DE112018005322T5

DE112018005322T5 - Bearbeitungsverfahren, Verfahren zur Herstellung eines Planetenträgers und Planetenträger

Info

Publication number: DE112018005322T5
Application number: DE112018005322.9T
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Kiguchi; Daisuke Harimoto
Original assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd
Priority date: 2017-09-20
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2020-06-18
Also published as: JP7116928B2; CN111093862B; KR102471459B1; JPWO2019058872A1; CN111093862A; US20230069263A1; US11511360B2; KR20200056386A; US20200189014A1; WO2019058872A1

Abstract

Es wird ein Bearbeitungsverfahren zum Bilden einer Öffnung durch ein Werkstück, das als Grünling dient, durch Bewegen eines Fräswerkzeugs in radialer Richtung relativ zum Werkstück bereitgestellt. Unter den inneren Wandflächen, die die Öffnung definieren, werden entsprechende Schnittflächen, die durch Schneidkanten an einem Außenumfang des Fräswerkzeugs geschnitten werden, als eine erste Seitenwandfläche und eine zweite Seitenwandfläche, die der ersten Seitenwandfläche gegenüberliegt, definiert. Eine Seite, von der das Fräswerkzeug eindringt, wird als Außenumfangsfläche des Werkstücks definiert, und eine der Außenumfangsfläche gegenüberliegende Fläche wird als Innenumfangsfläche des Werkstücks definiert. Eine Ecke, an der sich die erste Seitenwandfläche oder die zweite Seitenwandfläche und die Außenumfangsfläche treffen, wird als eine stumpfwinkelige Ecke definiert, und eine Ecke, an der sich die erste Seitenwandfläche oder die zweite Seitenwandfläche und die Innenumfangsfläche treffen, wird als eine spitzwinklige Ecke definiert. Das Fräswerkzeug umfasst ein erstes Fräswerkzeug und ein zweites Fräswerkzeug. Das Verfahren umfasst einen Vorbearbeitungsschritt, bei dem das erste Fräswerkzeug verwendet wird und die erste Seitenwandfläche durch Drehen des ersten Fräswerkzeugs so geformt wird, dass die Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs das Werkstück von der spitzwinkligen Ecke bis zur stumpfwinkligen Ecke schneiden, während auf der zweiten Seitenwandfläche eine Schnittzugabe verbleibt; und einen Nachbearbeitungsschritt, in dem das zweite Fräswerkzeug verwendet wird, dessen Schneidkanten gegenüber den Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs umgekehrt sind, und in dem die zweite Seitenwandfläche durch Drehen des zweiten Fräswerkzeugs gebildet wird, um zu bewirken, dass die Schneidkanten des zweiten Fräswerkzeugs die Schnittzugabe von der spitzwinkligen Ecke zur stumpfwinkligen Ecke schneiden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bearbeitungsverfahren, ein Verfahren zur Herstellung eines Planetenträgers und einen Planetenträger.
Die vorliegende Anmeldung beruht auf und beansprucht die Priorität der am 20. September 2017 beim japanischen Patentamt eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-180570 , deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
STAND DER TECHNIK
Patentdokument 1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterkörpers durch Bearbeitung eines nicht gesinterten Grünlings in eine vorbestimmte Form und Sintern des Grünlings. Als ein Beispiel für das Verfahren wird ein Bearbeitungszentrum verwendet, um einen Grünling zu bearbeiten, und der bearbeitete Grünling wird gesintert, um einen Planetenträger herzustellen.
STAND DER TECHNIK-DOKUMENTE
PATENTDOKUMENTE
Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2017-106085
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Bearbeitungsverfahren zur Bildung einer Öffnung durch ein Werkstück, das als Grünling dient, durch Bewegen eines Fräswerkzeugs in einer radialen Richtung relativ zum Werkstück bereitgestellt. Unter den inneren Wandflächen, die die Öffnung definieren, sind jeweilige Schnittflächen als eine erste Seitenwandfläche und eine zweite Seitenwandfläche definiert, wobei die jeweiligen Schnittflächen durch Schneidkanten an einem Außenumfang des Fräswerkzeugs geschnitten werden und die zweite Seitenwandfläche der ersten Seitenwandfläche gegenüberliegt, wobei eine Seite, von der das Fräswerkzeug eindringt, als eine Außenumfangsfläche des Werkstücks definiert ist, eine der Außenumfangsfläche gegenüberliegende Fläche als eine Innenumfangsfläche des Werkstücks definiert ist, eine Ecke, in der sich die erste Seitenwandfläche oder die zweite Seitenwandfläche und die Außenumfangsfläche treffen, als eine stumpfwinklige Ecke definiert ist, eine Ecke, in der sich die erste Seitenwandfläche oder die zweite Seitenwandfläche und die Innenumfangsfläche treffen, als eine spitzwinklige Ecke definiert ist, und das Fräswerkzeug ein erstes Fräswerkzeug und ein zweites Fräswerkzeug umfasst. Das Verfahren umfasst einen Vorbearbeitungsschritt, bei dem das erste Fräswerkzeug verwendet wird und die erste Seitenwandfläche durch Drehen des ersten Fräswerkzeugs so geformt wird, dass die Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs den Körperabschnitt von der spitzwinkligen Ecke bis zur stumpfwinkligen Ecke schneiden, während eine Schnittzugabe auf der zweiten Seitenwandfläche verbleibt, und einen Nachbearbeitungsschritt, bei dem das zweite Fräswerkzeug verwendet wird, dessen Schneidkanten gegenüber den Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs umgekehrt sind, und bei dem die zweite Seitenwandfläche durch Drehen des zweiten Fräswerkzeugs so geformt wird, dass die Schneidkanten der zweiten Seitenwandfläche die Schnittzugabe von der spitzwinkligen Ecke zur stumpfwinkligen Ecke schneiden.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Planetenträgers;
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Grünlings für den Planetenträger;
3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Grünlings entlang der Linie III-III in 2;
4 zeigt eine schematische Ansicht, die einen Vorbearbeitungsschritt gemäß einer Ausführungsform darstellt; und
5 zeigt eine schematische Ansicht, die einen Nachbearbeitungsschritt gemäß einer Ausführungsform darstellt.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
[DAS DURCH DIE VORLIEGENDE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEM]
Ein Grünling wird einfach durch Pressen und Verfestigen von Metallpulver durch Pressformen hergestellt. Daher sind die Partikel des Metallpulvers im Gegensatz zu einem Sinterkörper, der einer Sinterung unterzogen wurde, nicht miteinander verbunden. Im Grünling werden die Partikel des Metallpulvers verschränkt, um die Form aufrechtzuerhalten. Wenn aus diesem Grund ein nicht gesinterter Grünling durch ein Schneidwerkzeug geschnitten wird, kann der nicht gesinterte Grünling leicht geschnitten werden und die Bearbeitungskosten somit verringert werden, im Vergleich zu dem Fall, bei dem ein Sinterkörper, der dem Sintern unterzogen wurde, geschnitten wird. Im Gegensatz zum Sinterkörper sind die Partikel im Grünling jedoch nicht fest gebunden. Daher ist der Grünling spröde und neigt dazu, beim Schneiden leicht zu splittern. Wenn beispielsweise durch das Schneiden des Grünlings eine Öffnung durch die Innen- und Außenflächenn des Grünlings gebildet wird, kann eine Ecke einer Seite, aus der das Schneidwerkzeug austritt, absplittern.
In Anbetracht des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bearbeitungsverfahren bereitzustellen, bei dem eine Öffnung durch einen Grünling mit einem Presswerkzeug gebildet wird, ohne dass die Seitenwandflächen der Öffnung absplittern.
[EFFEKTE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG]
Bei dem Bearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Öffnung durch einen Grünling mit einem Fräswerkzeug gebildet werden, ohne die Seitenwandflächen der Öffnung zu zerspanen.
[BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG]
Wenn eine Öffnung durch die Innen- und Außenflächen eines Werkstücks, das ein Grünling ist, durch Bewegen eines Fräswerkzeugs (z. B. eines Scheibenfräsers) in radialer Richtung relativ zum Werkstück gebildet wird, werden Schnittflächen entlang der Rotationsbahn der Schneidkanten des Fräswerkzeugs gebildet. Die Schnittflächen werden als Seitenwandflächen der Öffnung, und zwar von den inneren Wandflächen, die die Öffnung definieren, definiert. Wenn die Seite am Werkstück, von der das Fräswerkzeug eindringt (von der die Schneidkanten eingesetzt werden), als Außenflächenseite definiert ist, weist eine Ecke, die von der Seitenwandfläche und der Außenfläche des Werkstücks gebildet wird, einen stumpfen Winkel auf, und eine Ecke, die von der Seitenwandfläche und der Innenfläche des Werkstücks gebildet wird, weist einen spitzen Winkel auf.
Wenn eine Öffnung durch Drehen des Fräswerkzeugs in eine Richtung gebildet wird, wird eine Schnittfläche (eine Seitenwandfläche) durch die Schneidkanten gebildet, die das Werkstück von der Seite des spitzen Winkels zur Seite des stumpfen Winkels durchschneiden, und die andere Schnittfläche (die andere Seitenwandfläche) wird durch die Schneidkanten gebildet, die das Werkstück von der Seite des stumpfen Winkels zur Seite des spitzen Winkels durchschneiden. Zu diesem Zeitpunkt neigt die Ecke auf der spitzwinkligen Seite der anderen Seitenwandfläche, aus der die Schneidkanten austreten, dazu, abzusplittern. Der Grund für das Absplittern wird als Ursache dafür angesehen, dass die Ecke auf der Seite des spitzen Winkels der Schneidkraft nicht standhalten kann, wenn die Schneidkanten das Werkstück von der Seite des stumpfen Winkels zur Seite des spitzen Winkels durchschneiden, im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Schneidkanten das Werkstück von der Seite des spitzen Winkels zur Seite des stumpfen Winkels durchschneiden. Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgelistet und beschrieben.
(1) Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Bearbeitungsverfahren zum Bilden einer Öffnung durch ein Werkstück, das als Grünling dient, durch Bewegen eines Fräswerkzeugs in einer radialen Richtung relativ zum Werkstück bereitgestellt. Bei dem Bearbeitungsverfahren sind unter den Innenwandflächen, die die Öffnung definieren, jeweilige Schnittflächen als eine erste Seitenwandfläche und eine zweite Seitenwandfläche definiert, wobei die jeweiligen Schnittflächen durch Schneidkanten an einem Außenumfang des Fräswerkzeugs geschnitten werden und die zweite Seitenwandfläche der ersten Seitenwandfläche gegenüberliegt, wobei eine Seite, von der das Fräswerkzeug eindringt, als eine Außenumfangsfläche des Werkstücks definiert ist, eine der Außenumfangsfläche gegenüberliegende Fläche als eine Innenumfangsfläche des Werkstücks definiert ist, eine Ecke, in der sich die erste Seitenwandfläche oder die zweite Seitenwandfläche und die Außenumfangsfläche treffen, als eine stumpfwinklige Ecke definiert ist, eine Ecke, in der sich erste Seitenwandfläche oder die zweite Seitenwandfläche und die Innenumfangsfläche treffen, als eine spitzwinklige Ecke definiert ist, und das Fräswerkzeug ein erstes Fräswerkzeug und ein zweites Fräswerkzeug umfasst. Das Bearbeitungsverfahren umfasst einen Vorbearbeitungsschritt, bei dem das erste Fräswerkzeug verwendet wird und die erste Seitenwandfläche durch Drehen des ersten Fräswerkzeugs so geformt wird, dass die Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs den Körperabschnitt von der spitzwinkligen Ecke bis zur stumpfwinkligen Ecke schneiden, während eine Schnittzugabe auf der zweiten Seitenwandfläche verbleibt; und einen Nachbearbeitungsschritt, bei dem das zweite Fräswerkzeug verwendet wird, dessen Schneidkanten gegenüber den Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs umgekehrt sind, und bei dem die zweite Seitenwandfläche durch Drehen des zweiten Fräswerkzeugs so geformt wird, dass die Schneidkanten der zweiten Seitenwandfläche die Schnittzugabe von der spitzwinkligen Ecke zur stumpfwinkligen Ecke schneiden.
Gemäß dem zuvor beschriebenen Bearbeitungsverfahren wird zur Bildung einer Öffnung durch die Innen- und Außenflächen des Grünlings durch Schneiden des Grünlings im Vorbearbeitungsschritt das erste Schneidwerkzeug verwendet, und die erste Seitenwandfläche wird durch Drehen des ersten Schneidwerkzeugs so geformt, dass die Schneidkanten das Werkstück von der spitzwinkligen Ecke zur stumpfwinkligen Ecke schneiden. Anschließend wird im Nachbearbeitungsschritt das zweite Schneidwerkzeug verwendet, dessen Schneidkanten gegenüber den Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs umgekehrt sind, und die zweite Seitenwandfläche wird durch Drehen des zweiten Fräswerkzeugs so geformt, dass die Schneidkanten die Schnittzugabe von der spitzwinkligen Ecke zur stumpfwinkligen Ecke schneiden. Da die Seitenwandflächen durch Schneiden des Werkstücks von der spitzwinkligen Seite zur stumpfwinkligen Seite mit den Schneidkanten gebildet werden, kommt es nicht leicht zu Absplitterungen. Dementsprechend ist es möglich, ein Absplittern der spitzwinkligen Ecken an den Seitenwandflächen zu minimieren.
Ferner wird die Schnittzugabe auf der zweiten Seitenwandfläche im Vorbearbeitungsschritt belassen und die Schnittzugabe der zweiten Seitenwandfläche im Nachbearbeitungsschritt geschnitten. Daher wird selbst dann, wenn die spitzwinklige Ecke auf der zweiten Seitenwandfläche, aus der die Schneidkanten austreten, abgesplittert ist, die abgesplitterte Ecke auf der Schnittzugabe entfernt. Dementsprechend verbleibt kein Span an der Ecke auf der Seite des spitzen Winkels der zweiten Seitenwandfläche. Bei dem obigen Bearbeitungsverfahren ist es möglich, mit den Fräswerkzeugen eine Öffnung durch die Innen- und Außenflächen des Grünlings zu bilden, ohne dass die Seitenwandflächen der Öffnung splittern.
(2) Gemäß einem Aspekt des zuvor beschriebenen Bearbeitungsverfahrens sind das erste Fräswerkzeug und das zweite Fräswerkzeug Fräser mit Kreuzverzahnung.
Gemäß dem zuvor beschriebenen einen Aspekt kann durch Verwenden von Fräsern mit Kreuzverzahnung als Fräswerkzeuge der Schneidwiderstand verringert werden, wodurch das Auftreten von Spänen minimiert wird. Die Kreuzverzahnung weist eine Struktur auf, bei der mehrere Schneidkanten in der Umfangsrichtung eines Scheibenfräsers angeordnet und abwechselnd in Dickenrichtung des Scheibenfräsers versetzt sind.
(3) Gemäß einem Aspekt des zuvor beschriebenen Bearbeitungsverfahrens ist das Werkstück ein Grünling für einen Planetenträger.
Das heißt, der Planetenträger hat Säulenabschnitte und scheibenförmige Plattenabschnitte, die an beiden Enden der Säulenabschnitte ausgebildet sind, und zwischen den Säulenabschnitten sind Öffnungen ausgebildet. Beispielkonfigurationen des Grünlings, der das Werkstück bildet, für den Planetenträger, umfassen eine Konfiguration, in der scheibenförmige Plattenabschnitte auf beiden Seiten eines Körperabschnitts mit kreisförmiger Rohrform ausgebildet sind. Bei der Herstellung eines Planetenträgers wird der Körperabschnitt des Grünlings für den Planetenträger so geschnitten, dass Säulenabschnitte mit einer Vielzahl von Öffnungen in Umfangsrichtung dazwischen gebildet werden. Dadurch kann der Grünling in der Form des Planetenträgers ausgebildet werden. Bei dem Bearbeitungsverfahren gemäß dem zuvor beschriebenen einen Aspekt können die Seitenwandflächen einer Öffnung ohne Absplitterung geschnitten werden. Daher kann ein Planetenträger ohne Absplitterung der Seitenwandflächen der Säulenabschnitte hergestellt werden.
(4) Gemäß einem Aspekt des zuvor beschriebenen Bearbeitungsverfahrens ist im Vorbearbeitungsschritt ein Drehzentrum des ersten Fräswerkzeugs auf einer Seite angeordnet, die relativ zu einer Mittellinie, die durch eine Mitte in einer Umfangsrichtung der Öffnung und eine Mitte der Außenumfangsfläche verläuft, näher an der ersten Seitenwandfläche liegt, und wobei im Nachbearbeitungsschritt ein Drehzentrum des zweiten Fräswerkzeugs auf einer Seite angeordnet ist, die relativ zur Mittellinie näher an der zweiten Seitenwandfläche liegt.
Gemäß dem zuvor beschriebenen einen Aspekt kann eine Schnittzugabe auf effiziente Weise übriggelassen werden. Dementsprechend bilden sich bei der Bildung einer Öffnung durch die Innen- und Außenflächen des Grünlings durch die Fräswerkzeuge in dem zuvor beschriebenen Bearbeitungsverfahren keine Späne an den Seitenwandflächen der Öffnung.
(5) Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Planetenträgers bereitgestellt. Der Planetenträger weist eine Vielzahl von Säulenabschnitten und Plattenabschnitte auf. Die Plattenabschnitte sind an beiden Enden der Säulenabschnitte ausgebildet, und Öffnungen sind zwischen den Säulenabschnitten ausgebildet. Das Verfahren umfasst einen Herstellungsschritt zur Herstellung eines Grünlings durch einstückiges Formen der Planetenabschnitte an beiden Enden eines Körperabschnitts mit einer kreisförmigen Rohrform; einen Bearbeitungsschritt zum Bilden der Öffnungen durch den Körperabschnitt unter Verwendung eines Fräswerkzeugs, um den Körperabschnitt des Grünlings zu schneiden, um so die Säulenabschnitte zwischen den Öffnung zu bilden; und einen Sinterschritt zum Sintern des bearbeiteten Grünlings. Im Bearbeitungsschritt sind von inneren Wandflächen, die eine Öffnung definieren, jeweilige Schnittflächen als eine erste Seitenwandfläche und eine zweite Seitenwandfläche definiert, wobei die jeweiligen Schnittflächen durch Schneidkanten an einem Außenumfang des Fräswerkzeugs geschnitten werden und die zweite Seitenwandfläche der ersten Seitenwandfläche gegenüberliegt, wobei eine Seite, von der das Fräswerkzeug eindringt, als eine Außenumfangsfläche des Körperabschnitts definiert ist, eine der Außenumfangsfläche gegenüberliegende Fläche als Innenumfangsfläche des Körperabschnitts definiert ist, eine Ecke, an der sich die erste Seitenwandfläche oder die zweite Seitenwandfläche und die Außenumfangsfläche treffen, als stumpfwinklige Ecke definiert ist, eine Ecke, an der sich die erste Seitenwandfläche oder die zweite Seitenwandfläche und die Innenumfangsfläche treffen, als spitzwinklige Ecke definiert ist, und das Fräswerkzeug ein erstes Fräswerkzeug und ein zweites Fräswerkzeug enthält. Der Bearbeitungsschritt umfasst einen Vorbearbeitungsschritt, bei dem das erste Fräswerkzeug verwendet wird und die erste Seitenwandfläche durch Drehen des ersten Fräswerkzeugs so geformt wird, dass die Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs den Körperabschnitt von der spitzwinkligen Ecke bis zur stumpfwinkligen Ecke schneiden, während eine Schnittzugabe auf der zweiten Seitenwandfläche verbleibt; und einen Nachbearbeitungsschritt, bei dem das zweite Fräswerkzeug verwendet wird, dessen Schneidkanten gegenüber den Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs umgekehrt sind, und dem die zweite Seitenwandfläche durch Drehen des zweiten Fräswerkzeugs so geformt wird, dass die Schneidkanten des zweiten Fräswerkzeugs die Schnittzugabe von der spitzwinkligen Ecke zur stumpfwinkligen Ecke schneiden.
Gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Planetenträgers wird bei der Bildung einer Öffnung durch die Innen- und Außenflächen des Grünlings durch die Fräswerkzeuge kein Span auf den Seitenwandflächen der Öffnung gebildet. Dementsprechend kann ein Planetenträger hergestellt werden, bei dem keine Absplitterungen an den Seitenwänden der einzelnen Säulenabschnitte auftreten. Ferner können der Säulenabschnitt und die beiden Plattenabschnitte einstückig ausgebildet werden.
(6) Gemäß einem Aspekt des zuvor beschriebenen Verfahrens zur Herstellung des Planetenträgers ist ein Drehmittelpunkt des ersten Fräswerkzeugs auf einer Seite angeordnet, die relativ zu einer Mittellinie, die durch eine Mitte in einer Umfangsrichtung der Öffnung und eine Mitte der Außenumfangsfläche verläuft, näher an der ersten Seitenwandfläche liegt, und im Nachbearbeitungsschritt ist ein Drehmittelpunkt des zweiten Drehwerkzeugs auf einer Seite angeordnet, die relativ zur Mittellinie näher an der zweiten Seitenwandfläche liegt.
Gemäß dem zuvor beschriebenen Aspekt kann eine Schnittzugabe auf effiziente Weise übriggelassen werden. Dementsprechend entsteht bei der Bildung einer Öffnung durch die Innen- und Außenflächen des Grünlings durch die Fräswerkzeuge bei dem zuvor beschriebenen Bearbeitungsverfahren kein Span an den Seitenwandflächen der Öffnung.
(7) Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Planetenträger eine Vielzahl von Plattenabschnitten; und Säulenabschnitte, die die Vielzahl von Plattenabschnitten verbinden. Die Säulenabschnitte weisen jeweils eine Außenumfangsfläche, eine Innenumfangsfläche und Seitenwandflächen auf, wobei die Seitenwandflächen jeweils kreisbogenförmig ausgebildet sind, wobei die Kreisbogenform in einem Querschnitt senkrecht zu einer Welle des Planetenträgers einen Mittelpunkt auf einer Außenumfangsseite aufweist, und wobei die Vielzahl der Plattenabschnitte und die Säulenabschnitte einstückig als ein einziger Sinterkörper ausgebildet sind.
In dem zuvor beschriebenen Planetenträger werden die Seitenwandflächen jedes der Säulenabschnitte durch Bearbeitung des Grünlings mit den Fräswerkzeugen kreisbogenförmig geformt. Dementsprechend sind bei dem zuvor beschriebenen Planetenträger die Plattenabschnitte und die Säulenabschnitte einteilig ausgebildet, und an den Seitenwandflächen jedes Säulenabschnitts werden keine Späne gebildet. Da die Seitenwandflächen jeweils kreisbogenförmig ausgebildet sind, kann die Festigkeit der Säulenabschnitte erhöht werden.
[Einzelheiten der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung]
Im Nachfolgenden wird ein bestimmtes Beispiel eines Bearbeitungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das bestimmte Beispiel beschränkt, sondern wird durch den Umfang der Ansprüche definiert, und soll jegliche Modifikationen innerhalb des Umfangs und der Bedeutung entsprechend dem Umfang der Ansprüche umfassen.
<Zusammenfassung des Bearbeitungsverfahrens>
Das Bearbeitungsverfahren gemäß der Ausführungsform ist ein Verfahren zur Bildung einer Öffnung durch die Innen- und Außenflächen eines Werkstücks, in dem ein Fräswerkzeug in radialer Richtung relativ zu dem Werkzeug bewegt wird, und umfasst einen Vorbearbeitungsschritt und einen Nachbearbeitungsschritt. In dem Bearbeitungsverfahren sind unter inneren Wandflächen, die die Öffnung definieren, jeweilige Schnittflächen, die durch Schneidkanten an einem Außenumfang des Fräswerkzeugs geschnitten werden, als eine erste Seitenwandfläche und eine zweite Seitenwandfläche, die der ersten Seitenwandfläche gegenüberliegt, definiert. Eine Ecke, in der sich die Seitenwandfläche und die Außenfläche des Werkstücks treffen, ist als eine stumpfwinklige Ecke definiert, und eine Ecke, in der sich die Seitenwandfläche und Innenfläche des Werkstücks treffen, ist als eine spitzwinklige Ecke definiert.
Bei dem Bearbeitungsverfahren gemäß der Ausführungsform wird im Vorbearbeitungsschritt ein erstes Fräswerkzeug als Fräswerkzeug verwendet, und die erste Seitenwandfläche wird durch Drehen des ersten Fräswerkzeugs gebildet, sodass die Schneidkanten das Werkstück von der spitzwinkligen Ecke bis zur stumpfwinkligen Ecke schneiden. Im Nachbearbeitungsschritt wird als Fräswerkzeug ein zweites Fräswerkzeug verwendet, dessen Schneidkanten gegenüber den Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs umgekehrt sind, und die zweite Seitenwandfläche wird durch Drehen des zweiten Fräswerkzeugs gebildet, um zu bewirken, dass die Schneidkanten das Werkstück von der spitzwinkligen Ecke zur stumpfwinkligen Ecke schneiden. Eines der Merkmale des Bearbeitungsverfahrens gemäß der Ausführungsform ist, dass im Vorbearbeitungsschritt, während der Bildung der ersten Seitenwandfläche, eine Schnittzugabe auf der zweiten Seitenwandfläche verbleibt. Anschließend wird im Nachbearbeitungsschritt die zweite Seitenwandfläche durch Schneiden der Schnittzugabe gebildet. Im Nachfolgenden wird das Bearbeitungsverfahren gemäß der Ausführungsform mit Bezug auf 1 bis 5 beschrieben. Wie hierin verwendet, bezieht sich die Schnittzugabe auf einen Abschnitt, der nicht bearbeitet wurde und auf der zweiten Seitenwandfläche verbleibt.
Im Nachfolgenden wird ein Beispiel beschrieben, in dem das Bearbeitungsverfahren gemäß der Ausführungsform zur Bearbeitung eines nicht gesinterten Grünlings verwendet wird, um eine Sinterkomponente, wie in 1 gezeigt, herzustellen. Die in 1 dargestellte Sinterkomponente ist ein Planetenträger 1, der in Automobilgetrieben eingesetzt wird. Der Planetenträger 1 umfasst ein Paar scheibenförmiger Plattenabschnitte 11 und 12, die einander gegenüberliegen und in einem Abstand zueinander angeordnet sind, sowie eine Vielzahl von (in diesem Beispiel drei) Säulenabschnitten 13, die die Plattenabschnitte 11 und 12 verbinden. Zwischen den Säulenabschnitten 13 sind mehrere (in diesem Beispiel drei) Öffnungen 20 ausgebildet. Dabei wird die Seite des Plattenabschnitts 11 als obere Seite und die Seite des Plattenabschnitts 12 als untere Seite definiert. In der Mitte der oberen Fläche des Plattenabschnitts 11 ist ein Zahnrad 15 mit einem Wellenloch vorgesehen. Kerbverzahnungen 15s sind an der Innenumfangsfläche des Zahnrads 15 ausgebildet. Zahnradzähne 16 sind an der Außenumfangsfläche des Plattenabschnitts 12 ausgebildet. Planetenräder (nicht dargestellt) sind drehbar in den Öffnungen 20 vorgesehen.
Ein Werkstück bildet, bevor es in die in 1 dargestellte Form des Planetenträgers 1 bearbeitet wird, ein Grünling 10 für den Planetenträger, wie im unteren Teil der 2 gezeigt. Der Grünling 10 weist eine Konfiguration auf, bei der die scheibenförmigen Plattenabschnitte 11 und 12 an beiden Enden eines Körperabschnitts 31 mit einer kreisförmigen Rohrform ausgebildet sind, und das Zahnrad 15 mit dem Wellenloch ist auf der oberen Fläche des Plattenabschnitts 11 vorgesehen. Der in 2 gezeigte Grünling 10 wird unter Verwendung eines Bearbeitungszentrums hergestellt, um einen Grünling 100 mit kreisförmiger Rohrform einer Bearbeitung, wie Schneiden und Bohren, zu unterziehen und den Grünling 100 als einen einzelnen Körper nachzuschneiden. Somit werden der Körperabschnitt 31 und die Plattenabschnitte 11 und 12 des Grünlings 10 einstückig gebildet. Eine Außenumfangsfläche 31o und eine Innenumfangsfläche 31i werden durch Bearbeiten des Körperabschnitts 31 des Grünlings 10 gebildet.
Der Grünling 100, der im oberen Teil der 2 dargestellt ist, wird durch einachsiges Pressen von Rohmaterialpulver, das ein Metallpulver enthält, mit einer Matrize hergestellt. Die Kerbverzahnung 15s wird an der Innenumfangsfläche des Zahnrads 15 gebildet, und die Zahnradzähne 16 werden an der Außenumfangsfläche des Plattenabschnitts 12 durch die Matrize gebildet. Der Druck (Anpressdruck) während des Pressformens kann 600 MPa oder mehr, und ferner 1.000 MPa oder mehr, betragen. Durch Erhöhen des Kontaktdrucks kann die relative Dichte des Grünlings 100 erhöht werden. Folglich kann die relative Dichte eines Sinterkörpers, der durch Sintern erhalten wird, erhöht werden, um dadurch seine Festigkeit zu erhöhen. Der obere Grenzwert des Kontaktdrucks ist auf keinen bestimmten begrenzt. Beispielsweise beträgt der obere Grenzwert des Kontaktdrucks 1200 MPa oder weniger. Die relative Dichte des Grünlings 100 kann 85 % oder mehr, und ferner 90 % oder mehr, betragen. Wie hierin verwendet, bezieht sich die „relative Dichte“ auf die tatsächliche Dichte relativ zu der wahren Dichte (der Prozentsatz von [gemessene Dichte/wahre Dichte]). Die wahre Dichte bezieht sich auf die Dichte des für das Rohmaterialpulver verwendeten Metallpulvers.
<Metallpulver>
Das für das Rohmaterialpulver verwendete Metallpulver ist ein Hauptwerkstoff, aus dem die Sinterkomponente besteht. Beispiele für das Metallpulver sind Pulver verschiedener Metallarten, wie Eisen und eine Eisenlegierung, die hauptsächlich aus Eisen (ein Material auf Eisenbasis) besteht, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, die hauptsächlich aus Aluminium (ein Material auf Aluminiumbasis) besteht, und Kupfer oder eine Kupferlegierung, die hauptsächlich aus Kupfer (ein Material auf Kupferbasis) besteht. Für mechanische Komponenten, wie Planetenträger, werden typischerweise Puder auf Eisenbasis, wie beispielsweise reine Eisenpulver oder Eisenlegierungspulver, verwendet. Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „im Wesentlichen bestehend aus“, dass ein Material als Komponente ein Element in einer Höhe von mehr als 50 Massen%, vorzugsweise 80 Massen% oder mehr, und noch bevorzugter 90 Massen% oder mehr, enthält. Beispiele der Eisenlegierung umfassen eine Legierung, die wenigstens ein Legierungselement ausgewählt aus Cu, Ni, Sn, Cr, Mo, Mn und C enthält. Die zuvor beschriebenen Legierungselemente tragen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Sinterkomponente bei, die aus dem Material auf Eisenbasis gebildet ist. Von den zuvor beschriebenen Legierungselementen können Cu, Ni, Sn, Cr, Mn und Mo in einer Gesamtmenge von 0,5 bis einschließlich 6,0 Massen% und ferner 1,0 bis einschließlich 3,0 Massen% enthalten sein. Der Gehalt an C kann 0,2 Massen% mit einschließlich 2,0 Massen%, und ferner 0,4 Massen% bis einschließlich 1,0 Massen% enthalten. Das verwendete Metallpulver kann ein Eisenpulver sein, und dem Eisenpulver kann Pulver aus jedem der zuvor beschriebenen Legierungselemente (Legierungspulver) zugesetzt werden. In einem solchen Fall reagiert Eisen mit dem Legierungselement, wenn der bearbeitete Grünling gesintert wird, wodurch dieser legiert wird. Der Gehalt des Legierungselements kann entsprechend der Anwendung und der Spezifikation der hergestellten Sinterkomponente angemessen bestimmt werden.
Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Metallpulvers kann größer als oder gleich 20 µm sein, und ferner innerhalb eines Bereichs von mehr als oder gleich 50 µm bis weniger als oder gleich 150 µm liegen. Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Metallpulvers innerhalb des obigen Bereichs liegt, kann das Metallpulver leicht bearbeitet und geformt werden. Der mittlere Teilchendurchmesser des Metallpulvers ist der mittlere Teilchendurchmesser von Teilchen, die in dem Metallpulver enthalten sind, und ist ein mittlerer Durchmesser (D50), bei dem ein kumulatives Volumen in einer volumetrischen Teilchengrößenverteilung, gemessen mit einem Laserbeugungsteilchengrößenverteilungsmessgerät, 50 % beträgt.
<Einzelheiten des Bearbeitungsverfahrens>
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Grünling 10 für den Planetenträger, wie im unteren Teil der 2 gezeigt, als ein Werkstück verwendet, und der Körperabschnitt 31 des Grünlings 10 wird durch ein Fräswerkzeug 40 geschnitten, um dadurch die Öffnungen 20 (siehe 3) durch die Innen- und Außenflächen des Körperabschnitts 31 zu bilden. Der Grünling 10 wird auf einem Auflagetisch (nicht dargestellt) befestigt, wobei sich der Plattenabschnitt 11 auf der Oberseite und der Plattenabschnitt 12 auf der Unterseite befindet. Das Fräswerkzeug 40 hat Schneidkanten 45 am Außenumfang, und die Schneidkanten 45 sind an einer Drehwelle 46 so angebracht, dass sie dem Körperabschnitt 31 des Grünlings 10 gegenüberliegen. Das Fräswerkzeug 40 kann in radialer Richtung (horizontale Richtung) relativ zum Grünling 10 bewegt werden. In diesem Beispiel wird die Außenumfangsfläche 31o des Körperabschnitts 31 als Außenfläche und die Innenumfangsfläche 31i als Innenfläche betrachtet. Das Fräswerkzeug 40 tritt von der Seite der Außenumfangsfläche 31o des Körperabschnitts 31 ein.
<Fräswerkzeug>
Das in 2 dargestellte Fräswerkzeug 40 ist ein Fräser mit den Schneidkanten 45 am Außenumfang. In diesem Beispiel wird ein Scheibenfräser als Fräswerkzeug 40 verwendet. Die Schneidkanten 45 sind aus Hartmetall, Hochleistungsschnellarbeitsstahl, Cermet oder Ähnlichem gebildet.
Die Vielzahl von Schneidkanten 45 (Schneideinsatz) ist am Außenumfang eines scheibenförmigen Körpers des Schneidwerkzeugs 40 (Scheibenfräser) in Drehrichtung ausgebildet. In diesem Beispiel ist das Fräswerkzeug 40 ein sogenannter Fräser mit Kreuzverzahnung, bei dem die Vielzahl von Schneidkanten 45 in Umfangsrichtung angeordnet und abwechselnd in Dickenrichtung des Fräswerkzeugs 40 versetzt ist. In der Mitte des Fräswerkzeugs 40 ist ein Loch (boss hole) ausgebildet, in dem die Drehwelle 46 befestigt ist. Die Drehwelle 46 bewirkt die Drehung des Fräswerkzeugs 40. Die Größe des Fräswerkzeugs 40 kann entsprechend der Größe (Länge in Umfangsrichtung) der zu bildenden Öffnungen 20 (siehe 3) gewählt werden. Das Fräswerkzeug 40 kann einen Außendurchmesser D von 30 mm oder mehr bis 130 mm oder weniger und eine Dicke L von 4 mm oder mehr bis 16 mm oder weniger aufweisen. In diesem Beispiel beträgt der Außendurchmesser D 100 mm und die Dicke L 12 mm.
Im Nachfolgenden wird der Vorbearbeitungsschritt und der Nachbearbeitungsschritt mit Bezug auf 3 bis 5 beschrieben. 3 zeigt eine Querschnittsansicht des Körperabschnitts 31 des Grünlings 10 vor der Bildung einer Öffnung 20. Die gestrichelten Linien in 3 kennzeichnen eine erste Seitenwandfläche 21 und eine zweite Seitenwandfläche 22 der zu bildenden Öffnung 20. Ferner kennzeichnet in den Figuren O einen Mittelpunkt des Körperabschnitts 31, P einen Mittelpunkt in der Umfangsrichtung der Öffnung 20, X eine Mittellinie, die durch OP verläuft, O₁ einen Drehmittelpunkt eines ersten Fräswerkzeugs 41 und O₂ einen Drehmittelpunkt eines zweiten Fräswerkzeugs 42. Der Mittelpunkt O des Körperabschnitts 31 fällt mit dem Mittelpunkt der Außenumfangsfläche 31o zusammen.
Wie in 3 gezeigt, sind die erste Seitenwandfläche 21 und die zweite Seitenwandfläche 22 der Öffnung 20 kreisbogenförmig ausgebildet. Wenn die Öffnung 20 im Körperabschnitt 31 gebildet wird, weisen die stumpfwinkligen Ecken 21a und 22a, die von der ersten Seitenwandfläche 21 oder der zweiten Seitenwandfläche 22 und der Außenumfangsfläche 31o gebildet werden, stumpfe Winkel auf, und die spitzwinkligen Ecken 21b und 22b, die von der ersten Seitenwandfläche 21 oder der zweiten Seitenwandfläche 22 und der Innenumfangsfläche 31i gebildet werden, weisen spitze Winkel auf (siehe auch 5).
(Vorbearbeitungsschritt)
Im Vorbearbeitungsschritt wird, wie in 4 gezeigt, das erste Fräswerkzeug 41 verwendet und die erste Seitenwandfläche 21 durch Drehen des ersten Fräswerkzeuges 41 derart gebildet, dass die Schneidkanten 45 den Körperabschnitt von der spitzwinkligen Seite (die Seite, auf der die spitzwinklige Ecke 21b ausgebildet ist) bis zur stumpfwinkligen Seite (die Seite, auf der die stumpfwinklige Ecke 21a gebildet wird) schneiden. Das erste Fräswerkzeug 41 ist ein Kreuzverzahnungsscheibenfräser, wie zuvor beschrieben, der sich nach rechts (im Uhrzeigersinn) dreht. Ein Drehmittelpunkt O₁ des Fräswerkzeugs 41 wird an Position festgelegt, die von der Mittellinie X in Richtung der Seite der ersten Seitenwandfläche 21 (in Richtung der rechten Seite in 4) verschoben ist.
Wenn das erste Fräswerkzeug 41 zum Schneiden verwendet wird, wird das erste Fräswerkzeug 41 horizontal parallel zur Mittellinie X bewegt und dringt von der Seite der Außenumfangsfläche 31o des Körperabschnitts 31 ein, wobei das Drehmittelpunkt O₁ zur Seite der ersten Seitenwandfläche 21 hin verschoben wird. Dementsprechend wird der Körperabschnitt 31 von den Schneidkanten 45 des Fräswerkzeugs 41 geschnitten und dadurch die erste Seitenwandfläche 21, die eine Öffnung 20 definiert, gebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird die erste Seitenwandfläche 21 mit einer kreisbogenförmigen Form entlang der Rotationsbahn (in 4 durch eine lang-gestrichelte doppelt-kurz-gestrichelte Linie dargestellt) der Schneidkanten 45 des Fräswerkzeugs 41 gebildet. Wenn ferner die stumpfwinklige Ecke 21a mit einem stumpfen Winkel, der durch die erste Seitenwandfläche 21 und die Außenumfangsfläche 31o gebildet wird, und die spitzwinklige Ecke 21b mit einem spitzen Winkel, der durch die erste Seitenwandfläche 21 und die Innenumfangsfläche 31i gebildet wird, gebildet. Der Krümmungsradius der ersten Seitenwandfläche 21 wird durch den Außendurchmesser D des Fräswerkzeugs 41 bestimmt.
Ferner wird die erste Seitenwandfläche 21 gebildet, während auf der zweiten Seitenwandfläche 22 eine Schnittzugabe 24 stehengelassen wird (in 4 durch Kreuzschraffur dargestellt). In diesem Beispiel wird durch Einstellen des Drehmittelpunkts O₁ des ersten Fräswerkzeugs 41 auf eine Position, die in Richtung der ersten Seitenwandfläche 21 verschoben ist, die vorbestimmte Schnittzugabe 24 auf der zweiten Seitenwandfläche 22 belassen. Wenn das Fräswerkzeug 41 zum Schneiden verwendet wird, wird der Körperabschnitt 31 auf der ersten Seitenwandfläche 21 von den Schneidkanten 45 des Fräswerkzeugs 41 geschnitten und gleichzeitig wird der Körperabschnitt 31 auf der zweiten Seitenwandfläche 22 geschnitten. Im Gegensatz zur Seite der ersten Seitenwandfläche 21, wird der Körperabschnitt 31 auf der Seite der zweiten Seitenwandfläche 22 durch die Schneidkanten 45 von der stumpfwinkligen Seite zur spitzwinkligen Seite geschnitten. Dies kann dazu führen, dass eine spitzwinklige Ecke 24b der Schnittzugabe 24 absplittert. Die Dicke (die Länge in der Umfangsrichtung) der Schnittzugabe 24 wird auf eine Dicke eingestellt, die verhindert, dass Späne auf der Schnittzugabe 24 nicht auf die zweite Seitenwandfläche 22 gelangen können.
Die Dicke der Schnittzugabe 24 kann durch einen Verschiebungsbetrag d₁ des Drehmittelpunkts O₁ des Fräswerkzeugs 41 eingestellt werden. Der Verschiebungsbetrag d₁ des Fräswerkzeugs 41 kann entsprechend eingestellt werden, um zu verhindern, dass Späne auf dem Schnittzuschlag 24 die zweite Seitenwandfläche 22 erreichen. Zum Beispiel kann der Verschiebungsbetrag d₁ 1 mm oder mehr, und ferner 2 mm oder mehr betragen. In diesem Beispiel ist der Verschiebungsbetrag d₁ des Fräswerkzeugs 41 auf 3 mm eingestellt. Der obere Grenzwert des Verschiebungsbetrags d₁ des Fräswerkzeugs 41 kann in Abhängigkeit von der Größe der zu bildenden Öffnung 20 variieren. Beispielsweise beträgt der obere Grenzwert 6 mm oder weniger, und ferner 5 mm oder weniger.
(Nachbearbeitungsschritt)
Im Nachbearbeitungsschritt wird, wie in 5 gezeigt, das zweite Fräswerkzeug 42 verwendet und die zweite Seitenwandfläche 22 durch Drehen des zweiten Fräswerkzeugs 42 derart gebildet, dass die Schneidkanten 45 den Körperabschnitt 31 von der spitzwinkligen Seite (Seite, auf der die spitzwinklige Ecke 22b gebildet wird) bis zur stumpfwinkligen Seite (Seite, auf der die stumpfwinklige Ecke 22a gebildet wird) schneiden. Das zweite Fräswerkzeug 42 ist ein Kreuzverzahnungsscheibenfräser, wie das erste Fräswerkzeug 41, das in dem zuvor beschriebenen Vorbearbeitungsschritt verwendet wird (siehe 4). Die Schneidkanten 45 sind gegenüber jenen des ersten Schneidwerkzeugs 41 umgekehrt. Das zweite Schneidwerkzeug 42 dreht sich im Hinblick auf das erste Schneidwerkzeug 41 in die umgekehrte Richtung, d. h., es dreht sich nach links (gegen den Uhrzeigersinn). Das zweite Fräswerkzeug 42 ist, wie in 5 gezeigt, ein Scheibenfräser, der die gleiche Form und Größe wie das erste Fräswerkzeug 41 aufweist, der aber umgedreht und an der Drehwelle 46 befestigt ist. Ein Drehmittelpunkt O₂ des Fräswerkzeugs 42 wird an einer Position festgelegt, die von der Mittellinie X in Richtung der Seite der zweiten Seitenwandfläche 22 (in Richtung der linken Seite in 4) verschoben ist.
Wenn das zweite Fräswerkzeug 42 zum Schneiden verwendet wird, wird das zweite Fräswerkzeug 42 horizontal parallel zur Mittellinie X bewegt und dringt von der Seite der Außenumfangsfläche 31o des Körperabschnitts 31 ein, wobei das Drehmittelpunkt O₂ in Richtung der Seite der zweiten Seitenwandfläche 22 verschoben wird. Dementsprechend wird die Schnittzugabe 24 (siehe 4) durch die Schneidkanten 45 des Fräswerkzeugs 42 geschnitten, und die erste Seitenwandfläche 21, die die Öffnung 20 definiert, wird dadurch gebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird die zweite Seitenwandfläche 22 mit einer Kreisbogenform entlang der Rotationsbahn (in 5 durch eine lang-gestrichelte doppelt-kurz-gestrichelte Linie dargestellt) der Schneidkanten 45 des Fräswerkzeugs 42 gebildet. Ferner werden die stumpfwinklige Ecke 22a mit einem stumpfen Winkel, der durch die zweite Seitenwandfläche 22 und die Außenumfangsfläche 31o gebildet wird, und die spitzwinklige Ecke 22b mit einem spitzen Winkel, der durch die zweite Seitenwandfläche 22 und die Innenumfangsfläche 31i gebildet wird, gebildet.
In diesem Beispiel ist der Außendurchmesser D des zweiten Fräswerkzeugs 42 gleich wie der des ersten Fräswerkzeugs 41, und ein Verschiebungsbetrag d₂ des Drehmittelpunkts O₂ des Fräswerkzeugs 42 wird auf den gleichen Wert (3 mm) wie der Verschiebungsbetrag d₁ (siehe 4) des Fräswerkzeugs 41 eingestellt. Daher ist der Krümmungsradius der zweiten Seitenwandfläche 22 derselbe wie der der ersten Seitenwandfläche 21, und die erste Seitenwandfläche 21 und die zweite Seitenwandfläche 22 sind symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie X ausgebildet. Ferner wird das Drehmittelpunkt O₂ des Fräswerkzeugs 42 auf eine Position eingestellt, die in Richtung der zweiten Seitenwandfläche 22 relativ zum Drehmittelpunkt O₁ des Fräswerkzeugs 41 verschoben ist. Dementsprechend wird die erste Seitenwandfläche 21 nicht von den Schneidkanten 45 des Fräswerkzeugs 42 geschnitten.
Mit den zuvor beschriebenen Schritten wird die Öffnung 20 im Körperabschnitt 31 des Grünlings 10 gebildet. Wenn die Höhe der zu bildenden Öffnung 20 in der Richtung von oben nach unten kleiner als die Dicke L der Fräswerkzeuge 41 und 42 ist, werden die Höhenpositionen der Fräswerkzeuge 41 und 42 angepasst, und der Körperabschnitt 31 wird wiederholt geschnitten, bis die Höhe der Öffnung 20 im Vorbearbeitungsschritt und im Nachbearbeitungsschritt eine bestimmte Höhe erreicht. Durch die Bildung der restlichen Öffnungen 20 auf die zuvor beschriebene Weise wird der Planetenträger 1 mit einer Konfiguration hergestellt, bei der die Öffnungen 20 zwischen den Säulenabschnitten 13, wie in 5 gezeigt, gebildet werden.
Nach der Bearbeitung wird der Grünling 10 gesintert. Als Ergebnis wird ein Sinterkörper als Planetenträger 1 erhalten. Als Sinterbedingungen können bekannte, für die Zusammensetzung des Metallpulvers geeignete Bedingungen verwendet werden. Wenn es sich bei dem Metallpulver beispielsweise um ein Pulver auf Eisenbasis handelt, kann die Sintertemperatur größer als oder gleich 1.100 °C bis kleiner als oder gleich 1.400 °C, und ferner größer als oder gleich 1.200 °C bis kleiner als oder gleich 1.300 °C sein. Die Sinterzeit kann größer als oder gleich 15 Minuten bis kleiner als oder gleich 150 Minuten, und ferner größer als oder gleich 20 Minuten bis kleiner als oder gleich 60 Minuten sein.
<Wirkung der Ausführungsformen>
Das Bearbeitungsverfahren gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsformen zeigt folgenden Effekt.
Wenn eine Öffnung 20 im Grünling 10 gebildet wird, wird im Vorbearbeitungsschritt (siehe 4) das erste Fräswerkzeug 41 verwendet und die erste Seitenwandfläche 21 durch Drehen des Fräswerkzeugs 41 gebildet, sodass die Schneidkanten 45 den Körperabschnitt vom spitzen Winkel bis zum stumpfen Winkel schneiden. Anschließend wird im Nachbearbeitungsschritt (siehe 5) das zweite Fräswerkzeug 42 verwendet und die zweite Seitenwandfläche 22 durch Drehen des zweiten Fräswerkzeugs 42 gebildet, sodass die Schneidkanten 45 den Körperabschnitt vom spitzen Winkel zum stumpfen Winkel schneiden. Da sowohl die erste Seitenwandfläche 21 als auch die zweite Seitenwandfläche 22 durch die Schneidkanten 45 von der Seite des spitzen Winkels bis zur Seite des stumpfen Winkels geschnitten werden, ist es möglich, Absplitterungen an den spitzwinkligen Ecken 21 b und 22b der ersten Seitenwandfläche 21 und der zweiten Seitenwandfläche 22 zu minimieren. Ferner wird im Vorbearbeitungsschritt die Schnittzugabe 24 auf der zweiten Seitenfläche 22 belassen, und im Nachbearbeitungsschritt wird die Schnittzugabe 24 der zweiten Seitenwandfläche 22 geschnitten. Selbst wenn also die spitzwinklige Ecke 24b auf der zweiten Seitenwandfläche, aus der die Schneidkanten 45 austreten, absplittert, wird die abgesplitterte spitzwinklige Ecke 24b der Schnittzugabe 24 entfernt. Dementsprechend verbleibt kein Span an der spitzwinkligen Ecke 22b der zweiten Seitenwandfläche 22.
Ferner kann durch den Einsatz der Kreuzverzahnungsscheibenfräser als erstes und zweites Fräswerkzeug 41 und 42 der Schnittwiderstand verringert und damit das Auftreten von Spänen minimiert werden.
[Anwendung der Ausführungsformen
Das Bearbeitungsverfahren gemäß der Ausführungsformen kann vorzugsweise verwendet werden, um Öffnungen in einem nicht gesinterten Grünling zu bilden. Beispielsweise kann das Bearbeitungsverfahren gemäß der Ausführungsformen auf ein gesintertes Bauteil, wie z. B. einen Planetenträger, angewendet werden.
Ferner sind die folgenden Aspekte mit Bezug auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart.
[Aspekt 1]
Ein Verfahren zur Herstellung eines Planetenträgers, der eine Vielzahl von Säulenabschnitten und Plattenabschnitten aufweist, wobei die Plattenabschnitte an beiden Enden der Säulenabschnitte gebildet werden und Öffnungen zwischen den Säulenabschnitten gebildet werden, wobei das Verfahren umfasst:

einen Herstellungsschritt zur Herstellung eines Grünlings durch einstückiges Formen der Plattenabschnitte an beiden Enden eines Körperabschnitts mit einer kreisförmigen Rohrform;
einen Bearbeitungsschritt zum Bilden der Öffnungen durch den Körperabschnitt unter Verwendung eines Fräswerkzeugs, um den Körperabschnitt des Grünlings zu schneiden, um die Säulenabschnitte zwischen den Öffnungen zu bilden; und
einen Sinterschritt zum Sintern des bearbeiteten Grünlings,
wobei in dem Bearbeitungsschritt unter inneren Wandflächen, die eine Öffnung definieren, jeweilige Schnittflächen als eine erste Seitenwandfläche und eine zweite Seitenwandfläche definiert sind, wobei die jeweiligen Schnittflächen durch Schneidkanten an einem Außenumfang des Fräswerkzeugs geschnitten werden und die zweite Seitenwandfläche der ersten Seitenwandfläche gegenüberliegt, wobei eine Seite, von der das Fräswerkzeug eindringt, als eine Außenumfangsfläche des Körperabschnitts definiert ist, eine der Umfangsfläche gegenüberliegende Fläche als Innenumfangsfläche des Körperabschnitts definiert ist, eine Ecke, an der sich die erste Seitenwandfläche oder die zweite Seitenwandfläche und die Außenumfangsfläche treffen, als stumpfwinklige Ecke definiert ist, eine Ecke, an der sich die erste Seitenwandfläche oder die zweite Seitenwandfläche und die Innenumfangsfläche treffen, als spitzwinklige Ecke definiert ist, und das Fräswerkzeug ein erstes Fräswerkzeug und ein zweites Fräswerkzeug enthält, und
wobei der Bearbeitungsschritt umfasst
einen Vorbearbeitungsschritt, bei dem das erste Fräswerkzeug verwendet wird und die erste Seitenwandfläche durch Drehen des ersten Fräswerkzeugs so geformt wird, dass die Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs den Körperabschnitt von der spitzwinkligen Ecke bis zur stumpfwinkligen Ecke schneiden, während eine Schnittzugabe auf der zweiten Seitenwandfläche verbleibt; und
einen Nachbearbeitungsschritt, bei dem das zweite Fräswerkzeug verwendet wird, dessen Schneidkanten gegenüber den Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs umgekehrt sind, und bei dem die zweite Seitenwandfläche durch Drehen des zweiten Fräswerkzeugs so geformt wird, dass die Schneidkanten des zweiten Fräswerkzeugs die Schnittzugabe von der spitzwinkligen Ecke zur stumpfwinkligen Ecke schneiden.

In dem zuvor beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Planetenträgers gemäß Aspekt 1 ist es möglich, eine Öffnung in dem Körperabschnitt des Grünlings zu bilden, ohne dass die Seitenwandflächen der Öffnung absplittern. Dementsprechend kann ein Planetenträger ohne Späne an den Seitenwandflächen eines jeden Säulenabschnitts hergestellt werden. Ferner können die Säulenabschnitte und die beiden Plattenabschnitte einstückig ausgebildet werden.
[Aspekt 2]
Der Planetenträger, hergestellt durch das Verfahren gemäß Aspekt 1.
Der Planetenträger gemäß Aspekt 2 weist keine Späne an den Seitenwandflächen eines jeden Säulenabschnitts auf. Ferner können die Säulenabschnitte und die beiden Plattenabschnitte einstückig ausgebildet werden.
Bezugszeichenliste

1: Planetenträger (Sinterkomponente)
10: Grünling (Werkstück)
100: Grünling
11, 12: Plattenabschnitte
13: Spaltenabschnitt
15: Zahnrad
15s: Kerbverzahnung
16: Zahnradzähne
20: Öffnung
21: erste Seitenwandfläche
22: zweite Seitenwandfläche
21a, 22a: stumpfwinklige Ecken
21b, 22b, 24b: spitzwinklige Ecken
24: Schnittzugabe
31: Körperabschnitt
31o: Außenumfangsfläche
31i: Innenumfangsfläche
40: Fräswerkzeug
41: erstes Fräswerkzeug
42: zweites Fräswerkzeug
45: Schneidkanten
46: Drehwelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017 [0002]

Claims

Bearbeitungsverfahren zum Bilden einer Öffnung durch ein Werkstück, das als Grünling dient, durch Bewegen eines Fräswerkzeugs in einer radialen Richtung relativ zum Werkstück, wobei unter den inneren Wandflächen, die die Öffnung definieren, jeweilige Schnittflächen als eine erste Seitenwandfläche und eine zweite Seitenwandfläche definiert sind, wobei die jeweiligen Schnittflächen durch Schneidkanten an einem Außenumfang des Fräswerkzeugs geschnitten werden und die zweite Seitenwandfläche der ersten Seitenwandfläche gegenüberliegt, wobei eine Seite, von der das Fräswerkzeug eindringt, als eine Außenumfangsfläche des Werkstücks definiert ist, eine der Außenumfangsfläche gegenüberliegende Fläche als eine Innenumfangsfläche des Werkstücks definiert ist, eine Ecke, in der sich die erste Seitenwandfläche oder die zweite Seitenwandfläche und die Außenumfangsfläche treffen, als eine stumpfwinklige Ecke definiert ist, eine Ecke, in der sich die erste Seitenwandfläche oder die zweite Seitenwandfläche und die Innenumfangsfläche treffen, als eine spitzwinklige Ecke definiert ist, und das Fräswerkzeug ein erstes Fräswerkzeug und ein zweites Fräswerkzeug umfasst, wobei das Verfahren umfasst: einen Vorbearbeitungsschritt, bei dem das erste Fräswerkzeug verwendet wird und die erste Seitenwandfläche durch Drehen des ersten Fräswerkzeugs so geformt wird, dass die Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs den Körperabschnitt von der spitzwinkligen Ecke bis zur stumpfwinkligen Ecke schneiden, während eine Schnittzugabe auf der zweiten Seitenwandfläche verbleibt; und einen Nachbearbeitungsschritt, bei dem das zweite Fräswerkzeug verwendet wird, dessen Schneidkanten gegenüber den Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs umgekehrt sind, und bei dem die zweite Seitenwandfläche durch Drehen des zweiten Fräswerkzeugs so geformt wird, dass die Schneidkanten der zweiten Seitenwandfläche die Schnittzugabe von der spitzwinkligen Ecke zur stumpfwinkligen Ecke schneiden.
Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Fräswerkzeug und das zweite Fräswerkzeug Fräser mit Kreuzverzahnung sind.
Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Werkstück ein Grünling für einen Planetenträger ist.
Bearbeitungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei im Vorbearbeitungsschritt ein Drehmittelpunkt des ersten Fräswerkzeugs auf einer Seite angeordnet ist, die relativ zu einer Mittellinie, die durch eine Mitte in einer Umfangsrichtung der Öffnung und eine Mitte der Außenumfangsfläche verläuft, näher an der ersten Seitenwandfläche liegt, und wobei im Nachbearbeitungsschritt ein Drehmittelpunkt des zweiten Fräswerkzeugs auf einer Seite angeordnet ist, die relativ zur Mittellinie näher an der zweiten Seitenwandfläche liegt.
Verfahren zur Herstellung eines Planetenträgers, der eine Vielzahl von Säulenabschnitten und Plattenabschnitten aufweist, wobei die Plattenabschnitte an beiden Enden der Säulenabschnitte gebildet werden und Öffnungen zwischen den Säulenabschnitten gebildet werden, wobei das Verfahren umfasst: einen Herstellungsschritt zur Herstellung eines Grünlings durch einstückiges Formen der Plattenabschnitte an beiden Enden eines Körperabschnitts mit einer kreisförmigen Rohrform; einen Bearbeitungsschritt zum Bilden der Öffnungen durch den Körperabschnitt unter Verwendung eines Fräswerkzeugs, um den Körperabschnitt des Grünlings zu schneiden, um so die Säulenabschnitte zwischen den Öffnungen zu bilden; und einen Sinterschritt zum Sintern des bearbeiteten Grünlings, wobei in dem Bearbeitungsschritt unter inneren Wandflächen, die eine Öffnung definieren, jeweilige Schnittflächen als eine erste Seitenwandfläche und eine zweite Seitenwandfläche definiert sind, wobei die jeweiligen Schnittflächen durch Schneidkanten an einem Außenumfang des Fräswerkzeugs geschnitten werden und die zweite Seitenwandfläche der ersten Seitenwandfläche gegenüberliegt, wobei eine Seite, von der das Fräswerkzeug eindringt, als eine Außenumfangsfläche des Körperabschnitts definiert ist, eine der Außenumfangsfläche gegenüberliegende Fläche als Innenumfangsfläche des Körperabschnitts definiert ist, eine Ecke, an der sich die erste Seitenwandfläche oder die zweite Seitenwandfläche und die Außenumfangsfläche treffen, als stumpfwinklige Ecke definiert ist, eine Ecke, an der sich die erste Seitenwandfläche oder die zweite Seitenwandfläche und die Innenumfangsfläche treffen, als spitzwinklige Ecke definiert ist, und das Fräswerkzeug ein erstes Fräswerkzeug und ein zweites Fräswerkzeug enthält, und wobei der Bearbeitungsschritt umfasst einen Vorbearbeitungsschritt, bei dem das erste Fräswerkzeug verwendet wird und die erste Seitenwandfläche durch Drehen des ersten Fräswerkzeugs so geformt wird, dass die Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs den Körperabschnitt von der spitzwinkligen Ecke bis zur stumpfwinkligen Ecke schneiden, während eine Schnittzugabe auf der zweiten Seitenwandfläche verbleibt; und einen Nachbearbeitungsschritt, bei dem das zweite Fräswerkzeug verwendet wird, dessen Schneidkanten gegenüber den Schneidkanten des ersten Fräswerkzeugs umgekehrt sind, und bei dem die zweite Seitenwandfläche durch Drehen des zweiten Fräswerkzeugs so geformt wird, dass die Schneidkanten des zweiten Fräswerkzeugs die Schnittzugabe von der spitzwinkligen Ecke zur stumpfwinkligen Ecke schneiden.
Verfahren zur Herstellung des Planetenträgers nach Anspruch 5, wobei im Vorbearbeitungsschritt ein Drehmittelpunkt des ersten Fräswerkzeugs auf einer Seite angeordnet ist, die relativ zu einer Mittellinie, die durch eine Mitte in einer Umfangsrichtung der Öffnung und eine Mitte der Außenumfangsfläche verläuft, näher an der ersten Seitenwandfläche liegt, und wobei im Nachbearbeitungsschritt ein Drehmittelpunkt des zweiten Fräswerkzeugs auf einer Seite angeordnet ist, die relativ zur Mittellinie näher an der zweiten Seitenwandfläche liegt.
Planetenträger, umfassend: eine Vielzahl von Plattenabschnitten; und Säulenabschnitte, die die Vielzahl der Plattenabschnitte verbinden; und wobei die Säulenabschnitte jeweils eine Außenumfangsfläche, eine Innenumfangsfläche und Seitenwandflächen aufweisen, die Seitenwandflächen jeweils kreisbogenförmig ausgebildet sind, wobei die Kreisbogenform in einem Querschnitt senkrecht zu einer Welle des Planetenträgers einen Mittelpunkt auf einer Außenumfangsseite aufweist, und die Vielzahl der Plattenabschnitte und der Säulenabschnitte einstückig als ein einziger Sinterkörper ausgebildet sind.