DE60306690T2

DE60306690T2 - Verfahren zum bearbeiten von bremsscheiben

Info

Publication number: DE60306690T2
Application number: DE60306690T
Authority: DE
Inventors: Roberto Sammartin
Original assignee: Maus SRL
Current assignee: Maus SRL
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2023-03-06
Also published as: US7497151B2; US20060230888A1; WO2004078413A1; EP1599313A1; ES2268341T3; EP1599313B1; MXPA05009247A; DE60306690D1; AU2003217465A1; CN1750904A; ATE332210T1

Description

Technischer Bereich
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von flachen Oberflächen einer Bremsscheibe für Fahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Arbeitszentrum, das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren funktioniert.
Technologischer Hintergrund
Eine typische Anwendung ist der Bereich der Bearbeitung von gegenüberstehenden flachen Oberflächen einer Bremsscheibe für Fahrzeuge. In diesem Fall erfordert die Oberflächenfeinbearbeitung (zum Beispiel Drehen) die Entfernung von überschüssigen Metalldicken von den Oberflächen, aus den offensichtlichen Gründen des Gewichtsausgleichs, in ausgewogener, zentrierter Weise bezogen auf die mittlere Symmetrieebene der Bremsscheibe.
In diesem Bereich werden die oben genannten Vorgänge typischerweise durch Einspannen der Bremsscheibe auf einer Spannvorrichtung der Werkzeugmaschine durch Eingriff von Spannern der Werkstückhaltevorrichtung, zum Beispiel einem Greifer oder selbstzentrierenden Spannfutter, in die radialen Durchgänge, die in der Scheibe beim Gießen des halbfertigen Werkstücks ausgebildet sind, und die die Lamellenkühlkanäle der Bremsscheibe bilden. Einspannen des Werkstücks auf diese Weise definiert eine Medianreferenzebene, bezüglich der die überschüssige Dicke des Metalls, das von jeder der flachen Scheibenoberflächen entfernt werden soll, gemessen wird.
Eine der Haupteinschränkungen, die bei den bekannten Anwendungen auftreten, liegt in der Tatsache, dass das Einspannen der Scheibe im Bereich der oben genannten Medianebene nur die Bearbeitung einer der Scheibenoberflächen ermöglicht, weil die Werkzeuge nicht auf die andere Scheibenfläche zugreifen können, d. h. die Oberfläche, die der Spannvorrichtung zugewandt ist, was durch das Vorhandensein der Einspannvorrichtung bedingt ist. Sobald eine Oberfläche der Scheibe bearbeitet ist, muss die Scheibe ein zweites Mal in der Spannvorrichtung positioniert und eingespannt werden, um zu ermöglichen, dass die gegenüberliegende Fläche bearbeitet wird.
Dieses doppelte Positionieren zieht folglich eine Verlängerung der Zyklusdauer nach sich mit einer entsprechenden Ausdehnung der Gesamtproduktionsdauer und Erhöhung der Kosten. Eine zweite Positionierung kann auch die Präzision der erforderlichen Abmessungen und Toleranzen beeinflussen, speziell wenn berücksichtigt wird, dass die bearbeiteten Scheibenoberflächen allgemein ziemlich enge Toleranzen bei der Planheit und Parallelität zueinander einhalten müssen.
Beschreibung der Erfindung
Eines der Hauptziele der Erfindung ist, ein Verfahren zur Bearbeitung von flachen Oberflächen einer Bremsscheibe für Fahrzeuge zur Verfügung zu stellen, das so ausgelegt ist, dass es alle Einschränkungen überwindet, die im oben beschriebenen Stand der Technik auftreten.
Dieses und weitere Ziele, die aus der folgenden Beschreibung deutlich werden, werden durch ein Bearbeitungsverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1, und durch ein Arbeitszentrum mit den Merkmalen von Anspruch 8 erreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besser erläutert, die nur als nicht einschränkendes Beispiel mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen angegeben wird, in denen:
1 bis 3 drei verschiedene Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen,
4 eine vergrößerte Ansicht eines Details der vorhergehenden Figuren bei einem jeweiligen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt,
5 eine vergrößerte Ansicht ist, die 3 entspricht und eine Variante des Geräts zum Zentrieren und Einspannen der Bremsscheibe (1) zeigt, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet wird.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Mit Bezug zu den 1 bis 3 ist eine halbfertige oder unbearbeitete Bremsscheibe, die gemäß dem Verfahren dieser Erfindung bearbeitet wird, allgemein mit 1 angegeben. Das beschriebene Beispiel betrifft die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung im speziellen Bereich der halbfertigen oder unbearbeiteten Werkstücke in Form von Bremsscheiben, deren Bearbeitung das Drehen (oder andere Bearbeitung, die die Entfernung von Spänen beinhaltet) der gegenüberstehenden flachen Oberflächen 2, 3 der Bremsscheibe erfordert mit ausgewogener, zentrierter Entfernung einer vorbestimmten überschüssigen Dicke von jeder der Flächen.
Der Einfachheit halber bezieht sich diese Beschreibung nachfolgend auf die spezielle Anwendung des Verfahrens auf die halbfertige Bremsscheibe 1, zur Bearbeitung ihrer gegenüberstehenden Bremsscheibenflächen 2 und 3.
Die Bremsscheibe, deren mittlere Rotationsachse mit X markiert ist, umfasst eine Mehrzahl von radialen Durchgängen 4, die sich radial in die Dicke der Scheibe zwischen den Flächen 2 und 3 erstreckt. Diese Durchgänge werden gebildet, wenn das halbfertige Werkstück gegossen wird und sind in regelmäßigen Intervallen im Winkel beabstandet, so dass sie als Kanäle dienen, die Luft zwischen den entsprechenden Lamellenpaaren fördern, um die Scheibenbremsflächen zu kühlen.
Die halbfertige Scheibenoberfläche umfasst auch einen zentralen Nabenteil 5, der integral vom ringförmigen Bereich der Bremsflächen 2, 3 hervorsteht und die Form einer zylindrischen Außenwand annimmt, die durch einen Flansch 6 geschlossen ist und mit einer oder mehreren Bremsscheibenbefestigungsbohrungen ausgerüstet ist.
Ein erster Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens (1) beinhaltet das Laden und Einspannen der Scheibe 1 auf einer Fördervorrichtung, die in den Figuren schematisch dargestellt und allgemein mit 7 bezeichnet ist. Diese Einrichtung wird von Station 8 eines Arbeitszentrums, das nur teilweise dargestellt ist, funktional gesteuert. Die Figuren zeigen nur einen Teil einer Basis 9 eines Maschinenwerkzeugs des Arbeitszentrums, auf dem eine Werkstückhaltereinrichtung mit einem Spannfutter 10 mit einer Rotationsachse C gelagert ist.
Diese Fördereinrichtung 7 bildet Teil eines Werkstücklade-/-entladeportals, das der Arbeitsstation zugeordnet ist, oder alternativ am Werkzeughalterschlitten der Werkzeugmaschine angesetzt sein kann. Der Teil der Fördereinrichtung, der an der einen oder anderen angegebenen Struktur angebracht ist, ist mit 11 markiert.
Insbesondere weist die Fördereinrichtung 7 eine Trägerplatte 12 auf, die so gelagert ist, dass sie um eine Mittelachse C' der Platte drehbar ist, und von der eine Mehrzahl von Spannvorrichtungen 13 zum Ergreifen des Werkstücks (bevorzugt drei oder sechs Spannvorrichtungen mit regelmäßigem Winkelabstand) hervorstehen, alle in die selbe Richtung. Die freien Enden der Spannvorrichtungen tragen entsprechende Greiferschubstangen 14, die sich, zum zentrierten radialen Ergreifen und Einspannen des Werkstücks, relativ zur Achse C' quer erstrecken. Die Greiferschubstangen 14 bilden mit Vorteil Teil eines Greifers zum selbstzentrierten Einspannen des Werkstücks in Bezug auf die Achse C'. Die Fördereinrichtung 7 bewegt sich entlang eines Systems von kontrollierten Achsen, so dass ihre Position (die Positionierungskoordinaten) in Bezug auf das System von Arbeitsachsen der Station 8 bestimmt werden kann.
Wie ausführlicher in 4 gezeigt ist, wird die Scheibe 1 auf der Fördereinrichtung 7 durch Eingriff der Schubstangen 14 an den entsprechenden radialen Durchgängen 4 der Scheibe eingespannt, die den Stangen 14 zugewandt sind, wobei die Scheibenachse X über der Achse C' der Fordereinrichtung gelegen und zentriert ist. Dieser Eingriff der Schubstangen in den radialen Durchgängen der Scheibe definiert eine Medianreferenzebene zwischen den Flächen 2 und 3, die durch die mit A markierte gerade Linie in 4 identifiziert ist. Die Koordinaten dieser Ebene (insbesondere die in der Figur mit H markierte vertikale Höhe) können in Bezug auf das System von Arbeitsachsen durch die Positionierung der Fördereinrichtung gemessen werden, und die Ebene kann wiederum verwendet werden, um die überschüssige Dicke des von jeder der Flächen 2 und 3 zu entfernenden Materials zu definieren, so dass die Werkzeuge zu ihren entsprechenden Arbeitspositionen geführt werden können. Die vorgewählten Dicken an Material, das zu entfernen ist, werden daher in ausgewogener Weise in Bezug auf die Medianebene A unterteilt, um eine ausgewogene, zentrierte Verteilung der Scheibengewichte zu gewährleisten.
In einem zweiten Schritt des Verfahrens (2) wird die Fördereinrichtung 7 durch Bewegung des Werkzeughalterschlittens (oder des Lade-/Entladeportals, das der Fördereinrichtung zugeordnet ist) in den Bereich des Spannfutters 10 gebracht, mit Ausrichtung der Achsen C und C' in eine Position, in der die Außenwand des Nabenteils 5 den Greiferflächen der entsprechenden Spannvorrichtungen 15 der selbstzentrierenden Einspannvorrichtung des Spannfutters 10 zugewandt ist.
In einem anschließenden Schritt (3) wird die Scheibe 1 auf dem Spannfutter 10 eingespannt und die Fördereinrichtung 7 wird anschließend gelöst und weg bewegt. Es ist anzumerken, dass die Positionierungskoordinaten der Fördereinrichtung 7 in Bezug auf das Referenzsystem der Arbeitsachsen messbar ist, und dass die Koordinaten der Medianreferenzebene A folglich in Bezug auf das selbe System messbar sind. Es folgt deshalb, dass die vorgewählten zu entfernenden überschüssigen Metalldicken wiederum in Bezug auf die Positionierungskoordinaten der Ebene A messbar sind, selbst wenn die Scheibe auf dem Spannfutter 10 eingespannt ist, sobald die Fördereinrichtung 7 gelöst und weg bewegt ist.
In einem weiteren Folgeschritt werden die Werkzeuge der Arbeitsstation entlang ihrer entsprechenden Arbeitswege zur Bearbeitung der Oberflächen 2 und 3 angetrieben, unter Entfernung der vorgewählten überschüssigen Materialdicken in ausgewogener, zentrierter Weise.
Das Einspannen der Scheibe 1 im selbstzentrierenden Werkzeug des Spannfutters 10 ermöglicht den Maschinenwerkzeugen mit Vorteil Zugang zu jeder der Scheibenoberflächen 2 und 3 mittels einer und nur einer Positionierung der Scheibe auf dem Spanner, was mittels der oben beschriebenen Schritte erreicht wird. Die Konfiguration und Größe der selbstzentrierenden Einspannvorrichtung des Spannfutters sind derart, dass sie dem Werkzeug (mit 16 angegeben) ermöglichen, dass es auf die Oberfläche 3 Zugriff hat, so dass es auf den kleineren Durchmesser des ringförmigen Bremsbereichs bearbeiten kann, wie in 3 gezeigt.
In einer Variante, in 5 gezeigt, umfasst die selbstzentrierende Einspannvorrichtung des Spannfutters 10 mit Vorteil einen Greifer mit einem verjüngten Profil, allgemein als 17 angegeben, der ein ringförmiges Greiferelement 18 mit einer Außenfläche 19 aufweist, die entlang einer verjüngten Führung 20 in Eingriff ist, und eine gegenüberstehende Innenfläche 21 zum Ergreifen des mechanischen Werkstücks.
Im Einsatz wird, als Folge der relativen Verschiebung zwischen dem ringförmigen Element und der verjüngten Führung, die durch eine axiale Zugkraft erreicht wird, die auf das ringförmige Element ausgeübt wird, die Fläche 21 in Bezug auf die Achse C quer gegen den Nabenteil 5 gedrückt, so dass die Kraft zum Einspannen der Scheibe auf dem Spannfutter ausgeübt wird. Aufgrund der Axialsymmetrie der verjüngten Führung, ist die Keilverbindung des ringförmigen Elements selbstzentrierend und gewährleistet auf diese Weise zentriertes Einspannen der Scheibe auf dem Spannfutter.
Mit Vorteil ist das Gesamtgewicht des Greifers 17 geringer als das der Vorrichtungen bei herkömmlichen selbstzentrierenden Einspannvorrichtungen und dies führt folglich zu einer Verringerung der Zentrifugalkräfte, die bei der Rotation des Spanners erzeugt werden. Die Einspannkräfte am Spannfutter können daher für eine bestimmte Spannfuttergeschwindigkeit reduziert werden, oder die Rotationsgeschwindigkeit des Spanners kann für eine bestimmte aufgebrachte Einspannkraft erhöht werden. Im ersten Fall kann, da die Einspannkräfte der Spanneinrichtungen dazu neigen, das Werkstück zu deformieren, der Deformationszustand reduziert werden, indem geringere Greifkräfte erzeugt werden. Im zweiten Fall ist es hingegen möglich, relativ hohe Schneidgeschwindigkeiten zu erreichen, die bei herkömmlichen selbstzentrierenden Spannvorrichtungen nicht angewendet werden können.
Die Erfindung erreicht daher die vorgeschlagenen Ziele, indem sie zahlreiche Vorteile gegenüber bekannten Lösungen bietet.
Ein erster Vorteil liegt in der Tatsache, dass das Verfahren der Erfindung ermöglicht, Bearbeitung an beiden gegenüberstehenden Oberflächen einer Scheibe mit einer und nur einer Positionierung der Scheibe auf dem Spanner auszuführen. Lade-/Entladezeiten des Werkstücks und damit die Gesamtzyklusdauer werden folglich reduziert.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Tatsache, dass die einzige erforderliche Positionierung ermöglicht, dass eine höhere Präzision bei den Oberflächenbearbeitungsvorgängen erreicht wird, insbesondere in Bezug auf die erforderlichen Toleranzen an Planheit und Parallelität zwischen gegenüberstehenden Arbeitsflächen der Scheibe.

Claims

Verfahren zum Bearbeiten von Bremsflächen (2, 3) einer Bremsscheibe (1) für Fahrzeuge, umfassend die Schritte: Laden der Bremsscheibe (1) auf eine Arbeitsstation (8) und Einspannen der Bremsscheibe (1) in einer Medianreferenzebene (A) zwischen den gegenüberstehenden Bremsflächen (2, 3) sowie Definieren der von jeder der Flächen zu entfernenden überschüssigen Materialdicke bezüglich der Positionierungskoordinaten der Ebene in Bezug auf ein System von Arbeitsachsen der Station, um eine ausgewogene, zentrierte Verteilung des von den Flächen (2, 3) entfernten überschüssigen Materials zu erreichen, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die folgenden Schritte umfasst: – zuvor Laden und Einspannen der Bremsscheibe (1) auf eine Fördereinrichtung (7), die funktional von der Arbeitsstation (8) zum Bearbeiten der Bremsscheibe (1) gesteuert wird, wobei die Bremsscheibe (1) von der Fördereinrichtung (7) im Bereich der Medianebene (A) ergriffen wird, – Führen der Fördereinrichtung (7) zu einem Werkstückspannfutter (10) der Arbeitsstation (8) mit anschließender Messung der Positionierungskoordinaten der Medianebene (A) in Bezug auf das System von Arbeitsachsen und – Einspannen der Bremsscheibe (1) in dem Spannfutter (10) der Arbeitsstation und Lösen der Fördereinrichtung (7), um zu ermöglichen, dass die beiden gegenüberstehenden Werkstückflächen (2, 3) in der Arbeitsstation (8) bearbeitet werden, indem die ausgewählten überschüssigen Materialdicken entfernt werden, die in Bezug auf die Positionierungskoordinaten der Ebene (A) berechnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Bremsscheibe (1) in dem Spannfutter (10) der Arbeitsstation (8) im Bereich eines Teils (5) der Bremsscheibe (1), die von den Flächen (2, 3) hervorsteht und dazu koaxial ist, eingespannt wird, bevor sie von der Fördereinrichtung (7) ge löst wird, um zu ermöglichen, dass die Maschinenwerkzeuge auf jede der Flächen zugreifen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Bremsscheibe (1) eine unbearbeitete oder halbfertige Bremsscheibe (1) des Typs ist, der eine Mehrzahl von radialen Durchgängen (4) umfasst, die in der Dicke der Scheibe (1) zwischen den gegenüberstehenden Flächen (2, 3) gelegen definiert sind, wobei die Scheibe wiederum auf der Fördereinrichtung (7) durch Eingriff entsprechender Greiferkomponenten der Fördereinrichtung (7) in mindestens einigen der radialen Durchgänge (4) eingespannt wird, wobei die Medianebene (A) zwischen den Flächen (2, 3) als Folge der Positionierung der Greiferkomponenten in den Durchgängen (4) definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, worin die radialen Durchgänge (4) zwischen Paaren entsprechender strukturierter Formationen definiert sind, die sich radial in der Dicke der Scheibe (1) erstrecken und in regelmäßigen Intervallen im Winkel beabstandet sind.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, worin der Teil der halbfertigen Bremsscheibe (1), der in dem Spannfutter (10) eingespannt ist, eine zentrale Nabe (5) der halbfertigen Bremsscheibe (1) umfasst, die integral vom Körper der Scheibe (1) hervorsteht, koaxial zu den gegenüberstehenden Bremsflächen (2, 3).
Verfahren nach Anspruch 5, worin die Bremsscheibe (1) in dem Spannfutter (10) im Bereich der Außenwand der Nabe (5) eingespannt ist, was auf diese Weise freien Zugriff der Bearbeitungswerkzeuge zu jeder der gegenüberstehenden Scheibenbremsflächen (2, 3) ermöglicht.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, worin die an den gegenüberstehenden Bremsscheibenflächen (2, 3) durchgeführten Bearbeitungsvorgänge Drehen oder Oberflä chenbearbeitung mit Entfernen von Material umfassen, um eine ausgewogene Verteilung des von jeder der Flächen (2, 3) entfernten überschüssigen Materials zu erhalten.
Arbeitszentrum umfassend eine Arbeitsstation (8) zum Bearbeiten einer Bremsscheibe (1), mindestens eine Fördereinrichtung (7) zum Laden/Entladen einer Bremsscheibe (1) in/von einem Spannfutter (10) der Station, wobei die Fördereinrichtung (7) entlang Achsen angetrieben wird, die in Bezug auf die Arbeitsachsen der Station gesteuert werden, wobei das Laden und Einspannen der Bremsscheibe (1) zur anschließenden Bearbeitung gemäß den Schritten des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt wird.