Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer hinter- .- schnittenen, konkaven und in sich geschlossenen Lagerfläche nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Dieses Verfahren ist als sog. Wirbelverfahren bekannt, das bei der Fertigung von Axial- und Radialkolbenmaschinen eingesetzt wird, um

_ ₀ zur Lagerung von Kugelzapfen an Verdrängungskörpern oder Gleit¬ schuhen bestimmte Hohlkugelabschnitte in huberzeugenden Körpern, wie etwa den Triebscheiben von Schrägachsenmaschinen, Gleitschuhen bzw. Verdrängungskörpern, wie etwa Kolben, auszubilden. Die konkave Lagerfläche jedes Hohlkugelabschnitts reicht über den

₁₅ Kugel-Äquator hinaus; ihr oberhalb desselben befindlicher Bereich ist somit hinterschnitten und übernimmt beispielsweise im Fall der Lagerung eines Kolbens die erforderliche Kolbenrückzugfunktion.

Der Durchmesser der Werkzeugschneiden-Umlaufbahn ist gleich der 20 Länge einer Sehne, die sich vom oberen Begrenzungsrand der kalottenförmigen konkaven Lagerfläche bis zu deren unteren Scheitelpunkt erstreckt. Durch Vorschub des in die Einsenkung eingefahrenen Werkzeuges entlang seiner im gleichen Neigungswinkel zur Vertikalachse wie die Sehne zum oberen Begrenzungsrand bzw. 25 Kugel-Äquator schräggestellten Werkzeug-Drehachse so weit, bis die Schneiden-Umlaufbahn den oberen Begrenzungsrand der Lagerfläche und damit auch deren unteren Scheitelpunkt berührt, wird der gewünschte Hohlkugelabschnitt hergestellt.

₃₀ Infolge des durch die Größe der Hinterschneidung bestimmten Neigungswinkels von größer als 45°, den die Werkzeug-Drehachse mit der Vertikalachse einschließt, ergibt sich ein relativ dünner Werkzeug-Spannschaft, der nur entsprechend geringe Belastungen und Vorschubgeschwindigkeiten des Werkzeugs erlaubt, da andernfalls

35 die erforderliche hohe Arbeitsgenauigkeit nicht gewährleistet ist. Dies bedeutet, daß die Fertigungszeiten unerwünscht lang sind und die erforderliche Maßgenauigkeit der Lagerfläche in Frage gestellt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Fertigungszeit reduziert und die Maßgenauigkeit der hinterschnittenen Lagerfläche vergrößert werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die den Durchmesser der Schneiden-Umlaufbahn bestimmende Sehne vom Kugel-Äquator ausgeht, und daß der Bereich der Einsenkung unterhalb des Kugel-Äquators und derjenige oberhalb des Kugel-Äquators mit zwei getrennten Vorschubbewegungen nacheinander bearbeitet werden.

Auf diese Weise bleibt bei der Festlegung des Durchmessers der Schneiden-Umlaufbahn die Hinterschneidung der Lagerfläche unbe- rücksichtigt, so daß die Werkzeug-Drehachse während des Vorschubs mit einem Neigungswinkel gegenüber der Vertikalachse schrägge¬ stellt ist, der gleich oder kleiner als 45° ist. Dementsprechend kann der Werkzeug-Spannschaft stärker ausgebildet werden, so daß er größeren Belastungen standhält und somit höhere Vorschubge- schwindigkeiten des Werkzeugs und damit kürzere Fertigungszeiten bei höherer Maßgenauigkeit ermöglicht. Der erfindungsgemäß festge¬ legte, die Hinterschneidung der Lagerfläche nicht berücksichtigen¬ de Durchmesser der Schneiden-Umlaufbahn macht es erforderlich, die beiden Lagerflächenbereiche unter- und oberhalb des Kugel-Äquators in zwei getrennten Vorschubbewegungen herzustellen, die vorzugs¬ weise mit in gleicher Lage befindlicher Werkzeug-Drehachse, also entlang der gleichen Vorschubachse, in entgegengesetzten Richtun¬ gen durchgeführt werden. Der Mehraufwand an Zeit für diese zwei Vorschubbewegungen ist im Vergleich zum Stand der Technik sehr gering und wird bei weitem durch den sich aus den höheren Vorschubgeschwindigkeiten ergebenden Zeitgewinn aufgewogen.

Zur Herstellung der beiden Lagerflächenbereiche beidseits des Kugel-Äquators mit gleichem Radius R wird das in die Einsenkung eingefahrene Werkzeug zweckmäßigerweise mit einer der beiden Vorschubbewegungen entlang der schräggestellten Werkzeug-Drehachse tiefer in die Einsenkung hinein verfahren, bis es bei Fertigstel-

lung des Lagerflächenbereichs unterhalb des Kugel-Äquators eine Endstellung einnimmt, in der die Ebene der Schneiden-Umlaufbahn die Sehne der Kugel mit dem Radius R enthält; sodann wird das Werkzeug mit der anderen Vorschubbewegung mit entgegengesetztem Richtungssinn verfahren, bis es bei Fertigstellung des Lagerflä¬ chenbereichs oberhalb des Kugel-Äquators eine weitere Endstellung einnimmt, in der die Ebene der Schneiden-Umlaufbahn eine weitere, zur erstgenannten Sehne parallel mit gleicher Länge in der Kugel mit dem Radius R verlaufende Sehne enthält.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird das Werkzeug zusätzlich zu der während der Herstellung des Lagerflächenbereichs oberhalb des Kugel-Äquators durchgeführten Vorschubbewegung ent¬ lang der Werkzeug-Drehachse in einer weiteren Vorschubbewegung senkrecht zum Kugel-Äquator in Richtung nach außerhalb der Einsenkung verfahren. Auf diese Weise kann eine Lagerfläche herge¬ stellt werden, deren Lagerflächenbereiche beidseits des Kugel- Äquators gleiche Radien aufweisen, die von zwei auf der Vertikal¬ achse gelegenen, gegeneinander verschobenen Mittelpunkten ausge- hen. Dadurch ergibt sich das für die Funktion des von der konkaven Lagerfläche und dem Kugelzapfen gebildeten Kugelgelenks, insbeson¬ dere für die Ausbildung des Schmierfilms, erforderliche Spiel im Lagerflächenbereich oberhalb des Kugel-Äquators ohne Beeinträchti¬ gung der Funktion des Lagerflächenbereichs unterhalb des Kugel- Äquators, dessen Radius so auf den Kugelzapfen abgestimmt werden kann, daß in diesem Bereich möglichst geringes Spiel herrscht.

Das erforderliche Spiel im Lagerflächenbereich oberhalb des Kugel-Äquators kann auch mit einer Lagerfläche erzielt werden, deren Lagerflächenbereich oberhalb des Kugel-Äquators einen Radius aufweist, der größer als der Radius des Lagerflächenbereichs unterhalb des Kugel-Äquators ist. Dieser größere Radius wird zweckmäßigerweise dadurch hergestellt, daß das Werkzeug mit der anderen der beiden Vorschubbewegungen entlang der unter dem Neigungswinkel schräggestellten Werkzeug-Drehachse mit einem entsprechend größeren Vorschub verfahren wird als im Fall der Herstellung der vorgenannten Lagerflächenbereiche mit gleichem

Radius beidseits des Kugel-Äquators, so daß es bei Fertigstellung des Lagerflächenbereichs oberhalb des Kugel-Äquators eine weitere Endstellung einnimmt, in der die Ebene der Schneiden-Umlaufbahn eine weitere, zur erstgenannten Sehne parallele Sehne gleicher Länge enthält, die in einer Kugel mit einem Radius verläuft, der größer als der Radius der Kugel mit der erstgenannten Sehne ist.

Wenn die Lagerfläche die gesamte Kugelkalotte umfaßt, verbindet die den Durchmesser der Schneiden-Umlaufbahn bestimmende Sehne den Kugel-Äquator mit dem unteren Scheitelpunkt der Kugelkalotte. Eine derartig verlaufende Sehne kann auch für den Fall verwendet werden, daß die Lagerfläche nur einen Teil der Kugelkalotte umfaßt, d.h. als eine an ihrem unteren Begrenzungsrand offene Kugelzone ausgebildet ist. Jedoch ist es bei einer solchen, an ihrem unteren Begrenzungsrand offenen Kugelzone günstiger, mit der Sehne einen Punkt dieses unteren Begrenzungsrandes mit einem diametral gegenüberliegenden Punkt auf dem Kugel-Äquator zu verbinden, um auf diese Weise eine geringere Schrägstellung der Werkzeug-Drehachse gegenüber der Vertikalachse zu erzielen, d.h. einen stärkeren Werkzeug-Spannschaft zu ermöglichen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den verbleibenden Unteransprüchen.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausfüh¬ rungsbeispiels unter Bezugnahme auf die einzige beigefügte Figur näher beschrieben, die im Vertikalschnitt ein Werkzeug in Annäherung an ein Werkstück zeigt.

Das in der Figur teildargestellte Werkstück 1 ist die Triebscheibe einer Schrägachsenmaschine. In dieser Triebscheibe ist eine Anzahl von Hohlkugelabschnitten mit einem Radius R zur Lagerung von Kugelzapfen (nicht gezeigt) auszubilden, die sich an den freien Enden der Kolben der Schrägachsenmaschine befinden. Die konkaven Lagerflächen 2 der Hohlkugelabschnitte sind hinterschnitten, d.h. sie reichen über den jeweiligen Kugel-Äquator A hinaus, so daß sie den Rückzug der Kolben sicherstellen. Der Lagerfl chenbereich

oberhalb des Kugel-Äquators A ist mit dem Bezugszeichen 3 und derjenige unterhalb des Kugel-Äquators mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet. Im unteren Scheitelpunkt P der Lagerfläche 2 ist eine Zentrierbohrung 5 ausgebildet, die den unteren Begrenzungsrand 6 des Hohlkugelabschnittes sowie die Lage einer senkrecht zum Kugel-Äquator A durch den Kugel-Mittelpunkt M verlaufenden Vertikalachse V festlegt.

Die Hohlkugelabschnitte sind auf dem Teilkreis der Kolben mit einem nicht gezeigten Formbohrer unter Bildung von Einsenkungen 7, jeweils mit der Zentrierbohrung 5, möglichst knapp vorgearbeitet. Jede Einsenkung 7 weist einen oberen, zylindrischen Flächenanteil 8, der bis unterhalb des Kugel-Äquators A reicht, sowie einen unteren Flächenanteil 9 in Form einer Kugelzone auf. Die obere Kante des oberen, zylindrischen Flächenanteils 8 ist über eine Anfasung 10 mit der oberen Fläche 11 des Werkstücks 1 verbunden und stellt den oberen Begrenzungsrand 12 der konkaven Lagerfläche 2 dar.

Der untere Flächenanteil 9 der Einsenkung 7 sowie die konkave Lagerfläche 2 weisen jeweils die Form einer Kugelkalotte auf, wenn keine Zentrierbohrung verwendet wird.

Jede Einsenkung 7 ist durch spanende Bearbeitung mittels eines um eine Werkzeug-Drehachse 13 drehbaren Werkzeugs 14 in einen Hohlkugelabschnitt umzuformen. Das lediglich schematisch darge¬ stellte Werkzeug 14 ist auf einem mit Hilfe eines nicht gezeigten Drehantriebs drehbaren Werkzeug-Spannschaft 15 aufgespannt, dessen Längsmittelachse die Werkzeug-Drehachse 13 bildet. Es weist eine Werkzeug-Schneide 16 mit einem Schneidenanteil als Hauptschneide an den Stirnseiten und einer Nebenschneide am Umfang auf. Der Durchmesser d der Schneiden-Umlaufbahn U ist größer als der Durchmesser des Werkzeug-Spannschaftes 15 und so gewählt, daß er gleich der Länge einer Sehne S ist, die sich von einem beliebigen Punkt P auf dem Kugel-Äquator A bis zu einem diametral gegenüberliegenden Punkt P, auf dem unteren Begrenzungsrand 6 erstreckt.

Das Werkstück 1 ist auf einem um eine vertikale Drehachse

drehbaren Rundtisch (nicht gezeigt) mittels einer Spanneinrichtung (ebenfalls nicht gezeigt) so aufgespannt, daß der Teilkreis, auf dem die Einsenkungen 7 angeordnet sind, die Drehachse des Rundtisches schneidet. Die Spanneinrichtung kann um das Zentrum des Teilkreises relativ zum Rundtisch taktweise gedreht werden, um jeweils eine der Zentrierbohrungen 5 der Einsenkungen 7 mit der vertikalen Drehachse des Rundtisches zur Deckung zu bringen. Sobald dies geschehen ist, wird der Rundtisch und damit das Werkstück 1 in Drehung versetzt, beispielsweise im Uhrzeigersinn.

Das Werkzeug 14 ist oberhalb des Werkstücks 1 mittels seines Werkzeug-Spannschaftes 15 in einer um eine horizontale Schwenkach¬ se schwenkbaren sowie horizontal und vertikal verfahrbaren Spanneinrichtung (nicht gezeigt) eingespannt und wird durch entsprechendes Schwenken gegenüber der mit der Drehachse des Rundtisches zusammenfallenden, durch die Zentrierbohrung 5 defi¬ nierten Vertikalachse V mit einem Neigungswinkel oC schräggestellt, der gleich dem Winkel ist, den die Sehne S mit dem Kugel-Äquator A einschließt. Das Werkstück 14 wird mittels eines nicht gezeigten Antriebs im Gegenuhrzeigersinn in Drehung versetzt und dann so weit entlang seiner Werkzeug-Drehachse 13 verfahren, bis der Schnittpunkt Sp der Umlaufbahn U der Werkzeug-Schneide 16 mit der Werkzeug-Drehachse 13 auf der Vertikalachse V liegt, wie dies in der Figur gezeigt ist. Sodann wird das Werkzeug 14 entlang der Vertikalachse V in die Einsenkung 7 eingefahren, bis der Schnittpunkt Sp auf dem Kugel-Äquator A liegt, d.h. bis die Schneiden-Umlaufbahn U mit der strich-punktierten Linie L in der Figur übereinstimmt.

Um nun den Lagerfl chenbereich 4 unterhalb des Kugel-Äquators A durch spanende Bearbeitung der Einsenkung 7 herzustellen, wird das Werkzeug 14 mit einer ersten Vorschubbewegung entlang seiner Werkzeug-Drehachse 13 schräg nach unten bis in eine erste, durch die strich-punktierte Linie S in der Figur angezeigte Endstellung verfahren, in der die Sehne S in der Ebene der Schneiden-Umlauf¬ bahn U liegt. Der Vorschub a ist gleich dem radialen Abstand der Sehne S vom Kugel-Mittelpunkt M.

Sodann wird das Werkzeug 14 durch eine zweite Vorschubbewegung mit dem Vorschub a entlang der Werkzeug-Drehachse 13 mit einem dem Richtungssinn der ersten Vorschubbewegung entgegengesetzten Rich- tungssinn so weit verfahren, bis seine Schneiden-Umlaufbahn U erneut den Kugel-Äquator A berührt und damit die in der Figur durch die strich-punktierte Linie S' angezeigte zweite Endstellung einnimmt, in der die Ebene der Schneiden-Umlaufbahn U eine zweite, zur erstgenannten Sehne S parallel und mit gleicher Länge in der Kugel mit dem Radius R verlaufende Sehne S' enthält. Der Hohlkugelabschnitt ist mit dem gewünschten Radius R = 1/2 (r /h + h) fertiggestellt, wobei r der Radius der Schneiden-Umlaufbahn U und h der Abstand der Sehne S von der Lagerfläche 2, gemessen auf der Mittelsenkrechten der Sehne S, ist.

Während der zweiten Vorschubbewegung kann das Werkzeug in vertikaler Richtung nach oben verfahren und auf diese Weise der Mittelpunkt M des Lagerflächenbereichs 3 mit dem Radius R oberhalb des Kugel-Äquators A gegenüber dem Mittelpunkt M des Lagerfl chen¬ bereichs 4 mit dem gleichen Radius R unterhalb des Kugel-Äquators entsprechend verlagert werden.

Andererseits kann durch Verfahren des Werkzeugs während der zweiten Vorschubbewegung mit einem Vorschub, der etwas größer als der vorgenannte Vorschub a ist, der Lagerflächenbereich 3 oberhalb des Kugel-Äquators A mit einem Radius hergestellt werden, der entsprechend größer als der Radius R ist.

Nachdem die konkave Lagerfläche 2 auf diese Weise fertiggestellt ist, wird das Werkzeug 14 aus dem Hohlkugelabschnitt ausgefahren. Durch taktweises Drehen der Spanneinrichtung gegenüber dem Rundtisch wird die Zentrierbohrung 5 der nächsten Einsenkung 7 mit der Drehachse des Rundtisches zur Deckung gebracht; die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte werden nun wiederholt.

Die Schnittbewegung während beider Vorschubbewegungen setzt sich zusammen aus der Umlaufbewegung der Werkzeug-Schneide 16 und der

Drehbewegung des Werkstücks 1 um die Vertikal achse V. Die gleiche Schnittbewegung kann bei stillstehendem Werkstück 1 durch eine Kreiselbewegung des Werkzeugs 14 um die Vertikalachse V bei Aufrechterhaltung des Neigungswinkels c erzielt werden.

Im Unterschied zur vorstehend beschriebenen Verfahrensweise kann zuerst der Lagerflächenbereich 3 oberhalb und sodann derjenige unterhalb des Kugel-Äquators A hergestellt werden.

Das Einfahren des Werkzeugs 14 in die Einsenkung 7 muß nicht notwendigerweise entlang der Vertikalachse geschehen, sondern kann auch parallel zu derselben vorgenommen werden.