DE2816010A1 - Verfahren zur spanenden formung von rotationskoerpern mittels eines rotationsmeissels mit kreisschneidkante und rotationsmeissel zur ausfuehrung desselben - Google Patents

Verfahren zur spanenden formung von rotationskoerpern mittels eines rotationsmeissels mit kreisschneidkante und rotationsmeissel zur ausfuehrung desselben

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DE2816010A1 DE19782816010 DE2816010A DE2816010A1 DE 2816010 A1 DE2816010 A1 DE 2816010A1 DE 19782816010 DE19782816010 DE 19782816010 DE 2816010 A DE2816010 A DE 2816010A DE 2816010 A1 DE2816010 A1 DE 2816010A1
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Evgenij Aleksandro Serebryakov
Valerij Alekseevitsc Sidorenko
Petr Ivanovitsch Yascheritsyn
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    • B23B27/10Cutting tools with special provision for cooling
    • B23B27/12Cutting tools with special provision for cooling with a continuously-rotated circular cutting edge; Holders therefor
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Description

ad
VEBFiHSBIi ZUR SPANSM)Mi FORMUNG- VON ROTATIONS-KOEPBRlT MIiEOJEIfS EINES ROTATIONSMSIßELS MIT KRSISSCHNEIDK.ANTS USD ROTATIONSMEIßEL ZUS AUSFÜHRUNG DESSELBEM
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die mechanische Bearbeitung von Materialien durch Zerspanen und betrifft Verfahren zur spanenden Formung von Rotationskörpern mittels eines Hotationsmeißels mit Kreisschneidkante sowie Rotationsmeißsl zur Ausführung dieser Verfahren· Am zweckmäßigsten ist die vorliegende Erfindung bei der Spanung von Werkstücken mit unterbrochenen Oberflächen anzuwenden.
Gegenwärtig sind Verfahren zur spanenden Formung von Rotationskörpern mittels Rotationsmeißeln mit Kreisechneid-
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kante sowie Rotationsmeißel zur Ausführung dieser Verfahren allgemein bekannt (siehe z.B. das Buch von E.G. Konovalov, V.A. Sidorenko und A.V. Sous "Progressivnye skhemy rotatsionnogo rezaniya metallov" Fortschrittliche Verfahren des Rotationsschneidens von Metallen; Verlag "Nauka i tekhnika", Minsk, 1972, S. 23 - 34). Beim bekannten Verfahren der spanabhebenden Bearbeitung wird dem Meißel Vorschubbewegung erteilt, und die Drehung des Meißels erfolgt bei der Zusammenwirkung des Meißels mit dem umlaufenden Werkstück. Bekannt ist ferner ein Rotationsmeißel, dessen Arbeitsteil als Rotationskörper mit Kreisschneidkante gestaltet und auf einer Achse befestigt ist, in der eine durchgehende Mittenbohrung ausgeführt ist, die zur Zuführung eines Kühlmittelstrahls durch dieselbe bestimmt ist (siehe den Urheberschein der UdSSR Nr. 540531). Die Effektivität des erwähnten Veriahrens ist in beträchtlichem Maße von der Stabilität der Drehgeschwindigkeit des Meißels beim Zerspanen abhängig, die sich automatisch infolge der Zusammenwirkung der Arbeitsflächen des Meißels mit dem zu bearbeitenden Material eingestellt und einem Geschwindigkeitsminimum der relativen Bewegung in den Kontaktzonen von Meißel und Werkstück entspricht. Zur stabilen Drehung des Meißels beim Sohneiden ist erforderlich, daß die Zeit des fortwährenden Kontaktes des Meißels mit dem Werkstück zur Beschleunigung desselben ausreichend ist. Bei der Bearbeitung von unterbrochenen Oberflächen wird die Stabilität des Drehvorgangs des Meißels gestört: in den ZwI-
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schenräumen zwischen den Abschnitten der bearbeiteten Oberfläche hört die Drehung des Meißels auf, und in Kontakt; mit dem zu bearbeitenden Material tritt jedesmal der stillstehende Meißel. Da aber die Geschwindigkeiten der Metallabnahme beim Rotations sehne id en ums 2-5fache die Geschwindigkeiten übersteigen, die beim üblichen Zerspanvorgang zulässig sind, so erfährt der nichtrotierende Meißel im Augenblick des Sindringens in das zu bearbeitende Material die Einwirkung eines dynamischen und eines Wärmestoßes. Infolge- dessen bröckelt die Schneidkante vorzeitig aus, es geht ein intensiver Verschleiß vor sich. Ähnliche Erscheinung tritt auch bei der Bearbeitung von durchgehenden Oberflächen im Augenblick des anfänglichen Kontaktes des stillstehenden Meißels mit dem zu bearbeitenden Material ein.
ffei hohen Schnittgeschwindigkeiten, die für das Hotationsschneiden eiiarakteristtsch sind, erreicht die Winkelgeschwindigkeit des Meißels bei dessen Durchgang durch
rieht die
die unterbrochene zu bearbeitende Oberfläche^optimalenWerte und die vom Meißel,der in der Beschleunigung begriffen ist, bearbeiteten Oberflächenabschnitte sind nach ihren Qualitats- und JPräzisionswerten um vieles schlechter als die Oberflächenabschnitte, die vom Meißel bearbeitet worden sind, der eine stabile Drehgeschwindigkeit besitzt. Dies erklärt sich dadurch, daß die Drehgeschwindigkeit praktisch alle Schnittbesonderäaiten, so kiaematischa, Kraft-, Temperatur- wan DefoEznatios,s@liaa?afcfe@2lg'öIkSJa9 beeinflußt, was un-
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T?ermei<31iGn zur i&tstehung eier "Fleekigkeit" auf <äer bearbeiteten Oberfläche and ztir üngleiehartigkeit soloher Charakteristiken wie Satihtiefe, ¥erfestigungsgra<3! and! -tiefe, Höhe von bleibendien Spannungen usw* führt. Beispielsweise wird; bei eier Bearbeitung von Iiäßfei»a voa SteMnea ocler elek-Masciiiaen, die mit Huteii in ihrer Oberfläche zur \poa Stäben ausgeführt sin<ä, wobei täiese Maten 2Q - 50^ läer Oberfläche äes Eczeugnisses einaehmen und ihre 2ahl mehrere Biitzeiiete ausmacht, mittels eines EotationsmeiBels,, äer sich nor dank seiner Ztisaffimenwirktms mit dem. Werkstück cireht, der Keiiäel heim Passieren einer Mu^ in fceätetitentern Maße gebremst oier aber seine Drehung gestoppt· Ba<äa*reh wird! öle Oberfläcitengate an der Eontaktstelle dies Meißels mit üem Werkstück nach Bassieren <äes Meißels über dile Mut stark verringert, es treten Abweichungen von der geometrischen Form des Werkstücksr Absplitterungen am Werkstück tincä Meißel auf»
Der Erfindung liegt äie Aufgabe zugrundet ein, solches Verfahren sos spanenden Formung von Rotationskörpern mittels eines EotationsmeiSels mit Kreisschneidkante und einen solchen Meißel zur Ausführung desselben an schaffent "bei äenea der· Keißel wäiireaii dies Zerspaaroorgangs d-xircja sein
mit dent ¥erkstüök in. Hreimng Tersetzt tfird xmä.
eine ongefäirr gleiahe Drehgeschwindigkeit des Meißels bei der Bearbeitung der
gesamten Oberfläche des Werkstücks zu erzielen.
Bas Wesen der Erfindung besteht darin, daß v Verfahren zur spanenden Formung von Rotationskörpern mittels eines Sotationsmeißels mit Kreisschneidkaate, bei dem dem Meißel air. Vorschubbewegung mitgeteilt wircS, während die Brehung des Meißels während des Schnittvorgangs infolge seiner Zusamjaensfirkung mit dem Werkstück erfolgt» erfindimgsgemäß vor dem In-Kontakt-Beingen des Meißels mit der zu bearbeitenden Oberfläche übe eine Brehasg mit einer Geschwindigkeit erteilt »ird, die ihrer Richtung nach mit der Breii!- rieteong des Meißels während des Schnittvorgasges zusasuies.-fällt tinä größennäSig nicht mehr als um ZQfc ?on der Breligeschwindigkeit ües Meißels \rersciiiedeii. ist, die iinn iron. ¥erk— stxialc mitgeteüt wird. Bas Prinzip der EEf iadimg besteht ferner darin, daß im Sotatioasmeißel zur Itisführang des er— fiiiäiurtgsgeinäßen. Verfahrens9 der einen Irbeitsteil in. Gestalt eines Eotationskörpeirs mit Keeisschneidkaate besitzt, «reicher aof einer Achse befestigt ist, in der eine dtirehgehend!e Mittenbohrong ausgefFi£2?t istf die zwe Zuführung eines KShlmittelstrahls durcii dieselbe bestimnEfc ist, erfindongs— gemäß in der Bohrung aes? lehse eine iiracklüftschrratibenkleinturbine angeordnet ist.
Bas erfindungsgemäße Verfahren zeec spanenden Formung von Rotationskörpern und! der erf iniasgsgemäSe Meißel zeot desselben gestatten.,, eine aagefähr gleiche Breh—
des Meißels bei der Bearbeitung der gesamten Oberfläche des Werkstücks zn erzielen·,, was eine
CR!G!MAL INSPECTED
der Stoßkraft beim Eintritt des Meißels in das Material sowie gleichartige Qualitäts- und Genauigkeitswerte der bearbeiteten Oberflächen wie Rauhtiefe, Verfestigungsgrad und -tiefe, Höhe von bleibenden Spannungen usw. gewährleistet.
Somit gewährleisten das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Meißel durch Erzielung fast konstanter Drehzahl des Meißels beim Schnitt Vorgang eine Erhöhung der Standzeit des Werkzeuges, der Schnittleistung desselben und der Güte der bearbeiteten Oberfläche.
Im folgenden wird die Erfindung durch Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnung erläutert, in der der Rotationsmeißel zur Ausführung des Verfahrens zur spanenden Formung von Rotationskörpern gemäß der Erfindung im Längsschnitt dargestellt ist.
Das Verfahren zur spanenden Formung von Rotationskörpern mittels eines Rotationsmeißels mit Kreisschneidkante wird erfindungsgemäß folgenderweise durchgeführt. Dem Werk-
ν ir;c eine
stück wirdv'Drehbewegung erteilt, während dem Meißel geradlinige Vorschubbewegung mitgeteilt wird. Vor dem In-Kontakt-Bringen des Meißels mit dem umlaufenden Werkstück wird ίΐιτη eine Drehung mit einer Geschwindigkeit erteilt, die
der Richtung nach mit der Drehgeschwindigkeit des Meißels während des Schnittvorgangs zusammenfällt und größenmäßig nicht mehr als um 20% von der Drehgeschwindigkeit des Meißels bei dessen^Kontakt mit dem Werkstück verschieden ist. Bei
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der Bearbeitung von Werkstücken mit durchgehender Oberfläche "verringert dies die Stoßbelastung im Anfangsaugenblick des Kontaktes von Meißel und Werkstück. Sodann dreht sich der Meißel infolge der Zusammenwirkung mit dem Werkstück.
Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit unterbrochener Oberfläche wird das Schneidelement mit dem umlaufenden Werkstück in Kontakt gebracht und geradlinige Vorschubbewegung ausgeführt. Beim Zerspanen des Materials dreht sich der Meißel infolge der Zusammenwirkung mit dem Werkstück. Tritt die Schneidkante außer Kontakt mit dem umlaufenden Werkstück, wird beim Passieren der Nut in der Werkstückoberfläche die Drehung des Meißels in der erwähnten Richtung und Drehgeschwindigkeit aufrechterhalten. Sodann kommt der Meißel erneut mit dem Werkstück in Kontakt, durch Zusammenwirkung mit welchem er seine Drehbewegung erhält. Auf diese Weise werden Stoßbelastungen beim Kontakt des Meißels mit dem Werkstück jeweils nach dem Passieren einer Hut verringert. Dadurch läßt sich die Erfindung in besonders zweckmäßiger Weise bei der Bearbeitung von Werkstücken mit unterbrochenen Oberflächen verwenden, wo die Buten längs oder senkrecht zur Achse des Werkstücks liegen, beispielsweise bei der Bearbeitung von Läufern von Turbinen oder elektrischen Maschinen. Im Augenblick, da der Meißel die jeweilige Nut passiert, wird dem Meißel eine Drehung mit der erwähnten Geschwindigkeit erteilt, and im Augenblick des
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Bindringens in das Werkstückmaterial besitzt der Meißel eine Drehgeschwindigkeit, die der Geschwindigkeit nahe kommt, welche dank der Zusammenwirkung mit dem Werkstück entsteht, wodurch die Stoßbelastung des Meißels herabgemindert wird, Absplitterungen und Ausbröckelungen an Meißel und Werkstück vermieden werden, die Oberflächengüte des Werkstücks verbessert wird, Abweichungen von der geometrischen JOrm des Werkstücks verringert werden.
Die erzwungene Drehung kann dem Meißel während des Passierens der Nuten durch vor der Bearbeitung erfolgende Erhöhung des Trägheitsmomentes der Meißelachse erteilt werden, die im Meißelgehäuse gelagert ist, und zwar durch ihre Verbindung mit einer zusätzlichen Masse, die kurzzeitig mit einem Drehantrieb, beispielsweise mit einem Elektromotor, verbunden wird· Mit Hilfe desselben wird der Meißelachse eine Drehung mit einer Geschwindigkeit erteilt, die ihrer Richtung nach mit der Drehgeschwindigkeit des Meißels zusammenfällt und ihr beim Kontakt des Meißels mit dem Werkstück ungefähr gleich ist, wobei diese letztere im voraus bestimmt wird. Danach erfolgt spangebende Bearbeitung des Werkstücks, ¥enn beim Passieren einer Hut aufgrund eventueller Abnahme der Drehgeschwindigkeit des Meißels ihre Höhe um mehr als 20% abfällt, muß die Masse vergrößert oder eine höhere Leistung des Antriebs zur Aufrecht erhaltung der Drenzalil bzw. zur anfänglichen Beschleunigung installiert werden.
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Das erwähnte Verfahren kann mit Hilfe eines Rotationsmeißels ausgeführt werden, der einen Arbeitsteil 1 in Gestalt eines Rotationskörpers mit Kreisschneidkante 2 besitzt. Der Arbeitsteil 1 ist auf einer Achse 3 befestigt, die mit Hilfe von Lagern 4 in einem Gehäuse 5 angeordnet ist. In der Achse 3 ist eine durchgehende Mittenbohrung 6 ausgeführt, die zur Zuführung eines Kühlmittelstrahls durch dieselbe bestimmt ist. In der Bohrung 6 ist eine Druckluftschraubenkleinturbine 7 angeordnet, die von einer Plattenspirale gebildet ist, die mindestens eine volle Spiralwindung besitzt. Die Steigung der Spirale wird durch Andrücken eines Rohres durch eine Schraube 9 eingestellt, was die Erreichung der erforderlichen Drehgeschwindigkeit des Meißels gewährleistet, die nicht mehr als um 20?6 von der Geschwindigkeit verschieden ist, die dem Meißel durch dessen Zusammenwirkung mit dem Werkstück erteilt wird·
Der gemäß der Erfind &ng ausgeführte Meißel arbeitet folgenderweise. Vor dem In-Kontakt-Bringen des Meißels mit dem umlaufenden Werkstück wird der durchgehenden Mittenbohrung 6 das Kühlmittel zugeführt. Der Kühlmittelstrahl versetzt, indem er die Kleinturbine 7 passiert, die Achse 3 mit dem Arbeitsteil 1 in Drehung. Danach wird dem Meißel -,i-· Vorschubbewegung mitgeteilt. Im Augenblick des Sindringens ins Werkstück tritt der sich drehende Meißel mit dem Werkstück in Kontakt, Während des Zerspanvorgangs ist das infol-
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ge der Seimittkraft entstellende Drehmoment beträchtlich größer als das Drehmoment, das durch den Kühlmittelstrahl erzeugt wird, weshalb der Arbeitsteil seine Drehbewegung durch Zusammenwirkung mit dem Werkstück erhält. Beim Passieren der Buten in der zu bearbeitenden Oberfläche erfolgt die Drehung des Meißels von der Kleinturbine 7 mit einer Geschwindigkeit, die durch Regelung der Spiralensteigung eingestellt wird und der Drehgeschwindigkeit des Meißels bei der Zusammenwirkung mit dem Werkstück nahekommt. Deswegen tritt der Meißel bei seinem Eindringen in das Material jeweils nach Passieren einer Hut mit dem Werkstück mit einer Drehgeschwindigkeit in Kontakt, die seiner Drehgeschwindigkeit während des Kontaktes des Meißels mit dem Werkstück nahe ist.
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L e e r s e i i e

Claims (1)

PATEMTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur spanenden Formung von Rotationskörpern mittels eines. Rot at ionsmeißels mit Kreissenne idkante, bei dem dem Meißel"'Vorschubbewegung mitgeteilt wird, während die Drehung des Meißels im Laufe des Schnittvorgangs infolge seiner Zusammenwirkung mit dem umlaufenden Werkstück herbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem In-Kontakt-Bringen des Meißels mit der zu bearbeitenden Oberfläche diesem eine Drehgeschwindigkeit erteilt wird, die ihrer Richtung nach mit der Drehrichtung des Meißels während des Schnittvorgangs zusammenfällt und größenmäßig nicht mehr als um 2C% von der Drehgeschwindigkeit des Meißels bei dessen^Kontakt mit dem Werkstück verschieden ist,
2· Rotationsmeißel zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, der einen Arbeitsteil (1) in Gestalt eines Rotationskörpers mit Kreisschneidkante (2) besitzt, welcher auf einer Achse (5) befestigt ist, in der eine durchgehende Mittenbohrong (6) ausgeführt 1st, die zur Zuführung eines Kühlmittelstrahls durch dieselbe bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (6) der Achse (3) eine Druck!uftschraubenkleinturbine (7) angeordnet ist·
809845/0707 ORIGINAL INSPECTED
DE19782816010 1977-04-19 1978-04-13 Verfahren zur spanenden formung von rotationskoerpern mittels eines rotationsmeissels mit kreisschneidkante und rotationsmeissel zur ausfuehrung desselben Withdrawn DE2816010A1 (de)

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GB (1) GB1584534A (de)
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