DE2620717A1

DE2620717A1 - Raeumtubus zum aussen-formraeumen geschlossener umrisse und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2620717A1
Application number: DE19762620717
Authority: DE
Inventors: Walter Vogt
Original assignee: KARL KLINK WERKZEUG U MASCHINE
Current assignee: KARL KLINK WERKZEUG U MASCHINE
Priority date: 1976-05-11
Filing date: 1976-05-11
Publication date: 1977-11-24
Also published as: FR2350913B1; FR2350913A1; DE2620717B2

Description

KARL KLINK, Werkzeug- und Maschinenfabrik, Niefern üb. Pforzheim

Räumtubus zum Außen-Formräumen geschlossener
Umrisse und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Räumtubus zum Außen-Formräumen geschlossener Umrisse, bestehend aus
einer hohlzylindrischen Räumwerkzeug-Aufnähme, in deren Innenwand achsparallele Nuten und Befestigungsmittel zur lösbaren und lagefixierten Halterung der Räumwerkzeuge
angeordnet sind.

In neuerer Zeit gewinnt das Außen-Formräumen von geschlossenen Umrissen, z. B. bei der Bearbeitung von Zahnrädern, Synchronringen für Fahrzeuggetriebe u.dgl., eine zunehmende Bedeutung. Mit Außen-Formräumen wird ein spanendes Bearbeitungsverfahren bezeichnet, bei dem das zu bearbeitende Werkstück durch einen Räumtubus bewegt wird,

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der an seiner Innenwand die Räumwerkzeug-Einsätze in geeigneter Anzahl und Ausrichtung aufweist. Gegenüber z. B. dem Wälzstoßen oder dem Fräsen hat das Außen-Pormräumen alle Vorzüge des normalen Räumens, nämlich große Mengenleistung, gleichbleibende Arbeitsergebnisse und minimalster Aufwand für die Bedienung (vgl. z.B. "Außen-Formräumen geschlossener Umrisse" in Werkstatt und Betrieb 104 (1971), S. 495).

Die kritischen Punkte beim Außen-Formräumen liegen einmal in der aufwendigen Herstellung der einzusetzenden Werkzeuge und zum anderen in der genauen und stabilen Führung des Werkstückes während des Räumvorganges zum Erhalt der z. B. für Synchronringe geforderten Genauigkeiten. Insbesondere die Notwendigkeit äußerst genau bearbeiteter Werkzeuge, deren Genauigkeit um einige Stufen höher liegen muß als diejenige der zu räumenden Werkstücke, stand bisher einer allgemeinen Verbreitung des Außen-Formräumens von z.B. Synchronnaben oder -ringen, schräggezahnten Rädern u.dgl., entgegen.

Werkzeuge zum Außen-Formräumen geschlossener Umrisse sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Zum Abspanen von vergleichsweise geringen Materialmengen sind einstückige Räumtuben aus z.B. Schnellstahl geeignet, in deren Innenwand die Schneidzähne in der jeweils gewünschten Anordnung eingefräst und/oder -geschliffen sind. Da die Bearbeitungswerkzeuge, d.h. die Fräsköpfe und Schleifscheiben sich während der Bearbeitung im Inneren des Tubus befinden, können aus PlatzgrUnden die Innendurchmesser dieser Räumtuben ein von den Bearbeitungswerkzeugen bestimmtes MindestmaB nicht unterschreiten. Darüber hinaus

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bereitet die genaue Führung und schwingungsfreie Lagerung der Bearbeitungswerkzeuge in den erforderlichen geringen Toleranzbereichen erhebliche Schwierigkeiten. Diese treten bei jedem NachschleifVorgang erneut auf, so daß neben der Herstellung derartiger Räumtuben auch ihre Wartung bzw. Instandsetzung aufwendig ist.

Es ist auch ein aus einer Vielzahl von Scheiben zusammengesetzter Räumtubus bekannt, bei dem die einzelnen, mit den Schneidzähnen versehenen Scheiben durch eine oder mehrere axiale Führungsschienen gegeneinander ausgerichtet und festgelegt sind. Die Herstellung und Montage eines derartigen aus einer Vielzahl von dünnen Scheiben bestehenden Räumtubus ist jedoch außerordentlich aufwendig.

Es sind auch bereits kombinierte Werkzeuge bekannt, deren Vorräumteil aus radialen Segmenten und deren Fertigräumteil aus mehreren mit Führungsringen abwechselnden Schneidringen besteht (vgl. "LE BROCHAGE DES DENTURES EXTERIEURES" in MACHINE-OUTIL, Oktober 1975, Seite 8 bis 11)

Diese Schwierigkeiten können in gewisser Weise bei einem bereits vorgeschlagenen Räumtubus verringert werden, der an seinem Innenumfang achsparallele Längsnuten aufweist, in denen die mit den Sohneidzähnen besetzten Räumwerkzeuge angeordnet und durch z. B. radial in den Tubus eingeschraubte Spannschrauben fixiert sind. Der Vorteil dieser Ausführung liegt in der einfacheren Herstellung und Nachbearbeitung der Schneidzähne an den als Stangen ausgebildeten Werkzeug-Einsätzen. Die Länge und damit die Spanleistung dieses Räumtubus wird jedoch durch

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die hohen Genauigkeits-Anforderungen bei der herkömmlichen Herstellung durch Stoßen oder Räumen der Längsnuten begrenzt. Ebenso können von den Bearbeitungswerkzeugen her bestimmte Mindestgrenzen der freien Innendurchmesser nicht unterschritten werden.

Eine leichtere Herstellung der Längsnuten für die Aufnahme der Werkzeug-Einsätze zum Außen-Formräumen läßt s ich durch eine radiale Aufteilung des Tubus in mehrere Einzelsegmente erreichen, in die die Längsnuten zur Aufnahme der stangenförmigen Werkzeugeinsätze gesondert gefräst und geschliffen werden können. Mehrere dieser Tubussegmente werden nach der Herstellung der achsparallelen Längsnuten durch Spannschrauben zu einem Räumtubus montiert, in den dann die Werkzeugeinsätze in der durch die Nut-Anzahl bestimmten Anordnung eingebracht und mittels Spannschrauben festgelegt werden. Der besondere Nachteil dieser Werkzeugausführung ist durch die Montage und gegenseitige Verspannung der einzelnen Segmente begründet, bei der die vorgegebenen Toleranzgrenzen übersteigende Ausrichtungsfehler auftreten können. Weiterhin wird nicht die Festigkeit eines homogenen Körpers erreicht und die Festigung der Tuben ist außerordentlich aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Räumtubus zum Außen-Formräumen geschlossener Umrisse zu schaffen, der auch für große Spanleistungen geeignet ist und höchste Genauigkeitsanforderungen erfüllt, sowie ein besonders einfaches und kostengünstiges Verfahren zu seiner Herstellung aufzuzeigen.

Der neue Räumtubus ist erfindungsgemäß dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die Räumwerkzeug-Aufnahme aus einem äußeren durchgehenden Stahlrohrkörper und einer radial inneren Bettung aus einem hochfesten Füllmaterial besteht, die mit der Innenwand des Stahlrohrkörpers durchgehend verbunden ist und an ihrem Innenumfang die achsparallelen Nuten zur Aufnahme der Räumwerkzeug-Einsätze aufweist.

Ein erfindungsgemäß aufgebauter Räumtubus hat gegenüber bekannten Ausführungen von vergleichbarer Länge den wesentlichen Vorteil der Einstückigkeit, d.h. es müssen keine Einzelteile zum fertigen Tubus zusammengebaut werden, sondern dieser liegt als in sich formsteifes Bauelement vor, das mittels eines an seinem unteren Ende befestigten Flansches mit dem Maschinentisch fest verspannt wird. Gegenüber den bekannten einstückigen kurzen Räumtuben besitzt die erfindungsgemäße Ausführung die Vorzüge, daß sie in ihrer Länge nicht beschränkt und somit auch für große Spanleistungen geeignet ist und daß die zur Aufnahme der Werkzeug-Einsätze bestimmten achsparallelen Nuten mit höchster Genauigkeit auf einfache Weise hergestellt werden können.

Die Befestigung der als Stangen mit nach innen weisenden Schneidzähnen ausgebildeten Werkzeug-Einsätze in den Nuten erfolgt durch radiale Spannschrauben, die in entsprechenden Bohrungen in dem Stahlrohrkörper und in der ausgegossenen Bettung aufgenommen sind. Als Schutz gegen ein Austreten der noch nicht verfestigten Füllmasse können gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in den Bohrungen des Stahlrohrkörpers Qewindehülsen eingesetzt sein, deren vordere Enden von dem Füllstoff fest umschlossen sind. Die Radiallöcher zur

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Aufnahme der Spannschrauben können jedoch auch erst nach der Ausbildung des Einsatzes gebohrt werden.

Zur seitlichen Versteifung der Aufnahmenuten für die Räumwerkzeug-Einsätze können ferner U-Profile in die Füllmasse eingebettet werden, deren radiale innenflächen die radial-äußeren Teile der Einsätze großflächig abstützen.

In der Praxis hat sich als Füllmaterial für die Werkzeug-Bettung ein Gießharz auf Epoxy-Basis besonders bewährt, das bestimmte Anteile von keramischen, metallischen oder anderen Füllstoffen aufweist. Als Material für die Bettung können jedoch auch andere durch eine geeignete Nachbehandlung zu verfestigende Werkstoffe, wie z.B. Sinterwerkstoffe oder andere Kunststoffarten, verwendet werden, die eine ausreichende Festigkeit und Formsteif igkeit aufweisen.

Das Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Räumtubus ist durch folgende technisch einfache Schritte gekennzeichnetι In die Außenwand eines Kerndornes von vorbestimmten Abmessungen werden achsparallele Nuten spanend eingearbeitet, was beispielsweise auf üblichen Fräsmaschinen und Schleifmaschinen erfolgen kann. Dieser Bearbeitungsvorgang unterscheidet sich gegenüber dem Einarbeiten der Längsnuten in die Innenwand eines Rohrkörpers durch die freie Zugänglichkeit des Werkstückes, die durch keinerlei Hindernisse beeinträchtigt wird, und durch die Möglichkeit einer sicheren und steifen Lagerung des Dornkernes während der Bearbeitung. Der längsgenutete Dornkern wird ggf. nach einer Beschichtung mit einem Trennmittel in einem

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Stahlrohrkörper durch zwei Endscheiben unter Ausbildung eines radialen Zwischenraumes zentriert. In diesen Zwischenraum wird dann das die Werkzeug-Bettung bildende Füllmaterial eingebracht und durch geeignete Maßnahmen verfestigt. Bei Verwendung z.B. eines mit Füllstoffen versetzten Gießharzes auf Epoxy-Basis als Füllmaterial wird der Raum zwischen dem Dornkern und dem Stahlrohrkörper einfach ausgegossen, wobei die Verfestigung durch Aushärten des Gießharzes erfolgt. Je nach den Eigenschaften des eingesetzten Füllstoffes auf Kunststoff- oder einer anderen Basis kann als geeignete Maßnahme zum Verfestigen auch eine mehr oder weniger hohe Erwärmung vorgesehen werden.

Zur sicheren und großflächigen Abstützung von Räumstangen und zur sicheren Einleitung von Ubernormal hohen Schneid- bzw. Druckkräften in den Räumtubus können zur Ausbildung und als Begrenzung der Aufnahmenuten U-förmige Metallprofilschienen verwendet werden. Zur sicheren Einbettung dieser Profilschienen in das Füllmaterial werden sie auf die Zähne des zuvor mit einem Trennmittel beschichteten Kerndorns aufgedrückt. Nach dem Eingießen des Füllstoffes tritt eine durchgehende feste Verbindung zwischen den radialen Außenwänden dieser Profilschienen und dem Füllstoff ein, so daß die Schienen großflächig und fest im Füllmaterial eingebettet sind.

Das Ausgießen des Raumes zwischen dem Kerndorn und dem Stahlrohrkörper mit einem Kunststoff mit oder ohne die U-förmigen Profilschienen bietet sich durch die außerordentlich einfache Handhabung von Kunststoffmaterialien an. Durch genaue Einpassung der Räumstangen in die Nuten ergibt sich eine großflächige ununterbrochene Abstützung ihrer radial-äußeren Teile und damit eine

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gleichmäßige Verteilung der beim Räumvorgang auf den Tubus einwirkenden Schneidkräfte, die von - bisher zur Fixierung von Lagerbuchsen eingesetzten - Kunststoffen verschiedener Zusammensetzung ohne weiteres aufgenommen werden können.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Räumtubus anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Räumtubus mit eingesetztem Kerndornj

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Stirnfläche des Räumtubus nach Fig. 1 mit einer Zentrierscheibe;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Räumtubus nach Fig. 1 längs der Schnittlinie IH-III in Fig. Ij

Fig. 4 eine Draufsicht auf die andere Stirnseite

des Räumtubus nach Fig. 1 mit einem weiteren Zentrierring;

Fig. 5 einen der Fig. 3 entsprechenden Querschnitt durch den Räumtubus nach Fig. 1 mit eingesetzten Räumstangen während eines Bearbeitungsvorganges.

Der in Fig. 5 dargestellte fertige Räumtubus besteht aus einem äußeren Stahlrohrkörper 1, der mit seinem unteren Ende in einen in der Zeichnung nicht dargestellten Flansch genau eingepaßt ist und über diesen Flansch am Maschinentisch fest und genau ausgerichtet eingespannt wird. Der ggf. aufgerauhte oder mit angeformten Verankerungsansätzen

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versehene Innenmantel dieses Stahlrohrkörpers 1 ist fest mit einer eine Werkzeugbettung 2 bildenden Füllung aus z.B. einem geeigneten Kunststoff verbunden, der nach radial einwärts gerichtete achsparallele Nuten 3 zur Aufnahme der als Stangen ausgebildeten Räumwerkzeug-Einsätze K aufweist. Diese genau in die Längsnuten 3 eingepaßten Räumstangen ¹^ sind durch Spannschrauben 5 festgelegt, die in Radialbohrungen 6 im Stahlrohrkörper 1 und in der Bettung 2 aufgenommen sind.

Zum Außenräumen des in Fig. 5 dargestellten Planetenrades 7 wird das Rad durch einen hydraulisch betätigten Spannkörper 8 zur Erzielung einer genauen Führung während des Räumvorganges von innen her verspannt und durch einen nicht dargestellten Stempel unter gleichzeitiger Zuleitung von relativ großen Schmierölmengen durch den Räumtubus in üblicher Weise gedrückt.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Räumtubus wird anhand der Fig. 1 bis 4 beschrieben. Auf einer üblichen Bearbeitungsmaschine werden achsparallele Nuten 7 in einen Kerndorn 8 eingearbeitet. Die Herstellung dieser Nuten in den Dornkern auf z.B. einer Fräs- und Keilwellenschleifmaschine unter Einhaltung geringster Toleranzen bereitet keine Schwierigkeiten, weil das in sich formsteife Werkstück großflächig abgestützt werden kann und keinerlei Beschränkung hinsichtlich des zur Verfugung stehenden Raumes besteht. Der nach dem Herstellen der Längsnuten 7 mit einem Trennmittel beschichtete Kerndorn 8 wird in dem Stahlrohrkörper 1 unter Ausbildung eines radialen Zwischenabstandes zentriert. Für diese Zentrierung sind an beiden Enden des Rohrkörpers 1 Ringschultern 9, 10 eingearbeitet, in die ein Zentrierring 11 bzw. eine obere,

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Einfüllöffnungen 12 freilassende Zentrierplatte 13 eingesetzt sind. In den Mittelöffnungen beider Zentrierorgane 11 und 13 sind am Kerndorn 8 angeformte Zentrierzapfen 14, 15 aufgenommen.

Nach dem Zentrieren des Kerndornes 8 im Stahlrohrkörper 1 wird ein Füllmaterial 16 in den freien Raum zwischen dem Kerndorn 8 und dem Stahlrohrkörper 1 zur Ausbildung der festen Werkzeugbettung 2 eingebracht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht dieses Füllmaterial l6 aus einem vergießbaren Kunststoff, der mit bestimmten Anteilen von keramischen oder Metall-Füllsubstanzen versehen ist. Während der Aushärtung dieses eingegossenen Kunststoffes tritt eine feste Verbindung zwischen dem Innenmantel des Rohrkörpers 1 und dem die Bettung 2 bildenden Füllmaterial 16 ein. Ein Verkleben des Kerndornes 8 mit dem Füllmaterial wird durch das zuvor auf den Kerndorn 8 aufgebrachte Trennmittel verhindert. Nach dem Aushärten des Kunststoffes und Entfernen der Zentrierringe 11 und 13 kann der Kerndorn 8 durch eine geeignete Vorrichtung aus dem Tubus herausgezogen werden. Zur Fertigstellung des Räumtubus werden die Radialbohrungen 6 zur Aufnahme der Spannschrauben 5 gebohrt. Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt, kann es in bestimmten Fällen auch vorteilhaft sein, diese Radialbohrungen bereits vor dem Einbringen des FUllmaterials in dem Stahlrohrkörper 1 einzuarbeiten und Hülsen 18 in diese Bohrungen einzusetzen, deren radial innere Enden bis an die Außenwand des Kerndornes reichen. Die in den Zwischenraum ragenden inneren Enden dieser Hülsen 18 werden dann anschließend durch das eingebrachte Füllmaterial fest umschlossen.

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In Pig. 3 ist eine Abwandlung des Räumtubus nach Fig. 1 dargestellt. Eine der Nuten wird durch eine U-förmige Profilschiene 19 aus z.B. Stahl oder einem anderen geeigneten Metall begrenzt, die in dem Füllmaterial der Bettung eingebettet ist. Zur Herstellung eines derartigen Räumtubus werden diese U-förmigen Profilschienen 19 einfach auf die Zähne 20 des zuvor mit dem Trennmittel beschichteten Kerndornes 8 aufgedrückt, der dann in der beschriebenen Weise in dem Stahlrohrkörper 1 zentriert wird.

Nach dem Herausziehen des Kerndorns aus dem Räumtubus werden die in Fig. 5 dargestellten Räumwerkzeug-Einsätze 4 in die Nuten 3 bzw. 7 eingesetzt und durch nicht dargestellte Endplatten axial festgelegt, so daß von den Spannschrauben 5 keine beim Räumvorgang auftretende Kräfte aufgenommen werden müssen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführung begrenzt. Vielmehr besteht die grundsätzliche Möglichkeit, Werkzeug-Einsätze für andere spanende Bearbeitungsarten in der oben beschriebenen Weise durch die Ausbildung von Ausnehmungen oder Nuten in einem Füllmaterial festzulegen, wenn die Abstützflächen dieser Werkzeuge zur Übertragung der Schneidkräfte in die aus dem verfestigten Füllmaterial gebildete Werkzeugaufnahme ausreichend groß bemessen sind.

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Le e rs e ι te

Claims

Ansprüche

ί 1.iRäumtubus zum Außen-Formräumen geschlossener Umrisse, bestehend aus einer hohlzylindrischen Werkzeug-Aufnähme, in deren Innenwand achsparallele Nuten und Befestigungsmittel zur lösbaren und lagefixierten Halterung der Räumwerkzeug-Einsätze angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Räumwerkzeug-Aufnahme aus einem äußeren durchgehenden Stahlrohrkörper (1) und einer radial inneren Werkzeug-Bettung (2, 16) besteht, die mit der Innenwand des Stahlrohrkörpers (1) durchgehend verbunden ist und an ihrem Innenumfang die achsparallelen Nuten (3, 7) zur Aufnahme der Räumwerkzeuge (4) aufweist.
2. Räumtubus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stahlrohrkörper (1) und in der Werkzeug-Bettung (2) radial angeordnete Hülsen (l8) zur Aufnahme der Befestigungsmittel (5) vorgesehen sind,
3. Räumtubus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aohsparallelen Nuten Ot T) in der Werkzeug-Bettung (2) durch in dem hochfesten Füllmaterial (16) fest eingebettete U-Profilschienen (19) begrenzt sind.
4. Räumtubus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Stahlrohrkörpers (1) zur festen Verankerung des - FUllmaterials (16) Ansätze aufweist oder aufgerauht ist.

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ORIGINAL INSPECTED
5. Räumtubus nach, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Werkzeug-Bettung bildende Füllmaterial (16) ein Kunststoff ist.
6. Räumtubus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Epoxy-Gießharz mit PUllstoffkomponenten ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines Räumtubus nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Kerndorn achsparallele Nuten eingearbeitet werden, daß dieser Kerndorn in dem Stahlrohrkörper mit radialem Spiel zentriert wird, daß in den Raum zwischen dem Stahlrohrkörper und dem Profildorn ein Füllmaterial eingebracht und verfestigt wird und daß nach dem Verfestigen des FUllmaterials der Kerndorn aus dem gebildeten Räumtubus herausgezogen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Herausziehen des Kerndornes in den gebildeten Räumtubus Radialbohrungen zur Aufnahme von Spannschrauben für die in die Nuten eingepaßten Werkzeug-Einsätze gebohrt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Radialbohrungen des Stahlrohrkörpers vor dem Vergießen des Kunststoffes Hülsen befestigt werden, deren radial innere Enden im Füllmaterial eingebettet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, daduroh gekennzeichnet, daß nach dem Einarbeiten der Nuten auf die.Oberfläche des Kerndornes ein Trennmittel aufgebracht wird.

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11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem Stahlrohrkörper und dem Kerndorn mit einem fließfähigen Kunststoff ausgegossen wird.

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