-
Beschreibung
-
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der mechanischen Bearbeitung
von Teilen und betrifft genauer die Bearbeitungsverfahren von Rotationswerkstücken
mit Hilfe des Mehrmeißeldrehens.
-
Am effektivsten läßt sich die Erfindung beim Drehen nachgiebiger
Wellen verwerten, die im Längaschnitt eine komplizierte Profilform haben und eine
hohe Oberflächengenauigkeit und -qualität verlangen.
-
Außerdem kann man die Erfindung bei der Bearbeitung von Wellen auf
Werkzeugmaschinen mit numerischer Steuerung bei der Kleinserienfertigung der Teile
verwerten.
-
Beim Drehen von Teilen,z.B. nachgiebiger Wellen ~bei einem Verhältnis
der Länge zum Außendurchmesser über 5:1 entsteht unter der Schnittdruckwirkung im
Querschnitt eine elastische Durchbiegung (eine Verformung) der Bearbeitungawelle,
die eine Genauigkeitsverringerung der Werkstücksform im Längsschnitt verursacht.
-
Um die Durchbiegung des zu bearbeitenden Werkstücks zu verringern,
verwendet man die Mehrmeißeldrehung, bei der die Bearbeitung mit einigen Meißeln
erfolgt, die an einem Kreisumfang gleichmäßig angeordnet sind, dessen Achse mit
der Achse des Werkstücks zusammenfällt. Infolgedessen verringert sich die Resultante
der Schnittkräfte in der Querschnittsrichtung, die die elastische Durchbiegung des
Werkstücks beim Drehen hervorruft.
-
Bekannt sind Verfahren der Mehrmeißeldrehung mit einer Verteilung
der Vorschubszugabe, bei denen sämtliche form geenden
Meißel so
eingestellt werden, daß ihre Spitzen in der Radialrichtung im gleichen Abstand von
der Achse des Werkstücks gleich dessen Radius und in der Richtung des Längsvorschubs
in einer Ebene verlaufen, die senkrecht zur Achse des Ve rks t ücks steht.
-
Unter der Verteilung der Vorschubs zugabe wird die Ver-Richtung teilung
des Vorschubs in v der Stärke des durch jeden Meißel abgehobenen Spans verstanden.
-
Bei den genannten Verfahren des Mehrmeißeldrehens hängt die Höhe
der Mikrounebenheiten, die die Rauhigkeit (die Qualität) der bearbeiteten Oberfläche
des Werkstücks kennzeichnen, von der Einstellgenauigkeit der Spitzen sämtlicher
Meißel sowohl in der Radialrichtung als auch in der Richtung des Längsvorschubs
ab.
-
Der Einstellfehler der Spitzen sämtlicher Meißel in der Radialrichtung
darf die vorgegebene Höhe der Mikrounebenheiten der zu bearbeitenden Oberfläche
des Werkstücks nicht übersteigen, während der zulässige Einstellfehler der Meißelspitzen
in der Richtung des Längsvorschubs durch die zulässige Höhe der Mikrounebenheiten
unter Berücksichtigung der Haupteinstellwinkel sämtlicher formgebender Meißel bestimmt
wird.
-
Dennoch kann sogar eine hohe Einstellgenauigkeit der Spitzen sämtlicher
Meißel in den genannten Richtungen nicht ausreichen zum Erreichen der vorgegebenen
Werte der Oberflächenrauhigkeit und der Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks Insbesondere
können beispielsweise infolge eines ungleichartigen Anschliffs der Keilwinkel und
verschiedener Abstumpfungsgrade
der Schnittkanten der Meißel sogar
bei einer genauen Einstellung der Meißelspitzen in den pbengenannten Richtungen
im Laufe des Drehens in der Querschnittsrichtung des Werkstücks nichtkompensierte
Schnittkräfte entstehen, die eine elastische Durchbiegung des Werkstücks in seinen
Stützen auf der Werkbank hervorrufen.
-
Darüber hinaus ist zu beachten, daß beim Drehen mit eini.-gen form
gebenden Meißeln, die an einem Kreisumfang gleichmäßig verteilt sind, dessen Achse
infolge eines Rundlauffehlers der Xinspannung des Werkstücks mit der Werkstücksachse
um den Wert ihrer Exzentrizität nicht zusammenfällt, sich die Schnittiefe jedes
Meißels während einer Umdrehung des Werkstücks gleichfalls um den doppelten Exzentrizitätswert
des -selben ändern wird. Infolgedessen wird das Werkstück in der Querrichtung elastisch
abgedrückt, wodurch ein bzw. zwei Meißel nacheinander im Laufe einer Werkstückumdrehung
nicht mehr formgebend wirken, so daß dabei die bearbeitete Oberfläche in der Querrichtung
die Form eines makrogeometrischen Gleichdicks erlangt.
-
Folglich kann das Verfahren der Mehrmeißeldrehung mit einer Verteilung
der Vorschubszugabe eine hohe Qualität der zu bearbeitenden Oberfläche nicht gewährleisten,
wobei die Bearbeitungsgenauigkeit vom Rundlauffehler des rotierenden Werkstücks
abhängt.
-
Bekannt sind ferner Mehrmeißeldrehverfahren mit einer Verteilung
der Tiefenzugabe, bei denen die Spitze eines Meißels, der als formgebendes Werkzeug
dient, in einem Abstand von der Achse des Bearbeitungswerkstücks gleich dessen Radius
eingestellt wird.
-
Die Spitzen der übrigen Meißel, die nichtform gebend sind, werden
nacheinander in Abständen von der Achse des Bearbeitungswerkstücks im Bereich der
abzuhebenden Zugabe, jedoch nicht gleich dem Radius dieses Werkstücks, eingestellt,
und zwar in solchen Abständen von der Achse des Werkstücks, bei denen die gesamte
Schnittiefe (die abzuhebende Zugabe) unter den genannten Meißeln in gleiche Teile
eingeteilt wird.
-
In der Richtung des Längsvorschubs werden die Meißel mit einer aufeinanderfolgenden
Versetzung um eine Größe eingestellt, die den Wert des Längsvorschubs des formbildenden
Meißels bei einer Umdrehung des Werkstücks, geteilt durch die eißelzahl, übersteigt,
und die von der Schnittiefe sowie von den Einstellwinkeln der Meißel abhängt.
-
Daß im betrachteten Verfahren die Spitze nur eines Meißels in einem
Abstand von der Achse des Bearbeitungswerkstücks gleich dessen Radius eingestellt
wird, gewährleistet eine hohe Qualität der bearbeiteten Oberfläche. Wenn man jedoch
beachtet, daß die Spitzen der nichtformgebenden Meißel in der Richtung des Längsvorschubs
mit deren aufeinanderfolgenden Versetzung eingestellt werden, die bei einem Einstellwinkel,
gleich oder weniger als 450 einen Wert erreicht kann, der die Schnitttiefe der Meißel
übersteigt, so ist hierbei die Bearbeitung von Teilen mit einem abgestuften und
komplizierten Formprofil unmöglich.
-
Beim Mehrmeißeldrehen mit einer Verteilung der Zugabe unter den Meißeln
nach der Schnittiefe wird außerdem derjenige Meißel, der die Zugabe in einer Tiefe
abhebt, welche durch den Außenumriß des rotierenden Halbzeugs begrenzt wird, auf
das
Werkstück einen Druck von einer veränderlichen Kraft ausüben,
die von der Formänderung des Umrisses und der Härte des Werkstücks in der Richtung
des Längsvorschubs abhängt.
-
Eine auf einen der Meißel einwirkende veränderliche Druckkraft zerstört
die zuvor eingestellte Kräftegleichheit in der Querrichtung und setzt die Bearbeitungsgenauigkeit
infolge einer Durchbiegung des Werkstücks herab.
-
Darum kann man zwar mit den Drehverfahren, die sich durch eine Zugabenverteilung
unter den einzelnen Meißeln nach der Schnittiefe kennzeichnen, eine einwandfreie
Oberflächenqualität erreichen, doch ermöglichen sie keine hohe Bearbeitungsgenauigkeit,
die von den Profilschwankungen und der Härte des Halbzeugs in der Längsrichtung
(in der Richtung des Längsvorschubs) stark abhängt.
-
Zum Ausgleich der auf das Werkstück durch die Meißel einwirkenden
Kräfte werden je nach der Verteilungsart der Zugabe unter den Meißeln zwei Verstellungsarten
dieser Meißel verwendet: - bei einer Verteilung der Zugabe nach dem Vorschub verwendet
man Regelungsverstellungen sämtlicher Meißel I in der Richtung des Längsvorschubs,
während bei einer Zugabenverteilung nach der Schnittiefe Regelverstellungen der
nichtform gebenden Meißel in der Radialrichtung vorgenommen werden.
-
Dabei sind bei gleichen Werten der nichtkompensierten Kräfte die
Größen der Regelverstellungen in der Richtung des Längsvorschubs bedeutend geringer
als die Größen der Regelverstellungen in der Radialrichtung. Demnach läßt sich das
Regeln der Verstellungen in der Richtung des Längsvorschubs wesentlich schneller
und effektiver verwirklichen.
-
In den bekannten Verfahren der Mehrmeißeldrehung werden die Schnittkräfte
bzw. ihre Eomponenten, die durch die Meißel auf das Bearbeitungswerkstück einwirken,
bestimmt. Dazu werden die Kräfte bzw. ihre Komponenten als Auf lagerdrücke der Meißel
in den Meißelhaltern gemessen.
-
Die angeführten Meßverfahren der Kräfte beim Mehrmeißeldrehen nachgiebiger
Teile können keine Meßgenauigkeit gewährleisten, da während der Bearbeitung mit
mehreren Meißeln die Kräfte an den Meißeln bei einem elastisch verformten Werkstück
unter der Wirkung der nichtkompensierten Schnittkräfte in der Querschnittsrichtung
gemessen werden.
-
Darüber hinaus muß man beim Messen der Kräfte an den Meißeln in der
Bearbeitungszone solche Nebenfaktoren wie die Schnittemperatur, die Kühlungstemperatur
der Meißel u.a. berücksichtigen, da sie auf die Meßgenauigkeit einen bestimmten
Einfluß ausüben.
-
Beim Messen und dem nachfolgenden Kräftevergleich in den Meißelstützen
wird die Meßgenauigkeit auch durch die Meßgenauigkeit der Kräftegeber, der Verstärker
und Steuereinrichtungen im gesamten Bereich der zu messenden Schnittkräfte beeinflußt,
wodurch die Ausgleichsgenauigkeit der Kräfte beim Mehrmeißeldrehen gleichfalls verringert
wird.
-
In den angeführten Drehverfahren wird eine ununterbrochene Steuerung
der Schnittkräfte auf Grund deren Messung vorausgesetzt. Doch ist eine ununterbrochene
messung der Schnittkräfte während der Bearbeitung außerdem infolge der Bildung eines
verwickelten Spans erschwert und beim Drehen von getrennten Oberflächenabschnitten
des Bearbeitungserkstücks besonders uneffektiv.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bearbeitungsverfahren
von Rotationswerkstücken , insbesondere nachgiebiger Wellen von einem in der Längsrichtung
komplizierten Profil durch Mehrmeißeldrehen zu schaffen, das eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit
dank einer gegenseitigen Eompensation der Schnittkräfte in der Querschnittsrichtung
des Werkstücks sowie eine hohe Bearbeitungsleistung durch verringerte Verformung
und gesteigerte Starrheit des Werkstücks während der Bearbeitung gewährleisten würde.
-
Die gestellte Aufgabe wird durch ein Bearbeitungsverfahren von Rotationswerkstücken
mit Hilfe des Mehrmeißeldrehens gelöst, in dem die Meißel gleichmäßig an einem Kreisumfang
verteilt werden, dessen Achse mit der Achse des Werkstücks zusammenfällt, wobei
ein formgebender Meißel so eingestellt wird, daß seine Spitze in einem Abstand von
der Achse des Werkstücks gleich dessen Radius liegt, und die übrigen, nichtformgebenden
Meißel so eingestellt werden, daß ihre Spitzen in Abständen von der Achse des Bearbeitungsteils
im Bereich der abzuhebenden Zugabe liegen, die nicht gleich dem Radius des Bearbeitungsteils
sind, wobei sämtlichen Meißeln miteinander zusammenhängende Verstellungen in der
Radialrichtung und ein Längsvorschub erteilt werden, in dem erfindungsgemäß sämtliche
Meißel mit ihren Spitzen in einer Ebene eingestellt werden, die senkrecht zur Achse
des Werkstücks verläuft, wobei die nichtformgebenden Meißel in Lagen eingestellt
werden, bei denen die Schnittiefe jedes Meißels geringer als die Schnittiefe des
formgebenden Meißels um einen Wert ist, gleich der Höhe der Mikrounebenheiten
der
Oberfläche, die durch den formgebenden Meißel gebildet werden.
-
Der Umstand, daß sämtliche Meißel in einer Ebene eingestellt werden,
die senkrecht zur Achse des Bearbeitungsteils verläuft, gewährleistet eine Ve#teilung
der Zugabe unter den einzelnen Meißeln nach dem Vorschub (der Spandicke) im Bereich
der gesamten Schnitvtiefe der abzuhebenden Zugabe.
-
Wenn die Meißel an einem Kreisumfang gleichmäßig verteilt werden,
dessen Achse mit der Achse des Werkstücks zusammenfällt, heben sämtliche Meißel
im Bereich der gesamten Schnittiefe der abzuhebenden Zugabe einen Span von der gleichen
Dicke ab, und bei geringe mUnterschied der Schnittiefen aller Meißel ist die Querschnittsdifferenz
des von jedem Meißel abgehobenen Spans gleichfalls gering. Folglich wird dabei dank
der gegenseitigen Kompensation der Schnittkräfte in der Querschnittsrichtung des
Werkstücks eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit gewährleistet.
-
Daß die Schnittiefe jedes Meißels kleiner als die Schnitte fe des
formgebenden Meißels um einen Wert ist, gleich der Höhe der Mikrounebenheiten der
Oberfläche, die durch den forgebenden den Meißel entstehen, und daß die Höhe dieser
Mikrounebenheiten in Mikrometern durch den vorgegebenen Rauhigkeitsgrad der Oberfläche
bestimmt wird und der Größe nach wesentlich geringer als die Schnittiefen der Meißel
ist, gewährleistet all das eine zusätzliche Erhöhung der Bearbeitungsgenauigkeit.
-
Der Umstand, daß die Schnittiefe jedes Meißels überhaupt kleiner
als die Schnittiefe des form gebenden Meißels ist, gewährleistet eine hohe Qualität
der bearbeiteten Oberfläche, die durch den form gebenden Meißel bestimmt wird.
-
Bei der Bearbeitung von Rotationsteilen mit Hilfe des Mehrmeißeldrehens
wird bei einer Kompensation der Schnittkräfte in der Querschnittsrichtung eine elastische
Verformung des Werkstücks in seinen Stützen auf der Werkbank ausgeschlossen. Das
betrifft hauptsächlich die Bearbeitung von nachgiebigen Wellen. Das Verhindern bzw.
Verringern einer elastischen Verformung der Werkstücke ändert vorteilhaft die Bearbeitungsbedingungen,
wodurch eine Erhöhung der Arbeitsproduktivität erreicht werden kann. Es ist auch
hervorzuheben, daß die genannte gegenseitige Anordnung der Meißel in einer Ebene,
die senkrecht zur Achse des Werkstücks verläuft, bei der die Spitzen der Meißel
in der Radialrichtung a 4 adien eine~estellt werden, die sich voneinander nur um
einen minimalen Wert gleich der Höhe der Mikrounebenheit der Bearbeitungsfläche
unterscheiden, einen erfoglgreichen Einsatz des erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahrens
zum Drehen von Teilen komplizierter Profile mit Hilfe von Meißeln, deren Einstellwinkel
in weiten Bereichen (Grenzen) geändert werden können, ermöglicht.
-
Es ist äußerst wesentlich, den nichtformgebenden Meißeln zusätzliche
Verstellungen in der Richtung des Längsvorschubs je nach der Größe und Richtung
der Resultante der in der Querschnittsrichtung nichtkompensierten Schnittkräfte
sämtlicher Meißel zu verleihen.
-
Das gewährleistet eine Umverteilung der Spandicke unter den Meißeln,
die zu einer vollständigeren Kompensation der Schnittkräfte unter Berijcksichtigung
der Fehlerkompensation bei der Voreinstellung der Meißel sowohl in der radialen
als
auch in der Richtung des Längsvorschubs sowie hinsichtlich
der wirklichen Keilwinkel und des Abstumpfungsgrads der Meißel führt. Infolgedessen
wird die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht.
-
Am zweckmmäßigsten läßt sich die Größe und Richtung der Resultierenden
der in der Querschnittsrichtung nichtkompensierten Schnittkräfte der Meißel nach
der Größe und Richtung der Auflagerreaktion auf diese Schnittkräfte bestimmen.
-
Da die Auflagerreaktion auf die Schnittkräfte das gesamte Einwirkungsresultat
der Meißel auf das Werkstück darstellt, das zu einer Störung der Bearbeitungsgenauigkeit
des Werkstücks infolge dessen elastischen Verformungen unter Berücksichtigung sämtlicher
darauf einwirkender Faktoren führt, ejnschließlich die Einstell- und Anschliffsgenauigkeit
der Meißel sowie deren Abstumpfungsgrad, kann man die höchste Bearbeitungsgenauigkeit
bei der Bestimmung der Resultierenden der in der Querschnittsrichtung nichtkompensierten
Schnittkräfte nach der Größe und Richtung der Auflagerreaktion auf diese Schnittkräfte
erreichen.
-
Es ist zweckmäßig, die Größe und Richtung der zusätzlichen Verstellungen
jedes nichtformgebenden Meißels in der Richtung des Längsvorschubs nach der Projektion
der Resultierenden der in der Querschnitts richtung nichtkompensierten Schnittkräfte
sämtlicher Meißel auf die Richtung der Schnittkräfte jedes nichtformgebenden Meißels
zu bestimmen.
-
Das gewährleistet die höchste Genauigkeit bei der Bearbeitung, da
hierbei die Möglichkeit geboten wird, den differentiellen Einfluß der Größe und
Richtung der Querschnittskraft
von jedem Meißel auf die Größe
und Richtung ihrer Resultierenden in der Querschnittsrichtung zu berücksichtigen.
-
Es ist zweckmäßig, die Reaktion derjenigen Stütze zu bestimmen, von
deren Seite der Bearbeitungsprozeß in Angriff genommen wird.
-
Da die Auflagerreaktion auf die Schnittkräfte in der Querschnittsrichtung
maximal ist, wenn die Meißel sich in derjenigen Querschnittsebene befinden, die
in der Vorschubsrichtung maximal an die Stütze herankommt, von welcher der Bearbeitungsprozeß
beginnt, darum wird zum Erreichen der höchsten Bearbeitungsgenauigkeit das Signal
zum Steuern der Regellage der Meißel in der Richtung des Längsvorschubs gerade nach
der Stütze bestimmt, von deren Seite die Bearbeitung des Werkstücks beginnt.
-
Da sämtliche Regelverstellungen der Meißel zu Beginn der Bearbeitung
vorgenommen werden, darum erfolgt der weitere Prozeß des Mehrmeißeldrehens des Werkstücks
lediglich unter Berücksichtigung des Werkstücksprofils in der Längsrichtung, indem
sämtliche Meißel in der Radialrichtung synchron verstellt werden. Auf diese Weise
wird der Einfluß eines verwickelten Spans auf die Bestimmung der Auflagerreaktion
und entsprechend auf die Regelverstellungen der Meißel verhindert, wodurch eine
hohe Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks erreicht und die Möglichkeit einer Bearbeitung
von Teilen mit unterbrochenen Oberflächenabschnitten ermöglicht wird.
-
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung durch eine ausführliche
Beschreibung eines konkreten Beispiels ihrer Verwirklichung und durch die beiliegenden
Zeichnungen erläutert, welche darstellen:
Fig. 1 - schematische
Anordnung der Meißel in einer Ebene, die senkrecht zur Achse des Werkstücks verläuft,
nach dem erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahren mit Hilfe des Mehrmeißeldrehens,
im Querschnitt; Fig. 2 - die Lage der Meißelspitzen in einer Ebene, die durch die
Werkatücksachse verläuft, unter Berücksichtigung der Werte des Längsvorschubs und
der Winkelverstellung der nichtformgebenden Meißel gegenüber dem formgebenden Meißel;
Fig. 3 - erfindungsgemäßes Verteilungsschema der Zugabe unter den Meißeln.
-
Beim Bearbeitungsverfahren von Rotationsteilen mit Hilfe des Mehrmeißeldrehens
ist das Werkstück 1 (Fig. 1) eine Welle, die auf einer Drehbank mit drei Meißeln
2,3 und 4 bearbeitet wird. Der Meißel 2 ist formgebend, während die übrigen Meißel
3 und 4 nicbtformgebend sind. Die Gesamtzahl der Meißel kann größer oder kleiner
sein, während formgebend immer nur einer von ihnen sein kann.
-
Zum Verwirklichen des vorliegenden Verfahrens werden die Meißel 2,3
und 4 gleichmäßig an einem Kreisumfang verteilt, dessen Achse mit der Achse 0-0
(Fig. 2) des Werkstücks 1 zusammenfällt. Der formgebende Meißel 2 wird so eingestellt,
daß seine Spitze 5 (Fig. 1) sich in einem Abstand von der Achse 0-0 des Werkstücks
1 gleich dessen Radius "rn befindet.
-
Die nichtformgebende Meißel 3 und 4 werden so eingestellt, daß ihre
Spitzen 6 bzw.? 7 in Abständen von der Achse 0-0 des Werkstücks 1 im Bereich der
abzuhebenden Zugabe
t (Fig. 3), doch nicht gleich dem Radius rlytt
des Werkstücks 1 liegen. Sämtlichen Meißeln 2, 3 und 4 werden miteinander zusammenhängende
Verstellungen Y2 (Fig. 1), y3 und y4 in der Radialrichtung zum Abheben der Zugabe
t mit deren Verteilung unter den Meißeln 2,3 und 4 in der Schnittiefenrichtung mitgeteilt.
-
Außerdem wird sämtlichen Meißeln 2,3 und 4 ein Längsvorschub SO (Fig.
3) zum Verwirklichen des Abdrehens des Werkstücks 1 auf dessen Gesamtlänge gegeben.
Dabei gehört jedem der Meißel 2,3 und 4 jeweils ein Längsvorschub S2, S3 und S4.
-
Erfindungsgemäß werden sämtliche Meißel 2,3 und 4 so eingestellt,
daß ihre Spitzen 5, 6 und 7 in einer Ebene liegen, die senkrecht zur O-O-Achse des
Bearbeitungsteils 1 verläuft.
-
Dabei wird der formbildende Meißel 2 so eingestellt, daß seine Spitze
5 eine Stellung einnimmt, die durch die vorgegebene Form des Werkstücks im Längsschnitt
bestimmt wird, der dem Radius "r" des Bearbeitungsteils 1 entspricht.
-
Die nichtformbildenden Meißel 3 und 4 werden in solche Stellungen
gebracht, bei denen ihre Schnittiefe t3 und t4 geringer ist, als die Schnittiefe
t2 (gleich dem Wert der Zugabe t) des formgebenden Meißels 2 um den Wert at, gleich
der Höhe der Mikrounebenheiten der Oberfläche, die durch den foragebenden Meißel
2 erzeugt werden. Das bedeutet, daß beim Drehen des Werkstücks 1 die Spitzen 6 und
7 der Meißel 3 und 4 die Oberfläche des Teils 1 nicht berühren und die durch die
Spitze 5 des form#gebenden Meißels 2 gebildete Oberfläche nicht beschädigen. Im
Bearbeitungsprozeß entstehen infolge der Einstellfehler der nichtform den Meißel
3 und 4, des nichtidentischen Anschliffs und des
verschiedenen
Abstumpfungsgrads sämtlicher Meißel 2, 3, 4 in der Querschnittsrichtung des Werkstücks
1 nichtkompensierte Schnittkräfte P2 (Fig. 1), Pa, P4. Die Resultante R der in der
Querschnittsrichtung des Werkstücks 1 nichtkompensierten Schnittkräfte P2, P3, P4
wirkt auf das Werkstück 1 und auf dessen Einspannstellen 8 (Fig. 2), 9 auf der Werkbank.
-
Das verursacht Bearbeitungsfehler der Werkstücke durch elastische
Verformungen und erzeugt Auflagerreaktionen des Werkstücks auf der Drehbank von
den Schnittkräften P2, P3, P4.
-
Zum Verringern der in der Querschnittsrichtung des Werkstücks 1 nichtkompensierten
Schnittkräfte P2, P3, P4 werden den Meißeln 3 und 4 zusätzliche Verstellungen A
X3undA X4 in der Richtung des Längsvorschubs erteilt, deren von Größe und Richtungvder
Resultierenden R der in der Querschnittsrichtung nichtkompensierten Schnittkräfte
P22 P3, P4 sämtlicher Meißel 2,3,4 abhängt.
-
Dabei wird die Größe und Richtung der Resultierenden R der nichtkompensierten
Schnittkräfte P2, P3, P4 nach der Größe und Richtung der Auflagerreaktionen 8, <)
auf diese Schnittkräfte bestimmt. Für diesen Zweck wird die Größe und Richtung der
zusätzlichen Längsverstellungen A X3 und a x4 jedes nichtformgebenden Meißels 3,4
nach der Projektion der Resultierenden R der in der Querschnittsrichtung nichtkompensierten
Schnittkräfte P2,P3,P4 sämtlicher Meißel 2,3,4, auf die Richtung der Schnittkräfte
jedes nichtformgebenden Meißels 3 und 4 bestimmt.
-
Im Zusammenhang damit, daß beim Drehen des Werkstücks 1 ein Span
gebildet wird, der Schwierigkeiten bei der Bestimmung
der Auflagerreaktion
8 und 9 während des Bearbeitungsvorgangs macht, und außerdem die Auflagerreaktion
8 und 9 von der Lage der Meißel 2,3,4 abhängt, bestimmt man die Reaktion des Auflagers,
von dessen Seite der Bearbeitungsprozeß begonnen hat.
-
Das vorliegende Bearbeitungsverfahren des Rotationskörpers 1, beispielsweise
einer Welle, mit Hilfe der Abdrehung mit drei Meißeln 2,3 und 4 wird folgenderweise
verwirklicht.
-
Auf einer Drehbank mit zwei Einspannstellen 8 und 9 sind auf des
Werkstücks 1 ~ einem Längssupport 10 gleichmäßig an einem Kreisumfang, dessen Achse
mit der Achse 0-0 des Werkstücks 1 zusammenfällt, - drei Radialsupporte 11, 12 und
13 (Fig. 1) angeordnet. Der form gebende Meißel 2 wird am Radialsupport 11 befestigt.
Auf den Radialsupporten 12 und 13 werden Vorrichtungen der Mikroverstellung,en 14
bzw. 15 angeordnet, auf welchen die Meißel 3 und 4 befestigt werden. Mit Hilfe der
Vorrichtungen 14 und 15 der Mikroverstellungen werden unabhängige Repelverstellungen
X3 (Fig. 2) und X4 der Meißel 3 und 4 in der Richtung des Längsvorschubs vorgenommen.
-
Zum Bestimmen der Reaktionen der Schnittkräfte P2,P3 und P4 an der
Stütze 8 des Werkstücks 1 werden in der Richtung der Schnittkräfte P3 und P4 der
Meißel 3 und 4 Verformungsgeber 16 (Fig. 1) und 17 der Stütze 8 angeordnet. Vor
der Bearbeitung wird das Werkstück 1 (die Welle) auf der Werkbank in den Stützen
8 und 9 befestigt; dann verstellt man den Längssupport 10 in eine Lage, bei der
die Ebene der Spitzen 5,6,7 der Meißel 2,3,4 mit der Stirnfläche (dem Ende) des
auf der
Stütze 8 befestigten Werkstücks 1 zusammenfällt. Weiterhin
wird der Meißel 2 in der Längsrichtung in eine Lage verstellt, bei der seine Spitze
5 sich in die Größe des Radius r des Werkstücks 1 einstellt, und die Meißel 3 und
4 werden in der Radialrichtung in eine Lage gebracht, bei der ihre Spitzen 6 und
7 sich in einem Maß einstellen, gleich r+#t, das den Radius r des Werkstücks 1 um
die Höhe at der I.ikrounebenheiten der Oberflache der zu bearbeitenden Welle 1 übersteigt.
-
Beim Drehen wird der Längsaupport 10 mit einem Vorschub SO in der
Richtung von der Stütze 8 zur Stütze 9 verstellt.
-
Dabei wird der form gebende Meißel 2 eine Zugabe von der Schnitttiefe
t2 abheben, während die Meißel 3 und 4 jeweils eine Zugabe von der Schnittiefe t3=t4=t2-<t
abheben werden.
-
Dabei wird der Wert des Längsvorschubs SO bei einer Schnittiefe in
den Grenzen von 0 bis t3=t4=t2-t sich entsprechend in die Größen S2 S3 und S4 verteilen,
deren Werte die Spandicken der Meißel 2, 3 und 4 bestimmen, wobei in der Schnittiefe
von t2 bis t3=t4 der Längsvorschub am Meißel 2 gleich SO ist. Beim Abdrehen mit
jedem der Meißel 2,3,4 der genannten Zugabe in der Querschnitt#ichtung des Werkstücks
1 entstehen die SchnittkraCte P2, P3 und P4, wodurch eine Resultierende sich ergibt,
die am Werkstück 1 angreift und über dieses auf die Stütze 8 einwirkt, indem sie
eine Verformung dieser Stütze 8 in der Richtung der resultierenden Kraft R hervorruft.
-
Die Reaktion der Stütze 8 in den Richtungen der Schnittkräfte P3
und P4 wird mit Hilfe der Geber 16 und 17 bestimmt.
-
Die Größe der Reaktion der Stütze 8 wird durch die Geber 16
und
17 als Projektion der Resultierenden R auf die Schnittkräfte P3 und P4 bestimmt,
deren Winkellage mit der Winkellage der Geber 16 und 17 gegenüber der Achse des
Werkstücks 1 zusammenfällt.
-
Die Verformungssignale der Stütze 8 in den Richtungen der Schnittkräfte
P3 und P4 gelangen entsprechend in die Vorrichtungen 14 und 15 der Mikroverstellungen,
die die Meißel 3 und 4 in der Richtung des Längsvorschubs SO um den Wert A x3 (Fig.1)
und t x4 verstellen. Dabei ändert sich die Dicke des von den Meißeln 2,3,4 abgehobenen
Spans, was zu einer Umverteilung der Schnittkräfte P2,P3,P4 führt. Dieser Prozeß
erfolgt bis zum Ausgleich der Schnittkräfte P2, P3, P4, bei welchem die Resultante
R gleich 0 ist.
-
Damit ist die Regelung der Meißel 3 und 4 in der Richtung des Längsvorschubs
beendet.
-
Die weitere Bearbeitung des Werkstücks 1 entsprechend der vorgegebenen
Form erfolgt lediglich durch Verstellung des Längssupports 10 in der Richtung X
(Fig. 2) bei einer synchronen miteinander zusammenhängenden Verstellung der Meißel
2,3,4 in den Radialrichtungen yl, y2 und y3*