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WO2001021349A1 - Vorrichtung zur drehbearbeitung von für gleichlaufgelenke bestimmten kugelkäfigen - Google Patents

Vorrichtung zur drehbearbeitung von für gleichlaufgelenke bestimmten kugelkäfigen Download PDF

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Publication number
WO2001021349A1
WO2001021349A1 PCT/EP2000/009296 EP0009296W WO0121349A1 WO 2001021349 A1 WO2001021349 A1 WO 2001021349A1 EP 0009296 W EP0009296 W EP 0009296W WO 0121349 A1 WO0121349 A1 WO 0121349A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cutter holder
holder
cutting
cutting edge
bearing surfaces
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2000/009296
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Guido Kochsiek
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.)
Iprotec Maschinen und Edelstahlprodukte GmbH
Original Assignee
Iprotec Maschinen und Edelstahlprodukte GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE1999158718 external-priority patent/DE19958718A1/de
Application filed by Iprotec Maschinen und Edelstahlprodukte GmbH filed Critical Iprotec Maschinen und Edelstahlprodukte GmbH
Priority to AU79063/00A priority Critical patent/AU7906300A/en
Publication of WO2001021349A1 publication Critical patent/WO2001021349A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B5/00—Turning-machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor
    • B23B5/36—Turning-machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor for turning specially-shaped surfaces by making use of relative movement of the tool and work produced by geometrical mechanisms, i.e. forming-lathes
    • B23B5/40—Turning-machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor for turning specially-shaped surfaces by making use of relative movement of the tool and work produced by geometrical mechanisms, i.e. forming-lathes for turning spherical surfaces inside or outside
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
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    • F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
    • F16D2003/22303—Details of ball cages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2250/00—Manufacturing; Assembly

Definitions

  • the invention relates to a device, comprising a cutter holder, which interchangeably accommodates at least one cutting edge, for turning machined ball cages for constant velocity joints with spherical ring-shaped inner and outer bearing surfaces.
  • constant velocity joints are known in particular in connection with motor vehicles. Steered wheels are driven in front wheel drive vehicles. For this reason, front or, if necessary, rear wheel axle shafts must have joints that allow both the compression and rebound of the wheels and their steering angle. Therefore, constant velocity joints are used to enable the wheels to be driven as uniformly as possible.
  • constant velocity fixed joints designed as cup joints are used here, while in the case of joints on rear axle shafts, constant velocity sliding joints designed as cup joints are used which, in addition to bending the joint, enable axial displacement.
  • the ball cages provided with spherical inner and outer bearing surfaces and ball pockets for receiving the torque-transmitting balls are first produced in a variety of rolling, forging, punching and turning operations on various machines as blanks. Starting from these blanks, the Finishing of the ball cages then in turn in a multitude of work steps on different machines, with grinding processes for machining the bearing surfaces and for machining the contact surfaces being used in particular as machining processes. It is also known from the prior art to use the turning machining method instead of the grinding method as a machining method. Here it is known to use CNC-controlled lathes, the cutting edge holder of which is arranged to be continuously movable in the translatory direction.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device for turning ball cages intended for constant velocity joints, which allows simple, inexpensive and fully automated production while observing the narrowest tolerances.
  • the solution of this task is characterized according to the invention characterized 'in that the blade holder onto a machining plane lying in a pivot point is movable relative rotationally within the working plane.
  • the device according to the invention includes a cutter holder that has at least one cutting edge that can be exchanged and that can be rotated within the processing plane.
  • a cutter holder that has at least one cutting edge that can be exchanged and that can be rotated within the processing plane.
  • this creates the possibility of forming both the inner and the outer spherical bearing surfaces while always maintaining the same pressure angle of the cutting edge to the workpiece to be machined. It is hereby achieved that regardless of the position of the cutters held by the cutter holder, the surface is always processed in the same way. This ensures compliance with tolerances within very narrow limits.
  • the axis of rotation of the ball cage lies in the working plane. This ensures that a movement carried out by the cutting holder leads to a precisely specifiable surface treatment. The precise reproducibility of a high Geometry accuracy and a high surface quality bearing surface is thus ensured.
  • the translational movement of the cutter holder is possible in two directions that are linearly independent of one another. Additional reclamping of the ball cage to be machined is avoided in this way, since the cutter holder can approach every point of the ball cage to be machined. Furthermore, it is proposed according to the invention that a circular movement of the cutting edge holder can be carried out around a pivot point within the working plane. In this way it is ensured that, in addition to the accessibility of each surface point of the ball cage to be machined, the machining edge can be placed on the workpiece at a constant angle. The formation of spherical bearing surfaces, both the inner and the outer, is thus carried out according to the invention while adhering to narrow tolerances and avoiding wear-related uneven wear.
  • the cutting edge holder can be moved linearly to form the front-side contact surface and the cylindrical receiving surface, all machining operations being able to be carried out with one and the same device. This avoids unnecessarily frequent reclamping of the ball cage. It is shown overall that the turning can be carried out on the same lathe, it being only necessary to machine the different surfaces in a first step to form the inner bearing surface as well as the receiving surface and the contact surface and to produce the outer bearing surface in a second step.
  • the turning process can be carried out on the same machine on the one hand and the cutter holder can also be moved both translationally and rotatably within the processing plane, it is possible to use the device according to the invention fully automatically, quickly and inexpensively while maintaining the tightest tolerances to form individual ring areas.
  • the blade holder In addition to the rotational and translational movability of the cutting edge holder within the working plane, it advantageously also has an additional possibility of movement. This consists in 'that the blade holder is movable along the feed axis in a small area. This enables the ball radius to be precisely defined, for example if the cutting edges have changed due to wear. A continuous movement of the cutter holder is also possible, so that geometries deviating from the circular geometry can also be generated in partial areas.
  • Figure 1 is a sectional side view of a ball cage.
  • Fig. 2 starting position of the cutter holder before forming the front contact surface
  • Fig. 3 end position of the cutter holder after formation of the front contact surface
  • Fig. 5 end position of the cutter holder after formation of the cylindrical receiving surfaces
  • Fig. 8 rest position of the cutter holder after formation of the inner contour of the ball cage
  • Fig. 11 end position of the cutter holder after formation of the outer spherical bearing surface.
  • the ball cage 1 shows a cut side view of a finished machined ball cage 1.
  • the ball cage 1 has an outer spherical bearing surface 2, an inner spherical bearing surface 3 and ball pockets 4 for receiving torque-transmitting balls (not shown here).
  • the further processing of the ball cage 1 takes place by means of a turning process.
  • the ball cage 1 For turning both the inner and the outer spherical bearing surfaces 2 and 3 as well as for turning the cylindrical receiving surfaces 5 and the front bearing surfaces 6, the ball cage 1 has to be reclamped once. This reclamping can take place automatically, so that the entire turning of the ball cage 1 can also take place fully automatically and therefore continuously.
  • the ball cage 1 to be machined is clamped in such a way that the inner contour can first be rotated in a first process step.
  • a first process step the end face 6 is formed according to FIGS. 2 and 3.
  • the cutting edge holder 10 of the device according to the invention moves linearly along the coordinates X and Z in the direction shown in FIG. 2 shown starting position.
  • the front-side contact surface 6 is formed by means of the cutting edge 11.
  • This second process step is followed by the second process step shown in FIGS. 4 and 5, in which the cylindrical receiving surfaces are formed.
  • the cutting edge holder moves linearly into the starting position 4 shown in FIG. 4, in which the cutting edges 11 and 12 rest on the workpiece.
  • the cylindrical receiving surface 5 is formed by moving the cutter holder in the Z direction according to FIG. 5. Both images are taken simultaneously within a movement cycle. surface 5 formed.
  • the method steps one and two shown in FIGS. 1 to 5 can alternatively also be interchanged.
  • the inner spherical bearing surface 3 is finally formed.
  • the cutter holder 10 first moves into the starting position shown in FIG. 6, in which the cutters 13 and 14 rest against the workpiece.
  • the cutter holder 10 now moves on a circular path 15 into the end position shown in FIG. 7.
  • This circular movement of the cutter holder 10 forms the spherical inner bearing surface 3.
  • the pivot point 7, around which the cutter holder 10 rotates in its circular movement, and the center point 8, the workpiece holder not shown in the figures, are congruent one above the other.
  • the cutter holder 10 moves back into its rest position shown in FIG. 8.
  • arrow 20 also shows the ability of the cutter holder to move in the infeed direction, for example to compensate for cutter tolerances.
  • the point of attack of the tip radius of a cutting edge is continuously changed by CNC control, which results in corresponding wear and geometry deviations, the point of application of the tip radius is always the same in the invention. Corresponding cutting edge wear can be compensated for by the additional movability of the tool holder in the machining direction 20.
  • the ball cage 1 machined in this way is reclamped.
  • the ball cage 1 is now held from the inside such that it cannot rotate, so that the spherical ring-shaped outer bearing surface 2 according to FIGS. 9 to 11 can be machined in the course of the second section of the process.
  • the cutter holder 9 first moves from its rest position shown in FIG. 9 into the starting position shown in FIG. 10, in which the cutting edges 17 and 18 rest on the outer bearing surface 2 to be machined. In this starting position, the pivot point 7, around which the cutter holder 9 moves during its rotational movement, and the center point 8 of the workpiece are congruent with one another with respect to the processing plane 16.
  • To train the outside ball-shaped bearing surface 2 now moves the cutter holder 9 in a circular rotary movement into the end position shown in FIG. 11.
  • the outer bearing surface 2 is formed.
  • the blades 11 to 14 arranged on the blade holder 10 to form the inner contour and the blades 17 and 18 arranged on the blade holder 9 to form the outer contour with respect to the working plane 16 are not only translationally movable in the X and Z directions, but also If the device according to the invention enables the rotary method within the machining plane 16, the cutting edges 17 and 18 or 11 to 14 are always applied under the same pressure angle of the cutting edge to the workpiece to be machined. As a result, an optimally designed surface can be produced in compliance with the tightest tolerances. In addition, inaccuracies that occur as a result of wear of the cutting edges can be compensated for by simply readjusting the cutting tool.
  • cutter holders 9 and 10 shown by way of example in the figures with the cutters 11 to 14 or 17 and 18 arranged on the cutter holder head, it is of course also possible to use differently designed cutter holders. It is only essential that the cutter holder is not only translational but also rotatable with respect to a pivot point that lies in a plane defined by the axis of rotation of the ball cage 1 to be machined, so that any point on the workpiece always has the same angular geometry of the cutting edge Workpiece can be approached. This creates the possibility of also manufacturing individual ring areas while maintaining extremely tight tolerances.
  • the rotational mobility as well as the translational mobility relates to a relative movement between the cutting edges and the workpiece, and can therefore also be realized by moving the workpiece relative to the tool or by combined movements of the two. LIST OF REFERENCES

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turning (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, beinhaltend einen wenigstens eine Schneide auswechselbar aufnehmenden Schneidenhalter (9, 10) zur Drehbearbeitung von für Gleichlaufgelenke bestimmten Kugelkäfigen mit kugelringförmigen inneren und äusseren Lagerflächen. Um eine derartige Vorrichtung zu schaffen, welche unter Einhaltung engster Toleranzen eine einfache, kostengüngstige und vollautomatisierbare Herstellung ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass der Schneidenhalter (9, 10) bezogen auf einen in einer Bearbeitungsebene (16) liegenden Drehpunkt (7) rotatorisch, ggf. zusätzlich auch translatorisch innerhalb der Bearbeitungsebene (16) bewegbar ist.

Description

Vorrichtung zur Drehbearbeitunq von für Gleichlaufqelenke bestimmten Kuqelkäfiqen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, beinhaltend einen wenigstens eine Schneide auswechselbar aufnehmenden Schneidenhalter zur Drehbearbeitung von für Gleichlaufgelenke bestimmten Kugelkäfigen mit kugelringförmigen inneren und äußeren Lagerflächen.
Die Verwendung von Gleichlaufgelenken ist insbesondere im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen bekannt. Bei Kraftfahrzeugen mit Vorderradantrieb werden die gelenkten Räder angetrieben. Aus diesem Grunde müssen Vorder- oder bei Bedarf auch Hinterradachsenwellen Gelenke haben, die sowohl das Ein- und Ausfedern der Räder als auch deren Lenkeinschlag zulassen. Daher werden, um einen möglichst gleichförmigen Antrieb der Räder zu ermöglichen, Gleichlaufgelenke verwendet. Bei Gelenken an Vorderradachsenwellen werden hierbei unter anderem als Topfgelenke ausgebildete Gleichlauf-Festgelenke verwendet, während bei Gelenken an Hinterachsenwellen als Topfgelenke ausgebildete Gleichlauf-Verschiebegelenke verwendet werden, die neben einer Beugung des Gelenkes eine axiale Verschiebung ermöglichen.
Bei den aus der Praxis bekannten Gleichlaufgelenken werden in die mit kugelförmigen inneren und äußeren Lagerflächen und Kugeltaschen für die Aufnahme der Drehmoment übertragenden Kugeln versehenen Kugelkäfige zunächst in einer Vielzahl von Roll-, Schmiede-, Stanz- und Dreharbeitsschritten auf verschiedenen Maschinen als Rohlinge hergestellt. Ausgehend von diesen Rohlingen erfolgt die Fertigbearbeitung der Kugelkäfige sodann wiederum in einer Vielzahl von Arbeitsschritten auf verschiedenen Maschinen, wobei als spanabhebende Bearbeitungsverfahren insbesondere Schleifverfahren zur Bearbeitung der Lagerflächen sowie zur Bearbeitung der Anlageflächen verwendet werden. Auch ist es aus dem Stand der Technik bekannt, anstelle des Schleifverfahrens als spanabhebendes Bearbeitungsverfahren das Drehbearbeitungsverfahren einzusetzen. Hierbei ist es bekannt, CNC-gesteuerte Drehmaschinen einzusetzen, deren Schneidenhalter kontinuierlich in translatorischer Richtung bewegbar angeordnet ist. Zur Ausbildung sowohl der inneren als auch der äußeren kugelringförmigen Lagerfläche ist es mithin erforderlich, den Schneidenhalter gleichzeitig sowohl in die eine Bewegungsrichtung als auch in die andere Bewegungsrichtung zu verschieben, um so eine kugelringförmige Ausgestaltung zu erhalten. Nachteilig bei den vorbekannten Drehmaschinen ist jedoch, daß bei einer Ausgestaltung einer kugelringförmigen Ringfläche durch Verschiebung des Schneidenhalters in translatorischer Richtung das Anliegen der Schneide auf der zu bearbeitenden Oberfläche unter sich ständig ändernden Winkel erfolgt. Mit anderen Worten, im Zuge der Oberflächenbehandlung verändert sich kontinuierlich auch der Eingriffswinkel der Schneiden am Werkstück. Als Konsequenz hieraus ergeben sich in nachteiliger Weise Ungenauigkeiten während des Materialabtrags. Zudem werden die Schneiden unter Einfluß verschiedenartiger Schneidwinkel ungleichmäßig abgenutzt, so daß das Einhalten von Toleranzen nur in bestimmten Grenzen möglich ist. Diese ungleichmäßige Abnutzung führt zu einer fehlerhaften Endgeometrie am Werkstück. Die zulässigen Verschleißgrenzen der Schneidplatten sind somit nicht ausnutzbar, was die Werkzeugstandzeit verringert. Die Endbearbeitung der Kugelkäfige gemäß der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist mithin zeit- und kostenaufwendig.
Zur Vermeidung der oben genannten Nachteile liegt der Erfindung daher die A u f g a b e zugrunde, eine Vorrichtung zur Drehbearbeitung von für Gleichlaufgelenke bestimmten Kugelkäfigen bereitzustellen, welche unter Einhaltung engster Toleranzen eine einfache, kostengünstige und vollautomatisierbare Herstellung ermöglicht. Die L ö s u n g dieser Aufgabenstellung ist erfindungsgemäß dadurch' gekennzeichnet, daß der Schneidenhalter bezogen auf einen in einer Bearbeitungsebene liegenden Drehpunkt rotatorisch innerhalb der Bearbeitungsebene bewegbar ist.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Drehbearbeitung von für Gleichlaufgelenke bestimmten Kugelkäfigen ist es erstmals möglich, die Fertigung unter Einbehaltung engster Toleranzen auf einfache und wirtschaftliche Weise durchzuführen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung beinhaltet einen wenigstens eine Schneide auswechselbar aufweisenden Schneidenhalter, der rotatorisch innerhalb der Bearbeitungsebene verfahrbar ist. In vorteilhafter Weise wird hiermit die Möglichkeit geschaffen, sowohl die inneren als auch die äußeren kugelringförmigen Lagerflächen unter Beibehaltung immer gleichem Eingriffswinkel der Schneide zum zu bearbeitenden Werkstück auszubilden. Hiermit wird erreicht, daß unabhängig von der Position der vom Schneidenhalter aufgenommenen Schneiden die Bearbeitung der Oberfläche in immer gleicher Weise erfolgt. Die Einhaltung von Toleranzen in sehr engen Grenzen wird somit erzielt. In vorteilhafter Weise ergibt sich desweiteren, daß eine Abnutzung der Schneiden infolge des während des Betriebs auftretender Verschleißerscheinungen punktuell an der Schneide auftreten und so eine definierte Nachstellbarkeit ermöglicht wird. Unabhängig vom Verschleiß der Schneide ergibt sich verfahrensbedingt immer eine exakte Kugelgeometrie. Eine ungenaue und einem engen Toleranzbereich nicht genügende Herstellung kann mithin ausgeschlossen werden. Aufgrund der Tatsache, daß verfahrensbedingt immer Kugelgeometrien erzeugt werden, ergibt sich desweiteren der Vorteil, daß hinsichtlich der Qualitätssicherung lediglich Kugelradius bzw. -durchmesser überprüft werden müssen. Bisher notwendigerweise vorzunehmende Überprüfungen der Kugelgeometrie können in vorteilhafter Weise mithin entfallen. In vorteilhafter Weise wird zusätzlich zu der innerhalb der Bearbeitungsebene gegebenen rotatorischen Verfahrbarkeit auch eine translatorische Bewegbarkeit innerhalb der Bearbeitungsebene realisiert.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung liegt die Drehachse des Kugelkäfigs in der Bearbeitungsebene. Hiermit wird sichergestellt, daß eine von dem Schneidhalter vollzogene Bewegung zu einer exakt vorgebbaren Oberflächenbearbeitung führt. Die präzise Reproduzierbarkeit einer eine hohe Geometriegenauigkeit und eine hohe Oberflächengüte aufweisenden Lägerfläche wird mithin sichergestellt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die translatorische Bewegung des Schneidenhalters in zwei voneinander linear unabhängigen Richtungen möglich. Zusätzliches Umspannen des zu bearbeitenden Kugelkäfigs wird hierdurch vermieden, da der Schneidenhalter jeden zu bearbeitenden Punkt des Kugelkäfigs anfahren kann. Desweiteren wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß innerhalb der Bearbeitungsebene um einen Drehpunkt herum eine kreisförmige Bewegung des Schneidenhalters durchführbar ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß zusätzlich zu der Erreichbarkeit jedes zu bearbeitenden Oberflächenpunktes des Kugelkäfigs die Anlage der bearbeitenden Schneide am Werkstück unter immer gleichem Winkel erfolgen kann. Die Ausbildung kugelkreisförmiger Lagerflächen, sowohl der inneren als auch der äußeren, erfolgt erfindungsgemäß somit unter Einhaltung enger Toleranzen und unter Vermeidung verschleißbedingter ungleichmäßiger Abnutzungen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zur Ausbildung der stirnseitigen Anlagefläche sowie der zylindrischen Aufnahmefläche der Schneidenhalter linear verfahrbar, wobei sämtliche Bearbeitungen mit ein und derselben Einrichtung durchführbar sind. Unnötig häufiges Umspannen des Kugelkäfigs wird somit vermieden. Es zeigt sich dabei insgesamt, daß die Drehbearbeitung auf derselben Drehmaschine erfolgen kann, wobei es zur Bearbeitung der unterschiedlichen Flächen lediglich notwendig ist, in einem ersten Arbeitsschritt die innere Lagerfläche sowie die Aufnahmefläche und die Anlagefläche auszubilden und in einem zweiten Verfahrensschritt die äußere Lagerfläche herzustellen. Da das Drehbearbeitungsverfahren einerseits auf ein und derselben Maschine durchgeführt werden kann und der Schneidenhalter zudem sowohl translatorisch als aus rotatorisch innerhalb der Bearbeitungsebene bewegbar ist, ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung unter Einhaltung engster Toleranzen zur Ausbildung einzelner Ringbereiche vollautomatisch, schnell und kostengünstig einzusetzen.
Zusätzlich zur rotatorischen und translatorischen Verfahrbarkeit des Schneidenhalters innerhalb der Bearbeitungsebene weist dieser in vorteilhafter Weise noch eine zusätzliche Bewegungsmöglichkeit auf. Diese besteht darin, ' daß der Schneidenhalter entlang der Zustellachse in einem kleinen Bereich verfahrbar ist. Dadurch wird ermöglicht, den Kugelradius exakt zu definieren, beispielsweise wenn die Schneiden sich durch Abnutzung verändert haben. Auch ist eine kontinuierliche Bewegung des Schneidenhalters möglich, so daß ebenfalls in Teilbereichen von der Kreisgeometrie abweichende Geometrien erzeugbar sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der zugehörigen Zeichnung. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht eines Kugelkäfigs;
Fig. 2 Startposition des Schneidenhalters vor Ausbildung der stirnseitigen Anlagefläche;
Fig. 3 Endposition des Schneidenhalters nach Ausbildung der stirnseitigen Anlagefläche;
Fig. 4 Startposition des Schneidenhalters vor Ausbildung der zylindrischen Aufnahmeflächen;
Fig. 5 Endposition des Schneidenhalters nach Ausbildung der zylindrischen Aufnahmeflächen;
Fig. 6 Startposition des Schneidenhalters vor Ausbildung der inneren kugelringförmigen Lagerfläche;
Fig. 7 Endposition des Schneidenhalters nach Ausbildung der inneren kugelringförmigen Lagerfläche;
Fig. 8 Ruheposition des Schneidenhalters nach Ausbildung der Innenkontur des Kugelkäfigs;
Fig. 9 Ruheposition des Schneidenhalters vor Ausbildung der Außenkontur des Kugelkäfigs; Fig. 10 Startposition des Schneidenhalters vor Ausbildung der äußeren kugelringförmigen Lagerfläche;
Fig. 11 Endposition des Schneidenhalters nach Ausbildung der äußeren kugelringförmigen Lagerfläche.
Fig. 1 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht einen fertig bearbeiteten Kugelkäfig 1. Der Kugelkäfig 1 weist eine äußere kugelringförmige Lagerfläche 2, eine innere kugelringförmige Lagerfläche 3 sowie Kugeltaschen 4 zur Aufnahme von - hier nicht dargestellten - drehmomentübertragenden Kugeln auf.
Ausgehend von einem aus einem Rohr hergestellten Kugelkäfig-Rohling erfolgt die weitere Bearbeitung des Kugelkäfigs 1 mittels eines Drehbearbeitungsverfahrens. Zur Drehbearbeitung sowohl der inneren als auch der äußeren kugelringförmigen Lagerflächen 2 und 3 sowie zur Drehbearbeitung der zylindrischen Aufnahmeflächen 5 und der stirnseitigen Anlageflächen 6 muß der Kugelkäfig 1 einmal umgespannt werden. Diese Umspannung kann automatisch erfolgen, so daß die gesamte Drehbearbeitung des Kugelkäfigs 1 ebenfalls vollautomatisch und mithin kontinuierlich erfolgen kann.
In einer ersten Aufspannung wird der zu bearbeitende Kugelkäfig 1 derart eingespannt, daß zunächst in einem ersten Verfahrensabschnitt die Innenkontur gedreht werden kann. Dies zeigen die Figuren 2 bis 8. Während dieses ersten Verfahrensabschnitts erfolgt in einem ersten Verfahrensschritt die Ausbildung der stirnseitigen Anlagefläche 6 gemäß den Figuren 2 und 3. Hierzu verfährt der Schneidenhalter 10 der erfindungsgemäßen Vorrichtung linear entlang der Koordinaten X und Z in die in Fig. 2 dargestellte Startposition. Durch Verfahren des Schneidenhalters 10 in X-Richtung gemäß Fig. 3 wird mittels der Schneide 11 die stirnseitige Anlagefläche 6 ausgebildet. Im Anschluß an diesen ersten Verfahrensschritt folgt der in den Figuren 4 und 5 dargestellte zweite Verfahrensschritt, in dem die zylindrischen Aufπahmeflächen ausgebildet werden. Hierzu verfährt der Schneidenhalter linear in die in Fig. 4 dargestellte Startposition 4 in der die Schneiden 11 und 12 am Werkstück anliegen. Durch Verfahren des Schneidenhalters in Z-Richtung gemäß Fig. 5 wird die zylindrische Aufnahmefläche 5 ausgebildet. Dabei werden innerhalb eines Bewegungszyklus gleichzeitig beide Aufnah- meflächen 5 ausgebildet. Die in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Verfahrensschritte eins und zwei können alternativ auch miteinander vertauscht werden. Im dritten Verfahrensschritt dieses Verfahrensabschnitts erfolgt schließlich die Ausbildung der inneren kugelringförmigen Lagerfläche 3. Zu diesem Zweck verfährt der Schneidenhalter 10 zunächst in die in Fig. 6 dargestellte Startposition, in v/elcher die Schneiden 13 und 14 am Werkstück anliegen. Zur Ausbildung der kugelringförmigen inneren Lagerfläche 3 verfährt nun der Schneidenhalter 10 auf einer Kreisbahn 15 in die in Fig. 7 dargestellte Endposition. Durch diese kreisförmige Bewegung des Schneidenhalters 10 wird die kugelringförmige innere Lagerfläche 3 ausgebildet. Hierbei liegen in der Bearbeitungsebene 16 der Drehpunkt 7, um den herum sich der Schneidenhalter 10 bei seiner kreisförmigen Bewegung herumdreht, und der Mittelpunkt 8, der in den Figuren nicht dargestellten Werkstückaufnahme, deckungsgleich übereinander. Nach einer Ausbildung der inneren Lagerfläche 3 verfährt das Schneidenhalter 10 zurück in seine in der Fig. 8 dargestellte Ruheposition. In Figur 6 ist zusätzlich auch durch Pfeil 20 die Verfahrbarkeit des Schneidenhalters in Zustellrichtung gezeigt, um beispielsweise Schneidertoleranzen zu kompensieren. Während beim Stand der Technik durch CNC-Steuerung der Angriffspunkt des Spitzenradius einer Schneide kontinuierlich verändert wird, woraus ein entsprechender Verschleiß und Geometrieabweichungen resultieren, ist bei der Erfindung der Angriffspunkt des Spitzenradiuses immer gleich. Entsprechender Schneidenverschleiß kann durch die zusätzliche Verfahrbarkeit des Werkzeughalters in Bearbeitungsrichtung 20 kompensiert werden.
Nach Ablauf des ersten Verfahrensabschnitts erfolgt das Umspannen des derart bearbeiteten Kugelkäfigs 1. In dieser Aufspannung wird der Kugelkäfig 1 nunmehr verdrehsicher von innen gehalten, so daß im Verlauf des zweiten Verfahrensabschnitts die kugelringförmige äußere Lagerfläche 2 gemäß den Figuren 9 bis 1 1 bearbeitet werden kann. Zur Ausbildung der kugelringförmigen äußeren Lagerfläche 2 verfährt der Schneidenhalter 9 zunächst aus seiner in Fig. 9 abgebildeten Ruheposition in die in Fig. 10 dargestellte Startposition, in der die Schneiden 17 und 18 auf der zu bearbeitenden äußeren Lagerfläche 2 aufliegen. In dieser Startposition stehen der Drehpunkt 7, um den herum der Schneidenhalter 9 bei seiner Drehbewegung verfährt, und der Mittelpunkt 8 des Werkstücks hinsichtlich der Bearbeitungsebene 16 deckungsgleich übereinander. Zur Ausbildung der äußeren kugelringförmigen Lagerfläche 2 verfährt nun der Schneidenhalter 9 in einer kreisförmigen Drehbewegung in die in Fig. 11 dargestellte Endposition. Hierbei wird die äußere Lagerfläche 2 ausgebildet.
Aufgrund der Tatsache, daß die am Schneidenhalter 10 angeordneten Schneiden 11 bis 14 zur Ausbildung der Innenkontur und die am Schneidenhalter 9 angeordneten Schneiden 17 und 18 zur Ausbildung der Außenkontur hinsichtlich der Bearbeitungsebene 16 nicht nur in X- und Z-Richtung translatorisch bewegbar sind, sondern die erfindungsgemäße Vorrichtung das rotatorische Verfahren innerhalb der Bearbeitungsebene 16 ermöglicht, erfolgt der Ansatz der Schneiden 17 und 18 bzw. 11 bis 14 stets unter immer gleichem Eingriffswinkel der Schneide zum zu bearbeitenden Werkstück. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine unter Einhaltung engster Toleranzen optimal ausgebildete Oberfläche herstellbar. Zudem sind infolge verschleißbedingter Abnutzungen der Schneiden auftretende Ungenauigkeiten durch einfaches Nachjustieren des Schneidenwerkzeugs ausgleichbar.
Anstelle der in den Figuren beispielhaft dargestellten Schneidenhalter 9 und 10 mit den am Schneidenhalterkopf angeordneten Schneiden 11 bis 14 bzw. 17 und 18 ist selbstverständlich auch die Verwendung andersartig ausgestalteter Schneidenhalter möglich. Wesentlich dabei ist lediglich, daß der Schneidenhalter hinsichtlich eines Drehpunkts, der in einer durch die Drehachse des zu bearbeitenden Kugelkäfigs 1 definierten Ebene liegt, nicht nur translatorisch sondern auch rotatorisch bewegbar ist, so daß ein beliebiger Punkt des Werkstücks unter immer gleicher Winkelgeometrie der Schneide zum Werkstück anfahrbar ist. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, auch einzelne Ringbereiche unter Einhaltung extrem enger Toleranzen zu fertigen. Die rotatorische Bewegbarkeit ebenso wie die translatorische Bewegbarkeit bezieht sich auf eine Relativbewegung zwischen den Schneiden und dem Werkstück, kann also auch durch Bewegung des Werkstücks relativ zum Werkzeug oder durch kombinierte Bewegungen beider realisiert werden. Bezuqszeichenliste
1 Kugelkäfig 17 Schneide
2 äußere Lagerfläche 18 Schneide
3 innere Lagerfläche 19 Drehachse
4 Kugeltasche 20 Verfahrrichtung
5 Aufnahmefläche 21 Verfahrrichtung
6 Anlagefläche
7 Drehpunkt
8 Mittelpunkt
9 Schneidenhalter
10 Schneidenhalter
11 Schneide
12 Schneide
13 Schneide
14 Schneide
15 Kreisbahn
16 Bearbeitungsebene

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung, beinhaltend einen wenigstens eine Schneide auswechselbar aufnehmenden Schneidenhalter (9, 10) zur Drehbearbeitung von für Gleichlaufgelenke bestimmten Kugelkäfigen mit kugelringförmigen inneren und äußeren Lagerflächen (2, 3), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schneidenhalter (9, 10) bezogen auf einen in einer Bearbeitungsebene (16) liegenden Drehpunkt (7) rotatorisch innerhalb der Bearbeitungsebene (16) bewegbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenhalter (9, 10) zusätzlich zur rotatorischen Bewegbarkeit auch translatorisch bezogen auf einen in der Bearbeitungsebene (16) liegenden Drehpunkt (7) bewegbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (19) des Kugelkäfigs in der Bearbeitungsebene (16) liegt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die translatorische Bewegung des Schneidenhalters (9, 10) in zwei voneinander linear unabhängigen Richtungen möglich ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung sowohl der inneren als auch der äußeren kugelringförmigen Lagerflächen (2, 3) der Schneidenhalter (9, 10) innerhalb der Bearbeitungsebene (16) rotatorisch verfahrbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der stirnseitigen Anlagefläche (6) sowie der zylindrischen Aufnahmefläche (5) der Schneidhalter (10) linear verfahrbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Drehbearbeitungen mit ein und derselben Dreheinrichtung durchführbar sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenhalter (9) für die Bearbeitung der äußeren kugelringförmigen Lagerflächen (2) zwei Schneiden (17, 18) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenhalter (10) zur Ausbildung sowohl der stirnseitigen Anlageflächen (6) als auch der zylindrischen Aufnahmeflächen (5) sowie der inneren kugelringförmigen Lagerflächen (3) vier Schneiden (11 - 14) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenhalter (9, 10) zur Kompensation verschleißbedingter Abnutzungen der Schneiden nachstellbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenhalter (9, 10) kontinuierlich verfahrbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenhalter (9, 10) automatisch auswechselbar ausgebildet ist.
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