-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Außennuten an Drehteilen, insbesondere zur Herstellung von Düsenspannmuttern mit einer Vielnutaußengeomtrie, gemäß Anspruch 1.
-
Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Außennuten an Drehteilen, insbesondere zur Herstellung von Düsenspannmuttern mit einer Vielnutaußengeomtrie, gemäß Anspruch 8.
-
Die Herstellung von Düsenspannmuttern ist allgemein bekannt. Die als Drehteile ausgebildeten Düsenspannmuttern unterscheiden sich dabei u. a. in ihrer Gesamtlänge, in ihrer Bodenstärke sowie in der Geometrie ihres Mehrkants. Bei einer Düsenspannmutter handelt es sich um ein Element eines Diesel-Einspritzinjektors. Die Düsenspannmutter hat die Funktion, einen Düsenkörper des Einspritzinjektors mit einem Haltekörper zu verbinden. Hierzu wird die Düsenspannmutter auf den Haltekörper geschraubt. Für das Schrauben wird ein Schraubwerkzeug benötigt, welches an dem Mehrkant der Düsenspannmutter angesetzt wird. Über den Mehrkant wird die entsprechende Schraubkraft übertragen.
-
Die Mehrkantgeometrie wird bei den bekannten Lösungen mit einem Messerkopf auf den Außendurchmesser des Drehteilrohlings geschlagen. Sowohl ein Messerkopf der Vorrichtung als auch das Werkstück drehen sich dabei in einem bestimmten Drehzahlverhältnis gegeneinander. Der Messerkopf ist mit Wendeschneidplatten bestückt. Eine Wendeschneidplatte bildet dabei zwei gegenüberliegende Flächen. Das heißt, bei einem Sechskant ist der Messerkopf mit drei Wendeschneidplatten besetzt, bei einem Achtkant mit vier Wendeschneidplatten.
-
Aus der
DE 9014657 U1 ist eine Nutstoßmaschine mit einem Nutstoßwerkzeug bekannt, das einen in Axialrichtung bewegbaren Schaft mit einem Führungskopf und einem daraus seitlich vorstehenden Nutmesser aufweist, wobei der Führungskopf eine zum Schaft koaxiale Umfangsfläche aufweist und wobei der Schaft auf unterschiedliche Drehstellungen um seine Achse herum einstellbar ist.
-
Aus der
DE 10 2007 058 825 ist ein Werkzeugsystem für eine spanende Bearbeitung bekannt mit einem eine Schneide aufweisenden Schneidwerkzeug und einem Halter zum Halten des Schneidwerkzeugs, wobei der Halter einen Einspannbereich, der sich entlang einer mittig in dem Einspannbereich verlaufenden ersten Längsachse erstreckt, und einen Haltebereich, der sich entlang einer mittig in dem Haltebereich verlaufenden zweiten Längsachse erstreckt und an dem das Schneidwerkzeug im Bereich des von dem Einspannbereich abgewandten Endes angebracht ist, aufweist. Um breitere Einsatzmöglichkeiten zu gewährleisten, ist bei der bekannten Lösung vorgesehen, dass der Einspannbereich und der Haltebereich derart angeordnet sind, dass die erste Längsachse und die zweite Längsachse beabstandet voneinander parallel verlaufen oder sich unter einem spitzen Winkel schneiden und dass das Schneidwerkzeug an dem Haltebereich derart angebracht ist, dass die Schneide im Bereich eines Umfangsabschnitts des von dem Einspannbereich abgewandten Endes des Haltebereichs liegt, der den geringsten Abstand von der ersten Längsachse aufweist.
-
Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist eine aufwendige Steuerung erforderlich, um Außennuten an Drehteilen herzustellen.
-
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen sich Außennuten an Drehteilen, insbesondere an deren äußerer Kontur, einfach, schnell und ohne großen Aufwand in großen Mengen herstellen lassen.
-
Diese und weitere Aufgaben werden ausgehend von einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einer Vorrichtung gemäß Anspruch 7 und einem Verfahren gemäß Anspruch 8 in Verbindung mit deren Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei einem Verfahren zur Herstellung von Außennuten an Drehteilen, insbesondere zur Herstellung von Düsenspannmuttern mit einer Vielnutaußengeometrie, bei dem durch spanendes Abtragen von Material an einer Kontur des Drehteils Außennuten erzeugt werden, wobei ein Drehteilrohling, insbesondere ein Düsenspannmutterrohling, vorgesehen wird, insbesondere in einem Spannfutter oder einem Spannkopf einer Drehmaschine eingespannt oder gehalten wird, vorgesehen ist, dass die Außennuten mittels eines spanenden Stoßverfahrens, bei dem ein Werkzeug in Erstreckungsrichtung, insbesondere ausschließlich in Erstreckungsrichtung der Außennuten zum spanenden Abtragen bewegt wird, erzeugt werden. Das Verfahren ist geeignet, um Düsenspannmuttern mit Außennutgeometrien zu erzeugen. Dabei wird ein Düsenspannmutter-Rohling, das heißt eine Düsenspannmutter ohne Außennutgeometrie in einen Halter wie ein Spannfutter, einem Spannkopf oder dergleichen eingespannt oder dort entsprechend aufgenommen. Bevorzugt wird der Rohling in einer Drehmaschine oder einer anderen Drehvorrichtung hergestellt. Insbesondere wird eine CNC-Drehmaschine vorgesehen. Nachdem der Rohling gedreht ist, wird ein Werkzeug in die gewünschte Erstreckungsrichtung der Außennut bewegt. Dabei wird das Bewegen des Werkzeugs in Erstreckungsrichtung der Außennut als Stoßen bezeichnet. Das Werkzeug wird so ausgerichtet, dass dieses in radiale Richtung des Rohlings oder Drehteils bzw. in eine X-Richtung vor einem spanenden Eingriff die gewünschte Nutbearbeitungstiefe eingestellt hat. Das heißt eine Tiefe der Nut gegenüber der verbleibenden, unbearbeiteten äußeren Oberfläche des Drehteils oder Rohlings. Die spanende Bearbeitung, genauer das Stoßen erfolgt durch Bewegen des Werkzeugs in die Erstreckungsrichtung der Außennut.
-
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Werkzeug in eine axiale Richtung und/oder entlang einer Außenkontur des Drehteils bewegt wird. Bevorzugt erstreckt sich die Außennut in axialer Richtung des Drehteils, also der Z-Achse. Um diese Z-Achse oder axiale Achse ist die Außenkontur des Rohlings oder Drehteils rotationssymmetrisch ausgebildet. Das Werkzeug stößt stirnseitig an den Rohling an und verfährt weiter in Z-Richtung gemäß einer gewünschten Länge der Außennut. Dabei erfolgt der spanende Eingriff, bei dem in einem ersten Arbeitsschritt eine Nut erzeugt wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass als Rohling ein Stangenmaterial verwendet wird, aus welchem das fertige Drehteil, genauer die Düsenspannmutter, gefertigt wird. In eine Drehmaschine oder die Vorrichtung wird das Stangenmaterial vorgesehen. Dies erfolgt durch Beladen eines Stangenladers oder eines Lademagazins. Dabei werden bevorzugt Stangen mit einer Länge von etwa 4 m in den Stangenlader bevorratet. Als Stangenmaterial wird bevorzugt ein zylindrisches Stangenmaterial mit einem Durchmesser von etwa 19,7 mm vorgesehen. Vor dem Fertigen der Außennuten bzw. der Vielnutgeometrie wird das Drehteil zu einem Düsenspannmutterrohling verarbeitet. Dies erfolgt auf der Drehvorrichtung oder der Drehmaschine. Der Düsenspannmutterrohling weist vor Anbringen der Außennuten alle Maße der Düsenspannmutter mit Ausnahme der Nuten auf. Ohne Umspannen erfolgt das Stoßverfahren bzw. das Fertigen der Außennuten im Stoßverfahren. Nach dem Fertigen der Außennuten fällt das fertige Drehteil, das heißt die komplettierte Düsenspannmutter vorne aus der Drehmaschine, bevorzugt auf eine Fördereinrichtung wie ein Teileband. In einer Ausführungsform erfolgt das Fertigen der Außennuten nach einem Umspannen auf eine andere Drehvorrichtung. Bevorzugt erfolgen alle Schritte zur Herstellung der Düsenspannmutter auf einer einzigen Drehmaschine.
-
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass jede Nut in mehreren spanenden Abtragschritten erzeugt wird. Bevorzugt wird die Außennut nicht in einem einzigen Arbeitsschritt, sondern in mehreren Arbeitsschritten durchgeführt. In einer Ausführungsform wird die erste Nut mittels des ersten Zahns vorgefertigt. Der erste Zahn ragt dabei in radiale Richtung weiter vor, als weitere Zähne. Somit wird in dem ersten Arbeitsschritt zuerst eine Nut zu etwa einem Teil der gewünschten Tiefe fertig gestellt, ohne das andere Zähne im Eingriff mit dem Drehteil sind. Nach dem Eingriff des ersten Zahns erfolgt eine radiale Zustellung des Werkzeugs, das heißt eine Zustellung in x-Richtung. Danach erfolgt die nächste Stoßbewegung. Dabei greift der erste Zahn in die teilweise fertiggestellte Nut ein und bearbeitet diese weiter, sodass eine erste Nut mit einer größeren Tiefe als zuvor hergestellt ist. Gleichzeitig greift auch der zweite Zahn in das Drehteil ein und trägt Material ab. Die Materialabtragung erfolgt entsprechend der hervorragenden Länge der Schneidzähne. Somit liegen nach dem zweiten Arbeitsschritt vor einer Drehung des Düsenspannmutterrohlings eine in zwei Arbeitsschritten gefertigte teilweise komplettierte Außennut, eine in einem Arbeitsschritt gefertigte und teilweise weniger komplettierte Außennut vor. In einem dritten Arbeitsschritt vor einer Drehung des Düsenspannmutterrohlings wird das Werkzeug erneut in radiale Richtung oder in x-Richtung zugestellt, und zwar auf ein Maß, welches für die Komplettierung der ersten Außennut erforderlich ist. Nach der Zustellung wird das Stoßverfahren erneut ausgeführt. Dabei greift der erste Zahn in die erste Außennut ein, sodass diese komplettiert wird mit der gewünschten Tiefe. Der zweite Zahn greift in die zweite Nut ein und fertigt diese weiter, sodass danach nur noch ein Arbeitsschritt zur Komplettierung erforderlich ist. Der dritte Zahn greift ebenso parallel spanend in das Drehteil ein und fertigt eine dritte Außennut teilweise. Je nach Anzahl der erforderlichen Arbeitsschritte variiert die Anzahl der Zähne. Der Vorgang wird in Abhängigkeit von der Anzahl der Arbeitsschritte bzw. der Zähne sooft wiederholt, bis die erste Außennut komplettiert ist. Erst nach Komplettierung der ersten Außennut erfolgt eine Drehung des Drehteils, derart, dass der erste Zahn eine neue Außennut bearbeitet und die nachfolgenden Zähne in die davor gefertigte(n) Nut(en) eingreifen. Es erfolgt anschließend keine Zustellung mehr in radialer Richtung. Das heißt, sobald alle Zähne im Eingriff in einer Nut sind, wird keine radiale Zustellung mehr durchgeführt und das Verfahren wird ausschließlich durch Stoßbewegungen bzw. durch Stoßen oder in einem Stoßverfahren durchgeführt. Dies erfolgt bis zur kompletten Fertigstellung aller Nuten. Nach der Durchführung der Arbeitsschritte zur Komplettierung der ersten Außennut wird in einer Ausführungsform der bearbeitete Rohling mittels der Drehmaschine oder Drehvorrichtung um einen vorbestimmten Winkel gedreht. In einer alternativen Ausführungsform wird das Werkzeug, beispielsweise durch Drehen eines Werkzeughalters, um einen bestimmten Winkel gedreht. In einer weiteren Ausführungsform werden sowohl das Werkstück als auch das Werkzeug gedreht. Je nach gewünschter Anzahl an Außennuten wird bevorzugt das Werkstück gedreht. Nach erfolgter Verdrehung wird wie vorstehend beschrieben verfahren. Das heißt, das Werkzeug stößt eine weitere Außennut in den Rohling.
-
Entsprechend ist in noch einer anderen Ausführungsform vorgesehen, dass bei mehreren Nuten gleichzeitig ein Abtrag-schritt durchgeführt wird. Das Werkzeug ist so ausgebildet, dass dieses zum spanenden Bearbeiten mindestens einen Schneidzahn oder eine Schneide aufweist. Um mehrere Nuten gleichzeitig zu erzeugen, weist das Werkzeug mehrere Schneiden oder Schneidzähne auf. Die Schneidzähne sind dabei so ausgebildet, dass bei einem Eingriff eines Schneidzahns für einen ersten Arbeitsschritt, die weiteren Schneidzähne nicht im Eingriff mit dem Rohling zum spanenden Bearbeiten sind. Nachdem die ersten Arbeitsschritte zum Erzeugen einer kompletten ersten Außennut durchgeführt sind und die Verdrehung durchgeführt ist, wird eine zweite Nut beabstandet von der ersten Nut erzeugt. Bei der zweiten Nut wird die erste Schneide in einen spanenden Eingriff mit dem Rohling gebracht. Parallel dazu wird die zweite Schneide in einen spanenden Eingriff mit der ersten erzeugten Nut gebracht. Durch radiales Zustellen wird dann die in einem weiteren Arbeitsschritt vorgefertigte zweite Nut durch einen weiteren spanenden Eingriff mit der ersten Schneide weiter bearbeitet. Parallel dazu wird die erste Nut mittels der zweiten Schneide zeitgleich gefertigt. Dabei erfolgt der spanende Eingriff in einem Stoßverfahren, in dem nur eine Bewegung in eine einzige Richtung in Z-Richtung oder axial durchgeführt wird. Ein radiales Zustellen erfolgt für jeden Zahn beim Fertigen einer korrespondierenden Nut. Bevorzugt wird jede Außennut in drei Arbeitsschritten durchgeführt. Entsprechend wird das Werkzeug mit drei Schneiden, insbesondere mit drei unterschiedlichen Schneiden ausgebildet. Das Werkzeug ist dabei so ausgebildet, dass bei einem Eingriff der ersten Schneide in einem ersten Arbeitsschritt alle weiteren Schneiden nicht in einen Eingriff mit dem Rohling kommen. Bei einem Eingriff der ersten Schneide in einem zweiten Arbeitsschritt kommt die zweite Schneide in Eingriff mit dem Rohling. Alle weiteren Schneiden sind nicht im Eingriff mit dem Rohling. Bei einem dritten Arbeitsschritt, in dem die erste Schneide die erste Nut komplettiert, zumindest hinsichtlich der Tiefe, die zweite Schneide einen Bearbeitungsschritt in einer anderen Nut durchführt, steht die dritte Schneide im spanenden Eingriff mit dem Drehteil. Sollten weitere Schneiden vorgesehen sein, so sind diese Schneiden nicht im Eingriff mit dem Rohling. Es ergibt sich folgende Eingriffssituation:
Bei einem ersten Arbeitsschritt steht die erste Schneide im Eingriff mit dem Rohling und erzeugt mittels Stoßen eine erste Nut, genauer eine erste Vorstufe einer fertigen Außennut. Weitere Schneiden stehen nicht im spanenden Eingriff mit dem Rohling.
-
Bei einem zweiten Arbeitsschritt steht die erste Schneide im Eingriff mit dem Rohling und fertigt mittels Stoßen die erste Nut weiter, sodass diese eine größere Tiefe aufweist. Die zweite Schneide steht im Eingriff mit dem Drehteil. Weitere Schneiden stehen nicht im spanenden Eingriff mit dem Rohling.
-
Bei einem dritten Arbeitsschritt steht die erste Schneide im Eingriff mit der ersten Nut und komplettiert mittels Stoßen die erste Nut. Die zweite Schneide steht im Eingriff mit der durch die zweite Schneide vorgefertigten Nut. Die dritte Schneide steht im Eingriff mit dem Drehteil. Weitere Schneiden stehen nicht im spanenden Eingriff mit dem Rohling. Eine Drehung wird nach Komplettierung der ersten Nut durchgeführt, sodass die zweite Schneide im Eingriff mit der ersten Nut ist.
-
Das Prinzip setzt sich in Abhängigkeit der Anzahl der Schneiden und der benötigten Arbeitsschritte pro Nut so weiter fort.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die spanenden Abtragschritte mittels mehrerer unterschiedlicher Zähne des einen Werkzeugs durchgeführt, insbesondere gleichzeitig durchgeführt, werden. Zur Komplettierung einer Außennut sind mehrere Arbeitsschritte mit unterschiedlichen Parametern erforderlich. Eine Nut wird in einem ersten Schritt mittels dreier Arbeitsschritte, in denen abwechselnd ein Stoßen erfolgt und dann ein radiales Zustellen, gefertigt. In einem zweiten Schritt wird die zweite Nut spanend durch den ersten Zahn bearbeitet. Dieser zweite Schritt umfasst die zuvor beschriebenen drei Arbeitsschritte zur Komplettierung einer Nut. In einem dritten Schritt wird die dritte Außennut gefertigt. Die Zähne sind je nach Arbeitsschritt unterschiedlich geformt. Dabei ragen die Zähne an einer Außenkontur des Werkzeugs hervor. Die Außenkontur ist derart gebogen, dass die vorstehend beschriebene Eingriffssituation realisierbar ist. Zudem ist die abragende Länge der Zähne entsprechend ausgelegt. Dabei ist der erste Zahn länger als der zweite Zahn und der zweite Zahn ist länger als der dritte Zahn.
-
Die Außenkontur, an welcher die Zähne hervorragen, beschreibt keine kreisförmige Bahn, sondern eine davon abweichende, gebogene oder gekrümmte Bahn.
-
Noch eine Ausführungsform sieht vor, dass die aufeinanderfolgenden Abtragsschritte als unterschiedliche Abtragsschritte zumindest hinsichtlich eines Abtragparameters ausgebildet sind. Entsprechend sind die verschiedenen Arbeitsschritte zur Erzeugung einer Außennut unterschiedlich ausgebildet. Insbesondere unterscheiden sich die Arbeitsschritte durch die Schneide bzw. den Zahn, welcher jeweils im spanenden Eingriff ist. Aufgrund der mehrfachen Bearbeitung einer Nut ist es erforderlich, dass die Positionierung der Zähne exakt erfolgt. Hierzu wird bevorzugt eine CNC-Steuerung vorgesehen. Bevorzugt erfolgt die Drehung mit äquidistanten Winkeln.
-
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass in den abschließenden spanenden Abtragschritt zum Herstellen einer Nut ein Kantenbruchschritt integriert wird. Damit die Nut komplettiert wird, ist in einem abschließenden Arbeitsschritt ein Kantenbruchschritt vorgesehen. Dieser erfolgt zeitsparend mit einem spanenden Arbeitsschritt eines Zahns zusammen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass zur Herstellung des Kantenbruchs, keine Bewegung in radialer Richtung während des Stoßvorgangs erfolgt. Bevor der finale Stoßvorgang zur Komplettierung einer Nut erfolgt, wird das Werkzeug in seine geeignete Position in radialer Richtung eingestellt. Der Kantenbruch ist auf der Werkzeugform schon integriert, sodass durch die richtige Position des Werkzeuges der Kantenbruch automatisch eingebracht wird. Das Werkzeug fährt am Ende bevorzugt jedes Stoßvorgangs in radialer Richtung vom Werkstück weg um einen schrägen Nutenauslauf zu erzielen. Dies ist aber erst am Ende jedes Stoßvorgangs auf den letzten 2 mm der Fall.
-
Die Erfindung schließt auch die technische Lehre ein, dass bei einer Vorrichtung zur Herstellung von Außennuten an Drehteilen, insbesondere zur Herstellung von Düsenspannmuttern mit einer Vielnutgeometrie, bei dem durch spanendes Abtragen von Material an einer Kontur des Drehteils Nuten erzeugt werden, mit einem Schneidwerkzeug zum spanenden Abtragen, vorgesehen ist, dass Mittel zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens vorgesehen sind.
-
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrichtung ein Werkzeug umfasst, welches entlang einer gekrümmten Kontur mehrere voneinander beabstandete, unterschiedliche Schneidzähne aufweist, um mehrere unterschiedliche Arbeitsschritte parallel durchzuführen. Das Werkzeug ist in einer Ausführungsform als Schneidwerkzeug ausgebildet. Das Schneidwerkzeug weist eine Außenkontur auf, an welcher Schneiden, Schneidzähne oder Zähne zum spanenden Eingriff in ein Werkstück hervorragen. Die Zähne ragen von der Außenkontur eines Grundkörpers des Werkzeugs hervor. Bevorzugt ragen die Zähne mit unterschiedlichen Längen von der Außenkontur hervor. Dieser Grundkörper ist zur Aufnahme an einem Werkzeughalter ausgebildet. Insbesondere weist der Grundkörper einen Schnellverschluss für den Halter auf. Die Außenkontur ist bogenförmig gekrümmt. Davon ragen beabstandet entlang der Außenkontur die Zähne ab. Bevorzugt sind die Zähne unterschiedlich ausgebildet. Die Zähne und die Außenkontur sind derart ausgebildet, dass bei einem ersten Eingriff des ersten Zahns an einer kreisförmigen Außenkontur eines Drehteils oder Rohlings, die anderen Zähne während des spanenden Eingriffs nicht die Außenkontur kontaktieren. Bei einem zweiten Eingriff des ersten Zahns gelangt der zweite Zahn ebenfalls in Eingriff mit der Außenkontur. Bei einem dritten Eingriff gelangt dann auch der dritte Zahn in Eingriff mit der Außenkontur. Entsprechend ist die Krümmung exzentrisch zu einer Aufnahmeachse zur Aufnahme an dem Werkzeughalter ausgebildet und/oder entsprechend ist die Länge der Zähne ausgebildet. Ein Zentrum der Krümmung der Außenkontur ist somit versetzt zu mindestens einer Symmetrieachse der Aufnahme des Grundkörpers. Die Vorrichtung umfasst eine Drehvorrichtung, eine Drehmaschine oder dergleichen. Diese weist einen Werkstückhalter zum sicheren Halten des Werkstücks während der Bearbeitung auf. Insbesondere weist die Drehvorrichtung ein Spannfutter oder dergleichen auf, mit welchem die Drehteile stirnseitig haltbar sind. Insbesondere ist die Drehvorrichtung als CNC-Drehmaschine ausgebildet. An der entfernt von dem Spannfutter angeordneten Stirnseite des Rohlings erfolgt der spanende Eingriff des Werkzeugs. Dabei wird das Werkzeug in Z-Richtung oder axial zu dem Drehteil bewegt, sodass eine entsprechende spanende Bearbeitung durchgeführt wird und axial verlaufende Außennuten an der Außenkontur des Drehteils oder Rohlings erzeugt werden. Die Ausbildung der Außennuten erfolgt umfänglich entlang der Außenkontur, bevorzugt in äquidistanten Abständen. Dabei ist ein Zahn derart angeordnet, dass dieser mit einer Tiefe in einem Bereich eingreift, in dem ein Zahn zuvor eingegriffen ist. Nach jeder zumindest hinsichtlich der Tiefe komplettierten Außennut erfolgt eine Drehung um einen gewünschten Winkel. Anschließend erfolgt eine erneute Bearbeitung. Dabei greifen dann mehrere Zähne zeitgleich oder parallel an dem Werkstück ein. Allerdings wird nur das Fertigen einer neuen, noch nicht vorgefertigten, Außennut begonnen.
-
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Für gleiche oder ähnliche Bauteile oder Merkmale werden dabei einheitliche Bezugszeichen verwendet. Merkmale oder Bauteile verschiedener Ausführungsformen können kombiniert werden, um so weitere Ausführungsformen zu erhalten. Sämtliche aus den Ansprüchen der Beschreibung oder Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnung und Verfahrensschritte, können so für sich als auch in verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
-
Es zeigen:
-
1 in einer ersten Ansicht ein Schneidwerkzeug einer Vorrichtung zur Herstellung von Außennuten an Drehteilen,
-
2 in einer anderen Ansicht das Schneidwerkzeug nach 1 gehalten in einem Werkzeughalter,
-
3 in einer anderen weiteren Ansicht das Schneidwerkzeug nach 1 im Eingriff mit einem Drehteil und
-
4 in einer anderen Ansicht das Schneidwerkzeug nach 3 im Eingriff mit dem Drehteil.
-
Die 1 bis 4 zeigen in verschiedenen Ansichten, Ausschnitten und verschiedenen Detaillierungsgeraden eine Vorrichtung 100 zur Herstellung von Außennuten 211 an Drehteilen 200, insbesondere zur Herstellung von Düsenspannmuttern 201 mit einer Vielnutaußengeometrie 210. Die Vorrichtung 100 ist ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung von Außennuten 211 an Drehteilen 200, insbesondere zur Herstellung von Düsenspannmuttern 210 mit der Vielnutaußengeometrie 210, bei dem durch spanendes Abtragen von Material an einer Kontur 230 des Drehteils 200 Außennuten 211 erzeugt werden, wobei ein Drehteilrohling, insbesondere ein Düsenspannmutterrohling, in einem Spannfutter, einem Spannkopf oder einem anderen Halter einer als Drehmaschine 101 ausgebildeten Vorrichtung 100 gespannt wird, und wobei die Außennuten 211 mittels eines spanenden Stoßverfahrens, bei dem ein Schneidwerkzeug oder kurz Werkzeug 150 in Erstreckungsrichtung der Außennuten 211 zum spanenden Abtragen bewegt wird. Die Vorrichtung 100 umfasst das Werkzeug 150, welches entlang seiner gekrümmten Kontur 160 mehrere voneinander beabstandete, unterschiedliche Schneidzähne 170 aufweist, um mehrere unterschiedliche Arbeitsschritte parallel durchzuführen. Zur Aufnahme in einem Werkzeughalter, Spannfutter oder kurz Halter 180 weist das als Schneidwerkzeug 151 ausgebildete Werkzeug eine Aufnahme 152 auf, welche hier als zylindrische Durchgangsöffnung 153 ausgebildet ist. Exzentrisch dazu verläuft die Kontur 160 des Werkzeugs 150, wie im Folgenden detaillierter im Zusammenhang mit 1 beschrieben ist.
-
Die 1 zeigt in einer ersten Ansicht das Schneidwerkzeug 151 der Vorrichtung 100 zur Herstellung von Außennuten 210 an Drehteilen 200. Das Schneidwerkzeug 151 weist einen Grundkörper 155 auf, etwa einen plattenförmigen Grundkörper, in dem die Durchgangsöffnung 153 ausgebildet ist. Exzentrisch dazu ist an einer Seite des Grundkörpers 155 die Außenkontur 160 ausgebildet, von welcher die Schneidzähne 170 hervorragen. Die Außenkontur 160 ist gekrümmt ausgebildet. Dabei krümmt sich die Außenkontur 160 etwa um einen in zwei Richtungen zu der Durchgangsöffnung 153 versetzt liegenden Mittelpunkt, sodass die Außenkontur 160 exzentrisch ausgebildet ist. Dabei ist die Außenkontur 160 derart ausgebildet, dass die daran angeordneten Schneidzähne 170 an einem zu bearbeitenden Drehteil mit rotationssymmetrischer Außenkontur nacheinander in Eingriff gelangen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Schneidzähne 170 vorgesehen. Dabei weisen die Schneidzähne 170 etwa senkrecht von der Außenkontur 160 ab, sodass die Spitzen 175 der Schneidzähne 170 in Verlängerung einen bzw. mehrere Schnittpunkte bilden. Die Schneidzähne 170 erstrecken sich bevorzugt über die gesamte Breite des Schneidwerkzeugs 151. Die unterschiedlichen Schneidzähne 170 weisen dabei unterschiedliche Längen ausgehend von der Außenkontur 160 auf. Über einen Halter 180 wird das Schneidwerkzeug 151 in der Vorrichtung 100, hier der Drehmaschine 101 gehalten, wie in 2 deutlicher zu erkennen ist.
-
Die 2 zeigt in einer anderen Ansicht das Schneidwerkzeug 151 nach 1 gehalten in dem (Werkzeug-)halter 180. Der Werkzeughalter 180 hat eine an die Außenkontur des Schneidwerkzeugs 151 angepasste Aufnahme, sodass das Schneidwerkzeug 151 mit zwei Flanken 157 an zwei korrespondierenden Flanken 187 des Halters 180 anliegt. Die Außenkontur 160 mit den Schneidzähnen 170 ragt über den Halter 180 hervor, sodass diese in Eingriff mit dem zu bearbeitenden Drehteil 200 bringbar sind, wie deutlicher in 3 erkennbar.
-
Die 3 zeigt in einer anderen weiteren Ansicht das Schneidwerkzeug 151 nach 1 im Eingriff mit dem Drehteil 200. Das Drehteil 200 ist als Düsenspannmutter 201 ausgebildet. In einer unbearbeiteten Vorversion, das heißt als Düsenspannmutterrohling, weist das Drehteil die rotationssymmetrische Außenkontur 230 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Außenkontur 230 als Mantelfläche eines Zylinders ausgebildet. Dabei ist die Mantelfläche um eine axiale Richtung oder Z-Richtung A ausgebildet. Die Erstreckungsrichtung der Außennuten 210 entspricht der Z-Richtung. Dabei weisen die Außennuten 210 in eine radiale Richtung oder X-Richtung eine Tiefe auf, welche vorliegende über die Erstreckungsrichtung im Wesentlichen konstant ist, mit Ausnahme eines Auslaufs 250 am Ende der jeweiligen Außennut 210. Die Außennuten 210 sind äquidistant voneinander beabstandet, sodass nacheinander eingreifende Schneidzähne 170 jeweils in die von dem zuvor eingegriffenen Schneidzahn 170 bearbeitete Außennut 210 eingreifen. Der Eingriff der Schneidzähne 170 wird anhand 4 noch deutlicher.
-
Die 4 zeigt in einer anderen Ansicht das Schneidwerkzeug 151 nach 3 im Eingriff mit dem Drehteil 200. Zur besseren Übersicht sind bereits alle Außennuten 210 dargestellt, das heißt, die Düsenspannmutter ist zumindest hinsichtlich der Erstellung der Außennuten 210 fertig bearbeitet. Ein erster Schneidzahn 171 greift in eine erste Außennut 211a ein. Ein zweiter Schneidzahn 172 greift in eine zweite Außennut 211b ein. Ein dritter Schneidzahn 173 greift in eine dritte Außennut 211c ein. Dabei ist das Werkzeug 150 so ausgebildet, dass bei einem Rohling zuerst der erste Schneidzahn 171 spanend in Eingriff mit dem Rohling gebracht wird. Die anderen Schneidzähne 172, 173 sind noch nicht im Eingriff mit dem Rohling. Mittels Stoßen, das heißt, mittels einer Bewegung des Werkzeugs 150 in axiale Richtung A wird die erste Außennut 211a teilweise erzeugt. Nach Zustellung in radialer Richtung erfolgt ein erneutes Stoßen, wodurch die erste Nut 211a weiter bearbeitet wird. Eine weitere Nut wird durch den zweiten Zahn 172 bearbeitet. Dies erfolgt entsprechend so lange, bis eine gewünschte Tiefe der ersten Nut 211a mittels Stoßen und anschließendem radialen Zustellen des ersten Zahns 171 fertiggestellt ist. Danach wird das Drehteil um einen entsprechenden Winkel verdreht. Der Winkel korrespondiert zu der Anordnung der Schneidzähne 170, genauer deren Winkelabstand. Die Drehung erfolgt so, dass der erste Schneidzahn 171 spanend mit dem Drehteil 200 in Eingriff gebracht wird, sodass dieser die zweite Außennut 211b erzeugt. Parallel dazu greift der zweite Schneidzahn 172 in die erste Außennut 211a ein und bearbeitet diese weiter. Auch der zweite Bearbeitungsschritt erfolgt im Stoßverfahren, das heißt durch Bewegung des Werkzeugs 150 in Z-Richtung. Das Drehteil 200 wird zur weiteren Bearbeitung nach Fertigstellung der zweiten Nut 172 erneut gedreht entsprechend dem vorherigen Drehen. Die Drehung erfolgt so, dass der erste Schneidzahn 171 spanend mit dem Drehteil 200 in Eingriff gebracht wird, sodass dieser die dritte Außennut 211c erzeugt. Parallel dazu greift der zweite Schneidzahn 172 in die zweite Außennut 211b ein und bearbeitet diese weiter. Auch parallel dazu greift der dritte Schneidzahn 173 in die erste Außennut 211a ein und bearbeitet diese weiter. Auch dieser Bearbeitungsschritt erfolgt im Stoßverfahren, das heißt durch Bewegung des Werkzeugs 150 in Z-Richtung. Dies wird wiederholt durchgeführt, bis alle Außennuten 211 erzeugt sind.
-
Zusammenfassend lässt sich Folgendes festhalten. Die Düsenspannmutter wir vorzugsweise nicht extra in ein Spannfutter in der Drehmaschine eingespannt, sondern wird komplett auf der Maschine aus Stangenmaterial herausgearbeitet. Das heißt, der Drehmaschine werden an einer Rückseite über ein Lademagazin Stangen – bis etwa 4 m lang – mit einem vorgegebenen Durchmesser – bevorzugt etwa Ø 19,7 – zugeführt. Diese werden dann in der Drehmaschine von verschiedenen Werkzeugen bearbeitet, unter anderem vom Stoßwerkzeug, sodass dann die Düsenspannmutter komplett fertig bearbeitet vorne auf dem Teileband aus der Drehmaschine heraus kommt. Die Fertigung erfolgt somit ohne Umspannen oder Herausnehmen des Werkstücks. Je nach Anzahl der Nuten kann das Werkzeug auch zwei Zähne oder mehr haben, wie beispielsweise bei einer 8-Nutgeometrie, oder aber auch vier oder mehr Zähne. Das Werkzeug ist in radialer Richtung (X-Richtung) so ausgerichtet, dass bei der ersten Stoßbewegung der längste Zahn in Eingriff kommt und einen Spanabtrag macht. Die beiden anderen Zähne sind dabei in der Luft. Auf der Düsenspannmutter ist anschließend eine etwa 1/3 fertige Nut zu sehen. Nach der ersten Stoßbewegung taktet das Werkstück nicht, sondern bleibt an der gleichen Stelle. Das Werkzeug stellt in X-Richtung weiter zu und macht eine weitere Stoßbewegung. Dieses Mal ist der längste Zahn und der mittlere Zahn im Eingriff und machen einen Spanabtrag. Der kleinste Zahn ist noch immer in der Luft. Auf der Düsenspannmutter ist anschließend eine etwa 2/3 fertige Nut und eine etwa 1/3 fertige Nut zu sehen. Auch nach der 2. Stoßbewegung bleibt das Werkstück stehen. Das Werkzeug macht eine weitere Zustellung in X-Richtung und führt die 3. Stoßbewegung aus. Dieses Mal sind alle 3 Zähne im Eingriff und führen einen Spanabtrag aus. Nach der Stoßbewegung haben wir eine komplett fertige Nut eine etwa 2/3 fertige Nut sowie eine etwa 1/3 fertige Nut. Anschließend taktet das Werkstück zum ersten Mal in Richtung der noch nicht fertigen Nuten, das heißt, das Werkstück wird gedreht. Zur Herstellung des Kantenbruchs gibt es keine Bewegung in radialer Richtung während des Stoßvorgangs. Sondern bevor der finale Stoßvorgang kommt, muss das Werkzeug schon seine richtige Pos. in radialer Richtung haben. Der Kantenbruch ist auf der Werkzeugform schon integriert, sodass durch die richtige Position des Werkzeuges der Kantenbruch automatisch eingebracht wird. Das Werkzeug fährt am Ende jedes Stoßvorgangs in radialer Richtung vom Werkstück weg, um einen schrägen Nutenauslauf zu erzielen. Dies ist erst am Ende jedes Stoßvorgangs auf den letzten 2 mm der Außennut der Fall. Auf diesem Auslauf wird dann kein Kantenbruch erzeugt, da das Werkzeug schräg herausfährt. In einem Schritt zur Herstellung einer Außennut sind verschiedene Arbeitsschritte erforderlich. Ein Arbeitsschritt sieht ein Zustellen in X-Richtung und Stoßen in Z-Richtung vor. Dies wird je nach Anzahl der insgesamt für die Fertigstellung einer Nut, zumindest hinsichtlich deren Tiefe, so oft wie erforderlich wiederholt. Bevorzugt wird der Arbeitsschritt dreimal wiederholt. Das Zustellen in X-Richtung erfolgt dann jeweils um ein Drittel der gewünschten Tiefe der Nut. Nach Komplettierung der ersten Nut wird das Werkstück gedreht, sodass ein zweiter Zahn in die erste Nut eingreifen kann. Der erste Zahn erzeugt eine neue Außennut. Das Erzeugen der zweiten oder jeder weiteren Außennut erfolgt in einem weiteren Schritt, der wiederum die zuvor aufgeführten Arbeitsschritte umfasst. Das heißt, bevorzugt werden je Schritt drei Arbeitsschritte ausgeführt. Die Schritte werden sooft wiederholt, bis alle Nuten zur Erzeugung der Außennutgeometrie erzeugt sind.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Vorrichtung
- 101
- Drehmaschine
- 150
- Werkzeug
- 151
- Schneidwerkzeug
- 152
- Aufnahme
- 153
- Durchgangsöffnung
- 155
- Grundkörper
- 157
- Flanke
- 160
- Kontur (Werkzeug)
- 170
- Schneidzahn
- 171
- erster Schneidzahn
- 172
- zweiter Schneidzahn
- 173
- dritter Schneidzahn
- 175
- Spitze (Schneidzahn)
- 180
- (Werkzeug-)Halter
- 187
- Flanke
- 200
- Drehteil
- 201
- Düsenspannmutter
- 210
- Vielnutaußengeometrie
- 211
- Außennut
- 211a
- erste Außennut
- 211b
- zweite Außennut
- 211c
- dritte Außennut
- 230
- (Außen-)Kontur (Drehteil)
- 250
- Auslauf
- A
- axiale Richtung / Z-Richtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 9014657 U1 [0005]
- DE 102007058825 [0006]
