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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Gehäuseelements für einen Abgasturbolader mittels eines Drehmeißels, bei welchem das Gehäuseelement durch eine Schruppschneide eines ersten Schneidenelements des Drehmeißels und anschließend durch eine Schlichtschneide eines zweiten Schneidenelements des Drehmeißels spanend bearbeitet wird.
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Aus der
CH 580 459 A5 ist ein Ausdrehwerkzeug zur Bearbeitung von Bohrungen mit kleinem Durchmesser bekannt. Das Ausdrehwerkzeug weist einen im Querschnitt kreisförmigen Schaft, bestehend aus einem Einspann- und einem Halsteil, an dessen vorderem freien Ende eine Schneidplatte angeordnet ist, deren Schneidenspitze seitlich über das Halsteil vorsteht auf. Die Schneidplatte ist mit Ausnahme ihrer seitlich vorstehenden äußersten Schneidenspitze vollständig innerhalb des Kreisquerschnittes des Halsteiles angeordnet. Zudem weist das Halsteil anschließend an die Schneidplatte einen in Dreh- und Vorschubrichtung gewendelten Spankanal mit halbkreisförmigem Querschnitt auf.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche eine besonders zügige sowie werkzeugverschleißarme spanende Bearbeitung eines Gehäuseelements für einen Abgasturbolader ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Gehäuseelements für einen Abgasturbolader mittels eines Drehmeißels, bei welchem das Gehäuseelement durch eine Schruppschneide eines ersten Schneidenelements des Drehmeißels und anschließend durch eine Schlichtschneide eines zweiten Schneidenelements des Drehmeißels spanend bearbeitet wird. Das Gehäuseelement kann beispielsweise als Turbinengehäuse ausgebildet sein. Mittels der Schruppschneide, welche dem ersten Schneidenelement zugeordnet ist, kann bei der spanenden Bearbeitung des Gehäuseelements ein Abheben von Werkstoff mit großem Spanvolumen erfolgen. Durch die spanende Bearbeitung anhand der Schruppschneide kann dem Gehäuseelement dadurch innerhalb besonders kurzer Bearbeitungszeit eine endkonturnahe Form, also eine Form, welche zumindest im Wesentlichen einer vorbestimmten Endkontur des Gehäuseelements entspricht, verliehen werden. Mittels der Schlichtschneide, welche dem zweiten Schneidenelement zugeordnet ist, kann bei der spanenden Bearbeitung des Gehäuseelements ein Abheben von Werkstoff mit - im Vergleich zur Schruppschneide - geringem Spanvolumen erfolgen. Mittels der Schlichtschneide kann somit eine Feinbearbeitung des Gehäuseelements erfolgen um das Gehäuseelement derart zu bearbeiten, dass das Gehäuseelement an durch die Schlichtschneide bearbeiteten Bereichen des Gehäuseelements die vorbestimmte Endkontur aufweist.
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Um eine besonders zügige sowie werkzeugverschleißarme spanende Bearbeitung des Gehäuseelements zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gehäuseelement zudem durch eine Zusatzschlichtschneide eines dritten Schneidenelements des Drehmeißels spanend bearbeitet wird. Dies ist von Vorteil, da hierdurch die spanende Bearbeitung durch Schlichten sowohl durch die Schlichtschneide des zweiten Schneidenelements als auch durch die Zusatzschlichtschneide des dritten Schneidenelements des Drehmeißels erfolgen kann. Mit anderen Worten kann also die spanende Bearbeitung durch Schlichten auf die Schlichtschneide und die Zusatzschlichtschneide aufgeteilt werden, wodurch ein Verschleiß sowohl der Schlichtschneide als auch der Zusatzschlichtschneide verringert werden kann und insbesondere eine Einsatzzeit des Drehmeißels verlängert werden kann, bis ein Austausch der Schlichtschneide und zusätzlich oder alternativ der Zusatzschlichtschneide bzw. ein Werkzeugwechsel, also ein Wechsel des Drehmeißels, erforderlich ist. Da bei jedem Werkzeugwechsel ein erhöhtes Risiko von Ausschuss besteht, kann durch Verlängern der Einsatzzeit des Drehmeißels auch insgesamt eine Ausschussquote verringert werden, wenn beispielsweise mehrere Gehäuseelemente nacheinander mittels des Drehmeißels bearbeitet werden. Zudem können durch eine höhere Standmenge etwaige Werkzeugkosten und ein Aufwand zur Werkzeugaufbereitung des Drehmeißels sowie zur Werkzeugvoreinstellung reduziert werden, wodurch eine besonders effiziente und schnelle Bearbeitung des Gehäuseelements erfolgen kann.
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Das erste Schneidenelement, das zweite Schneidenelement und das dritte Schneidenelement können bevorzugt als jeweilige Schneidplatten ausgebildet sein. Vorzugsweise können das erste Schneidenelement, das zweite Schneidenelement und zusätzlich oder alternativ das dritte Schneidenelement reversibel lösbar beispielsweise an einem Schaft des Drehmeißels fixiert, insbesondere verschraubt sein, wodurch ein besonders bedarfsgerechter Wechsel des ersten Schneidenelements, des zweiten Schneidenelements und zusätzlich oder alternativ des dritten Schneidenelements beispielsweise im Falle eines Schneidenelementbruchs erfolgen kann.
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Die Erfindung nutzt zur Durchführung des erfindungegemäßen Verfahrens einen Drehmeißel zum Bearbeiten eines Gehäuseelements für einen Abgasturbolader, mit einem ersten Schneidenelement, welches eine Schruppschneide zum spanenden Bearbeiten des Gehäuseelements aufweist, und mit einem zweiten Schneidenelement, welches eine Schlichtschneide zum spanenden Bearbeiten des Gehäuseelements aufweist. Erfindungsgemäß umfasst der Drehmeißel ein drittes Schneidenelement, welches eine Zusatzschlichtschneide zum spanenden Bearbeiten des Gehäuseelements aufweist.
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Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgestellten Merkmale sowie deren Vorteile gelten entsprechend für den erfindungsgemäßen Drehmeißel und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Perspektivansicht eines Drehmeißels, welcher zum spanenden Bearbeiten eines Gehäuseelements für einen Abgasturbolader ausgebildet ist;
- 2 eine Schnittdarstellung eines Teilbereichs des Gehäuseelements, in welcher verschiedene durch den Drehmeißel spanend bearbeitete Bereiche des Gehäuseelements gezeigt sind;
- 3 einen schematischen Teilschnitt des Gehäuseelements sowie des zur spanenden Bearbeitung in das Gehäuseelement eingeführten Drehmeißels; und
- 4 eine schematische Perspektivansicht des Gehäuseelements nach der spanenden Bearbeitung durch den Drehmeißel.
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1 zeigt einen Drehmeißel 10 zum spanenden Bearbeiten eines in 2 bis 4 zumindest ausschnittsweise gezeigten Gehäuseelements 50 für einen hier nicht weiter gezeigten Abgasturbolader. Das Gehäuseelement 50 kann als Turbinengehäuse einer Turbine des Abgasturboladers ausgebildet sein, wie insbesondere anhand von 4 erkennbar ist. 4 zeigt das Gehäuseelement 50 nach Abschluss der spanenden Bearbeitung durch den Drehmeißel 10.
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Der Drehmeißel 10 umfasst einen Schaft 12, an welchem ein dem Drehmeißel 10 zugeordnetes, erstes Schneidenelement 20, welches eine Schruppschneide 22 zum spanenden Bearbeiten des Gehäuseelements 50 aufweist, angeordnet ist. Der Drehmeißel 10 umfasst zudem ein ebenfalls an dem Schaft 12 angeordnetes, zweites Schneidenelement 30, welches eine Schlichtschneide 32 zum spanenden Bearbeiten des Gehäuseelements 50 aufweist. Das erste Schneidenelement 20 und das zweite Schneidenelement 30 können vorzugsweise an einem Schaftende 14 des Schaftes 12 angeordnet sein, wie insbesondere in 1 gezeigt. Durch das Anordnen am Schaftende 14 können das erste Schneidenelement 20 und das zweite Schneidenelement 30 bedarfsgerecht zur spanenden Bearbeitung mit dem Gehäuseelement 50 kontaktiert werden, ohne dass es zu unerwünschten Kollisionen beispielsweise des Schaftes 12 mit dem Gehäuseelement 50 kommt.
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Das erste Schneidenelement 20 und das zweite Schneidenelement 30 können bevorzugt einander gegenüberliegend an dem Schaftende 14 angeordnet sein, wie ebenfalls in 1 und besonders deutlich in 3 zu erkennen ist. Besonders bevorzugt können dabei die Schruppschneide 22 und die Schlichtschneide 32 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Dies ist von Vorteil, da hierdurch das erste Schneidenelement 20 und das zweite Schneidenelement 30 abwechselnd durch einfache lineare Relativbewegung zwischen dem Drehmeißel 10 und dem Gehäuseelement 50 bedarfsgerecht und aufwandsarm mit dem Gehäuseelement 50 kontaktiert werden können, um die jeweilige spanende Bearbeitung in Form von Schruppen bzw. Schlichten durchzuführen.
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Der Drehmeißel 10 umfasst darüber hinaus ein drittes Schneidenelement 40, welches eine Zusatzschlichtschneide 42 zum spanenden Bearbeiten des Gehäuseelements 50 aufweist. Dies ermöglicht es die Bearbeitung des Gehäuseelements 50 durch Schlichten auf die Schlichtschneide 32 und auf die Zusatzschlichtschneide 42 aufzuteilen, wodurch die spanende Bearbeitung insgesamt besonders werkzeugverschleißarm erfolgen kann. Das Zusatzschlichtschneide 42 kann bevorzugt in derselben Ebene angeordnet sein, wie die Schruppschneide 22 und die Schlichtschneide 32, wodurch lediglich eine geringe Relativbewegung, insbesondere Linearbewegung, in dieser Ebene zwischen Drehmeißel 10 und Gehäuseelement 50 ausreicht, um die Schruppschneide 22, die Schlichtschneide 32 und die Zusatzschlichtschneide 42 ordnungsgemäß nacheinander zur spanenden Bearbeitung mit dem Gehäuseelement 50 zu kontaktieren.
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Das erste Schneidenelement 20, das zweite Schneidenelement 30 und das dritte Schneidenelement 40 sind voneinander beabstandet an dem Schaft 12 des Drehmeißels 10 angeordnet, wie insbesondere in 1 und 3 erkennbar ist. Dadurch kann ein unerwünschter gleichzeitiger Kontakt der verschiedenen Schneidenelemente 20, 30, 40 mit dem Gehäuseelement 50 bei der spanenden Bearbeitung vermieden werden.
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Die Schruppschneide 22 weist vorliegend einen Schruppschneiden-Eckenradius R1 und die Schlichtschneide 32 einen Schlichtschneiden-Eckenradius R2 auf, wobei der Schruppschneiden-Eckenradius R1 und der Schlichtschneiden-Eckenradius R2 jeweils größer sind als ein Zusatzschlichtschneiden-Eckenradius R3 der Zusatzschlichtschneide 42. Vorliegend weisen der Schruppschneiden-Eckenradius R1 und der Schlichtschneiden-Eckenradius R2 jeweils einen Radiuswert von 1,2 mm auf. Der Zusatzschlichtschneiden-Eckenradius R3 weist vorliegend einen Radiuswert von 0,6 mm auf.
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Bei der Bearbeitung einer Innenkontur des vorliegend als Turbinengehäuse ausgebildeten Gehäuseelements 50 kann der Drehmeißel 10 als Ausdrehwerkzeug mit der Schruppschneide 22 zum Schruppen und der Schlichtschneide 32 sowie der Zusatzschlichtschneide 42 zum Schlichten eingesetzt werden. Bedingt durch eine zu erzeugende, vorbestimmte Endkontur, welche auch als Bauteilgeometrie des Gehäuseelements 50 bezeichnet werden kann, weist die Zusatzschlichtschneide 42 den Zusatzschlichtschneiden-Eckenradius R3 von 0,6 mm auf. Aufgrund von Rauheitsanforderungen wären beim Schlichten durch ausschließlichen Einsatz der Zusatzschlichtschneide 42 (mit dem Zusatzschlichtschneiden-Eckenradius R3 von 0,6 mm) nur geringe Vorschubwerte bei der spanenden Bearbeitung des Gehäuseelements 50 möglich, was zu hohen Bearbeitungszeiten und damit Taktzeiten führen würde. Zudem ist die Zusatzschlichtschneide 42 aufgrund des kleinen Zusatzschlichtschneiden-Eckenradius R3 empfindlich gegenüber etwaigen Ausbrüchen sowie verschleißanfällig bei längerer Bearbeitungszeit (Eingriffszeit).
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Um einen häufigen Werkzeugwechsel des Drehmeißels 10 zu vermeiden und dementsprechend damit verbundene Werkzeugkosten gering zu halten, wird bei einem Verfahren zum Bearbeiten des Gehäuseelements 50 zwar eine Innenkontur des Gehäuseelements 50 sowohl durch die Schruppschneide 22 als auch durch die Schlichtschneide 32 und die Zusatzschlichtschneide 42 spanend bearbeitet, jedoch wird durch die Schruppschneide 22 und anschließend durch die Schlichtschneide 32 ein besonders großflächiger, erster Bereich 60 des Gehäuseelements 50 bearbeitet, wohingegen durch die Zusatzschlichtschneide 42 lediglich ein im Vergleich zum ersten Bereich 60 besonders kleiner, zweiter Bereich 70 des Gehäuseelements 50 (der Innenkontur) spanend bearbeitet wird.
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Der zweite Bereich 70 kann insbesondere zumindest einen Lagersitzbereich, wenigstens einen Radiusbereich und zusätzlich oder alternativ zumindest einen Planflächenbereich des Gehäuseelements 50 umfassen. Eine spanende Bearbeitung des zweiten Bereichs 70 durch die Schlichtschneide 32 des zweiten Schneidenelements 30 kann dabei vollständig entfallen, insbesondere wenn der zweite Bereich 70 derart geformt ist, dass dessen Bearbeitung auf Endkontur lediglich anhand der Zusatzschlichtschneide 42 möglich ist.
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2 dient zur Verdeutlichung der spanenden Bearbeitung des Gehäuseelements 50 anhand des Drehmeißels 10, wobei sämtliche Schneidenelemente 20, 30, 40 eingesetzt werden, um das Gehäuseelement 50 auf Endkontur zu bearbeiten, also die Endkontur des Gehäuseelements 50 herzustellen. In 2 ist der erste Bereich 60 sowie der zweite Bereich 70 durch jeweilige gestrichelte Linien umgrenzt, wobei erkennbar ist, dass der zweite Bereich 70 ein Segment des ersten Bereichs 60 bilden kann.
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Bei der spanenden Bearbeitung werden verschiedene Werkzeugwege 62, 64, 66, 68, 72 entlang der Innenkontur des Gehäuseelements 50 zurückgelegt, wie nachfolgend exemplarisch beschrieben wird. So wird zunächst die Schruppschneide 22 in Pfeilrichtung des Werkzeugwegs 62 über den ersten Bereich 60 geführt, um das Gehäuseelement 50 durch Schruppen spanend zu bearbeiten. Anschließend wird die Schlichtschneide 32 gemäß dem Werkzeugweg 64 über ein Teilsegment des ersten Bereichs 60 geführt, um das Gehäuseelement 50 durch Schlichten spanend zu bearbeiten. Im Anschluss daran wird die Zusatzschlichtschneide 42 in Pfeilrichtung des Werkzeugwegs 72 über den zweiten Bereich 70 geführt, um durch Schlichten einen Radius von 0,6 mm an der Innenkontur des Gehäuseelements 50 zu erzeugen. Als nächstes wird wiederum die Schlichtschneide 32 in Pfeilrichtung des Werkzeugweges 66 und anschließend in Pfeilrichtung des Werkzeugwegs 68 über die Innenkontur des Gehäuseelements 50 geführt, um dadurch die Bearbeitung des Gehäuseelements 50 durch Schlichten abzuschließen. Nach dem Führen der Schlichtschneide 32 über den Werkzeugweg 68 ist dementsprechend die Endkontur des Gehäuseelements 50 hergestellt.
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Durch die Integration des dritten Schneidenelements 40 und damit der Zusatzschlichtschneide 42 (mit dem Zusatzschlichtschneiden-Eckenradius R3 von 0,6 mm) am Drehmeißel 10 können sowohl die Schlichtschneide 32 (mit dem Schlichtschneiden-Eckenradius R2 von 1,2 mm) als auch die Zusatzschlichtschneide 42 zum Schlichten herangezogen werden. So kann die Schlichtschneide 32 mit besonders großem Vorschub gemäß den Werkzeugwegen 64, 66, 68 zur spanenden Bearbeitung an dem Gehäuseelement 50 entlang bewegt werden, wodurch besonders geringe Bearbeitungszeiten realisierbar sind. Dadurch, dass die Schlichtschneide 32 den Schlichtschneiden-Eckenradius R2 aufweist, welcher größer ist, als der Zusatzschlichtschneiden-Eckenradius R3, ist die Schlichtschneide 32 stabiler als die Zusatzschlichtschneide 42, sodass dementsprechend die Gefahr einer Beschädigung, beispielsweise in Form eines Werkzeugbruchs, bei dem zweiten Schneidenelement 30 geringer ist, als bei dem dritten Schneidenelement 40. Das dritte Schneidenelement 40 mit der Zusatzschlichtschneide 42 kann durch die zusätzliche Verwendung des zweiten Schneidenelements 30 ausschließlich zur spanenden Bearbeitung des zweiten Bereichs 70 und damit über eine besonders kurze Eingriffszeit eingesetzt werden, wodurch nicht nur der Verschleiß der Zusatzschlichtschneide 42 sondern auch der Schlichtschneide 32 insgesamt besonders gering gehalten werden kann.
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Durch die mittels des Drehmeißels 10 erzielbare Erhöhung der Vorschubwerte kann die Taktzeit zur Bearbeitung des Gehäuseelements 50 auf Endkontur deutlich kürzer ausfallen, als beim Einsatz von konventionellen Drehmeißeln mit lediglich jeweils einer Schruppschneide und einer Schlichtschneide. Durch die anhand des Drehmeißels 10 erzielbare Verschleißreduzierung ist eine Erhöhung einer Standmenge um 100 % möglich, wodurch Werkzeugwechsel deutlich seltener erfolgen können und damit eine Erhöhung einer Gesamtanlageneffektivität (GAE) einer Bearbeitungsanlage, in welcher der Drehmeißel 10 zur spanenden Bearbeitung des Gehäuseelements 50 eingesetzt wird, erzielt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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