DE10207661A1

DE10207661A1 - Werkzeugmaschine zum kontinuierlichen Bearbeiten der Oberfläche stangenförmiger bzw. rohrförmiger, beim Bearbeiten axial kontinuierlich durch die Werkzeugmaschine bewegter Werkstücke mit mindestens einem Schneid-Werkzeug

Info

Publication number: DE10207661A1
Application number: DE10207661A
Authority: DE
Inventors: Hans Lindemann; Wolfgang Lindemann; Reinhard Lindemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2003-09-11

Abstract

Es wird eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten der Oberfläche stangenförmiger bzw. rohrförmiger, beim Bearbeiten axial kontinuierlich durch die Werkzeugmaschine bewegter Werkstücke mit mindestens einem Schneid-Werkzeug, das aus einem Fräser (1) mit mindestens einer Schneide (5) besteht, beschrieben, bei der der bzw. die Fäser (1) axial hohl ausgebildet ist/sind und der Hohlraum (3) mit der Schneide (5) bzw. den Schneiden (5) verbunden ist. DOLLAR A Damit die Abfuhr der Späne gezielter durchgeführt werden kann, können diese durch den Fräser (1) axial abgesaugt werden. Dazu ist auch die den Fräser (1) tragende Spindel eines den Fräser (1) bewegenden Antriebsmotors axial hohl ausgebildet, wobei vorzugsweise in dem Hohlraum der Spindel ein Abführrohr angeordnet ist, welches nicht mit der Spindel gedreht wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum kontinuierlichen Bearbeiten der Oberfläche stangenförmiger bzw. rohrförmiger Werkstücke gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

In der DE 101 12 301 A1 wird eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten der Oberfläche stangenförmiger bzw. rohrförmiger, beim Bearbeiten axial kontinuierlich durch die Werkzeugmaschine bewegter Werkstücke beschrieben, die mindestens zwei über den Umfang des Werkstückes gleichmäßig verteilt angeordnete Schneid-Werkzeuge aufweist. Diese Schneid- Werkzeuge sind tangential arbeitende Fräser, die gegenüber der Vorschubrichtung der Werkstücke gegenläufig drehen.

Die im schneidenden Eingriff mit dem Werkstück stehenden Schneiden der Fräser bewegen sich dort entgegen der axialen Vorschubrichtung des Werkstückes, so dass die Schneiden nicht in heutzutage üblicher Weise an der besonders harten Werkstück-Oberfläche in das Werkstück eindringen, sondern im Bereich der späteren Werkstück-Oberfläche, in dem das Werkstück weicher ist. Kommt dann die Schneide in den Bereich der ursprünglichen, harten Werkstück-Oberfläche, so bricht der Span ab, bevor dort ein "Schneid-"Vorgang stattfindet. Dadurch werden die Schneiden des Fräsers geschont und die Standzeit der Fräser wird größer.

Diese Werkzeugmaschine ist für Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSC) rotationssymmetrischer Werkstücke geeignet, wobei beim Tangentialfräsen eine Schnittgeschwindigkeit von 1000 m/min erreicht werden kann. Die Drehzahl kann bis zu 5000 U/min betragen und die Leistung eines einen einzelnen, auf dem Werkzeugkopf angeordneten Antriebsmotors, wie Elektromotors, kann z. B. 75 kW betragen.

Ein Problem stellt dabei die Abfuhr der Späne dar, die durch die Zentrifugalkraft mit hoher Geschwindigkeit nach außen geschleudert werden und im Bereich der Werkzeugmaschine aufgefangen werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Werkzeugmaschine zu schaffen, bei der die Abfuhr der Späne gezielter durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine gattungsgemäße Werkzeugmaschine gelöst, die gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist der bzw. sind die Fräser axial hohl ausgebildet und dieser Hohlraum ist mit der Schneide bzw. den Schneiden verbunden.

Die abgeschnittenen bzw. abgebrochenen Späne können nun von der Schneide des Fräsers in diesen Hohlraum gelangen und durch diesen Hohlraum abgeführt werden.

Dazu ist der den Fräser tragende Antriebsmotor hohl ausgebildet und dieser Hohlraum steht mit dem Hohlraum des Fräsers in Verbindung. Durch den Hohlraum des Fräsers und den Hohlraum des Antriebsmotors können die Späne gezielt abgesaugt werden.

Vorzugsweise ist dazu axial innerhalb einer Spindel des Antriebsmotors ein Rohr angeordnet, dessen Hohlraum mit dem Hohlraum des Fräsers in Verbindung steht. Dieses Rohr kann nun gegenüber dem Gehäuse des Antriebsmotors drehfest angeordnet sein, so dass auf die Späne innerhalb des Rohres keine Zentrifugalkräfte ausgeübt werden.

Der Fräser ist bevorzugterweise mittels Schrumpftechnologie oder Schraubverbindung an der Spindel des Antriebsmotors festlegbar. Dabei wird z. B. das Futter der Spindel kurzzeitig erhitzt, so dass es sich kurzzeitig ausdehnt und sein Innendurchmesser größer wird, als der Außendurchmesser des Fräsers. Nach dem Abkühlen ist der Fräser mit dem Futter fest, aber wieder lösbar verbunden. Alternativ hat der Fräser ein Gewinde und wird mit der hohlen Spindel verschraubt.

Vorzugsweise weist der Fräser über seine axiale Läge gesehen, mehrere Reihen von jeweils über den Umfang des Fräsers verteilt angeordneten Schneiden aufweist, wobei z. B. der Fräser fünf Reihen insbesondere mit je zwölf Schneiden aufweisen kann. Der Fräser hat dann insgesamt 60 Schneiden. Die Schneiden benachbarter Reihen sind vorzugsweise gegeneinander versetzt angeordnet und stehen insbesondere auf Lücke.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Fräser an seinem freien Ende durch eine feste oder drehbare Körnerspitze gelagert ist. Dadurch wird auch bei langen Tangentialfräsern ein Verbiegen desselben verhindert.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und einem im Folgenden anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen an einem Werkstück angreifenden Fräser in schematischer Darstellung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht auf einen Fräser mit in mehreren Reihen angeordneten Schneiden, und
Fig. 3 einen Schnitt durch den Fräser gemäß Fig. 2 in vergrößerter Darstellung im Bereich einer Reihe von Schneiden.
Ein in einem nicht dargestellten Werkzeugkopf angeordneter, nicht dargestellter Antriebsmotor, z. B. ein Elektromotor, weist eine hohle, umlaufende Werkzeugspindel auf, an deren einen Ende ein Fräser 1 axial mittels eines Futters eingespannt oder eingeschraubt ist. In dieser Spindel ist ein Rohr angeordnet, welches gegenüber dem Rahmen des Motors drehfest gehalten ist.
Zum Werkzeugkopf und die von ihm gehaltenen Elektromotoren wird auf die eingangs zitierte DE 101 12 301 A1 verwiesen.
Der einzelne Elektromotor kann eine Leistung von 75 kW aufweisen. Mit entsprechend groß dimensionierten Fräsern 1 kann dann z. B. von einem geschmiedeten Werkstück 2 mit einem Ausgangsdurchmesser von 500 mm eine 10 mm dicke Oberflächenschicht abgefräst werden.
Das axial innerhalb der Spindel des Elektromotors angeordnete Rohr reicht auf der einen Seite bis hin zum Futter der Spindel, wobei das freie Ende des Fräserschaftes im Bereich dieses Rohrendes zu liegen kommt. Das andere Ende des Rohres steht über das Gehäuse des Antriebsmotors hinaus und ist über einen Schlauch mit einer Absaugvorrichtung verbunden. Dieses Rohr ist drehfest mit dem Gehäuse des Elektromotors verbunden.
In Fig. 1 wird schematisch gezeigt, wie ein tangential arbeitender Fräser 1 an dem Werkstück 2 eingreift. Ersichtlich ist, dass mit dem Fräser 1 eine Oberflächenschicht abgetragen wird, die eine Dicke aufweisen kann, die bis zu etwa 40% des Fräser-Durchmessers betragen kann. Auch wird ersichtlich, dass durch das gegenläufige Fräsen insbesondere beim Abfräsen dickerer Schichten im äußeren Bereich des Werkstückes 2 der Span im Bereich der Oberfläche des Werkstückes 2 abbricht.
Aus den Figuren ist auch ersichtlich, dass der Fräser 3 axial hohl ausgebildet ist, wobei dieser Hohlraum 3 radial nach außen über einen Durchgang 4 mit dem Bereich vor jeder einzelnen Schneide 5 verbunden ist. An der Spitze des Fräsers 1 ist der Hohlraum 3 geschlossen (in Fig. 3 ist diese Spitze wegen der Darstellung des Innenraums abgeschnitten), während der Hohlraum 3 an der Schaftseite des Fräsers 1 offen ist. An diesem Ende können die Späne aus dem Fräser 1 abgesaugt werden. Die Späne haben meistens eine Dicke von etwa 0,1 mm und sind gut flugfähig.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Fräser 1 stehen die Schneiden 5 über den ansonsten rohrförmig ausgebildeten Körper 6 des Fräsers 1 vor, wobei dieser Körper 6 auch den Schaft des Fräsers 1 bildet. Durch den Durchgang 4 vor den einzelnen Schneiden 5 gelangen die abgeschnittenen Späne und auch der gegebenenfalls aufgebrachte Ölnebel direkt in den Hohlraum 3.
Die beim Fräsen abgebrochenen Späne werden durch die Absaugvorrichtung von den Schneiden 5 weg durch den Durchgang in den Körper 6 des Fräsers 1 hinein gesaugt, in dessen Hohlraum 3 auf die Spindel hin bewegt und in dem im Inneren der Spindel angeordneten Rohr aus dem Elektromotor heraus gesaugt.
Mit jeder einzelnen Schneide 5 des Fräsers 1 wird eine etwa 0,1 mm dicke Schicht von dem Werkstück 2 abgefräst. Aufgrund der Vielzahl der Schneiden 5 und der sehr hohen Drehzahl des Fräsers 1 reicht dies aus, um auch dickere Oberflächenschichten abzutragen.
Weitere Details der Werkzeugmaschine sind dem einschlägigen Fachmann aus dem Bau von Schälmaschinen und aus der eingangs genannten DE 101 12 301 A1 bekannt. Bezugszeichenliste 1 (tangential arbeitender) Fräser
2 Werkstück
3 Hohlraum
4 Durchgang
5 Schneide
6 Körper des Fräsers

Claims

1. Werkzeugmaschine zum kontinuierlichen Bearbeiten der Oberfläche stangenförmiger, beim Bearbeiten axial kontinuierlich durch die Werkzeugmaschine bewegter Werkstücke mit mindestens einem Schneid-Werkzeug, das aus einem axial ausgebildeten Fräser mit mindestens einer an seinem Umfang angeordneten Schneide besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Fräser (1) axial hohl ausgebildet ist/sind und der Hohlraum (3) mit der Schneide (5) bzw. den Schneiden (5) verbunden ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Fräser (1) tragender Antriebsmotor hohl ausgebildet ist und dieser Hohlraum mit dem Hohlraum (3) des Fräsers (1) in Verbindung steht.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass axial innerhalb einer Spindel des Antriebsmotors ein Rohr angeordnet ist, dessen Hohlraum mit dem Hohlraum (3) des Fräsers (1) in Verbindung steht.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr drehfest mit dem Gehäuse des Antriebsmotors verbunden ist.

5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, der Fräser (1) mittels Schrumpftechnologie oder Schraubverbindung an der Spindel des Antriebsmotors festlegbar ist.

6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräser (1) über seine axiale Läge gesehen, mehrere Reihen von jeweils über den Umfang des Fräsers (1) verteilt angeordneten Schneiden (5) aufweist.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräser (1) fünf Reihen insbesondere mit je zwölf Schneiden (5) aufweist.

8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (5) benachbarter Reihen gegeneinander versetzt angeordnet sind und insbesondere auf Lücke stehen.

9. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräser (1) an seinem freien Ende durch eine feste oder drehbare Körnerspitze gelagert ist.