WO2018149767A1 - Verfahren zum feinbearbeiten eines scheibenförmigen werkstücks - Google Patents

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WO2018149767A1
WO2018149767A1 PCT/EP2018/053377 EP2018053377W WO2018149767A1 WO 2018149767 A1 WO2018149767 A1 WO 2018149767A1 EP 2018053377 W EP2018053377 W EP 2018053377W WO 2018149767 A1 WO2018149767 A1 WO 2018149767A1
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WO
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clamping
eccentric
workpieces
central
workpiece
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/053377
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Schmidt
Jose Lopez
Peter Nüßlein
Achim Stegner
Original Assignee
KAPP Werkzeugmaschinen GmbH
Niles Werkzeugmaschinen Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/40—Expansion mandrels
    • B23B31/4073—Gripping the work or tool between planes almost perpendicular to the axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/025—Chucks for gears

Definitions

  • the invention relates to a method for fine machining a disc-shaped workpiece on a machine tool, wherein the workpiece has an axis, wherein the workpiece has a central bore with the axis, wherein the workpiece has at least two eccentric eccentric to the axis eccentric holes and wherein the workpiece on an outer circumference Profiling.
  • the invention relates to such a method in which two disc-shaped workpieces are processed in the package, wherein especially in aligned in the direction of the axis arrangement of the eccentric the profiles of the two workpieces are not aligned.
  • the invention is based on the invention, a generic method in such a way that with good productivity, a very high precision machining can be ensured. This should already apply to the processing of individual workpieces, but in particular if such workpieces are machined as pairs which do not have aligned profiles on the outer circumference when the eccentric bores are aligned.
  • the solution to this problem by the invention provides for the production of a single workpiece a method comprising the steps of: a) feeding the workpiece to a clamping device of the machine tool, wherein the clamping device comprises a central clamping mandrel for clamping the central bore and at least two eccentric Mandrels for clamping the eccentric bores, wherein the central mandrel and the at least two eccentric mandrels are arranged axially displaceable (in the direction of said axis) in the clamping means; b) positioning the at least two eccentric holes on the at least two eccentric mandrels and clamping the workpiece over the eccentric holes on the eccentric mandrels; C) finishing the central hole; d) axial displacement of the central mandrel in the (fine-machined) central bore and clamping of the workpiece via the central bore on the central mandrel; e) releasing the tension of the eccentric mandrels and axially displacing the eccentric mandrels from the eccentric bores
  • the proposed method provides the steps of: a) feeding the workpieces to a machine tool clamping means, the clamping means comprising a center mandrel for clamping the central bore and at least two eccentric mandrels for clamping the eccentric bores the central mandrel and the at least two eccentric mandrels are arranged axially displaceable in the clamping means; Positioning the at least two eccentric bores of both workpieces on the at least two eccentric mandrels and clamping the workpieces via the eccentric bores on the eccentric mandrels;
  • Fine machining of the central bores of the two workpieces Fine machining of the central bores of the two workpieces; axial movement of the central mandrel into the (fine-machined) central bores of the two workpieces and clamping of the workpieces via the central bores on the central mandrel;
  • the machining of two workpieces as a pair is preferably provided that the clamping of the workpieces on the central mandrel and on the eccentric mandrels done by separate axial sections of the central mandrel and separate axial sections of the eccentric mandrels are clamped. Accordingly, said mandrels have along their axis axially offset different separate clamping sections which can be activated independently.
  • the tensioning of the central clamping mandrel and the clamping of the eccentric mandrels are effected by introducing pressure oil (that is to say an application of "hydraulic expansion mandrels" is provided).
  • the fine machining of the central bore according to the above step c) can generally be done by hard turning, by grinding, by rubbing or by honing.
  • the fine machining of the eccentric bores according to the above step g) can equally be done generally by hard turning, by grinding, by rubbing or by honing.
  • the above-mentioned fine machining of the profiling is preferably carried out by Wälzschleifen; In this case, working in particular with a grinding worm.
  • the method is particularly advantageous for workpieces in the form of cycloidal disks of a cycloid gear into consideration.
  • the proposed approach makes it possible to work with good productivity workpieces of the type mentioned with very high precision.
  • the machining process can be accompanied by measures as they are known per se.
  • the implementation of measuring processes after the implementation of individual process steps is provided. This applies both to the measurement of the machined holes and the processed profiling.
  • the individual method steps mentioned are preferably carried out in the time sequence as stated above. However, variants are also possible here. It is particularly possible to perform the machining of the central bore on one side and the machining of the eccentric holes on the other side in reverse order. In that regard, the above sequence of the individual process steps is not necessarily provided and understood in this chronological order. In this alternative case, therefore, initially an axial displacement of the central mandrel into the (not yet finished) central bore of the workpiece and a clamping of the workpiece on the central mandrel would take place. After clamping the workpiece on the clamping means by means of the holding elements, the fine machining of the eccentric holes would take place. Then the eccentric mandrels would be retracted and tensioned in the eccentric holes. After relaxation and retraction of the central mandrel from the central bore fine machining of the central bore would take place.
  • Fig. 1 in perspective view two workpieces in the form of
  • FIG. 2 is a perspective view of a clamping means of a (not shown) machine tool, wherein the insertion of the workpieces is indicated in the clamping means, d. H. a first stage of the process is shown
  • Clamping means wherein the two workpieces are now accommodated in the clamping means and are stretched over three eccentric mandrels at their three eccentric holes, ie, a second stage of the method is shown
  • 4 is a perspective view of the clamping means shown cut, wherein the two workpieces are now stretched at a retracted eccentric clamping mandrels on a central mandrel at its central bore, ie, it is shown a third stage of the process
  • FIG. 6 is a perspective view of the clamping means, wherein when the central clamping mandrel is retracted, the two workpieces are fixed by holding elements on the clamping means, d. H. a fifth stage of the procedure is shown
  • FIG. 7 is a perspective view of the clamping means, wherein now by a rotating element, the upper workpiece is rotated relative to the lower workpiece about the axis, d. H. a sixth stage of the procedure is shown
  • FIG. 8 is a perspective view of the clamping means, wherein now the two workpieces are held by a bell-shaped holding element in order to finish the profiling, d. H. a seventh stage of the procedure is shown.
  • Fig. 1 two workpieces 1 are shown, which are disc-shaped cycloid wheels of a cycloid gear.
  • the workpieces 1 have a central bore 2 through which the axis a of the workpiece extends. Eccentric to the axis a three eccentric holes 3, 4 and 5 are arranged.
  • the workpiece still has three non-circular recesses, are imaged via the assembly functions of the transmission system.
  • the two workpieces 1 each have on its cylindrical outer periphery a profiling 6 in the form of a toothing.
  • FIG 2 it can be seen how the two workpieces 1 arranged in a package (not shown) machine tool and in particular a clamping means 7 are supplied.
  • the clamping means 7 has a central clamping mandrel 8 and three eccentric clamping mandrels 9, 10 and 11. All mandrels 8, 9, 10, 11 are arranged displaceably in the direction of the axis a in the clamping means 7.
  • the central mandrel 8 is in a retracted position, while the three eccentric mandrels 9, 10 and 11 are in an extended position. In this position, the mandrels, the two workpieces 1 used in the clamping means 7, that is, the two workpieces 1 are pushed with their eccentric bores 3, 4, 5 on the three eccentric mandrels 9, 10 and 11.
  • eccentric mandrel 9 By the example of the eccentric mandrel 9 can be seen by the attached reference numerals (the same applies to the eccentric mandrels 10 and 11) that separate axial sections 9 'and 9 "of the eccentric mandrels 9, 10 and 11 are present, with which targeted the respective eccentric bores 3, 4, 5 of the two workpieces 1 can be stretched.
  • the two workpieces 1 are accordingly now aligned with the eccentric bores 3, 4, 5 on the clamping means 7. Now, the two central holes 2 of the two workpieces 1 are finished. This is done, for example, by grinding; Hartfan has also proven itself.
  • the central mandrel 8 After fine machining of the central bores 2, as shown in Figure 4, the central mandrel 8 is retracted into the central bores 2 of the two workpieces 1 by axial displacement in the direction of the axis a. Then the central mandrel 8 is stretched with its two axial clamping sections 8 'and 8 ", so that the two workpieces 1 are fixed on the clamping means 7 on the basis of the central clamping mandrel 8.
  • the three eccentric mandrels 9, 10, 11 can now be relaxed and withdrawn in the axial direction, as Figure 5 shows.
  • both the central bore 2 and the three eccentric holes 3, 4, 5 of both workpieces 1 are thus processed precisely. Now follows the processing of the profiling 6.
  • the clamping pressure in the central mandrel is increased again and prepared in preparation for the upcoming fine machining of the two profiles 6 of the workpiece 1, a bell-shaped holding member 15 on the workpieces 1 to an axially biased mounting of the two workpieces 1 on the Clamping 7 to accomplish.
  • This is shown in FIG. Now takes place - preferably by Wälzschleifen means of a (not shown) grinding screw the fine machining of the profiling. 6
  • the clamping means 7 may have an alignment groove 19 on its outer circumference.
  • the rotational position of the alignment groove 19 to the three eccentric mandrels 9, 10, 11 has been measured and either engraved on the clamping means 7 or stored by means of an RFID element, a QR code or a functionally comparable data carrier.
  • the two parts When feeding the workpieces 1 on the clamping means 7, the two parts must have a positional relationship to each other.
  • the package consisting of the two workpieces 1 is therefore advantageously pre-aligned with respect to the eccentric bores 3, 4, 5. Accordingly, the workpieces 1 are prepositioned relative to the clamping means 7 such that the eccentric bores 3, 4, 5 are above the eccentric clamping mandrels 9, 10, 11.
  • the mandrels are preferably tensioned first.
  • the axial force is usually sufficient, which acts on the weight of the workpieces.
  • a tailstock pressure bell are used for axial pressing in order to ensure a clearly defined system of workpieces on the clamping means 7.
  • the three retaining elements 12, 13 and 14 have proven themselves in this embodiment, to ensure a good support of the workpieces on the clamping device and still achieve a minimum surface pressure.
  • the holding elements engage the workpieces radially from outside (see FIG. 6).
  • the holding elements by corresponding recesses (see the non-circular recesses in the workpiece 1) are guided in the workpieces 1. For clamping, they then pivot radially outward.
  • the relaxing and axial countersinking of the three eccentric mandrels 9, 10, 11 preferably takes place only after the said holding elements 12, 13, 14 have already initiated an axial clamping force.
  • the procedure is preferably such that intervened in the eccentric holes of the upper workpiece 1 by means of said rotating element 16 and thus this a rotation is prevented.
  • the torsion element 16 is preferably axially preloaded by a pressure bell, after previously both segments of the hydraulic expansion mandrel were loaded.
  • the lower workpiece 1 is then rotated by rotation of the rotary table, which holds the clamping means 7, accordingly.
  • corresponding measuring devices For measuring the finely machined surfaces corresponding measuring devices can be provided, which are known as such.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feinbearbeiten eines scheibenförmigen Werkstücks (1) mit einer Zentralbohrung (2), mindestens zwei exzentrisch liegenden Exzenterbohrungen und einer Profilierung. Um eine hohe Präzision der Bearbeitung sicherzustellen, sieht die Erfindung die Schritte vor: a) Zuführen des Werkstücks (1) zu einem Spannmittel (7), wobei das Spannmittel (7) einen Zentralspanndorn (8) zum Spannen der Zentralbohrung (2) und mindestens zwei Exzenter-Spanndorne (9, 10, 11) zum Spannen der Exzenterbohrungen (3, 4, 5) aufweist; b) Positionieren der mindestens zwei Exzenterbohrungen (3, 4, 5) auf den mindestens zwei ExzenterSpanndornen (9, 10, 11) und Spannen des Werkstücks (1) über die Exzenterbohrungen (3, 4, 5) auf den Exzenter-Spanndornen (9, 10, 11); c) Feinbearbeiten der Zentralbohrung (2); d) axiales Verschieben des Zentralspanndorns (8) in die feinbearbeitete Zentralbohrung (2) und Spannen des Werkstücks (1) über die Zentralbohrung (2) auf dem Zentralspanndorn (8); e) Lösen der Spannung der Exzenter-Spanndorne (9, 10, 11) und axiales Verschieben der Exzenter-Spanndorne (9, 10, 11) aus den Exzenterbohrungen (3, 4, 5) heraus; f) Festspannen des Werkstücks (1) auf dem Spannmittel (7) mittels mindestens eines Halteelements (12, 13, 14); g) Feinbearbeiten der Exzenterbohrungen (3, 4, 5); h) Feinbearbeiten der Profilierung (6); i) Lösen der Spannung des Zentralspanndorns (8) und Entnahme des fertig feinbearbeiteten Werkstücks (1) vom Spannmittel (7).

Description

Verfahren zum Feinbearbeiten eines scheibenförmigen Werkstücks
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feinbearbeiten eines scheibenförmigen Werkstücks auf einer Werkzeugmaschine, wobei das Werkstück eine Achse aufweist, wobei das Werkstück eine Zentralbohrung mit der Achse aufweist, wobei das Werkstück mindestens zwei exzentrisch zur Achse liegende Exzenterbohrungen aufweist und wobei das Werkstück an einem Außenumfang eine Profilierung aufweist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches Verfahren, bei dem zwei scheibenförmige Werkstücke im Paket bearbeitet werden, wobei speziell bei in Richtung der Achse fluchtender Anordnung der Exzenterbohrungen die Profilierungen der beiden Werkstücke nicht fluchten.
Werkstücke der genannten Art werden beispielsweise in Zykloiden-Getrieben benötigt und hier als Zykloidenrad bezeichnet. Solche Bauteile weisen an ihrem Außenumfang eine Verzahnung auf; darüber hinaus sind eine Zentralbohrung sowie exzentrisch angeordnete Bohrungen in dem im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildeten Werkstück angeordnet, die für die Funktion benötigt werden. Problematisch ist dabei, dass für die Lagegenauigkeit der einzelnen Funktionsflächen (Bohrungen und Profilierung) nur sehr kleine Toleranzen im Bereich weniger Mikrometer gefordert werden, was die Herstellung besagter Teile schwierig macht. Ohne besondere Maßnahmen ist es mithin gar nicht möglich, die geforderten Toleranzen bei derartigen Bauteilen zu erreichen.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren so auszubilden, dass bei guter Produktivität eine sehr hohe Präzision der Bearbeitung sichergestellt werden kann. Dies soll einmal bereits bei der Bearbeitung einzelner Werkstücke gelten, insbesondere allerdings dann, wenn solche Werkstücke als Paare bearbeitet werden, die bei fluchtenden Exzenterbohrungen nicht fluchtende Profilierungen am Außenumfang aufweisen.
Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung sieht für die Fertigung eines einzelnen Werkstücks ein Verfahren vor, das die Schritte aufweist: a) Zuführen des Werkstücks zu einem Spannmittel der Werkzeugmaschine, wobei das Spannmittel einen Zentralspanndorn zum Spannen der Zentralbohrung und mindestens zwei Exzenter- Spanndorne zum Spannen der Exzenterbohrungen aufweist, wobei der Zentralspanndorn und die mindestens zwei Exzenter- Spanndorne axial verschieblich (in Richtung der genannten Achse) im Spannmittel angeordnet sind; b) Positionieren der mindestens zwei Exzenterbohrungen auf den mindestens zwei Exzenter- Spanndornen und Spannen des Werkstücks über die Exzenterbohrungen auf den Exzenter- Spanndornen; C) Feinbearbeiten der Zentralbohrung; d) axiales Verschieben des Zentralspanndorns in die (feinbearbeitete) Zentralbohrung und Spannen des Werkstücks über die Zentralbohrung auf dem Zentralspanndorn; e) Lösen der Spannung der Exzenter-Spanndorne und axiales Verschieben der Exzenter-Spanndorne aus den Exzenterbohrungen heraus; f) Festspannen des Werkstücks auf dem Spannmittel mittels mindestens eines Halteelements; g) Feinbearbeiten der Exzenterbohrungen; h) Feinbearbeiten der Profilierung; i) Lösen der Spannung des Zentralspanndorns und Entnahme des fertig feinbearbeiteten Werkstücks vom Spannmittel.
Im Falle der bevorzugten Bearbeitung eines Paares zweier Werkstücke sieht das vorgeschlagene Verfahren die Schritte vor: a) Zuführen der Werkstücke zu einem Spannmittel der Werkzeugmaschine, wobei das Spannmittel einen Zentralspanndorn zum Spannen der Zentralbohrung und mindestens zwei Exzenter- Spanndorne zum Spannen der Exzenterbohrungen aufweist, wobei der Zentralspanndorn und die mindestens zwei Exzenter- Spanndorne axial verschieblich im Spannmittel angeordnet sind; Positionieren der mindestens zwei Exzenterbohrungen beider Werkstücke auf den mindestens zwei Exzenter- Spanndornen und Spannen der Werkstücke über die Exzenterbohrungen auf den Exzenter- Spanndornen;
Feinbearbeiten der Zentralbohrungen der beiden Werkstücke; axiales Verschieben des Zentralspanndorns in die (feinbearbeiteten) Zentralbohrungen der beiden Werkstücke und Spannen der Werkstücke über die Zentralbohrungen auf dem Zentralspanndorn;
Lösen der Spannung der Exzenter-Spanndorne und axiales Verschieben der Exzenter-Spanndorne aus den Exzenterbohrungen heraus;
Festspannen der Werkstücke auf dem Spannmittel mittels mindestens eines Halteelements;
Feinbearbeiten der Exzenterbohrungen beider Werkstücke;
Lösen des mindestens einen Halteelements;
Reduzierung oder Lösung der Spannung des Zentralspanndorns;
Verdrehung des einen Werkstücks um die Achse relativ zum anderen Werkstück, so dass die Profilierungen der beiden Werkstücke fluchten; k) Erhöhung der Spannung des Zentralspanndorns; 1) Feinbearbeiten der beiden Profilierungen; m) Lösen des Zentralspanndorns und Entnahme der fertig feinbearbeiteten Werkstücke vom Spannmittel.
Im letztgenannten Falle der Bearbeitung zweier Werkstücke als Paar ist bevorzugt vorgesehen, dass das Spannen der Werkstücke auf dem Zentral- spanndorn und auf den Exzenter-Spanndornen erfolgt, indem separate axiale Abschnitte des Zentralspanndorns und separate axiale Abschnitte der Exzenter- Spanndorne gespannt werden. Demgemäß haben die genannten Spanndorne entlang ihrer Achse axial versetzt verschiedene separate Spannabschnitte die unabhängig voneinander aktiviert werden können.
In allen Fällen ist bevorzugt vorgesehen, dass das Spannen des Zentralspanndorns und das Spannen der Exzenter- Spanndorne durch Einbringen von Drucköl erfolgen (d. h. vorgesehen ist ein Einsatz von„Hydrodehn- Spanndornen").
Das Feinbearbeiten der Zentralbohrung gemäß obigem Schritt c) kann generell durch Hartdrehen, durch Schleifen, durch Reiben oder durch Honen erfolgen.
Das Feinbearbeiten der Exzenterbohrungen gemäß obigem Schritt g) kann gleichermaßen generell durch Hartdrehen, durch Schleifen, durch Reiben oder durch Honen erfolgen. Das oben genannte Feinbearbeiten der Profilierung erfolgt bevorzugt durch Wälzschleifen; hierbei wird insbesondere mit einer Schleifschnecke gearbeitet.
Um eine präzise Bearbeitung der Profilierung zu ermöglichen, ist bevorzugt daran gedacht, das Werkstück oder die Werkstücke mittels eines glockenförmigen Halteelements auf dem Spannmittel zu spannen.
Das Verfahren kommt besonders vorteilhaft für Werkstücke in Form von Zykloidenscheiben eines Zykloidengetriebes in Betracht.
Durch die vorgeschlagene Vorgehensweise wird es möglich, bei guter Produktivität Werkstücke der genannten Art mit sehr hoher Präzision zu bearbeiten.
Der Bearbeitungsprozess kann dabei durch Maßnahmen begleitet werden, wie sie an sich bekannt sind. Hierbei ist insbesondere die Durchführung von Messvorgängen nach der Durchführung einzelner Verfahrensschritte vorzusehen. Dies gilt sowohl für die Vermessung der bearbeiteten Bohrungen als auch der bearbeiteten Profilierung.
Die genannten einzelnen Verfahrensschritte werden bevorzugt in der zeitlichen Abfolge durchgeführt, wie sie oben angegeben ist. Allerdings sind hierbei durchaus auch Varianten möglich. Es ist insbesondere möglich, die Bearbeitung der Zentralbohrung auf der einen Seite und die Bearbeitung der Exzenterbohrungen auf der anderen Seite in umgekehrter Reihenfolge durchzuführen. Insoweit ist die oben angegebene Abfolge der einzelnen Verfahrensschritte nicht zwingend in dieser zeitlichen Reihenfolge vorgesehen und zu verstehen. In diesem alternativen Falle würde folglich zunächst ein axiales Verschieben des Zentralspanndorns in die (noch nicht feinbearbeitete) Zentralbohrung des Werkstücks und ein Spannen des Werkstücks auf dem Zentralspanndorn erfolgen. Nach dem Festspannen des Werkstücks auf dem Spannmittel mittels der Halteelemente würde das Feinbearbeiten der Exzenterbohrungen erfolgen. Dann würden die Exzenter- Spanndorne in die Exzenterbohrungen eingefahren und gespannt. Nach Entspannung und Herausfahren des Zentralspanndorns aus der Zentralbohrung würde das Feinbearbeiten der Zentralbohrung erfolgen.
In den Zeichnungen ist ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung zwei Werkstücke in Form von
Zykloidenrädern eines Zykloidengetriebes, wobei die beiden Werkstücke im dargestellten Paket bearbeitet werden,
Fig. 2 in perspektivischer Darstellung ein Spannmittel einer (nicht dargestellten) Werkzeugmaschine, wobei das Einlegen der Werkstücke in das Spannmittel angedeutet ist, d. h. es ist ein erstes Verfahrensstadium dargestellt,
Fig. 3 in perspektivischer Darstellung das geschnitten dargestellte
Spannmittel, wobei die beiden Werkstücke nunmehr im Spannmittel aufgenommen sind und über drei Exzenter- Spanndorne an ihren drei Exzenterbohrungen gespannt sind, d. h. es ist ein zweites Verfahrensstadium dargestellt, Fig. 4 in perspektivischer Darstellung das geschnitten dargestellte Spannmittel, wobei die beiden Werkstücke nunmehr bei noch eingefahrenen Exzenter- Spanndornen über einen Zentralspanndorn an ihrer Zentralbohrung gespannt sind, d. h. es ist ein drittes Verfahrensstadium dargestellt,
Fig. 5 in perspektivischer Darstellung das geschnitten dargestellte
Spannmittel, wobei die beiden Werkstücke nunmehr über den Zentralspanndorn an ihrer Zentralbohrung gespannt sind, d. h. es ist ein viertes Verfahrensstadium dargestellt,
Fig. 6 in perspektivischer Darstellung das Spannmittel, wobei bei eingefahrenem Zentralspanndorn die beiden Werkstücke durch Halteelemente auf dem Spannmittel fixiert sind, d. h. es ist ein fünftes Verfahrensstadium dargestellt,
Fig. 7 in perspektivischer Darstellung das Spannmittel, wobei nunmehr durch ein Verdrehelement das obere Werkstück relativ zum unteren Werkstück um die Achse verdreht wird, d. h. es ist ein sechstes Verfahrensstadium dargestellt,
Fig. 8 in perspektivischer Darstellung das Spannmittel, wobei nunmehr durch ein glockenförmiges Halteelement die beiden Werkstücke gehalten werden, um die Profilierung feinzubearbeiten, d. h. es ist ein siebtes Verfahrensstadium dargestellt.
In Fig. 1 sind zwei Werkstücke 1 dargestellt, die scheibenförmige Zykloidenräder eines Zykloidengetriebes sind. Die Werkstücke 1 weisen eine Zentralbohrung 2 auf, durch die die Achse a des Werkstücks verläuft. Exzentrisch zur Achse a sind drei Exzenterbohrungen 3, 4 und 5 angeordnet. Darüber hinaus weist - was für die vorliegende Erfindung ohne größere Relevanz ist - das Werkstück noch drei unrunde Ausnehmungen auf, über die Montagefunktionen des Getriebesystems abgebildet werden. Weiterhin haben die beiden Werkstücke 1 an ihrem zylindrischen Außenumfang jeweils eine Profilierung 6 in Form einer Verzahnung. Wenn die beiden Werkstücke 1 hinsichtlich ihrer Exzenterbohrungen 3, 4 und 5 fluchten, gilt dies nicht für die Profilierung 6; wie aus Figur 1 zu erkennen ist, ist die Profilierung 6 der beiden Verzahnungen in Umfangsrichtung um einen halben Zahn, d. h. um eine halbe Teilung, versetzt.
Es gilt, die Zentralbohrung 2, die Exzenterbohrungen 3, 4 und 5 sowie die Profilierung 6 präzise zu bearbeiten, wobei sehr hohe Anforderungen an die Präzision gestellt sind. Die zulässige Lageabweichung der genannten Bohrungen bzw. Profilierungen liegt im Bereich weniger Mikrometer.
Wie diese Fertigungsaufgabe ökonomisch und mit einem guten Ergebnis hinsichtlich der Anforderungen an die Präzision gelöst wird, ergibt sich aus den Figuren 2 bis 8.
In Figur 2 ist zu erkennen, wie die beiden Werkstücke 1 im Paket angeordnet einer (nicht dargestellten) Werkzeugmaschine und insbesondere einem Spannmittel 7 zugeführt werden. Das Spannmittel 7 weist einen Zentral- spanndorn 8 und drei Exzenter- Spanndorne 9, 10 und 11 auf. Alle Spanndorne 8, 9, 10, 11 sind in Richtung der Achse a verschieblich im Spannmittel 7 angeordnet. Wie sich aus Figur 2 ergibt, befindet sich der Zentralspanndorn 8 in einer zurückgezogenen Lage, während sich die drei Exzenter- Spanndorne 9, 10 und 11 in einer herausgeschobenen Position befinden. In dieser Position der Spanndorne werden die beiden Werkstücke 1 in die Spannmittel 7 eingesetzt, d. h. die beiden Werkstücke 1 werden mit ihren Exzenterbohrungen 3, 4, 5 auf die drei Exzenter- Spanndorne 9, 10 und 11 aufgeschoben.
Am Beispiel des Exzenter- Spanndorns 9 ist durch die angebrachten Bezugszeichen zu erkennen (dasselbe gilt auch für die Exzenter- Spanndorne 10 und 11), dass separate axiale Abschnitte 9' und 9" der Exzenter- Spanndorne 9, 10 und 11 vorliegen, mit denen gezielt die jeweiligen Exzenterbohrungen 3, 4, 5 der beiden Werkstücke 1 gespannt werden können.
Die Situation, in der die Werkstücke 1 mittels der drei Exzenter- Spanndorne 9, 10 und 11 auf dem Spannmittel 7 gespannt sind, ist in Figur 3 illustriert. Somit ergibt sich aus Figur 3, dass die Werkstücke 1 dem Spannmittel 7 der Werkzeugmaschine zugeführt wurden. Die drei Exzenterbohrungen 3, 4 und 5 beider Werkstücke 1 wurden auf den drei Exzenter-Spanndornen 9, 10, 11 platziert und es erfolgte ein Spannen der Werkstücke 1 über die Exzenterbohrungen 3, 4, 5 auf den Exzenter-Spanndornen 9, 10, 11.
Die beiden Werkstücke 1 sind demgemäß nunmehr anhand der Exzenterbohrungen 3, 4, 5 auf dem Spannmittel 7 ausgerichtet. Nun werden die beiden Zentralbohrungen 2 der beiden Werkstücke 1 feinbearbeitet. Dies erfolgt beispielsweise durch Schleifen; auch Hartdrehen hat sich bewährt.
Nach erfolgter Feinbearbeitung der Zentralbohrungen 2 wird, wie es in Figur 4 dargestellt ist, der Zentralspanndorn 8 in die Zentralbohrungen 2 der beiden Werkstücke 1 durch axiales Verschieben in Richtung der Achse a eingefahren. Dann wird der Zentralspanndorn 8 mit seinen beiden axialen Spann- Abschnitten 8' und 8" gespannt, so dass die beiden Werkstücke 1 anhand des Zentralspanndorns 8 auf dem Spannmittel 7 festgelegt sind. Die drei Exzenter- Spanndorne 9, 10, 11 können nun entspannt und in axialer Richtung zurückgezogen werden, wie es Figur 5 zeigt.
Damit für die nachfolgende Bearbeitung die beiden Werkstücke 1 am Spannmittel 7 festliegen, erfolgt nun das Festspannen der Werkstücke 1 auf dem Spannmittel 7 mittels dreier Halteelemente 12, 13 und 14. Dies ist in Figur 6 illustriert. Die beiden Werkstücke 1 sind demgemäß nunmehr anhand der Zentralbohrung 2 präzise justiert und durch die Halteelemente 12, 13 und 14 am Spannmittel 7 fixiert. In diesem Zustand erfolgt das Feinbearbeiten der Exzenterbohrungen 3, 4 und 5 der beiden Werkstücke 1.
Nach Durchfuhrung dieses Arbeitsgangs sind somit sowohl die Zentralbohrung 2 als auch die drei Exzenterbohrungen 3, 4, 5 beider Werkstücke 1 präzise bearbeitet. Nunmehr schließt sich die Bearbeitung der Profilierung 6 an.
Da bei fluchtender Ausrichtung der Exzenterbohrungen 3, 4, 5 die Profilierungen 6 der beiden Werkstücke 1 nicht fluchten (siehe oben), wird nun, wie es in Figur 7 dargestellt ist, mit einem Verdrehelement 16 das obere Werkstück 1 relativ zum unteren Werkstück 1 um die Achse a um einen solchen Winkel verdreht, dass die Profilierungen 6 nunmehr in Achsrichtung fluchten. In Figur 7 sind zwei Winkelmarkierungen 17 und 18 eingetragen, die den erforderlichen Drehwinkel des oberen Werkstücks 1 relativ zum unteren Werkstück 1 illustrieren.
Vor besagter relativer Verdrehung der beiden Werkstücke 1 wurden natürlich die Halteelemente 12, 13 und 14 wieder gelöst und in ihre in Figur 7 dargestellte Ausgangsposition zurückgefahren. Im Übrigen wurde auch der Spanndruck im Zentralspanndorn 8 zurückgenommen, so dass die Verdrehung möglich ist.
Ist die fluchtende Positionierung der Profilierungen 6 erreicht, wird der Spanndruck im Zentralspanndorn wieder erhöht und in Vorbereitung der anstehenden Feinbearbeitung der beiden Profilierungen 6 des Werkstücks 1 ein glockenförmiges Halteelement 15 auf die Werkstücke 1 aufgesetzt, um eine axial vorgespannte Halterung der beiden Werkstücke 1 auf dem Spannmittel 7 zu bewerkstelligen. Dies ist in Figur 8 dargestellt. Nunmehr erfolgt - vorzugsweise durch Wälzschleifen mittels einer (nicht dargestellten) Schleifeschnecke die Feinbearbeitung der Profilierungen 6.
Schließlich wird das Halteelement 15 entfernt und der Zentralspanndorn 8 entspannt, so dass die Entnahme der beiden fertig feinbearbeiteten Werkstücke 1 vom Spannmittel 7 erfolgen kann.
Die erläuterte Vorgehensweise kann durch eine Anzahl verschiedenartiger Zusatzschritte bzw. Zusatzelemente ergänzt, aber auch modifiziert werden:
Zur Erleichterung des Rüstens kann das Spannmittel 7 an seinem Außenumfang eine Ausrichtnut 19 aufweisen. Die Drehlage der Ausrichtnut 19 zu den drei Exzenter-Spanndornen 9, 10, 11 ist gemessen worden und auf dem Spannmittel 7 entweder eingraviert oder mittels eines RFID-Elements, eines QR-Codes oder eines funktional vergleichbaren Datenträgers gespeichert. Durch einmaliges Ausrichten der Ausrichtnut 19 mittels eines Messtasters ist dann die Drehlage des Spannmittels 7 zur Achse a bekannt.
Zur Übeiprüfung der Ausrichtung kann am Spannmittel 7 noch eine Fläche angebracht sein, die im rechten Winkel zur Ausrichtnut 19 angeordnet ist. Diese Fläche kann nach der Ausrichtung mittels einer Messuhr abgefahren werden.
Beim Zuführen der Werkstücke 1 auf das Spannmittel 7 müssen die beiden Teile einen Lagebezug zueinander aufweisen. Das Paket bestehend aus den beiden Werkstücken 1 wird daher vorteilhaft bezüglich der Exzenterbohrungen 3, 4, 5 vorausgerichtet. Demgemäß werden die Werkstücke 1 relativ zum Spannmittel 7 so vorpositioniert, dass die Exzenterbohrungen 3, 4, 5 über den Exzenter- Spanndornen 9, 10, 1 1 stehen.
Wie oben erläutert, bietet es sich an, dass die Spanndorne - das gilt sowohl für den Zentralspanndorn 8 als auch für die Exzenter- Spanndorne 9, 10, 11 - axial versetzte Spannabschnitte aufweisen, mit denen die entsprechenden Bohrungen der Werkstücke separat und unabhängig voneinander gespannt werden können. Bevorzugt wird beim Spannen der Werkstücke zunächst die untere Ebene, also das untere Werkstück 1 , und anschließend die obere Ebene, also das obere Werkstück 1 , gespannt.
Für ein Spannen der Werkstücke 1 ist die axiale Kraft zumeist ausreichend, die über das Eigengewicht der Werkstücke wirkt. Alternativ kann auch beim Spannen der Werkstücke auf dem Spannmittel 7 eine Reitstock-Druckglocke zum axialen Andrücken eingesetzt werden, um eine klar definierte Anlage der Werkstücke am Spannmittel 7 sicherzustellen.
Die drei Halteelemente 12, 13 und 14 haben sich in dieser Ausgestaltung bewährt, um eine gute Halterung der Werkstücke am Spannmittel sicherzustellen und dennoch eine minimale Flächenpressung zu erreichen. Im Ausführungsbeispiel greifen die Halteelemente radial von außen auf die Werkstücke zu (siehe Figur 6). Alternativ zu dieser Lösung kann auch vorgesehen werden, dass die Halteelemente durch korrespondierende Aussparungen (siehe hierzu die unrunden Ausnehmungen im Werkstück 1) in den Werkstücken 1 gefuhrt werden. Zum Klemmen schwenken sie dann radial nach außen.
Das Entspannen und axiale Versenken der drei Exzenter-Spanndorne 9, 10, 11 erfolgt bevorzugt erst, nachdem die genannten Halteelemente 12, 13, 14 bereits eine axiale Spannkraft eingeleitet haben.
Eine zeitlich kombinierte Bearbeitung der Zentralbohrung 8 sowie der Exzenter-Bohrungen 9, 10, 11 ist möglich, wenn durch die Halteelemente 12, 13, 14 ein zuverlässiger Halt der Werkstücke 1 auf dem Spannmittel 7 sichergestellt ist.
Hinsichtlich der relativen Verdrehung der beiden Werkstücke 1 um eine halbe Teilung der Profilierung 6, um diese am Außenumfang der Werkstücke 1 fluchten zu lassen, wird bevorzugt so vorgegangen, dass mittels des genannten Verdrehelements 16 in die Exzenterbohrungen des oberen Werkstücks 1 eingegriffen und dieses somit an einer Rotation gehindert wird. Das Verdrehelement 16 wird dabei bevorzugt von einer Druckglocke axial vorbelastet, nachdem zuvor beide Segmente des Hydrodehn-Spanndorns belastet wurden. Das untere Werkstück 1 wird dann durch Rotation des Rundtisches, welches das Spannmittel 7 hält, entsprechend verdreht.
Für das Messen der feinbearbeiteten Flächen können entsprechende Messgeräte vorgesehen werden, die als solche bekannt sind.
Im Zusammenhang mit der Entnahme der fertigen Werkstücke aus der Werkzeugmaschine kann es aus konstruktiven Gründen bzw. aufgrund von ansonsten gegebenen Kollisionen notwendig sein, die genannte Verdrehung der beiden Werkstücke wieder rückgängig zu machen, bevor die Werkstücke entnommen werden.
Bezugszeichenliste :
1 Werkstück
Zentralbohrung
Exzenterbohrung
Exzenterbohrung
5 Exzenterbohrung
6 Profilierung
7 Spannmittel
8 Zentralspanndorn
8' axialer Abschnitt des Zentralspanndorns
8" axialer Abschnitt des Zentralspanndorns
9 Exzenter- Spanndorn
9' axialer Abschnitt des Exzenter- Spanndorns
9" axialer Abschnitt des Exzenter- Spanndorns
10 Exzenter- Spanndorn
11 Exzenter- Spanndorn
12 Halteelement
13 Halteelement
14 Halteelement
15 glockenförmiges Halteelement
16 Verdrehelement
17 Winkelmarkierung
18 Winkelmarkierung
19 Ausrichtnut a Achse

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Feinbearbeiten eines scheibenförmigen Werkstücks (1) auf einer Werkzeugmaschine, wobei das Werkstück (1) eine Achse (a) aufweist, wobei das Werkstück (1) eine Zentralbohrung (2) mit der Achse (a) aufweist, wobei das Werkstück (1) mindestens zwei exzentrisch zur Achse (a) liegende Exzenterbohrungen (3, 4, 5) aufweist und wobei das Werkstück (1) an einem Außenumfang eine Profilierung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist: a) Zuführen des Werkstücks (1) zu einem Spannmittel (7) der Werkzeugmaschine, wobei das Spannmittel (7) einen Zentral- spanndorn (8) zum Spannen der Zentralbohrung (2) und mindestens zwei Exzenter-Spanndorne (9, 10, 11) zum Spannen der Exzenterbohrungen (3, 4, 5) aufweist, wobei der Zentralspanndorn (8) und die mindestens zwei Exzenter-Spanndorne (9, 10, 11) axial verschieblich im Spannmittel (7) angeordnet sind; Positionieren der mindestens zwei Exzenterbohrungen (3, 4, 5) auf den mindestens zwei Exzenter- Spanndornen (9, 10, 11) und Spannen des Werkstücks (1) über die Exzenterbohrungen (3, 4, 5) auf den Exzenter-Spanndornen (9, 10, 11);
Feinbearbeiten der Zentralbohrung (2); axiales Verschieben des Zentralspanndorns (8) in die Zentralbohrung (2) und Spannen des Werkstücks (1) über die Zentralbohrung (2) auf dem Zentralspanndorn (8);
Lösen der Spannung der Exzenter- Spanndorne (9, 10, 11) und axiales Verschieben der Exzenter-Spanndorne (9, 10, 11) aus den Exzenterbohrungen (3, 4, 5) heraus;
Festspannen des Werkstücks (1) auf dem Spannmittel (7) mittels mindestens eines Halteelements (12, 13, 14);
Feinbearbeiten der Exzenterbohrungen (3, 4, 5);
Feinbearbeiten der Profilierung (6);
Lösen der Spannung des Zentralspanndorns (8) und Entnahme des fertig feinbearbeiteten Werkstücks (1) vom Spannmittel (7).
2. Verfahren zum Feinbearbeiten zweier scheibenförmiger Werkstücke (1) im Paket auf einer Werkzeugmaschine, wobei die Werkstücke (1) eine Achse (a) aufweisen, wobei die Werkstücke (1) eine Zentralbohrung (2) mit der Achse (a) aufweisen, wobei die Werkstücke (1) mindestens zwei exzentrisch zur Achse (a) liegende Exzenterbohrungen (3, 4, 5) aufweisen und wobei die Werkstücke (1) an einem Außenumfang eine Profilierung (6) aufweisen, wobei bei in Richtung der Achse (a) fluchtender Anordnung der Exzenterbohrungen (3, 4, 5) die Profilierungen (6) der beiden Werkstücke (1) nicht fluchten, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist: a) Zuführen der Werkstücke (1) zu einem Spannmittel (7) der Werkzeugmaschine, wobei das Spannmittel (7) einen Zentral- spanndorn (8) zum Spannen der Zentralbohrung (2) und mindestens zwei Exzenter-Spanndorne (9, 10, 11) zum Spannen der Exzenterbohrungen (3, 4, 5) aufweist, wobei der Zentralspanndorn (8) und die mindestens zwei Exzenter-Spanndorne (9, 10, 11) axial verschieblich im Spannmittel (7) angeordnet sind; b) Positionieren der mindestens zwei Exzenterbohrungen (3, 4, 5) beider Werkstücke (1) auf den mindestens zwei Exzenter- Spanndornen (9, 10, 11) und Spannen der Werkstücke (1) über die Exzenterbohrungen (3, 4, 5) auf den Exzenter-Spanndornen (9, 10, i i);
Feinbearbeiten der Zentralbohrungen (2) der beiden Werkstücke
(i); axiales Verschieben des Zentralspanndorns (8) in die Zentralbohrungen (2) der beiden Werkstücke (1) und Spannen der Werkstücke (1) über die Zentralbohrungen (2) auf dem Zentralspanndorn (8);
Lösen der Spannung der Exzenter- Spanndorne (9, 10, 11) und axiales Verschieben der Exzenter-Spanndorne (9, 10, 11) aus den Exzenterbohrungen (3, 4, 5) heraus;
Festspannen der Werkstücke (1) auf dem Spannmittel (7) mittels mindestens eines Halteelements (12, 13, 14);
Feinbearbeiten der Exzenterbohrungen (3, 4, 5) beider Werkstücke
(i);
Lösen des mindestens einen Halteelements (12, 13, 14);
Reduzierung oder Lösung der Spannung des Zentralspanndorns (8);
Verdrehung des einen Werkstücks (1) um die Achse (a) relativ zum anderen Werkstück (1), so dass die Profilierungen (6) der beiden Werkstücke (1) fluchten; k) Erhöhung der Spannung des Zentralspanndorns (8);
1) Feinbearbeiten der beiden Profilierungen (6); m) Lösen des Zentralspanndorns (8) und Entnahme der fertig feinbearbeiteten Werkstücke (1) vom Spannmittel (7).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannen der Werkstücke (1) auf dem Zentralspanndorn (8) und auf den Exzenter- Spanndornen (9, 10, 11) erfolgt, indem separate axiale Abschnitte (8', 8") des Zentralspanndorns (8) und separate axiale Abschnitte (9', 9") der Exzenter- Spanndorne (9, 10, 11) gespannt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannen des Zentralspanndorns (8) und das Spannen der Exzenter- Spanndorne (9, 10, 1 1) durch Einbringen von Drucköl erfolgen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinbearbeiten der Zentralbohrung (2) gemäß Schritt c) von Anspruch 1 oder 2 durch Hartdrehen, durch Schleifen, durch Reiben oder durch Honen erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinbearbeiten der der Exzenterbohrungen (3, 4, 5) gemäß Schritt g) von Anspruch 1 oder 2 durch Hartdrehen, durch Schleifen, durch Reiben oder durch Honen erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinbearbeiten der Profilierung (6) gemäß Schritt h) von Anspruch 1 oder gemäß Schritt 1) von Anspruch 2 durch Wälzschleifen erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzschleifen mittels einer Schleifschnecke erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Feinbearbeiten der Profilierung (6) gemäß Schritt h) von Anspruch 1 oder vor dem Feinbearbeiten der Profilierungen (6) gemäß Schritt 1) von Anspruch 2 das Werkstück oder die Werkstücke mittels eines glockenförmigen Halteelements (15) auf dem Spannmittel (7) gespannt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) eine Zykloidenscheibe eines Zykloidengetriebes ist.
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