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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Innenbearbeitung von vorgeformte Wandbohrungen
und Wanddurchbrüche
aufweisenden Gehäusen,
insbesondere von Ausgleichsgetriebegehäusen der im Oberbegriff der
Patentansprüche 1,
14 und 15 angegebenen Gattung.
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Ein Ausgleichsgetriebe hat die Aufgabe, Drehzahlunterschiede
der Antriebsräder
eines Fahrzeuges auszugleichen und Drehmomente gleichmäßig auf
Antriebsräder
zu verteilen. Das Ausgleichsgetriebe weist zu diesem Zweck ein Ausgleichsgehäuse auf,
in welchem miteinander kämmende
Ausgleichskegelräder
und Achswellenräder
drehbar gelagert sind. Die Kegelräder und die Achswellenräder sind jeweils
in einander diametral gegenüberliegenden Wandbohrungen
des Ausgleichsgehäuses
gelagert. Im Verlauf der Fertigung der Ausgleichsgehäuse werden
zunächst
Gussteile mit vorgeformten Wandbohrungen und Durchbrüchen hergestellt,
die anschließend
einer spanabhebenden Innenbearbeitung unterzogen werden. Es ist
bekannt, hierfür
ein Kugelformwerkzeug mit zwei einstückig verbundenen, nach diametral
entgegengesetzten Seiten weisenden, vorzugsweise durch eine Greiferrille
getrennten und mit Schneidplatten bestückten Senkwerkzeugen zu verwenden,
das zwei achszentral angeordnete, nach entgegengesetzten Stirnseiten
offene Kupplungsöffnungen
aufweisen. Weiter sind zwei von entgegengesetzten Stirnseiten her
mit einer Kupplungsspitze in die Kupplungsöffnungen bis zu einem axialen
Anschlag drehfest einsteckbare Antriebsdorne vorgesehen, die um
ihre Längsachse
drehbar und motorisch antreibbar sind. Mit diesem Werkzeug werden
zwei einander diametral gegenüberliegende,
je eine zentrale Wandbohrung umgebende Wandsegmente nacheinander
durch Zustellen eines der drehenden Senkwerkzeuge spanabhebend ausgeformt. An schließend wird
das Kugelformwerkzeug entfernt und in einer gesonderten Einspannung
die vorgeformten Wandbohrungen aufgebohrt.
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Diese Arbeitsweise hat sich als umständlich und
zeitaufwendig erwiesen.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung zur Gehäuseinnenbearbeitung
der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, dass der Bearbeitungszyklus
vereinfacht und beschleunigt wird, und dass die Koaxialität zwischen
den Werkzeugsegmenten und den zugehörigen Wandbohrungen verbessert
wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe werden
die in den Ansprüchen
1, 14 und 15 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den abhängigen
Ansprüchen.
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Der erfindungsgemäßen Lösung liegt der Gedanke zugrunde,
dass die beiden Werkzeugsegmente und die zugehörigen Wandbohrungen mit koaxial
gekoppelten Bearbeitungswerkzeugen ausgeformt werden. Gemäß einer
bevorzugten Verfahrensweise werden zunächst die vorgeformten Wandbohrungen
nacheinander von gegenüberliegenden
Seiten her mit je einem auf einem drehenden und axial verschiebbaren
Antriebsdorn angeordneten Reibwerkzeug spanabhebend fertigbearbeitet,
bevor die Senkwerkzeuge zur Innenbearbeitung durch einen Wanddurchbruch
in das Innere des zu bearbeitenden Gehäuse eingeführt, mit den beiden durch die
fertigbearbeiteten Wandbohrungen hindurchgreifenden Antriebsdornen
koaxial zu den Reibwerkzeugen gekuppelt und zur Ausformung der Wandpartien
drehend angetrieben und axial zugestellt werden.
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Eine zweite erfindungsgemäße Verfahrensweise
sieht vor, dass während
der axialen Zustellung der drehenden Senkwerkzeuge gleichzeitig
die dem au genblicklich auszuformenden Werkzeugsegment diametral
gegenüberliegende
vorgeformte Wandbohrung spanabhebend bearbeitet wird. Dies erfolgt zweckmäßig dadurch,
dass die Wandbohrung mit einem mit dem Senkwerkzeug koaxial mitdrehenden Werkzeug
aufgebohrt oder ausgerieben wird. Dies führt dazu, dass bei jedem Bearbeitungsvorgang
zunächst
in der einen Zustellrichtung zunächst
die eine Wandbohrung und dann das dieser gegenüberliegende Wandsegment und
anschließend
in der anderen Zustellrichtung die andere Wandbohrung und dann das
dieser gegenüberliegende
Wandsegment spanabhebend bearbeitet wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung beider
Verfahrensvarianten wird zu Beginn der Innenbearbeitung ein aus
zwei gleichachsig angeordneten und nach entgegengesetzten Seiten
weisenden Senkwerkzeugen bestehendes Innenbearbeitungswerkzeug durch
einen Wanddurchbruch in das Innere des zu bearbeitenden Gehäuses eingeführt. Anschließend werden
die zwei mit je einem Reibwerkzeug bestückten Antriebsdorne von außen her durch
die vorgeformten oder fertigbearbeiteten Wandbohrungen hindurchgeführt und
mit dem Innenbearbeitungswerkzeug unter Bildung eines Kombinationswerkzeugs
drehfest gekuppelt und in Drehung versetzt. Nach Beendigung des
Bearbeitungsvorgangs werden die Antriebsdorne vom Innenbearbeitungswerkzeug
nach außen
durch die fertigbearbeiteten Wandbohrungen hindurch abgezogen und
das Innenbearbeitungswerkzeug durch einen Wanddurchbruch hindurch
aus dem Gehäuseinneren
entfernt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Innenbearbeitung
von vorgeformte Wandbohrungen und Durchbrüche aufweisenden Gehäusen, insbesondere
von Ausgleichsgehäusen
weist zwei einstückig
verbundene, nach einander diametral entgegengesetzten Seiten weisende,
vorzugsweise durch eine Greiferrille voneinander getrennte, mit
Schneidplatten bestückte
Senkwerkzeuge auf, die jeweils eine achszentral angeordnete, stirnseitig
offene Kupplungsöffnung
aufweisen. Weiter sind zwei von entgegengesetzten Stirnseiten her
mit einer Kupplungsspitze in die Kupplungsöffnung bis zu einem axialen Anschlag
drehfest einsteckbare Antriebsdorne vorgesehen, auf denen in definiertem
Abstand von der zugehörigen
Kupplungsspitze je ein Reibwerkzeug dreh- und verschiebefest angeordnet
ist.
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Die Reibwerkzeuge sind vorteilhafterweise mehrschneidig
ausgebildet und auswechselbar auf den zugehörigen Antriebsdornen angeordnet.
Um mit einer einzigen Drehrichtung beide Seiten des Gehäuses bearbeiten
zu können,
ist gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung auf dem einen Antriebsdorn
ein rechtsdrehendes und auf dem anderen Antriebsdorn ein linksdrehendes
Reibwerkzeug angeordnet. Damit wird der spiegelsymmetrischen Bearbeitungsweise
in den beiden Zustellrichtungen Rechnung getragen. Die Innenstruktur
der Wandbohrungen kann zusätzlich
dadurch variiert werden, dass die Reibwerkzeuge mindestens zwei
in axialem Abstand voneinander angeordnete Messerstufen mit verschiedenen
Reibdurchmessern aufweisen.
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Da die Antriebsdorne relativ lang
sind, ist es zur Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit von Vorteil,
wenn die Antriebsdorne auf je einem Stützlager dreh- und verschiebbar
gelagert sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung
der Erfindung sieht vor, dass die Senkwerkzeuge als Kugelsenker
ausgebildet sind. Die Senkwerkzeuge sind mit ihrer Greiferrille
auf einem durch einen Wanddurchbruch in das Innere des zu bearbeitenden
Gehäuses
einführbaren
Greifarm drehbar gehalten. Um die Senkwerkzeuge in definierter Ausrichtung
in das zu bearbeitende Gehäuse
einbringen und mit den Antriebsdornen leichter kuppeln zu können, wird
gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen,
dass der Greifarm einen ausrückbaren
Rastbolzen zur Dreharretierung der Senkwerkzeuge aufweist. Der Rastbolzen
wird dabei zeitweilig in eine vorzugsweise im Bereich der Greiferrille
angeordnete Rastöffnung
ein gerastet. Beim anschließenden
Bearbeitungsvorgang wird der Rastbolzen aus der Rastöffnung ausgerückt, so
dass sich die Senkwerkzeuge auf dem Greifarm frei drehen können.
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Um eine Reduzierung der Einstell-
und Werkzeugkosten zu erzielen, weisen die Senkwerkzeuge jeweils
mindestens einen ausgeformten Plattensitz für die Schneidplatten auf. Die
Schneidplatten können
dabei in die Plattensitze eingelötet,
eingeklebt oder eingeklemmt werden. Vorteilhafterweise sind die
Schneidplatten als Wendeschneidplatten ausgebildet.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand
eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen
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1a eine
Seitenansicht eines Kombinationswerkzeugs, bestehend aus einem Kugelformwerkzeug
und zwei mit Reibahlen bestückten
Antriebsdornen am Bearbeitungsort innerhalb eines Ausgleichsgehäuses in
einer Explosionsdarstellung;
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1b eine
Seitenansicht eines gegenüber 1a abgewandelten Ausführungsbeispiels eines Kombinationswerkzeugs,
bestehend aus einem Kugelformwerkzeug mit Greifarm und zwei mit
Reibahlen bestückten
Antriebsdornen am Bearbeitungsort innerhalb eines Ausgleichsgehäuses im
zusammengesteckten Zustand für
die Innenbearbeitung;
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2 eine
weitere Seitenansicht des Kugelformwerkzeugs nach 1a oder b am Bearbeitungsort innerhalb eines Ausgleichsgehäuses;
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3a und b zwei Stirnseitenansichten des Kugelformwerkzeugs;
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3c einen
Schnitt entlang der Schnittlinie A-A der 2;
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4 eine
schaubildliche Darstellung des Kugelformwerkzeugs nach 1;
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5 eine
schaubildliche Darstellung eines Greifarms zur Aufnahme des Kugelformwerkzeugs nach 4;
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6 eine
Seitenansicht eines Antriebsdorns gemäß 1b mit
Reibahle;
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7a bis c eine Seitenansicht und zwei Stirnseitenansichten
der Reibahle in einer gegenüber 6 vergrößerten Darstellung.
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Die in der Zeichnung in ihren Einzelteilen dargestellte
Vorrichtung ist ein Kombinationswerkzeug zur Innenbearbeitung von
Gehäusen
eines Ausgleichsgetriebes für
Kraftfahrzeuge. Das zu bearbeitende Ausgleichsgehäuse 10 ist
in den 1a,b und 2 in
gestrichelten Linien angedeutet. Es weist zwei einander diametral
gegenüberliegende
Ansätze 12 mit
Durchtrittsöffnungen 14 für eine linke
und eine rechte Achswelle sowie zwei um 90° gegenüber den Bohrungen 14 versetzte,
einander diametral gegenüberliegende
Wandbohrungen 16,16' für die Lagerung von Ausgleichskegelrädern auf.
Weiter enthält
das Gehäuse 10 einen
großen
Wanddurchbruch 18 und einen kleineren Wanddurchbruch 20 sowie
einen Flansch 22 zur Befestigung eines nicht dargestellten Tellerrads
eines Ausgleichsgetriebes. Das Ausgleichsgehäuse 10 wird als Gussteil
aus Metall vorgeformt, das mit der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung
im Inneren spanabhebend bearbeitet wird.
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Die Bearbeitungsvorrichtung enthält ein Kugelformwerkzeug 24,
das zwei einstückig
miteinander verbundene, nach einander diametral gegenüberliegenden
Seiten weisende, durch eine Greiferrille 26 voneinander
getrennte und mit jeweils drei Wendeschneidplatten 28 bestückte Senkwerkzeuge
30,30' trägt. An den
Stirnseiten der Senkwerkzeuge 30,30' weist das
Kugelformwerkzeug 24 achszentral angeordnete, stirnseitig
offene Kupplungsöffnungen 32,32' auf,
die eine äußere Konuspartie 34 und
eine innere Vierkantpartie 36 aufweisen. Das Kugelformwerkzeug 24 kann
mit seiner Greiferrille 26 in eine Aufnahme 38 eines
Greifarms 40 lose drehend eingesetzt werden. Der Greifarm 40 ist
zu diesem Zweck im Bereich der Aufnahme 38 an einer Trennstelle 42 zweigeteilt.
Weiter ist der Greifarm 40 über einen Kupplungsschaft 44 mit
einem nicht dargestellten Betätigungsarm
eines motorisch angetriebenen Handhabungsgeräts oder Roboters kuppelbar.
Der Greifarm enthält
außerdem
einen zentralen, achsparallel verschiebbaren Rastbolzen 41 zur
Dreharretierung des Kugelformwerkzeugs 24 bei dessen Handhabung.
Der Rastbolzen 41 ist zu diesem Zweck in eine im Bereich
der Greiferrille 26 angeordnete Rastöffnung 43 einrückbar. Während des
nachstehend beschriebenden Bearbeitungsvorgangs wird der Rastbolzen 41 aus
der Rastöffnung 43 ausgerückt, so dass
sich das Kugelformwerkzeug 24 in der Aufnahme 38 frei
um seine Achse drehen kann.
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Weiter umfasst die Bearbeitungsvorrichtung zwei
Antriebsdorne 46,46', die eine Kupplungsspitze 48 bestehend
aus einem Mehrkantzapfen 50 und einem anschließenden Außenkonus 52 aufweisen,
womit sie über
die Kupplungsöffnungen 32 mit
dem Kugelformwerkzeug 24 kuppelbar sind. Die Konuspartie 34 und
der Außenkonus 52 bilden
dabei einen axialen Anschlag, während
die zueinander komplementären
Mehrkantpartien 36 und 50 der Kupplungsöffnungen 32 und
der Kupplungsspitzen 48 eine drehfeste Verbindung bewirken.
An den Außenkonus 52 der Antriebsdorne 46 schließt eine
Zylinderpartie 54 und ein dazu koaxiales Reibwerkzeug 56,56' an.
Auf dem einen Antriebsdorn 46 befindet sich dabei ein rechtsdrehendes
Reibwerkzeug 56, während
auf dem anderen Antriebsdorn 46' ein linksdrehendes Reibwerkzeug 56' angeordnet
ist. Die Reibwerkzeuge 56,56' haben zwei in axialem
Abstand voneinander angeordnete Reibstufen 57',57'' mit
verschiedenen Messerdurchmessern. Die Reibwerkzeuge 56,56' sind mehrschneidig ausgebildet,
wobei die Reibmesser 57',57'' in Umfangsrichtung
eine variable Teilung aufweisen.
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Am rückwärtigen Ende der Antriebsdorne 46 ist
ein weiterer Mehrkantzapfen 58 angeformt, der mit einem
nicht dargestellten Dreh- und Schubantrieb kuppelbar ist.
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Die Ausführungsbeispiele nach 1a und b unterscheiden
sich lediglich in dem Merkmal, dass die Zylinderpartie 54 im
Falle der 1a kürzer ist als
im Falle der 1b. Wie nachstehend noch
näher erläutert wird,
lassen sich damit unterschiedliche Bearbeitungsabläufe bei
der Fertigbearbeitung der Wandsegmente und der Wandbohrungen erzielen. Wichtig
für die
Bearbeitungsgenauigkeit in beiden Fällen ist es, dass die Antriebsdorne 46,46' auf
je einem Stützlager 47,47' dreh-
und verschiebbar gelagert sind.
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Bei der Verwendung von Antriebsdornen 46 mit
relativ langer Zylinderpartie 54, wie dies im Falle der 1b und der 6 der
Fall ist, werden zunächst
die vorgeformten Wandbohrungen 16,16' nacheinander
von einander gegenüberliegenden Seiten
her mit je einem der Reibwerkzeuge 56, 56' auf
einem drehenden und axial verschiebbaren Antriebsdorn 46, 46' fertigbearbeitet.
Anschließend
wird zur Innenbearbeitung des Ausgleichsgehäuses 10 das auf dem
Greifarm 40 angeordnete Kugelformwerkzeug 24 durch
den größeren Durchbruch 18 hindurch
seitlich in das Ausgleichsgehäuse 10 eingeführt und
dort zentral positioniert (1b). Das
Kugelformwerkzeug ist dabei zunächst über den
Rastbolzen 41 drehfest mit dem Greifarm verbunden. Sodann
werden die beiden Antriebsdorne 46,46' mit ihren
Kupplungsspitzen 48 durch die zuvor fertigbearbeiteten
Wandöffnungen 16, 16' hindurch
von außen in
das Gehäuseinnere
und in die Kupplungsöffnungen 32,32' des
Kugelformwerkzeugs 24 eingeführt, bis sie mit ihrem Außenkonus 52 gegen
die Konuspartien 34 des Kugelformwerkzeugs 24 anschlagen. In
dieser Stellung greifen die Antriebsdorne 46,46' mit
ihren Zylinderpartien 54 durch die Wandbohrungen 16,16' hindurch,
wobei die Reibwerkzeuge 56,56' sich weit außerhalb
der Wandbohrungen 16,16' befinden. Sodann werden
die Antriebsdorne 46,46' zusammen mit dem Kugelformwerkzeug 24 in Drehung
versetzt und auf ihren Stützlagern 57, 57' axial
zunächst
in die eine Zustellrichtung 59 verschoben. Diese Verschiebebewegung
führt zu
einer Zustellung des einen Senkwerkzeugs 30' gegen das
innere Wandsegment 62' unter Ausführung einer spanabhebenden
Senkbearbeitung. Das gegenüberliegende
Reibwerkzeug 56 bleibt während des gesamten Bearbeitungsvorgangs
außerhalb
der benachbarten Wandbohrung 16. Nach Beendigung dieses
Arbeitsvorgangs werden die Antriebsdorne 46,46' bei anhaltender
Drehung in die entgegengesetzte axiale Richtung 59' verschoben.
Dabei gelangt das andere Senkwerkzeug 30 des Kugelformwerkzeugs 24 mit seinen
Schneiden 60 zum Wandsegment 62 und führt dort
den vorgesehenen spanabhebenden Bearbeitungsvorgang aus.
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Nach Beendigung des Bearbeitungsvorgangs
können
die beiden Antriebsdorne 46,46' vom Kugelformwerkzeug 24 durch
die Wandbohrungen 16,16' nach außen abgezogen
und anschließend
das Kugelformwerkzeug 24 mit seinem Greifarm 40 durch
den Wanddurchbruch 18 hindurch aus dem fertigbearbeiteten
Ausgleichsgehäuse 10 herausbewegt
werden.
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Bei der in 1a gezeigten
Ausführungsvariante
sind die Zylinderpartien 54 der Antriebsdorne 46,46' in
ihrer Länge
so auf den Zustellweg der Senkwerzeuge 30,30' abgestimmt,
dass dabei folgende Bearbeitungsweise möglich ist:
Hier wird zur
Innenbearbeitung des Ausgleichsgehäuses 10 wird zunächst das
auf dem Greifarm 40 angeordnete Kugelformwerkzeug 24 durch
den größeren Durchbruch 18 hindurch
seitlich in das Ausgleichsgehäuse 10 eingeführt und
dort zentral positioniert (1a). Sodann
werden die beiden Antriebsdorne 46, 46' mit ihren
Kupplungsspitzen 48 in Richtung der Pfeile
59,59' durch
die Wandöffnungen 16, 16' hindurch
von außen
in das Gehäuseinnere
und in die Kupplungsöffnungen 32,32' des
Kugelformwerkzeugs 24 eingeführt, bis sie mit ihrem Außenkonus 52 gegen
die Konuspartien 34 des Kugelformwerkzeugs 24 anschlagen.
In dieser Stellung greifen die Antriebsdorne 46,46' mit
ihren kurzen Zylinderpartien 54 durch die vorgeformten
Wandbohrungen 16,16' hindurch, wobei die Reibwerkzeuge 56,56' sich
zunächst
noch außerhalb
der Wandbohrungen befinden. Sodann werden die Antriebsdorne 46,46' zusammen
mit dem Kugelformwerkzeug 24 in Drehung versetzt und axial
zunächst
in die eine Zustellrichtung 59 verschoben. Dabei gelangt
das in Verschieberichtung rückwärtige Reibwerkzeug 56 in
die zugehörige Wandbohrung 16 und
führt dort
eine spanabhebende Reibbearbeitung aus. Die Verschiebebewegung ist zugleich
eine Zustellbewegung des dem betreffenden Reibwerkzeug 56 abgewandten
Senkwerkzeugs 30', das nach Beendigung des Reibvorgangs
mit seinen Schneiden 60' gegen das innere Wandsegment 62' im
Bereich der gegenüberliegenden
Wandbohrung 16' unter Ausführung einer spanabhebenden Senkbearbeitung
zugestellt wird. Nach Beendigung dieses Arbeitsvorgangs werden die
Antriebsdorne 46,46' bei anhaltender Drehung in
die entgegengesetzte axiale Richtung 59' verschoben. Nach
einem gewissen Verschiebeweg gelangt dabei die zweite Reibahle 56' in
die Wandbohrung 16' des zuvor bearbeiteten Wandsegments 62' und
reibt diese aus. Auf dem weiteren Zustellweg gelangt schließlich das
andere Senkwerkzeug 30 des Kugelformwerkzeugs 24 mit
seinen Schneiden 60 zum Wandsegment 62 und führt dort
den vorgesehenen spanabhebenden Bearbeitungsvorgang aus. Nach Beendigung
des Bearbeitungsvorgangs können
auch hier die beiden Antriebsdorne 46,46' vom
Kugelformwerkzeug 24 durch die Wandbohrungen 16,16' nach
außen
abgezogen und anschließend
das Kugelformwerkzeug 24 mit seinem Greifarm 40 durch
den Wanddurchbruch 18 hindurch aus dem fertigbearbeiteten
Ausgleichsgehäuse 10 herausbewegt
werden.
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Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten:
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Innenbearbeitung
von vorgeformte Wandbohrungen 16 und Durchbrüche 18 aufweisenden
Gehäusen 10,
insbesondere von Ausgleichsgehäusen 10. Die
Vorrichtung weist zwei einstückig
miteinander verbundene, nach einander diametral gegenüberliegenden
Seiten weisende, vorzugsweise mit Wendeschneidplatten bestückte Senkwerkzeuge 30,30' auf, in
denen stirnseitig offene Kupplungsöffnungen 32 angeordnet
sind. Weiter sind zwei motorisch antreibbare und axial verschiebbare
Antriebsdorne 46,46' vorgesehen, die von entgegengesetzten
Stirnseiten her mit einer Kupplungsspitze 48 in die Kupplungsöffnungen 32,32' drehfest
einsetzbar sind. Auf den Antriebsdornen 46,46' ist
je ein zur Dornachse 55 koaxiales Reibwerkzeug 56,56' dreh-
und verschiebefest angeordnet.