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Verfahren und Vorrichtung zur spanabheben-
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den Bearbeitung von Werkstücken Bei der spanabhebenden Bearbeitung
von Werkstücken, insbesondere durch Drehen, Hobeln und Fräsen, erfolgt bei erhöhter
Anforderung an die Oberflächengüte zunächst eine grobe, als Schruppen bezeichnete
Spanabnahme und danach zur Verminderung der Rauhtiefe eine feinere Spanabnahme,
das Schlichten. Schruppen und Schlichten werden nach allgemeiner Praxis in zwei
voneinander getrennten Arbeitsgängen durchgeführt.
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Ein wesentlicher Grund hierfür sind die unterschiedlichen Vorschübe,
die beim Schruppen einerseits und beim Schlichten andererseits angewendet werden.
Während der Vorschub beim Schruppen relativ hoch ist, wird der Vorschub beim Schlichten
möglichst gering gewählt. Eine Ausnahme hiervon macht das sogenannte Breitschlichten,
bei dem eine gerade, parallel zum Werkstück angreifende Schneide entsprechend ihrer
großen Breite einen hohen Vorschub erhält, der über dem beim Schruppen üblichen
Vorschub liegt. Die Aufteilung des Schruppens und Schlichtens in zwei getrennte
Arbeitsgänge bedingt zwangsläufig einen erhöhten Arbeits- und Zeitaufwand.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine
Vorrichtung für die spanabhebende Bearbeitung von Werkstücken zu schaffen, die eine
grobe und eine nachfolgende feinere Spanabnahme unter Einsparung von Arbeit und
Zeit ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schruppschneide
eine deren Vorschub angepaßte Schlichtschneide unmittelbar zugeordnet wird und daß
darauf beide Schneiden in einem einzigen Arbeitsgang mit gleichem Vorschub gemeinsam
und in Vorschubrichtung nacheinander zur Einwirkung am Werkstück gebracht werden.
Damit ist es
nun möglich, das Schruppen und Schlichten ohne Unterbrechung
durch Umspann- und Umstellarbeiten in kontinuierlicher Folge durchzuführen. Das
Schneidwerkzeug zum Durchführen des Verfahrens besteht aus zwei in Vorschubrichtung
in einem Abstand hintereinander angeordneten Hauptschneiden, von denen die erste
als Schruppschneide und die zweite als Schlichtschneide ausgebildet ist, wobei die
Länge der Schlichtschneide größer als der beiden Schneiden gemeinsame Vorschub ist,
ihre Schneidkante oder eine an diese angelegte Tangente in einer Ebene angeordnet
ist, die parallel zur Vorschubrichtung verläuft, und ihre Spanfläche in Bezug auf
die Bewegungsachse des Werkstückes oder Werkzeuges in einer Ebene unterhalb oder
hinter der Spanfläche der Schruppschneide liegt. Ein Bewegen der Schruppschneide
über das Werkstück hinaus wird dadurch vermieden, daß der Abstand der Mittelpunkte
der Schneidenbögen der beiden Hauptschneiden kleiner als der doppelte Radius des
Schneidenbogens der Schruppschneide ist. Zweckmäßig sind die Schruppschneide und
die Schlichtschneide gemeinsam in einer Schneidplatte angeordnet, wodurch ihre Einstellung
zueinander entfällt. In einer vorteilhaften Ausführung sind die Schruppschneide
und die Schlichtschneide aus einem StUck gefertigt.
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Die Nutzungsdauer der Schneidplatte erhöht sich dadurch, daß am Umfang
der Schneidplatte mehr als eine Schruppschneide und Schlichtschneide paarweise angeordnet
sind. Die Schruppschneide und Schlichtschneide sind in einem gemeinsamen Werkzeughalter
oder auch in getrennten Werkzeughaltern angeordnet. Ein Zerspanvorgang mit umlaufendem
Werkzeug wird dadurch ermöglicht, daß die Schruppschneide und Schlichtschneide in
einem rotierenden Werkzeughalter angeordnet sind.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise
erläutert. Es zeigen Fig. 1 das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug in der Draufsicht;
Fig.
2 das Schneidwerkzeug gemäß Fig. 1, senkrecht zur Vorschubrichtung vom Werkstück
her gesehen; Fig. 3 das Schneidwerkzeug gemäß Fig. 1 von vorn, entgegen der Vorschubrichtung
gesehen; Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4 - 4 in Fig. 1; Fig. 5 einen Schnitt
entlang der Linie 5 - 5 in Fig. 1.
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Das Schneidwerkzeug besitzt eine allgemein mit 1 bezeichnete Schruppschneide
für die grobe Spanabnahme, deren Hauptschneide 10 mit der Werkzeug-Bezugsebene einen
Neigungswinkel 21 (Fig. 2 und 3) und mit der Nebenschneide 11 einen Spitzenwinkel
£~ (Fig. 1) bildet. Der Schneidenbogen der Hauptschneide 10 hat den Radius r1. Die
Hauptschneide 10 hebt von einem Werkstück W einen Span mit dem Spanungsque#chnift
q1 ab, der sich aus der Schnittiefe a und dem Vorschub s ergibt.
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Erfindungsgemäß ist der Schruppschneide 1 eine allgemein mit 2 bezeichnete
Schlichtschneide mit einer Hauptschneide 20 und einer Nebenschneide 21 für die feinere
Spanabnahme unmittelbar zugeordnet. Die Länge der Hauptschneide 20 mit einem Schneidenbogen
mit Radius r2 und dem aus Fig. 2 ersichtlichen Neigungswinkel /42 ist größer als
der Vorschub s, der der Schruppschneide 1 und der Schlichtschneide 2 gemeinsam erteilt
wird.
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Damit überbrückt die Hauptschneide 20 den Abstand zwischen den von
der Schruppschneide 1 herrührenden Vorschubriefen. Während die das Schruppen durchführende
Hauptschneide 10 in einem vom Werkstoff abhängigen Anstellwinkel t zur Vorschubrichtung
steht, verläuft die Ebene, in der die Schneidkante der Hauptschneide 20 der Schlichtschneide
2 oder, wenn diese gekrümmt ist, eine an ihre Krümmung angelegte Tangente liegt,
parallel zur Vorschubrichtung. Da nunmehr die Spanabnahme der Schruppschneide 1
und der Schlichtschneide 2 in einem einzigen kontinuierlichen Arbeitsgang unmittelbar
aufeinander folgen,muß sichergestellt
sein, daß die Späne sich bei
dem von der Spanfläche 12 (Fig. 4) der Schruppschneide 1 und von der Spanfläche
22 (Fig. 5) der Schlichtschneide 2 erfolgenden Abfluß nicht gegenseitig behindern.
Aus diesem Grund ist die Spanfläche 22 der Schlichtschneide 2 in Bezug auf die Bewegungsachse
des Werkzeuges bzw. des Werkstückes in einer Ebene unterhalb oder hinter der Spanfläche
12 der Schruppschneide 2 angeordnet, entsprechend einem Abstand i c - O (Fig. 2
und 3).
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Bei c=O verhindert die Anordnung von Spanbrechern oder Spanleitstufen
(nicht gezeigt), daß der Abfluß des Spanes von der Spanfläche 22 der Schlichtschneide
2 durch den auf der Spanfläche 12 der Schruppschneide 1 abfließenden Span behindert
wird. Dieser von der Hauptschneide 20 der Schlichtschneide 2 abgenommene und von
ihrer Spanfläche 22 abfließende Span hat einen der Ausbildung des Schneidenbogens
mit Radius r1 der Schruppschneide 1 entsprechenden Spanungsquerschnitt q2 (Fig.
1>. Es ist zweckmäßig, den Abstand b der Mittelpunkte der Schneidenbögen der
beiden Hauptschneiden 10 und 20 so zu wählen, daß er kleiner als der doppelte Radius
r1 des Schneidenbogens der Schruppschneide 1 ist. Ist der Schneidenbogen der Schruppschneide
1 kein Kreisbogen, sondern beispielsweise eine Kurve mit steigendem Radius, so ist
in diesem Fall der Abstand b kleiner als der doppelte maximale Radius r1. Bei einem
derartigen Abstand braucht die Schruppschneide 1 nicht über das Werkstück W hinaus
bewegt zu werden. Der Einsatz des Schneidwerkzeuges ist damit auch dann möglich,
wenn die Art der Einspannung des Werkstückes Öder auch die Geometrie des Werkstückes
eine Bewegung der Schruppschneide 1 über das Werkstück hinaus nicht zuläßt. Der
Freiwinkel i1 Keilwinkel ffi 1 und Spanwinkel t 1 der Schruppschneide (Fig. 3 und
4 sowie der Freiwinkel i 2 Keilwinkel /r 2 und Spanwinkel #2 der Schlichtschneide
2 (Fig. 3 und 5) werden, ebenso wie die anderen, bereits erwähnten Winkel an den
beiden Schneiden, von der erfindungsgemäßen Anordnung der Schruppschneide 1 und
der Schlichtschneide 2 nicht berührt. Ihre Größe bleibt werkstoffabhängig.
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Zum Durchführen des Zerspanvorganges wird die Schlichtschneide 2 der
Schruppschneide 1 beispielsweise in einem gesonderten Werkzeughalter, der mit dem
Werkzeughalter der Schruppschneide 1 fest oder lösbar verbunden sein kann, unmittelbar
nachgeordnet, worauf beide Schneiden mit gemeinsamem, gleich großem Vorschub in
einem einzigen Arbeitsgang am Werkstück W zur Einwirkung gebracht werden. Bei Anordnung
der Schruppschneide 1 und der Schlichtschneide 2 in zwei getrennten Werkzeughaltern
ist es jedoch erforderlich, daß beide Schneidstähle genau im Winkel zueinander eingestellt
werden, wodurch sich die Rüstzeit erhöht. Zweckmäßiger ist es daher, die Schruppschneide
1 und Schlichtschneide 2 gemeinsam in einer Schneidplatte anzuordnen und sie in
einem gemeinsamen Werkzeughalter zu befestigen. Die Schruppschneide 1 und die Schlichtschneide
2 können dabei lösbar oder fest miteinander verbunden sein oder, in einer besonders
vorteilhaften Ausführung, aus einem einzigen Stück hergestellt sein. Weiterhin besteht
die Möglichkeit, am Umfang der Schneidplatte mehr als eine Schruppschneide 1 und
Schlichtschneide 2 paarweise anzuordnen.
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Die Erfindung ist nicht auf Zerspanvorgänge, wie sie insbesondere
das Hobeln, Drehen und Spindeln darstellen, beschränkt, sondern beispielsweise auch
beim Fräsen und Ausbohren anwendbar.
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In diesem Fall werden die Schruppschneide 1 und Schlichtschneide 2,
lösbar oder fest miteinander verbunden, in einem rotierenden Werkzeughalter angeordnet.