen, was ein einfaches und gleichmäßiges Anfasen mit einem Maschinenbearbeitungsvorgang realisiert. Dadurch kann mittels einfachen und effizienten Anfasens eine Verringerung an Mannstunden, eine Verkürzung der Arbeitszeit und ein unbemannter Vorgang erreicht werden.
Es wird nun ein Versuch beschrieben, der vom Erfinder durchgeführt wurde, um die Wirkungen der Erfindung zu überprüfen. Der Erfinder führte einen Schneideversuch durch, um die Wirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Entfernen eines Endflächengrats einer Formnut und des erfindungsgemäßen Formdrehschneidwerkzeugs zum Anfasen unter den folgenden Schneideversuchsbedingungen zu überprüfen. Und zwar wurde nach dem Schneiden einer Formnut wie der baumförmigen Nut 52 durch einen Vorschneider und einen Fertigschneider unter Verwendung eines Entgratungsschneiders, der ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Formdrehschneidwerkzeugs zum Anfasen ist, mit dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zum Entfernen eines Endflächengrats eine Formnutendfläche entgratet (angefast).
[Schneideversuchsbedingungen]
Versuchswerkzeug: Versuchsweihnachtsbaumformfräser
Vorschneider (dreifach umgekehrt U-förmig, etwa 22 mm φ Maximaldurchmesser, etwa 6 mm φ Minimaldurchmesser)
Fertigschneider (dreifach umgekehrt U-förmig, etwa 22 mm φ Maximaldurchmesser, etwa 6 mm φ Minimaldurchmesser)
Entgratungsschneider (zum Anfasen bei Nutneigungswinkeln α = 0 Grad, 45 Grad)
Werkmaterial: SS400 (JIS-Standard)
Schneidefluid: nicht mit Wasser mischbares Schneidefluid (JIS Typ 2 Nummer 5) Bearbeitungsmaschine: vertikal M/C
Schneidegeschwindigkeit: etwa 30 m/min
Vorschubgeschwindigkeit: etwa 30 mm/min (Vorbearbeitung, Fertigbearbeitung), etwa 50 mm/min (Entgraten)
Schneidetiefe: etwa 30 mm
Entgratungswerkzeugbewegungslänge: etwa 8 mm (Arbeitszeit: etwa 10 Sekunden)
Die 8 und 9 stellen Fotografien einer Endfläche einer Formnut dar, die in dem Schneideversuch durch den Vorschneider und den Fertigschneider ohne Entgraten (Anfasen) geschnitten wurde, wobei 8 eine Vorderseitenfotografie der Endfläche darstellt, die von der Vorderseite aus aufgenommen wurde, während 9 eine Planfotografie der Endfläche darstellt, die von der Oberseite aus aufgenommen wurde. Wie in diesen Fotografien dargestellt ist, hat die durch den Vorschneider und den Fertigschneider geschnittene Formnut einen Grat, der auf der Endfläche erzeugt wurde. Die 10 und 11 stellen Fotografien einer Endfläche einer Formnut dar, nachdem die Endfläche der durch den Vorschneider und den Fertigschneider geschnittenen Formnut in dem Schneideversuch durch den Entgratungsschneider mit einem Anfasbetrag (Abstand k des Schnittpunkts P von der Endfläche) von 0,5 mm entgratet (angefast) wurde, wobei 10 eine Vorderseitenfotografie der Endfläche darstellt, die von der Vorderseite aus aufgenommen wurde, während 11 eine Planfotografie der Endfläche darstellt, die von der Oberseite aus aufgenommen wurde. Die 12 und 13 stellen Fotografien einer Endfläche einer Formnut dar, nachdem die Endfläche der durch den Vorschneider und den Fertigschneider geschnittenen Formnut in dem Schneideversuch durch den Entgratungsschneider mit einem Anfasbetrag (Abstand k des Schnittpunkts P von der Endfläche) von 1,5 mm entgratet (angefast) wurde, wobei 12 eine Vorderseitenfotografie der Endfläche darstellt, die von der Vorderseite aus aufgenommen wurde, während 13 eine Planfotografie der Endfläche darstellt, die von der Oberseite aus aufgenommen wurde. Wie in den 10 bis 13 dargestellt ist, wird der Grat auf der Endfläche vorzugsweise entfernt, wenn die Formnut unter Verwendung des Entgratungsschneiders, der ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen ist, mit dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zum Entfernen eines Endflächengrats entgratet (angefast) wird.
Wie oben beschrieben wurde, erfolgt das Anfasen zum Entfernen eines Grats auf der Endfläche 90 gemäß diesem Ausführungsbeispiel, indem das baumförmige Nutanfaswerkzeug 70 verwendet wird, das ein Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen ist, das erlangt wird, indem die Radialform des Weihnachtsbaumformfräsers 30, der ein Formdrehschneidwerkzeug ist, das beim Schneiden einer Formnut, d. h. der baumförmigen Nut 52, verwendet wird, in Übereinstimmung mit dem vordefinierten Anfaswinkel θ verformt wird, und indem um die Axialmitte C herum angetrieben wird und das baumförmige Nutanfaswerkzeug 70 bezogen auf die Endfläche 90 der baumförmigen Nut 52 in der zur Axialmitte C senkrechten Richtung entlang der Axialmittenbewegungskurve 94 bewegt wird, die bezogen auf die Axialmittenkurve 92 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 beim Schneiden der baumförmigen Nut 52 den Anfaswinkel θ bildet, und daher kann die Gratentfernungsarbeit mechanisiert werden, während der standardisierte einfache Vorgang eine Verkürzung der Arbeitszeit und einen unbemannten Vorgang ermöglicht, ohne dass Fertigkeiten von Arbeitern verlangt werden. Somit kann ein Verfahren zum Entfernen eines Endflächengrats einer Formnut zur Verfügung gestellt werden, das ein gleichmäßiges Anfasen mit einem einfachen Maschinenbearbeitungsvorgang in kürzerer Zeit realisiert.
Das baumförmige Nutanfaswerkzeug 70 dieses Ausführungsbeispiels wird erlangt, indem die Radialform des Weihnachtsbaumformfräsers 30, der beim Schneiden der baumförmigen Nut 52 verwendet wird, in Übereinstimmung mit dem vordefinierten Anfaswinkel θ verformt wird und beim Anfasen zum Entfernen eines Grats auf der Endfläche 90 verwendet wird, indem um die Axialmitte C herum drehend angetrieben wird und das baumförmige Nutanfaswerkzeug 70 bezogen auf die Endfläche 90 der baumförmigen Nut 52 in der zur Axialmitte C senkrechten Richtung entlang der Axialmittenbewegungskurve 94 bewegt wird, die bezogen auf die Axialmittenbewegungskurve 92 des Weihnachtsbaumformfräsers 30 beim Schneiden der baumförmigen Nut 52 den Anfaswinkel θ bildet, und daher kann die Gratentfernungsarbeit durch die gleiche Maschine wie die Maschine mechanisiert werden, die das Schneiden der baumförmigen Nut 52 betrifft, während der standardisierte einfache Vorgang eine Verkürzung der Arbeitszeit und einen unbemannten Vorgang ermöglicht, ohne dass Fertigkeiten von Arbeitern verlangt werden. Somit kann ein baumförmiges Nutanfaswerkzeug 70 zur Verfügung gestellt werden, das ein gleichmäßiges Anfasen mit einem einfachen Maschinenbearbeitungsvorgang in kürzerer Zeit realisiert.
Die Radialform f(x), die der Axialposition x des baumförmigen Nutanfaswerkzeugs 70 entspricht, wird durch die Gleichung (1) ausgedrückt, wobei f_base(x) eine Radialform ist, die der Axialposition x des Weihnachtsbaumformfräsers 30 entspricht, der beim Schneiden der baumförmigen Nut 52 verwendet wird, θ der Anfaswinkel ist und α ein Neigungswinkel der Ausdehnungsrichtung der baumförmigen Nut 52 bezogen auf die zur Endfläche senkrechte Linie 90 ist; g(α,θ) in der Gleichung (1) wird durch die Gleichung (2) ausgedrückt, falls der anzufasende Abschnitt auf der Seite spitzen Winkels liegt, und g(α,θ) wird durch die Gleichung (3) ausgedrückt, falls der anzufasende Abschnitt auf der Seite stumpfen Winkels liegt; und daher kann das praktische baumförmige Nutanfaswerkzeug 70 zur Verfügung gestellt werden, das vorzugsweise für die Endflächengratentfernungsarbeit der baumförmigen Nut 52 verwendet wird.
Es wurden zwar anhand der Zeichnungen ausführlich die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, doch ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt und kann mit verschiedenen Abwandlungen implementiert werden, ohne von ihrem Grundgedanken abzuweichen.
Bezugszeichenliste
10: Drehwelle, 12: baumförmige Nut, 14: Schaufelblatt, 16: Seitenfläche, 18: konkaver Abschnitt, 20: konvexer Abschnitt, 22: Grat, 30: Weihnachtsbaumformfräser (Formdrehschneidwerkzeug), 32: Schaft, 34: Schneideabschnitt, 36: Spanabgabenut, 38: Außenumfangsschneidekante, 40: Bodenschneidekante, 42: erster Abschnitt großen Durchmessers, 44: erster Abschnitt kleinen Durchmessers, 46: zweiter Abschnitt großen Durchmessers, 48: zweiter Abschnitt kleinen Durchmessers, 50: Werkstück, 52: baumförmige Nut (Formnut), 54: Seitenfläche, 56: erster konkaver Abschnitt, 58: erster konvexer Abschnitt, 60: zweiter konkaver Abschnitt, 62: zweiter konvexer Abschnitt, 70: baumförmiges Nutanfaswerkzeug (Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen), 72: Schaft, 74: Schneideabschnitt, 76: Spanabgabenut, 78: Außenumfangschneidekante, 80: Bodenschneidekante, 82: erster Abschnitt großen Durchmessers, 84: erster Abschnitt kleinen Durchmessers, 86: zweiter Abschnitt großen Durchmessers, 88: zweiter Abschnitt kleinen Durchmessers, 90: Endfläche, 92, 94: Axialmittenbewegungskurve, a-d: Radialabmessungen, Breitenabmessungen, a₁-d₁: Radialabmessungen, C: Axialmitte, L: Axialabmessung, S: Nutmitte, α: Neigungswinkel einer Nutrichtung, θ: Anfaswinkel

Claims

Verfahren zum Entfernen eines Endflächengrats (22) einer Formnut, die durch drehendes Antreiben um eine Axialmitte herum und Bewegen eines Formdrehschneidwerkzeugs (30) bezogen auf ein Werkstück (50) in einer zur Axialmitte senkrechten Richtung in das Werkstück geschnitten wurde, wobei unter Verwendung eines Formdrehschneidwerkzeugs zum Anfasen (70) und durch drehendes Antreiben um seine Axialmitte herum und Bewegen des Formdrehschneidwerkzeugs zum Anfasen (70) bezogen auf eine Endfläche der Formnut in einer zur Axialmitte senkrechten Richtung entlang einer Axialmittenbewegungskurve, die bezogen auf eine Axialmittenbewegungskurve des Formdrehschneidwerkzeugs (30) beim Schneiden der Formnut den Anfaswinkel bildet, ein Anfasen zum Entfernen eines Grats auf der Endfläche erfolgt, wobei eine Radialform f(x), die einer Axialposition x des Formdrehschneidwerkzeugs zum Anfasen (70) entspricht, ausgedrückt wird durch $f (x) = f_{base} (x) \times cos θ \times g (α, θ),$
wobei f_base(x) eine Radialform ist, die der Axialposition x des beim Schneiden der Formnut verwendeten Formdrehschneidwerkzeugs (30) entspricht, θ der Anfaswinkel ist und α ein Neigungswinkel der Formnutrichtung bezogen auf eine zur Endfläche senkrechte Linie ist, wobei falls ein anzufasender Abschnitt auf einer Seite spitzen Winkels liegt, g(α,θ) = 1 + tana x tanθ erfüllt ist und wobei falls ein anzufasender Abschnitt auf einer Seite stumpfen Winkels liegt, g(α,θ) = 1 - tana x tanθ erfüllt ist.
Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen (70), das zum Entfernen eines Endflächengrats (22) einer Formnut verwendet wird, die durch drehendes Antreiben um eine Axialmitte herum und Bewegen eines Formdrehschneidwerkzeugs (30) bezogen auf ein Werkstück (50) in einer zur Axialmitte senkrechten Richtung in das Werkstück geschnitten wurde, wobei das Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen (70) beim Anfasen zum Entfernen eines Grats auf einer Endfläche verwendet wird, indem das Formdrehschneidwerkzeug zum Anfasen (70) um seine Axialmitte herum drehend angetrieben wird und bezogen auf die Endfläche der Formnut in einer zur Axialmitte senkrechten Richtung entlang einer Axialmittenbewegungskurve bewegt wird, die bezogen auf eine Axialmittenbewegungskurve des Formdrehschneidwerkzeugs (30) beim Schneiden der Formnut den Anfaswinkel bildet, wobei eine Radialform f(x), die einer Axialposition x des Formdrehschneidwerkzeugs zum Anfasen (70) entspricht, ausgedrückt wird durch $f (x) = f_{base} (x) \times cos θ \times g (α, θ),$
wobei f_base(x) eine Radialform ist, die der Axialposition x des beim Schneiden der Formnut verwendeten Formdrehschneidwerkzeugs (30) entspricht, θ der Anfaswinkel ist und α ein Neigungswinkel der Formnutrichtung bezogen auf eine zur Endfläche senkrechte Linie ist, wobei falls ein anzufasender Abschnitt auf einer Seite spitzen Winkels liegt, g(α,θ) = 1 + tana x tanθ erfüllt ist und wobei falls ein anzufasender Abschnitt auf einer Seite stumpfen Winkels liegt, g(α,θ) = 1 - tana x tanθ erfüllt ist.