DE102007019706A1

DE102007019706A1 - Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Profils, insbesondere einer Verzahnung

Info

Publication number: DE102007019706A1
Application number: DE200710019706
Authority: DE
Inventors: Fritz Binhack
Original assignee: Felss GmbH
Current assignee: Felss GmbH
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2027-04-27
Also published as: WO2008131838A1; DE102007019706B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Profils, insbesondere einer Verzahnung, bei dem ein umzuformendes Werkstück (W) gespannt und durch eine Relativbewegung zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück (W) und einem Umformwerkzeug (2) das herzustellende Profil spanlos in einen Innenraum (W') oder auf eine Außenfläche (W'') des Werkstücks (W) ein- oder aufgebracht wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in einem ersten Umformschritt das zu bearbeitende Werkstück (W) von seiner ersten Seite (W1) aus mit einem ersten Umformwerkzeug (1), welches erste Umformsegmente (1') aufweist, über eine erste Umformlänge beaufschlagt wird, und dass in einem zweiten Umformschritt das Werkstück (W) von seiner anderen Seite (W2) aus mit einem zweiten Umformwerkzeug (2), das zweite Umformsegment (2') aufweist, über eine zweite Umformlänge beaufschlagt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Profils, insbesondere einer Verzahnung, bei dem ein umzuformendes Werkstück gespannt und durch eine Relativbewegung zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück und einem Umformwerkzeug das herzustellende Profil spanlos in einen Innenraum oder auf eine Außenfläche des Werkstück ein- oder aufgebracht wird.
Ein derartiges Verfahren ist bekannt und wird weit verbreitet zur spanlosen Herstellung von Innen- oder Außenverzahnungen mittels Zieh- bzw. Fließpressoperationen in kaltem, halbwarmem oder vollwarmem Zustand des Werkstücks verwendet. Die Relativbewegung zwischen dem in der Spanneinrichtung gespanntem Werkstück und dem Umformwerkzeug wird üblicherweise durch eine hydraulisch oder mechanisch betätigte Presse bewerkstelligt, wobei bei der Herstellung einer Innenverzahnung das mit einer Außenprofilierung versehene Umformwerkzeug durch einen entsprechenden Innenraum des Werkstücks hindurchgedrückt oder gegebenenfalls hindurchgezogen wird. Bei der Herstellung eines Außenprofils auf der Oberfläche des Werkstücks wird entsprechend vorgegangen.
Die vorgenannten Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Innen- oder eines Außenprofils besitzen den Nachteil, dass hierdurch ein Aufwurf, die so genannte Bugwelle, am Auslauf des Profils auftritt, der durch die einzelnen Umformsegmente des Umformwerkzeugs hervorgerufen wird. Die einzelnen Bugwellen erscheinen am Austritt der Verzahnung als erhabene Materialaufwürfe oder auch als Grate und stehen als axiale Verlängerungen der durch die Umformsegmente des Umformwerkzeugs hergestellten Profilsegmente über die Planfläche des zu bearbeitenden Werkstücks hinaus. Bei der Herstellung von Außenprofilen, insbesondere von Außenverzahnungen, tritt hierbei die gleiche Problematik auf, wenn der Profilauslauf in einem Freistich oder an einer Planfläche endet. Diese Aufwürfe bringen nicht nur eine potentielle Verletzungsgefahr für mit dem bearbeiteten Werkstück hantierende Personen mit sich. Vielmehr kann auch dadurch die Funktion dieses Werkstücks dadurch beeinträchtigt sein, insbesondere kann eine vorher am zu bearbeitenden Werkstück erzeugte Fase am Austritt der Verzahnung nicht mehr brauchbar sein. Man versucht daher zu erreichen, dass der Aufwurf nicht über die Planfläche des Werkstücks hinausgeschoben wird, was aber zur Folge hat, dass auch die erforderliche Profillänge nicht erreicht wird. Mit den bekannten Verfahren sind aber gratartige Aufwürfe im Bereich der Fase, die beim Gebrauch des Bauteils abbrechen können und die je nach Einsatzort große Schäden nach sich ziehen können, nicht zu verhindern. Davon abgesehen bringen auch diese gratartigen Aufwürfe erhebliche Verletzungsrisiken für die mit diesen Bauteilen hantierenden Personen mit sich.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass bei der spanlosen Herstellung eines Profils das Auftreten von Aufwürfen zumindest reduziert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem ersten Umformschritt das zu bearbeitende Werkstück von seiner ersten Seite aus mit einem ersten Umformwerkzeug, welches erste Umformsegmente aufweist, über eine erste Umformlänge beaufschlagt wird, und dass in einem zweiten Umformschritt das Werkstück von seiner anderen Seite aus mit einem zweiten Umformwerkzeug, welches zweite Umformsegmente aufweist, über eine zweite Umformlänge beaufschlagt wird.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise erreicht, dass im ersten Umformschritt von den ersten Umformsegmenten des ersten Umformwerkzeugs eine Art Freiraum geschaffen wird, in dem die im zweiten Umformschritt von den zweiten Umformsegmenten des zweiten Umformwerkzeugs erzeugte Bugwelle „auslaufen" kann. Dadurch wird in vorteilhafter Art und Weise das Auftreten von Aufwürfen am Ende des herzustellenden Profils reduziert oder zumindest verringert.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden anhand des in den 1–5 dargestellten Stadienplans des Verfahrens beschrieben wird.
Wie aus 1 ersichtlich, wird das umzuformende Werkstück W in einer an und für sich bekannten und daher nicht mehr näher beschriebenen Spanneinrichtung 3 eingespannt und somit relativ zu einem ersten Umformwerkzeug 1 und einem zweiten Umformwerkzeug 2 lagepositioniert. Die beiden Umformwerkzeuge 1 und 2 weisen an ihrer Außenfläche Umformsegmente 1' bzw. 2' auf, wobei die Ausprägung der ersten Umformsegmente 1' des ersten Umformwerkzeugs 1 vorzugsweise im wesentlichen derjenigen der herzustellenden fertigen Profilform entspricht und die zweiten Umformsegmente 2' des zweiten Umformwerkzeugs 2 derart ausgebildet sind, dass durch sie die spanlos herzustellende Profilierung des Werkstücks W maßhaltig ausbildbar ist. Dies bedeutet, dass die ersten Umformsegmente 1' des ersten Umformwerkzeugs 1 eine geometrische Ausprägung aufweisen können, welche von der geometrischen Ausprägung der zweiten Umformsegmente 2' des zweiten Umformwerkzeugs 2 abweicht. Die Funktion der Umformsegmente 1' des ersten Umformwerkzeugs 1 ist – wie sich aus der nachstehenden Beschreibung des Verfahrensablaufs ergibt –, dass im ersten Umformschritt durch die einzelnen Umformsegmente 1' jeweils ein Freiraum geschaffen wird, in dem eine von den zweiten Umformsegmenten 2' des zweiten Umformwerkzeugs 2 jeweils erzeugte Bugwelle auslaufen kann.
Die 2 zeigt nun einen ersten Umformschritt des beschriebenen Verfahrens. Dabei wird das erste Umformwerkzeug 1 mittels einer an und für sich bekannten und daher nicht mehr gezeigten und beschriebenen Vorschubeinrichtung in Richtung des Pfeils X zum Werkstück W bewegt und von dieser ersten Seite W1 des Werkstücks W aus wird in einem Innenraum W' des Werkstücks W bis zu einer ersten Umformlänge eingebracht, welche vorzugsweise geringer als die Hälfte der axialen Erstreckung des herzustellenden Profils ist. Dabei bilden die ersten Umformsegmente 1' in einer Innenwand W'' des hier rohrförmigen Werkstücks W Vertiefungen aus, die der geometrischen Ausprägung der ersten Umformsegmente 1' entsprechen.
Wie der 3 zu entnehmen ist, wird danach das erste Umformwerkzeug 1 in Richtung des Pfeils X' zurückbewegt, wobei anzumerken ist, dass dieser Rückwärtshub des ersten Umformwerkzeugs 1 nicht zwingend erforderlich ist: Je nach Bearbeitungsaufgabe kann es sogar günstiger sein, wenn das erste Umformwerkzeug 1 durch die nachfolgend beschriebene Vorwärtsbewegung des zweiten Umformwerkzeugs 2 in Richtung Y aus dem Werkstück W herausgedrückt wird.
Die 4 zeigt nun einen zweiten Umformschritt des beschriebenen Verfahrens, bei dem das zweite Umformwerkzeug 2 von einer bekannten und daher ebenfalls nicht gezeigten Vorschubeinrichtung in Richtung des Pfeils Y vorgeschoben wird, so dass durch die zweiten Umformsegmente 2' des zweiten Umformwerkzeugs 2 von einer zweiten Seite W2 des Werkstücks W ausgehend in der Innenwand W'' des Werkstücks W die durch das beschriebene Verfahren spanlos herzustellende Profilierung, im hier gezeigten Fall eine Innenprofilierung, maßhaltig hergestellt wird. Dabei wird das zweite Umformwerkzeug 2 vorzugsweise über die gesamte Umformlänge, das heißt über die gesamte Länge, die zur Ausbildung des fertigen Profils erforderlich ist, vorgeschoben und durchdringt dabei den Innenraum W' des Werkstücks W in seiner gesamten axialen Länge. Es ist aber auch möglich, dass bei dem zweiten Umformvorgang nicht diese gesamte Wegstrecke durchfahren wird, sondern dass die Vorschubbewegung des zweiten Umformwerkzeugs 2 in dem Bereich des Innenraums W', der bereits durch das erste Umformwerkzeug 1 bearbeitet wurde, beendet wird, dass also zum Beispiel die Vorschubbewegung des zweiten Umformwerkzeugs 2 in Richtung Y beendet wird, sobald die Umformsegmente 2' des zweiten Umformwerkzeugs 2 in die schon vom ersten Umformwerkzeug 1 ausgebildeten Vertiefungen eindringen.
Wie aus 5 ersichtlich ist, wird dann das zweite Umformwerkzeug 2 in Richtung des Pfeils Y' in seinen Ausgangslage zurückgefahren. Das fertig umgeformte Werkstück W kann nun nach Öffnen der Spanneinrichtung 3 dieser entnommen werden und ein weiteres umzuformendes Werkstück W kann in die Spanneinrichtung 3 eingegeben werden.
In der obigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, dass die Umformwerkzeuge 1, 2 zu den ortsfest gehaltenen Werkstück W bewegt werden. Es ist aber auch möglich, dass das Werkstück W zu einem oder zu beiden Umformwerkzeugen 1, 2 hinbewegt wird. Es ist also lediglich eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück W und den beiden Umformwerkzeugen 1, 2 erforderlich.
Natürlich ist es auch möglich, das beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Außenprofils einzusetzen bei dem die Profilierung auf eine Außenseite W'' des Werkstücks W aufgebracht wird. Dem Fachmann sind dann die erforderlichen Modifikationen, die im wesentlichen darin bestehen, dass die Umformwerkzeuge 1, 2 nicht den Innenraum W' des Werkstücks W, sondern das Werkstück W'' in Innenräume der Umformwerkzeuge 1, 2 eingebracht werden. Natürlich sind dann die Umformsegmente 1', 2' der Umformwerkzeuge 1, 2 in dem jeweiligen Innenraum des betreffenden Umformwerkzeugs 1, 2 angeordnet.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die beschriebenen Maßnahmen ein Verfahren ausgebildet wird, welches sich dadurch auszeichnet, dass der bei der Herstellung der Innen- oder Außenprofilierung auftretender Auswurf an den Planflächen des Werkstücks W und/oder an einem Freistich eliminiert oder zumindest reduziert wird.

Claims

Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Profils, insbesondere einer Verzahnung, bei dem ein umzuformendes Werkstück (W) gespannt und durch eine Relativbewegung zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück (W) und einem Umformwerkzeug (2) das herzustellende Profil spanlos in eine Innenraum (W') oder auf eine Außenfläche (W'') des Werkstücks (W) ein- oder aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Umformschritt das zu bearbeitende Werkstück (W) von seiner ersten Seite (W1) aus mit einem ersten Umformwerkzeug (1), welches erste Umformsegmente (1') aufweist, über eine erste Umformlänge beaufschlagt wird, und dass in einem zweiten Umformschritt das Werkstück (W) von seiner anderen Seite (W2) aus mit einem zweiten Umformwerkzeug (2), das zweite Umformsegment (2') aufweist, über eine zweite Umformlänge beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom ersten Umformwerkzeug (1) beim ersten Umformschritt durchlaufende Umformlänge kleiner als die Hälfte der axialen Erstreckung des herzustellenden Profils ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umformlänge größer oder gleich der axialen Erstreckung des herzustellenden Profils ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umformlänge kleiner als die axiale Erstreckung des herzustellenden Profils ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub des zweiten Umformwerkzeugs (2) so lange durchgeführt, wird, bis die zweiten Umformsegmente (2') des zweiten Umformwerkzeugs (2) in einen von den ersten Umformsegmenten (1') des ersten Umformwerkzeugs (1) bereits bearbeiteten Bereich des Werkstücks (W) eintreten.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausprägung der zweiten Umformsegmente (2') des zweiten Umformwerkzeugs (2) komplementär zu der herzustellenden Profilform ist.