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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur spanlosen
Herstellung wenigstens eines verzahnten Bauteils.
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Aus
der Offenlegungsschrift 2 154 954 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum spanlosen Herstellen von Verzahnungen an Zahnrädern, Vielnutwellen,
kerbverzahnten Wellen oder dergleichen bekannt. Dabei weist die
Vorrichtung mindestens zwei mit gleicher Zahnteilung versehene,
kegelradförmige
Werkzeuge auf, deren Zahnungsprofil an einer Anlaufseite, d. h.
im Bereich des kleinen Kegelraddurchmessers einem herzustellenden
Zahnungsprofil eines Bauteils entsprechen, an einem zylindrischen
Bauteil dauernd abrollen und hierbei das Bauteil gegenüber den
Werkzeugen in axialer Richtung verschoben wird, wobei im Bereich
eines kleinen Kegeldurchmessers ein Abstand der Kopfkegel der Werkzeuge
von einer Achse des Bauteils etwa einem halben Grunddurchmesser
des herzustellenden Zahnungsprofils und der Abstand der Grundkegel
der Werkzeuge von der Achse des Bauteils etwa einem halben Kopfkreisdurchmesser
des herzustellenden Zahnungsprofils entspricht. Hierzu entspricht
ein größter Durchmesser
des Grundkegels an einer Einlaufseite etwa dem Mittelwert zwischen
dem kleinsten Durchmesser des Grundkegels und dem des Kopfkegels
an der Anlaufseite. Dabei werden die kegelradartigen Zähne entlang
einer vom Grundkegel an der Einlaufseite bis zum Kopfkegel an der
Auslaufseite sich erstreckende Rotationsfläche abgeschnitten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren
und eine Vorrichtung zur spanlosen Herstellung wenigstens eines
verzahnten Bauteils anzugeben.
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Die
Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß durch
die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Vorrichtung
durch die in Anspruch 3 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung eines verzahnten Bauteils sieht vor, dass mittels
Strangpressen ein verzahntes Stangenpressprofil erzeugt wird, von
dem eine vorgebbare Anzahl von verzahnten Bauteilen in einem vorgegebenen Breitenmaß abgelängt wird,
wobei als verzahnte Bauteile insbesondere Zahnräder und Zahnradringe verstanden
werden. Anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind die verzahnten Bauteile vorteilhaft auf einfache Art und Weise
herstellbar.
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Beim
Strangpressen handelt es sich insbesondere um ein spanloses Umformverfahren
zur Herstellung von Stäben,
Drähten,
Rohren und unregelmäßig geformten
Profilen.
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Durch
Anwendung des Strangpressens zur Herstellung von verzahnten Bauteilen
entfallen in vorteilhafter Weise aufwändige Verfahrensschritte, insbesondere
die einer spanenden mechanischen Weichbearbeitung, wie z. B. Drehen
und Verzahnungsfräsen.
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Insbesondere
können
mittels Strangpressen Vollprofile, Halbhohlprofile sowie Hohlprofile
mit einer Verzahnung versehen werden, um Zahnräder und bei vorliegendem Hohlprofil,
Innenverzahnungen herzustellen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
eines durch Strangpressen erzeugten außen verzahnten Stangenpressprofils,
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2 eine
Vorderansicht eines außen
verzahnten Stangenpressprofils sowie eines Zahnrads,
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3 einen
Längsschnitt
eines durch ein Strangpressen erzeugten innen verzahnten Stangenpressprofils,
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4 eine
Vorderansicht eines innen verzahnten Stangenpressprofils sowie eines
Zahnradrings,
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5 eine
Passverzahnung eines innen verzahnten Stangenpressprofils und eines
außen
verzahnten Stangenpressprofils, und
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6 eine
Vorderansicht der in 5 gezeigten Passverzahnung.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In 1 ist
ein außen
verzahntes Stangenpressprofil 1 dargestellt. Dabei bildet
das außen
verzahnte Stangenpressprofil 1 erfindungsgemäß die Urform
zur spanlosen Herstellung eines in 2 gezeigten
verzahnten Bauteils 2 im Weiteren als Zahnrad 2 bezeichnet.
Das außen
verzahnte Stangenpressprofil 1 wird in besonders vorteilhafter
Weise in einem Prozess, insbesondere mittels Strangpressen, hergestellt.
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Das
Strangpressverfahren ist ein spanloses Umformverfahren zur Herstellung
von Stäben,
Drähten,
Rohren und unregelmäßig geformten
Profilen. Beim Strangpressen wird beispielsweise ein auf Umformtemperatur
erwärmter
Pressling, ein so genannter Block, mittels eines Stempels durch
eine so genannte Matrize gedrückt.
Dabei wird der Block durch einen Rezipienten, ein eine hohe Festigkeit
aufweisendes Rohr, in seinem Umfang umschlossen. Eine äußere Form
des durch die Matrize gedrückten Presslings
wird durch diese bestimmt. Erfindungsgemäß sind beispielsweise kegelförmige Dome
innerhalb der Matrize angeordnet bzw. ausgeformt, wodurch vorteilhaft
eine Verzahnung V an dem Pressling bzw. einem Stangenpressprofil
erzeugbar ist.
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Dabei
wird das außen
verzahnte Stangenpressprofil 1, insbesondere dessen Außenprofil
bzw. die Verzahnung V, besonders vorteilhaft auf ein durch die Matrize
vorgegebenes Endmaß geformt,
wodurch aufwändige
Bearbeitungsverfahren, wie beispielsweise eine spanende mechanische
Weichbearbeitung, bei denen das außen verzahnte Stangenpressprofil 1 in
eine gewünschte
Form gebracht wird, nicht oder nur sehr gering erforderlich sind.
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Dadurch,
dass das außen
verzahnte Stangenpressprofil 1 auf ein vorgegebenes Endmaß verformt
wird, kann insbesondere ein Materialeinsatz, beispielsweise eines
metallischen Werkstoffs, zur Herstellung von außen verzahnten Stangenpressprofilen 1 optimiert
werden.
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Das
in der 1 gezeigte verzahnte Stangenpressprofil 1 ist
als ein Hohlprofil 1.1 ausgeführt, wobei eine Form des Hohlprofils 1.1 ebenfalls
mittels des Strangpressverfahrens erzeugt werden kann. Dadurch können besonders
vorteilhaft spanende Prozesse, wie z. B. Tieflochbohren, entfallen.
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Aus
dem außen
verzahnten Stangenpressprofil 1 ist erfindungsgemäß eine vorgebbare
Anzahl von in 2 gezeigten Zahnrädern 2 ablängbar und
somit herstellbar. Unter Ablängen
wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass eine Anzahl von Zahnrädern 2 vom
Stangenpressprofil 1 abgetrennt wird. Dabei wird ein Zahnrad 2 in
einem vorgebbaren bzw. gewünschten
Breitenmaß (als
gestrichelte Linie in 1 gezeigt) von dem außen verzahnten
Stangenpressprofil 1 abgetrennt. Um ein Zahnrad 2 von dem
außen
verzahnten Stangenpressprofil 1 in einem gewünschten
Breitenmaß abzulängen, wird
beispielsweise ein mechanisches Trennwerkzeug, wie z. B. eine Säge, verwendet.
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In 2 ist
eine Vorderansicht des in 1 dargestellten außen verzahnten
Stangenpressprofils 1 bzw. eines aus dem verzahnten Stangenpressprofil 1 abgelängten Zahnrads 2 dargestellt.
Dabei weist das außen
verzahnte Stangenpressprofil 1 bzw. das Zahnrad 2 eine
Anzahl von Zähnen 2.1 bzw.
Zahnlücken 2.2 auf,
die durch die Matrize, insbesondere deren Dorne, der Strangpresse
vorgegeben sind. Dabei werden die die Zahnlücken 2.2 begrenzenden
Flächen
als Zahnflanken 2.3 bezeichnet.
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In 3 ist
ein innen verzahntes Stangenpressprofil 3 dargestellt,
welches ebenfalls im Strangpressverfahren hergestellt wird. Dabei
weist das innen verzahnte Stangenpressprofil 3, wie die Bezeichnung
schon sagt, eine innere Verzahnung V auf, wobei eine Außenfläche beispielsweise
glatt ist. Hierbei wird ein Innenprofil des innen verzahnten Stangenpressprofils 3 ebenfalls
auf ein vorgegebenes Endmaß geformt,
wodurch eine spanende mechanische Weichbearbeitung nicht oder nur
sehr gering erforderlich ist.
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In
einer möglichen
Ausführungsform
des innen verzahnten Stangenpressprofils 3 kann dieses
je nach erforderlichem Einsatz zusätzlich auch außen eine
Verzahnung V aufweisen.
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4 zeigt
eine Vorderansicht des in 2 dargestellten innen verzahnten
Stangenpressprofils 3 bzw. eines von diesem abgelängten Zahnradrings 4.
Der Zahnradring 4 weist nach innen gerichtete Zähne 2.1 auf
und kann beispielsweise Bestandteil eines Planetengetriebes sein.
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Weiterhin
ist es möglich,
dass die Verzahnung V nur in einen vorgebbaren Bereich bzw. ein vorgebbares
Segment eines Stangenpressprofils eingebracht wird, um beispielsweise
eine wie in 5 gezeigte Steckverzahnung 5,
auch Passverzahnung genannt, realisieren zu können.
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Die
in 5 dargestellte Steckverzahnung 5 dient
insbesondere einer Übertragung
eines Drehmoments zwischen wenigstens zwei nicht näher dargestellten
Komponenten, die beispielsweise mittelbar oder unmittelbar jeweils über das
außen
verzahnte Stangenpressprofil 1 und das innen verzahnte
Stangenpressprofil 3 miteinander verbunden sind. Dabei ist
eine erste Komponente beispielsweise an dem außen verzahnten Stangenpressprofil 1 und
eine zweite Komponente an dem innen verzahnten Stangenpressprofil 3 angeordnet.
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Um
das Drehmoment zu übertragen
wird das innen verzahnte Stangenpressprofil 3 in das außen verzahnte
Stangenpressprofil 1 eingeführt, wobei die Verzahnungen
V formschlüssig,
d. h. ohne Schlupf zueinander korrespondieren. Dabei greifen die
Zähne 2.1 ineinander,
wodurch eine Drehbewegung des außen verzahnten Stabprofils 1 auf
das innen verzahnte Stangenpressprofil 3 übertragen
wird. Durch den Formschluss ist besonders bevorzugt eine Reibung
und ein aus dieser resultierender Verschleiß vermieden.
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6 zeigt
eine Vorderansicht der in 5 dargestellten Steckverzahnung 5.
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Es
versteht sich von selbst, dass alternativ zu den zuvor beschriebenen
Zahnrädern
durch die Erfindung auch entsprechende Verzahnungswellen oder -räder herstellbar
sind. In diesem Fall ist auf einfache Art und Weise das entsprechende
Breitenmaß der
Geometrie des Bauteils anpassbar und entsprechend vom Strangpressprofil
ablängbar.
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- 1
- außen verzahntes
Stangenprofil
- 1.1
- Hohlprofil
- 2
- Zahnrad
- 2.1
- Zahn
- 2.2
- Zahnlücke
- 2.3
- Zahnflanken
- 3
- innen
verzahntes Stangenprofil
- 4
- Zahnring
- 5
- Steckverzahnung
- V
- Verzahnung