EP1455979A1 - Verfahren und werkzeug zum herstellen eines gelenkinnenteils für ein gleichlaufdrehgelenk - Google Patents

Verfahren und werkzeug zum herstellen eines gelenkinnenteils für ein gleichlaufdrehgelenk

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EP1455979A1
EP1455979A1 EP02787681A EP02787681A EP1455979A1 EP 1455979 A1 EP1455979 A1 EP 1455979A1 EP 02787681 A EP02787681 A EP 02787681A EP 02787681 A EP02787681 A EP 02787681A EP 1455979 A1 EP1455979 A1 EP 1455979A1
Authority
EP
European Patent Office
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milling
tool
teeth
roughing
inner joint
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02787681A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Doerfel
Andreas Franke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
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Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP1455979A1 publication Critical patent/EP1455979A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/12—Cutters specially designed for producing particular profiles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C3/00—Milling particular work; Special milling operations; Machines therefor
    • B23C3/28—Grooving workpieces
    • B23C3/32—Milling helical grooves, e.g. in making twist-drills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2215/00—Details of workpieces
    • B23C2215/08—Automotive parts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/19—Rotary cutting tool
    • Y10T407/1902—Gang
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
    • Y10T409/30—Milling
    • Y10T409/303752—Process
    • Y10T409/303808—Process including infeeding

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an inner joint part for a constant-velocity rotary joint with a plurality of circumferentially distributed ball raceways for receiving torque-transmitting balls and a suitable tool for carrying out this method.
  • the invention is based on the object of creating a method by means of which the ball raceways in the inner parts of the joint are introduced with high precision and with considerably less time expenditure than with conventional methods. that can. Furthermore, the invention has for its object to provide a tool for performing this method.
  • Disk milling per se is a known method which has hitherto been used in particular for producing grooves (as described, for example, in DE 295 11 482 U1) or for machining crankshaft bearings (as described, for example, in DE 198 01 862).
  • the main time and thus productivity-determining variable in disc milling is the feed rate v f . It depends on the formula
  • a tool which comprises a disk-shaped milling body with milling teeth attached to the circumferential surface, the quotient of the number of milling teeth and the diameter of the milling body being greater than 0.25 teeth / mm (see claim 2). This enables - as described above - high feed speeds v f of the tool compared to the steering inner part and thus achieve very short machining times.
  • the disc shape milling of the ball raceways of the constant-velocity rotary joint can be a two-stage process, which consists of a roughing and a finishing process step. These two process steps can be combined in a particularly advantageous and time-saving manner if the roughing tool is mounted together with the finish milling tool on the same tool spindle (see claim 3).
  • the process kinematics can be selected so that the machine downtime corresponding to the return stroke of the roughing tool is used for the finishing process. This enables a significant reduction in the cycle time.
  • the number of teeth on the roughing tool and the finishing tool is preferably the same (see claim 4). - Alternatively, a single milling tool can be used, which roughs in the forward stroke and finishes in the return stroke.
  • the ball raceways can be introduced into a previously unprocessed blank.
  • the roughing tool is expediently provided with chip splitter grooves (see claim 5).
  • the chip breaker grooves divide the wide chips into short chip segments, which prevents the chips from jamming in the chip space of the tool.
  • Fig. La an inner joint part of a swivel joint
  • Fig. Lb a blank for producing the inner joint part of Figure la
  • Fig. 3 shows the tool of Figure 2a in a side view.
  • FIG. 1 a shows an inner joint part 1 of a constant-velocity rotary joint, which was produced from an inner joint part blank 1 ′ (FIG. 1 b).
  • the inner joint part 1 has on its outer circumferential surface 2 a plurality of ball raceways 3, in which, in the assembled position of the inner joint part 1 with an outer joint part (not shown in FIG. 1 a), torque-transmitting balls are received.
  • the ball raceways 3 extend essentially in the longitudinal direction of the inner joint part 1; in the example in FIG. 1 a, the ball raceways 3 are arranged parallel to the axis of symmetry 4 of the inner joint part 1; with these geometries, the shape of the raceway is curved.
  • the ball raceway 3 is tilted by an angle of inclination 5 relative to the axis of symmetry 4 of the inner joint part 1 (see FIGS. 2a and 2b).
  • FIG. 2a shows a milling tool 6 for generating the ball raceways 3 on the blank inner joint part 1 'of FIG. 1b.
  • the milling tool 6 comprises two side milling cutters 7, 7 ', a roughing cutter 7 and a finishing cutter 7', which are arranged axially offset from one another by a distance 8 on a rotary spindle 9.
  • the two milling discs 7.7 ' have a diameter of 21.21 '.
  • each side milling cutter 7, 7 ' has a large number of cutting teeth 11, 11' on its peripheral surface 10, 10 '; the cutting contour 12, 12 'is calculated from the shape of the ball race 3 to be produced.
  • helical toothed milling cutters can also be used.
  • the milling teeth 11 of the roughing cutter 7 are provided with chip breaker grooves 13 in order to ensure that the chips are removed from the chip space of the roughing cutter 7 during the roughing process. Since much smaller chips are produced during finishing, no chip dividers are necessary on the milling teeth 11 'of the finishing cutter 7'.
  • roughing cutters 7 and finishing cutters 7 ' are each formed in one piece.
  • Both disc milling cutters 7,7 ' are hard carbide tools (eg with a TiAlN multilayer coating).
  • the inner joint part blank 1 ' consists of a steel material, for example Cf53.
  • the cutting speeds v c for these material combinations are in the range of 300 m / min to 400 m / min, which is common for such tools.
  • both roughing cutters 7 and finishing cutters 7 'each have 26 cutting teeth 11, 11' and both have a diameter d Wz of 80 mm.
  • the rake angle 14 of the milling teeth 11, 11 ' is approximately 10 °.
  • the rotating spindle 9 is tilted by the same angle 5 'with respect to a direction of rotation running perpendicular to the axis of symmetry 4'.
  • the tool 6 is initially guided relative to the blank inner joint part 1 'in such a way that the roughing milling disk 7 forms a groove-shaped groove 15 of depth 16 in the surface of the inner joint part blank 1' (arrows 17 and 17 'in FIGS. 2a and 3). Then the tool 6 is shifted by an offset ⁇ along the spindle axis 9 '(arrow 18 in FIG.
  • ⁇ being the distance 8 between the roughing milling cutter 7 and the finishing milling cutter 7' on the tool spindle 9, so that the finishing cutter 7 'is now opposite the already milled groove 15 comes to rest.
  • the tool 6 is first guided relative to the inner joint part blank 1 'in such a way that the finishing cutter 7' finely processes the area of the groove-shaped groove 15 introduced in the first process step and thereby produces the finished shape of the ball raceway 3 (arrow 19 in FIG. 2b). Finally, the tool 6 is moved back to the starting position by shifting the offset ⁇ in the direction of the spindle axis 9 '(arrow 20 in FIG. 2b).
  • the first ball race 3 is finished, and the inner joint blank 1 'can be rotated by means of the clamping device in order to introduce a further ball race 3 into the outer circumferential surface of the inner joint blank 1'.
  • the two machining steps can also be carried out with a single milling disk, which performs the roughing process and carries out the finishing process in the return stroke.
  • FIGS. 2a and 2b in which one ball raceway is first roughed and finished before the next ball raceway is started, several ball raceways can first be roughed and then successively finished.
  • the tool 6 is displaced during the machining in relation to the workpiece 1 'clamped in the clamping device.
  • the feed movements can also be carried out by the workpiece 1 '. Which of the relative movements of the workpiece 1 'and which of the tool 6 are carried out depends on the machine.
  • both straight and curved ball raceways 3 can be milled into blank inner joint parts 1 '.
  • the milling teeth 11, 11 ' can also have other (for example trapezoidal) cutting contours in order to - instead of of the ball raceways 3 shown in FIG. 1a with an elliptical cross section - to produce ball raceways with a rectangular or trapezoidal cross section.
  • cutter discs 7, 7 'of FIGS. 2a, 2b and 3 cutter discs with individually inserted cutting plates can also be used. This has the advantage that when individual milling teeth 11, 11 'wear, the entire milling disk 7.7' does not have to be replaced, but only the defective cutting insert has to be replaced. In this case, the cutting plates forming the milling teeth 11, 11 'are preferably fastened to the milling disk by brazing or clamping.

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Abstract

Zur Erzeugung von Kugellaufbahnen auf einer äusseren Umfangsfläche eines Gelenkinnenteils für ein Gleichlaufdrehgelenk wird das Scheibenfräsen (7, 7') verwendet. Hierzu wird ein Scheibenfräswerkzeug mit einer grossen Zahl von Fräszähnen (11, 11') bezogen auf den Durchmesser des Werkzeugs eingesetzt, um eine hohe Vorschubgeschwindigkeit zu erreichen.

Description

Verfahren und Werkzeug zum Herstellen eines Gelenkinnenteils für ein Gleichlaufdrehgelenk
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gelenkinnenteils für ein Gleichlaufdrehgelenk mit einer Mehrzahl umfangsverteilter Kugellaufbahnen zur Aufnahme drehmomentübertragender Kugeln sowie ein geeignetes Werkzeug zur Durchführung dieses Verfahrens .
Aus der DE 35 08 487 C2 sind unterschiedliche Verfahren zur Herstellung von Gelenkinnenteilen für Gleichlaufdrehgelenke bekannt: Insbesondere ist bekannt, durch Gießen oder Schmieden einen Gelenkinnenteil-Rohling herzustellen und anschließend die Kugellaufbahnen mittels Schleifen, Zerspanen oder Verformen in den Gelenkinnenteil-Rohling in kaltem, halbwarmen oder warmem Zustand einzubringen. Soll eine genau spezifizierte Form der Kugellaufbahn erreicht werden, so werden üblicherweise die Grobkonturen der Kugellaufbahnen durch Kaltverformen oder Schmieden in den Gelenkinnenteil-Rohling eingeformt und anschließend durch Zerspanen, insbesondere Schleifen, die gewünschte hochgenaue Bahnform der Kugellaufbahnen erzeugt. Das Schleifen ist mit hohem Werkzeugverschleiß verbunden, weswegen in den Kugelbahnen Schleifentlas- tungsabschnitte vorgesehen werden, die die Schleifkräfte entlasten sollen. Das Einbringen dieser Schleifentlastungsab- schnitte bedeutet einen erhöhten Bearbeitungsaufwand; weiterhin ist das Schleifen ein verhältnismäßig zeitaufwendiges Verfahren.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit Hilfe dessen die Kugellaufbahnen in Gelenkinnenteilen hochgenau und mit wesentlich geringerem zeitlichem Aufwand als bei herkömmlichen Verfahren eingebracht wer- den können. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst .
Danach werden die Kugellaufbahnen mittels Scheibenfräsens in das Gelenkinnenteil eingebracht. Das Scheibenfräsen an sich ist ein bekanntes Verfahren, das bisher insbesondere zur Herstellung von Nuten (wie z.B. in der DE 295 11 482 Ul beschrieben) oder zur Bearbeitung von Kurbelwellenlagern (wie z.B. in der DE 198 01 862 beschrieben) verwendet wurde.
Die hauptzeit- und damit produktivitätsbestimmende Größe beim Scheibenfräsen ist die Vorschubgeschwindigkeit vf. Sie hängt gemäß der Formel
fz x z x vc vf = (I) π x dWz
(Quelle: Degner, Lutze, Smejkal: „Spanende Formung", Carl Hanser Verlag München 1993) vom Zahnvorschub fz, der Zähnezahl z, der Schnittgeschwindkeit vc und dem Werkzeugdurchmesser dWz ab. Um eine maximale Produktivität zu erreichen, muss bei gegebenem Zahnvorschub fz und gegebener Zähnezahl z ein möglichst geringer Werkzeugdurchmesser dWz angestrebt werden. In der Vergangenheit konnten nur geringe Vorschubgeschwindigkeiten vf und geringe Genauigkeiten erreicht werden, weswegen das Scheibenfräsen bisher nie als geeignetes Verfahren für die Herstellung von Laufbahnen in Gleichlaufdrehgelenken in Erwägung gezogen wurde.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, das Scheibenfräsen zur Herstellung von Laufbahnen in Gleichlaufdrehgelenken zu verwenden. Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass in der Zwischenzeit neue Schneidstoffe (insbesondere Hartmetalle) zu wirtschaftlich vertretbaren Preisen zur Verfügung stehen. Unter Verwendung von Frässcheiben aus solchen Schneidstoffen können gemäß Formel (I) auch bei kleinen Frässcheibendurchmessern dwz hohe Vorschubgeschwindigkeiten Vf erreicht werden, insbesondere dann, wenn auf dem Umfang der Frässcheibe eine große Zahl z von Fräszähnen vorgesehen wird. Die Vorteile des geringen Werkzeugdurchmessers dwz liegen in der hohen Werkzeugstabilität (geringe Axialverformung und Schwingungs- anfälligkeit) , der geringen Drehmomentbelastung der Hauptspindel und schließlich in einem wesentlich geringeren Preis. - Weiterhin wurden in den letzten Jahren leistungsfähige CNC- gesteuerte Werkzeugmaschinen entwickelt, welche sich für die Herstellung komplexer Geometrien eignen.
Durch Einsatz des Scheibenfräsens lässt sich somit - bei Verwendung einer Werkzeugs aus einem Hochleistungswerkstoff (vorzugsweise einem Hartmetall mit einer Hartstoffbeschich- tung, siehe Anspruch 7) und einer großen Zahl z von Fräszähnen entlang des Umfangs des Scheibenfräsers - auf überraschend einfache Weise die Aufgabe lösen, Kugellaufbahnen schnell, hochgenau und kostengünstig in ein Gelenkinnenteil eines Gleichlaufdrehgelenks einzubringen. Durch Messen der Zerspankräfte beim Scheibenfräsen können die Auflagerkräfte bestimmt und ausgeglichen werden, so dass die hohen Genauigkeitsanforderungen, die an Kugellaufbahnen an Gelenkteilen gestellt werden, erfüllt werden können. Weiterhin kann durch das hohe Zeitspanvolumen eine kurze Bearbeitungszeit und somit eine hohe Produktivität erreicht werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt ein Werkzeug zum Einsatz, das einen scheibenförmigen Fräskörper mit auf der Umfangsflache angebrachten Fräszähnen umfasst, wobei der Quotient aus der Zahl der Fräszähne und dem Durchmesser des Fräskörpers größer als 0.25 Zähne/mm ist (siehe Anspruch 2) . Damit lassen sich - wie oben beschrieben - hohe Vorschubgeschwindigkeiten vf des Werkzeugs gegenüber dem Ge- lenkinnenteil und somit sehr kurze Bearbeitungszeiten erreichen.
Das Scheibenformfrasen der Kugellaufbahnen des Gleichlauf- drehgelenks kann ein zweistufiger Prozess sein, der aus einem Schrupp- und einem SchlichtProzessschritt besteht. Diese beiden Prozessschritte können auf eine besonders vorteilhafte und zeitsparende Weise kombiniert werden, wenn das Schruppfräswerkzeug gemeinsam mit dem Schlichtfräswerkzeug auf derselben Werkzeugspindel montiert ist (siehe Anspruch 3) . In diesem Fall kann die Verfahrenskinematik so gewählt werden, dass die dem Rückhub des Schruppwerkzeugs entsprechende Ma- schinennebenzeit für den SchlichtProzess genutzt wird. Damit ist eine erhebliche Verringerung der Taktzeit möglich. Vorzugsweise ist die Zähnezahl auf Schruppfräswerkzeug und Schlichtfräswerkzeug die gleiche (siehe Anspruch 4) . - Alternativ kann ein einziges Fräswerkzeug eingesetzt werden, welches im Vorhub schruppt und im Rückhub schlichtet.
Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Kugellaufbahnen in einen vorher unbearbeiteten Rohling eingebracht werden. Um die beim Schruppen anfallenden breiten Späne Prozesssicher aus dem verhältnismäßig kleinen Spanraum des Schruppwerkzeugs hinauszutransportieren, ist das Schruppwerkzeug zweckmäßigerweise mit Spanteilernuten versehen (siehe Anspruch 5) . Die Spanteilernuten teilen die breiten Späne in kurze Spansegmente, wodurch ein Verklemmen der Späne im Spanraum des Werkzeugs vermieden wird.
Aufgrund der - bezogen auf den Fräskörperdurchmesser - großen Zahl der Fräszähne steht auf dem Fräswerkzeug ein sehr geringer Spanraum zum Abführen der Frässpäne zur Verfügung. Erfahrungsgemäß können die erzeugten Späne dennoch Prozesssicher abgeführt werden, wenn die Fräsz hne unter einem Spanwinkel angeordnet werden, der vorzugsweise zwischen 5 und 12 Grad liegt (siehe Anspruch 6) . Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; dabei zeigen:
Fig. la ein Gelenkinnenteil eines Drehgelenks; Fig. lb einen Rohling zur Herstellung des Gelenkinnenteils der Figur la;
Fig. 2a eine Darstellung der Schruppbearbeitung des Gelenkinnenteil-Rohlings;
Fig. 2b eine Darstellung der Schlichtbearbeitung des Gelenkinnenteil-Rohlings;
Fig. 3 das Werkzeug der Figur 2a in einer Seitenansicht.
Figur la zeigt ein Gelenkinnenteil 1 eines Gleichlaufdrehgelenks, welches aus einem Gelenkinnenteil-Rohling 1' (Figur lb) hergestellt wurde. Das Gelenkinnenteil 1 weist auf seiner äußeren Umfangsflache 2 mehrere Kugellaufbahnen 3 auf, in welchen in Zusammenbaulage des Gelenkinnenteils 1 mit einem (in Figur la nicht gezeigten) Gelenkaußenteil drehmomentübertragende Kugeln aufgenommen sind. Die Kugellaufbahnen 3 erstrecken sich im wesentlichen in Längsrichtung des Gelenkinnenteils 1; im Beispiel der Figur la sind die Kugellaufbahnen 3 parallel zur Symmetrieachse 4 des Gelenkinnenteils 1 angeordnet; bei diesen Geometrien ist die Laufbahnform gekrümmt. In anderen Formen von Drehgelenken ist die Kugellaufbahn 3 um einen Schrägungswinkel 5 gegenüber der Symmetrieachse 4 des Gelenkinnenteils 1 gekippt (siehe Figuren 2a und 2b) .
Figur 2a zeigt ein Fräswerkzeug 6 zur Erzeugung der Kugellaufbahnen 3 auf dem Gelenkinnenteil-Rohling 1' der Figur lb . Das Fräswerkzeug 6 umfasst zwei Scheibenfräser 7,7', einem Schruppfräser 7 und einem Schlichtfräser 7', welche um einen Abstand 8 axial gegeneinander versetzt gemeinsam auf einer Drehspindel 9 angeordnet sind. Die beiden Frässcheiben 7,7' weisen einen Durchmesser 21,21' auf. Wie aus der Seitenansicht der Figur 3 ersichtlich, weist jeder Scheibenfräser 7,7' auf seiner Umfangsflache 10,10' eine Vielzahl von Fräs- zähnen 11,11' auf; die Schneidkontur 12,12' berechnet sich aus der Form der zu erzeugenden Kugellaufbahn 3. Neben den in Figuren 2a und 2b gezeigten geradverzahnten Scheibenfräsern 7,7' können auch schrägverzahnte Scheibenfräser zum Einsatz kommen.
Die Fräszähne 11 des Schruppfräsers 7 sind mit Spanteilernuten 13 versehen, um den Abtransport der Späne aus dem Spanraum- des Schruppfräsers 7 während des Schruppprozesses sicherzustellen. Da beim Schlichten wesentlich kleinere Späne anfallen, sind an den Fräszähnen 11' des Schlichtfräsers 7' keine Spanteiler notwendig.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Schruppfräser 7 und Schlichtfräser 7' jeweils einstückig ausgebildet. Beide Scheibenfräser 7,7' sind hartstoffbeschichtete (z.B. mit einer TiAlN Multilayer-Beschichtung versehene) Vollhartmetall- Werkzeuge. Der Gelenkinnenteil-Rohling 1' besteht aus einem Stahlwerkstoff, z.B. Cf53. Die Schnittgeschwindigkeiten vc für diese Werkstoffkombinationen liegen in dem für solche Werkzeuge üblichen Bereich von 300 m/min bis 400 m/min.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen sowohl Schruppfräser 7 als auch Schlichtfräser 7' je 26 Fräszähne 11,11' auf und haben beide jeweils einen Durchmesser dWz von 80 mm. Bei Schnittgeschwindigkeiten vc von 300 m/min bis 400 m/min und einem Zahnvorschub von fz = 0.12 lassen sich mit solchen Frässcheiben 11,11' - gemäß Formel (I) - Vorschubgeschwindigkeiten vf von 3000 mm/min bis 6000 mm/min erreichen. Um ein gutes Abgleiten der dabei entstehenden Späne auf der Spanfläche zu gewährleisten, liegt der Spanwinkel 14 der Fräszähne 11,11' hierbei bei etwa 10°. In einer Zusammenschau der Figuren 2a, 2b und 3 wird im folgenden die Kinematik beim Fräsen der Kugellaufbahnen 3 in den Gelenkinnenteil-Rohling 1' erläutert. Der Gelenkinnenteil- Rohling 1' ist während der Bearbeitung in eine (in Figuren 2 und 3 nicht gezeigte) Spannvorrichtung eingespannt, mit Hilfe derer der Gelenkinnenteil-Rohling 1' um seine Symmetrieachse 4 ' gedreht werden kann.
Zur Erzeugung einer Kugellaufbahn 3, welche um einen Winkel 5 gegenüber der Symmetrieachse 4' des Gelenkinnenteil-Rohlings 1' gekippt ist, wird die Drehspindel 9 um denselben Winkel 5' gegenüber einer senkrecht zur Symmetrieachse 4' verlaufenden Drehrichtung gekippt . Für den Schruppvorgang wird nun das Werkzeug 6 zunächst so gegenüber dem Gelenkinnenteil-Rohling 1' geführt, dass die Schruppfrässcheibe 7 eine rinnenförmige Nut 15 der Tiefe 16 in die Oberfläche des Gelenkinnenteil- Rohlings 1' einformt (Pfeile 17 und 17' in Figuren 2a und 3) . Anschließend wird das Werkzeug 6 um einen Versatz Δ entlang der Spindelachse 9' verschoben (Pfeil 18 in Figur 2a) , wobei Δ dem Abstand 8 von Schruppfrässcheibe 7 und Schlichtfrässcheibe 7' auf der Werkzeugspindel 9 entspricht, so dass nun der Schlichtfräser 7' gegenüber der bereits eingefrästen rinnenförmigen Nut 15 zu liegen kommt. Dann wird das Werkzeug 6 zunächst so gegenüber dem Gelenkinnenteil-Rohling 1' geführt, dass der Schlichtfräser 7' den Bereich der im ersten Prozessschritt eingebrachten rinnenförmigen Nut 15 feinbearbeitet und dabei die fertige Form der Kugellaufbahn 3 erzeugt (Pfeil 19 in Figur 2b) . Schließlich wird das Werkzeug 6 durch Zurückverschieben um den Versatz Δ in Richtung der Spindelachse 9' in die Ausgangsposition zurückbewegt (Pfeil 20 in Figur 2b) . Somit ist die erste Kugellaufbahn 3 fertig hergestellt, und der Gelenkinnenteil-Rohling 1' kann mittels der Spannvorrichtung gedreht werden, um eine weitere Kugellaufbahn 3 in die äußere Umfangsflache des Gelenkinnenteil-Rohlings 1' einzubringen. Neben dieser in Figuren 2a und 2b dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei für den Schrupp- und den Schlichtvorgang zwei getrennte Frässcheiben 7,7' zum Einsatz kommen, können die beiden Bearbeitungsschritte auch mit einer einzigen Frässcheibe ausgeführt werden, welche im Vorhub den Schruppvorgang und im Rückhub den Schlichtvorgang durchführt. Neben der in Figuren 2a und 2b dargestellten Kinematik, bei der zunächst eine Kugellaufbahn geschruppt und geschlichtet wird, bevor mit der Bearbeitung der nächsten Kugellaufbahn begonnen wird, können auch zunächst mehrere Kugellaufbahnen nacheinander geschruppt werden und anschließend nacheinander geschlichtet werden. Weiterhin kann es (in Abhängigkeit z.B. von der Werkstoffkombination und/oder der gewünschten Qualität der zu erzeugenden Kugellaufbahn) ausreichend sein, lediglich einen Schruppvorgang - ohne darauffolgendes Schlichten - auszuführen.
In der Verfahrenskinematik der Figuren 2a und 2b wird das Werkzeug 6 während der Bearbeitung gegenüber dem in der Spannvorrichtung eingespannten Werkstück 1' verschoben. Prinzipiell können die Vorschubbewegungen auch durch das Werkstück 1' ausgeführt werden. Welche der Relativbewegungen von dem Werkstück 1' und welche von dem Werkzeug 6 ausgeführt werden, ist maschinenabhängig.
Im Zuge des auf die spanende Bearbeitung folgenden Härteprozesses kommt es zu einer Verformung des Gelenkinnenteils und damit zu einer Krümmung der Kugellaufbahnen. Um kostspielige Nacharbeit zu vermeiden, muss diese Krümmung bereits im Fräs- Prozess vorgehalten werden.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und Werkzeugs können sowohl gerade als auch gekrümmte Kugellaufbahnen 3 in Gelenkinnenteil-Rohlinge 1' eingefräst werden. Neben der in Figuren 2 und 3 gezeigten elliptischen Schneidkontur 12,12' der Fräszähne 11,11' können die Fräszähne 11,11' auch andere (z.B. trapezförmige) Schneidkonturen aufweisen, um - anstelle der in Figur la gezeigten Kugellaufbahnen 3 mit elliptischem Querschnitt - Kugellaufbahnen mit rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt zu erzeugen.
Neben den einteilig ausgebildeten Fräserscheiben 7,7' der Figuren 2a, 2b und 3 können auch Fräserscheiben mit individuell eingesetzten Schneidplatten zum Einsatz kommen. Dies hat den Vorteil, dass beim Verschleiß einzelner Fräszähne 11,11' nicht die gesamte Frässcheibe 7,7' ausgewechselt zu werden braucht, sondern dass lediglich die defekte Schneidplatte ersetzt werden muss. In diesem Fall sind die die Fräszähne 11,11' bildenden Schneidplatten vorzugsweise durch Hartlöten oder durch Klemmen an der Fräserscheibe befestigt .

Claims

Patentansprüche
1. Werkzeug zum Herstellen eines Gelenkinnenteils (1) für ein Gleichlaufdrehgelenk mit Hilfe des Scheibenformfräsens, wobei das Werkzeug (6) einen scheibenförmigen Fräskörper
(7,7') mit auf der Umfangsflache angebrachten Fräszähnen (11,11') umfasst, wobei der Quotient aus der Zahl der Fräszähne (11,11') und dem Durchmesser (21,21') des Fräskörpers (7,7') größer als 0.25 Zähne/mm ist.
2. Werkzeug nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Werkzeug (6) einen weiteren scheibenförmigen Fräskörper (7') aufweist, welcher axial gegenüber dem ersten Fräskörper (7) versetzt ist, wobei der eine Fräskörper als Schruppwerkzeug (7) und der andere Fräskörper als Schlichtwerkzeug (7') ausgestaltet ist.
3. Werkzeug nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Quotient aus der Zahl der Fräszähne (11,11') und dem Durchmesser (21,21') des Fräskörpers (7,7') auf Schruppwerkzeug (7) und Schlichtwerkzeug (7') den gleichen Wert hat .
4. Werkzeug nach Anspruch 2 oder 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Schruppwerkzeug (7) Spanteilernuten (13) aufweist .
5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Fräszähne (11,11') unter einem Spanwinkel (14) zwischen 5° und 12° auf dem Fräskörper (7,7') angeordnet sind.
6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Fräskörper (7,7') aus einem hartstoffbeschichte- ten Hartmetall besteht.
EP02787681A 2001-12-21 2002-11-14 Verfahren und werkzeug zum herstellen eines gelenkinnenteils für ein gleichlaufdrehgelenk Withdrawn EP1455979A1 (de)

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DE10163040 2001-12-21
DE10163040A DE10163040C1 (de) 2001-12-21 2001-12-21 Werkzeug zum Herstellen eines Gelenkinnenteils für ein Gleichlaufdrehgelenk
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