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 desselbenInfo
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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-
GSiGiNAL INSPECTED
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-Kl-
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)
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·
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