DE3343710C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur spanend-deformierenden Bearbeitung von zylindrischen drehangetriebenen Werkstücken nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 31 08 994 bekannt. Vorrichtungen dieser Art dienen vorwiegend zur Fertigbear­ beitung von Wellen und Stangen, die im Kraftfahrzeugbau, speziell für Traktoren, Landmaschinen, Straßenbaumaschinen und allgemein im Schwermaschinenbau Verwendung finden.

Bei der bekannten Ausbildung ist der Werkzeughalter im Schneid­ kopf in Radialrichtung frei beweglich, so daß er sich im Betrieb schwimmend so einstellt, daß die Schnittkräfte sich zwischen den Werkzeugen gleichmäßig verteilen. Auf diese Weise können diese eine erhöhte Standzeit erreichen.

Ein Nachteil der bekannten Ausbildung ergibt sich jedoch daraus, daß der Schneidkopf und der Deformierkopf starr miteinander verbunden sind, so daß beide die gleiche relative Drehgeschwindigkeit gegenüber dem Werkstück haben müssen. Diese Geschwindigkeit ist begrenzt. So beträgt die maximal zulässige Wälzgeschwindigkeit für das Mehrrollenplanetengetriebe etwa 50≡60 m/min und die zulässige Drehgeschwindigkeit der Welle ist durch die Größe ihrer dynamischen Unwucht begrenzt. Die sich hieraus ergebenden Einschränkungen machen die Bear­ beitung von großen, mit Unwucht behafteten Wellen unmöglich.

Die Begrenzung der Schnittgeschwindigkeiten ist dann besonders störend, wenn superharte Schneidwerkstoffe verwendet werden sollen, die hohe Schnittgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 300≡400 m/min voraussetzen. Eine Bearbeitung mit hohen Wälzgeschwindigkeiten wirkt sich auf die Bearbeitungsgüte dagegen nachteilig aus und verringert stark die Betriebsdauer der Deformierelemente.

Aber auch ohne Betrachtung der Betriebsbedingungen des Deformierkopfs ist eine Erhöhung der Drehzahl des Schneidkopfs problematisch, und zwar wegen der dynamischen Unwucht, die aus der Schneidkopfunwucht resultiert und die mit dem Quadrat der Drehzahl ansteigt.

Auf diese Weise ist der Hauptnachteil der bekannten Ausbildung die begrenzte Schnittgeschwindigkeit, was bestimmte Einsatz­ möglichkeiten und Bearbeitungsfälle ausschließt.

Ähnliches gilt für eine aus der DE-OS 26 07 901 bekannten Vor­ richtung mit einem mit Schälmessern besetzten Schneidkopf, der starr mit einem Glattwalzkopf (Polierwalzkopf) gekoppelt ist. Beide zusammen werden durch einen Riemenantrieb ange­ trieben. Auch hier können verschiedene relative Drehgeschwindig­ keiten von Schneidkopf und Glattwalzkopf gegenüber dem Werk­ stück nicht verwirklicht werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur spanend-deformierenden Bearbeitung von zylindrischen Werkstücken der gattungsgemäßen Bauart zu schaffen, mit der sowohl die Schnittgeschwindigkeit als auch die Glattwalzgeschwindigkeit des Deformierkopfs unabhängig voneinander optimal eingestellt werden können und hierdurch eine hohe Bearbeitungsleistung und Bearbeitungs­ güte erzielt wird.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird es möglich, bei vorteilhaft niedriger Abwälzgeschwindigkeit der Arbeitsrollen des Deformierkopfs hohe Schnittgeschwindigkeiten zu verwirk­ lichen, wobei die Anschläge eine Zentrierung bewirken, die einem außermittigen Auswandern des Schneidkopfs bezüglich des Werkstücks aufgrund einer eventuell vorhandenen Unwucht entgegen­ wirkt.

Die unabhängige Antreibbarkeit des Schneidkopfs gestattet die Bearbeitung auch von großen, dynamischen unausgewuchteten Wellen sowie von Werkstücken aus schwer bearbeitbaren Werk­ stoffen, wenn das Spanen und das oberflächlich-plastische Umformen mit wesentlich verschiedenen Geschwindigkeiten durchgeführt werden müssen. Es kann eine hohe Bearbeitungsgüte erzielt werden, weil eine hohe Schnittgeschwindigkeit zur Ausbildung einer optimalen Form und Tiefe der Rauhigkeiten für das nachfolgende oberflächlich-plastische Umformen gewählt werden kann.

Die sich gegenüberliegenden Anschläge des schwimmenden Werk­ zeughalters beseitigen nicht nur den Einfluß der Schneidkopf­ unwucht auf die Gleichmäßigkeit der abzuhebenden Spandicke, sondern wirken auch den beim Spanen entstehenden Vibrationen entgegen, und zwar aufgrund der an der Stelle der Berührung der Anschläge mit dem zu bearbeitenden Werkstück auftretenden Reibung.

Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der beigegebenen Zeichnung weiter erläutert. In dieser ist die Vorrichtung im Längsschnitt schematisch dargestellt.

Die Vorrichtung zur spanend-deformierenden Bearbeitung von zylindrischen Werkstücken, beispielsweise von Wellen, hat ein Gehäuse 1, in dem ein Schneidkopf 2 und ein Deformierkopf 3 untergebracht sind. Das Gehäuse 1 selbst ist an einem Schlitten 4 einer geeigneten Drehmaschine mit der Möglichkeit des axialen Längsvorschubs (durch Pfeil S angedeutet) ange­ ordnet.

Der Deformierkopf 3 enthält Arbeitsrollen 5, die in einem Käfig 6 untergebracht und auf der Kegelfläche eines Druckrings 7 abgestützt sind.

Der Schneidkopf 2 ist im Gehäuse 1 auf Lagern 8 gelagert und hat einen Drehantrieb, zu dem ein Elektromotor 9, eine Treibscheibe 10 und ein Keilriementrieb 11 gehören, der den Schneidkopf 2 umschlingt.

Der Schneidkopf 2 ist von einer Scheibe 12 mit einer durch­ gehenden Nut 13 an deren Stirnfläche gebildet, in der recht­ winklig zur Werkstückdrehachse ein Werkzeughalter 14 mit einander gegenüberliegend befestigten Drehwerkzeugen 15 angeordnet ist.

Der Werkzeughalter 14 hat auf seiner zum Deformierkopf 3 weisenden Seite Anschläge 16, die mit dem zu bearbeitenden Werkstück 17 kontaktieren und den Werkzeughalter 14 im Sinne des Zentrierens beaufschlagen. Hierzu liegen die Anschläge 16 einander in der gleichen Ebene gegenüber wie die Drehwerkzeuge 15. Jeder Anschlag 16 ist durch eine in Richtung auf das Werkstück 17 wirkende Feder 18 elastisch beaufschlagt. Die Kraft der Federn ist mittels Muttern 19 einstellbar.

Die Anschläge 16 sind im betrachteten Beispiel als Rollen ausgebildet und am Werkzeughalter 14 auf die dargestellte oder auf eine andere geeignete Weise montiert. Zur Unterbringung der Anschläge 16 ist in der Scheibe 12 ein Ringraum 20 vorgesehen.

Zur Späneabführung sind am Gehäuse 1 der Einrichtung Außen­ mäntel 21 und 22 befestigt.

Die Bearbeitung eines Werkstücks verläuft in folgender Weise:
Das zu bearbeitende Werkstück 17 wird in der Drehmaschinen­ spindel auf bekannte Weise eingespannt und von einer Führungs­ hülse, die in der elastisch angedrückten Reitstockspitze (nicht dargestellt) untergebraucht ist, unterstützt. Vor dem Arbeitsbeginn stützen sich die Anschläge 16 und die Arbeitsrollen 5 auf der zylindrischen Oberfläche der Führungs­ hülse ab, die die Oberfläche des Werkstücks 17 fortsetzt und den Übergang der Werkzeuge 15 auf dieses und damit die Werkstückbearbeitung von Anfang an sicherstellt.

Die Vorrichtung wird in die Ausgangsstellung gebracht, das Werkstück 17 wird orientiert und in der (nicht abgebildeten) Spannvorrichtung eingespannt, die Zufuhr der Schmier- und Kühlflüssigkeit wird eingeschaltet, das Werkstück 17 wird in Drehung versetzt, danach wird auch der Schneidkopf 2 in Drehung versetzt und dem Gehäuse 1 ein Axialvorschub erteilt.

Die Drehwerkzeuge 15 heben den Span mit einer Schnittgeschwindig­ keit ab, die sich bestimmt aus der Beziehung

mit
D - Durchmesser des zu bearbeitenden Werkstücks 17,
n₁ - Drehzahl des Werkstücks 17 und
n₂ - Drehzahl des Schneidkopfs 2.

Der Unwuchteinfluß des Werkzeughalters 14 wird durch die Anschläge 16 ausgeglichen, die mit der bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 17 kontaktieren und den Werkzeughalter 14 zentrisch zur Bearbeitungsachse halten.

Die Bearbeitung dauert in Richtung des Axialvorschubs S der Einrichtung so lange, bis die Arbeitsrolle 5 außer Kontakt mit dem Werkstück 17 kommen. Der Drehantrieb des Schneidkopfs 2 wird mit Hilfe eines Endschalters und eines (nicht dargestellt) Anschlags an der Drehmaschine nach beendeter Spanabhebung ausgeschaltet.

Der Drehantrieb des Werkstücks 17 wird nach Beendigung des oberflächlich-plastischen Umformens ausgeschaltet. Nach dem Ausschalten der Drehung des Werkstücks 17 wird auch die Zufuhr der Schmier- und Kühlflüssigkeit unterbrochen und der Schlitten 4 wird im Eilgang in die Ausgangsstellung zurückgefahren, wonach das bearbeitete Werkstück ausgespannt und weggenommen wird.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur spanend-deformierenden Bearbeitung von zylindrischen, drehangetriebenen Werkstücken, mit einem Gehäuse, das einen Schneidkopf und einen folgenden, Arbeitsrollen aufweisenden Deformierkopf enthält, wobei im Schneidkopf ein Werkzeug­ halter mit einander gegenüberliegenden Drehwerkzeugen gegen­ über der Werkstückdrehachse radial beweglich geführt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß allein der Schneidkopf (2) gegenüber dem Gehäuse (1) drehbar gelagert sowie mit einem Drehantrieb ver­ sehen ist
und daß der Werkzeughalter (14) auf seiner dem Deformier­ kopf (3) zugewandten Seite mit dem Werkstück (17) kontak­ tierende, einander gegenüberliegende Anschläge (16) aufweist, die jeweils einer in Richtung auf das Werkstück (17) wirkenden Kraft einer Feder (18) ausgesetzt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (16) radial einstellbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (16) als Rollen ausgebildet sind.