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    • 专利摘要:
    BeiFräsenvon Kugellaufbahnen (2) an Gleichlaufgelenknaben (3) wird ein Kugelbahnfräser (8)mit seiner Drehachse (A1) senkrecht zurKugellaufbahn (2) angestellt. Der Kugelbahnfräser (8) weist in seinem Eingriffsbereicheinen um die Drehachse (A1) schneidenfreien Abschnitt(17) auf, und zwar derart, dass eine Kugellaufbahn (2) mit einemim Laufbahnquerschnitt ebenen, abgeflachten Nutgrund (16) entsteht.Neben einem entsprechenden Verfahren sowie einer Fertigungsvorrichtungwird eine Gleichlaufgelenknabe angegeben. Aufgrund des schneidenfreienAbschnitts (17) werden Bereiche mit sehr kleinen Schnittgeschwindigkeitennahe der Drehachse (A1) vermieden. Hierdurchkönnenverhältnismäßig einfache Kugelbahnfräser (8)eingesetzt werden, die gegenüberherkömmlichen,zentrumsschneidenden FräsernVorteile in Bezug auf die Oberflächengüte der Kugellaufbahnen(2) und die Werkzeughaltbarkeit bieten.
    公开号:DE102004003147A1
    申请号:DE102004003147
    申请日:2004-01-21
    公开日:2005-08-18
    发明作者:Holger Amecke；Oliver Clemm
    申请人:Volkswagen AG；
    IPC主号:B23C1-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Vorrichtung zum Fräsen vonKugellaufbahnen an Gleichlaufgelenknaben. Weiterhin bezieht sichdie Erfindung auf eine Gleichlaufgelenknabe, die mit dem Verfahrenbzw. der Vorrichtung herstellbar ist.
    [0002] Ausdem Stand der Technik ist allgemein bekannt, Kugellaufbahnen anNaben von Gleichlaufgelenkwellen und dergleichen durch Fräsen oderRäumenherzustellen. Mit dem herkömmlichenVerfahren lassen sich sowohl Kugellaufbahnen mit einem kreisförmigen Laufbahnquerschnittals auch mit einem elliptischen oder gotischen Laufbahnquerschnittfertigen. Im letztgenannten Fall stützt sich eine in einer Laufbahnaufgenommene Kugel lediglich an zwei Kontaktpunkten bzw. kleinenKontaktflächenan den Flanken der Laufbahn ab.
    [0003] Für die Herstellungder Kugellaufbahnen werden neben scheibenförmigen Fräsern, wie z. B. in der WO 03/053617A1 beschrieben, vor allem fingerförmige Kugelbahnfräser eingesetzt,die an ihrer Stirnseite in der Regel gekrümmte Schneidkanten aufweisen.Ein solcher Fräser,bei dem die Schneidkanten an einstellbaren Schneidplatten vorgesehen sind,wird beispielsweise in der DE199 45 360 A1 und in der EP 1 239 989 B1 offenbart. Zum Fräsen einerKugellaufbahn werden solche Fräser üblicherweiseunter einem Winkel von etwa 20 Grad zur Werkstückoberfläche der Gleichlaufgelenknabeangestellt. Dies bedingt jedoch auf Seiten der Fertigungseinrichtungeinen hohen apparativen Aufwand.
    [0004] Inder noch nicht veröffentlichtendeutschen Patentanmeldung 103 18 408.2 der Anmelderin wird zur Vereinfachungder Herstellung von Kugellaufbahnen an Gleichlaufgelenknaben einVerfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei dem bzw. bei der dieDrehachse eines Kugelbahnfräsersim wesentlichen senkrecht zur Kugellaufbahn eingestellt wird. Diesermöglichtgegenüberangestellten Fräsernan ein deutlich einfacheres Maschinenkonzept, mit dem sich mehrereKugellaufbahnen gleichzeitig herstellen lassen. Allerdings können hierfür herkömmlicheFräser,welche für Anstellwinkelvon etwa 20 Grad ausgelegt sind, nicht mehr verwendet werden. Zudemergeben sich Probleme, welche bei stark angestellten Kugelbahnfräser nichtauftreten.
    [0005] BeiAnstellwinkeln von 90 Grad existieren Bereiche mit sehr kleinenSchnittgeschwindigkeiten. Unmittelbar auf der Drehachse des Fräsers wirddie Schnittgeschwindigkeit zu Null. Dies kann insbesondere im Hinblickauf die Oberflächengüte zu Problemenführen.
    [0006] Demließesich zwar durch eine Anwinklung des Fräsers abhelfen. Jedoch gingendann die Vorteile in bezug auf ein einfaches Maschinenkonzept verloren.Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde,die Fertigungstechnik zum Herstellen von Kugellaufbahnen an Gleichlaufgelenknabenmit senkrecht angestellten Kugelbahnfräser zu verbessern.
    [0007] ZurLösungdieser Aufgabe wird ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagen,bei dem beim Fräseneiner Kugellaufbahn entlang des Außenumfangs einer Gleichlaufgelenknabeein Kugelbahnfräsermit seiner Drehachse senkrecht, d. h. mit einem Anstellwinkel von90 Grad, zur Kugellaufbahn angestellt ist, und der Kugelbahnfräser in seinemEingriffsbereich einen um die Mitte der Drehachse schneidenfreienAbschnitt aufweist, und zwar derart, dass eine Kugellaufbahn miteinem im Laufbahnquerschnitt ebenen, abgeflachten Nutgrund entsteht.
    [0008] Dieerfindungsgemäße Lösung stelltdarauf ab, durch eine fertigungsgerechte Ausführung der Kugellaufbahnen inAbstimmung mit der Ausgestaltung des Eingriffsbereichs des Kugelbahnfräsers Bereichemit sehr kleinen Schnittgeschwindigkeiten zu vermeiden. Hierdurchkönnenverhältnismäßig einfacheKugelbahnfräsereingesetzt werden, die gegenüberherkömmlichen,zentrumsschneidenden Fräsern Vorteilein bezug auf die Oberflächengüte der Kugellaufbahnenund die Werkzeughaltbarkeit bieten.
    [0009] DerLaufbahnquerschnitt ergibt sich im wesentlichen aus der Schneidenkonturdes Kugelbahnfräsers.Lediglich im Abschnitt um die Drehachse, der schneidenfrei ausgeführt ist,ergibt sich hiervor eine Ausnahme. Zur Herstellung können sowohlFräser mitaustauschbaren Schneidplatten als auch einstückige Fräser verwendet werden.
    [0010] Weitere,vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen angegeben.
    [0011] Gemäß einervorteilhaften Ausgestaltung wird die Schneidenkontur derart gewählt, dassan der Kugellaufbahn ein in den Laufbahnquerschnitt einbeschriebenerInkreis mit Kontaktpunkten an den gegenüberliegenden Flanken der Kugellaufbahnoberhalb des ebenen, abgeflachten Nutgrunds verläuft.
    [0012] Vorzugsweisesind die Flanken des Laufbahnquerschnitts elliptisch bzw. gotisch,wobei der ebene, abgeflachte Nutgrund im Bereich des kleineren Krümmungsradiusder Ellipse liegt.
    [0013] Ineiner weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung wird die Gleichlaufgelenknabewährenddes Fräsenstranslatorisch an dem Fräservorbeibewegt, d. h. die wesentliche Vorschubbewegung erfolgt über dasWerkstück.Dadurch bleibt der Aufwand auf Seiten der Fertigungsvorrichtunggering. Vorteilhaft ist dies insbesondere dann, wenn mehrere Kugelbahnfräser gleichzeitigzum Einsatz kommen. Dies ermöglichteine schnelle und effiziente Fertigung von Gleichlaufgelenknaben.
    [0014] Solchewerden vorzugsweise gleichbeabstandet um einen Bearbeitungsraumangeordnet. Hierdurch wird ein guter Kraftausgleich in Umfangsrichtungerhalten. Zudem ermöglichtdas vorgeschlagene Verfahren eine einfache Maschinensteuerung. Durchdie gemeinsame Bearbeitung werden überdies Teilungsfehler vermieden.
    [0015] Weiterhinkönnenmehrere Kugelbahnfräser inhälftigerAnzahl der herzustellenden Kugellaufbahnen vorgesehen werden, sodass sich in einem Arbeitsgang mehrere Laufbahnen und in einem weiterenArbeitsgang weitere Laufbahnen jeweils gleichzeitig fertigen lassen.
    [0016] Wirddas Werkzeug allein translatorisch an den Schneidwerkzeugen vorbeigeführt, ergebensich an der Nabe entsprechend parallel zu deren Längsachseausgerichtete Kugellaufbahnen.
    [0017] Durcheine zweimalige Ausführungdes Verfahrens an einer Nabe könnenauch mehrere Laufbahngruppen gefertigt werden.
    [0018] Gemäß einervorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung lässt sich das Verfahren vorallem fürdie Herstellung der Laufbahnen von Gelenken in VL-Bauart verwenden.In diesem Fall wird die Nabe währendihrer translatorischen Bewegung gleichzeitig um ihre Bewegungsachsegedreht. Dadurch entstehen an der Nabe spiralförmige Rillen. Die Steigungder Spiralrillen ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass sich ähnlicheSchrägungswinkelwie bei herkömmlichenVL-Gelenken ergeben, die in der Größenordnung von etwa 15 Gradliegen. Im Unterschied zu den erfindungsgemäß hergestellten Gleichlaufgelenknabenmit spiralförmigenLaufbahnen verlaufen die in herkömmlicherArt und Weise hergestellten Laufbahnen geradlinig unter einem Schrägungswinkelvon z. B. 15 Grad zur Bauteillängsachse.
    [0019] Abwechselndlinks- und rechtssteigende Spiralen lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahrendadurch erhalten, indem auf dem Rückweg die Drehrichtung desHinwegs beibehalten wird. Bereits ausschließlich durch die umgekehrtetranslatorische Vorschubbewegung entstehen so jeweils abwechselndentgegengerichtet geneigte Kugellaufbahnen, die unter ansonstengleichen Verhältnissen betragsgleicheSteigungen aufweisen. Diese Vorgehensweise besitzt aufgrund ihreseinfachen Bewegungsablaufs den Vorteil einer hohen Zeiteffizienz.
    [0020] Weiterhinkann die Umschaltzeit der Axialbewegung zwischen dem Hinweg unddem Rückweg dazugenutzt werden, um nach dem Hinweg und vor Beginn des Rückwegs eineDrehung der Nabe vorzunehmen. Vorzugsweise wird der Drehwinkel zwischenSchneidende und erneutem Schneidbeginn durch Unterbrechung der translatorischenBewegung bei Aufrechterhaltung der Drehbewegung eingestellt. Durchdie kontinuierliche Drehvorschubbewegung werden Beschleunigungs-und Abbremsvorgänge vermieden.
    [0021] Bevorzugtwerden mit dem erfindungsgemäßen Verfahrendie Laufbahnen in einem Durchgang gleichzeitig hergestellt und fertigbearbeitet,wodurch gegenüberherkömmlichenVerfahren, bei denen das Fräsenjeder einzelnen Kugellaufbahn durch mehrere Bearbeitungsvorgänge erfolgt,ein erheblicher Zeitgewinn erzielt wird. Es ist jedoch auch möglich, mitdem erfindungsgemäßen Verfahrenbereits angelegte, zum Beispiel vorgeschmiedete Laufbahnen fertigzubearbeiten.
    [0022] Dieobengenannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zumFräsenvon Kugellaufbahnen an Gleichlaufgelenknaben, umfassend mindestenseinen Kugelbahnfräser,dessen Drehachse beim Fräseneiner Kugellaufbahn entlang des Außenumfangs einer Gleichlaufgelenknabesenkrecht, d. h. mit einem Anstellwinkel von 90 Grad, zur Kugellaufbahnangestellt ist, wobei der Kugelbahnfräser in seinem Eingriffsbereicheinen um die Mitte der Drehachse schneidenfreien Abschnitt aufweist, derart,dass eine Kugellaufbahn mit einem im Laufbahnquerschnitt ebenen,abgeflachten Nutgrund entsteht.
    [0023] Dieerfindungsgemäße Vorrichtung,mit der das oben erläuterteVerfahren in vorteilhafter Weise durchführbar ist, ermöglicht dieVerwendung einfacher Fräserbei einem Anstellwinkel von 90 Grad. Die Fräserachsen können während der Bearbeitung unbewegtbleiben, woraus ein besonders einfaches Maschinenkonzept resultiert.Zudem werden, wie oben bereits erläutert, Bereiche mit sehr kleinenSchnittgeschwindigkeiten vermieden, was sich vorteilhaft auf dieOberflächengüte im Laufbahngrundauswirkt.
    [0024] Ineiner vorteilhaften Ausgestaltung sind an der erfindungsgemäßen Vorrichtungeine Einspannvorrichtung fürdie Gleichlaufgelenknaben sowie weiterhin eine Vorschubeinrichtungmit einem Axialvorschub vorgesehen, die mit der Einspannvorrichtung wirkverbundenist. Zudem kann die Vorschubeinrichtung zusätzlich einen Drehvorschub aufweisen.
    [0025] Werdenmehrere Kugelbahnfräserzum zeitgleichen Fräsenvon Kugellaufbahnen vorgesehen, so ist es für den Kraftausgleich am Werkstück besondersvorteilhaft, die Drehachsen der Kugelbahnfräser in einer gemeinsamen Ebeneanzuordnen. Eine mit einer solchen Vorrichtung hergestellte Gleichlaufgelenknabezeichnet sich durch eine hohe Fertigungsgenauigkeit aus.
    [0026] Dementsprechendermöglichtdie Erfindung weiterhin eine Gleichlaufgelenknabe mit einer Vielzahlvon Kugellaufbahnen am Außenumfang,bei der die Kugellaufbahnen einen Laufbahnquerschnitt mit zwei voneinanderbeabstandeten Kontaktpunkten an den Laufbahnenflanken zu Abstützung einerKugel aufweisen, wobei der Nutgrund im Querschnitt eben ist. Letzteresist bei Verfahren oder Vorrichtungen, welche angestellte Fräser verwenden,nicht möglich.
    [0027] DerLaufbahnquerschnitt ist dabei so gewählt, dass ein einbeschriebenerInkreis mit Kontaktpunkten an den gegenüberliegenden Flanken der Kugellaufbahnoberhalb des ebenen, abgeflachten Nutgrunds verläuft.
    [0028] Vorzugsweisesind, wie oben bereits erwähnt,die Flanken des Laufbahnquerschnitts im wesentlichen elliptisch.Der ebene, abgeflachte Nutgrund liegt dabei im Bereich des kleinerenKrümmungsradiusder Ellipse.
    [0029] Nachfolgendwird die Erfindung nun anhand eines in der Zeichnung dargestelltenAusführungsbeispielsnäher erläutert. DieZeichnung zeigt in:
    [0030] 1 eineschematische Schnittansicht durch die Bearbeitungsebene für ein Ausführungsbeispieleiner Vorrichtung zur gleichzeitigen Herstellung von Kugellaufbahnenan einer Gleichlaufgelenknabe,
    [0031] 2 eineschematische Seitenansicht der Vorrichtung aus 1,und in
    [0032] 3 einenSchnitt durch eine Kugellaufbahn nebst Kugel sowie einen lediglichangedeuteten Kugelbahnfräser.
    [0033] DasAusführungsbeispielzeigt in den 1 und 2 eine Vorrichtung 1,mit der mehrere Kugellaufbahnen 2 an Gleichlaufgelenknaben 3 gleichzeitighergestellt werden können.Nachfolgend wird das mit der Vorrichtung 1 durchführbare Herstellungsverfahrenanhand einer Nabe 3 fürein Gelenk in VL-Bauart mit gekreuzten Laufbahnen erläutert, ohnedass hiermit jedoch eine Beschränkungauf solche Laufbahnkonfigurationen verbunden wäre. Vielmehr kann die Vorrichtung 1 auchzur Herstellung von Kugellaufbahn dienen, die parallel zur Bauteilachseeiner Gleichlaufgelenknabe 3 verlaufen. Zudem ist es möglich, denweiter unten im Detail erläutertenKugelbahnfräser 8 aucheinzeln einzusetzen.
    [0034] Wie 2 zeigt,weist die Vorrichtung 1 einen ringartigen Maschinenrahmen 5 auf,an dem mehrere Zerspaneinheiten 6 sternförmig ineiner Zerspanungsebene angeordnet sind. Jede Zerspaneinheit 6 umfassteine Spindel 7 mit einem Kugelbahnfräser 8 sowie einenAntriebsmotor 9. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispielsind insgesamt drei Kugelbahnfräser 8 vorgesehen,deren Drehachsen A1, A2 undA3 jeweils um 120 Grad beabstandet in einergemeinsamen Ebene liegen und radial zu einem Bearbeitungsraum imZentrum des Maschinenrahmens 5 verlaufen.
    [0035] DieAnzahl der Zerspaneinheiten 6 orientiert sich an der Anzahlder an einer Nabe 3 herzustellenden Kugellaufbahnen 2.Im Hinblick auf eine effiziente Fertigung werden vorzugsweise genauhalb so viele Zerspaneinheiten 6 wie Kugellaufbahnen 2 vorgesehen.So lassen sich mit einer Fertigungsvorrichtung 1 mit insgesamtvier jeweils um 90 Grad versetzt angeordneten Zerspaneinheiten 6 Gleichlaufgelenknaben 3 mitacht Kugellaufbahnen 2 herstellen.
    [0036] DieVorrichtung 1 umfasst weiterhin eine zentrale Einspannvorrichtung 10 für die Nabe 3 sowie eineVorschubeinrichtung 11, die mit der Einspannvorrichtung 10 wirkverbundenist und in bezug auf den Bearbeitungsraum einen Axialvorschub (vgl. Doppelpfeila) in Richtung der Bauteilachse B und einen Drehvorschub (vgl. Pfeilb) um die Bauteilachse B aufweist. Zudem ist eine Steuereinrichtung 12 zur Ansteuerungdes Axialvorschubs a und des Drehvorschubs b vorgesehen, welchederart konfiguriert ist, um währendeiner Bearbeitung einer Nabe 3 beide Vorschubbewegungena und b miteinander zu koppeln.
    [0037] Durcheine gezielte Abstimmung der Vorschubbewegungen a und b lassen sichan dem Außenumfangder Nabe 3 mehrere, zur Bauteilachse B spiralförmig gekrümmte Kugellaufbahnen 2 gleichzeitigherstellen, wobei das Verhältnisa/b die Steigung der Spiralen vorgibt.
    [0038] Zusätzlich kanneine axiale Zustellung an den Spindeln 7 der Zerspaneinheiten 6 vorgesehen sein,welche es ermöglicht,eine Konturierung des Nutgrundes der Kugellaufbahnen 2 inbezug auf die Bauteilachse B vorzunehmen. Über eine gezielte Ansteuerungder axialen Zustellung der Spindeln 7, die beispielsweise über dieSteuereinrichtung 12 erfolgt, ist es überdies möglich, mehrere geradlinigeKugellaufbahnen mit einem Schrägungswinkelzur Bauteilachse B gleichzeitig herzustellen.
    [0039] Durchdie vorstehend erläuterte,punktsymmetrische Anordnung der Zerspaneinheiten 6 istein Kraftausgleich in radialer Richtung stets gewährleistet.Hieraus resultieren geringe Verformungen zwischen der Herstellungsvorrichtung 1 unddem zu bearbeitenden Werkstück,woraus wiederum eine hohe Maßgenauigkeitder Kugellaufbahnen 2 folgt. Durch eine genaue Ausrichtungder Spindeln 7 zueinander werden überdies Teilungsfehler vermieden.Als Nebeneffekt des Kraftausgleichs kann die zentrale Einspannvorrichtung 10 verhältnismäßig leichtausgeführtwerden.
    [0040] Beider Herstellung der Kugellaufbahnen 2 bleiben die Zerspaneinheiten 6 bzw.deren Kugelbahnfräser 8,abgesehen von einer etwaigen Zustellung in Richtung der radialen SpindelachsenA1, A2 und A3, stationär. Die zu bearbeitende Nabe 3 wird mittelsder Vorschubeinrichtung 11 translatorisch an den Schneidwerkzeugen 8 vorbeibewegt,die hierbei mit der Nabe 3 in Eingriff gelangen. Dabeiwird auf einem Hinweg der Translationsbewegung zunächst die halbeAnzahl der Laufbahnen 2 gefräst. Bei einer gleichzeitigenDrehung der Nabe 3 um ihre Bauteilachse B entstehen dabeispiralförmigegekrümmte Laufbahnen 2,die alle die gleiche Steigung aufweisen.
    [0041] Anschließend wirddie Translationsbewegung a in ihrer Richtung umgekehrt, so dassnach einer zwischenzeitlichen Rotation der Nabe 3 zwecks Einstellungder korrekten Teilung auf einem Rückweg die verbleibenden Laufbahnen 2 spanabhebendgeschnitten werden. Da auf dem Rückwegdie Drehrichtung des Hinwegs beibehalten wird, entstehen ebenfallsspiralförmiggekrümmteLaufbahnen 2 mit umgekehrter, jedoch betragsmäßig gleicherSteigung.
    [0042] Dieso hergestellte Gleichlaufgelenknabe 3 weist als Kugellaufbahnen 2 folglichSpiralrillen auf, die in Umlaufrichtung abwechselnd linkssteigendund rechtssteigend angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtungermöglichtdamit eine vorteilhafte Herstellung von Gleichlaufgelenken mit gekreuzten, spiralförmig gekrümmte Kugellaufbahnen.
    [0043] Beider Umschaltung zwischen dem Hinweg und dem Rückweg kann zwischen dem Schneidende unddem erneuten Schneidbeginn eine Drehung der Nabe um den Teilungswinkelder Laufbahnen oder auch eine Weiterdrehung um ein ganzzahligesVielfaches davon vorgenommen werden. Vorzugsweise wird dabei sovorgegangen, dass die Umkehrung der translatorischen Bewegung abei Aufrechterhaltung der Drehbewegung b erfolgt. Dadurch wird einAbbremsen und erneutes Beschleunigen der Einspanneinrichtung unddes Werkstücksvermieden und damit der Steuerungsaufwand gering gehalten. Zudem wirdeine zusätzlicheStörungsquellefür Lagefehler ausgeschaltet.
    [0044] Mitdem vorstehend erläutertenVerfahren könnensämtlicheLaufbahnen 2 an einer Gleichlaufgelenknabe 3 ineinem Durchgang bestehend aus einem Hinweg und einem Rückweg gleichzeitighergestellt und fertigbearbeitet werden. Gegenüber herkömmlichen Verfahren, bei denenjede Laufbahn 2 einzeln und in mehreren Bearbeitungsschrittengefertigt wird, ergibt sich ein ohne weiteres erkennbarer Zeitvorteil.Im Falle von sechs Laufbahnen 2 je Gleichlaufgelenknabe 3 liegtdieser in der Größenordnungvon 66 Prozent, und zwar selbst dann, wenn in Abhängigkeitdes Zerspanungsvolumens die Laufbahnen 2 eventuell in mehrerenSchritten gefräst werden.Die Zustellung in Richtung der Achsen der Spindeln 7 erfolgtdabei vorzugsweise währenddie Kugelbahnfräser 8 nichtin Eingriff sind. Es ist jedoch auch möglich, das beschriebene Verfahrendazu einzusetzen, um bereits angelegte, beispielsweise vorgeschmiedeteLaufbahnen 2 fertigzubearbeiten.
    [0045] Ineiner Abwandlung ist es auch denkbar, alle Laufbahnen "im Vorwärtsgang" zu fertigen, alsolediglich bei einer Bewegung des Werkstücks 3 in positivea-Richtung. In diesem Fall wird nach der Fertigung der ersten Hälfte derLaufbahnen 2 das Werkstück 3 inden Ausgangszustand zurückgefahren.
    [0046] 3 zeigtbeispielhaft den Laufbahnquerschnitt für eine Kugellaufbahn 2 einerGleichlaufgelenknabe 3. Neben einer Kugel 13 istweiterhin das wirksame Schneidenprofil des Kugelbahnfräsers 8 miteiner unterbrochenen Linie angedeutet.
    [0047] DieKugel 13 stütztsich lediglich in zwei um den Abstand L voneinander beabstandetenKontaktpunkten KP an gegenüberliegendenFlanken 14 und 15 der Kugellaufbahn 2 ab.Der Nutgrund 16 der Kugellaufbahn 2 wird dabeivon der Kugel 13 nicht berührt.
    [0048] Beidem hier dargestellten Ausführungsbeispielwird dies erreicht, indem die Flanken 14 und 15 desLaufbahnquerschnitts elliptisch ausgeführt werden. Dabei weisen dieLaufbahnflanken 14 und 15 zur offenen Seite einengrößeren Krümmungsradius R1, zum Nutgrund 16 hin dagegen einenkleineren KrümmungsradiusR2 auf. Zumindest der größere Krümmungsradius R1 istin größer alsder Radius R der Kugel 13. Der kleinere KrümmungsradiusR2 ist in der Regel kleiner als der KugelradiusR. Wie 3 weiter zeigt, ist der Laufbahnquerschnitt imNutgrund 16 überdie Breite x abgeflacht, d. h. nicht gekrümmt, sondern eben. Gegenüber eineridealen Ellipse stellt sich der abgeflachte, ebene Nutgrund 16 alsVerjüngungdar, die jedoch das Abrollverhalten der Kugel 13 in derKugellaufbahn 2 nicht beeinträchtigt.
    [0049] Der über dieBreite x abgeflachte Nutgrund 16 ergibt sich aus dem obenerläutertenFertigungsverfahren bei Verwendung eines Kugelbahnfräsers 8 mitsenkrechter Drehachse A1, der in seinemEingriffsbereich einen um die Drehachse A1 schneidenfreienAbschnitt 17 aufweist. Aufgrund des zentralen, schneidenfreienAbschnitts 17 am Fräser 8 werden Bereichemit sehr kleinen Schnittgeschwindigkeiten nahe der Drehachse A1 vermieden. Der Nutgrund 16 wirddurch weiter von der Drehachse A1 beabstandeteSchneidkantenabschnitte 18 und 19 freigeräumt.
    [0050] Hierdurchkönnenverhältnismäßig einfache Kugelbahnfräser 8 eingesetztwerden, die gegenüber herkömmlichen,zentrumsschneidenden Fräsern Vorteilein bezug auf die Oberflächengüte der Kugellaufbahnenund die Werkzeughaltbarkeit bieten.
    [0051] Dasvorstehend anhand einer Vorrichtung 1 und seiner verfahrenstechnischenMerkmale erläuterteMaschinenkonzept zeichnet sich aufgrund der senkrechten Anordnungder Kugelbahnfräser 8 durch eineneinfachen Aufbau aus. Dies gilt auch dann, wenn lediglich ein einzigerKugelbahnfräser 8 zum Einsatzkommt. Bei Verwendung mehrerer Kugelbahnfräser ermöglicht es zudem eine erheblicheVerminderung der Fertigungszeit für Gleichlaufgelenknaben.
    [0052] Durcheinen guten Kraftausgleich in Radialrichtung sowie die gleichzeitigespanende Herstellung mehrerer Kugellaufbahnen wird mit geringem Aufwandeine hohe Fertigungsgenauigkeit sowohl in bezug auf die Laufbahnenselbst als auch auf deren Ausrichtung untereinander erzielt. Einweiterer Vorteil liegt in der sehr einfachen Steuerung.
    [0053] DieErfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondernumfasst alle in den Patentansprüchenangegebenen Lösungen.
    1 Vorrichtungzur Herstellung von Kugellaufbahnen an Gleichlaufgelenknaben 2 Kugellaufbahn 3 Gleichlaufgelenknabe 5 Maschinenrahmen 6 Zerspaneinheit 7 Spindel 8 Kugelbahnfräser 9 Antriebsmotor 10 Einspannvorrichtung 11 Vorschubvorrichtung 12 Steuereinrichtung 13 Kugel 14 Flankeder Kugellaufbahn 2 15 Flankeder Kugellaufbahn 2 16 ebener,abgeflachter Nutgrund 17 schneidenfreierAbschnitt des Kugelbahnfräsers 8 18 Schneidkante 19 Schneidkante a Axialvorschub b Drehvorschub A1 Drehachse A2 Drehachse A3 Drehachse B Bauteilachse KP Kontaktpunkt L Abstandder Kontaktpunkte KP M Kugelmittelpunkt R Kugelradius R1 großer Krümmungsradiusder elliptischen Kugellaufbahn 2 R2 kleinerKrümmungsradiusder elliptischen Kugellaufbahn 2 x Breitedes abgeflachten Nutgrunds 16
    权利要求:
    Claims (19)
    [1] Verfahren zum Fräsen von Kugellaufbahnen anGleichlaufgelenknaben, bei dem beim Fräsen einer Kugellaufbahn (2)entlang des Außenumfangseiner Gleichlaufgelenknabe (3) ein Kugelbahnfräser (8) mitseiner Drehachse (A1) senkrecht, d. h. mit einem Anstellwinkel von90 Grad, zur Kugellaufbahn (2) angestellt ist, und derKugelbahnfräser(8) in seinem Eingriffsbereich einen um die Drehachse (A1)schneidenfreien Abschnitt (17) aufweist, derart, dass eine Kugellaufbahn(2) mit einem im Laufbahnquerschnitt ebenen, abgeflachtenNutgrund (16) entsteht.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass ein in den Laufbahnquerschnitt einbeschriebener Inkreis mitKontaktpunkten (KP) an den gegenüberliegendenFlanken (14, 15) der Kugellaufbahn (2)oberhalb des ebenen, abgeflachten Nutgrunds (16) verläuft.
    [3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Flanken (14, 15) des Laufbahnquerschnittsgotisch oder elliptisch ausgebildet sind, wobei im letztgenanntenFall der ebene, abgeflachte Nutgrund (16) im Bereich deskleineren Krümmungsradiusder Ellipse liegt.
    [4] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Gleichlaufgelenknabe (3) während des Fräsens translatorischan dem Kugelbahnfräser(8) vorbeibewegt wird.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass mehrere Kugelbahnfräser(8) in Umfangsrichtung gleichbeabstandet um einen Bearbeitungsraumangeordnet werden und die zu bearbeitende Gleichlaufgelenknabe (3)translatorisch an den Kugelbahnfräsern (8) vorbeibewegt wird.
    [6] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass mehrere Kugelbahnfräser(8) in hälftigerAnzahl der herzustellenden Kugellaufbahnen (2) vorgesehen,wobei in einem Arbeitsgang mehrere Laufbahnen (2) und ineinem weiteren Arbeitsgang weitere Laufbahnen (2) jeweils gleichzeitiggefertigt werden.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass der bzw. die Fräser (8)währenddes Fräsensstationärgehalten werden.
    [8] Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Gleichlaufgelenknabe (3) während ihrer translatorischenBewegung gleichzeitig um ihre Bewegungsachse (B) gedreht wird.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass von der Beendigung eines Hinwegs bis zum Beginn eines Rückwegs eine Drehungder Gleichlaufgelenknabe (3) vorgenommen wird.
    [10] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass jede Kugellaufbahn (2) in einem Durchgang gleichzeitighergestellt und fertigbearbeitet wird.
    [11] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,dass vorgeschmiedete Kugellaufbahnen (2) fertigbearbeitetwerden.
    [12] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,dass die Drehachsen (A1, A2,A3) mehrerer Kugelbahnfräser (8) während derBearbeitung in einer gemeinsamen Ebene liegen.
    [13] Vorrichtung zum Fräsen von Kugellaufbahnen anGleichlaufgelenknaben, umfassend mindestens einen Kugelbahnfräser (8),dessen Drehachse (A1, A2,A3) beim Fräsen einer Kugellaufbahn (2)entlang des Außenumfangseiner Gleichlaufgelenknabe (3) senkrecht, d. h. mit einemAnstellwinkel von 90 Grad, zur Kugellaufbahn (2) angestelltist, wobei der Kugelbahnfräser(8) in seinem Eingriffsbereich einen um die Drehachse (A1, A2, A3)schneidenfreien Abschnitt (17) aufweist, derart, dass eineKugellaufbahn (2) mit einem im Laufbahnquerschnitt ebenen,abgeflachten Nutgrund (16) entsteht.
    [14] Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,dass eine Einspannvorrichtung (10) für die Gleichlaufgelenknaben(3) vorgesehen ist, sowie weiterhin eine Vorschubeinrichtung(11) mit einem Axialvorschub (a), die mit der Einspannvorrichtung(10) wirkverbunden ist.
    [15] Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,dass die Vorschubeinrichtung (11) einen Drehvorschub (b)umfasst.
    [16] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet,dass mehrere Kugelbahnfräser(8) zum zeitgleichen Fräsenvon Kugellaufbahnen (2) vorgesehen sind, wobei die Drehachsen(A1, A2, A3) der Kugelbahnfräser (8) in einer gemeinsamenEbene liegen.
    [17] Gleichlaufgelenknabe mit einer Vielzahl von Kugellaufbahnenam Außenumfang,bei der die Kugellaufbahnen (2) einen Laufbahnquerschnittmit zwei voneinander beabstandeten Kontaktpunkten (KP) an den Laufbahnenflanken(14, 15) zur Abstützung einer Kugel (13)aufweisen, dadurch gekennzeichnet, das der Nutgrund (16)im Laufbahnquerschnitt eben ist.
    [18] Gleichlaufgelenknabe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,dass ein in den Laufbahnquerschnitt einbeschriebener Inkreis mitKontaktpunkten (KP) an den gegenüberliegendenFlanken (14, 15) der Kugellaufbahn (2)oberhalb des ebenen, abgeflachten Nutgrunds (16) verläuft.
    [19] Gleichlaufgelenknabe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,dass die Flanken (14, 15) des Laufbahnquerschnittsgotisch oder elliptisch ausgebildet sind, wobei im letztgenanntenFall der ebene, abgeflachte Nutgrund (16) im Bereich deskleineren Krümmungsradius(R2) der Ellipse liegt.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004003147B4|2016-01-21|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-08-18| OM8| Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law|
    2010-12-30| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2013-10-24| R084| Declaration of willingness to licence|Effective date: 20130826 |
    2014-11-13| R016| Response to examination communication|
    2015-10-01| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2016-10-22| R020| Patent grant now final|
    2017-08-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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