DE102010020814B4 - Werkzeughalter zur Finishbearbeitung von Kugellaufbahnen in einer Spindelmutter für einen Kugelgewindetrieb - Google Patents
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Abstract
Werkzeughalter (6) zur Finishbearbeitung von Kugellaufbahnen in einer Spindelmutter für einen Kugelgewindetrieb, mit einem Körper (13) zum Befestigen eines Finishwerkzeuges (7), und mit einem Tragarm (14), der an seinem Ende einen Aufnahmeraum (15) für den Körper (13) aufweist,
wobei der Körper (13) eine in Längsrichtung des Tragarmes (14) linke und rechte Seitenfläche (16, 16'), quer zur Erstreckung des Tragarms (14) eine obere und untere Stützfläche (17, 17') sowie eine vordere Stirnfläche (18) mit einer Aufnahmeöffnung für das Finishwerkzeug (7) und gegenüberliegend eine rückseitige Stirnfläche (18') aufweist,
wobei der Körper (13) an Federelementen (12) schwimmend gelagert ist, die im Aufnahmeraum (15) angeordnet sind sowie an der rechten Seitenfläche (16') und der linken Seitenfläche (16) des Körpers (13) anliegen, und
wobei die Stützflächen (17, 17') des Körpers (13) an Innenflächen des Aufnahmeraumes (15) anliegen.
wobei der Körper (13) eine in Längsrichtung des Tragarmes (14) linke und rechte Seitenfläche (16, 16'), quer zur Erstreckung des Tragarms (14) eine obere und untere Stützfläche (17, 17') sowie eine vordere Stirnfläche (18) mit einer Aufnahmeöffnung für das Finishwerkzeug (7) und gegenüberliegend eine rückseitige Stirnfläche (18') aufweist,
wobei der Körper (13) an Federelementen (12) schwimmend gelagert ist, die im Aufnahmeraum (15) angeordnet sind sowie an der rechten Seitenfläche (16') und der linken Seitenfläche (16) des Körpers (13) anliegen, und
wobei die Stützflächen (17, 17') des Körpers (13) an Innenflächen des Aufnahmeraumes (15) anliegen.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter zur Finishbearbeitung von Kugellaufbahnen in einer Spindelmutter für einen Kugelgewindetrieb.
- Ein Kugelgewindetrieb besteht aus einer Spindel, einer Spindelmutter mit Kugelrückführung sowie Kugeln als Wälzelemente. Der Kugelgewindetrieb dient der Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung oder umgekehrt und findet beispielsweise in Lenksystemen Einsatz. Hier wandelt die Gewindespindel die Rotation eines elektrischen Antriebsmotors mit hoher Präzision in eine lineare Stellbewegung um, wobei kleinste Wege leicht und sicher eingestellt werden können. Die Kugeln stellen in einem Kugelgewindetrieb eine Verbindung zwischen der Spindel und der Spindelmutter her, wobei sie sich in den Laufbahnen der Spindelmutter abwälzen. Die Formgenauigkeit des Laufbahnprofils und die Oberflächengüte wirken sich dabei auf die Laufruhe und die Präzision, mit der Stellbewegungen ausgeführt werden können, aus.
- Es sind verschiedene Bauformen von Spindelmuttern bekannt, die sich vornehmlich durch die Art der Kugelrückführung unterscheiden. Eine Kugelrückführung kann in separaten Kugelumlaufrohren erfolgen. Ferner sind Spindelmuttern mit integrierter Kugelrückführung bekannt. Diese weisen auf ihrer Innenfläche Vertiefungen auf, die Gänge für eine Kugelrückführung bilden.
- Aus
DE 103 33 909 A1 ist eine aus mehreren Segmenten zusammengesetzte Spindelmutter bekannt, die Kugelumlaufbahnen und Vertiefungen für Kugelrückführungen aufweist. Die z. B. durch Kaltumformung gebildeten Laufbahnen werden durch Schleifen nachbearbeitet. Die Formgenauigkeit und die Oberflächengüte der nachbearbeiteten Laufbahnen wirken sich auf die Lebensdauer des Kugelgewindetriebs und die Laufruhe des Kugelgewindetriebs aus. Durch das Schleifen der Laufbahn können Welligkeiten nicht beseitigt werden. Bei sehr hohen Anforderungen, z. B. in Lenksystemen, können geschliffene Laufbahnen die gestellten Anforderungen noch nicht in vollem Umfang erfüllen. - Bei einem aus
DE 10 2009 000 008 A1 bekannten Verfahren zur Finishbearbeitung einer Zahnstange für einen Kugelgewindetrieb wird das zu bearbeitende Werkstück um seine Längsachse in Drehbewegung versetzt und es wird ein in einem Werkzeughalter eingespanntes Finishwerkzeug mit einer zu bearbeitenden Fläche der Zahnstange in Kontakt gebracht. Der Werkzeughalter führt während der Finishbearbeitung in Abhängigkeit des Drehwinkels der Werkstückdrehung axiale Stellbewegungen parallel zur Längsachse des Werkstückes sowie oszillierende Drehbewegungen um eine dazu orthogonale Oszillationsachse aus. Ein Werkzeughalter, der zur Finishbearbeitung von Kugellaufbahnen in einer Spindelmutter für einen Kugelgewindetrieb geeignet ist, wird nicht beschrieben. - Aus
DE 28 37 368 A1 ist eine Honmaschine zur Finishbearbeitung von Lagerringen für Kugellager bekannt. Die Honmaschine weist ein schwimmend gelagertes Finishwerkzeug auf, welches sich gegenüber der zu bearbeiteten Ringfläche des Werkstückes selbst zentriert. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter zur Finishbearbeitung von Kugellaufbahnen in einer Spindelmutter für einen Kugelgewindetrieb anzugeben, mit dem es möglich ist, die Laufbahnen so nachzuarbeiten, dass die Laufbahnen sich in dem für die Kraftübertragung des Kugelgewindetriebes maßgebenden Abschnitt durch eine besonders hohe Konturgenauigkeit und Oberflächengüte auszeichnen.
- Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Werkzeughalter nach Anspruch 1.
- Erfindungsgemäß wird die zu bearbeitende Kugellaufbahn einer Spindelmutter durch Honen nachbearbeitet. Hierbei werden reversierende Drehbewegungen des zu bearbeitenden Werkstückes um die Werkstücklängsachse und Oszillationsbewegungen eines in die zu bearbeitende Kugellaufbahn eingreifenden Finishwerkzeuges überlagert. Nach Maßgabe der Gewindesteigerung der zu bearbeitenden Laufbahn muss das Finishwerkzeug axial nachgeführt werden.
- Das zu bearbeitende Werkstück wird um eine Längsachse in reversierende Drehbewegungen versetzt. Ferner wird das in einem Werkzeughalter eingespannte Finishwerkzeug mit einer zu bearbeitenden Kugellaufbahn in Kontakt gebracht. Dabei führt der Werkzeughalter während der Finishbearbeitung in Abhängigkeit des Drehwinkels der Werkstückdrehung axiale Stellbewegungen parallel zur Längsachse des Werkstückes sowie oszillierende Drehbewegungen um eine dazu orthogonale Oszillationsachse aus. Bei den aufeinander abzustimmenden Bewegungen, nämlich der Drehbewegung des Werkstückes und der translatorischen Bewegung des Werkzeuges, müssen Positionierungenauigkeiten vermieden werden. Um zu verhindern, dass sich Positionierfehler nachteilig auf das Finishergebnis auswirken, wird das Finishwerkzeug im Werkzeughalter in Richtung der axialen Stellbewegung des Werkzeughalters an Federelementen schwimmend gelagert. Die Federelemente sind zweckmäßig so ausgelegt, dass sie eine Bewegung des Finishwerkzeuges innerhalb des Werkzeughalters um bis zu 0,5 mm, vorzugsweise etwa 0,2 mm, zulassen. Als Federelemente werden vorzugsweise Elastomerscheiben verwendet.
- Der Andruck des Finishwerkzeuges an dem zu bearbeitenden Werkstück kann durch Druckfederelemente aufgebracht werden. Vorzugsweise wird der Andruck des Finishwerkzeuges an dem zu bearbeitenden Werkstück jedoch pneumatisch erzeugt.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen des Werkzeughalters werden in den Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben und im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen schematisch
-
1 die Seitenansicht einer Vorrichtung zur Finishbearbeitung von Kugellaufbahnen in einer Spindelmutter, die für einen Kugelgewindetrieb bestimmt ist und -
2 einen Werkzeughalter zur Verwendung in der in1 dargestellten Vorrichtung und -
3 einen Horizontalschnitt durch den in2 dargestellten Werkzeughalter. - Die in
1 dargestellte Vorrichtung dient zur Finishbearbeitung von Kugellaufbahnen in einer Spindelmutter, die für einen Kugelgewindetrieb bestimmt ist. Die Vorrichtung umfasst eine Spannvorrichtung1 für ein Werkstück2 , die um die Längssachse3 des Werkstückes reversierende Drehbewegungen ausführt und mit einem Drehantrieb4 ausgestattet ist. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Vorrichtung5 zum Honen mit einem Werkzeughalter6 für ein Finishwerkzeug7 und mit einer zweiachsigen Zustellvorrichtung8 , um den Werkzeughalter6 in Richtung der Längsachse3 des Werkstückes sowie quer dazu zu verstellen. Die Zustellvorrichtung8 ist mit einem Antrieb zur Ausführung von programmgesteuerten Stellbewegungen ausgestattet. Der Werkzeughalter6 ist an eine U-förmige Haltevorrichtung9 angeschlossen, die um eine Oszillationsachse10 drehbeweglich an der Zustellvorrichtung8 gelagert ist. Die Oszillationsachse10 ist orthogonal zu den Linearachsen ausgerichtet. Ihre Wirkungsrichtung verläuft durch das Finishwerkzeug7 . Die Oszillationsachse10 ist mit einem nicht dargestellten Antrieb ausgestattet, der die U-förmige Haltevorrichtung9 in oszillierende Drehbewegungen versetzt und Oszillationsbewegungen des Finishwerkzeuges7 erzeugt. Bei dem zu bearbeitenden Werkstück2 handelt es sich um eine Spindelmutter für einen Kugelgewindetrieb, die an ihrer Innenfläche eine Kugellaufbahn11 , d. h. eine Laufbahn für kugelförmige Wälzkörper, aufweist. Zur Finishbearbeitung dieser Laufbahn11 wird das zu bearbeitende Werkstück2 um seine Längsachse3 in reversierende Drehbewegungen versetzt und es wird das in dem Werkzeughalter6 eingespannte Finishwerkzeug7 mit einer zu bearbeitenden Kugellaufbahn11 in Kontakt gebracht. Während der Finishbearbeitung führt der Werkzeughalter6 in Abhängigkeit des Drehwinkels der Werkstückdrehung programmgesteuert axiale Stellbewegungen parallel zur Längsachse3 des Werkstückes2 und oszillierende Drehbewegungen um die Oszillationsachse10 aus. Dabei wird das Finishwerkzeug7 im Werkzeughalter6 in Richtung der axialen Stellbewegung des Werkzeughalters6 an Federelementen12 schwimmend gelagert. Die Federelemente12 , die vorzugsweise als Elastomerscheiben ausgebildet sind, lassen eine Bewegung des Finishwerkzeuges7 innerhalb des Werkzeughalters6 um bis zu 0,5 mm, vorzugsweise um etwa 0,2 mm, zu. - Der Andruck des Finishwerkzeuges
7 an dem zu bearbeitenden Werkstück2 wird pneumatisch erzeugt. - Der Werkzeughalter
6 zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist in den2 und3 dargestellt. Der Werkzeughalter6 weist einen Körper13 zum Befestigen des Finishwerkzeuges7 sowie einen Tragarm14 mit einem endseitigen Aufnahmeraum15 für den Körper13 auf. Der Körper13 weist eine in Längsrichtung des Tragarmes14 linke und rechte Seitenfläche16 ,16' quer zur Erstreckung des Tragarmes eine obere und untere Stützfläche17 ,17' sowie eine vordere Stirnfläche18 mit einer Aufnahmeöffnung für das Finishwerkzeug7 und gegenüberliegend eine rückseitige Stirnfläche18' auf. Der Körper13 wird an Federelementen12 schwimmend gelagert, die im Aufnahmeraum15 angeordnet sind und an der rechten Seitenfläche16' und der linken Seitenfläche16 des Körpers13 anliegen. Sie sind in Längsrichtung des Tragarmes14 bogenförmig gekrümmt und lassen Kippbewegungen des schwimmend gelagerten Körpers13 innerhalb des Aufnahmeraums15 zu. Die Federelemente12 bestehen aus Elastomerringen, die auf zapfenförmigen Vorsprüngen19 an den Seitenflächen16 ,16' des Körpers13 angeordnet sind. Im Aufnahmeraum15 des Tragarmes14 sind Druckplatten20 angeordnet, die an den Federelementen12 anliegen. - Der
3 , die einen Horizontalschnitt durch den Werkzeughalter6 zeigt, entnimmt man, dass innerhalb des Aufnahmeschlitzes des Körpers13 eine mittels einer Spindel21 betätigbare Klemmplatte22 zum Fixieren des Finishwerkzeuges7 angeordnet ist. Ferner erkennt man, dass die rückseitige Stirnfläche des Körpers13 an einer Druckplatte23 einer z. B. pneumatischen Andruckeinrichtung anliegt. - Im Zusammenhang mit der Funktionsbeschreibung wurde bereits erläutert, dass der Tragarm
14 des Werkzeughalters6 an einen drehbar gelagerten Träger angeschlossen ist, wobei die Wirkungslinie der Drehachse des Trägers (Oszillationsachse10 ) durch das Finishwerkzeug7 verläuft.
Claims (7)
- Werkzeughalter (6) zur Finishbearbeitung von Kugellaufbahnen in einer Spindelmutter für einen Kugelgewindetrieb, mit einem Körper (13) zum Befestigen eines Finishwerkzeuges (7), und mit einem Tragarm (14), der an seinem Ende einen Aufnahmeraum (15) für den Körper (13) aufweist, wobei der Körper (13) eine in Längsrichtung des Tragarmes (14) linke und rechte Seitenfläche (16, 16'), quer zur Erstreckung des Tragarms (14) eine obere und untere Stützfläche (17, 17') sowie eine vordere Stirnfläche (18) mit einer Aufnahmeöffnung für das Finishwerkzeug (7) und gegenüberliegend eine rückseitige Stirnfläche (18') aufweist, wobei der Körper (13) an Federelementen (12) schwimmend gelagert ist, die im Aufnahmeraum (15) angeordnet sind sowie an der rechten Seitenfläche (16') und der linken Seitenfläche (16) des Körpers (13) anliegen, und wobei die Stützflächen (17, 17') des Körpers (13) an Innenflächen des Aufnahmeraumes (15) anliegen.
- Werkzeughalter (6) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (14) an einen drehbar gelagerten Träger angeschlossen ist, wobei die Wirkungslinie der Drehachse des Trägers durch das Finishwerkzeug (7) verläuft. - Werkzeughalter (6) nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die obere Stützfläche (17) und die untere Stützfläche (17') in Längsrichtung des Tragarms (14) bogenförmig gekrümmt sind und Kippbewegungen des schwimmend gelagerten Körpers (13) innerhalb des Aufnahmeraumes (15) zulassen. - Werkzeughalter (6) nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (12) aus Elastomerringen bestehen, die auf zapfenförmigen Vorsprüngen (19) an den Seitenflächen (16, 16') angeordnet sind. - Werkzeughalter (6) nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass im Aufnahmeraum (15) des Tragarmes (14) Druckplatten (20) angeordnet sind, die an den Federelementen (12) anliegen. - Werkzeughalter (6) nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Aufnahmeschlitzes des Körpers (13) eine mittels einer Spindel (21) betätigbare Klemmplatte (22) zum Fixieren des Finishwerkzeuges (7) angeordnet ist. - Werkzeughalter (6) nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass die rückseitige Stirnfläche (18') des Körpers (13) an einer Druckplatte (23) einer Andruckeinrichtung anliegt.
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R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE BECKER & MUELLER, DE |