WO2018036858A1 - Bremsscheiben-werkzeug zum bearbeiten eines bremsscheiben-rohlings, bremsscheiben-herstellanlage und verfahren zum herstellen einer bremsscheibe - Google Patents

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forming
brake disc
cutting
tools
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Karsten RÖTTGER
Zied HENI
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Ecoroll Ag Werkzeugtechnik
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24B39/06—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working plane surfaces
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    • F16D65/12—Discs; Drums for disc brakes
    • F16D65/127—Discs; Drums for disc brakes characterised by properties of the disc surface; Discs lined with friction material

Definitions

  • the invention relates to a brake disk tool for processing a brake disk blank. According to a second aspect, the invention relates to a method for producing a brake disk.
  • a brake disc is part of a disc brake and is produced by first producing a brake disc blank.
  • the brake disc blank is then machined on its two braking surfaces by a turning machining and the resulting machined surface is then formed, for example, smooth or hard rolled or smoothed by a friction element. It is desirable to produce brake discs as efficiently as possible, that is, in the shortest possible time with high quality.
  • the invention has for its object to improve the production of brake discs.
  • the invention solves the problem by a brake disk tool for machining a brake disk blank with (a) a first cutting tool which is arranged for machining, in particular in the form of a turning operation, a first braking surface of the brake disk blank, (b) a second cutting tool, which is arranged for machining, in particular in the form of a turning operation, a second braking surface of the brake disk blank, (c) a first forming tool for forming the first braking surface, (d) a second forming tool for forming, in particular for smoothing or rolling, the second braking surface, and (e) a feed device for feeding the cutting tools towards each other and / or the forming tools towards each other, so that a arranged between the Zerspanwerkmaschinemaschinemaschinemaschinemaschinen brake disc blank on both its braking surfaces is simultaneously simultaneously spanbar and simultaneously rolled.
  • the invention solves the problem by a method for producing a brake disk, in which a brake disk blank is processed by means of a brake disk tool
  • An advantage of the invention is that the production of brake discs can be significantly accelerated.
  • the two braking surfaces simultaneously, that is, simultaneously processed, which shortens the processing.
  • the forming tools in particular in the form of solid or burnishing tools press on exactly opposite side on the respective braking surface, so the respective rolling forces cancel each other and there is no axial bending of the brake disc blank. It is a further advantage that the forming tools can therefore be pressed with a greater pressure on the braking surface, so that a smoother surface can be reached.
  • the cutting tool is understood in particular to mean a tool by means of which a chip can be lifted off the braking surface.
  • the cutting tool is an exchangeable cutting plate, in particular an indexable insert.
  • a forming tool is understood in particular to mean a tool which locally transforms the braking surface.
  • the forming tool is a rolling tool.
  • a rolling tool comprises a rolling body and the rolling body leading leadership.
  • the rolling mill body may be, for example, an ellipsoid, in particular a ball.
  • At least one of the rolling tools is a sliding smoothing tool, in particular both rolling tools are sliding smoothing tools.
  • a sliding smoothing tool has no rotating parts and smoothes the workpiece surface.
  • the smoothing tool can for example consist of a hard material, in particular diamond. It is possible, and represents a preferred embodiment, that the smoothing tool is cooled.
  • the brake disk tool preferably has a cooling device connected to the smoothing tool.
  • the two cutting tools are arranged so that during operation of the brake disk tool, the passive forces which abut the respective cutting tools, run counter to each other and at least predominantly compensate each other.
  • the cutting tools are arranged so that a resulting, acting on the brake disc blank torque is at most one fifth, in particular at most one tenth, as large as the torque that arises when only one cutting tool is engaged.
  • the forming tools are arranged so that the forming forces are opposite to each other and at least predominantly compensate each other.
  • the forming tools are arranged so that the resulting acting on the brake disc torque is at most one fifth, in particular at most one tenth, of the value that would arise if only one forming tool is present.
  • the feed device is configured to feed the cutting tools and the forming tools towards each other so that the brake disk blank can be simultaneously machined on both braking surfaces and simultaneously simultaneously and rolled away from each other so that the tools can be disengaged.
  • both brake surfaces can then be both flared and deformed, in particular rolled, at the same time. the.
  • both the cutting tools and the forming tools are in engagement with the braking surface. It is favorable, however, if the forming tools and the cutting tools are arranged so that the time in which only cutting tools and / or only the forming tools are engaged with the brake disc, at most one-fifth of the total machining time makes up when the brake disc tool with constant speed is moved. In this way, a brake disc can be stopped in a much shorter time.
  • the brake disk tool has a tool holder for fastening the brake disk tool to a machine tool, wherein the feed device has a cutting tool feed device for moving the first chip tool relative to the tool holder. It is preferred, but not necessary, for the feed device to have a second cutting tool feed device for moving the second cutting tool relative to the tool holder. In this way, the chip tools can be positioned in their correct position relative to the brake disc blank.
  • the feed device has a forming tool feed device for moving the first forming tool independently of the first cutting tool relative to the tool holder. It is favorable, but not necessary, for the feed device to additionally have a second forming tool feed device for moving the second forming tool independently of the second cutting tool relative to the tool holder. In other words, it is favorable if the feed device has two cutting tool feed devices and two forming tool feed devices, so that all tools are designed to be movable relative to the tool holder. Alternatively, the feed device is designed for moving the first forming tool together with the first cutting tool and / or for moving the forming tools together.
  • the tool holder is mounted so that the cutting tool moves during machining on a path that extends along a cutting tool straight line, wherein the Zerspanwerkmaschinemaschine- straight has a distance from a rotational axis of rotation, which is smaller than that Half, preferably smaller than one twentieth, in particular one fiftieth, an outer diameter of a hub portion of the brake disc.
  • the at least one forming tool feed device is designed to set a predetermined forming pressure. If the forming tool is a rolling tool, the forming tool feed device is preferably set up for automatic setting, in particular regulation, to a predetermined set rolling pressure.
  • a brake disk manufacturing apparatus which comprises (a) a machine tool having a brake disk rotating device for receiving and rotating a brake disk around the rotation axis about which the finished brake disk rotates during operation, and (b) an inventive device Brake disc tool, which is arranged to the brake disc rotating device, that a recorded and rotated by the brake disc rotating device brake disc blank at its two braking surfaces simultaneously by a turning and / or simultaneously by forming, in particular rolling, editable.
  • the brake disc rotating device is arranged relative to the cutting tools and the forming tools such that (i) the first cutting tool is engaged in a first cutting engagement point in, in particular deepest, having a first cutting distance from the rotation axis (ii ) the second cutting tool is in a, in particular the deepest, engagement at a second cutting engagement point, which has a second cutting distance from the rotation axis, (iii) the first forming tool is in engagement at a first forming engagement point, which has a first forming distance in time from the axis of rotation, (iv) the second forming tool is engaged at a second forming engagement point having a second forming distance from the rotation axis and (v) the cutting machine tools and the forming tools are movable so that a first distance difference between the first Zerspanabstand and a first forming distance and a second distance difference between the second Zerspanzabstand and a second forming distance remains constant and / or at most as large as a radial
  • the brake disk production plant particularly preferably has a control unit which is designed to automatically carry out a method with the steps of (i) rotating the brake disk blank by means of the brake disk rotating device in a first direction of rotation and thereby simultaneously machining the braking surfaces by means of the cutting tools and ( ii) thereafter rotating the brake disk blank by means of the brake disk rotating device - in a direction of rotation opposite to the first direction of rotation or the same direction of rotation - and thereby simultaneously machining the braking surfaces by means of the forming tools.
  • An advantage of this method is that the rotational speed can be optimally selected for the respective machining processes. It is possible that a feed direction of the forming tools when forming the feed direction of the cutting tools during machining is opposite.
  • control unit is set up for automatically moving the cutting tool during machining on a preferably linear path which extends along a cutting tool straight line, wherein the cutting tool straight line is at a distance from a rotational axis of the rotational movement which is smaller than half, preferably smaller than one tenth, in particular as a twentieth of a hub portion of the brake disc. It is particularly favorable if the cutting tool straight line intersects the axis of rotation. In this case, the rake angle and the clearance angle remain constant during the radial movement of the cutting tool. It can therefore be used a simply switched tool.
  • control unit is configured to automatically move the cutting tool during machining on a cutting tool path extending along a cutting tool straight line, the cutting tool line being at a distance from the axis of rotation of the rotary movement that is at least one-tenth, in particular, at least in particular one twentieth, an outer diameter of the braking surface is.
  • Another advantage is that the minimum distance that the cutting tool has from the axis of rotation is particularly large. In this way, also such brake disc blanks can be processed, in which a radial distance between the braking surfaces on the one hand and a hub portion which projects axially beyond a braking surface plane in which the braking surface lies, is particularly small.
  • At least the first forming tool is mounted to move on a forming tool path extending along a forming tool line when the cutting tool moves on the cutting tool path, the forming tool line being from the cutting tool line is separated by a separation plane in which the axis of rotation runs.
  • the cutting tool runs, the forming tool runs after.
  • a distance between the Umformwerkmaschine Weg- straightening and the separation plane by at most 50%, preferably by at most 30%, of the distance between the cutting tool line (gz) and the separation Level (T) deviates.
  • the quotient of the smaller of the two distances as a numerator and the larger of the two distances as a denominator is at least 0.5.
  • the distance between the forming tool straight line and the separating plane corresponds to the distance between the cutting tool straight line and the separating plane.
  • the two distances correspond to one another, it is understood in particular that although it is possible and preferred that the two distances are the same in the mathematical sense, it is also possible if the two distances deviate slightly from one another. For example, a deviation of 10% is tolerable.
  • the cutting tools are attached to the tool holder in particular so that they are motor-driven in and out of engagement with the braking surface can be brought.
  • the forming tools are also attached to the tool holder, in particular fixed so that they can be brought into and out of engagement with the braking surface.
  • a forming tool or the forming tools on a second tool holder which is independently movable from the first tool holder, attached to the machine tool and connected by means of this second tool holder with the machine tool.
  • the control unit is designed for automatically carrying out a method according to the invention.
  • the braking surfaces are braced while the cutting tools are moved radially inwardly.
  • the cutting tools are moved radially inwardly, it is understood, in particular, that a radial distance of the cutting tools from the axis of rotation decreases over time.
  • the braking surfaces are braced while the cutting tools are moved radially outward. It is then possible that is formed simultaneously for machining, alternatively, the forming tools are moved radially inward during forming.
  • first cutting tool and the second forming tool are rigidly coupled with respect to a movement in the radial direction. Furthermore, it is advantageous if the second cutting tool and the second forming tool are coupled rigidly with each other.
  • the cutting tool does not set on the hub portion when the forming train is still engaged. It is therefore possible to reshape the full width of the braking surface.
  • the first forming tool and / or the first cutting tool is mounted guided, in particular linearly guided. If the two tools are linearly guided, the directions of extension of the two guides form a first spread angle ⁇ 1 .
  • the spread angle ⁇ 1 is substantially 0 °, in particular less than 2 °. Alternatively, it is possible that the spread angle is greater than 5 ° and in particular less than 45 °. In this case, the first mold and the first cutting tool move towards each other when moved radially inwardly.
  • the second forming tool and / or the second cutting tool is mounted guided, in particular guided linear. If the two second tools are guided linearly, then the extension directions of the two guides form a second spread angle ⁇ 2 .
  • the spread angle ⁇ 2 is substantially 0 °, in particular less than 2 °.
  • the spread angle is greater than 5 ° and in particular less than 45 °.
  • the second mold and the second cutting tool move towards each other when moved radially inwardly.
  • extension direction of at least one of the guides extends toward the axis of rotation.
  • the brake disk tool has a vibration damping device for damping vibrations of the cutting tools and / or the forming tools.
  • the vibration damping device may be a passive or an active vibration damping device.
  • An active vibration damping device has an actuator for converting external energy, such as electrical energy, into a motion counteracting the vibratory motion.
  • a passive vibration damping device works without external energy.
  • Particularly preferred is a hydraulic vibration damping device. This is understood to mean a vibration damping device in which the kinetic energy is dissipated by internal friction of a fluid.
  • a method comprising the steps of: (i) supplying the cutting tools and the forming tools to the braking surfaces of a brake disk blank, and (ii) rotating the brake disk blank and simultaneously cutting the braking surfaces and simultaneously forming, in particular deep rolling or smooth rolling - Preferably with at least one rotating rolling body and / or at least one sliding friction body -, the two braking surfaces.
  • the tools are moved radially inwardly.
  • the method comprises the steps of first moving the cutting tools radially outward in engagement, it being possible, but not necessary, for the forming tools to be simultaneously moved radially inwardly out of engagement,
  • the braking surfaces are rolled when moving radially outward. Alternatively, it is possible to roll after cutting the braking surfaces.
  • a method comprising the steps of (i) feeding the Zerspanwerkmaschinee, (ii) rotating the brake disc blank in a first rotational direction and thereby clamping the braking surfaces, then (iii) rotating the brake disc blank - with the same or opposite direction of rotation - and thereby simultaneously forming, in particular deep-rolling or smooth-rolling - preferably with at least one rotating rolling body and / or at least one sliding friction body -, the two braking surfaces.
  • the feed direction during forming of the feed direction during machining is opposite.
  • the cutting tool during machining is moved radially inwardly and the forming tool when forming radially outward or vice versa.
  • the method has the following steps: (i) moving the forming tools and the cutting tools with at least substantially the same radial motion component thereafter (ii) reducing, in particular stopping, the radially inward movement of the cutting tools and (iii) moving the forming tools radially inward.
  • the forming tools it is possible for the forming tools to be moved radially outward after being engaged, with the forming tools initially not moving radially outward and being engaged at a later time during chipping. After the forming tools have been brought into engagement, the cutting tools and the forming tools can then be moved radially outward with at least substantially the same radial speed. At substantially the same speeds, speeds are understood that differ on average by at most 10%.
  • FIG. 3 shows a schematic view of a brake disk production plant according to the invention for carrying out a method according to the invention
  • FIG. 4 with the subfigures 4a-4f an inventive brake disk tool according to a third embodiment, 5 with the subfigures 5a-5f an inventive brake disk tool according to a fourth embodiment,
  • FIG. 6 shows the subfigures 6a-6f an inventive brake disk tool according to a fifth embodiment
  • Figure 7 with the sub-figures 7a - 7e an inventive brake disc tool according to a sixth embodiment
  • Figure 8 with the sub-figures 8a and 8b, an inventive brake disc tool according to a seventh embodiment.
  • FIG. 1 shows in subfigure 1a a brake disk tool 10 according to the invention for machining a brake disk blank 12, so that a brake disk is created.
  • the brake disk tool 10 has a first cutting tool 14, a second cutting tool 16 (cf., FIG. 1 b), a first forming tool 18 and a second forming tool 20.
  • the first cutting tool 14 is formed by an indexable insert, for example made of ceramic, hard metal, coated cemented carbide, cermet or cubic boron nitride.
  • the first cutting tool 14 is received in a first tool holder 22, the second cutting tool 16 is constructed like the first cutting tool 14 and attached to a second tool holder 24.
  • the forming tools 18, 20 are designed as rolling tools and have respective rolling bodies 26, 28, which are accommodated in a respective guide 30, 32.
  • the forming tools 18, 20 are acted upon by means of a not shown pressure fluid source with pressurized fluid.
  • the pressurized fluid may be a liquid, a gas or an aerosol, in particular a lubricating particle mist.
  • the cutting tool 14 and the first forming tool 18 are designed to machine a first braking surface 34.
  • the second cutting tool 16 and the second forming tool 20 are formed for processing a second braking surface 36 which is parallel to the first braking surface 34.
  • the brake disc blank 12 also has a hub portion 38 which projects axially beyond a braking surface plane E in which the first braking surface 34 lies. Between the hub portion 38 and the first braking surface 34, a circumferential groove 40 extends.
  • the brake disk tool 10 has a feed device 42, by means of which the cutting tools 14, 16 and the forming tools 18, 20 can be delivered towards each other.
  • a slice thickness d ie a distance between the first braking surface 34 and the second braking surface 36
  • the delivery device 42 comprises a cutting tool delivery device 43 for moving the first cutting tool 14 relative to Tool holder 46.
  • the cutting tool delivery device 43 includes the first tool holder 22 and a schematically drawn drive 44, which may have, for example, a drive worm and a rotary drive for it.
  • the first tool holder 22 is guided on a tool holder 46 linearly in the axial direction with respect to a rotation axis R of the brake disk blank 12. By means of the drive 44, the first tool holder 22 can therefore be moved relative to the tool holder 46.
  • the second tool holder 24 and the forming tools 18, 20 are also linearly guided by the tool holder 46 and movable relative to this in one embodiment.
  • the feed device 42 comprises a forming tool feed device 45 for moving the first forming tool 18 relative to the tool holder 46 (see FIG. 1 b).
  • the forming tool feed device 45 is constructed like the cutting tool feed device 43 and has a drive 47.
  • the drive 44 is not shown for the sake of clarity.
  • each drive both tool holders 22, 24 moves and another drive both forming tools 18, 20.
  • both cutting tools 14, 16 and both forming tools 18, 20 formed relative to the tool holder 46 by a motor are. In this case, it is dispensable that the tool holder 46 is designed to be movable relative to the brake disk blank 12.
  • the drive 44 and the optionally additional drives may have an electric motor or be driven hydraulically.
  • the drive 44 as well as the drives which may otherwise be present may additionally have at least one hydraulic expansion joint and a pressurized fluid supply connected to it, which move the respective tool toward or away from the brake disk blank 12 when increasing a fluid pressure in the hydraulic expansion pad.
  • the tool holder 46 is fixed in the present case to a linear guide 48 and can thus be moved in a direction perpendicular to a rotation axis R.
  • FIG. 1 c shows that the cutting tools 14, 16 (see FIG. 1 c) and the forming tools 18, 20, in the present case by means of the tool holder 46 and the linear guide 48, are stored so that the first cutting tool 14 moves along a cutting tool straight line gz.
  • the first forming tool 18 moves along a forming tool line gu.
  • the cutting tool straight line gz crosses the axis of rotation R.
  • the forming tool Straight gu runs parallel to the cutting tool straight line 9z-
  • the tools 14, 16, 18, 20 are moved out of engagement radially inwardly. Thereafter, the cutting tools 14, 16 at the radially inner edge of the braking surfaces 34, 36 engaged and moved radially outward. In addition, the forming tools 16, 18 are brought into engagement. In this way, the braking surfaces 34, 36 are simultaneously shaved and reshaped while the tools 14, 16, 18, 20 move radially outward.
  • FIG. 2d shows that, unlike the embodiment according to FIG. 1, the straight lines gz and gu each have the same distance from the axis of rotation R and thus from a separating plane T, in which the axis of rotation runs have.
  • the first cutting tool 14 and the rolling body 16 can be arranged at the same or in a substantially same radial distance from the rotation axis R.
  • the first cutting tool 14 contacts the braking surface 34 in a first clamping engagement point Pi 4 and the first forming tool 18 in a first forming engagement point P26.
  • a distance difference Ar indicating the difference of the radial distances of the points Pi 4 and P26 from the rotation axis R is small.
  • the distance difference Ar is smaller than a groove width n.
  • the groove width is the radial distance between the first brake surface 34 and the hub portion 38 (see FIG.
  • the distance difference Ar is smaller than 0.8 times the groove width n.
  • the second cutting tool 16 bears against the second braking surface 36 at a second cutting engagement point P16 (FIG. 2c), and the second forming tool 20 rests against the second braking surface 36 with its rolling body 28 at a second forming engagement point P28.
  • the radial distance of the point ⁇ ⁇ the rotation axis R corresponds to the radial distance of the point Pi 4th
  • the radial distance of the P28 corresponds to that of the point P26.
  • FIG. 3 schematically shows a brake disk production system 50 according to the invention, which has a brake disk tool 10 and a machine tool 52, by means of which the brake disk tool 10 can be positioned relative to a brake disk rotating device 54.
  • the brake disc rotating device 54 is configured to receive the brake disc blank 12, for example, at its hub portion 38.
  • an deliverable punch 56 can be provided which, for example, engages through holes in the hub portion 38.
  • a method according to the invention is carried out, for example, by initially picking up the brake disk blank 12 on the brake disk rotating device 54. It is then rotated in a direction of rotation ⁇ - ⁇ .
  • the Zerspan- tools 14, 16 are individually or collectively delivered to the braking surfaces 34, 36, to a distance between the two corresponds to a predetermined wheel thickness d.
  • the cutting tools 14, 16 are then moved in the radial direction along the straight line gz and thereby chip the braking surfaces 34, 36. Subsequently, the cutting tools 14, 16 are disengaged.
  • the forming tools 18, 20 are delivered to the processed braking surfaces 34, 36 so far that the respective rolling bodies 26, 28 come into contact with the braking surfaces 34, 36 and reshape them. It is possible, but not necessary, for the rotational speed during forming to be the same as for machining. For example, it is possible to machine at a higher speed than to reshape it.
  • the rolling elements 26, 28 are subjected to a predetermined rolling pressure and the forming tools 18, 20 are guided along the braking surfaces 34, 36 in the radial direction so that they are rolled firmly and / or smoothly. After this processing, a brake disc has been made from the brake disc blank 12. It is possible that further processing steps follow.
  • FIG. 4a shows a third embodiment of a brake disk tool 10 according to the invention for machining in the form of a turning operation and simultaneously forming in the form of a rolling process.
  • the cutting tools 14, 16 (see Figure 4d) move during machining on respective cutting tool line gz, which pass through the axis of rotation R.
  • the first forming tool 18 is mounted linearly guided relative to the first cutting tool 14.
  • a linear axis 58 is formed between the first tool holder 22 and the first forming tool 18, which may also be referred to as a linear guide.
  • a motor of the longitudinal axis 58 is shown.
  • Figures 4a and 4b show the linear axis 58 in a first position
  • the part of Figure 4c shows the linear axis 58 in a second position in which the first forming tool 18 with a radial component is linearly displaced relative to the first tool holder 22.
  • the second forming tool 20 which can be seen partially in FIG. 4 d, is fastened, like the first forming tool 18, to a forming tool holder 60, which forms the linear axis 58 with the tool holder 46 to which the tool holders 22, 24 are fastened.
  • the linear axis 58 comprises a dovetail guide and a schematically drawn motor for moving the tool holder 46 relative to the forming tool holder 60.
  • the second forming tool 20 is guided linearly relative to the second cutting tool 16.
  • the tool holder or the forming roll tool holder 60 are attached to a schematically partially drawn machine tool 61.
  • Figures 4a, 4b and 4c show schematically the flow of a method according to the invention.
  • the forming tools 18, 20 and the Zerspanwerk- tools 14, 16 are moved radially inwardly with the same radial movement component.
  • the radial movement component is determined by projection of the corresponding motion vector onto the cutting tool straight line gz. If the state shown in FIG. 4b is reached, the cutting tools 14, 16 have machined the braking surfaces 34, 36 (see FIG the radially inward movement of the cutting tools 14, 16 stopped.
  • the forming tools 18, 20 are relatively inward, ie in the feed direction, further moved until the two braking surfaces 34, 26 are completely rolled. After that, all the tools 14, 16, 18, 20 disengaged and the brake disc tool moves radially outward.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a brake disk tool according to the invention.
  • the cutting tool straight line gz and the forming tool line gu include a spread angle ⁇ different from zero.
  • the straight lines gz, gu run through the axis of rotation R, which represents a preferred, but not necessary embodiment.
  • Both the tool holders 22, 24 (see Fig. 5b) and the Umformtechnik- tools 18, 20 (see Figure 5c) are linearly guided on the tool holder 46 and are moved either simultaneously or sequentially.
  • Figures 5a and 5b on the one hand and 5d and 5e on the other hand show the sequence of a method according to the invention. At the beginning of the process, the tools 14, 16, 18, 20 are in a radially outer position.
  • FIG. 6 shows a fifth embodiment of a brake disk tool 10 according to the invention, in which the cutting tool straight line g z and the forming tool line gu also run through the rotation axis R. Unlike the embodiment according to FIG. 5, the tool holder 46 is guided linearly on the machine tool 61, so that it can be moved in the course of a method according to the invention.
  • the tool puller 46 is automatically guided linearly movable in this machine tool.
  • FIG. 7 shows a brake disk tool 10 according to the invention, in which all the tools 14, 16, 20 are each automatically movable relative to the tool holder 46 are arranged.
  • the tool holder 46 is guided, for example linearly, on the machine tool.
  • FIGS. 7c and 7d it is possible to bring all the tools 14, 16, 18, 20 into and out of engagement with the brake disc blank 12 independently of the respective other tools.
  • the cutting tools 14, 16 are connected to the tool holder 46 in such a way that a common feed movement can take place.
  • the rolling bodies 26, 28 can be moved relative to the cutting tools 14, 16. This type of attachment of the tools 14, 16, 18, 20 is also possible for all other embodiments.
  • FIG. 7 shows a brake disk tool 10 according to the invention, in which all the tools 14, 16, 20 are each automatically movable relative to the tool holder 46 are arranged.
  • the tool holder 46 is guided, for example linearly, on the machine tool.
  • FIGS. 7c and 7d it is possible to bring all the tools 14, 16, 18, 20 into and out
  • FIG. 8 shows a brake disk tool 10 according to the invention which has a vibration damping device 62 which is pressed against the first braking surface 34, for example by means of compressed air or a pressurized fluid. Vibrations result in oscillation of the vibration damping device 62, which is damped by the internal friction of the pressurized fluid (compressed air or pressurized fluid) or by the flow of pressurized fluid through a nozzle.
  • the forming tools advantageously act so strongly damping that an additional vibration damping device 62 can be dispensed with.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bremsscheiben-Werkzeug zum Bearbeiten eines Bremsscheiben-Rohlings (12), mit (a) einem ersten Zerspanwerkzeug (14), das angeordnet ist zum Zerspanen einer ersten Bremsfläche (34) des Bremsscheiben-Rohlings (12), (b) einem zweiten Zerspanwerkzeug (16), das angeordnet ist zum Zerspanen einer zweiten Bremsfläche (36) des Bremsscheiben-Rohlings (12), (c) einem ersten Umformwerkzeug (18) zum Umformen der ersten Bremsfläche (34), (d) einem zweiten Umform Werkzeug (20) zum Umformen der zweiten Bremsfläche (36), und (e) zumindest einer Zustellvorrichtung (42) zum Zustellen der Zerspanwerkzeuge (14, 16) und der Umformwerkzeuge (18, 20) aufeinander zu, sodass ein zwischen den Zerspanwerkzeugen (14, 16) und den Umformwerkzeugen (18, 20) angeordneter Bremsscheiben-Rohling (12) auf seinen beiden Bremsflächen (34, 36) jeweils simultan spanbar und simultan walzbar ist.

Description

Bremsscheiben-Werkzeug zum Bearbeiten eines Bremsscheiben-Rohlings, Bremsscheiben-Herstellanlage und Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe Die Erfindung betrifft ein Bremsscheiben-Werkzeug zum Bearbeiten eines Bremsscheiben-Rohlings. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe.
Eine Bremsscheibe ist ein Teil einer Scheibenbremse und wird dadurch produziert, dass zunächst ein Bremsscheiben-Rohling hergestellt wird. Der Bremsscheiben-Rohling wird dann an seinen beiden Bremsflächen durch eine Drehbearbeitung spanend bearbeitet und die entstehende bearbeitete Fläche wird danach umgeformt, beispielsweise glatt- oder festgewalzt oder durch ein Reibelement geglättet. Es ist wünschenswert, Bremsscheiben möglichst effizient, das heißt in möglichst kurzer Zeit bei hoher Qualität, herzustellen.
Bekannt ist, die Bremsflächen einzeln zunächst zu drehen und in einem nachfolgenden Prozess zu formen. Das führt zu einer vergleichsweise langen Fertigungszeit. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fertigung von Bremsscheiben zu verbessern.
Die Erfindung löst das Problem durch ein Bremsscheiben-Werkzeug zum Bearbeiten eines Bremsscheiben-Rohlings mit (a) einem ersten Zerspan Werkzeug, das angeord- net ist zum Zerspanen, insbesondere in Form einer Drehbearbeitung, einer ersten Bremsfläche des Bremsscheiben-Rohlings, (b) einem zweiten Zerspanwerkzeug, das angeordnet ist zum Zerspanen, insbesondere in Form einer Drehbearbeitung, einer zweiten Bremsfläche des Bremsscheiben-Rohlings, (c) einem ersten Formwerkzeug zum Umformen der ersten Bremsfläche, (d) einem zweiten Umform Werkzeug zum Umformen, insbesondere zum Glatt- oder Festwalzen, der zweiten Bremsfläche, und (e) einer Zustellvorrichtung zum Zustellen der Zerspanwerkzeuge aufeinander zu und/oder der Umformwerkzeuge aufeinander zu, sodass ein zwischen den Zerspanwerkzeugen und den Umfornnwerkzeugen angeordneter Bremsscheiben-Rohling auf seinen beiden Bremsflächen jeweils simultan spanbar und simultan walzbar ist. Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe, bei dem ein Bremsscheiben-Rohlings mittels eines erfindungsgemäßen Bremsscheiben-Werkzeugs bearbeitet wird.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass die Herstellung von Bremsscheiben deutlich be- schleunigt werden kann. So können die beiden Bremsflächen simultan, das heißt gleichzeitig, bearbeitet werden, was die Bearbeitung verkürzt. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform ist es zudem möglich, die beiden Bremsflächen sowohl simultan zu spanen als auch umzuformen, insbesondere zu walzen. Das führt zu einer weiteren Verkürzung der Produktionszeit.
Vorteilhaft ist zudem, dass eine höhere Oberflächengüte erreichbar ist. Wenn nämlich, wie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, die Umformwerkzeuge, insbesondere in Form von Fest- oder Glattwalzwerkzeugen, auf einander genau gegenüberliegenden Seite auf die jeweilige Bremsfläche drücken, so heben sich die jeweiligen Walzkräfte auf und es kommt zu keiner axialen Verbiegung des Bremsscheiben-Rohlings. Es ist ein weiterer Vorteil, dass die Umformwerkzeuge deshalb mit einem größeren Druck auf die Bremsfläche gedrückt werden können, sodass eine glattere Oberfläche erreichbar ist. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Zerspanwerkzeug insbesondere ein Werkzeug verstanden, mittels dem ein Span von der Bremsfläche abgehoben werden kann. Beispielsweise handelt es sich bei dem Zerspanwerkzeug um eine austauschbare Schneidplatte, insbesondere eine Wendeschneidplatte. Unter einem Umform Werkzeug wird insbesondere ein Werkzeug verstanden, das die Bremsfläche lokal umformt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Umformwerkzeug um ein Walzwerkzeug. Ein Walzwerkzeug umfasst einen Walzkörper und eine den Walzkörper führende Führung. Der Walzwerkkörper kann beispielsweise ein Ellipsoid, insbesondere eine Kugel, sein.
Alternativ ist zumindest eines der Walzwerkzeuge ein gleitendes Glättwerkzeug, ins- besondere sind beide Walzwerkzeuge gleitende Glättwerkzeuge. Ein gleitendes Glättwerkzeug besitzt keine sich drehenden Teile und glättet die Werkstückoberfläche. Das Glättwerkzeug kann beispielsweise aus einem Hartstoff bestehen, insbesondere Diamant. Es ist möglich und stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar, dass das Glättwerkzeug gekühlt ist. Dazu besitzt das Bremsscheiben-Werkzeug vor- zugsweise eine mit dem Glättwerkzeug verbundene Kühlvorrichtung.
Vorzugsweise sind die beiden Zerspanwerkzeuge so angeordnet, dass im Betrieb des Bremsscheiben-Werkzeugs die Passivkräfte, die an den jeweiligen Zerspanwerkzeugen anliegen, einander entgegengerichtet verlaufen und einander zumindest überwiegend kompensieren. Insbesondere sind die Zerspanwerkzeuge so angeordnet, dass ein resultierendes, auf den Bremsscheiben-Rohlings wirkendes Drehmoment höchstens ein Fünftel, insbesondere höchstens ein Zehntel, so groß ist wie das Drehmoment, das entsteht, wenn lediglich ein Zerspanwerkzeug im Eingriff ist. Vorzugsweise sind zudem die Umformwerkzeuge so angeordnet, dass die Umformkräfte einander entgegengesetzt sind und einander zumindest überwiegend kompensieren. Vorzugsweise sind auch die Umformwerkzeuge so angeordnet, dass das resultierende, auf die Bremsscheibe wirkende Drehmoment höchstens ein Fünftel, insbesondere höchstens ein Zehntel, des Wertes beträgt, der entstehen würde, wenn lediglich ein Umformwerkzeug vorhanden ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zustellvorrichtung ausgebildet zum Zustellen der Zerspanwerkzeuge und der Umformwerkzeuge aufeinander zu, sodass der Bremsscheiben-Rohlings simultan auf beiden Bremsflächen spanbar und simultan dazu auch simultan walzbar ist und voneinander weg, sodass die Werkzeuge außer Eingriff bringbar sind. In anderen Worten können dann beide Bremsflächen gleichzeitig sowohl gespant als auch umgeformt, insbesondere gewalzt, wer- den. Selbstverständlich ist es möglich, dass nicht zu jedem Zeitpunkt sowohl die Zerspanwerkzeuge als auch die Umformwerkzeuge mit der Bremsfläche in Eingriff stehen. Günstig ist es aber, wenn die Umformwerkzeuge und die Zerspanwerkzeuge so angeordnet sind, dass die Zeit, in der lediglich Zerspanwerkzeuge und/oder lediglich die Umformwerkzeuge mit der Bremsscheibe in Eingriff sind, höchstens ein Fünftel der gesamten Bearbeitungszeit ausmacht, wenn das Bremsscheiben-Werkzeug mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird. Auf diese Weise kann eine Bremsscheibe in deutlich kürzerer Zeit hegestellt werden.
Vorzugsweise besitzt das Bremsscheiben-Werkzeug einen Werkzeughalter zum Befestigen des Bremsscheiben-Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine, wobei die Zustellvorrichtung eine Zerspanwerkzeug-Zustellvorrichtung zum Bewegen des ersten Spanwerkzeugs relativ zum Werkzeughalter aufweist. Es ist bevorzugt, nicht aber notwendig, dass die Zustellvorrichtung eine zweite Zerspanwerkzeug-Zustellvorrich- tung zum Bewegen des zweiten Spanwerkzeugs relativ zum Werkzeughalter aufweist. Auf diese Weise können die Spanwerkzeuge auf ihre korrekte Position relativ zum Bremsscheiben-Rohling positioniert werden.
Vorzugsweise besitzt die Zustellvorrichtung eine Umformwerkzeug-Zustellvorrichtung zum Bewegen des ersten Umformwerkzeugs unabhängig vom ersten Spanwerkzeug relativ zum Werkzeughalter. Es ist günstig, nicht aber notwendig, dass die Zustellvorrichtung zudem eine zweite Umformwerkzeug-Zustellvorrichtung zum Bewegen des zweiten Umformwerkzeugs unabhängig vom zweiten Spanwerkzeug relativ zum Werkzeughalter aufweist. In anderen Worten ist es günstig, wenn die Zustellvorrichtung zwei Zerspanwerkzeug-Zustellvorrichtungen und zwei Umformwerkzeug-Zustell- vorrichtungen aufweist, sodass alle Werkzeuge relativ zum Werkzeughalter bewegbar ausgebildet sind. Alternativ ist die Zustellvorrichtung ausgebildet zum Bewegen des ersten Umformwerkzeugs zusammen mit dem ersten Spanwerkzeug und/oder zum gemeinsamen Bewegen der Umformwerkzeuge. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Werkzeughalter so gelagert, dass sich des Zerspanwerkzeugs beim spanenden Bearbeiten auf einem Pfad bewegt, der sich entlang einer Zerspanwerkzeug-Geraden erstreckt, wobei die Zerspanwerkzeug- Gerade einen Abstand von einer Rotationsachse der Rotationsbewegung hat, der kleiner ist als die Hälfte, vorzugsweise kleiner als ein Zwanzigstel, insbesondere ein Fünfzigstel, eines Außendurchmessers eines Nabenabschnitts der Bremsscheibe.
Günstig ist es, wenn die zumindest eine Umformwerkzeug-Zustellvorrichtung ausgebildet ist zum Einstellen eines vorgegebenen Umformdrucks. Handelt es sich bei dem Umform Werkzeug um ein Walzwerkzeug, ist die Umformwerkzeug-Zustellvor- richtung vorzugsweise eingerichtet zum automatischen Einstellen, insbesondere Regeln, auf einen vorgegebenen Soll-Walzdruck.
Erfindungsgemäß ist zudem eine Bremsscheiben-Herstellanlage, die (a) eine Werkzeugmaschine, die eine Bremsscheiben-Rotiervorrichtung zum Aufnehmen und Rotieren eines Bremsscheiben-Rohlings um die Rotationsachse, um die die fertige Bremsscheibe im Betrieb rotiert, aufweist, und mit (b) einem erfindungsgemäßen Bremsscheiben-Werkzeug, das so zur Bremsscheiben-Rotiervorrichtung angeordnet ist, dass ein von der Bremsscheiben-Rotiervorrichtung aufgenommener und rotierter Bremsscheiben-Rohling an seinen beiden Bremsflächen simultan durch eine Drehbearbeitung und/oder simultan durch Umformen, insbesondere Walzen, bearbeitbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist Bremsscheiben-Rotiervorrichtung so relativ zu den Zerspanwerkzeugen und den Umformwerkzeugen angeordnet, dass (i) das erste Zerspanwerkzeug in einem ersten Span-Eingriffspunkt im, insbesondere tiefsten, Eingriff ist, der einen ersten Zerspanabstand von der Rotationsachse hat, (ii) das zweite Zerspanwerkzeug in einem zweiten Span-Eingriffspunkt im, insbesondere tiefsten, Eingriff ist, der einen zweiten Zerspanabstand von der Rotationsachse hat, (iii) das erste Umformwerkzeug in einem ersten Umform-Eingriffspunkt im Ein- griff ist, der einen ersten Umformabstand zeitlich von der Rotationsachse hat, (iv) das zweite Umformwerkzeug in einem zweiten Umform-Eingriffspunkt im Eingriff ist, der einen zweiten Umformabstand von der Rotationsachse hat und (v) die Zerspanwerk- zeuge und die Umformwerkzeuge so bewegbar sind werden, dass eine erste Abstandsdifferenz zwischen dem ersten Zerspanabstand und einem ersten Umformabstand und eine zweite Abstandsdifferenz zwischen dem zweiten Zerspanabstand und einem zweiten Umformabstand konstant bleibt und/oder höchstens so groß ist wie ein radialer Abstand zwischen einer Bremsfläche und einem Nabenabschnitt des Bremsscheiben-Rohlings, der über eine Bremsflächen-Ebene, in der die erste
Bremsfläche liegt, axial übersteht. So ist sichergestellt, dass die Bremsflächen über ihre volle radiale Breite bearbeitet werden können. Besonders bevorzugt besitzt die Bremsscheiben-Herstellanlage eine Steuereinheit, die ausgebildet ist zum automatischen Durchführen eines Verfahrens mit den Schritten (i) Rotieren des Bremsscheiben-Rohlings mittels der Bremsscheiben-Rotiervorrichtung in eine erste Drehrichtung und dabei simultanes spanendes Bearbeitung der Bremsflächen mittels der Zerspanwerkzeuge und (ii) danach Rotieren des Brems- scheiben-Rohlings mittels der Bremsscheiben-Rotiervorrichtung - in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte Drehrichtung oder die gleiche Drehrichtung - und dabei simultanes Bearbeiten der Bremsflächen mittels der Umformwerkzeuge. Vorteilhaft an diesem Verfahren ist, dass die Rotationsgeschwindigkeit optimal für die jeweiligen Bearbeitungsprozesse gewählt werden kann. Es ist möglich, dass eine Vor- schubrichtung der Umformwerkzeuge beim Umformen der Vorschubrichtung der Zerspanwerkzeuge beim Zerspanen entgegengesetzt ist.
Besonders günstig ist es, wenn die Steuereinheit eingerichtet ist zum automatischen Bewegen des Zerspanwerkzeugs beim spanenden Bearbeiten auf einem, vorzugs- weise gradlinigen, Pfad, der sich entlang einer Zerspanwerkzeug-Geraden erstreckt, wobei die Zerspanwerkzeug-Gerade einen Abstand von einer Rotationsachse der Rotationsbewegung hat, der kleiner ist als die Hälfte, vorzugsweise kleiner als ein Zehntel, insbesondere als ein Zwanzigstel eines Nabenabschnitts der Bremsscheibe. Besonders günstig ist es, wenn die Zerspanwerkzeug-Gerade die Rotationsachse schneidet. In diesem Fall bleiben der Spanwinkel und der Freiwinkel während der radialen Bewegung des Zerspanwerkzeugs konstant. Es kann daher ein einfach geschaltetes Werkzeug verwendet werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Steuereinheit eingerichtet zum automatischen Bewegen des Zerspanwerkzeugs beim spanenden Bearbeiten auf einem Zerspanwerkzeug-Pfad, der sich entlang einer Zerspanwerkzeug-Geraden erstreckt, wobei die Zerspanwerkzeug-Gerade einen Abstand von der Rotationsachse der Rotationsbewegung hat, der zumindest ein Zehntel, insbesondere zumindest insbesondere ein Zwanzigstel, eines Außendurchmessers der Bremsfläche beträgt. Das hat den Vorteil, dass die Umformwerkzeuge, wie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, so angeordnet werden können, dass sie in einem zumindest im Wesentlichen gleichen axialen Abstand zur Rotationsachse wie das Zerspanwerk- zeug mit der Bremsfläche in Kontakt stehen. Das wiederum hat den Vorteil, dass die Gesamtzahl der Umdrehungen, die der Bremsscheiben-Rohling zurückzulegen hat, um vollständig bearbeitet zu werden, besonders klein ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass der minimale Abstand, den das Zerspanwerkzeug von der Rotationsachse hat, besonders groß ist. Auf diese Weise können auch solche Bremsscheiben-Rohlinge ver- arbeitet werden, bei denen ein radialer Abstand zwischen den Bremsflächen einerseits und einem Nabenabschnitt, der über eine Bremsflächen-Ebene, in der die Bremsfläche liegt, axial übersteht, besonders klein ist.
Vorzugsweise ist zumindest das erste Umform Werkzeug so befestigt, dass es sich auf einem Umformwerkzeug-Pfad, der entlang einer Umformwerkzeug-Geraden erstreckt, bewegt, wenn das Zerspanwerkzeug sich auf dem Zerspanwerkzeug-Pfad bewegt, wobei die Umformwerkzeug-Gerade von der Zerspanwerkzeug-Geraden durch eine Trenn-Ebene getrennt ist, in der die Rotationsachse verläuft. In anderen Worten läuft das Spanwerkzeug vor, das Umform Werkzeug läuft nach. Das hat zwar den leichten Nachteil, dass sich die Spanwinkelverhältnisse in Abhängigkeit von dem radialen Abstand der Zerspanwerkzeugs von der Rotationsachse ändern können, das wird aber durch den Vorteil aufgewogen, dass der minimale radiale Abstand des Zerspanwerkzeugs besonders groß ist. Besonders vorteilhaft ist es dann, wenn ein Abstand zwischen der Umformwerkzeug- Geraden und der Trenn-Ebene um höchstens 50%, vorzugsweise um höchstens 30%, von dem Abstand zwischen der Zerspanwerkzeug-Geraden (gz) und der Trenn- Ebene (T) abweicht. In anderen Worten ist der Quotient aus dem kleineren der beiden Abstände als Zähler und dem größeren der beiden Abstände als Nenner zumindest 0,5. Besonders bevorzugt entspricht der Abstand zwischen der Umformwerk- zeug-Geraden und der Trenn-Ebene dem Abstand zwischen der Zerspanwerkzeug- Geraden und der Trenn-Ebene. Unter dem Merkmal, dass die beiden Abstände einander entsprechen, wird insbesondere verstanden, dass es zwar möglich und bevorzugt ist, dass die beiden Abstände im mathematischen Sinne gleich sind, dass es aber auch möglich ist, wenn die beiden Abstände geringfügig voneinander abweichen. Beispielsweise ist eine Abweichung von 10 % tolerabel.
Die Zerspanwerkzeuge sind am Werkzeughalter insbesondere so befestigt, dass sie motorisch angetrieben in und außer Eingriff mit der Bremsfläche bringbar sind. Vorzugsweise sind die Umformwerkzeuge ebenfalls am Werkzeughalter befestigt, insbesondere so befestigt, dass sie in und außer Eingriff mit der Bremsfläche bringbar sind. Alternativ ist ein Umform Werkzeug oder sind die Umformwerkzeuge an einem zweiten Werkzeughalter, der von dem ersten Werkzeughalter unabhängig bewegbar ist, an der Werkzeugmaschine befestigt und mittels dieses zweiten Werkzeughalters mit der Werkzeugmaschine verbunden. Bevorzugt ist die Steuereinheit ausgebildet zum automatischen Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Bremsflächen gespant, während die Zerspanwerkzeuge radial einwärts bewegt werden. Unter dem Merkmal, dass die Zerspanwerkzeuge radial einwärts bewegt werden, wird insbesondere verstanden, dass sich ein radialer Abstand der Zerspanwerkzeuge von der Rotationsachse mit der Zeit verringert.
Alternativ werden die Bremsflächen gespant, während die Zerspanwerkzeuge radial auswärts bewegt werden. Es ist dann möglich, dass simultan zum Spanen umgeformt wird, alternativ werden die Umformwerkzeuge beim Umformen radial einwärts bewegt. Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem (i) das erste Zerspanwerkzeug in einem ersten Span-Eingriffspunkt im tiefsten Eingriff ist, der einen ersten Zerspanabstand von der Rotationsachse hat, (ii) das zweite Zerspanwerkzeug in einem zweiten Span-Eingriffspunkt im tiefsten Eingriff ist, der einen zweiten Zerspanabstand von der Rotati- onsachse hat, (iii) das erste Umformwerkzeuge in einem ersten Umform-Eingriffspunkt im Eingriff ist, der einen ersten Umformabstand von der Rotationsachse hat, (iv) das zweite Umformwerkzeuge in einem zweiten Umform-Eingriffspunkt im Eingriff ist, der einen zweiten Umformabstand von der Rotationsachse hat und (v) die Zerspanwerkzeuge und die Umformwerkzeuge so bewegt werden, dass, zumindest so- lange alle Werkzeuge im Eingriff sind, eine erste Abstandsdifferenz zwischen dem ersten Zerspanabstand und einem ersten Umformabstand und eine zweite Abstands- differenz zwischen dem zweiten Zerspanabstand und einem zweiten Umformabstand konstant bleibt und/oder höchstens so groß ist wie ein radialer Abstand zwischen einer Bremsfläche und einem Nabenabschnitt des Bremsscheiben-Rohlings, der über eine Bremsflächen-Ebene, in der die erste Bremsfläche liegt, axial übersteht.
In anderen Worten ist es günstig, wenn das erste Zerspanwerkzeug und das zweite Umform Werkzeug bezüglich einer Bewegung in radiale Richtung starr miteinander gekoppelt sind. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das zweite Zerspanwerkzeug und das zweite Umformwerkzeug entsprechend starr miteinander gekoppelt sind.
Wenn die Abstandsdifferenzen höchstens dem genannten radialen Abstand zwischen Bremsfläche und Nabenabschnitt entsprechen, setzt das Zerspanwerkzeug nicht auf dem Nabenabschnitt auf, wenn das Umformwerkezug noch im Eingriff ist. Es ist daher möglich, die volle Breite der Bremsfläche umzuformen.
Vorzugsweise ist das erste Umformwerkzeug und/oder das erste Zerspanwerkzeug geführt befestigt, insbesondere linear geführt. Sind die beiden Werkzeuge linear geführt, so bilden die Erstreckungsrichtungen der beiden Führungen einen ersten Spreizwinkel σ1. Vorzugsweise ist der Spreizwinkel σ1 im Wesentlichen 0°, insbesondere kleiner als 2°. Alternativ ist es möglich, dass der Spreizwinkel größer ist als 5° und insbesondere kleiner als 45°. In diesem Fall bewegen sich das erste Formwerkzeug und das erste Zerspanwerkzeug aufeinander zu, wenn sie radial einwärts bewegt werden. Vorzugsweise ist das zweite Umform Werkzeug und/oder das zweite Zerspanwerkzeug geführt befestigt, insbesondere linear geführt. Sind die beiden zweiten Werkzeuge linear geführt, so bilden die Erstreckungsrichtungen der beiden Führungen einen zweiten Spreizwinkel σ2. Vorzugsweise ist der Spreizwinkel σ2 im Wesentlichen 0°, insbesondere kleiner als 2°. Alternativ ist es möglich, dass der Spreizwinkel größer ist als 5° und insbesondere kleiner als 45°. In diesem Fall bewegen sich das zweite Formwerkzeug und das zweite Zerspanwerkzeug aufeinander zu, wenn sie radial einwärts bewegt werden.
Günstig ist es, wenn die Erstreckungsrichtung zumindest einer der Führungen, insbe- sondere die Führung eines Zerspanwerkzeugs, auf die Rotationsachse zu verläuft.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt das Bremsscheiben-Werkzeug eine Vibrationsdämpfvorrichtung zum Dämpfen von Vibrationen der Zerspanwerkzeuge und/oder der Umformwerkzeuge. Die Vibrationsdämpfvorrichtung kann eine passive oder eine aktive Vibrationsdämpfvorrichtung sein. Eine aktive Vibrationsdämpfvorrichtung besitzt einen Aktor zum Umwandeln externer Energie, beispielsweise elektrischer Energie, in eine Bewegung, die der Vibrationsbewegung entgegenwirkt. Eine passive Vibrationsdämpfvorrichtung arbeitet ohne Zufuhr externer Energie. Besonders bevorzugt ist eine hydraulische Vibrationsdämpfvorrichtung. Hierunter wird eine Vibrationsdämpfvorrichtung verstanden, bei der die Bewegungsenergie durch innere Reibung einer Flüssigkeit dissipiert wird.
Bevorzugt ist ein Verfahren mit den Schritten: (i) Zustellen der Zerspanwerkzeuge und der Umformwerkzeuge auf die Bremsflächen eines Bremsscheiben-Rohlings zu, und (ii) Rotieren des Bremsscheiben-Rohlings und simultanes Spanen der Bremsflächen und simultan dazu Umformen, insbesondere Festwalzen oder Glattwalzen - vorzugsweise mit zumindest einem rotierenden Walzkörper und/oder zumindest einem gleitenden Reibkörper -, der beiden Bremsflächen. Vorzugsweise werden die Werkzeuge dabei radial einwärts bewegt. Alternativ ist es möglich, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: zunächst Bewegen der Zerspanwerkzeuge außer Eingriff radial einwärts, wobei es möglich, nicht aber notwendig ist, dass die Umformwerkzeuge gleichzeitig außer Eingriff radial einwärts bewegt werden,
danach In-Eingriff-Bringen der Zerspanwerkzeuge mit dem Bremsscheiben-Rohling - und falls die Umformwerkzeuge außer Eingriff radial einwärts bewegt wurden: In- Eingriff-Bringen der Umformwerkzeuge - und danach Bewegen der Zerspanwerkzeuge radial auswärts und dabei Spanen der Bremsflächen. Wurden die Umformwerkzeuge in Eingriff gebracht,, werden die Bremsflächen simultan umgeformt.
Günstig ist es, wenn die Bremsflächen beim radial auswärtigen Bewegen gewalzt werden. Alternativ ist es möglich, dass nach dem Spanen der Bremsflächen gewalzt werden.
Bevorzugt ist ein Verfahren mit den Schritten (i) Zustellen der Zerspanwerkzeuge, (ii) Rotieren des Bremsscheiben-Rohlings in eine erste Drehrichtung und dabei Spanen der Bremsflächen, danach (iii) Rotieren des Bremsscheiben-Rohlings - mit gleicher oder entgegengesetzter Drehrichtung - und dabei simultan Umformen, insbesondere Festwalzen oder Glattwalzen - vorzugsweise mit zumindest einem rotierenden Walzkörper und/oder zumindest einem gleitenden Reibkörper -, der beiden Bremsflächen. Es ist möglich, dass die Vorschubrichtung beim Umformen der Vorschubrichtung beim Zerspanen entgegengesetzt ist. Insbesondere wird das Zerspanwerkzeug beim Zerspanen radial einwärts bewegt und das Umformwerkzeug beim Umformen radial auswärts oder umgekehrt.
Es ist möglich, dass der radiale Abstand zwischen der Bremsfläche und dem Naben- abschnitt vergleichsweise klein ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: (i) Bewegen der Umformwerkzeuge und der Zerspanwerkzeuge mit zumindest im Wesentlichen gleichen Radial-Bewegungskompo- nenten radial einwärts, danach (ii) Verringern, insbesondere Anhalten, der radial ein- wärtigen Bewegung der Zerspanwerkzeuge und (iii) radial einwärtiges Weiterbewegen der Umformwerkzeuge. Alternativ ist es möglich, dass die Umformwerkzeuge nach In-Eingriff-Bringen radial auswärts bewegt werden, wobei sich die Umformwerkzeuge zunächst nicht radial auswärts bewegen und zu einem späteren Zeitpunkt während des Spanens in Eingriff gebracht werden. Nach dem In-Eingriff-Bringen der Umformwerkzeuge können die Zerspanwerkzeuge und die Umformwerkzeuge dann mit zumindest im Wesentli- chen gleicher Radialgeschwindigkeit radial auswärts bewegt werden. Unter im Wesentlichen gleichen Geschwindigkeiten werden Geschwindigkeiten verstanden, die sich im Mittel um höchstens 10 % unterscheiden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläu- tert. Dabei zeigt
Figur 1 mit den Teilfiguren 1 a - 1 d ein erfindungsgemäßes Bremsscheiben-Werkzeug gemäß einer ersten Ausführungsform, Figur 2 mit den Teilfiguren 2a - 2d ein erfindungsgemäßes Bremsscheiben-Werkzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform,
Figur 3 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Bremsscheiben-Herstellanlage zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 4 mit den Teilfiguren 4a - 4f ein erfindungsgemäßes Bremsscheiben-Werkzeug gemäß einer dritten Ausführungsform, Figur 5 mit den Teilfiguren 5a - 5f ein erfindungsgemäßes Bremsscheiben-Werkzeug gemäß einer vierten Ausführungsform,
Figur 6 mit den Teilfiguren 6a - 6f ein erfindungsgemäßes Bremsscheiben-Werk- zeug gemäß einer fünften Ausführungsform,
Figur 7 mit den Teilfiguren 7a - 7e ein erfindungsgemäßes Bremsscheiben-Werkzeug gemäß einer sechste Ausführungsform, und Figur 8 mit den Teilfiguren 8a und 8b ein erfindungsgemäßes Bremsscheiben- Werkzeug gemäß einer siebten Ausführungsform.
Figur 1 zeigt in Teilfigur 1 a ein erfindungsgemäßes Bremsscheiben-Werkzeug 10 zum Bearbeiten eines Bremsscheiben-Rohlings 12, sodass eine Bremsscheibe ent- steht. Das Bremsscheiben-Werkzeug 10 besitzt ein erstes Zerspanwerkzeug 14, ein zweites Zerspanwerkzeug 16 (vgl. Fig. 1 b), ein erstes Umformwerkzeug 18 und ein zweites Umformwerkzeug 20.
Das erste Zerspanwerkzeug 14 ist durch eine Wendeschneidplatte, beispielsweise aus Keramik, Hartmetall, beschichtetem Hartmetall, Cermet oder kubischem Bornitrid gebildet. Das erste Zerspanwerkzeug 14 ist in einer ersten Werkzeugaufnahme 22 aufgenommen, das zweite Zerspanwerkzeug 16 ist wie das erste Zerspanwerkzeug 14 aufgebaut und an einer zweiten Werkzeugaufnahme 24 befestigt. Die Umformwerkzeuge 18, 20 sind als Walzwerkzeuge ausgebildet und besitzen jeweilige Walzkörper 26, 28, die in jeweils einer Führung 30, 32 aufgenommen sind. Die Umformwerkzeuge 18, 20 werden mittels einer nicht eingezeichneten Druckfluid- quelle mit Druckfluid beaufschlagt. Bei dem Druckfluid kann es sich um eine Flüssigkeit, ein Gas oder ein Aerosol, insbesondere einen Schmierpartikel-Nebel, handeln.
Das Zerspanwerkzeug 14 und das erste Umformwerkzeug 18 sind ausgebildet zum Bearbeiten einer ersten Bremsfläche 34. Das zweite Zerspanwerkzeug 16 und das zweite Umformwerkzeug 20 sind ausgebildet zum Bearbeiten einer zweiten Bremsfläche 36, die parallel zur ersten Bremsfläche 34 verläuft. Der Bremsscheiben-Rohling 12 besitzt zudem einen Nabenabschnitt 38, der über eine Bremsflächen-Ebene E, in der die erste Bremsfläche 34 liegt, axial übersteht. Zwischen dem Nabenab- schnitt 38 und der ersten Bremsfläche 34 verläuft eine umlaufende Nut 40.
Das Bremsscheiben-Werkzeug 10 weist eine Zustellvorrichtung 42 auf, mittels der die Zerspanwerkzeuge 14, 16 und die Umformwerkzeuge 18, 20 aufeinander zu zugestellt werden können. Auf diese Weise kann eine Scheibendicke d, also ein Ab- stand zwischen der ersten Bremsfläche 34 und der zweiten Bremsfläche 36, präzise eingestellt werden, im vorliegenden Fall umfasst die Zustellvorrichtung 42 eine Zer- spanwerkzeug-Zustellvorrichtung 43 zum Bewegen des ersten Zerspanwerkzeugs 14 relativ zum Werkzeughalter 46. Im vorliegenden Fall umfasst die Zerspanwerkzeug-Zustellvorrichtung 43 die erste Werkzeugaufnahme 22 sowie einen schematisch eingezeichneten Antrieb 44, der beispielsweise eine Antriebsschnecke und einen Drehantrieb dafür aufweisen kann. Die erste Werkzeugaufnahme 22 ist an einem Werkzeughalter 46 linear in axialer Richtung in Bezug auf eine Rotationsachse R des Bremsscheiben-Rohlings 12 ge- führt. Mittels des Antriebs 44 kann die erste Werkzeugaufnahme 22 daher relativ zum Werkzeughalter 46 bewegt werden.
Die zweite Werkzeugaufnahme 24 sowie die Umformwerkzeuge 18, 20 sind gemäß einer Ausführungsform ebenfalls vom Werkzeughalter 46 linear geführt und relativ zu diesem beweglich. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Zustellvorrichtung 42 eine Umformwerkzeug-Zustellvorrichtung 45 zum Bewegen des ersten Um- formwerkzeugs 18 relativ zum Werkzeughalter 46 (siehe Figur 1 b). Die Umformwerk- zeug-Zustellvorrichtung 45 ist wie die Zerspanwerkzeug-Zustellvorrichtung 43 aufgebaut und weist einen Antrieb 47 auf. In Figur 1 b ist der Antrieb 44 der Übersichtlich- keit halber nicht eingezeichnet. Es ist aber auch möglich, dass jeweils ein Antrieb beide Werkzeugaufnahmen 22, 24 bewegt und ein weiterer Antrieb beide Umformwerkzeuge 18, 20. Ebenso ist es möglich, dass beide Zerspanwerkzeuge 14, 16 und beide Umformwerkzeuge 18, 20 relativ zum Werkzeughalter 46 motorisch bewegbar ausgebildet sind. In diesem Fall ist es entbehrlich, dass der Werkzeughalter 46 relativ zum Bremsscheiben-Rohling 12 bewegbar ausgebildet ist.
Der Antrieb 44 sowie die gegebenenfalls zusätzlichen Antriebe können einen Elektromotor aufweisen oder hydraulisch angetrieben sein. Der Antrieb 44 sowie die gege- benenfalls sonst vorhandenen Antriebe können zudem zumindest ein Hydrodehnkis- sen und eine mit diesem verbundene Druckfluidversorgung aufweisen, die beim Erhöhen eines Fluidddrucks im Hydrodehnkissen das jeweilige Werkzeug auf den Bremsscheiben-Rohling 12 zu - oder von diesem wegbewegen. Der Werkzeughalter 46 ist im vorliegenden Fall an einer Linearführung 48 befestigt und kann so in einer Richtung senkrecht zu einer Rotationsachse R bewegt werden.
Figur 1 c zeigt eine Ansicht von vorne auf das Bremsscheiben-Werkzeug 10. Figur 1 d zeigt, dass die Zerspanwerkzeuge 14, 16 (vgl. Figur 1 c) und die Umformwerkzeuge 18, 20, im vorliegenden Fall mittels des Werkzeughalters 46 und der Linearführung 48, so gelagert sind, dass sich das erste Zerspanwerkzeug 14 entlang einer Zerspanwerkzeug-Geraden gz bewegt. Das erste Umformwerkzeug 18 bewegt sich entlang einer Umformwerkzeug-Geraden gu. Die Zerspanwerkzeug-Gerade gz kreuzt die Rotationsachse R. Es ist aber auch möglich, dass sie einen von null verschiedenen, kleinen Abstand von der Rotationsachse R hat, der beispielsweise kleiner ist als ein Fünfzigstel eines Außendurchmessers D des Bremsscheiben-Rohlings 12. Die Umformwerkzeug-Gerade gu verläuft parallel zur Zerspanwerkzeug-Geraden 9z-
Gemäß einem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, dass die Werkzeuge 14, 16, 18, 20 außer Eingriff radial einwärts bewegt werden. Danach werden die Zerspanwerkzeuge 14, 16 am radial innenliegenden Rand der Bremsflächen 34, 36 in Eingriff gebracht und radial auswärts bewegt. Zudem werden die Umform- werkzeuge 16, 18 in Eingriff gebracht. Auf diese Weise werden die Bremsflächen 34, 36 simultan gespant und umgeformt, während sich die Werkzeuge 14, 16, 18, 20 radial auswärts bewegen.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremsscheiben-Werkzeugs 10. Figur 2d zeigt, dass - anders als bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 - die Geraden gz und gu jeweils den gleichen Abstand von der Rotationsachse R und damit von einer Trenn-Ebene T, in der die Rotationsachse verläuft, haben. Auf diese Weise können das erste Zerspanwerkzeug 14 und der Walzkörper 16 im gleichen oder in einem im Wesentlichen gleichen Radialabstand von der Rotationsachse R angeordnet werden.
In anderen Worten kontaktiert das erste Zerspanwerkzeug 14 die Bremsfläche 34 in einem ersten Span-Eingriffspunkt Pi4 und das erste Umform Werkzeug 18 in einem ersten Umform-Eingriffspunkt P26.
Eine Abstandsdifferenz Ar, die die Differenz der radialen Abstände der Punkte Pi4 und P26 von der Rotationsachse R angibt, ist klein. Insbesondere ist die Abstandsdif- ferenz Ar kleiner als eine Nutbreite n. Nutbreite ist der radiale Abstand zwischen der ersten Bremsfläche 34 und dem Nabenabschnitt 38 (vgl. Fig. 2b). Vorzugsweise ist die Abstandsdifferenz Ar kleiner als das 0,8-fache der Nutbreite n.
Das zweite Zerspanwerkzeug 16 liegt in einem zweiten Span-Eingriffspunkt P16 (Fig. 2c) an der zweiten Bremsfläche 36 an und das zweite Umform Werkzeug 20 liegt mit seinem Walzkörper 28 in einem zweiten Umform-Eingriffspunkt P28 an der zweiten Bremsfläche 36 an. Der radiale Abstand des Punktes Ριβ νοη der Rotationsachse R entspricht dem radialen Abstand des Punktes Pi4. Der radiale Abstand des P28 entspricht dem des Punktes P26.
Figur 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Bremsscheiben-Herstellanlage 50, die ein Bremsscheiben-Werkzeug 10 sowie eine Werkzeugmaschine 52 aufweist, mittels der das Bremsscheiben-Werkzeug 10 relativ zu einer Bremsscheiben-Rotiervorrichtung 54 positionierbar ist. Die Bremsscheiben-Rotiervorrichtung 54 ist ausgebildet zum Aufnehmen des Bremsscheiben-Rohlings 12, beispielsweise an seinem Nabenabschnitt 38. Dazu kann ein zustellbarer Stempel 56 vorgesehen sein, der bei- spielsweise durch Löcher im Nabenabschnitt 38 greift.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren wird beispielsweise dadurch durchgeführt, dass der Bremsscheiben-Rohling 12 zunächst auf der Bremsscheiben-Rotiervorrichtung 54 aufgenommen wird. Er wird dann in eine Drehrichtung ω-\ gedreht. Die Zerspan- Werkzeuge 14, 16 werden einzeln oder kollektiv auf die Bremsflächen 34, 36 zugestellt, bis ein Abstand zwischen den beiden einer vorgegebenen Scheibendicke d entspricht. Die Zerspanwerkzeuge 14, 16 werden dann in radialer Richtung entlang der Geraden gz bewegt und zerspanen dabei die Bremsflächen 34, 36. Nachfolgend werden die Zerspanwerkzeuge 14, 16 außer Eingriff gebracht. Zudem werden die Umformwerkzeuge 18, 20 so weit auf die bearbeiteten Bremsflächen 34, 36 zugestellt, dass die jeweiligen Walzkörper 26, 28 in Kontakt mit den Bremsflächen 34, 36 kommen und diese umformen. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die Drehgeschwindigkeit beim Umformen die gleiche ist wie beim Spanen. Beispiels- weise ist es möglich, dass mit einer höheren Geschwindigkeit gespant wird als umgeformt wird.
Die Walzkörper 26, 28 werden mit einem vorgegebenen Walzdruck beaufschlagt und die Umformwerkzeuge 18, 20 in radialer Richtung an den Bremsflächen 34, 36 ent- lang geführt, sodass diese fest und/oder glatt gewalzt werden. Nach dieser Bearbeitung ist aus dem Bremsscheiben-Rohling 12 eine Bremsscheibe hergestellt worden. Es ist möglich, dass weitere Bearbeitungsschritte folgen.
Figur 4a zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremsschei- ben-Werkzeugs 10 zum Spanen in Form einer Drehbearbeitung und simultan dazu Umformen in Form einer Walzbearbeitung. Die Zerspanwerkzeuge 14, 16 (vgl. Figur 4d) bewegen sich bei der Bearbeitung auf jeweiligen Zerspanwerkzeug-Geraden gz, die durch die Rotationsachse R verlaufen. Dazu sind die Zerspanwerkzeuge 14, 16, wie oben beschrieben, linear geführt.
Das erste Umfornnwerkzeug 18 ist relativ zum ersten Zerspanwerkzeug 14 linear ge- führt gelagert. Dazu ist zwischen der ersten Werkzeugaufnahme 22 und dem ersten Umform Werkzeug 18 eine Linearachse 58 ausgebildet, die auch als Linearführung bezeichnet werden kann. Ein Motor der Längsachse 58 ist eingezeichnet. Die Figuren 4a und 4b zeigen die Linearachse 58 in einer ersten Stellung, die Teilfigur 4c zeigt die Linearachse 58 in einer zweiten Stellung, in der das erste Umformwerkzeug 18 mit einer radialen Komponente linear relativ zur ersten Werkzeugaufnahme 22 verschoben ist.
Das zweite Umformwerkzeug 20, das in Figur 4d teilweise zu erkennen ist, ist wie das erste Umformwerkzeug 18 an einem Umformwerkzeughalter 60 befestigt, der mit dem Werkzeughalter 46, an dem die Werkzeugaufnahmen 22, 24 befestigt sind, die Linearachse 58 bildet. Im vorliegenden Fall umfasst die Linearachse 58 eine Schwalbenschwanz-Führung und einen schematisch eingezeichneten Motor zum Bewegen des Werkzeughalters 46 relativ zum Umformwerkzeughalter 60. Auf diese Weise ist auch das zweite Umformwerkzeug 20 linear relativ zum zweiten Zerspanwerkzeug 16 geführt. Der Werkzeughalter oder der Umformwalzwerkzeughalter 60 sind an einer schematisch teilweise eingezeichneten Werkzeugmaschine 61 befestigt.
Die Figuren 4a, 4b und 4c zeigen schematisch den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Zunächst werden die Umformwerkzeuge 18, 20 und die Zerspanwerk- zeuge 14, 16 mit der gleichen Radial-Bewegungskomponente radial einwärts bewegt. Die Radial-Bewegungskomponente wird bestimmt durch Projektion des entsprechenden Bewegungsvektors auf die Zerspanwerkzeug-Gerade gz. Ist der in Figur 4b gezeigte Zustand erreicht, indem die Zerspanwerkzeuge 14, 16 die Bremsflächen 34, 36 (vgl. Figur 4e) vollständig spanend bearbeitet haben, wird die radial ein- wärtige Bewegung der Zerspanwerkzeuge 14, 16 angehalten. Die Umformwerkzeuge 18, 20 werden relativ einwärtig, also in Vorschubrichtung, weiterbewegt, bis die beiden Bremsflächen 34, 26 vollständig gewalzt sind. Danach werden alle Werkzeuge 14, 16, 18, 20 außer Eingriff gebracht und das Bremsscheiben-Werkzeug radial auswärts bewegt.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremsschei- ben-Werkzeugs. Bei dieser Ausführungsform schließen die Zerspanwerkzeug-Gerade gz und die Umformwerkzeug-Gerade gu einen Spreizwinkel σ ein, der von null verschieden ist. Im vorliegenden Fall verlaufen die Geraden gz, gu durch die Rotationsachse R, was eine bevorzugte, nicht aber notwendige Ausführungsform darstellt. Sowohl die Werkzeugaufnahmen 22, 24 (vgl. Figur 5b) als auch die Umformwerk- zeuge 18, 20 (vgl. Figur 5c) sind linear an dem Werkzeughalter 46 geführt und werden entweder gleichzeitig oder nacheinander bewegt. Die Figuren 5a und 5b einerseits sowie 5d und 5e andererseits zeigen den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Zu Beginn des Verfahrens sind die Werkzeuge 14, 16, 18, 20 in einer radial äußeren Position. Sie werden im Laufe des Verfahrens radial einwärts bewegt und dabei werden die Bremsflächen 34, 36 bearbeitet. Nach Ende der Bearbeitung werden die Werkzeuge außer Eingriff gebracht und radial auswärts zurückgefahren. Der Werkzeughalter 46 bewegt sich dabei nicht. Figur 6 zeigt eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremsscheibenwerkzeugs 10, bei dem die Zerspanwerkzeug-Gerade gz und die Umformwerkzeug- Gerade gu ebenfalls durch die Rotationsachse R verlaufen. Anders als bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 ist der Werkzeughalter 46 linear an der Werkzeugmaschine 61 bewegbar geführt, sodass er im Verlauf eines erfindungsgemäßen Verfah- rens bewegt werden kann.
Erfindungsgemäß ist zudem eine Werkzeugmaschine, die ein erfindungsgemäßes Bremsscheiben-Werkzeug aufweist. Vorzugsweise ist der Werkezughalter 46 in dieser Werkzeugmaschine automatisch linear bewegbar geführt.
Figur 7 zeigt ein erfindungsgemäßes Bremsscheiben-Werkzeug 10, bei dem alle Werkzeuge 14, 16, 20 jeweils automatisch relativ zum Werkzeughalter 46 bewegbar angeordnet sind. Der Werkzeughalter 46 ist, beispielsweise linear, an der Werkzeugmaschine geführt. Wie die Figuren 7c und 7d zeigen, ist es möglich, alle Werkzeuge 14, 16, 18, 20 unabhängig von den jeweils anderen Werkzeugen in und außer Eingriff mit dem Bremsscheiben-Rohling 12 zu bringen. In anderen Worten sind die Zer- spanwerkzeuge 14, 16 so mit dem Werkzeughalter 46 verbunden, dass eine gemeinsame Zustellbewegung erfolgen kann. Zudem können die Walzkörper 26, 28 relativ zu den Zerspanwerkzeugen 14, 16 bewegt werden. Diese Art der Befestigung der Werkzeuge 14, 16, 18, 20 ist auch für alle anderen Ausführungsformen möglich. Figur 8 zeigt ein erfindungsgemäßes Bremsscheiben-Werkzeug 10, das eine Vibrationsdämpfvorrichtung 62 aufweist, die beispielsweise mittels Druckluft oder einer Druckflüssigkeit gegen die erste Bremsfläche 34 gedrückt wird. Vibrationen führen zu einer Oszillation der Vibrationsdämpfvorrichtung 62, die durch die innere Reibung des Druckfluids (Druckluft oder Druckflüssigkeit) oder durch das Durchströmen des Druckfluids durch eine Düse gedämpft werden. In der Regel wirken die Umformwerk- zeuge vorteilhafterweise so stark dämpfend, dass eine zusätzliche Vibrationsdämpfvorrichtung 62 entbehrlich ist.
Bezugszeichenliste
10 Bremsscheiben-Werkzeug 50 Bremsscheiben-Herstellanlage
12 Bremsscheiben-Rohling 52 Werkzeugmaschine
14 erstes Zerspanwerkzeug 54 Bremsscheiben-Rotiervorrichtung
16 zweites Zerspanwerkzeug 56 Stempel
18 erstes Umform Werkzeug 58 Linearachse
20 zweites Umformwerkzeug 60 Umformwerkzeughalter
22 erste Werkzeugaufnahme 61 Werkzeugmaschine
24 zweite Werkzeugaufnahme 62 Vibrationsdämpfvorrichtung
26 Walzkörper
28 Walzkörper E Bremsflächen-Ebene
d Scheibendicke
30 Führung D Außendurchmesser
32 Führung gz Zerspanwerkzeug-Gerade
34 erste Bremsfläche gu Umformwerkzeug-Gerade
36 zweite Bremsfläche T Trenn-Ebene
38 Nabenabschnitt
n Nutbreite
40 Nut P Eingriffspunkt
42 Zustellvorrichtung R Rotationsachse
43 Zerspanwerkzeug-Zustellvorrich- Ar Abstandsdifferenz
tung ω Drehrichtung
44 Antrieb σ Spreizwinkel
45 Umformwerkzeug-Zustellvorrich- tung
46 Werkzeughalter
48 Linearführung

Claims

Ansprüche
1 . Bremsscheiben-Werkzeug zum Bearbeiten eines Bremsscheiben-Rohlings (12), mit
(a) einem ersten Zerspanwerkzeug (14), das angeordnet ist zum Zerspanen einer ersten Bremsfläche (34) des Bremsscheiben-Rohlings (12),
(b) einem zweiten Zerspanwerkzeug (16), das angeordnet ist zum Zerspanen einer zweiten Bremsfläche (36) des Bremsscheiben-Rohlings (12),
(c) einem ersten Umformwerkzeug (18) zum Umformen der ersten Bremsfläche (34),
(d) einem zweiten Umformwerkzeug (20) zum Umformen der zweiten Bremsfläche (36), und
(e) zumindest einer Zustellvorrichtung (42) zum Zustellen der Zerspanwerkzeuge (14, 16) und der Umformwerkzeuge (18, 20) aufeinander zu, sodass ein zwischen den Zerspanwerkzeugen (14, 16) und den Umform- werkzeugen (18, 20) angeordneter Bremsscheiben-Rohling (12) auf seinen beiden Bremsflächen (34, 36) jeweils simultan spanbar und simultan walzbar ist.
2. Bremsscheiben-Werkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Umformwerkzeug (18) ein Walzwerkzeug ist und zumindest einen Walzkörper (26) aufweist und/oder das zweite Umformwerkzeug (20) ein Walzwerkzeug ist und zumindest einen Walzkörper (28) aufweist.
3. Bremsscheiben-Werkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Zustellvorrichtung (42) zum Zustellen der Zerspanwerkzeuge (14, 16) und der Umformwerkzeuge (18, 20) aufeinander zu, sodass der Bremsscheiben- Rohling (12) simultan auf beiden Bremsflächen (34, 36) spanbar und simultan dazu auch simultan walzbar, ausgebildet ist.
4. Bremsscheiben-Werkzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
(a) einen Werkzeughalter (46) zum Befestigen des Bremsscheiben-Werkzeugs (12) an einer Werkzeugmaschine (52),
(b) wobei die Zustellvorrichtung (42)
- eine Zerspanwerkzeug-Zustellvorrichtung (43) zum Bewegen des ersten Zerspanwerkzeugs (14) relativ zum Werkzeughalter (46) und/oder
- eine Umformwerkzeug-Zustellvorrichtung (45) zum Bewegen des ersten Umformwerkzeugs (18) unabhängig oder abhängig vom ersten Zerspanwerkzeug (14) relativ zum Werkzeughalter (46)
aufweist.
5. Bremsscheiben-Herstellanlage (50) mit
(a) einer Werkzeugmaschine (52), die eine Bremsscheiben-Rotiervorrichtung (54) zum Aufnehmen und Rotieren eines Bremsscheiben-Rohlings (12) (um die Rotationsachse, um die die fertige Bremsscheibe auch im Betrieb rotiert) und mit
(b) einem Bremsscheiben-Werkzeug (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, das so zur Bremsscheiben-Rotiervorrichtung (54) angeordnet ist, dass ein von der Bremsscheiben-Rotiervorrichtung (54) aufgenommener und rotierter Bremsscheiben-Rohling (R) an seinen beiden Bremsflächen (34, 36) simultan durch eine Drehbearbeitung und/oder simultan durch Umformen, insbesondere Walzen, bearbeitbar ist.
6. Bremsscheiben-Herstellanlage (50) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, die ausgebildet ist zum automatischen Durchführen eines Verfahrens mit den Schritten:
(i) Rotieren des Bremsscheiben-Rohlings (12) mittels der Bremsscheiben- Rotiervorrichtung (54) und dabei simultanes spanendes Bearbeiten der Bremsflächen (34, 36) mittels der Zerspanwerkzeuge (14, 16) und
(ii) danach Rotieren des Bremsscheiben-Rohlings (12) mittels der Bremsscheiben-Rotiervorrichtung (54) und dabei simultanes Bearbeiten der Bremsflächen (34, 36) mittels der Umformwerkzeuge (18, 20).
7. Bremsscheiben-Herstellanlage (50) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist zum automatischen
- Bewegen des Zerspanwerkzeugs (14) beim spanenden Bearbeiten auf einem Pfad, der sich entlang einer Zerspanwerkzeug-Geraden (gz) erstreckt,
- wobei die Zerspanwerkzeug-Gerade (gz) einen Abstand von einer Rotationsachse (R) der Rotationsbewegung hat, der kleiner ist als die Hälfte, insbesondere ein Zwanzigstel, eines Außendurchmessers (D38) eines Nabenabschnitts (38) der Bremsscheibe.
8. Bremsscheiben-Herstellanlage (50) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eingerichtet ist zum automatischen
- Bewegen des Zerspanwerkzeugs (14) beim spanenden Bearbeiten auf einem Zerspanwerkzeug-Pfad, der sich entlang einer Zerspanwerkzeug-Geraden (gz) erstreckt,
- wobei die Zerspanwerkzeug-Gerade (gz) einen Abstand von der Rotationsachse (R) der Rotationsbewegung hat, der zumindest ein Zwanzigstel, insbesondere zumindest ein Fünfzigstel, eines Außendurchmessers (D38) eines Nabenabschnitts (38) der Bremsscheibe.
9. Bremsscheiben-Herstellanlage (50) nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Umformwerkzeug (18) so befestigt ist, dass es sich auf einem Um- formwerkzeug-Pfad, der sich entlang einer Umformwerkzeug-Geraden (gu) erstreckt, bewegt, wenn das Zerspanwerkzeug (14) sich auf dem Zerspanwerkzeug-Pfad bewegt,
- wobei die Umformwerkzeug-Gerade (gu) von der Zerspanwerkzeug-Geraden (gz) durch eine Trenn-Ebene (T), in der die Rotationsachse verläuft, getrennt ist.
10. Bremsscheiben-Herstellanlage (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Umformwerkzeug (18) relativ zum ersten Zerspanwerkzeug (14) geführt, insbesondere linear geführt, ist, und/oder - das zweite Umform Werkzeug (18) relativ zum zweiten Zerspanwerkzeug (14) geführt, insbesondere linear geführt, ist.
1 1 . Bremsscheiben-Herstellanlage (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Umform Werkzeug (18)und das erste Zerspanwerkzeug (14) so geführt sind, dass sie sich bei einer radial einwärtigen Bewegung aufeinander zu bewegen und/oder
- das zweite Umformwerkzeug (20) und das zweite Zerspanwerkzeug (16) so geführt sind, dass sie sich bei einer radial einwärtigen Bewegung aufeinander zu bewegen.
12. Verfahren zum Herstellen einer Bremsscheibe, bei dem ein Bremsscheiben- Werkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und/oder eine Bremsscheiben-Herstellanlage (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 1 1 eingesetzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
(i) das erste Zerspanwerkzeug (14) in einem ersten Span-Eingriffspunkt (Pi4) im Eingriff ist, der einen ersten Zerspanabstand von der Rotationsachse (R) hat,
(ii) das zweite Zerspanwerkzeug (16) in einem zweiten Span-Eingriffspunkt (ΡΙΘ) im tiefsten Eingriff ist, der einen zweiten Zerspanabstand von der Rotationsachse (R) hat,
(iii) das erste Umformwerkzeug (18) in einem ersten Umform-Eingriffspunkt (P26) im Eingriff ist, der einen ersten Umformabstand von der Rotationsachse (R) hat,
(iv) das zweite Umformwerkzeug (20) in einem zweiten Umform-Eingriffspunkt (P28) im Eingriff ist, der einen zweiten Umformabstand von der Rotationsachse (R) hat und
(v) die Zerspanwerkzeuge (14, 16) und die Umformwerkzeuge (18, 20) so bewegt werden, dass, zumindest, solange alle Werkzeuge im Eingriff sind,
- eine erste Abstandsdifferenz (An) zwischen dem ersten Zerspanabstand und einem ersten Umformabstand und - eine zweite Abstandsdifferenz (Ar2) zwischen dem zweiten Zerspanabstand und einem zweiten Umformabstand
konstant bleibt und/oder höchstens so groß ist wie ein radialer Abstand zwischen einer Bremsfläche (34, 36) und einem Nabenabschnitt (38) des Bremsscheiben-Rohlings (12), der über eine Bremsflächen-Ebene (E), in der die erste Bremsfläche (34) liegt, axial übersteht.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch die Schritte:
(i) Zustellen der Zerspanwerkzeuge (14, 16) und der Umform Werkzeuge (18, 20) auf die Bremsflächen (34, 36) eines Bremsscheiben-Rohlings (12),
(ii) Rotieren des Bremsscheiben-Rohlings (12) und
(iii) der simultanes Spanen der Bremsflächen (34, 36) und simultan dazu Umformen, insbesondere Festwalzen oder Glattwalzen, der beiden Bremsflächen (34, 36).
15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch die Schritte:
(i) Zustellen der Zerspanwerkzeuge (14, 16), danach
(ii) Rotieren des Bremsscheiben-Rohlings (12) in eine erste Drehrichtung (ωι) und dabei Spanen der Bremsflächen (34, 36), danach
(iii) Rotieren des Bremsscheiben-Rohlings (12) mit entgegengesetzter Drehrichtung (ω2) und dabei simultan Umformen, insbesondere Festwalzen oder Glattwalzen, der beiden Bremsflächen (34, 36).
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch die
Schritte:
- Bewegen des ersten Umformwerkzeugs (18) und des ersten Zerspanwerkzeugs (14) mit gleichen Radial-Bewegungskomponenten radial einwärts, danach
- Anhalten einer radial einwärtigen Bewegung des ersten Zerspanwerkzeugs (14) und
- radial einwärtiges Weiterbewegen des ersten Umformwerkzeugs (18), und/oder - Bewegen des zweiten Umfornnwerkzeugs (20)und des zweiten Zerspanwerkzeugs (16) mit gleichen Radial-Bewegungskomponenten radial einwärts, danach
- Anhalten einer radial einwartigen Bewegung des zweiten Zerspanwerkzeugs (16) und
- radial einwärtiges Weiterbewegen des zweiten Umformwerkzeugs (20).
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, gekennzeichnet durch die
Schritte:
- Bewegen der Zerspanwerkzeuge (14, 16), und gegebenenfalls der Umform- werkzeuge (18, 20), außer Eingriff radial einwärts,
- In-Eingriff-Bringen der Zerspanwerkzeuge (14, 16), und gegebenenfalls der Umformwerkzeuge, und danach
- Bewegen der Zerspanwerkzeuge, und gegebenenfalls der Umformwerkzeuge (16, 18), radial auswärts und dabei simultan Spanen und Umformen der Bremsflächen.
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