DE4034516C2 - Verfahren zur Herstellung von Werkstücken mit im wesentlichen kreisringförmiger Grundform, die auf einer Umfangsfläche mit Ausnehmungen versehen sind - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken mit im wesentlichen kreisringförmigen Grundformen, die auf einer Umfangsfläche mit Ausnehmungen versehen sind, bei dem wenigstens ein mit wenigstens einer Schneide versehenes Werkzeug periodisch hin- und hergehend im wesentlichen radial gegen die mit den Ausnehmungen zu versehende Oberfläche geführt und das Werkstück mit einer an die periodische Bewegung der Werkzeugschneide angepaßten Drehzahl um die Werkstückachse rotiert.

Die industrielle Herstellung von fensterförmigen Ausnehmungen, wie sie beispielsweise Käfigringe zur Führung der Wälzkörper in Wälzlagern aufweisen, oder taschenförmigen Ausnehmungen, wie sie beispielsweise an den Kalotten und den Sternen für Gleichlaufgelenke herzustellen sind, erforderte bisher kostspielige Sondermaschinen. Fensterartige Ausnehmungen waren durch eine Zieh- oder Stoßbearbeitung herzustellen, wobei unsymmetrische Fensteranordnungen praktisch nur durch einen Stoß- bzw. Stanzvorgang herzustellen waren. Die Taschen an Gleichlaufgelenken wurden mit Profilfräsen bzw. Profilschleifern in den Grundkörper eingearbeitet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, das eine Herstellung derartiger Werkstücke in einer Technik ähnlich des Drehens bzw. Schlagdrehfräsens erlaubt, aber eine einfachere Werkzeuggestaltung und eine höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit erlaubt und eine weitgehende Freiheit in der Gestaltung der Querschnittskontur der herzustellenden Ausnehmungen erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Werkzeugschneide in einem ersten Verfahrensschritt auf einer in sich geschlossenen Zykloidenbahn geführt wird, die in der Überlagerung mit der Drehung des Werkstücks in bezug auf das Werkstück einen in etwa blütenförmigen Verlauf aufweist, wobei die Überlagerung der Bahn der Werkzeugschneide mit der Werkstückdrehung im Eingriffsbereich zumindest einem Teil der Querschnittskontur der zu erzeugenden Ausnehmungen entspricht, wobei der Eingriff zwischen Werkzeugschneide und Werkstück im Bereich der Blütenspitzen erfolgt und daß die Werkzeugschneide in einem zweiten Verfahrensschritt auf einer geschlossenen Werkzeugbahn geführt wird, die in der Überlagerung mit der Drehung des Werkstücks in bezug auf das Werkstück einen in etwa strahlenförmigen Verlauf aufweist, wobei die Überlagerung der Bahn der Werkzeugschneide mit der Werkstückdrehung im Eingriffsbereich zumindest einem Teil der Querschnittskontur der konkav auszubildenden Anlagenflächen entspricht. Je nach Art des herzustellenden Werkstücks kann die Werkzeugschneide sowohl von außen als auch bei kreisringförmigen Werkstücken von innen beginnend in das Material einschneiden. Bevorzugt ist hierbei eine Führung der Werkzeugschneide, die am Werkstück die herzustellende Ausnehmung "auslöffelt". Hinzu wird für die Führung der Werkzeugschneide eine Zykloidenbahn vorgegeben, die in der Überlagerung mit der Drehung des Werkstücks in bezug auf das Werkstück einen in etwa blütenförmigen Verlauf aufweist. Diese Ausrichtung bewirkt, daß sich im Eingriffsbereich zwischen Werkzeugschneide und Werkstück Schnittbedingungen ergeben, die den Schnittbedingungen der Drehbearbeitung an einem zylindrischen Werkstück in etwa entsprechen. Damit ergibt sich aber der Vorteil, daß zum einen für das Werkzeug eine Schneidengeometrie angewendet werden kann, wie sie von Drehmeißeln her bekannt ist und zum anderen auch entsprechende Schneidwerk­ stoffe eingesetzt werden können. Dies hat einmal zur Folge, daß auch eine hohe Oberflächengüte der Taschen erreichbar ist, wie sie bei der normalen Drehbearbeitung üblich ist.

Beim Auslöffeln der Taschen bzw. Fenster von innen her drehen sich Werkstück und Werkzeug gleichsinnig. Das Drehzahlverhält­ nis entspricht der Anzahl der herzustellende Ausnehmungen. Die Überlagerung von Werkstück, Werkzeug und Werkzeugträger ergibt sich Zykloiden höherer Ordnung, die sich als Überla­ gerung einfacher Zykloiden darstellen lassen. Je nach Dreh­ richtungen und Drehzahlen weist die am Werkstück erzeugte Bahnkurve stärkere hypo- oder epizykloide Merkmale auf. Beim Auslöffeln der Taschen bzw. Fenster von innen her drehen sich Werkstück und Werkzeug vorzugsweise gleichsinnig. Das Drehzahlverhältnis entspricht der Anzahl der herzustellenden Ausnehmungen. Die am Werkstück erzeugte Bahnkurve ist in ihrer Grundform eine Hypozykloide.

Dreht sich der Werkzeugträger ebenfalls in gleicher Richtung, jedoch mit höherer Drehzahl, vorzugsweise mit der doppelten Drehzahl des Werkzeugs, dann entsteht als Werkzeugbahnkurve im Raum eine Epizykloide. Die resultierende am Werkstück erzeugte Bahnkurve besteht aus einer Überlagerung von Hypo- und Epizykloide.

Dreht sich der Werkzeugträger entgegengesetzt und vorzugs­ weise mit gleicher Drehzahl wie das Werkzeug, dann entsteht als Werkzeugbahnkurve eine Hypozykloide. Die resultierende Bahnkurve ist eine Mischung von zwei Hypozykloiden.

Beim Auslöffeln der Ausnehmungen von außen drehen sich Werk­ stück und Werkzeug vorzugsweise gegensinnig. Die am Werkstück erzeugte Bahnkurve ist dann in ihrer Grundform eine Epizykloi­ de. Für die Werkzeugträgerdrehzahl und -drehrichtung gelten die bereits angegebenen Regeln.

Während es grundsätzlich möglich ist, das Werkzeug so zu bemessen, daß die Werkzeugbreite der Länge der herzustellen­ den Ausnehmung entspricht, d. h. also der Abmessung der Aus­ nehmung in Achsrichtung des Werkstücks, erlaubt das erfin­ dungsgemäße Verfahren die Herstellung von Ausnehmungen an der Werkstückoberfläche praktisch von beliebiger Länge, da durch einen entsprechenden Vorschub des Werkzeugs in Richtung der Werkstückachse jede beliebige Länge eingearbeitet werden kann. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aber auch darin, daß Ausnehmungen hergestellt werden können, die in bezug auf die Werkstückachse einen Drall auf­ weisen, wie dies beispielsweise für Gleichlaufgelenke erfor­ derlich ist. Hierzu wird der Vorschubbewegung des Werkzeugs in der sogenannten Z-Richtung eine Verschiebung der Phasen­ lage des Werkstücks gegenüber dem Werkzeug überlagert.

Anstelle des vorstehend beschriebenen "Auslöffelns" ist mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auch ein sogenanntes "Drehstoßen" möglich. Dieses setzt voraus, daß bereits fensterartige Ausnehmungen oder taschenförmige Ausnehmungen mit einem entsprechenden Freischnitt am Werkstück vorhanden sind. Für diese Bearbeitungsweise wird die sich aus der Überlagerung von Werkzeugbewegung und Werkstückdrehung erge­ bende sternförmige Kurve so vorgegeben, daß sich im Ein­ griffsbereich das Werkzeug im wesentlichen radial hin- und wieder herbewegt, wobei sich die Orientierung des Werkzeugs zur Werkstückdrehachse im wesentlichen nicht ändert, d. h. das Werkzeug für den Rückhub nur geringfügig von der zu bearbeitenden Fläche abhebt. Dies wird dadurch erreicht, daß das Werkzeug so geführt wird, daß es die Werkstückdreh­ achse auf seiner Zykloidenbahn ebenfalls umkreist.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch die Zuordnung von Werkstück und Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 2 einen Käfigring für ein Zylinderrollenlager,

Fig. 3 in größerem Maßstab das Detail A in Fig. 1 in einer Ausführungsform für einen ringge­ führten Käfig,

Fig. 4 das Detail A in Fig. 1 für eine Ausführungs­ form mit wälzkörpergeführtem Käfig,

Fig. 5 für die Herstellung der Ausführungsform gem. Fig. 3 den Verlauf der Werkzeugbahn in einem ersten Verfahrensschritt,

Fig. 6 + 7 den Verlauf der Werkzeugbahnen zur Her­ stellung der endgültigen Kontur der Anlage­ flächen in einem zweiten Verfahrensschritt,

Fig. 8 für die Herstellung der Ausführungsform gem. Fig. 4 den Verlauf der Werkzeugbahn,

Fig. 9 den Verlauf der Werkzeugbahn in unter­ schiedlichen Phasen der Zustellung des Werkzeugs.

Fig. 10 die Funktionsweise der Vorrichtung in Form einer Zeigerdarstellung bei der Her­ stellung der Anlageflächen gem. Fig. 6.

Die Herstellung von Werkstücken mit kreisförmiger Grundform, die auf ihrer Umfangsfläche mit Ausnehmungen versehen sind, erfolgt nach dem anhand von Fig. 1 erläuterten Verfahren für das Beispiel eines einstückigen Käfigringes, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, in der Weise, daß ein ringförmiger Werkstückrohling, beispielsweise aus Messing, mit einer Dreh­ zahl n₁ rotierend eingespannt ist. Bei der schematischen Darstellung ist das Werkzeug zur Herstellung der durch zwei benachbarte Stege definierten Ausnehmung so geführt, daß es vom Innenumfang des Werkstückrohlings 8 ansetzt.

Das nach Art eines Drehwerkzeuges ausgebildete Werkzeug 9 ist auf einem Träger 10 dreh- und antreibbar gelagert, wobei der Werkzeugträger 10 seinerseits dreh- und antreibbar in einem Maschinengestell 11 gelagert ist. Die Lagerung 12 für den Werkzeugträger 10 ist in Richtung auf die Drehachse 13 des Werkstücks 8 radial veränderbar mit dem Maschinenge­ stell 11 verbunden, so daß die Drehachse 14 des Werkzeug­ trägers 10 mit Abstand zur Drehachse 13 des Werkstücks ein­ stellbar ist. Das Werkstück 8 und das Werkzeug 9 können so­ wohl gleich als auch gegensinnig umlaufen, wobei die Drehzah­ len in einem von der Form des Werkstücks vorgegebenen Ver­ hältnis zueinander stehen. Die Drehzahl n₃ des Werkzeuges 9 wird durch die zulässige Schnittgeschwindigkeit vorgegeben und steht mit der Werkstückdrehzahl im Verhältnis n₁ × i, wobei i durch die Zahl der zu erzeugenden Ausnehmungen vor­ gegeben ist. Die Drehzahl der Werkzeugträgerwelle liegt vor­ zugsweise im Bereich n₂ = -3 × n₃ bis n₂ = 3 × n₃. Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich die Ausnehmungen für Käfigringe der vorstehend dargestellten Art in einer Aufspannung durch einen Drehvorgang herstellen. Durch das Werkzeug 9 werden die erforderlichen Ausnehmungen im Umlauf nach Art einer Tasche von innen nach außen ausgearbeitet. Die gewünschte Kontur der Anlageflächen wird hierbei durch die Einstellung der Phasenlage der radialen Ausrichtung des Werkzeugträgers 10 und des Werkzeugs 9 vor dem Start festgelegt. Die Drehbe­ wegungen zwischen dem Werkzeug 9 und dem Werkzeugträger 10 sind zweckmäßigerweise über ein entsprechendes Getriebe gemäß der vorgegebenen Drehzahlverhältnisse zueinander zwangsgekop­ pelt. Die Drehzahl zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug­ träger 10 ist ebenfalls zwangsgekoppelt. Dies kann mechanisch geschehen, bevorzugt wird jedoch eine elektrische Drehzahl­ kopplung zwischen dem Antriebsmotor für das Werkstück und dem Antriebsmotor für den Werkzeugträger 10. Dies ist in Fig. 10 schematisch für die in Fig. 6 dargestellte Werkzeugbahn in Form einer Zeigerdarstellung wiedergegeben, wobei die Zeiger Z₁, Z₂ und Z₃ mit den zugehörigen Bezugszeichen in der schematischen Darstellung gem. Fig. 1 gekennzeichnet sind. Die Spitze des Zeigers Z₃ kennzeichnet die Werkzeug­ schneide nur schematisch. Ihre Ausrichtung ist durch die Werkzeugbahn im Eingriffsbereich vorgegeben, und zwar durch die Schnittbedingungen.

Für einen blütenförmigen Bahnverlauf am Werkstück, wie er nachstehend anhand von Fig. 5, 8 und 9 beschrieben wird, muß die Anordnung prinzipiell so eingestellt werden, daß die Länge des Zeigers Z₃ kleiner ist als Z₁ und Z₂, d. h. der Summe der Zeigerlängen Z₁ und Z₂. Dies ermöglicht das vorstehend beschriebene "Auslöffeln" der Ausnehmungen. Beim "Auslöffeln" von innen drehen Werkstück und Werkzeug gleich­ sinnig.

Für einen strahlenförmigen Bahnverlauf, wie er nachstehend anhand von Fig. 6 unf 7 beschrieben wird, muß die Anordnung prinzipiell so eingestellt werden, daß die Länge des Zeigers Z₃ mindestens gleich oder größer ist als Z₁ und Z₂, d. h. der Summe der Zeigerlängen Z₁ und Z₂ (Fig. 10). Dies ermög­ licht das vorbeschriebene "Stoßen" der Ausnehmungen. Durch entsprechende Einstellung der Parameter können die Stern­ spitzen auch nach innen gerichtet sein, so daß ein Drehstoßen von außen möglich ist.

In allen Fällen wird die Länge der einzelnen Zeiger durch die Abmessungen des Werkstücks und die gewünschte Kontur der Ausnehmung bzw. deren Flanken bestimmt.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung kann auch so getroffen werden, daß das Werkzeug 9 statt - wie dargestellt auf der Innenseite - auf dem Außenumfang angreift. Werkzeug und Werk­ stück drehen hierbei vorzugsweise gegenläufig für eine blüten­ förmige Bahn. Gleichsinnige Drehrichtung ergibt für die Bear­ beitung von außen Konturen mit relativ geringer konkaver Krümmung, während bei gegenläufiger Drehrichtung stark konkave Taschen, sogar mit Hinterschnitt bei sehr guten Schnittbedin­ gungen möglich sind. Für eine strahlenförmige Bahn, die zum Drehstoßen eingesetzt wird, drehen Werkstück und Werkzeug gleichsinnig sowohl beim Einsatz von innen als auch von außen.

In Fig. 2 ist schematisch ein Käfigring dargestellt, der zwei parallele Stirnringe 1, 2 aufweist, die über axial ausgerichtete Stege 3 einstückig miteinander verbunden sind. Zwischen den Stegen 3 sind jeweils Wälzkörper 4, beispiels­ weise zylindrische Rollen, gehalten, die mit ihrer Umfangs­ fläche 5 an den Anlageflächen 6 der Stege 3 anliegen. Die Kontur der Anlageflächen 6 richtet sich nach der Bauart des Wälzlagers, für die der mit Wälzkörpern bestückte Käfigring eingesetzt werden soll. Es sind hier zwei Grundbauarten vor­ gesehen und zwar ringgeführte Käfige für die die Kontur der Anlageflächen in Fig. 3 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist, und rollengeführte Käfige, für die Kontur der Anlage­ flächen in Fig. 4 in größerem Maßstab dargestellt ist.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Anlageflächen 6 bei ringgeführten Käfigen konkav ausgeführt, wobei jeweils der Berührungsbereich zwischen dem Wälzkörper 4 und der zugeord­ neten Anlagefläche 6, bezogen auf den Radius des Käfigringes, etwa im mittleren Bereich zwischen dem Innenradius R_i und dem Außenradius R_a des Käfigringes liegt. Die lichte Weite zwischen zwei jeweils benachbarten Stegen 3 sowohl im Bereich des Außenumfanges als auch im Bereich des Innenumfanges ist geringer als der Durchmesser des dazwischen liegenden Wälz­ körpers 4. Die Bemessung ist hierbei jedoch so getroffen, daß die lichte Weite l_i am Innenumfang gegenüber den Wälz­ körperdurchmesser so bemessen ist, daß sie im Bereich der elastischen Verformbarkeit des Käfigmaterials liegt. Aufgrund der erzielbaren Fertigungsgenauigkeit reicht es aus, die lichte Weite gegenüber dem Wälzkörperdurchmesser nur etwa 0,05 mm geringer zu bemessen. Auf diese Weise ist es möglich, unter Ausnutzung der elastischen Verformbarkeit des Käfig­ materials den Wälzkörper 4 nach Fertigstellung des Käfigringes von innen her zwischen die beiden Stege "einzuclipsen", so daß der Wälzkörper 4 im Käfigring gegen Herausfallen gesi­ chert ist.

Wie Fig. 3 zeigt, ergibt sich zwischen der Umfangsrichtung des Wälzkörpers 4 einerseits und den beiden Anlageflächen 6 an den Stegen 3 andererseits im Bereich des Außenumfanges und im Bereich des Innenumfanges ein keilförmiger Spalt 7, so daß für die Schmierung des Wälzkörpers in diesem Bereich einwandfreie Einzugsbedingungen für das Schmiermittel gegeben sind.

In Fig. 4 ist in größerem Maßstab die Kontur der Außenfläche 6 für einen wälzkörpergeführten Käfigring dargestellt. Bei dieser Ausführungsform entspricht die Kontur der Anlageflä­ chen 6 im Bereich zwischen dem Außenradius und in etwa dem mittleren Radius des Käfigringes der Krümmung des Wälzkörpers 4, so daß der Käfigring 1 auf dem Wälzkörper 4 nach Art eines Gleitlagers abgestützt ist. Auch bei dieser Ausführungsform ist die lichte Weite l_i am Innendurchmesser gegenüber dem Wälzkörperdurchmesser geringfügig kleiner, so daß auch bei dieser Ausführungsform der Wälzkörper 4 nach Fertigstellung des Käfigringes "eingeclipst" werden kann und gegen Heraus­ fallen bei der weiteren Handhabung des mit Wälzkörpern be­ stückten Käfigringes gesichert ist. Selbstverständlich kann die Flankenform der Ausnehmungen, insbesondere dur Löffeln von außen so gewählt werden, daß die Wälzkörper von außen eingeclipst werden können.

Zur Herstellung der Kontur der Anlageflächen der Ausführungs­ form gem. Fig. 3 ist es aufgrund des Konturenverlaufs erfor­ derlich, zunächst in einem ersten Arbeitsgang eine Ausnehmung in den Werkstückgrundkörper einzuarbeiten. In Fig. 5 ist der Verlauf der Werkzeugbahn überlagert zur Bewegung des Werkstückkörpers 8 aufgezeichnet. Die Aufzeichnung ist in Simulation in der Weise erfolgt, daß das Werkstück 8 still­ steht, während das Maschinengestell 11 mit seinem Werkzeug­ träger 10 und dem Werkzeug 9 um die Werkstückdrehachse 13 umläuft, da nur so die Werkzeugbahn 15 in bezug auf das Werk­ stück 8 dargestellt werden kann. Fig. 5 zeigt einen blüten­ förmigen Verlauf der Werkzeugbahn 15 am Ende des ersten Bear­ beitungsschrittes. Das stehengebliebene Material ist an der Schraffur erkenntlich. Die im zweiten Verfahrensschritt noch vorzunehmende Bearbeitung ist aus der Überdeckung der schraf­ fierten Fläche mit der Fläche des eingezeichneten Wälzkörpers 4 zu ersehen. Bei der vorgegebenen Drehrichtung n₁ durchläuft die Schneide des Werkzeugs die Werkzeugbahn in Pfeilrichtung 16.

In Fig. 6 und 7 ist dann für einen möglichen zweiten Bearbei­ tungsschritt durch "Stoßen" der Verlauf der von der Schneid­ kante des Werkzeugs durchlaufenen strahlenförmigen Werkzeug­ bahn 17 dargestellt, durch die, bezogen auf die Darstellung in Fig. 6, die "rechte" Anlagefläche 6 erzeugt wird, während in Fig. 7 der strahlenförmige Verlauf der Werkzeugbahn 18 dargestellt ist, die von der Schneide des Werkzeugs durch­ laufen wird, wenn die "linke" Anlagefläche 6 hergestellt wird.

In Fig. 10 ist für den Bahnverlauf gem. Fig. 6 für eine Stoß­ bearbeitung die Grundeinstellung der Zeiger Z1, Z2 und Z3 zueinander dargestellt. Der Winkel zwischen dem Zeiger Z1 und Z2 beträgt für die gewählte Kontur 45°, die Länge der Zeiger zueinander bestimmt die Kontur. Der Zeiger Z1, der dem Abstand e zwischen den Drehachsen 13 und 14 entspricht, steht hierbei still, während die Zeiger Z2 und Z3 gleich­ sinnig mit den Drehzahlen n₂ und n₃, wie vorstehend angegeben, umlaufen. Das Werkstück dreht sich hierbei mit der Drehzahl n₁ gleichzeitig um die Achse 13. Zur Herstellung der Anlage­ fläche gem. Fig. 7 kann die Maschine im laufenden Betrieb anders eingestellt werden, wobei die Grundeinstellung der Zeiger zueinander spiegelbildlich zu der Grundeinstellung gem. Fig. 10 ist.

Die Bearbeitung (Fig. 5) oder die Herstellung der Kontur der Außenfläche für die Ausführungsform gem. Fig. 4, die im Bereich des Außenumfanges des Käfigringes praktisch in eine Zylinderkontur ausläuft, kann durch das "Auslöffeln" mit weniger Arbeitsschritten, d. h. ohne einen Vorbearbei­ tungsschritt hergestellt werden. Hierbei ist, wie vorstehend beschrieben, der Zeiger Z₃ kleiner als die Summe Z₁ und Z₂. Es ist lediglich erforderlich, nach der Fertigstellung der ersten, beispielsweise der rechten Anlagefläche durch eine Verdrehung der Phasenlage des Werkstücks gegenüber den in ihrer Phasenlage zueinander unveränderten "Zeigern" die andere, also in der Zeichnung linke Anlagefläche zu bearbei­ ten. In Fig. 8 sind die beiden Bahnkurven 19 und 20, die die Schneide des Werkzeugs durchläuft, in der Endphase dar­ gestellt. Die Kontur der Stege 3 ist hieraus ersichtlich. Die gleiche Methode kann entsprechend beim Löffeln von außen angewandt werden. Die Herstellung der beiden Bahnkurven ist besonders wirtschaftlich durch den Einsatz eines zweischnei­ digen Werkzeuges, dessen Schneiden um 180° zueinander ver­ setzt sind möglich, wobei eine Schneide die Bahnkurve 19 und die andere die Bahnkurve 20 am Werkstück beschreibt. Die Werkzeugschneiden können hierbei auf die jeweiligen Schnittbedingungen durch angepaßte Frei- und Spanwinkel optimiert werden.

In Fig. 9 sind für die Herstellung der "linken" Anlagefläche der Ausführungsform gem. Fig. 3 die einzelnen Phasen für die Bahnkurve 20 dargestellt und zwar ausgehend von der Bahn­ kurve 20.1 auf der die Werkzeugschneide verläuft, wenn das Werkzeug zu Beginn des Herstellungsvorganges in das volle Material einschneidet, bis dann nach den durch weitere Zu­ stellung durchlaufenden Bahnen 20.2, 20.3 mit der Bahn 20.4 der Fertigschnitt erfolgt. Die Zustellung erfolgt durch eine Verschiebung der Lagerung 12 gegenüber dem Maschinengestell 11, bei einer Bearbeitung von innen her, also in Richtung des Pfeiles Z1.

Bei der Vorbearbeitungsweise gem. Fig. 5 und bei der Bear­ beitungsweise gem. Fig. 8 und 9 wird aus dem Material des kreisringförmigen Werkstückgrundkörpers zur Erzeugung der Ausnehmung das Material "gelöffelt", wobei hier die Werkzeug­ schneide in etwa eine Schneidengeometrie aufweist, die einem Drehmeißel entspricht. Die Führung des Werkzeuges erfolgt hierbei so, daß die Schneide auf den dargestellten Werkzeug­ bahnen zumindest im Schnittbereich in etwa orthogonal zur Werkstückoberfläche geführt wird, so daß hier optimale Schnitt­ bedingungen für den gesamten Schnitt eingehalten werden kön­ nen. Diese Bearbeitungsweise ist insbesondere für die Feinbe­ arbeitung der meisten Werkstücke wichtig. Sie wird sowohl zur Herstellung von fensterartigen Ausnehmungen als auch für die Herstellung von taschenartigen Ausnehmungen einge­ setzt.

Bei dem in Fig. 6 und 7 dargestellten Fertigschnitt für das Ausführungsbeispiel gem. Fig. 3, der eine Verarbeitung gem. Fig. 5 bzw. Fig. 8 und 9 voraussetzt, weist das Werkzeug eine Geometrie nach Art eines Stoßwerkzeuges auf, wie sich aus der in Fig. 6 und 7 gezeigten Bahnkurve unschwer ablesen läßt. Diese Bearbeitungsweise ist also nur für fensterartige Ausnehmungen anwendbar. Anstatt für die Schnitte gem. Fig. 6 und 7 die Maschine jeweils neu einzustellen, ist es auf­ grund der Symmetrie der beiden Bahnkurven zueinander möglich, auf einem Werkzeugträger zwei in vorgegebener Phasenlage fest zueinander angeordnete Werkzeuge zu befestigen, wobei das eine Werkzeug, wie in Fig. 6 dargestellt, die Bahnkurve 17 von innen nach außen stoßend durchläuft, während das andere Werkzeug, wie die Bahnkurve 18 in Fig. 6 zeigt, von außen nach innen ziehend durchläuft.

Da im Normalfall das Werkzeug schmaler als die Länge der Ausnehmung ist, wird beispielsweise bei einer Bearbeitung gem. Fig. 9 zunächst die Zustellung von der Bahnkurve 20.1 bis zur Bahnkurve 20.2 vorgenommen und anschließend die ge­ samte Anordnung in Richtung des Pfeiles 21 also in Richtung der Werkstückachse vorgeschoben, bis die volle Länge erreicht ist und die Innenfläche des einen Stirnringes bearbeitet ist.

Das Verfahren arbeitet drehend und mit Schnittgeschwindig­ keiten, wie sie beim Drehen in etwa angewendet werden, so daß sich kurze Bearbeitungszeiten erzielen lassen. Die Aus­ nehmungen werden jeweils bei einem Umlauf des Werkstückkör­ pers nacheinander in der gleichen Zustellung bearbeitet wie in Fig. 9 gezeigt. Wie Fig. 9 erkennen läßt, kann die zu erzeugende Kontur noch dadurch beeinflußt werden, daß ent­ weder die Phasenlage des Exzenters, d. h. der Zeiger Z₂ des Werkzeugträgers 10 im Betrieb verändert wird oder die Phasen­ lage zwischen Werkstück 8 und dem Werkzeug verändert wird. Hierdurch ergibt sich eine unsymmetrische Kontur mit steiler Flanke.

Fenster in dünnwandigen ringförmigen Werkstücken können ohne Vorbearbeitung durch Löffeln in einem Arbeitsgang durch Dreh­ stoßen gestanzt werden. Voraussetzung ist eine ringförmige Schneidplatte auf der Werkstückseite, welche der Bearbeitungs­ richtung entgegengesetzt ist. Das radial geführte Werkzeug kann durch das Material des Werkstücks in die Aussparung der Schneidplatte eintauchen. Die Parameter können so gewählt werden, daß das Stanzwerkzeug im Bereich der Sternspitzen beim Hin- und Rückhub die gleiche Bahn beschreibt.

Wird das Werkzeug kleiner als die Aussparung der Schneidplat­ te gewählt, dann ist eine Bearbeitung in der Art des Nibbelns möglich. Der Ablauf des Nibbelvorgangs kann über die NC ge­ steuert werden.

Für Werkstücke mit einer geraden Zahl von Ausnehmungen kann durch Einsatz eines zweischneidigen Werkzeuges die Ferti­ gungszeit reduziert werden, indem die Werkstückdrehzahl entsprechend der doppelten Zahl der Ausnehmungen gewählt wird. Für eine ungerade Zahl von Ausnehmungen wir eine Zykloide gewählt, die sich bei einem zweischneidigen Werkzeug erst nach zwei Umläufen schließt. Ein Einsatz von mehr als zwei Schneiden ist entsprechend möglich.

Claims (2)

1. Verfahren zum Herstellen von Werkstücken mit im wesentlichen kreisringförmigen Grundformen, die auf einer Umfangsfläche mit Ausnehmungen versehen sind, bei dem wenigstens ein mit wenigstens einer Schneide versehenes Werkzeug periodisch hin- und hergehend im wesentlichen radial gegen die mit den Ausnehmungen zu versehende Oberfläche geführt und das Werkstück mit einer an die periodische Bewegung der Werkzeugschneide angepaßten Drehzahl um die Werkstückachse rotiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugschneide in einem ersten Verfahrensschritt auf einer in sich geschlossenen Zykloidenbahn geführt wird, die in der Überlagerung mit der Drehung des Werkstücks in bezug auf das Werkstück einen in etwa blütenförmigen Verlauf aufweist, wobei die Überlagerung der Bahn der Werkzeugschneide mit der Werkstückdrehung im Eingriffsbereich zumindest einem Teil der Querschnittskontur der zu erzeugenden Ausnehmungen entspricht, wobei der Eingriff zwischen Werkzeugschneide und Werkstück im Bereich der Blütenspitzen erfolgt und daß die Werkzeugschneide in einem zweiten Verfahrensschritt auf einer geschlossenen Werkzeugbahn geführt wird, die in der Überlagerung mit der Drehung des Werkstücks in bezug auf das Werkstück einen in etwa strahlenförmigen Verlauf aufweist, wobei die Überlagerung der Bahn der Werkzeugschneide mit der Werkstückdrehung im Eingriffsbereich zumindest einem Teil der Querschnittskontur der konkav auszubildenden Anlageflächen entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen an der Werkstückoberfläche beginnend jeweils vom Werkzeug "ausgelöffelt" werden, wobei die Länge der Ausnehmungen durch einen Vorschub des Werkzeugs in Richtung der Werkstückachse, die Tiefe der Ausnehmungen durch radiale Zustellung des Werkzeugs, die Breite der Ausnehmungen durch Verstellen der Phasenlage der Werkstückdrehung gegenüber der Werkzeugbewegung und die Flankenform der Ausnehmungen durch Verstellen der Phasenlage der Werkzeugträgerdrehung gegenüber der Werkzeugbewegung eingearbeitet wird.