DE3414897C2

DE3414897C2 -

Info

Publication number: DE3414897C2
Application number: DE19843414897
Authority: DE
Inventors: Gennadij Michailovic Moskau/Moskva Su Azarevic
Original assignee: NAUCNO-PROIZVODSTVENNOE OB"EDINENIE PO TECHNOLOGII TRAKTORNOGO I SEL'SKOCHOZJAJSTVENNOGO MASINOSTROENIJA "NIITRAKTOROSELCHOZMAS" MOSKAU/MOSKVA SU
Current assignee: NAUCNO-PROIZVODSTVENNOE OB"EDINENIE PO TECHNOLOGII TRAKTORNOGO I SEL'SKOCHOZJAJSTVENNOGO MASINOSTROENIJA "NIITRAKTOROSELCHOZMAS" MOSKAU/MOSKVA SU
Priority date: 1984-04-19
Filing date: 1984-04-19
Publication date: 1989-02-23
Also published as: DE3414897A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur spanend-umformenden Bearbeitung von zylindrischen Werkstückoberflächen mit einem Schneidkopf und einem folgenden, Formrollen aufweisenden Umformkopf, wobei im Schneidkopf ein Werkzeughalter miteinander gegenüberliegenden Drehwerkzeugen gegenüber der Werkstückdrehachse längs einer Führung radial beweglich angeordnet ist.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 31 08 994 bekannt.

Es geht dabei insbesondere um die spanend-umformende Bearbeitung von langgestreckten zylindrischen Werkstücken, z. B. der Außen- und Innenflächen von Werkstücken wie Wellen und Buchsen.

Bei der bekannten Ausbildung liegen die Schneidkantenspitzen der Drehwerkzeuge einander gegenüber, d. h. in einer zur Drehachse rechtwinkligen Ebene. Bei dieser Ausbildung geschieht eine gleichzeitige Werkstückbearbeitung mit zwei symmetrisch gegenüberliegenden Werkzeugen, was die Produktivität des Bearbeitungsprozesses insgesamt und die Bearbeitungsgenauigkeit dank der verminderten Beeinträchtigung derselben durch Werkzeugverschleiß erhöht.

Der Enddurchmesser des zu bearbeitenden Werkstücks ist von der Feineinstellung der Werkzeuge, der Größe und der Konstanz der Radialkomponente der Schnittkräfte an jedem der Werkzeuge und von der Reibung des Werkzeughalters in seinen Führungen abhängig. Weil die Werkzeuge während der Bearbeitung elastisch auseinandergedrückt werden, übersteigt der Enddurchmesser des Werkstücks stets den Abstand zwischen den Spitzen der Schneidkanten. Dadurch entstehen bei der Herausnahme des Werkstücks Kratzer und Risse in dessen Oberfläche.

Eine Feinnachstellung der Werkzeuge des schwimmenden Werkzeughalters erfolgt in der Regel außerhalb der Werkzeugmaschine durch Radialverschiebung der vorher losgespannten Werkzeuge, was die Produktivität des Bearbeitungsprozesses herabsetzt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur spanend-umformenden Bearbeitung von zylindrischen Werkstückoberflächen der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der eine stufenlose Feinnachstellung der Werkzeuge sowohl vor dem Beginn als auch während des Bearbeitungsvorganges, sowie die Wegführung der Vorrichtung ohne deren Abnahme vom Support und ohne Beschädigung der fertig bearbeiteten Werkstückoberfläche möglich ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Vorrichtung der oberbegrifflich vorausgesetzten Gattung die Schneidkantenspitzen der Drehwerkzeuge in Richtung der Werkstückdrehachse zueinander versetzt angeordnet sind.

An sich ist aus der CH-PS 3 93 032 eine Wellenschälmaschine bekannt, bei der die Schneidkantenspitzen von sich gegenüberliegenden Schälmessern um einen kleinen Betrag in Bearbeitungsrichtung versetzt angeordnet sind. Hier fehlt es aber von vornherein an einem schwimmend gelagerten Werkzeughalter.

Zwar findet auch hier ein absatzweises Abdrehen des Werkstücks durch die beiden Schälmesser statt, da es sich jedoch um fest einzustellende Schälmesser handelt, ist hier ein Ausgleich der Radialkraftkomponenten der Schnittkräfte nicht möglich.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ergibt sich im Zusammenwirken mit der schwimmenden Lagerung derr Drehwerkzeuge eine sehr feine Einstellung des Enddurchmessers der Bearbeitung durch entsprechende Wahl der Axialversetzung der Schneidkantenspitzen. Auch kann das Werkstück ohne Gefahr des Verkratzens seiner Oberfläche und des Beschädigens der Schneidkantenspitzen zwischen den Werkzeugen herausgezogen werden.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ansprüche 2 und 3 betreffen besonders einfache Möglichkeiten der Versetzung der Schneidkantenspitzen. Anspruch 4 ermöglicht eine sehr einfache, auch während der Bearbeitung mögliche Einstellung bzw. Änderung der Versetzung. Außerdem ermöglicht eine Schwenkbarkeit der Anordnungsebene der Schneidkantenspitzen, den Abstand derselben von der Werkstückdrehachse nach Beendigung der Bearbeitung dadurch zu vergrößern, daß diese Anordnungsebene rechtwinklig zur Werkstückdrehachse gestellt wird. Dies macht die Entnahme des fertigen Werkstücks sehr einfach.

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 zwei schematische Darstellungen eines Schneidkopfes zur spanenden Bearbeitung einer zylindrischen Außenfläche,

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine gesamte Vorrichtung zur spanend-umformenden Bearbeitung von Werkstücken,

Fig. 2a in schematischer Darstellung das Abheben der Bearbeitungszugabe durch Werkzeuge eines Werkzeughalters, der in bezug auf die zur Werkstückdrehachse rechtwinklige Ebene geschwenkt ist,

Fig. 3 in schematischer Darstellung das Abheben der Bearbeitungszugabe mittels in Längsvorschubrichtung versetzt angeordneter Schneidkantenspitzen,

Fig. 4 in schematischer Darstellung Drehwerkzeuge mit Schneidkanten unterschiedlicher Krümmung,

Fig. 5 in schematischer Darstellung die Bearbeitung von zylindrischen Innenflächen mittels Drehwerkzeugen mit in Längsvorschubrichtung versetzt angeordneter Schneidkantenspitzen.

Die dargestellten Vorrichtungen bewirken eine spanend-umformende Bearbeitung von zylindrischen Werkstückoberflächen dadurch, daß von der Oberfläche eines in Drehung versetzten Werkstücks B die Bearbeitungszugabe mittels in einem schwimmenden Werkzeughalter befestigter Drehwerkzeuge 1 und 2 abgehoben wird, die derart gegenüberliegend angeordnet werden, daß die Schneidkantenspitzen C₁ und C₂ relativ zueinander um einen Betrag A in Längsvorschubrichtung, d. h. in Richtung der Werkstückdrehachse, versetzt sind (die Längsvorschubrichtung ist in Fig. 2, 3, 5 durch einen Pfeil S angedeutet). Dadurch kommen die Spitzen C₁ und C₂ in unterschiedlichen Abständen r₁ und r₂von der Werkstückdrehachse O-O zu liegen.

Die Drehwerkzeuge des Werkzeughalters stellt man vor der Bearbeitung auf die Größe Dp = r₁+r₂ ein.

Dank der Versetzung der Schneidkantenspitzen C₁ und C₂ um den Betrag A, der nach der Größe des Längsvorschubs S gewählt wird, wird bei der Bearbeitung einer Welle aus dem Ausgangswerkstück mit einem Durchmesser D, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, eine Umverteilung der Bearbeitungszugaben t₁ und t₂ erreicht, die mittels der Drehwerkzeuge 1 und 2 abgehoben werden, und dadurch die Abnahme des Durchmessers D des Werkstücks bis auf den Enddurchmesser d erzielt. Wenn die Profilhalbmesser R₁ und R₂ der Werkzeugschneidkanten, wie in Fig. 4 gezeigt, einander ungleich sind, so läßt sich durch Variierung der Größe und des Verhältnisses der Profilhalbmesser R₁und R₂ ein unterschiedlicher Effekt des Einflusses der axialen Verschiebung A der Schneidkantengipfel auf den Betrag der Diametralmaße des Werkstücks erzielen.

Bei der Versetzung der Spitzen C₁ und C₂ der Schneidkanten um den Betrag A nimmt die Belastung des ersten Drehwerkzeuges 1 und somit auch die Radialkomponente der Schnittkraft P _{y 1} zu. Der schwimmende Werkzeughalter verschiebt sich solange, bis ein Gleichgewicht der wirkenden Kräfte und Reaktionen auftritt, was ungefähr durch die Gleichung

K _{R 1} · t₁ⁿ = K _{R 2} · t₂ⁿ

ausgedrückt wird. K _{R 1}, K _{R 2} sind hierbei Koeffizienten, die die Abhängigkeit der Radialkomponenten der Schnittkaft von der Größe des Profilhalbmessers und der Geometrie der Schneidkante eines jeden Werkzeuges charakterisieren; n ist ein Exponent. Die Spitzen C₁ und C₂ der Schneidkanten kommen in einem Abstand r₁ und r₂ von der Werkstückdrehachse O-O zu liegen.

Der Enddurchmesser d wird durch den kleinsten Abstand r₂ des zuletzt angreifenden Drehwerkzeugs von der Werkstückdrehachse O-O bestimmt und ist gleich 2r₂, aber kleiner als Dp = r₁+r₂.

Die Vorrichtung zur spanend-umformenden Bearbeitung hat ein Gehäuse 3 (Fig. 2), indem ein Schneidkopf sowie ein daran anschließender Umformkopf einer bekannten Bauart angeordnet sind. Die Vorrichtung ist auf dem Support einer bekannten Werkzeugmaschine mit der Möglichkeit eines Längsvorschubs S angeordnet. Der Umformkopf enthält in einem Käfig untergebrachte Formrollen 4 und einen Druckkegel 5, der die Rollen 4 außen abstützt.

Im Schneidkopf ist in bezug auf die Drehachse O-O des Werkstücks B ein Werkzeughalter 6 mit den Werkzeugen 1 und 2 schwimmend angeordnet, die an diametral gegenüberliegenden Umfangstellen des Werkstücks B angreifen. Die Werkzeuge 1 und 2 sind so ausgeführt und/oder im Werkzeughalter 6 auf eine solche Weise angeordnet, daß die Spitzen C₁ und C₂ ihrer Schneidkanten um den Abstand A in Längsvorschubrichtung S versetzt sind. Während des Abhebens der Bearbeitungszugabe stellen sie sich in einem unterschiedlichen Abstand r₁ und r₂ von der Werkstückdrehachse O-O ein. Vorzugsweise haben die Wekzeuge abgerundete Schneidkanten.

Die Versetzung der Spitzen C₁ und C₂ der Schneidkanten der Werkzeuge 1 und 2 relativ zueinander kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. Gemäß Fig. 1a wird die Versetzung der Spitzen C₁ und C₂ durch Anbringung einer bzw. zweier Einlagen 7 und 8 unterschiedlicher Dicke erzielt, mit deren Hilfe die Werkzeuge 1 und 2 im Werkzeughalter 6 montiert sind.

Bei einer anderen Bauart ist der Werkzeughalter 6 im Schneidkopfgehäuse auf einer Führung 9 (Fig. 2) montiert, die um einen Zapfen 10 schwenkbar ist, der quer zur Wewrkstückdrehachse O-O verläuft. Dabei liegen sich die Werkzeuge 1 und 2 im Werkzeughalter gegenüber. Das Schwenken der Führung 9 erfolgt mit Hilfe eines Gewindepaares, dessen Mutter 11 mit der Führung 9 gelenkig verbunden ist und dessen Schraube 12 im Schneidkopfgehäuse gelagert ist. Auf der der Anordnungsstelle des Gewindepaares entgegengesetzten Seite ist im Gehäuse eine Feder 13 angebracht, die mit der Führung 9 zusammenwirkt und für die Beseitigung des Spiels im Gewinde der Mutter 11 sorgt. Zu einer genauen Einstellung des Schwenkwinkels d der Führung 9 mit dem Werkzeughalter 6 ist im Schneidkopf eine Anzeigevorrichtung 15 einer beliebigen bekannten Bauart vorgesehen, deren Zeiger mit der Schraube 12 verbunden ist und sich über eine feste Skala bewegt.

Die Versetzung der Schneidkantenspitzen C₁ und C₂ kann auch durch Anwendung von in einem schwimmenden Werkzeughalter angeordneten Werkzeugen 1, 2 erzielt werden, bei denen gemäß Fig. 1b die Krümmungsmittelpunkte der Schneidkanten zueinander in Vorschubrichtung versetzt angeordnet sind, wobei außerdem die Krümmungsradien R₁, R₂ verschieden groß gewählt sein können (Fig. 4).

Bei diesen Ausführungsvarianten der Schneidkanten sind die Werkzeuge im Werkzeughalter gegenüberliegend angeordnet. Die beschriebene Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise:

Die Werkzeuge 1 und 2 sind mit ihren Schneidkantenspitzen relativ zueinander um einen Abstand A versetzt angeordnet und liegen in einem unterschiedlichen Abstand r₁ und r₂ von der Werkstückdrehachse. Sie werden auf den Bearbeitungsdurchmesser D _p eingestellt. Das Werkstück B mit einem Durchmesser D wird in die Werkzeugmaschine auf bekannte Weise eingespannt, und die Drehbewegung der Spindel und der Längsvorschub S des die Vorrichtung zur spanend- umformenden Bearbeitung tragenden Supports wird eingeschaltet. Bei der Anwendung von Werkzeugen, die im Werkzeughalter gemäß Fig. 2, 2a angeordnet sind, wird eine Feinstsellung der Werkzeuge auf das Maß D _p dadurch vorgenommen, daß die Führung 9 mit dem Werkzeughalter 6 um einen Winkel α geschwenkt wird, der eine Versetzung der Spitzen C₁ und C₂ der Schneidkanten relativ zueinander um den vorgegebenen Abstand A und deren Anordnung in einem unterschiedlichen Abstand r₁ und r₂ von der Werkstückdrehachse gewährleistet.

Während des Betriebs der Vorrichtung zur spanend-umformenden Bearbeitung wird infolge der Verschiebung der Spitzen C₁ und C₂ der Werkzeugschneidkanten um den Abstand A voneinander und deren Selbsteinstellung in einem unterschiedlichen Abstand r₁ und r₂ von der Werkstückdrehachse eine Umverteilung der von den Werkzeugen abgehobenen Bearbeitungszugaben t₁ und t₂ herbeigeführt und ein Werkstück mit einem Enddurchmesser d erhalten, der stets kleiner als D _p sein wird. Dies ermöglicht es, bei der Wegführung des Schneidkopfes keine Spuren auf der bearbeiteten Werkstückoberfläche zu hinterlassen. Das anschließende Oberflächenumformen erfolgt mittels der Formrollen 4 auf die bekannte Weise.

In Fig. 2a ist die Bearbeitung einer Welle mit Hilfe eines Werkzeughalters dargestellt, bei der die Werkzeugverschiebung um den Betrag A₁ bei der Werkzeughaltereinstellung auf die Größen D _p = r₁+r₂ durch Schwenken des Werkzeughalters um einen Winkel α erzielt wird, wodurch eine Änderung des Werkstückmaßes von D auf d _{A 1} stattfindet und d _{A 1}<D _p ist.

In Fig. 5 ist die Bearbeitung einer Bohrung mit einem Bohrungsinnendurchmesser D mit Hilfe eines schwimmenden Werkzeughalters mit der versetzten Anordnung der Spitzen C₁ und C₂ der Schneidkanten um den Betrag A dargestellt. Die erste Bearbeitungszugabe t₁ wird mittels des Werkzeugs 1 und die zweite Bearbeitungszugabe t₂ mittels des Werkzeugs 2 abgehoben, wobei der Innendurchmesser d = 2r₂ erhalten wird. Da der Werkzeughalter vor dem Bearbeitungsbeginn auf die Größen D _p = r₁+r₂ eingestellt wurde und die Bearbeitungszugabe so abgehoben worden war, daß r₁<r₂, wird der erzeugte Bohrungsdurchmesser d größer als die zwischen den Werkzeugen eingestellte Größe D _p sein, so daß der Werkzeughalter aus der Bohrung ungehindert herausgeführt werden kann.

Claims

1. Vorrichtung zur spanend-umformenden Bearbeitung von zylindrischen Werkstückoberflächen mit einem Schneidkopf und einem folgenden, Formrollen aufweisenden Umformkopf, wobei im Schneidkopf ein Werkzeughalter mit einander gegenüberliegenden Drehwerkzeugen gegenüber der Werkstückdrehachse längs einer Führung radial beweglich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkantenspitzen (C₁, C₂) der Drehwerkzeuge (1, 2) in Richtung der Werkstückdrehachse zueinander versetzt angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zueinanderversetzen der Schneidkantenspitzen (C₁, C₂) der Drehwerkzeuge (1, 2) durch Einlagen (7, 8) unterschiedlicher Dicke erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zueinanderversetzen der Schneidkantenspitzen (C₁, C₂) der Drehwerkzeuge (1, 2) durch eine unterschiedliche Anordnung der Krümmungsmittelpunkte der Schneidkanten erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zueinanderversetzen der Schneidkantenspitzen (C₁, C₂) der Drehwerkzeuge (1, 2) dadurch erfolgt, daß die Führung (9) des Werkzeughalters (6) um einen quer zur Werkstückdrehachse (O-O) liegenden Zapfen (10) mit Hilfe eines Gewindepaares schwenkbar ist, dessen Mutter (11) mit der Führung gelenkig verbunden ist und dessen Schraube (12) im Schneidkopf gelagert ist.