DE102005022801A1

DE102005022801A1 - Verfahren zur Herstellung eines Getriebeteiles mit einer Innenverzahnung

Info

Publication number: DE102005022801A1
Application number: DE200510022801
Authority: DE
Inventors: Udo Friese
Original assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Current assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2006-11-16

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Getriebeteils, das einen zumindest abschnittsweise zylindrischen oder kegeligen Mantel aufweist, der an seinem Innenumfang wenigstens abschnittsweise mit einer Innenverzahnung versehen ist, mit folgenden Schritten: Nach dem Aufspannen des Werkstücks oder nach dem Ausformen eines Bodenabschnittes des herzustellenden Getriebeteils wird das Werkzeug (1) in Rotation versetzt und es wird eine drehbare Drückrolle (9) zugestellt, die in einer überlagerten axialen und/oder radialen Bewegung so entlang des Werkzeuges und insbesondere axial entlang der Ausnehmungen zugestellt wird, dass sie zunächst in die Oberfläche des Werkstücks eintaucht und dann das Material entlang des konischen oder zylindrischen Außenmantels (10) des Werkzeuges (1) drückt, wodurch der zylindrische oder kegelige Mantel (8) des Werkstücks ausgebildet wird, der an seinem vom Boden abgewandten Ende vorzugsweise offen ausgestaltet ist, und wobei Material in die für die Zähne vorgesehenen Ausnehmungen (11) fließt bzw. in den Bereich zwischen den Vorsprüngen (12) gedrückt wird, wobei der Materialfluss in axialer Richtung durch einen in dem an die Ausnehmungen (11) bzw. Erhebungen (12) für die Innenverzahnung anschließenden axialen Bereich ausgebildeten radial vorstehenden, stufenartigen Absatz (13) im Werkzeug (1) verringert wird, dessen Außendurchmesser r größer ist als der Radius, bis zu dem sich die Vorsprünge (12) im Bereich der Innenverzahnung (7) erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Getriebeteils, das einen zumindest abschnittsweise zylindrischen oder kegeligen Mantel aufweist, der an seinem Innenumfang wenigstens abschnittsweise mit einer Innenverzahnung versehen ist.
Es ist bekannt, an rotierenden Blechronden insbesondere ebener Ausgangsform oder aus einem vorkonturierten, z.B. abschnittsweise bereits leicht kegeligen Werkstück durch ein drückendes Umformen mittels einer drehbaren Drückrolle, die in die Oberfläche des Werkstückes eintauchend radial und/oder axial zugestellt wird, in einem Umformverfahren Getriebeteile herzustellen, die zumindest abschnittsweise am Innenumfang des zylindrischen oder kegeligen Mantels eine Innenverzahnung aufweisen.
Bei diesen Verfahren wird zunächst ein Ausgangswerkstück, insbesondere eine ringartige, flache Metallblechronde auf ein drehbares Werkzeug gesetzt. Wird eine ringartige Metallblechronde verwendet, wird das innere Loch der Ronde von einem Stift und Gegenhalter durchsetzt, der auf der vom Werkzeug abgewandten Seite der Blechronde einen größeren Durchmesser aufweist als das Durchgangsloch der Blechronde, so dass er die Blechronde auf dem Werkzeug zentriert und festlegt.
Sodann wird das Material der sich drehenden Ronde mittels einer Drückrolle umgeformt, die drehbar gelagert ist und in einer überlagerten axialen und/oder radialen Bewegung zunächst in die Oberfläche des Werkstückes eintaucht und dann so zugestellt wird, dass das Material entlang des konischen oder zylindrischen Außenmantels des Werkzeuges gedrückt wird.
Dabei wird die Ronde über ein Werkzeug gedrückt, das im Bereich der auszubildenden Zähne an seinem zylindrischen Außenumfang der Kontur der Zähne entsprechende Ausnehmungen aufweist. Dabei fließt das Material der Ronde am Werkzeug in die für die Zähne vorgesehenen Ausnehmungen.
Dieses Verfahren hat sich an sich bewährt. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass es insbesondere bei einer Innenverzahnung mit relativ wenigen großvolumigen Zähnen sowie bei Zähnen mit großer radialer Erstreckung vorkommen kann, dass die für die Zähne vorgesehenen Ausnehmungen im Werkstück nicht vollständig mit Material ausgefüllt werden.
Zwar ist es möglich, die Drückrolle ggf. auch mehrfach über den Bereich der Ausnehmungen zu bewegen. Allerdings führt auch diese Maßnahme nicht immer zum gewünschten Ergebnis, da es nicht gelingt, das Material in die Ausnehmungen zu drücken, denn es neigt dazu, in axialer Richtung an der Ausnehmung vorbei zu fließen. Darüber hinaus bilden sich nachteilige Kanten im Bereich der Zähne am Getriebeteil aus, wenn die Drückrolle mehrfach axial zugestellt wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, dieses Problem mit einfachen Mitteln zu beheben.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der Anspruche 1, 4 und 6.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung eines Getriebeteils, das einen zumindest abschnittsweise zylindrischen oder kegeligen Mantel aufweist, der an seinem Innenumfang wenigstens abschnittsweise mit einer Innenverzahnung versehen ist, mit folgenden Schritten:

– ein Ausgangswerkstück, insbesondere eine ebene Metallronde, wird auf ein drehbares Werkzeug aufgesetzt, das einen kegeligen oder zylindrischen Außenmantel aufweist, der im Bereich der auszubildenden Innenverzahnung mit umfangsverteilten Ausnehmungen und Vorsprüngen versehen ist, die zum Ausbilden der Zähne der Innenverzahnung dienen,
– nach dem Aufspannen des Werkstücks oder nach dem Ausformen eines Bodenabschnittes des herzustellenden Getriebeteils wird das Werkzeug in Rotation versetzt und es wird in Richtung der Oberfläche des sich drehenden Werkstücks wenigstens eine drehbare Drückrolle zugestellt, die in einer überlagerten axialen und/oder radialen Bewegung so entlang des Werkzeuges und insbesondere axial entlang der Ausnehmungen zugestellt wird, dass sie das Rondenmaterial an das Werkzeug legt und dann das Material entlang des konischen oder zylindrischen Außenmantels des Werkzeuges drückt, wodurch der zylindrische oder kegelige Mantel des Werkstückes ausgebildet wird, der an seinem vom Boden abgewandten Ende vorzugsweise offen ausgestaltet ist und wobei Material in die für die Zähne vorgesehenen Ausnehmungen fließt bzw. in den Bereich zwischen den Vorsprüngen gedrückt wird,
– wobei der Materialfluss in axialer Richtung durch einen in dem sich an die Ausnehmungen bzw. Erhebungen für die Innenverzahnung anschließenden axialen Bereich ausgebildeten radial nach außen vorstehenden, stufenartigen Absatz bzw. Bund am Werkzeug verringert und begrenzt wird, dessen Außendurchmesser insbesondere größer ist als der Radius, bis zu dem sich die Vorsprünge im Bereich der Innenverzahnung erstrecken.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

1–4 vier nach Art von Schnittansichten aufeinander folgende Bearbeitungsschritte zur Herstellung eines Getriebeteiles mit einer Innenverzahnung;

5 eine perspektivische Ansicht eines Abschnittes einer Innenverzahnung des Getriebeteiles.

1 zeigt ein um eine Mittelachse drehbares, auf eine Spindel 15 aufgesetztes Werkzeug 1, auf das eine vorkonturierie – abschnittsweise leicht kegelige – Metallron de 2 aufgesetzt ist, die im Bereich eines zentrischen Durchgangsloches 5 von einem Stift 3 durchsetzt ist, dessen Außendurchmesser an den Innendurchmesser der Ronde angepasst ist und der auf der dem Werkzeug 1 gegenüberliegenden Seite des Werkstückes auch als Gegenhalter/Reitstock 4 für die Ronde auf dem Werkzeug 1 dient. Dazu ist der Durchmesser des Gegenhalters größer als der des Durchgangsloches 5 der ringartigen Metallronde 2.
Das Werkzeug 1 ist derart ausgebildet, dass auf ihm durch Umformen ein topfartiges Getriebeteil 6 herstellbar ist, das an seinem Innenumfang mit einer Verzahnung 7 versehen ist. Ein Teil eines derartigen Getriebeteiles 6 ist in 5 dargestellt, in der insbesondere einige der wenigen Zähne 7 am Innenumfang des zylindrischen oder konischen Mantels 8 des Getriebeteiles 6 zu erkennen sind.
Zunächst wird nach Art der 1 eine leicht vorkonturierte Metallronde 2 auf ein drehbares Werkzeug 1 gesetzt, wobei das Durchgangsloch 5 der Metallronde 2 von dem Stift 3 durchsetzt ist.
Besonders bevorzugt wird die Vorkonturierung aus einer ebenen Blechronde mittels Anpressens der Ronde mit dem Reitstock an das Werkzeug oder mit einer Drückrolle in einem vorhergehenden Arbeitsgang erzeugt (hier nicht dargestellt). Alternativ ist es auch denkbar, die Ronde durch ein anderes Umformverfahren wie Pressen in die Vorform der 2 umzuformen.
Sodann wird am Werkzeug entlang im wesentlichen axial eine drehbare Drückrolle 9 zugestellt, die in einer überlagerten axialen und/oder radialen Bewegung so zugestellt wird, dass sie zunähst in die Oberfläche des Werkstückes 2 eintaucht und dann das Material entlang des konischen oder zylindrischen Außenmantels 10 des Werkzeuges 1 drückt.
Derart entsteht der zylindrische oder kegelige Mantel 8 des Werkstückes 6, der an seinem vom Boden abgewandten Ende vorzugsweise offen ausgestaltet ist.
An seinem vom Boden angewandten Ende des Innenmantels des Getriebeteiles 6 soll die Innenverzahnung 7 ausgebildet werden, die beispielsweise nach Art der Innenverzahnung der 5 ausgebildet ist.
Dazu weist das Werkzeug 1 im Bereich der auszubildenden Zähne an seinem zylindrischen Außenumfang der Kontur der Zähne entsprechende Ausnehmungen 11 bzw. zwischen den Ausnehmungen 11 radiale Vorsprünge 12 auf.
Sodann wird das Material der Ronde bzw. am Werkzeug 1 entlang gedrückt, wo es in die für die Zähne vorgesehenen Ausnehmungen 11 fließt bzw. in den Bereich zwischen den Vorsprüngen 12 gedrückt wird.
In dem sich an die Ausnehmungen 11 bzw. Erhebungen 12 für die Innenverzahnung anschließenden axialen Bereich ist ein radialer, stufenartiger Absatz 13 im Werkzeug 1 ausgebildet. Hier wird dieser durch einen Ring 14 am Werkzeug 1 ausgebildet, dessen Außendurchmesser r größer ist als der Radius, bis zu dem sich die Vorsprünge 12 im Bereich der Innenverzahnung erstrecken.
Es hat sich überraschend herausgestellt, dass der stufenförmige Absatz 13 im Werkzeug den Materialfluss derart begrenzt bzw. günstig beeinflusst, dass zwar noch Material an den Ausnehmungen 11 für die Zähne vorbeifließt, aber weit weniger als dies ohne den Absatz 13 der Fall ist. Die Zähne werden vielmehr weiter gefüllt, als dies nach dem Stand der Technik bekannt war.
Insbesondere gelingt es, durch mehrfaches axiales Vorbeibewegen der Drückrolle an den Ausnehmungen 11 bei einem gleichzeitigen radialen Eintauchen in das Werkzeug, die Ausnehmungen 11 selbst großvolumiger Zähne 7 vollständig zu füllen. Vorzugweise wird die Drückrolle dreimal in entgegen gesetzten Richtungen (vor, zurück, vor) an den Ausnehmungen 11 vorbei bewegt. Diese Situation ist in 3 bis 5 dargestellt.
Derart ist es möglich, beispielsweise die Verzahnung der 6 auszubilden, ohne dass nennenswerte Fehler an den Zähnen auftreten.
Variationen des Verfahrens sind denkbar insbesondere in Hinsicht auf die Zahl an axialen Bewegungen der Drückrolle an den Ausnehmungen für die Verzahnungen vorbei.
Ein überschüssiger Materialrand wird nachdem Abschluss des Ausbildens der Verzahnung vom Getriebeteil z.B. durch Abdrehen entfernt.
Derart können selbst Getriebeteile mit Innenverzahnungen großer Dimension direkt in einem drückenden Umformverfahren mit rotierenden Rollen aus einer Blechronde als Ausgangswerkstück hergestellt werden.
Vorzugsweise steht der stufenartige Absatz in radialer Richtung mehr als einen, vorzugsweise mehr als 2mm radial über Rand der Ausnehmungen vor.

1: Werkzeug
2: Metallronde
3: Stift
4: Gegenhalter
5: Durchgangsloch
6: Getriebeteil
7: Verzahnung
8: Mantel
9: Drückrolle
10: Außenmantel
11: Ausnehmungen
12: Vorsprünge
13: Absatz
14: Ring
15: Spindel

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Getriebeteils (6), das einen zumindest abschnittsweise zylindrischen oder kegeligen Mantel (8) aufweist, der an seinem Innenumfang wenigstens abschnittsweise mit einer Innenverzahnung (7) versehen ist, mit folgenden Schritten: – ein Ausgangswerkstück, insbesondere eine ebene Metallronde (2), wird auf ein drehbares Werkzeug (1) aufgesetzt, das einen kegeligen oder zylindrischen Außenmantel (10) aufweist, der im Bereich der auszubildenden Innenverzahnung mit umfangsverteilten Ausnehmungen (11) und Vorsprüngen (12) versehen ist, die zum Ausbilden der Zähne (7) der Innenverzahnung dienen, – nach dem Aufspannen des Werkstücks oder nach dem Ausformen eines Bodenabschnittes des herzustellenden Getriebeteils (6) wird das Werkzeug in Rotation versetzt und es wird in Richtung der Oberfläche des sich drehenden Werkstücks (2) wenigstens eine drehbare Drückrolle (9) zugestellt, die in einer überlagerten axialen und/oder radialen Bewegung so entlang des Werkzeuges und insbesondere axial entlang der Ausnehmungen (11) zugestellt wird, dass sie das Rondenmaterial an das Werkzeug legt und dann das Material entlang des konischen oder zylindrischen Außenmantels (10) des Werkzeuges (1) drückt, um den zylindrischen oder kegeligen Mantel (8) des Werkstückes auszubilden, der an seinem vom Boden abgewandten Ende vorzugsweise offen ausgestaltet ist und wobei Material in die für die Zähne vorgesehenen Ausnehmungen (11) fließt bzw. in den Bereich zwischen den Vorsprüngen (12) gedrückt wird, – wobei der Materialfluss in axialer Richtung durch einen in dem sich an die Ausnehmungen (11) bzw. Erhebungen (12) für die Innenverzahnung anschließenden axialen Bereich ausgebildeten radial nach außen vorstehenden, stufenartigen Absatz (13) im Werkzeug (1) verringert und begrenzt wird, dessen Außendurchmesser (r) insbesondere größer ist als der Radius, bis zu dem sich die Vorsprünge (12) im Bereich der Innenverzahnung (7) erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch mehrfaches axiales Vorbeibewegen der Drückrolle an den Ausnehmungen (11) – bei einem gleichzeitigen radialen Eintauchen in das Werkzeug – die Ausnehmungen (11) für die Zähne (7) vollständig mit Werkstückmaterial gefüllt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drückrolle mehrfach, insbesondere dreifach, in entgegengesetzten axialen Richtungen an den Ausnehmungen (11) vorbei bewegt wird.
Werkzeug, insbesondere zur Verwendung bei einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine wenigstens abschnittsweise kegelige oder zylindrische Oberfläche, die im Bereich einer auszubildenden Verzahnung umfangsverteilte Ausnehmungen (11) und/oder Vorsprünge (12) zur Ausbildung einer Innenverzahnung (7) eines Getriebeteils (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem sich an die Ausnehmungen (11) und/oder Vorsprünge (12) anschließenden radialen Bereiche ein ringförmigen Absatz bzw. Bund (13) am Außendurchmesser des Werkzeuges ausgebildet ist, der einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Ausnehmungen (11) und/oder Vorsprünge (12) zur Ausbildung der Innenverzahnung (7) des Getriebeteils (6).
Werkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stufenartige Absatz in radialer Richtung mehr als einen, vorzugsweise mehr als 2mm radial über den radialen Rand der Ausnehmungen (11) und/oder Vorsprünge (12) zur Ausbildung der Innenverzahnung (7) des Getriebeteils (6).
Getriebeteil, gekennzeichnet durch eine Herstellung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3.