Was ist Kegeldrehen? Methoden und Vorteile

„Durch Kegeldrehen entsteht eine glatte konische Oberfläche, die dichte und zuverlässige Verbindungen ermöglicht, von Maschinenspindeln und Werkzeughaltern bis hin zu Antriebswellen.“

Eine konische Form bezieht sich auf eine allmähliche und gleichmäßige Zunahme oder Abnahme des Durchmessers entlang der Länge. Es handelt sich um eine axialsymmetrische Geometrie, die hauptsächlich mit dem CNC Drehung Prozess, insbesondere die Kegeldrehen Bei diesem Vorgang wird die Schnitttiefe am zylindrischen Werkstück kontinuierlich verändert. 

Die konisch gedrehten Teile werden in der Automobilindustrie, im Bauwesen, in der Werkzeugindustrie, in Industrieanlagen und in vielen anderen Bereichen eingesetzt. Daher erfordern auch kundenspezifische Teile für Montage und Ausrichtung eine konische Drehbearbeitung. In diesem Artikel werden der Prozess des Schneidens eines Kegels, seine Methoden oder Typen, seine Bedeutung, Anwendungen und Werkzeuge erläutert.

Was ist Kegeldrehen?

Kegeldrehen ist eine Drehprozess Dabei wird der Materialabtragungsprozess durchgeführt, um den Durchmesser eines zylindrischen Werkstücks entlang seiner Länge gleichmäßig zu verringern oder zu vergrößern (zu verändern). Dadurch entsteht eine symmetrische konische oder kegelförmige Geometrie, wie etwa bei Bohrern, Spindeln, Ventilsitzen und Wellen. Darüber hinaus wird dieser Vorgang auch häufig aus Gründen der Spiel-, Optik- und Gewichtsreduzierung eingesetzt. 

Eine weitere Sache, die klargestellt werden muss, ist, dass die Durchmesseränderung nicht plötzlich oder schrittweise erfolgt. Stattdessen ändert sie sich mit einer gleichmäßigen Rate. Die Standardeinheit des Kegeldrehens ist die Durchmesseränderung pro Längeneinheit. Beispielsweise bedeutet Kegeldrehen von 1:10 eine schrittweise Durchmesseränderung von insgesamt 1 mm auf 10 mm Länge des Werkstücks (Ø 1/10 mm Länge). Es wird jedoch auch in Kegel/Zoll oder Kegel/Grad gemessen.

Die Formel zur Berechnung der Verjüngung;

Verjüngung pro Längeneinheit (t) = Ende mit großem Durchmesser (D) - Ende mit kleinem Durchmesser (d) / Länge 

Zum Schneiden konischer Teile werden Reitstockversatz, zusammengesetzte Lünette, Kegeldrehvorrichtung, Formwerkzeug und andere Methoden verwendet.

Welche zwei Arten von Verjüngungen gibt es?

Nachdem wir uns mit Kegeldrehen befasst haben, kommen wir nun zu den Kegelarten. Es gibt zwei Hauptarten von Kegeln: selbsthaltende und selbstlösende Kegel. 

1. Selbsthaltender Kegel

Diese Art von Kegel (wie der Morsekegel) greift fest und widersteht der Trennung, ohne dass zusätzliche Befestigungselemente erforderlich sind. Er wird in Situationen verwendet, in denen das Werkzeug oder die Komponente während des Gebrauchs fest an ihrem Platz bleiben muss.

2. Selbstlösender Kegel

Diese Art von Kegel (wie der Jakobskegel) hält unter Last nicht so fest und lässt sich leichter trennen. Er wird dort eingesetzt, wo Werkzeuge häufig entfernt und ersetzt werden müssen.

Kegeldrehverfahren

Wie alle anderen auch DrehoperationenEs gibt verschiedene Methoden, um die konische Form auf einer CNC-Drehmaschine oder einem Bearbeitungszentrum zu bearbeiten. Bei jeder dieser Kegeldrehmethoden wird das Design mit unterschiedlichen Werkzeugansätzen ausgeführt. Basierend auf der Spezifikation der konischen Form können Sie also die am besten geeigneten Methoden verwenden.

Kegeldrehverfahren

Im Folgenden sind die gängigen Kegeldrehverfahren aufgeführt, die in der CNC-Fertigung verwendet werden: 

1. Formwerkzeugmethode

Es handelt sich um eine einfache und präzise Methode zum Schneiden eines Kegels, ein Formwerkzeug mit einem bestimmten Kegelwinkel, das das Material durch Vorschub des rotierenden Werkstücks im halben Kegelwinkel entfernt. Der Prozess erzeugt zu Beginn der Bearbeitung erhebliche Vibrationen und die gerade Länge des Werkzeugs ist länger als die erforderliche Kegellänge. Die Kegeldrehmethode mit Formwerkzeugen ist für kurze Kegel mit engen Toleranzen nützlich. 

2. Reitstock-Einstellmethode

Die Reitstock-Übersetzungsmethode erreicht die konischen Schuhe durch Anpassen der Rotationsachse des Werkstücks. Diese kleine Achsenverschiebung wird durch Ändern der ursprünglichen Reitstockposition erreicht. 

Zunächst wird das Werkstück in die gerade Ausrichtungsposition von Kopf und Reitstock in Bezug auf die Drehachse gebracht. In der Zwischenzeit wird relativ locker gearbeitet, um den Versatz der Reitstockausrichtung zu ermöglichen. So finden Sie den erforderlichen Versatz:

Versatz (mm) = Erforderliche Kegelgröße X Länge / 2000

Setzen Sie als Nächstes das Schneidwerkzeug in die Mitte des Werkstücks und beginnen Sie mit der Bearbeitung. Dieses Kegeldrehverfahren eignet sich für Außenkegel mit kleinen Spitzenwinkeln. 

3. Zusammengesetzte Ruhemethode 

Der Kreuzstock führt das Werkstück mit einem in einem bestimmten Winkel ausgerichteten Schneidwerkzeug zu. Es handelt sich um eine vielseitige Methode, mit der kleine bis große Winkel verjüngt werden können. Der Kreuzstock wird oben auf dem Querschlitten installiert, der wiederum auf dem Schlitten der Drehmaschine montiert ist. Folglich eignet sich die Kreuzstockverjüngung für das Steildrehen zylindrischer Werkstücke. 

Nach dem Einstellen des richtigen Ruhewinkels wird die Richtung des Schneidwerkzeugs gesperrt. Die Formel zur Berechnung der Ruhewinkel lautet:

Tan θ = (D − d/2L)

4. Futterkämmverfahren

Bei der Vorschubkombination wird das Werkzeug diagonal bewegt, indem der lineare und der Quervorschub kombiniert werden. Im Vergleich zu anderen Kegeldrehverfahren ist dies also eine der Techniken, die viel Geschick erfordern. 

Der kontinuierliche Quervorschub lässt das Werkzeug diagonal bewegen und andere Variablen wie Geschwindigkeit und Tiefe können basierend auf den erforderlichen Eigenschaften der Verjüngung angepasst werden. Obwohl der Bediener sehr erfahren sein muss, bietet es erhebliche Anpassungsvorteile. 

Was sind Beispiele für Kegeldrehteile?

Beispiele für konische Artikel 

Das Kegeldrehverfahren ist für die Herstellung von konischen oder kegelförmigen Bauteilen in allen Branchen unverzichtbar. Von Industriekomponenten bis hin zu Montageteilen und ästhetischen Teilen erfüllt dieses Verfahren vielfältige Fertigungsanforderungen.

Hier ist die Liste mit Anwendungsbeispielen für das Kegeldrehen;

• Spindeln
• Drehzentren
• Bohrer
• Getriebe
• Werkzeugmaschinen
• Wedges
• Dorne
• Wellen und Buchsen
• Buchsen
• Ventilschäfte
• Fahrwerke und Triebwerkskomponenten für die Luft- und Raumfahrt 
• Autoteile usw. 

Was sind die Vorteile des Kegeldrehens?

Die Präzision, die komplexen Merkmale, die Materialoptionen und andere verschiedene Eigenschaften des Kegeldrehens sind bei der Herstellung konischer Formen von Vorteil. 

Die folgende Liste veranschaulicht einige der wichtigsten Vorteile:

• Komplexität: Mit diesem Verfahren können geometrische Merkmale wie Gewinde, komplizierte Konturen, innere konische Formen usw. berücksichtigt werden.
• Hohe Präzision: Bei den konisch gedrehten Teilen kann eine Toleranz von ± 0002 hinsichtlich der Gesamtdurchmesserabweichung über die Länge erreicht werden.
• Materialvielfalt: Das Kegeldrehen ist mit Metallen, Legierungen, Kunststoffen, Verbundwerkstoffen usw. kompatibel. Sogar schwer zu bearbeitende Metalle wie Titan, Werkzeugstahl und Nickellegierungen können damit bearbeitet werden. 
• Anpassung: Für Montagezwecke können kundenspezifische Abstände, Passungen und andere Montageteile hergestellt werden. 
• Werkstücklänge: Eine Werkstücklänge ähnlich der Kegeldrehung kann mit einer CNC-Drehmaschine für andere Drehvorgänge durchgeführt werden.  

Was sind die Nachteile des Kegeldrehens?

• Hohe Vorlaufkosten aufgrund des Bedarfs an moderner Ausrüstung und Werkzeugen.
• Im Vergleich zu anderen Drehvorgängen entsteht beim Verjüngen ein größerer Materialabfall, d. h. es wird eine größere Menge Material entfernt. 
• Es besteht die Gefahr übermäßiger Vibrationen während der Kurvenfahrt und es sind möglicherweise zusätzliche Einstellungen erforderlich, um dies zu verringern.
• Die Bearbeitungsgeschwindigkeit ist relativ niedriger als bei anderen Drehbearbeitungsverfahren. 

Kann ich auf Schweizer Drehmaschinen Kegeldrehen durchführen?

Die Schweizer Drehmaschine verfügt über eine zusätzliche Präzisionsfunktion gegenüber herkömmlichen CNC-Drehmaschinen. Sie verwendet eine Führungsbuchse, um das Werkstück zu stützen und zu führen, während das Werkzeug das Material von seiner Oberfläche entfernt. Diese Unterstützung in Schweizer Drehen eliminiert die Vibrationen und ermöglicht die Bearbeitung kleiner und präziser Teile. 

Ja, Sie können auf Schweizer Drehmaschinen Kegeldrehen durchführen. Diese Maschinen eignen sich gut zum Kegeldrehen kleiner und komplizierter Teile. Die verschiebbaren Spindelstockmechanismen können Kegel entweder durch den Einsatz einer Führungsbuchse oder durch die Programmierung der Werkzeugpfade zum Erzeugen des gewünschten Kegels erzeugen. Beispiele sind Zahnschrauben, Flugzeugbefestigungen, Sonden, Uhren usw. 

Lesen Sie mehr: Fräsen vs. Drehen

Summieren

Insgesamt erzeugt das Kegeldrehverfahren eine konische und steile Kegelform. Es eignet sich für die präzise und kostengünstige Herstellung von Montageteilen, Industriekomponenten und Sonderanfertigungen. Beispielsweise Wellen, Buchsen, Werkzeuggriffe, Automobil- und Luftfahrtteile, Bohrer usw. Darüber hinaus ist die Wahl der richtigen Methode für das gewünschte Ergebnis ebenso entscheidend. 

Bei Boda führen wir mit unseren mehrachsigen CNC-Drehmaschinen und Bearbeitungszentren mehrere Banddrehverfahren durch. Unsere erfahrenen Ingenieure und Bediener mit jahrzehntelanger Erfahrung in der CNC-Bearbeitung können Qualität liefern Dreharbeiten für Ihre konischen und konisch geformten Artikel. Darüber hinaus können unsere maßgeschneiderten Werkzeugstrategien Ihnen dabei helfen, Ihre Designs mit komplexen konischen Merkmalen in die Tat umzusetzen.

Häufig gestellte Fragen

Was versteht man unter Kegeldrehen?

Kegeldrehen ist ein Drehbearbeitungsverfahren, bei dem durch die schrittweise Veränderung des Durchmessers eines zylindrischen Werkstücks entlang seiner Länge eine konische Form erzeugt wird.

Welche unterschiedlichen Methoden gibt es zum Kegeldrehen?

Beim Kegeldrehen gibt es verschiedene Methoden mit einzigartigen Werkzeugkonfigurationen und -funktionen. Vier davon sind: 

• Zusammengesetzte Ruhemethode
• Reitstock-Set-Over-Methode
• Kegelbefestigungsmethode
• Kombinierte Fütterungsmethoden

Welche Methode ist für steile Verjüngungen ideal?

Die Compound-Rest-Methode eignet sich aufgrund ihrer präzisen Winkeleinstellungen ideal zum Erzeugen steiler Kegel.

Kann ich harte Materialien kegeldrehen?

Ja, Kegeldrehen kann bei harten Materialien durchgeführt werden. Sie benötigen jedoch möglicherweise spezielles Schneidwerkzeugmaterial, eine harte Beschichtung und langsamere Schnittgeschwindigkeiten.

Was eignet sich am besten zum Kegeldrehen: die CNC-Drehmaschine oder das Bearbeitungszentrum?

Für das Kegeldrehen wird im Allgemeinen eine CNC-Drehmaschine bevorzugt, da sich mit ihr die Kegelwinkel präzise steuern lassen und eine hohe Wiederholgenauigkeit gegeben ist.