Exzentrisches Drehen wird zur konventionellen Arbeit

Jan 22, 2024

Moderne Multitasking-Maschinen wie die Multus ersparen Maschinisten das Umlagern exzentrischer Teile auf eine zusätzliche Maschine. Foto mit freundlicher Genehmigung von Okuma America Corp.

Wenn ein Drehteil einen in Bezug auf seine Mittellinie ungleichen Querschnitt aufweist, wird es als exzentrisch betrachtet. Nockenwellen werden oft als die häufigsten dieser Werkstücke bezeichnet, aber diese Teile werden normalerweise auf einer Maschine hergestellt, die ausschließlich für ihre Produktion bestimmt ist. Was soll ein Lohnfertiger also tun, wenn ein Auftrag für ein Teil eingeht, das exzentrisch gedreht werden muss? Überraschenderweise könnte die Antwort tatsächlich mit einem Fräsvorgang beginnen.

Der Prozess des Exzenterdrehens ähnelt dem herkömmlichen Drehen, verfügt jedoch zusätzlich über eine weitere Werkstückachse, die parallel zur Mittelachse verläuft. Um das exzentrische Teilmerkmal zu erzeugen, entfernt ein Schneidwerkzeug Material bis zur erforderlichen Tiefe, während das Teil gedreht wird, typischerweise bei niedriger Geschwindigkeit.

Canadian Metalworking fragte David Fischer, Produktspezialist für Drehmaschinen bei Okuma America Corp., nach seiner Meinung zu dem Prozess. Hier ist, was er zu sagen hatte.

CM: Welche Art von Maschineneinrichtung eignet sich am besten für die Durchführung einer exzentrischen Drehoperation?Fischer: Es hängt alles davon ab, ob die CNC-Drehmaschine eine Frässpindel hat.

Wenn eine Multitasking-Maschine verwendet wird, empfehlen wir, das exzentrische Teil oder Teilmerkmal nahezu endkonturnah zu fräsen, bevor das Merkmal mit einem Schlichtdrehdurchgang fertiggestellt wird.

Wenn Sie mit einer guten, stabilen Bearbeitungsplattform beginnen, ändert sich nichts an der Maschinenstruktur oder den PS-Anforderungen.

CM: Was macht den Fräsvorgang so wichtig? Fischer: Wenn Sie das Teilmerkmal in einer Multitasking-Maschine fräsen, bevor Sie den Enddurchgang mit einem Drehmeißel durchführen, erzielen Sie mehrere Effizienzgewinne. Einige davon sind darauf zurückzuführen, dass ein Teil nicht von Maschine zu Maschine bewegt wird, andere jedoch dadurch, dass eine Fräse verwendet wird, um Material vom Teil zu entfernen, was schneller geht.

Ein guter Fräsdurchgang führt zu einem guten Enddrehdurchgang, daher ist es unerlässlich, ihn richtig zu machen. Wir werden das Teilfeature nicht von Grund auf neu erstellen, da es aufgrund der niedrigen Geschwindigkeit, mit der wir arbeiten, zu lange dauert [im Vergleich zum Fräsen].

In den meisten Fällen fräsen wir es, um nah dran zu sein, und nur der letzte Durchgang wird ein exzentrisches Drehen sein.

CM: Wie wirkt sich der exzentrische Drehprozess auf die Einrichtung aus? Fischer: Die traditionelle Methode zur Bearbeitung komplexer Teile erfordert mehrere Maschinen, sowohl Drehmaschinen als auch Fräsmaschinen, und verursacht mehr Rüstzeit als nötig. Bediener müssen sicherstellen, dass die Teile richtig ausgerichtet und vermessen sind, um sicherzustellen, dass jedes Teil die gleichen Abmessungen wie das vorherige hat. Diese Einrichtungs- und Messschritte sind jedoch nicht erforderlich, wenn alle Bearbeitungsvorgänge auf einer einzigen Maschine durchgeführt werden.

Je komplexer der exzentrische Drehvorgang wird, desto wahrscheinlicher ist es, dass er in separaten Aufspannungen oder sogar separaten Maschinen durchgeführt werden muss.

Wenn Sie an Ihrer Drehmaschine keine Möglichkeit zum Fräsen haben, müssen Sie die Drehzahl beim Drehen reduzieren, oft auf nur 200 bis 300 U/min.

Normalerweise möchten Sie auch mit einem Teil beginnen, das möglichst zylindrisch ist.

CM: Wie läuft der Drehvorgang ab, sobald das Teil seine endgültige Form erreicht hat? Fischer: Bei Okuma-Maschinen drehen wir das Teil auf der Spindel und halten das Werkzeug im Revolver. Wir verwenden X und Y, um das Profil zu erzeugen, und Z, um das Teil nach unten zu fahren.

Beim exzentrischen Drehen ist das Werkzeug in der Spindel fixiert und wir verwenden X und Y, um es in der Tangente zur Oberfläche zu halten.

Wir führen höchstens eine Halbfertigbearbeitung und anschließend einen Fertigdurchgang durch. Es hängt wirklich davon ab, wie nah wir durch den Fräsvorgang an die endgültige Form gekommen sind. Mit der Leistungsfähigkeit heutiger Fräs-/Drehmaschinen ist es nun möglich, der endgültigen Form sehr nahe zu kommen.

Da Sie viele Achsen bewegen, gibt es Drehzahlbegrenzungen und die Geschwindigkeit, mit der Sie diese Achsen bewegen können, ist begrenzt. Wenn Sie versuchen, zu viel Druck auszuüben, kann es zu einem Problem mit der Zylindrizität kommen. Und Sie bewegen viel Masse.

CM: Wie wirken sich lange Teile und Teile mit großen exzentrischen Lappen auf den Prozess aus? Fischer: Wenn Sie über eine lange Strecke exzentrisch drehen, kommt es zu einer Durchbiegung. Dies ist bei jedem Drehvorgang normal.

Bei großen Teilemerkmalen erstellen Sie möglicherweise Durchmesser, auf denen Sie keine Lünette festklemmen können, weil das Teil so exzentrisch ist. Die Bearbeitung dieser Teile kann schwierig sein.

Ich sage oft, dass das Exzenterdrehen ein Vorgang ist, den man durchführt, wenn alles andere fehlgeschlagen ist.

Das exzentrische Drehen eignet sich am besten, wenn Sie eine gedrehte Oberfläche an einem exzentrischen Teil oder Teilmerkmal benötigen, die nur minimale Bearbeitungszeit erfordert, wie z. B. ein kleiner Zapfen an der Vorderseite des Teils. Wenn Sie den gesamten Rest des Teils bearbeiten können und dann einen exzentrischen Durchmesser haben, ist die Einrichtung und der Betrieb relativ einfach.

CM: Was ist, wenn das Teil viele exzentrische Merkmale aufweist? Fischer: Dann müssen Sie fragen, ob Sie eine weitere Einstellung vornehmen möchten, um den zweiten Durchmesser in der Mitte herzustellen? Das ist etwas mühsam, weil Sie mehr Rüstzeit aufwenden oder das Teil auf eine zweite Maschine übertragen müssen. Mit einem modernen Multitasking-Gerät wie dem Multus ersparen Sie sich den Wechsel zu einem anderen Gerät. Es ist kein Allheilmittel, aber es gibt Fälle, in denen es starke Kopfschmerzen verhindern kann.

Wenn ich ein großes Teil hätte und der Großteil davon exzentrisch gedreht werden müsste, würde ich wahrscheinlich zwei separate Maschinenkonfigurationen verwenden. Sie führen das exzentrische Drehen in einem Prozess durch und die zentrische (konzentrische) Arbeit in einem anderen.

Wenn es so etwas wie eine Kurbelwelle ist, werde ich dieses Teil wahrscheinlich nicht exzentrisch drehen. Der Grund dafür ist, dass es schwierig ist, ein Werkzeug an das Werkstück heranzuführen, und dass dadurch wahrscheinlich kein sehr gutes Finish erzielt wird. Für diese Teile kommen am besten Spezialmaschinen zum Einsatz.

Wenn ich als Lohnfertiger eine einzelne Kurbelwelle fertige, werde ich sie wahrscheinlich fräsen und sie dann zum Schleifen schicken.

CM: Welche Anforderungen an die Werkstückspannung sind für das Exzenterdrehen erforderlich? Fischer: Die Werkstückspannung wird wie immer vom Teil gesteuert. Bei dieser Art von Arbeit kommt es weitgehend darauf an, wo am Teil sich das exzentrische Merkmal befindet. Exzentrische Merkmale am Ende des Teils können schwierig zu bearbeiten sein, insbesondere wenn es sich um ein langes Teil handelt oder wenn ein Reitstock verwendet wird.

Die Werkstückspannung speziell für das Exzenterdrehen hat keine hohe Priorität, da die gesamte Hochgeschwindigkeitsarbeit normalerweise zuerst erledigt wird. Beim exzentrischen Drehen bewegt sich das Teil langsam, sodass es im Allgemeinen auf die gleiche Weise gehalten werden kann wie ein vollständig zylindrisches Teil.

Okuma America Corp., www.okuma.com