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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bearbeiten einer Bauteiloberfläche.
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Häufig müssen Bauteiloberflächen von Bauteilen nach deren Herstellung nachbearbeitet werden, um eine gewünschte Oberflächenrauheit einzustellen bzw. zu verbessern. Im Zuge von Nacharbeitsprozessen ist es an sich bekannt, derartige Bauteiloberflächen spanend nachzubearbeiten, um gewünschte Oberflächenrauheiten einzustellen. Beispielsweise kann durch Hobeln, Schleifen, Drehen und dergleichen eine gewünschte Bauteiloberfläche nachgebessert werden. Aufgrund von eingesetzten Werkzeugen und vorgegebenen Prozessschritten können sich dabei Einschränkungen hinsichtlich der Bearbeitung derartiger Bauteiloberflächen ergeben. Insbesondere bei der spanenden Nachbearbeitung von Bauteiloberflächen können relativ geringe Standzeiten von Werkzeugen und Werkzeugkosten zu Nachteilen führen. Vor allem bei der spanenden Nachbearbeitung von Bauteiloberflächen ergibt sich das Problem, dass aufgrund der spandenen Bearbeitung Schmutz entsteht. In Folge dessen kann das Prozessrisiko bei der Nachbearbeitung von Bauteiloberflächen steigen, was u. a. auch höhere Taktzeiten nach sich ziehen kann.
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Die
DE 601 04 137 T2 zeigt ein Verfahren zur Kaltverformung von Antriebskeilnaben. Ein Rohling wird dabei in einem Werkzeugeinsatz positioniert, welches ein Keilzahnprofil aufweist. Ein Formroller wird unter radialem Druck entlang einer Innenseite des Rohlings bewegt, wodurch das Material des Rohlings in das Keilzahnprofil gedrückt wird.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bearbeiten einer Bauteiloberfläche bereitzustellen, mittels welchen auf verbesserte Weise eine vorgegebene Rauhtiefe an der Bauteiloberfläche herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung sowie durch ein Verfahren zum Bearbeiten einer Bauteiloberfläche mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bearbeiten einer Bauteiloberfläche umfasst ein metallisches Bearbeitungselement, welches zumindest im Wesentlichen eine kugelförmige Oberfläche aufweist. Die Vorrichtung weist des Weiteren eine Antriebseinheit auf, mittels welcher das Bearbeitungselement mit seiner Oberfläche entlang der Bauteiloberfläche bewegbar und eine vorgegebene Rauhtiefe an der Bauteiloberfläche herstellbar ist.
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Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es also möglich, die Bauteiloberfläche mittels des metallischen Bearbeitungselements zu glätten. Durch Glattstreichen der Bauteiloberfläche kann auch ohne eine spanende Bearbeitung der Bauteiloberfläche eine wunschgemäße Rauhtiefe an der Bauteiloberfläche hergestellt werden. Dadurch, dass mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine zerspanende Oberflächenbearbeitung mehr erforderlich ist, können auch keine Späne mehr entstehen. In Folge dessen wird eine Erzeugung von Restschmutz bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Gegensatz zu einer spanenden Bearbeitung der Bauteiloberfläche vermieden. Dadurch ergibt sich eine höhere Prozesssicherheit bei der Bearbeitung der Bauteiloberfläche. Ferner können sich auch Taktzeitvorteile gegenüber einer zerspanenden Oberflächenbearbeitung ergeben.
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Bei der Antriebseinheit kann es sich beispielsweise um eine elektrohydraulische Presse handeln, mittels welcher das metallische Bearbeitungselement mit der zumindest im Wesentlichen kugelförmigen Oberfläche relativ zu der Bauteiloberfläche bewegt werden kann. Bei der Bauteiloberfläche kann es sich beispielsweise um eine Bohrung an einer Abtriebswelle für einen Kraftwagen handeln. Im Wesentlichen können mit der Vorrichtung beliebige Bauteiloberflächen an beliebigen Bauteilen, wie beispielsweise auch an Wellen oder dergleichen, nachbearbeitet werden. Die Vorrichtung kann sowohl zum Bearbeiten der Bauteiloberfläche während der Herstellung des betreffenden Bauteils oder bei einem gesonderten Nachbearbeitungsprozess eingesetzt werden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Bearbeitungselement gehärtet ist. Vorzugsweise ist das Bearbeitungselement dabei härter als das zu bearbeitende Bauteil. Dadurch kann zum einen die Glättung der Bauteiloberfläche begünstigt und zum anderen die Standzeit der Vorrichtung gesteigert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Bearbeitungselement eine Durchgangsöffnung aufweist, durch welche ein Schaft einer Schraube hindurchgeführt und das Bearbeitungselement mittels einer über den Schaft gestülpten Hülse an einem Schraubenkopf der Schraube fixiert ist. Dadurch kann das Bearbeitungselement auf besonders einfache Weise an der Vorrichtung fixiert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schraube in ein Werkzeug eingeschraubt ist, welches zumindest mittelbar mit der Antriebseinheit verbunden ist. Bei dem Werkzeug handelt es sich vorzugsweise um eine Pinole, welche mit der Antriebseinheit zumindest mittelbar verbunden ist. Vorzugsweise ist das Werkzeug an ein Verbindungselement angeschraubt, mittels welchem das Werkzeug mit der Antriebseinheit verbunden ist. Das Verbindungselement dient also als eine Art Adapter, welches beispielsweise ein Gewinde aufweisen kann, so dass das Werkzeug mittels des Verbindungselements auf einfache Weise mit der Antriebseinheit verbunden werden kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bearbeiten einer Bauteiloberfläche wird die erfindungsgemäße Vorrichtung oder eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet, indem das Bearbeitungselement mit seiner Oberfläche entlang der Bauteiloberfläche bewegt und eine vorgegebene Rauhtiefe an der Bauteiloberfläche hergestellt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, wobei die Vorrichtung insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine Perspektivansicht einer Abtriebswelle für einen Kraftwagen, wobei mittels einer Vorrichtung eine Bohrung der Abtriebswelle geglättet wird;
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2 eine Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung, wobei ein zylinderförmiges Werkzeug gezeigt ist, an welchem ein metallisches Bearbeitungselement angeordnet ist, welches zumindest im Wesentlichen eine kugelförmige Oberfläche aufweist;
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3 eine weitere Seitenansicht der teilweise dargestellten Vorrichtung, wobei das Werkzeug mitsamt Anbauteilen zerlegt dargestellt ist; und in
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4 eine Seitenschnittansicht des Bearbeitungselements, welches eine Durchgangsöffnung aufweist.
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Eine Abtriebswelle 10 für einen Kraftwagen ist in einer Perspektivansicht in 1 gezeigt. In eine Bohrung 12 der Abtriebswelle 10 ist eine Vorrichtung 14 zum Bearbeiten einer Bauteiloberfläche 16 der Bohrung 12 eingeführt. Die Vorrichtung 14 umfasst ein metallisches Bearbeitungselement 18, welches zumindest im Wesentlichen eine kugelförmige Oberfläche aufweist. Das Bearbeitungselement 18 ist dabei an einem pinolenartigen Werkzeug 20 angeordnet, welches mit einer Antriebseinheit 22 der Vorrichtung 14 verbunden ist. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei der Antriebseinheit 22 um eine elektrohydraulische Presse, mittels welcher das Bearbeitungselement 18 mit seiner Oberfläche entlang der Bauteiloberfläche 16 bewegbar ist, um eine vorgegebene Rauhtiefe an der Bauteiloberfläche 16 herzustellen.
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Um die Bauteiloberfläche 16 zu bearbeiten, wird das Bearbeitungselement 18 mit seiner Oberfläche entlang der Bauteiloberfläche 16 bewegt und eine vorgegebene Rauhtiefe an der Bauteiloberfläche 16 hergestellt. Dadurch kann die Bauteiloberfläche 16 mittels der Vorrichtung 14 geglättet werden. Dabei erfolgt eine Art Glattstreichen der Bauteiloberfläche 16 mittels des Bearbeitungselements 18. Sollte beispielsweise eine vorgegebene Rauhtiefe an der Bauteiloberfläche 16 nach der Herstellung der Bohrung 12 noch nicht erzielt worden sein, so ist es möglich, mittels der Vorrichtung 14 die wunschgemäße Rauhtiefe an der Bauteiloberfläche 16 der Bohrung 12 herzustellen.
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In 2 sind das pinolenartige Werkzeug 20 und das Bearbeitungselement 18 mit der kugelförmigen Oberfläche in einer Seitenansicht gezeigt. Das Bearbeitungselement 18 ist dabei mittels einer Hülse 24 an einem Schraubenkopf 26 einer hier bis auf den Schraubenkopf nicht erkennbaren Schraube 28 fixiert. An der von dem Bearbeitungselement 18 abgewandten Seite des Werkzeugs 20 ist ein Verbindungselement 30 angeschraubt, mittels welchem das Werkzeug 20 an der in 1 gezeigten Antriebseinheit 22 befestigbar ist.
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In 3 sind das Werkzeug 20, das Bearbeitungselement 18 sowie das Verbindungselement 30 im auseinandergebauten Zustand in einer Seitenansicht gezeigt. In der vorliegenden Darstellung ist die Schraube 28 gut zu erkennen, auf welche das Bearbeitungselement 18 aufgesteckt werden kann. Für diesen Zweck weist das Bearbeitungselement 18 eine Durchgangsöffnung 32 auf, so dass das Bearbeitungselement 18 auf einen Schaft 34 der Schraube 28 aufgesteckt werden kann. Im zusammengebauten Zustand ist der Schaft 34 durch die Durchgangsöffnung 32 des Bearbeitungselements 18 hindurch geführt, wobei das Bearbeitungselement 18 mittels der über den Schaft 34 gestülpten Hülse 24 an dem Schraubenkopf 26 der Schraube 28 fixiert werden kann.
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Die Schraube 28 weist ein Gewinde 36 auf, welches in ein hier nicht dargestelltes Innengewinde des Werkzeugs 20 eingeschraubt werden kann. Dadurch kann das an der Schraube 28 fixierte Bearbeitungselement 18 auf einfache Weise an dem Werkzeug 20 befestigt werden. Wie zu erkennen, weist das Verbindungselement 30 ebenfalls ein Gewinde 38 auf, mittels welchem das Verbindungselement 30 in ein weiteres hier nicht dargestelltes Innengewinde des Werkzeugs 20 geschraubt werden kann. Mittels des Verbindungselements 30, welches als eine Art Adapter dient, kann das Werkzeug 20 mitsamt dem daran angeordneten Bearbeitungselement 18 an der Antriebseinheit 22 befestigt werden.
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In 4 ist das Bearbeitungselement 18 in einer Seitenschnittansicht gezeigt. Die Durchgangsöffnung 32 kann beispielsweise durch Erodieren des Bearbeitungselements 18 hergestellt werden. Vorzugsweise weist das Bearbeitungselement 18 einen Außendurchmesser d1 von 8,5 mm und einen Innendurchmesser d2 von 5 mm auf. Die nicht näher bezeichnete gekrümmte Oberfläche des Bearbeitungselements 18 weist dabei vorzugsweise einen Radius r von 2,5 mm auf.
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Jeweilige Anlageflächen 40, an welchen das Bearbeitungselement 18 an dem Schraubenkopf 26 bzw. an der Hülse 24 in Anlage gebracht werden kann, werden vorzugsweise schleifend bearbeitet.
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Mittels der erläuterten Vorrichtung 14 ist es auf einfache Weise möglich, unterschiedlichste Bauteiloberflächen 16 ohne eine spanende Bearbeitung zu glätten. Dadurch, dass statt einer spanenden Bearbeitung eine Art Umformung an der Bauteiloberfläche 16 vorgenommen wird, fallen keine Späne und somit auch kein Restschmutz an. Dadurch kann eine hohe Prozesssicherheit bei der Bearbeitung der Bauteiloberfläche 16 erzielt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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