CN101222989B - 用于生产金属环的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于由金属材料生产环(60)的方法和布置，所述环(60)在它们的内圆周上设置有轴向连续的内轮廓(32)并且在它们的外圆周上设置有径向外轮廓(62)，该方法包括下面的步骤：a)提供具有管部分(28)的管(10)，环(60)将由所述管部分(28)生产；b)通过型锻形成管部分(28)的内轮廓(32)，第一轮廓心轴(20)布置在管(10)中，所述心轴(20)的外轮廓(22)与将要形成的环的内轮廓(32)相对应，并且通过型锻工具(14)从外部处理管部分(28)；以及c)精确地通过滚制形成径向外轮廓(62)。

Description

用于生产金属环的方法和装置

技术领域

本发明涉及用由金属材料制成的管生产环的方法及组件，其中，环在它们的内圆周上设置有轴向连续的内轮廓(profile)，在它们的外圆周上设置有径向外轮廓。

背景技术

这样的方法例如从DE 10219441C1中得知。在所述文件中描述的方法用于由处于完全准备好用于磨削的状态的管状或固态材料生产内部和外部成型的环，特别是滚动轴承环和变速箱环。径向外轮廓应该能够通过径向-轴向轮廓管滚制形成。其中，管部分通过使用滚制工具从外侧处理。其间所产生的材料的流动受到沿着轴向作用在所处理的管部分上的反力工具影响。此外，可以在轴向和径向上控制材料的流动，使得可以避免在成型过程中材料被卷入。

为了制造例如同步环，可以同时形成径向内轮廓。对于凸轮联轴器(shifting sleeve)的生产，建议在外轮廓完全被滚制准备好用于磨削之后，以单独的加工步骤来机加工需要的内齿(轴向轮廓)。

发明内容

考虑到上述情况，本发明的目的是为了提供一种用于由金属材料从原材料开始生产环的增强的方法，其中，特别是轴向轮廓可以更容易地生产。

这个目的通过一种用于由金属材料生产环的方法来实现，所述环在其内圆周设置有轴向连续的内轮廓并且在其外圆周设置有径向外轮廓，该方法包括下面的步骤：

a)提供包括管部分的管，环将由所述管部分生产；

b)通过型锻形成管部分的内轮廓，其中，第一轮廓心轴布置在管中，心轴的外轮廓与将要形成的内轮廓相对应，其中，通过使用型锻工具从外部处理管部分；以及

c)通过滚制形成径向外轮廓。

相似地，上述目的通过一种用于由金属材料生产环的组件来实现，具体地讲，通过一种用于执行上述方法的组件来实现，该组件包括：

用于形成内轮廓的型锻装置，其中，型锻装置具有布置在管中的第一轮廓心轴，并且第一轮廓心轴的外轮廓与将要形成的环的内轮廓相对应，其中，型锻装置包括从外部处理管部分的型锻工具，以形成被内部成型的管部分；和

随后的滚制装置，其用于形成外轮廓。

利用本发明的方法和本发明的生产组件，可以以相当低的成本，即通过型锻来生产环的轴向内轮廓。因为用于生产环的金属材料由于所使用的生产径向外轮廓的滚制方法而必须能够流动到一定的程度，所以通常可以应用用于生产轴向内轮廓的型锻方法。

术语“型锻”在上下文中应具有广泛的含义，并且应包括通过径向和/或轴向压力间歇地将材料压制成轮廓心轴的轮廓的所有相似和可选方法。

最后，已经证明的是，生产的轴向内轮廓在随后的用于生产径向外轮廓的滚制步骤中几乎不受影响或者只受很微小的影响，这样，在最有利的情况下，不需要在滚制步骤之后的对轴向内轮廓的后处理。

具体地讲，本发明的环可以为在变速箱中使用的凸轮联轴器或离合器体。

完全实现了本发明的目的。

在本发明的生产方法的可选实施例中，优选的是，在滚制步骤c)之前各个环从内部成型的管部分分离。

在可选实施例中，优选地对内部成型了的管部分执行滚制步骤c)，其中，完成的环随后被切割。

在这个上下文中，由于直到环被完成没有产生大量的单个部件，所以处理是有益的。

此外，有益的是，在型锻步骤b)中，管相对于型锻工具在轴向上移动。

在这个实施例中，轴向内轮廓可以在管部分处以连续的加工步骤形成。可选地，当然也可以想到的是，型锻工具相对于管移动。

此外，有益的是，第一轮廓心轴的外轮廓比管部分的长度短，其中，第一轮廓心轴被浮置地支承，并且其中，在型锻步骤b)中，管部分相对于第一轮廓心轴在轴向上移动。

对于这个实施例，实现了形成一个工件的轴向内轮廓的管部分的长度可以被构造得较长，例如50至70cm。然而，也可以想到的是，将管部分形成得更长，例如2m或更长(理论上没有限制)。

与其它方法相比，由于成型了的管部分的长度相对于管的正常所需的夹持长度更大，所以可以显著地增大基本管的可利用部分。

此外，有益的是，在型锻步骤b)中，第一轮廓心轴支承在轴向上，并相对于型锻工具基本上保持静止。

这里，轮廓心轴被浮置地支承，然而，为了避免死锁，可以提供在轴向上的支承，优选地在管部分相对于第一轮廓心轴运动的方向上支承。

特别有益的是，在滚制步骤c)中，第二轮廓心轴布置在管部分或环中。

通过布置第二轮廓心轴，第二轮廓心轴的外轮廓与管部分或环的已经完成的轴向内轮廓相对应，可以执行滚制步骤，使得材料的流动不影响已经完成的内轮廓的完整性。

显然，在滚制步骤之后，可能需要对轴向内轮廓执行后处理。然而在优选实施例中，根本不需要进一步后处理，在任何情况下都没有通过机加工的后处理。

在本发明的生产方法的另一实施例中，优选地，为了能够在轴向和/或径向上控制材料的流动，在滚制步骤c)中，产生作用在管部分或环上的轴向反力，即产生在与由滚制工具导致的材料的流动方向相反的方向上的力。

对于这个实施例，可以实现，在径向外轮廓的滚制过程中产生径向提升，所述提升超过未滚制的管的外直径。换言之，为了在尽可能小地影响已经完成的轴向内轮廓的同时能够形成在最大外直径和最小外直径之间具有较大差的径向外轮廓，材料可能会产生朝向外侧的径向流动。

即使上述发生产方法是优选的，其中，第一轮廓心轴比将要轴向成型的管部分短，但是根据另一可选实施例，第一轮廓心轴的外轮廓也可以近似或至少与管部分一样长，其中，在型锻步骤b)中，第一轮廓心轴与管一起在轴向上移动或者相对于型锻工具移动。

对于本发明的实施例，通过产生材料向轮廓心轴的径向外轮廓中的流动，通过型锻工具从外侧形成轴向内轮廓。然而，在这个实施例中，轮廓心轴和管部分之间不存在相对速度，使得生产精度可以很高。

在可选实施例中，轮廓心轴被浮置地支承，然而理论上可以想到的是，特别是如果横向进给速度没有被优化调节，在型锻之后，在轮廓心轴处，径向内轮廓的形状略微改变。

在本发明的生产组件中，在第一可选变型中，优选的是，第一轮廓心轴的外轮廓比管部分的长度短，其中，第一轮廓心轴相对于管被浮置地支承。

在滚制装置中，优选地提供反力工具，该反力工具包括邻接部分，利用该邻接部分，可以在与由滚制工具导致的材料的流动方向相反的方向上产生作用在管部分或环上的轴向反力。

反力工具优选地与第二轮廓心轴一体地形成。

在本发明的生产组件中，进一步优选的是，提供用于将各个环从管部分分离的分离装置。

为了这个目的，可以使用用于径向切割各个管的分离装置，例如回转工具或铣削工具、磨削工具、锯等。

因此，分离装置可以布置在滚制装置的前面，以将各个只在它们的内圆周被成型的环提供到滚制装置。

作为另一选择，分离装置也可以布置在滚制装置处，或者布置在滚制装置的后面，以从管部分切割各个环，所述环在其内圆周以及外圆周处已被成型。

显然，上述特征以及下面将解释的特征不仅仅以给定的组合来使用，而且在不脱离本发明的范围的情况下，也可以以其它组合或单独使用。

附图说明

本发明的实施例示出在附图中，并且在下面的描述中详细地解释。

图1示出了金属材料制成的圆柱形管，该管适合作为本发明的生产方法的基本工件；

图2是本发明的生产组件的型锻装置的示意性纵向剖视图；

图3示出了具有以图2的型锻装置生产的轴向内轮廓的管部分的立体图；

图4是本发明的生产组件的滚制装置的示意性纵向剖视图；

图5是本发明的生产组件的滚制装置的可选实施例的示意性纵向剖视图；

图6是用于本发明的生产组件的型锻装置的可选实施例的示意性纵向剖视图；

图7是根据本发明生产的离合器体的平面图；和

图8是沿着图7中的线VIII-VIII截取的示意图。

具体实施方式

在图1中，作为用于本发明的生产方法的基本工件的圆柱形管通常用10表示。基本管10在它的内圆周以及它的外圆周没有成型，并且由适于在型锻装置和滚制装置中处理的金属材料制成。在任何情况下，金属材料能够流动到一定程度，其中显然的是，在处理过程中可以加热材料。

根据本发明的生产方法，管10应被重新成形为在其内圆周具有轴向内轮廓并且在其外圆周具有径向外轮廓的多个环，特别是用于变速箱的凸轮联轴器。

图2示出了根据本发明的生产组件中的型锻装置12的示意性纵向剖视图。

型锻装置12包括带有型锻爪16的型锻工具14，以本质上公知的方式，爪从径向外侧作用到管10上。

型锻装置12用于在基本管10上产生轴向内轮廓，例如以齿的形式。

为了这个目的，第一轮廓的心轴20支承在型锻装置12中。

轮廓心轴20包括在轴向上较短的部分，所述部分包括心轴的外轮廓22。外轮廓22具有与将在管10上产生的内轮廓相对应的形状。

此外，第一轮廓心轴20包括圆锥形部分24，该圆锥形部分24在轴向进给方向26上布置在心轴的外轮廓的前面。

在型锻工艺中，基本管10的直径发生一定的缩小，并且锥形部分24的轴向前端适于基本管10的内圆周，由此锥形部分的后端适于心轴的外轮廓22的减小的直径。

第一轮廓的心轴20浮动地支承在管10中，即它相对于型锻工具14保持基本上静止。管10相对于型锻装置12在轴向26上插入。于是，在型锻工具14内执行管10的内圆周的成型。这里，特别是为了避免死锁等，第一轮廓心轴20可以通过可选的支承装置27在轴向上支承。

在型锻装置12中，管10的管部分28设置有轴向内轮廓，其中管部分28比心轴的第一外轮廓的外轮廓22长很多。例如，管部分28可以具有50或60cm的长度，甚至可能为2m或更长(理论上没有限制)。

于是，基本管的主要部分(管部分28)可以被成型。只在管10的一端或两端，由于轴承点而通常没有成型或者非可用的成型。

图3示出了以型锻装置12生产的管部分30，所述管部分设置有轴向内轮廓32。

内部成型了的管部分30现在可以被提供到用于生产径向外轮廓的滚制装置。可选地，也可以例如通过图3中示意性示出的分离装置34将各个内部成型了的环36从内部成型了的管部分30中分离。分离可以例如通过回转切割等来执行。

图4示出了根据本发明的生产组件的滚制装置40的示意性纵向剖视图。

滚制装置40布置在型锻装置的下游。在滚制装置40中，内部成型了的管部分30被用作基本工件。在内部成型了的管30处，将被生产的环的径向外轮廓被滚制，其中，完成的环随后例如通过也在图4中示意性示出的分离装置34a从内部成型了的管30分离。

接着，内部成型了的管部分30的另一部分可以被滚制，以生产另一个环，该环随后也被分离。

基本上，可以如文档DE 10219441C1中所述的那样构造和操作滚制装置40。因此，这个文档公开的内容通过引用包含于此。

滚制装置40包括至少两个辊子42，所述辊子42在围绕轴线的滚制运动44中是可旋转的，其中，所述轴线平行于被夹持的管部分30的纵轴延伸。

另外，辊子42分别将径向压力施加到管部分30上，如参考标号44示意性所示。

管部分30的一端通过卡盘46夹持，并通过卡盘46围绕它的纵轴线旋转，如参考标号48示意性所示。

然而，与文档DE10219441C1的区别在于，管部分30具有轴向内轮廓32，该内轮廓32在滚制过程中受到的影响越小越好，理想地不受任何影响。

为此目的，在滚制装置40中设置第二轮廓心轴50。第二轮廓心轴50的第一部分的外轮廓52与管部分30的轴向内轮廓相对应。

此外，第二轮廓心轴50包括邻接部分54，邻接部分54的直径大于外轮廓52的直径。邻接部分54在轴向上与管部分30的自由端邻接。另外，轮廓心轴50可以在轴向上运动，如参考标号56示意性所示。因此，第二轮廓心轴50同时形成为反力工具并被构造成将轴向力施加到被滚制的部分上，所述力适于控制材料的流动，即在轴向上的流动，如参考标号58所示，以及在径向上的流动，如参考标号59所示。

结果，通过对内部成型了的管部分30的部分，即对各个环的径向外轮廓(或者可选地同时对多个环的径向外轮廓)进行滚制处理，在滚制装置40中生产出径向外轮廓62。在滚制工艺之后，将完成的环60分离，即通过示意性示出的分离装置34a来分离。

通过在滚制工艺中将轴向压力施加到管部分30上，可以在轴向和/或径向上控制材料的流动，其中，可以最终产生径向外轮廓62，径向外轮廓62的外圆周在局部可以大于只内部成型了的管部分30的外圆周。

在所示的实施例中，在其内圆周被轴向地成型并且在其外圆周被径向地成型的环60可以例如被用作车辆变速箱的凸轮联轴器。

图5示出了滚制装置的可选实施例40’。

滚制装置40’的结构和功能与图4中的滚制装置40的结构和功能相对应。区别仅在于，滚制装置40’被构造成滚制事先已经从内部成型了的管部分30分离的内部成型了的环36(图3)。

在环的与邻接部分54’相对的一侧，可以设置另外的反力工具66，该反力工具66在轴向上可移动，如参考标号68所示。于是，环可以从两侧受影响，以控制材料的流动。

图6示出了用于生产内部成型了的管部分30’的型锻装置12’的可选实施例。

型锻装置12’的结构和功能与图2中的型锻装置12的结构和功能相对应。下面，只讨论区别之处。

在型锻装置12’中，第一轮廓心轴20’包括具有外轮廓22’的部分，外轮廓22’的长度与将被形成的管部分30’相对应。

这里，第一轮廓心轴20’被夹持在卡盘70中，卡盘70与管10一起在轴向上被向型锻装置14’进给。

结果，具有轴向内轮廓的管部分30’在型锻装置12’中被型锻，其中，管部分的长度近似与第一轮廓心轴20’的外轮廓22’的长度相对应。

与包括浮置的第一轮廓心轴20的方法(图2)相比，在这种情况下，可以看出的是，基本管10的特定部分(在其端部)是不可利用的，并且在管部分30可以被进一步处理之前必须被分离。

在图7和图8中，示出了根据本发明的方法生产的离合器体80。

根据本发明，离合器体80设置有轴向内轮廓32”和径向外轮廓62”。轴向内轮廓32”用于将主体滑动到相应的齿上，例如变速箱的自由轮上。径向外轮廓62”被构造使得离合器体80例如通过焊接可容易地联接到自由轮。因此，径向外轮廓62”包括径向凸缘部分。

此外，外齿部分82设置在离合器体80上，包括另外的外齿，凸轮联轴器的内齿可以插入到所述外齿中，以获得离合器体80(连接到离合器体80的自由轮)和变速箱轴之间的配合，此处，凸轮联轴器被轴向可移动地支撑，而不是固定的。

Claims (16)

1.一种用于由金属材料生产环(60)的方法，所述环在它们的内圆周上设置有轴向连续的内轮廓(32)并且在它们的外圆周上设置有径向外轮廓(62)，该方法包括下面的步骤：

a)提供包括管部分(28)的管(10)，环(60)将由所述管部分(28)生产；

b)通过型锻形成管部分(28)的内轮廓(32)，其中，第一轮廓心轴(20)布置在管(10)中，心轴的外轮廓与将要形成的内轮廓(32)相对应，其中，通过使用型锻工具(14)从外部处理管部分(28)；以及

c)通过滚制形成至少一个环(60)的径向外轮廓(62)。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其中，在滚制步骤c)之前，各个环(36)从内部成型了的管部分(30)分离。

3.根据权利要求1所述的生产方法，其中，对内部成型了的管部分(30)执行滚制步骤c)，然后将所生产的环(60)分离。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的生产方法，其中，在型锻步骤b)中，管(10)相对于型锻工具(14)在轴向(26)上移动。

5.根据权利要求1所述的生产方法，其中，第一轮廓心轴(20)的外轮廓(22)比管部分(28)的长度短，其中，第一轮廓心轴(20)被浮置地支承，并且其中，在型锻步骤b)中，管部分(28)相对于第一轮廓心轴(20)在轴向上移动。

6.根据权利要求1所述的生产方法，其中，在型锻步骤b)中，第一轮廓心轴(20)支承在轴向上，并且相对于型锻工具(14)基本上保持静止。

7.根据权利要求2所述的生产方法，其中，在滚制步骤c)中，第二轮廓心轴(50)分别布置在管部分(30)或环(36)中。

8.根据权利要求2所述的生产方法，其中，为了在轴向和/或径向上控制材料的流动(58、59)，在与材料的流动方向相反的方向上产生分别作用在管部分(30)或环(36)上的轴向反力(56)。

9.根据权利要求1所述的生产方法，其中，第一轮廓心轴(20’)的外轮廓(22’)近似与管部分(28)一样长，并且其中，在型锻步骤b)中，第一轮廓心轴(20’)与管(10)一起在轴向(26)上移动。

10.一种用于由用金属材料制成的管(10)生产环(60)的组件，所述环(60)在它们的内圆周上设置有轴向连续的内轮廓(32)并且在它们的外圆周上设置有径向外轮廓(62)，用于执行如权利要求1至9中任一项所述的方法，该组件包括：

用于形成内轮廓(32)的型锻装置(12)，其中，型锻装置(12)具有布置在管(10)中的第一轮廓心轴(20)，并且第一轮廓心轴(20)的外轮廓(22)与将要形成的环(60)的内轮廓(32)相对应，其中，型锻装置(12)包括从外部处理管部分(28)的型锻工具(14)，以形成被内部成型的管部分(30)；和

随后的滚制装置(40)，其用于形成外轮廓(62)。

11.根据权利要求10所述的生产组件，其中，第一轮廓心轴(20)的外轮廓(22)比管部分(28)的长度短，其中，第一轮廓心轴(20)被相对于管(10)浮置地支承。

12.根据权利要求10所述的生产组件，其中，滚制装置(40)包括第二轮廓心轴(50)，第二轮廓心轴(50)的外轮廓(52)与管部分(30)的所生产的内轮廓(32)相对应，当形成外轮廓(62)时，第二轮廓心轴(50)分别插入到内部成型了的管部分(30)或环(36)中。

13.根据权利要求12所述的生产组件，其中，第二轮廓心轴(50)形成为包括邻接部分(54)的轴向可移位的反力工具(50)，利用邻接部分(54)，在与材料的流动方向相反的方向上产生分别作用在管部分(30)或环(36)上的轴向反力(56)，以控制材料(58、59)在轴向和/或径向上的流动。

14.根据权利要求10或12中任一项所述的生产组件，包括用于将各个环(36、60)从管部分分离的分离装置(34)。

15.根据权利要求14所述的生产组件，其中，分离装置(34)布置在滚制装置(40)的前面。

16.根据权利要求14所述的生产组件，其中，分离装置(34a)布置在滚制装置(40)处或者布置在滚制装置(40)的后面。

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