DE102007063444A1

DE102007063444A1 - Fertigungsverfahren, insbesondere Verfahren zum Räumen mit einem mehrzahnigen Werkzeug, insbesondere einer Räumnadel, und ein Räumwerkzeug dafür

Info

Publication number: DE102007063444A1
Application number: DE200710063444
Authority: DE
Inventors: Marco Dipl.-Ing. Zornhagen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-06-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fertigungsverfahren, insbesondere ein Verfahren zum Räumen mit einem mehrzahnigen Werkzeug, insbesondere einer Räumnadel. Es ist vorgesehen, dass in dem Fertigungsverfahren zwei Fertigungsstufen ausgeführt werden, wobei in einer ersten Fertigungsstufe ein spanendes Verfahren ausgeführt und in der zweiten Fertigungsstufe wenigstens teilweise ein formendes Verfahren ausgeführt wird. Weiterhin ist ein Räumwerkzeug, insbesondere eine Räumnadel vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fertigungsverfahren, insbesondere ein Verfahren zum Räumen mit einem mehrzahnigen Werkzeug, insbesondere einer Räumnadel, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen und ein Räumwerkzeug mit den im Oberbegriff des Anspruchs 4 genannten Merkmalen.
Räumen ist ein Zerspanungsverfahren mit einem mehrschneidigen Werkzeug, bei dem das Werkzeug die Schnittbewegung ausführt. Der abzuspanende Werkstoff wird mit einem so genannten Räumwerkzeug abgenommen. Dabei geben Räumwerkzeuge Bohrungen oder Außenflächen von Werkstücken eine profilierte Form. Räumen wird insbesondere dort angewandt, wo schwierig herzustellende Profile mit hoher Oberflächengüte und großer Formgenauigkeit in Serie gefertigt werden sollen.
Es ist bekannt, dass es bei Bauteilen, die in der Antriebstechnik eingesetzt werden sollen, auf diese Präzision ankommt. Ein wesentlicher Schwerpunkt ist die Güte der Verzahnung bei derartigen Bauteilen. So liegen insbesondere bei Gelenken die Schwachstellen in der Verzahnung. Diese nimmt gewissermaßen eine Schlüsselfunktion ein. Eine Steigerung der Gelenkleistungsfähigkeit lässt sich bisher nur mit größeren Baugrößen erreichen. Dies bedingt jedoch mehr Bauraum, mehr Material und höheres Gewicht, was letztlich höhere Kosten verursacht. Eine Verbesserung der Verzahnungsqualität führt zu einer Erhöhung der Belastbarkeit der Verzahnung. Speziell für die Herstellung und den Einsatz von Gelenken in Fahrzeugen bedeutet dies, dass bei einer Steigerung der Güte und Belastungsfähigkeit der Verzahnung Gelenke bei gleicher Baugröße leistungsfähiger werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fertigungsverfahren, insbesondere ein Räumverfahren und ein Werkzeug zum Räumen bereitzustellen, mit dem die Qualität und Belastbarkeit der Verzahnung verbessert werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Fertigungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Räumwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 4.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren, insbesondere Verfahren zum Räumen mit einem mehrzahnigen Werkzeug, insbesondere einer Räumnadel, ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fertigungsverfahren zwei Fertigungsstufen ausgeführt werden, wobei in einer ersten Fertigungsstufe ein spanendes Verfahren ausgeführt und in der zweiten Fertigungsstufe wenigstens teilweise ein formendes Verfahren ausgeführt wird.
Das erfindungsgemäße Räumwerkzeug, insbesondere eine Räumnadel, welches im Wesentlichen aus Schaft, Führung, Schneidteil und Endstück besteht, mit dem ein Fertigungsverfahren nach Anspruch 1 ausführbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidteil zwei Zahnungsbereiche mit unterschiedlich ausgebildeten Zähnen aufweist, so dass ein erster Zahnungsbereich einen spanenden Zahnungsbereich und ein zweiter Zahnungsbereich einen formenden Zahnungsbereich bildet.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Räumwerkzeug wird das Räumverfahren mit einem Umformverfahren integriert. Durch die erfindungsgemäß integrierte Umformstufe in dem Räumwerkzeug kann die Verzahnungsqualität und Belastbarkeit der herzustellenden Verzahnung von Bauteilen gesteigert werden. Durch die höhere Belastungsfähigkeit der Verzahnung können Bauteile bei gleichen Abmessungen mehr Kräfte übertragen oder bei gleichen Kräften kleiner dimensioniert werden. Das führt zu einer Gewichts-, Bauraum- und Materialkosteneinsparung.
Insbesondere wird durch die Erfindung erreicht, dass der Faserverlauf im Randbereich der Verzahnung nicht unterbrochen wird. Vorhandene Riefen aus der spanenden Fertigung werden geglättet. Der Umformbereich des Werkzeuges erfährt durch die spanende Vorbearbeitung nur eine geringe Belastung. Die Aufkohlungsintensität im Fußkreis der Verzahnung wird (bei der Wärmebehandlung) reduziert. Das erfindungsgemäße Räumwerkzeug und das erfindungsgemäße Verfahren sind in konventionellen Räummaschinen weiter anwendbar beziehungsweise verwendbar.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens sieht vor, dass in der ersten Fertigungsstufe ein Räumverfahren ausgeführt und in der zweiten Fertigungsstufe ein Umformverfahren ausgeführt wird, wobei die beiden Fertigungsstufen so miteinander verbunden werden, dass sie in einem Arbeitsgang durchgeführt werden. Die Fertigungsverfahren Räumen und Umformen sind zwei Verfahrensarten, die normalerweise nicht zusammenhängend ausgeführt werden. Erfindungsgemäß wird ein umformender Verfahrensschritt mit dem Räumen verbunden, so dass in einem Arbeitsgang, dem Räumverfahren, beide Verfahrensarten durchgeführt werden. Das zu bearbeitende Werkstück wird geräumt und umgeformt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens ist vorgesehen, dass die zwei Fertigungsstufen mit dem Werkzeug zeitlich nacheinander ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt mit der spanenden Verfahrensstufe, dem Räumen, an die sich die umformende Verfahrensstufe nahtlos anschließt. Vorzugsweise können beide Verfahrensstufen mit ein und demselben Räumwerkzeug, einer Räumnadel, ausgeführt werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Räumwerkzeuges sieht vor, dass die Zähne im spanenden Zahnungsbereich zum spanenden Verfahren ausgebildet sind. Der Schneidteil der Räumnadel, auch als Zahnung bezeichnet, weist zwei Zahnungsbereiche auf, wobei in einem ersten Zahnungsbereich das spanabhebende Verfahren stattfindet und in einem zweiten hinteren Zahnungsbereich kein spanabhebendes Verfahren mehr ausgeführt, zumindest nicht mehr vollständig ausgeführt wird. Die Zahnung ist entsprechend bauteiltechnisch auf diese Fertigungsstufe abgestimmt.
Eine andere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Räumwerkzeuges sieht vor, dass die Zähne im formenden Zahnungsbereich zum formenden Verfahren ausgebildet sind. Der zweite Zahnungsbereich ist für die integrierte Umformstufe vorgesehen. Diese hinteren Zähne der Räumnadel führen den umformenden Verfahrensschritt aus. Die Zähne bearbeiten das Werkstück nicht mehr (vollständig) spanend. Es wird kein Material am Werkstück mehr abgetragen, sondern nur noch verdrängt. Es findet eine Glättung statt, die Fasern werden nicht mehr zerstört.
In einer nächsten bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Räumwerkzeuges ist vorgesehen, dass die Zähne im zweiten Zahnungsbereich keine Spanleitstufen aufweisen. Spanleitstufen sind direkt hinter der Schneide eingearbeitete Vertiefungen oder Stufen, die den Span in eine bestimmte Richtung leiten. Erfindungsgemäß können die Spanleitstufen der hinteren zum Umformverfahren gehörenden und ausgebildeten Zähne entfallen, da in diesem Bereich kein Material mehr abgetragen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Räumnadel und
2 eine schematische Darstellung einer Räumnadel mit gekennzeichnetem Umformbereich.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Räumnadel. Die Räumnadel besteht im Wesentlichen aus einem Schaft 1, einer Führung 2, einem Schneidteil 3 mit Zähnen 5 und einem Endstück 4. Der Scheidteil 3 ist in zwei Fertigungsbereiche aufgeteilt, einem spanenden Zahnungsbereich 6a und einem formenden Zahnungsbereich 6b, wobei der spanende Zahnungsbereich 6a der vordere Zahnungsbereich ist. Mit dem Begriff spanender Zahnungsbereich 6a wird derjenige Bereich des Schneidteiles 3 verstanden, mit dessen Zähnen 5 ein spanabhebendes Verfahren – das Räumen – ausgeführt wird. Die Zähne 5 weisen eine hier nicht näher dargestellte und für diesen Fertigungsschritt bestimmte Schneiden-Geometrie auf und sind durch das Vorhandensein von Spanleitstufen (hier nicht dargestellt) gekennzeichnet.
In 2 wird eine schematische Darstellung einer Räumnadel gezeigt, wobei hier im Scheidteil 3 ein Umformbereich durch eine Markierung in Form eines Rechteckes mit gestrichelten Linien gekennzeichnet ist. Der Umformbereich entspricht dem formenden Zahnungsbereich 6b, der sich an dem vorderen spanenden Zahnungsbereich 6a anschließt. Die Zähne 5 beziehungsweise Schneiden des formenden Zahnungsbereiches 6b weisen keine Spanleitstufen auf.
2 zeigt die Räumnadel mit einem zu bearbeitenden Werkstück 7 und einer Räumvorlage 8.
Das mit der Räumnadel durchgeführte Fertigungsverfahren verbindet beziehungsweise integriert eine Umformstufe, die durch die Zahnung im zweiten Zahnungsbereich 6b ausgeführt wird.

1: Schaft
2: Führung
3: Schneidteil; Zahnung
4: Endstück
5: Zahn
6a: spanender Zahnungsbereich; erster Zahnungsbereich
6b: formender Zahnungsbereich; zweiter Zahnungsbereich
7: Werkstück
8: Räumvorlage

Claims

Fertigungsverfahren, insbesondere Verfahren zum Räumen mit einem mehrzahnigen Werkzeug, insbesondere einer Räumnadel, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fertigungsverfahren zwei Fertigungsstufen ausgeführt werden, wobei in einer ersten Fertigungsstufe ein spanendes Verfahren ausgeführt und in der zweiten Fertigungsstufe wenigstens teilweise ein formendes Verfahren ausgeführt wird.
Fertigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Fertigungsstufe ein Räumverfahren ausgeführt und in der zweiten Fertigungsstufe ein Umformverfahren ausgeführt wird, wobei die beiden Fertigungsstufen so miteinander verbunden werden, dass sie in einem Arbeitsgang durchgeführt werden.
Fertigungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Fertigungsstufen mit dem Werkzeug zeitlich nacheinander ausgeführt werden.
Räumwerkzeug, insbesondere Räumnadel, im Wesentlichen bestehend aus Schaft (1), Führung (2), Schneidteil (3) und Endstück (4), mit dem ein Fertigungsverfahren nach Anspruch 1 ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidteil (3) zwei Zahnungsbereiche mit unterschiedlich ausgebildeten Zähnen (5) aufweist, so dass ein erster Zahnungsbereich einen spanenden Zahnungsbereich (6a) und ein zweiter Zahnungsbereich einen formenden Zahnungsbereich (6b) bildet.
Räumwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (5) im spanenden Zahnungsbereiches (6a) zum spanenden Verfahren ausgebildet sind.
Räumwerkzeug nach Anspruch 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (5) im formenden Zahnungsbereich (6b) zum formenden Verfahren ausgebildet sind.
Räumwerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (5) im formenden Zahnungsbereich (6b) keine Spanleitstufen aufweisen.