CN113015585B - 工件冷压加工成形装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过冷压加工工件(1)来制造具有仿形结构的异型体的方法，该工件包括纵轴线(Z)且在加工区域(11)中包括例如圆柱形外表面(11a)，该外表面沿着该纵轴线(Z)延伸且该仿形结构(P)要被产生于其中。在此，该工件(1)执行绕着该纵轴线(Z)的回转运动(R1)且通过工具(2)在其中该工具(2)的工作区(21)与该加工区域(11)接触的多次成形切进中被加工。该工具(2)通过工具固定装置(5)来保持，且该工具固定装置(5)绕着旋转轴线(W)被旋转地安装在绕转体(8)中并且被驱动以实施绕该旋转轴线(W)的转动(R5)，并且通过绕转体(R8)被驱动以实施绕转运动(8)。在此，该工件(1)的回转运动(R1)与该工具固定装置(5)的绕转运动(R8)同步，第一工具固定装置(5)的转动(R5)与该工具固定装置(5)的绕转运动(R8)同步。

Description

工件冷压加工成形装置和方法

技术领域

本发明涉及尤其是通过冷压加工(也称为冷变形)例如对旋转对称的实心或中空部件仿形的领域。本发明涉及工件冷压加工成形装置和方法。

背景技术

用于以冷压加工方式来仿形(profiling)实心或中空部件的不同方法在现有技术中是已知的。

例如，已知通过装置仿形非成形金属片材部件而以单一步骤来使中空部件仿形化，该装置包括分布于周围的许多工具且在将该金属片材部件插入至该装置时这些工具切进至该金属片材部件的要在其中产生仿形间隙之处。例如从DE102014002971A1中已知一种用于制造内齿和/或外齿的罐状金属片材部件的相应方法件(具有延伸向该罐的中间轴线的齿部)。

这种方法的缺点在于它们非常不灵活，因为例如该仿形间隙形状的改变会造成需要所有工具的更换，并且对于具有其它直径的金属片材部件的加工的重新构造需要产生新的相应调适的装置。

在其它冷压加工方法中，工件是通过被驱动以实施绕转运动的工具以锤击方式周期性地加工以产生仿形结构，例如从WO2005/075125A1中已知。此方法在其应用中是非常灵活的，因为对于其它产品的重新构造或改变产品规格可能以非常低代价而实行。另一方面，从WO2005/075125A1中已知的该方法会因为工具的绕转运动而无法容易地使仿形结构达到以最大程度紧靠近于径向朝外突出的肩部的连续性。

例如从WO2007/009267A1已知一种方法，该方法允许要在工件中产生的仿形结构紧靠近于(直达至)工件的向外突出肩部。在该方法中，其描述提供安坐在外成形芯轴上的圆柱形薄壁中空部件，以冷压加工方式具有基本上平行于中空部件的纵轴线延伸的仿形结构，这是通过至少成形工具从径向外侧朝向中空部件的纵轴线以突然锤击方式作用在中空部件上来实现。在此，成形工具以振荡方式在垂直于纵轴线的方向上作用在中空部件的表面，由此径向运行线性往返运动。在给定恒定的径向进给深度的情况下，成形工具相对于中空部件轴向移位，直到达到期望的仿形结构长度，其中该中空部件的加工可起始于中空部件的向外突出肩部。

考虑到对表面质量的特别高的要求，其可能需要在根据WO2007/009267A1的方法之后来实施中空部件的后加工，因为该中空部件的每次切进仅由该成形工具在短轴向区段中加工，这可造成轻微的鳞状粗糙度。

发明内容

本发明的目的是要提供一种用于制造具有仿形结构的异型体的方法，及其相应的装置，其不具有上述的缺点。

例如，应该能够以简单且便宜的方式来重新构造该方法或该装置，以用于制造其它产品或用于实现改变产品规格。

本发明的另一可能目的是允许产生特别高表面质量的仿形结构。

本发明的另一可能目的是允许特别高生产率地产生仿形结构。

本发明的另一可能目的是允许仿形结构紧靠近于工件突出部，例如紧靠近于该工件的要被成形的向外突出肩部。

本发明的另一可能目的是允许仿形结构位于在两个仿形定界结构之间且直达至该两个仿形定界结构。

这些目的的至少一个可通过下文描述的装置和/或方法来实现。

在此方法中，工具固定装置和由该工具固定装置保持的工具被驱动以实施复合运动，其包括至少两个分量，特别是绕转运动(例如沿着绕转路径，类似于行星)以及绕着其自身轴线的转动。在此，这两个运动彼此同步。绕转运动可为周期运动。可提供相应的驱动装置来产生转动。

通过绕转运动，工具固定装置以及该工具可被周期性地引导至要被加工的工件，并且能以仿形方式在工件上作用，且其再次从工件移开，以便后续再次接近工件等等。例如，工具可在每次绕转(或者每两次或每三次绕转)与该工件成形切进一次。

通过绕着其自身轴线的转动与该绕转运动一起，该工具可在工件上实施工具运动，该工具运动包括滚动运动。该工具因此可包括工作区，其在该工件的加工区域中执行至少部分地滚动运动。该工具运动可包括滚动和滑动运动分量。

工具与工件的切进因此可在持续时间期间周期性地发生(由于绕转运动)，且在此持续时间内，其中该工具(更精确而言：该工具的工作区)与该工件接触，该工具绕着工具固定装置的旋转轴线旋转，使得(在上述持续时间期间)该工具的运动(工具运动)在该工件上发生。因此，在成形切进期间，工作区的不同位置连续地与加工区域的不同位置接触。举例来说，这不同于如例如从上述WO2005/075125A1和WO2007/009267A1中已知的锤击加工，其中仅在工具与工件之间发生准瞬间接触，且在工具与工件切进处该工具的整个工作区同时地与该工件接触。

由此可实现高表面质量，因为该工件在单次切进期间可沿着要产生的轴向仿形结构延伸部的大部分来加工。特别是，工件的加工主要沿着要产生的轴向仿形结构的整个延伸部可在单次切进期间发生。因此，可以避免根据WO2007/009267A1对表面质量给予特别高要求的方法中所需要的后加工，因为该加工不是由沿着轴向仿形结构延伸部的许多单独的加工步骤组成，所述加工步骤可彼此轴向移位且仅很小程度地彼此重叠。由此也可实现较高生产率，因为所要实施的工具切进数量显著减少。

并且由于绕着其自身轴线的转动连同上述同步，可以实现该工具在期望或预定方位角取向的情况下与该工件切进，例如总是在相同方位角取向或更精确地说：总是在相同的方位角范围内。工具的方位角取向的改变(由工具固定装置所施加)在每次切进期间考虑上述转动会占用空间；且该方位角取向会随着切进的持续时间而改变，例如以与该工具每次切进相同的方式。

例如，工具固定装置的转动是与该工具固定装置的绕转运动同步，使得在每次成形切进中该工具运行通过相同的方位角取向。

在本文中，术语方位角及按方位角是关于工具固定装置的旋转轴线，除非另有相反陈述。

同步允许具有非旋转对称形状(当工具安装在工具固定装置中时相对于上述旋转轴线)的工具的有用应用。特别是，可应用包括仅在方位上延伸过扇区的工作区的工具。该工具可因此为扇形工具。这例如是不同于从WO2005/075125A1已知的旋转对称工具。

例如，该工具可端接于工作区之后或相对于工作区在径向方向上(相对于上述旋转轴线)后退。因此，可存在自由区域，其在邻近该工作区的方位范围内延伸。

这样的扇形工具适于产生直达至工具突出部的仿形结构。这不同于从上述WO2005/075125A1中已知的旋转对称工具且关于此该工作区延伸于整个周边，而且其也不执行限定的、更不用说同步的转动。在本文中提出的工具可包括工作区，其(关于旋转轴线)具有非旋转性对称形状。

邻近于工作区且其中工件突出部(例如工件肩部)具有空间的自由区域在实行切进之后可由于工具固定装置绕着其自身旋转轴线的旋转而面向工件，使得通过该扇形工具的工具突出部的成形可以被避免。

该工具因此可如所述的至少部分地滚动方式由每次切进来成形该工件，直到达到工作区的(方位)端部，并且接着进一步绕着旋转轴线旋转，以使工件突出部在上述自由区域中找出空间(不用使该工件突出部与该工具接触)。

该转动可例如在完整绕转期间或以连续方式来发生。由此，可以实现工具固定装置的转动与工具固定装置的绕转运动的良好同步能力。

例如，两种运动的同步能够机械式地实现。因此可针对该同步提供机械同步装置。然而，上述运动也能以不同方式彼此同步，例如电气地，因此通过电子同步装置。

在一些实施例实例中，上述同步装置(下文中也称为第二同步装置)包括行星齿轮传动机构。例如，其可包括齿圈以及在该齿圈中运行的行星齿轮，其中该行星齿轮可代表工具固定装置的部件或至少固定地连接至工具固定装置或与工具固定装置绕着旋转轴线的转动一起旋转，以及也参与在上述绕转运动中。行星齿轮的轴线可与旋转轴线同轴。

另一方面，行星齿轮传动机构也可驱动工具固定装置以进行绕着其旋转轴线的转动。上述用于产生工具固定装置绕着其旋转轴线的转动的驱动装置因此可包括行星齿轮传动机构。

因此可提供行星齿轮传动机构，其同时地产生工具固定装置绕着其旋转轴线的转动且将该转动与工具固定装置的绕转运动同步。

例如上述行星式绕转运动可通过绕转体而施加在工具固定装置上。工具固定装置可安装在绕转体中，尤其可旋转地绕着其旋转轴线安装。绕转体可例如执行沿着绕转体轴线的旋转，且该工具固定装置的旋转轴线是与绕转体轴线隔开的，使得旋转轴线执行大致上沿着圆形路径的绕转运动。

如果提供上述行星齿轮传动机构，则该绕转运动可产生由该行星齿轮传动机构所施加的工具固定装置的转动。对此，绕转体轴线可同轴地对准于齿圈的轴线。因此，上述用于产生工具固定装置绕着其旋转轴线的转动的驱动装置因此可包括绕转体以及行星齿轮传动机构。同样地，用于驱动绕转体以进行其绕着其绕转体轴线的旋转的驱动轴杆可属于上述驱动装置。

除绕转体之外，用于驱动绕转体以进行其绕着其绕转体轴线的旋转的驱动轴杆也可属于用于产生绕转体的运动的驱动装置。

此外，可提供工具或其工具固定装置的径向进给(垂直于工件或保持该工件的工件固定装置的纵轴线)，使得能够在加工过程中实现工具与工件的越来越深入的切进。工具可径向进给直到抵达所要的仿形结构深度。

例如，该径向进给可通过绕转体或特定是该绕转体的绕转体轴线被移向纵轴线来实现，因此在此情况中经历径向前进。

例如，绕转体可安装在成形头中，尤其安装在该成形头中，以便绕着其绕转体轴线旋转，且该成形头可驱动以朝向纵轴线移动。因此，该绕转体在其绕着其绕转体轴线旋转的同时可通过用于径向进给的驱动装置而朝向纵轴线移动。而且该绕转体轴线因此可被朝向纵轴线移动。

由此，该工具的所描述的复合运动可进一步包括一分量，具体地为所描述的运动(进给运动)，其径向运行至纵轴线。工具固定装置的旋转轴线因此可执行由叠加在圆心的线性运动上的圆形运动所造成的运动，尤其是，其中该线性运动发生在由该圆形运动所界定的平面中。

此外，工件或工件固定装置绕着纵轴线的回转运动可被设想为例如由适当的驱动装置所产生，例如，通过扭力马达，使得工件可通过该工具在分布于工件的周边上的不同位置处被加工。因此可通过该工具来产生所要产生的仿形结构的不同仿形间隙。如下文将进一步阐述的，可提供多个工具，使得单一工具(或各工具)并不一定用于形成该仿形结构的所有的仿形间隙。除此之外，可设想该工具与该工件在沿着工件的周边的各位置处(在该处要产生仿形结构的仿形间隙)切进，且因此有助于仿形结构的所有仿形间隙的形成。

上述回转运动可包括变化的(尤其至少分段周期性变化的)旋转速度。上述回转运动可例如是间歇性旋转。

可以设想工件或工件固定装置的回转运动的旋转速度包括较高旋转速度及较低旋转速度的连续阶段。特别是，工件通过工具的加工可在较低旋转速度阶段期间发生。在较低旋转速度阶段中工件在工具的切进期间更缓慢旋转或工件缓慢旋转更久或处在停顿，则所要实现的最终产生仿形结构的高精度更佳。

例如，可以设想该工具在回转运动的这些阶段中加工该工件，其中该工件处在停顿状态。例如，可以设想该工具在工件的间歇性旋转的旋转停顿的阶段中加工该工件(旋转停顿具有的旋转速度为零)。

可想到工件固定装置的回转运动与工具固定装置的绕转运动同步。由此可确保工件的加工总是沿着工件的周围在相同位置处再次占用空间。

例如相应的同步装置(也被进一步称为第一同步装置)可以是电子同步装置。

在前述具有行星齿轮传动机构及绕转体的实施例中，第一同步装置可例如同步用于工件或工件固定装置的旋转的驱动装置与用于驱动绕转体进行其绕着其绕转体轴线旋转的驱动轴杆。

特别是，该方法因此可以是一种用于通过冷压加工工件来制造具有仿形结构的异型体的方法，其中该工件可包括纵轴线且在加工区域中包括外表面，其中该仿形结构要被产生于该外表面中。该外表面可沿着纵轴线延伸。特定是，该外表面可与纵轴线同心，例如圆锥形或圆柱形。然而其它外表面形状也是可行的，例如多边形，例如具有棱形加工区域。

在此，该工件执行绕着纵轴线的回转运动。而且该工件(尤其上述外表面)通过工具在连续地实施的多次成形切进中被加工，在各成形切进中，该工具的工作区与该加工区域接触。相应的工具运动已于上述中描述。

该工具由工具固定装置保持，且该工具固定装置被安装在绕转体中，以便可绕着该工具固定装置的旋转轴线旋转，且被驱动以实施绕着其旋转轴线的转动。且该工具固定装置通过该绕转体驱动以实施绕转运动；特别地，该工具固定装置通过绕转体驱动以实施沿着绕转路径的运动。

此外，可以设想：

-工件的回转运动与工具固定装置的绕转运动同步；以及

-工具固定装置的转动与工具固定装置的绕转运动同步。

特别地，可以设想该工件的回转运动是与该工具固定装置的绕转运动同步，使得在分布于该工件的周围的不同位置处发生多次成形切进。如果要产生外仿形结构，则上述位置可以是该仿形结构的仿形间隙要被产生之处的位置。如果要通过该方法产生该工件的内仿形结构，则该位置可以是位于在要被产生的该内仿形结构的相邻仿形间隙之间的位置。

特别是，也可以设想工具固定装置的转动是与该工具固定装置的绕转运动同步，使得在每次成形切进中该工具运行通过相同的方位角取向。

如果工具固定装置的转动与该工具固定装置的绕转运动同步而使得在各自成形切进期间该工具运行通过的方位角取向在每次成形切进中是相同的，则例如便可以产生直达至仿形定界结构(例如工件突出部)的仿形结构。

该方法也可视为用于成形工件的方法和/或用于在工件中产生仿形结构的方法。

该工件可为中空部件，尤其是旋转对称性，例如圆柱形中空部件。

该工件可为实心部件，尤其是旋转对称性，例如圆柱形实心部件。

该工件可为金属工件。

加工区域可为在其中要产生仿形结构的区域(因此是要被成形的区域)。该加工区域可为工件的轴向有限区段，例如管状或杆状工件的端件。

该工件可包括连接至该加工区域的第二区域。该第二区域可包括邻近于该加工区域的仿形定界结构，例如工件突出部，其至少在绕纵轴线的(方位角)角度区域具有大于在加工区域中邻近于工件突出部的外表面的径向延伸部的径向延伸部。该仿形定界结构可为仿形结构障碍，例如工件肩部。

仿形定界结构可形成该仿形结构的端部或划界。

在加工区域中的外表面可例如是旋转对称的，例如圆柱形或圆锥形。然而，该外表面也可具有不同于此的设计，例如为多边形方式。

该仿形结构可为外仿形结构。这可产生在中空部件中或实心部件中。例如，在中空部件的例子中，其也可例如用于同时产生外仿形结构和内仿形结构，例如，如果设想到该工件在其加工区域中被安座在外成形芯轴上。此外，也可在中空部件中产生内齿部而不同时产生外齿部。也可设想该工件在其加工区域被安座在外成形芯轴上。

该仿形结构可包括分布于周边上(尤其例如均匀地分布于周边上)的许多仿形间隙(工件在加工区域中的深入部)。然而，该仿形间隙也可不规则地分布于周边上。

工具固定装置的绕转运动可为连续运动且尤其以恒定速度进行。

工具固定装置的转动可为连续运动且尤其以恒定旋转速度进行。

特别地，上述两个速度彼此可具有恒定比。

该绕转运动可为圆形运动。

描绘该工具固定装置的运动的轨迹(运动路径)可由该绕转运动与垂直于纵轴线的运动(径向运动)的叠加所产生。

在一些实施例中，绕转体执行绕着绕转体轴线的旋转。工具固定装置的绕转运动可由此产生。工具固定装置的绕转运动可发生在垂直于绕转体轴线的平面中。

绕转体轴线与旋转轴线可彼此平行取向。

工具固定装置的绕转运动可发生在该纵轴线与其平行取向的平面中。

绕转体的旋转可包括连续运动且尤其具有恒定旋转速度。而且工具固定装置的转动可为连续运动且尤其具有恒定旋转速度。并且上述两个旋转速度彼此可具有暂时恒定比。这两个旋转速度的同步可通过行星齿轮传动机构的实例来实现，如上所述。

该行星齿轮传动机构可包括齿圈和在该齿圈中运行的行星齿轮。该行星齿轮可为该工具固定装置的部件。而且可与其一起执行该转动。行星齿轮的位置可相对于工具(其被保持在工具固定装置上)的位置被固定。

齿圈可被固定在成形头中，其中该绕转体被安装(尤其可旋转地安装)在该成形头中。

该成形头可为用于接收或安装装置的部件的承载外壳。例如：

-该绕转体可被安装，尤其可旋转地安装；

-用于该绕转体的旋转的驱动装置可被安装，和

-齿圈(假设存在)可被固定，

在该成形头中。

此外，该成形头可主动地连接至用于径向进给的驱动装置，例如线性驱动装置。

也可提供两个成形头，各自具有至少一个工具，例如，第一工具在第一成形头中且第二工具在第二成形头中。这些可相对于纵轴线而彼此成相对布置，例如相对于包括该纵轴线的平面成镜像。

该两个成形头(尤其包括装置部件(诸如绕转体及齿圈)被设置在其中)可具有同样的设计或依照相同规格制造，其中装置部件的运动是相对于含有该纵轴线的平面成镜像运行。

两个上述工具的各自绕转运动可彼此不同，尤其相对于含有该纵轴线的平面彼此成镜像运行。在此，两个上述工具的各自绕转运动可发生在同一平面中。

(第一成形头)的第一工具的绕转运动因此可与(第二成形头)的第二工具的绕转运动同步化，使得两个上述工具的成形切进各自同时地发生。

工件固定装置的机械载荷可由于(镜像)对称构造而保持很低，因为被定向至纵向轴线的各个力基本上彼此相互抵消。

可基于其它理由或在其它位置(如在相同的成形头中)提供多个工具。

在一方面，单一工具固定装置可保持两个或更多个工具，例如使得其工作区相对于工具固定装置的旋转轴线方位地均匀分布。

例如，这些工具可在连续绕转期间以交替方式与工件成形切进。

可由此造成个别工具使用寿命延长。

另一方面，可提供两个或更多个工具固定装置(各保持(至少)一个工具)。这些工具固定装置的绕转运动例如可描绘相同的绕转路径；且这些工具固定装置可沿着绕转路径均匀地分布。例如，这些工具固定装置可相对于绕转体轴线方位地均匀分布。

例如，每个工具固定装置的绕转体的每个旋转绕转可与该工件发生一次切进。

由此(给定该绕转体的相同数量的绕转)，每次有多次切进且因此可实现工件的更快速加工。在绕转体的旋转周期期间可发生N次成形切进，其中N指定各自具有(至少)一个工具的工具固定装置的数量。

如果N指定各自具有n个工具的工具固定装置的数量且提供两个相同(例如成镜像)构造的冲压头，则例如用2•N•n个工具来进行工件的加工。

该工具或至少其工作区可例如依照相同规格来制造。

该工具可为滚动冲头。

(按方位角)连接至工作区的工具可包括凹部，例如指向朝内的肩部。自由区域可由此处开始，所述自由区域例如在进行切进之后提供给工件突出部的空间，使得这未由该工具成形。

在自由区域中，由工具固定装置安装的工具可相对于工作区径向后移。

在切进期间通过垂直于纵轴线的工作区的区段中，工具具有的形状对应于所要产生的仿形结构的仿形间隙的形状的负形。特别地，这在仿形结构是或包括外仿形结构时可提供。也可选择性地与该外仿形结构同时产生内仿形结构，或者也可不产生。

工作区可定义为工具的区域，其中该工具与工件(直接)接触。

如果工具由工具固定装置保持，则工具与工具固定装置可具有彼此恒定的相对位置。工具可与相关联的工具固定装置一起旋转。而且如果提供行星齿轮(其是工具固定装置的部件)，则工具相对于行星齿轮的相对位置也可为恒定的。

工具可为工具嵌件的部件，该工具嵌件可被固定至工具固定装置。

该装置可为通过冷压加工工件来制造具有仿形结构的异型体的装置。对此，该装置可包括：

-工件固定装置，其可绕着其纵轴线旋转，用于保持该工件；

-驱动装置，用于产生该工件固定装置绕着该纵轴线的回转运动，尤其其中该回转运动是间歇性的，也就是具有交替的停顿的时间期间及回转运动的时间期间；

-绕转体；

-工具固定装置，用于保持工具，尤其其中该工具固定装置安装在该绕转体中，以便可绕着该工具固定装置的旋转轴线旋转；

-驱动装置，用于产生该工具固定装置绕着其旋转轴线的转动；及

-驱动装置，用于产生该绕转体的运动，由此该工具固定装置可被驱动以尤其沿着绕转路径实施绕转运动。

该装置可进一步包括：

-第一同步装置，用于同步该工具固定装置的该转动与该工具固定装置的该绕转运动；及

-第二同步装置，用于同步该工具固定装置的该转动与该工具固定装置的该绕转运动。

用于产生该工具固定装置绕着其旋转轴线的旋转力矩的驱动装置可至少部分地与该第二同步装置相同。例如，在一方面，上述行星齿轮传动机构可为该驱动装置的部件，由此其可将绕转体的运动转换成工具固定装置的转动，且在另一方面，其可为第一同步装置的部件(或相应于第一同步装置)，由此其可将工具固定装置的转动耦合至工具固定装置的绕转运动。

用于产生绕转体的运动的驱动装置可例如包括驱动主轴。这也可为用于产生该工具固定装置绕着其旋转轴线的旋转力矩(例如，通过行星齿轮传动机构施加)的驱动装置的部件。

该绕转体可以尤其可旋转地安装在成形头中。此外，这可通过驱动装置而被驱动朝向纵轴线以进行径向进给运动。例如，该驱动装置可为用于成形头的运动的驱动装置，该运动是垂直地运行至纵轴线。

第一同步装置和第二同步装置可为同一同步装置或者彼此完全不同或部分不同。

第一同步装置可被构造成确保第一工具固定装置的绕转运动的绕转频率相对于工件的回转运动的速度为固定(不随时间改变的)比率。

第二同步装置可被构造成确保工具固定装置的绕转运动的绕转频率相对于工具固定装置的转动的速度为固定(不随时间改变的)比率。

该装置可被构造成使得工件的冷压加工可通过多次连续地实施的成形切进而发生。这可以是同一工具的切进或也可以是几个工具的切进。

并且该第一同步装置可被构造成同步工件固定装置的回转运动与工具固定装置的绕转运动，使得在分布于该工件的周边的各个不同位置处发生多次成形切进。

该装置也可被构造成使得工具(如同一工具或者也可为多个工具)的工作区与加工区域在每次成形切进中相接触。该工具(更明确而言：该工作区)在此可在外表面上(在加工区域中)滚动。在每次成形切进期间，工作区的不同位置在该切进的持续时间期间连续地与加工区域的不同位置相接触。

并且该第二同步装置可被构造成同步工具固定装置的旋转力矩和工具固定装置的绕转运动，使得在该工具的每次成形切进中该工具运行通过相同的方位角取向。

如果提供多个工具或一个或多个工具固定装置(各自保持这些工具中的至少一个)，则可以设想该第二同步装置可被构造成同步该至少一个工具固定装置的转动与各自工具固定装置的绕转运动，使得在该各自工具的每次成形切进中该工具中的每个运行通过相同的方位角取向。

例如，如果要产生的仿形结构包括r个仿形间隙且该装置包括N个工具固定装置(其绕转运动描绘同一绕转路径)，则第一同步装置可被构造成例如使得该绕转运动的周期持续时间的N分之一相等于该工件的回转运动的周期持续时间的整数倍或r分之一。由此，该切进可精确地发生在沿着工件的周围的位置处(要产生仿形间隙之处)。特别是，第一同步装置可被构造成例如使得绕转运动的周期持续时间的N分之一等于工件的回转运动的周期持续时间的r分之一。由此，该切进每次发生在相邻的仿形间隙位置处。

本发明涵盖具有与所描述的方法的未来对应的特征的装置，且反之亦然也涵盖具有于所描述装置的该特征对应的特征的方法。

可从所附专利权利要求和附图中得到进一步的实施例和优点。

附图说明

以下通过实施例和附图来更详细阐述本发明主题，附图示意性示出：

图1示出用于实施通过冷压加工来成形工件的方法的装置；

图2A-2D示出该方法的连续阶段；

图3示出工具固定装置和工具通过其旋转轴线的截面；

图4示出根据图3的具有行星齿轮的行星齿轮传动机构的细节；

图5示出具有两个成形头的装置的细节，具有象征性径向进给；

图6A示出工具固定装置的绕转路径；

图6B象征性地示出径向进给运动；

图6C示出工具固定装置的轨迹，由绕转运动与径向进给叠加而成；

图7示出具有两个成形头的装置的细节，其中每个成形头包括三个各自具有两个工具的工具固定装置；

图8示出具有向外突出肩部的异型体；

图9示出在垂直于该纵轴线的截面中外成形芯轴上的工件的细节；

图10示出在包括该纵轴线的截面中具有圆锥形加工区域的工件；

图11示出在垂直于纵轴线的截面中具有多边形外表面的工件；

图12示出具有两个轴向隔开的径向朝外指向的仿形定界结构(在其之间已产生仿形结构)的工件或异型体；

图13示出具有两个轴向隔开的径向朝外和径向朝外指向的仿形定界结构(在其之间已产生仿形结构)的工件或异型体；

图14示出不具有仿形定界结构的工件或异型体；

图15示出在垂直于纵轴线的截面中具有非旋转对称性仿形定界结构的工件；

图16示出在垂直于纵轴线的截面中具有方位地非均匀性分布的仿形间隙的工件或异型体。

为了较佳地理解本发明，在一些程度上非必要的部分未图示。所描述实施例实例是本发明的主题的例示说明或用于阐述且不具有限制效果。

实施方式

图1示出用于实施工件1的冷压加工成形方法的装置100。工件1被保持在工件固定装置10中(在图1中被象征性示出)并且具有纵轴线Z，该纵轴线同时也是工件1的纵轴线。

在所示实例中，工件1具有加工区域11，其相对于纵轴线Z呈旋转对称形式并且具有外表面11a，外表面例如被设计成圆柱形并且要在外表面中加入仿形结构，并且第二区域12与之相接，其中，该工件1的第二区域具有比加工区域11更大的直径。由此，被设计为工件肩部13的仿形定界结构形成在区域11和12之间。

进一步设有在图1中被象征性示出的绕转体8，该绕转体执行运动R8’，即，做法是在所示实例中绕绕转体轴线(图1未示出)绕转运动且因此执行旋转R8’。由于绕转体8的运动R8’而执行沿着绕转路径U的绕转运动R8的工具固定装置5被安装在该绕转体8中。

工具固定装置5包括旋转轴线W，绕着该旋转轴线来执行转动R5。该转动R5可例如由驱动装置(旋转驱动装置)直接产生，或可以由绕转体8的运动R8’得到，例如以机械方式，例如通过将在下文更详细描述的行星齿轮传动机构。

工具固定装置5保持至少一个工具2，该工具包括工作区21，在该工作区内它与工件1冷压加工接触，确切说它在切进工件1时进行如以下还将更详述的运动，其中，此运动可为至少部分滚动运动且例如可由(工作区在加工区域上的)滚动运动与(该工具在该工件上的)滑动运动所组成。

通过工具2，在工件1中产生仿形间隙，其中，该工具2对每个仿形间隙实施多次切进。

为了使工具1能够在分布于工件1周围的不同位置处切进工件1中，工件1可通过工件固定装置10绕纵轴线Z被驱动做回转运动(rotation movement)R1，尤其是其中该回转运动R1可为间歇性回转，使得工具切进可在工件1的回转停顿阶段中发生。

用于驱动的相互作用由图1中的虚线所表示，且用于同步(可机械地和/或电子地实现)的相互作用由粗虚线所表示。

设有用于产生工件固定装置10的回转运动R1的驱动装置A1例如扭力马达或其它旋转驱动装置以及用于产生绕转体8的运动R8’的驱动装置A8。驱动装置A8例如可以包括驱动轴。

还提供另一驱动装置A5用于产生工具固定装置5绕着旋转轴线W的转动(rotatingmovement)R5，如刚在上文中所详述的那样。

旋转轴线W平行于绕转体轴线取向。工具固定装置的绕转运动(orbitingmovement)R8发生在一个平面中，这些轴线垂直于该平面。所述纵轴线平行于该平面取向。

为了使工具切进在要产生仿形间隙之处发生，通过第一同步装置S1可以使工件回转R1和绕转运动R8彼此同步，例如做法是通过第一同步装置S1使工件回转R1与绕转体8的运动R8’彼此同步。

例如所述同步可能在于这两个运动(R1和R8或R8’)具有其回转时间的恒定比率。例如，如果仅提供一个工具2且该工具2接连切进该工件1要在相邻的仿形间隙中进行，则则选定T8/T1=z，在此，工具固定装置5的绕转运动R8的绕转时间(周期)为T8，工件绕转时间(周期)为T1，z是要产生的仿形间隙的数目。

同步例如可以通过电子同步装置S1来实现。然而原则上还可想到其它的同步装置，例如机械装置。

还可以设有一个第二同步装置S5，借此使工具固定装置5的转动R5与工具固定装置5的绕转运动R8彼此同步。这可通过电子同步装置来实现，在这里，它于是可以与第一同步装置S1相同。在所示实例中，该同步以机械方式实现，尤其通过上述行星齿轮传动机构。

就此而言，驱动装置A5可至少部分地与第二同步装置S5相同，尤其通过行星齿轮传动机构一方面产生转动R5，另一方面进行转运R5与绕转运动R8之间的同步。

通过借助第二同步装置S5所完成的同步，可以实现工具2在每次其切进工件1时处于相同的方位取向(关于工具固定装置5的旋转轴线W)。这在当工件1(如图1所示)包括外突的工件肩部13且所要产生的仿形结构直达至此时是有利的。这将在图2A至2D中阐述。

图2A至2D示出该方法的连续阶段。大部分附图标记已如上所述；23标示工具回缩部或工具肩部，22标示工具2的自由区域，φ标示工具相对于旋转轴线W的方位角取向，或更精确地说是各自方位(在逆时针方向上测量)。如在图2A-2D中所示(且也在图4中，见下文)，以下特征可被选择为用于方位角取向的参考轴线：

-轴线(在图2A-2d中虚线所示)，其垂直于旋转轴线W取向且延伸经通过工作区21的中间和通过旋转轴线W；及

-轴线(如图2A-2D中的点画线所示)，其垂直于旋转轴线W取向且其延伸通过工作区21的中间且通过绕转体轴线。

图2A示出大致在切进开始时的情况，其中，工具2正与工件1相接触。在所示例子中的方位角φ大约为317°，相应地-43°。

图2B示出大致在切进中途时的情况。在所示例子中的方位角φ只有几度。

图2C示出大致在切进结束时的情况，其中，工具2仍仅正与工件1接触。在所示例子中的方位角φ大约为40°。

图2D示出紧接在切进结束后的情况，其中，工具2正脱离与工件1的接触。在所示例子中的方位角φ恰好为70°。

例如，通过第二同步装置S5，可以实现工具2在绕行中在切进工件1时经过方位角区域，在此例如是从-43°至恰好70°的方位角区域。

由此，可以防止工具2与工件肩部13(成形)接触，但尽管如此，仿形结构形成的发生却可直达该工件肩部13。

为此，工具2为扇形工具。它与工作区之后包括自由区域22，它在自由区域中径向回缩(关于旋转轴线W)。

如从图2A可简单看出地，工件1在右侧所示的端部可以包括另一工件突出部(在图2A中以点画线表示)，而不是在那里终止。在这样的情况下，可以通过所述方法在两个工件突出部之间产生仿形结构，使得其延伸直至各自工件突出部。

图3以其旋转轴线W的截面图示出工具固定装置5和工具2。它(可选地)包括其轴线与旋转轴线W同轴的两个行星齿轮45和用于可旋转安装在绕转体8中的两个支承区域2L(见图1)。工具固定装置5可设计为一件式。工具2形成工具嵌件2e的一部分，其被固定连接至工具固定装置5，例如螺纹联接至工具固定装置。

工具2相对于行星齿轮45不可旋转地可保持在工具固定装置5上。

图4以垂直于旋转轴线W的截面的视图示出了该装置的行星齿轮传动机构40的细节，其例如包括被集成到根据图3的工具固定装置5中的行星齿轮45，但在图4中只能看到其中的一个。

行星齿轮传动机构40包括具有轴线42的齿圈41，除此之外可还包括在图4中未被示出的第二齿圈，并且工具固定装置5的第二行星齿轮在其中运行。

行星齿轮45的轴线46与旋转轴线W同轴。而且绕转体轴线V(对应于工具固定装置的绕转运动的轴线)与齿圈41的轴线42同轴。

通过适当设计行星齿轮传动机构40的尺寸，可以确保例如就每次绕转而言工具2在沿工具固定装置5的绕转路径U(见图1)的特定位置具有相同的方位角取向，例如在切进工件1应该结束之处。

取代具有两个齿圈和两个行星齿轮的行星齿轮传动机构，该行星齿轮传动机构例如还可由不多于一个的齿圈和不多于一个的行星齿轮来实现。

如果每次工具切进都发生两次工具切进，尤其在工件1的关于纵轴线彼此对置的位置上且尤其在轴向上(关于纵轴线Z)也在同一位置上，则对工具固定装置10的机械要求可显著降低。

图5示出具有两个成形头3a、3b的装置100的细节，其中又象征性地示出径向进给。该绕转体(各自包含至少一个工具固定装置)和如果有的行星齿轮传动机构可被安装在成形头3a、3b中。

成形头3a、3b或者安装在其中的部件基本相同地、但关于运动成镜像地来设计。

在图5中被象征性示出的工件1(虚线)借此可通过两个工具以镜像方式来加工，该两个工具关于纵轴线Z彼此对置。

该两个绕转体的运动因此可以彼此同步或者例如由同一旋转驱动装置造成同一运动。而且一个或多个齿圈可固定在成形头的每一个中。

在加工过程中可能有利的是，工具能在径向上、即在垂直于纵轴线的方向上被进给，因为随着切进次数增加，在其出现中所指的仿形间隙将变得越来越深。这也适用于以下情况，仅设置唯一的成形头，或者工具切进仅从一侧发生或分别通过不多于一个的工具同时发生。

这样的径向进给运动在图5中象征性地由用L2表示的开放箭头表示。它可沿着一条垂直于纵轴线延伸的且与由工具固定装置的绕转运动所描绘的平面平行的轴线发生。

为此，可以提供用于径向进给的驱动装置A2。

通过该径向进给，可由绕转运动U与(线性)径向进给运动叠加(如示意性示出在图6A至6C中)得到工具固定装置的运动轨迹或运动路径。

在此，图6A象征性示出工具固定装置的绕转路径U。

图6B象征性示出径向进给运动L2。

图6C象征性示出工具固定装置的轨迹T，其是由绕转运动U与径向进给L2的叠加而产生。在此，实际上为清楚起见，在大概圆形轨迹组成之间的距离远小于图6C所示距离。

图7示出具有两个成形头的装置100的细节，这两个成形头各自包括三个工具固定装置5a1、5a2、5a3及5b1、5b2、5b3，每个工具固定装置分别具有两个工具2a1、2a1’及2a2、2a2’。

通过(可能针对每个成形头)设置多个工具固定装置5a1、5a2、…，绕转体每转一圈可发生数次切进，其导致更快速加工，因此可在短时间内产生仿形结构。

通过针对每个工具固定装置设置多个工具，可延长其使用寿命且因此可造成较长无中断的仿形结构。例如可以如此设计第二同步装置S5(见图1)，在每个工具固定装置有n个工具的情况下，在绕转体8绕转一圈之后，每个工具在沿工具固定装置5的绕转路径U(见图1)中的一个规定位置处(例如在切进工件1要结束处)具有一个方位角取向，该方位角取向与在绕转开始时的方位角位置相差达360°/n。此差值也可为360°/n的倍数，只要此倍数不同于360°和不同于360°的倍数。

图7还示出了，在两个仿形定界结构之间的、例如在两个工件肩部13、13’之间的仿形结构可通过本文所述的方法来产生，其中该仿形结构可直达该仿形定界结构。

图8以垂直于纵轴线Z的截面图示出异型体1p，其包括仿形结构P，仿形结构P通过所述方法或通过所述装置产生。该仿形结构包括多个仿形间隙pl。这些仿形间隙pl分别已通过连续地实施一个或多个工具2的多次切进而产生，所述一个或多个工具各自包括工作区21，该工作区在根据图8的截面图中所具有的形状基本对应于要产生的仿形间隙形状。

异型体1p是空心件，其安放在向外仿形芯轴6上且包括外突肩部13。因为使用仿形芯轴6，不仅可通过该方法产生外仿形结构，且也可同时产生内仿形结构。

在实心件或安放在非仿形芯轴上的空心件的情况下，可以产生外仿形结构，而同时不会一起产生内仿形结构。

此外也可以在空心件中产生内齿结构，而没有同时在空心件中产生外仿形结构。图9示出了这种情况。

图9在垂直于纵轴线的截面中示出工件1的细节，该工件1安放在外仿形芯轴6上且正要通过工具2以所述方式予以加工。工件1的材料接着通过该加工被成形到仿形间隙6p中。工具2具有面状的工作区。

图10在包含纵轴线Z的截面中举例示出工件1的加工区域11的外表面不一定要设计成圆柱形，而是例如可以如图示被设计成圆锥形。

图11在垂直于纵轴线Z的截面中举例示出工件1的加工区域11的外表面11a不一定是旋转对称的，而是例如可以如图示为多边形。图11示出外表面11a包括六个部分表面的情况，但也可想到外表面11a包括更多的部分表面。工件1例如可以在所属的加工区域中被设计成棱柱状。

图12示出具有两个径向朝外直立的轴向隔开的仿形定界结构13、13’的工件1或异型体1p的例子。具有通过所述方法产生其仿形间隙pl的仿形结构P直达这两个仿形定界结构。

仿形定界结构也可相对于加工区域的邻近区段径向朝内指。图13示出这样的实例，在此，在加工区域12的端部的仿形定界结构13径向朝内指，而在加工区域11的另一端部的仿形定界结构13’径向朝外指。

图14举例示出加工区域11不一定要在一侧或两侧通过仿形定界结构定界。在所示的异型体中，加工区域11的两端与仿形定界结构不相邻。

图15举例示出工件1的仿形定界结构13不一定是旋转对称的。在所示例子中设有在不同方位角位置处所处的多个径向外突的工件突出部。

在垂直于纵轴线L的截面中，图16示出具有仿形结构的工件或异型体1p，该仿形结构的仿形间隙1p以非均匀方式按方位角分布。虽然均匀分布于周围的仿形间隙是优选的，但存在仿形间隙pl按方位角不规则布置是有利的应用。

当然，唯一工件可包括两个以上的不同加工区域，它们例如可以彼此轴向间隔且分别按照本文所述方式具有仿形结构。

Claims (15)

1.一种通过工件(1)的冷压加工来制造具有仿形结构(P)的异型体(1p)的方法，该工件具有纵轴线(Z)并在加工区域(11)中具有外表面(11a)，该仿形结构(P)要被加入所述外表面(11a)中，其中该工件(1)执行围绕该纵轴线(Z)的回转运动(R1)并且通过第一工具(2,2a1)在多个先后进行的成形切进中被加工，在每次成形切进中所述第一工具(2, 2a1)的工作区(21)与该加工区域(11)接触，其中所述第一工具(2, 2a1)通过第一工具固定装置(5,5a1)被保持，并且其中该第一工具固定装置(5, 5a1)

-能绕第一工具固定装置(5, 5a1)的旋转轴线(W)旋转地被安装在绕转体(8)中并且被驱动装置(A5)驱动以围绕该旋转轴线(W)转动(R5)，其中以下所用术语方位角由该旋转轴线(W)限定；

-通过该绕转体(8)被驱动以进行绕转运动(R8)；和

其中

-该工件(1)的回转运动(R1)与第一工具固定装置(5, 5a1)的绕转运动(R8)同步；和

-第一工具固定装置(5, 5a1)的转动(R5)与第一工具固定装置(5, 5a1)的绕转运动(R8)同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

-该工件(1)的回转运动(R1)与该第一工具固定装置(5, 5a1)的绕转运动(R8)同步，从而在分布在该工件(1)周围的各不同位置处分别发生多次所述成形切进，和

-该第一工具固定装置(5, 5a1)的转动(R5)与该第一工具固定装置(5, 5a1)的绕转运动(R8)同步，从而该第一工具(2, 2a1)在每次成形切进中经过相同的方位角取向(φ)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该绕转体(8)执行围绕绕转体轴线(V)的回转(R8’)，并且其中该绕转体轴线(V)与该旋转轴线(W)彼此平行取向。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，该第一工具固定装置(5, 5a1)描绘一个运动轨迹(T)，该运动轨迹由该绕转运动(R8)与径向指向该纵轴线(Z)的进给运动(L2)的叠加而得到。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，当该第一工具(2, 2a1)通过该第一工具固定装置(5, 5a1)被保持时，该第一工具(2, 2a1)的工作区(21)在方位角上仅延伸经过一个扇区。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，该工件与该加工区域(11)相接地具有仿形定界结构(13)，并且其中该工作区(21)在每次成形切进中与该加工区域(11)接触，直至到达该仿形定界结构(13)。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，该第一工具固定装置(5, 5a1)的转动(R5)借助行星齿轮传动机构(40)与该第一工具固定装置(5, 5a1)的绕转运动(R8)同步。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，该行星齿轮传动机构(40)包括齿圈(41)和在该齿圈(41)内运动的行星齿轮(45)，其中该行星齿轮(45)是该第一工具固定装置(5, 5a1)的一部分并且与第一工具固定装置(5, 5a1)一起进行所述转动(R5)。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，该工件同时通过第二工具(2b2)在多次先后进行的成形切进中被加工，在所述成形切进中所述第二工具(2b2)的工作区分别与该加工区域(11)接触。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，该工件还通过另一工具在先后进行的多次成形切进中被加工，在所述成形切进中所述另一工具的工作区分别与该加工区域(11)接触。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述另一工具由与该第一工具(2,2a1)第一工具固定装置(5, 5a1)保持。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，设有不同于该第一工具固定装置(5, 5a1)的第二工具固定装置(5a2)，并且所述另一工具通过该第二工具固定装置来保持，其中该第一工具固定装置的和该第二工具固定装置的绕转运动描绘相同的绕转路径(Ua)。

13.一种用于通过工件(1)的冷压加工来制造具有仿形结构(P)的异型体(1p)的装置(100)，其中该装置(100)包括：

-用于保持该工件(1)的工件固定装置(10)，它能绕其纵轴线(Z)回转；

-驱动装置(A1)，其用于产生该工件固定装置(10)绕该纵轴线(Z)的回转运动(R1)；

-绕转体(8)；

-用于保持第一工具(2, 2a1)的第一工具固定装置(5, 5a1)，其中该工具固定装置(5,5a1)可绕该工具固定装置(5, 5a1)的旋转轴线(W)转动地安装在该绕转体(8)中；

-驱动装置(A5)，其用于产生该第一工具固定装置(5, 5a1)绕其旋转轴线(W)的转动(R5)；

-驱动装置(A8)，其用于产生该绕转体(8)的运动，能通过所述运动来驱动该第一工具固定装置(5, 5a1)做绕转运动(R8)；

-第一同步装置(S1)，其用于将该工件固定装置(10)的回转运动(R1)与该第一工具固定装置(5, 5a1)的绕转运动(R8)同步；和

-第二同步装置(S5)，其用于将该第一工具固定装置(5, 5a1)的转动(R5)与该第一工具固定装置(5, 5a1)的绕转运动(R8)同步。

14.根据权利要求13所述的装置(100)，包括行星齿轮传动机构(40)，它是该第二同步装置(S5)的组成部分和/或是该驱动装置(A5)的组成部分，以用于产生该第一工具固定装置(5, 5a1)绕该旋转轴线(W)的转动(R5)。

15.根据权利要求13或14所述的装置，其中，该绕转体(8)安装在成形头(3)中，并且其中该装置(100)包括用于使该成形头(3)运动向该纵轴线(Z)的驱动装置(A2)。

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