DE102012100985A1

DE102012100985A1 - Method for manufacturing gear components, involves clamping metal blank with non-circular outer contour in tool and displacing in rotation around rotational axis, and transforming outer periphery of metal blank into axial area by rollers

Info

Publication number: DE102012100985A1
Application number: DE201210100985
Authority: DE
Inventors: Udo Friese; Heiko Ohlscher
Original assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Current assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2013-08-08

Abstract

The method involves clamping a metal blank (1) with a non-circular, elliptic or oval outer contour in a tool (4) and displacing in rotation around a rotational axis (R1). The outer periphery of the metal blank is transformed into an axial area extending perpendicular to the plane of metal blank by multiple rotatable processing rollers (7), which are fed radially in the material of the metal blank on its outer diameter in a plunged manner. The processing roller is radially moved forward and backward corresponding to the outer contour for transforming the outer periphery of the metal blank.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Getriebeteilen, insbesondere Riemenscheiben, Dämpferscheiben oder Dämpfergehäusen.The invention relates to a method for the production of transmission parts, in particular pulleys, damper disks or damper housings.

Gattungsgemäße Verfahren sind aus der EP 0 329 925 B1 , der EP 0 343 314 A2 und der DE 40 13 238 C2 bekannt.Generic methods are known from EP 0 329 925 B1 , of the EP 0 343 314 A2 and the DE 40 13 238 C2 known.

Diese gattungsgemäßen Verfahren haben sich an sich bewährt. Für verschiedene Applikationen ist es jedoch von Interesse, Getriebeteile, insbesondere der eingangs genannten Art, zu fertigen, die eine nicht kreisrunde Umfangskontur bzw. Außenkontur aufweisen, beispielsweise einen ovalen oder elliptischen Außenumfang. Im Falle einer Riemenscheibe bedeutet dies, dass die Außenprofilierung des Auflagebereichs der Riemenscheibe für die Riemen nicht genau kreisrund ist sondern eine andere Kontur, aufweist, so beispielsweise eine ovale oder elliptische Außenkontur.These generic methods have proven themselves. For various applications, however, it is of interest to produce gear parts, in particular of the aforementioned type, which have a non-circular peripheral contour or outer contour, for example an oval or elliptical outer circumference. In the case of a pulley, this means that the outer profile of the support region of the belt pulley for the belt is not exactly circular but has a different contour, such as an oval or elliptical outer contour.

Die Erfindung hat vor diesem Hintergrund die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich Getriebeteile mit einer von einer Kreisform abweichenden Außenumfang auf einfache Weise auch in größerer Stückzahl fertigen lassen.Against this background, the object of the invention is to provide a method with which gear parts with an outer circumference deviating from a circular shape can be produced in a simple manner in a larger quantity.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.The invention solves this problem by the subject matter of claim 1.

Da bei dem Zustellen der wenigstens Bearbeitungsrolle zum Umformen des Außenumfangs der Metallronde gemäß Schritt c) des Anspruchs 1 diese entsprechend der nicht kreisrunden Außenkontur des Ausgangswerkstücks und der Außenkontur des herzustellenden Werkstücks radial vor- und zurückbewegt wird, ist es möglich, dass die Metallronde immer nur so weit in das nichtrunde Werkstück eintaucht, wie es gerade erforderlich ist. Derart lassen sich einfach umformende Bearbeitungen am nichtrunden Werkstück durchführen.Since, in the feed of the at least processing roller for forming the outer circumference of the metal blank according to step c) of claim 1, this radially according to the non-circular outer contour of the starting workpiece and the outer contour of the workpiece to be produced is radially moved back and forth, it is possible that the metal blank only ever so far into the non-circular workpiece, as it is required. This makes it easy to perform forming operations on the non-circular workpiece.

Vorzugsweise ist die herzustellende nichtrunde Kontur zumindest achsensymmetrisch entlang wenigstens einer oder mehrerer Symmetrieachsen. Insbesondere in diesem Fall lassen sich in einfachster Weise auch größere Stückzahlen derartiger Getriebeteile, insbesondere Riemenscheiben, auf einer Drück-Umformmaschine in nicht spangebender Bearbeitung herstellen.Preferably, the non-circular contour to be produced is at least axially symmetrical along at least one or more symmetry axes. In particular, in this case, even larger quantities of such transmission parts, in particular pulleys, can be produced on a press-forming machine in non-cutting machining in the simplest way.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous embodiments of the invention can be found in the dependent claims.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher beschreiben. Es zeigen:The invention will be described in detail by means of an embodiment with reference to the drawing. Show it:

1a–d vier verschiedene Stadien eines Arbeitsverfahrens zur Herstellung einer Riemenscheibe; 1a -D four different stages of a pulley manufacturing process;

2a–c Draufsichten auf eine Riemenscheibe in drei der Stadien aus 1. 2a -C top views on a pulley in three stages 1 ,

In 1a und 2a ist eine Metallronde 1 gezeigt, welche als das Ausgangswerkstück des Verfahrens zum Herstellen der Riemenscheibe geeignet ist.In 1a and 2a is a metal blank 1 which is suitable as the starting workpiece of the method of manufacturing the pulley.

Diese Metallronde 1 als Ausgangswerkstück weist – siehe 2a – eine nicht kreisrunde Außenkontur 2 auf, hier eine ovale Außenkontur, d. h. die Metallronde weist einen kleinsten Durchmesser D1 und einen relativ zum ersten Durchmesser D1 größeren größten Durchmesser D2 auf. Die Metallronde 1 ist mit einem mit seiner Mitte auf dem Schnittpunkt des größten und des kleinsten Durchmessers liegenden – „zentrischen” – kreisrunden Durchgangsloch 3 versehen. Sie kann aus einem Metallblech ausgeschnitten sein.This metal blank 1 as the starting workpiece points - see 2a - a non-circular outer contour 2 on, here an oval outer contour, ie the metal blank has a smallest diameter D1 and a relative to the first diameter D1 larger largest diameter D2. The metal blank 1 is with a with its center on the intersection of the largest and the smallest diameter lying - "centric" - circular through hole 3 Mistake. It can be cut out of a metal sheet.

Ziel des Umformverfahrens ist es, ein Getriebeteil, zu fertigen, dass eine nicht kreisrunde sondern vorzugsweise eine ovale oder elliptische Außenkontur aufweist. Insbesondere soll eine Riemenschiebe gefertigt werden, die einen Axialbereich aufweist, der als Auflagebereich für einen nicht dargestellten Riemen dient (2c). Die Metallronde 1 ist – wie aus 1 ersichtlich – in ein Werkzeug 4 einer im Übrigen hier nicht dargestellten Drückmaschine eingespannt. Dieses Werkzeug weist hier zwei Futterbacken 5, 6 auf, von denen die eine das Durchgangsloch 3 der Metallronde 1 durchsetzt.The aim of the forming process is to produce a gear part, which has a non-circular but preferably an oval or elliptical outer contour. In particular, a belt slide is to be produced which has an axial region which serves as a support region for a belt (not shown) ( 2c ). The metal blank 1 is - like out 1 visible - in a tool 4 a clamping machine, not shown here incidentally clamped. This tool has two chuck jaws here 5 . 6 on, one of which is the through hole 3 the metal blank 1 interspersed.

Das Werkzeug 4 wird mit der Metallronde 1 um eine Rotationsachse R1 gedreht, die senkrecht zur Ebene der Metallronde mittig durch das Durchgangsloch verläuft.The tool 4 is with the metal blank 1 rotated about a rotation axis R1, which is perpendicular to the plane of the metal blank centrally through the through hole.

Zur Bearbeitung der Metallronde 1 dienen eine oder mehrere um Drehhachse R2, R3, ... drehbare Bearbeitungsrollen 7, 8, welche zumindest in radialer Richtung des Werkstückes beweglich sind, d. h. sie sind mit Hilfe eines Linearantriebes radial bzw. senkrecht zur Rotationsachse R1 vor- und zurückbeweglich.For processing the metal blank 1 serve one or more about rotary axes R2, R3, ... rotatable processing rollers 7 . 8th which are movable at least in the radial direction of the workpiece, that is, they are with the aid of a linear drive radially or perpendicular to the rotation axis R1 movable back and forth.

Zum Ausbilden eines sich parallel zur Rotationsachse R1 erstreckenden axialen Randbereiches bzw. Axialbereichs 9 (1d, 2c), der beispielsweise zur Ausbildung der Riemenschiebenauflage genutzt werden kann, wird die Bearbeitungsrolle 7 in Richtung senkrecht zur Rotationsachse R1 der Metallronde 1 radial zugestellt und gezielt in die Außenkontur der Metallronde 1 hineingedrückt. Dieses Hineindrücken soll am Umfang der Metallronde 1 gleichmäßig stark in das Material des Werkstücks hinein erfolgen.For forming an axial edge region or axial region extending parallel to the rotation axis R1 9 ( 1d . 2c ), which can be used for example to form the belt sliding pad, is the processing role 7 in the direction perpendicular to the rotation axis R1 of the metal blank 1 radially delivered and targeted in the outer contour of the metal blank 1 pushed. This pushing should be on the circumference of the metal blank 1 evenly into the material of the workpiece.

Da die Metallronde an ihrem Außenumfang nicht kreisrund sondern elliptisch ist, ist dies nach der Erfindung dadurch möglich, dass die Bearbeitungsrolle synchronisiert mit der Drehbewegung der Metallronde 1 und der Außenkontur der Metallronde 1 entsprechend dem jeweiligen Radius der Metallronde 1 radial vor- und zurück bewegt wird.Since the metal blank on its outer circumference is not circular but elliptical, this is according to the invention possible in that the processing roller synchronized with the rotational movement of the metal blank 1 and the outer contour of the metal blank 1 corresponding to the respective radius of the metal blank 1 is moved radially back and forth.

Anders als bei der bekannten Bearbeitung kreisrunder Metallronden 1, an denen ein zylindrischer Randbereich ausgebildet wird, der als Arbeitsauflage für einen Antriebsriemen oder dgl. genutzt werden kann, wird aber hier die Bearbeitungsrolle 7 entsprechend der nichtkreisrunden Kontur – hier entsprechend der ovalen Außenkontur zugestellt. Dies bedeutet, dass das Bewegen der Bearbeitungsrolle 7 mit der Drehung der Metallronde 1 synchronisiert wird. Am kleinsten Durchmesser R1 wird die Bearbeitungsrolle 7 beispielswese radial weiter nach innen bewegt als am größten Durchmesser.Unlike the known processing of circular metal blanks 1 in which a cylindrical edge region is formed, which can be used as a work support for a drive belt or the like., But here is the processing role 7 according to the non-circular contour - here according to the oval outer contour delivered. This means that moving the machining roller 7 with the rotation of the metal blank 1 is synchronized. The smallest diameter R1 becomes the processing roller 7 beispielswese radially further inward moves than the largest diameter.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird als die erste Bearbeitungsrolle 7 beispielhaft eine Bordierrolle 7 (oder zwei oder mehr Bordierrollen) verwendet, mit welcher eine Bordierung 10 am Außenumfang der Metallronde 1 ausgebildet wird (1b, 2b, 2c).In the illustrated embodiment, as the first processing role 7 an example of a bordring roll 7 (or two or more Bordierrollen) used, with which a curb 10 on the outer circumference of the metal blank 1 is trained ( 1b . 2 B . 2c ).

Die Bordierrolle 7 wird dabei radial an den Außenumfang der Metallronde zugestellt und entsprechend der zu realisierenden Bordierung weiter radial nach innen gefahren, wobei dieser Bewegung das mit der Drehung und der Außenkontur des Ausgangswerkstücks synchronisierte Vor- und Zurückbewegen der Bearbeitungsrolle 7 überlagert wird, so dass insgesamt eine gleichmäßige Bordierung 10 am Außenumfang der nicht kreisrunden Metallronde als Ausgangswerkstück gebildet wird.The Bordierrolle 7 is thereby delivered radially to the outer circumference of the metal blank and further driven radially inward according to the to-be realized Bordierung, this movement synchronized with the rotation and the outer contour of the parent workpiece forward and backward movement of the processing role 7 is superimposed, so that overall a uniform curb 10 is formed on the outer circumference of the non-circular metal blank as the starting workpiece.

Entsprechendes gilt für das nachfolgende Umformen der Bordierung in den Axialbereich.The same applies to the subsequent forming of the curb in the axial region.

Sodann wird mit einer zweiten Bearbeitungsrolle 8 (hier wenigstens einer Zudrückrolle) die Bordierung in den Axialrandbereich 9 umgeformt, der hier eine größere Wandstärke aufweist als die Ausgangs-Metallronde und der sich senkrecht zur Ebene der Metallronde 1 (die Ebene E liegt senkrecht zur Blattebene) erstreckt.Then with a second processing role 8th (Here at least one Zudrückrolle) the Bording in the Axialrandbereich 9 deformed, which here has a greater wall thickness than the output Metallronde and perpendicular to the plane of the metal blank 1 (the plane E is perpendicular to the plane of the page) extends.

Auch die radiale Zustellbewegung der wenigstens einen zweiten Bearbeitungsrolle 8 wird mit der Drehung der Metallronde 1 synchronisiert, d. h. auch die zweite Bearbeitungsrolle 8 wird bei jeder Umdrehung der Metallronde entsprechend der zu erreichenden Kontur der Axialrandbereichs 9 radial zugestellt und bei dem radialen Zustellen auch entsprechend der nicht kreisrunden Kontur „dem radialen Zustellen quasi überlagert” radial vor- und zurückbewegt.Also, the radial feed movement of at least one second processing roller 8th comes with the rotation of the metal blank 1 synchronized, ie the second processing role 8th At each revolution of the metal blank according to the contour to be reached, the axial edge area 9 delivered radially and in the radial infeed also according to the non-circular contour "the radial delivery quasi superimposed" radially moved back and forth.

Die Synchronisation kann beispielsweise mit Hilfe einer numerischen Steuerung der Drückmaschine realisiert werden, welche dazu eine Information über die aktuelle Drehposition der Metallronde bzw. des Werkzeugs als Eingangssignal benötigt.The synchronization can be realized for example by means of a numerical control of the spinning machine, which requires information about the current rotational position of the metal blank or the tool as an input signal.

Diese Information steht beispielsweise zur Verfügung, wenn als Antrieb der Werkzeugs ein Schrittmotor verwendet wir und wenn die anfängliche Ausrichtung der Metallronde auf dem Werkzeug bekannt ist.This information is available, for example, when we use a stepper motor as the drive of the tool and when the initial alignment of the metal blank on the tool is known.

Die Metallronde kann auch mit einer Markierung versehen werden, die sensiert wird und als „Nullpunktsignal” dient.The metal blank can also be provided with a mark which is sensed and serves as a "zero point signal".

Sodann kann die Radialbewegung der einen oder mehreren Bearbeitungsrollen 7. 8 mit der Drehung der Metallronde 1 synchronisiert werden und die eine oder mehreren Bearbeitungsrollen 7, 8 können bei jeder Umdrehung entsprechend der zu erreichenden nicht kreisrunden Außenkontur des Axialbereiches 9 radial vor- und zurückbewegt werden.Then, the radial movement of the one or more processing rollers 7 , 8th with the rotation of the metal blank 1 be synchronized and the one or more processing roles 7 . 8th can at each revolution according to the non-circular outer contour of the Axialbereiches to be reached 9 be moved radially back and forth.

Anzumerken ist, dass bei jedem Bearbeitungsschritt umfangsverteilt auch mehrere Bearbeitungsrollen vorgesehen sein können, deren Bewegung dann Zu erwähnen ist, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur mit einem Bordierverfahren, wie es grundsätzlich aus der EP 0 342 314 A1 Bi1 derselben Anmelderin bekannt ist, kombinieren lässt sondern auch mit anderen drückenden Arbeitsverfahren zur Herstellung von Getriebeteilen, insbesondere Riemenscheiben. Zu erwähnen sind beispielsweise das bekannte Arbeitsverfahren der EP 0 329 925 B1 und dass der DE 40 13 238 C2 .It should be noted that for each processing step circumferentially distributed and several processing roles can be provided, the movement is then to mention that the inventive method not only with a Bordierverfahren, as it basically from the EP 0 342 314 A1 Bi1 the same applicant can combine, but also with other oppressive work processes for the production of transmission parts, in particular pulleys. To mention, for example, the known working method of EP 0 329 925 B1 and that the DE 40 13 238 C2 ,

Entsprechend zur EP 0 329 925 B1 wird beispielsweise mit wenigstens einer Stauchrolle als erster Bearbeitungsrolle zunächst ein vorzugsweise im Querschnitt halbkreisförmiger Stauchbereich am Außenumfang der Metallronde ausgebildet. Erfindungsgemäß wird beim Stauchen die Bearbeitungsrolle, in diesem Fall die Stauchrolle synchronisiert mit der Drehung und entsprechend der Außenkontur der Ausgangsmetallronde 1 nicht nur radial zugestellt sondern auch radial entsprechend der Außenkontur vor- und zurückbewegt.According to EP 0 329 925 B1 For example, with at least one compression roller as the first processing roller, first a preferably semicircular shaped cross-section is formed on the outer circumference of the metal rim. According to the invention, the machining roller, in this case the compression roller synchronized with the rotation and corresponding to the outer contour of the Ausgangsmetallronde when upsetting 1 not only delivered radially but also radially moved forward and backward according to the outer contour.

Sodann wird der Stauchbereich mit einer Poly-V-Stauchrolle bzw. Umformrolle weiterbearbeitet.Then, the swaged area is further processed with a poly-V compression roll or forming roll.

Nach der DE 40 13 238 C2 wird dagegen mit wenigstens einer Stauchrolle als erster Bearbeitungsrolle zunächst ein vorzugsweise im Querschnitt halbkreisförmiger Stauchbereich am Außenumfang der Metallronde ausgebildet. Erfindungsgemäß wird beim Stauchen die Bearbeitungsrolle, in diesem Fall die Stauchrolle synchronisiert mit der Drehung und entsprechend der Außenkontur der Ausgangsmetallronde nicht nur radial zugestellt sondern auch radial entsprechend der Außenkontur vor- und zurückbewegt. Danach wird wiederum der Stauchbereich mit einer Poly-V-Stauchrolle bzw. Umformrolle weiterbearbeitet, die ebenfalls synchronisiert radial bewegt wird.After DE 40 13 238 C2 on the other hand, with at least one compression roller as the first processing roller, first of all a preferably in cross section semicircular compression region formed on the outer circumference of the metal blank. According to the invention, the machining roller, in this case the upsetting roller synchronized with the rotation and according to the outer contour of the Ausgangsmetallronde not only delivered radially but also radially moved forward and backward according to the outer contour when upsetting. Thereafter, in turn, the swaged area is further processed with a poly-V-upsetting roller or forming roller, which is also moved radially synchronized.

Abschließend sei erwähnt, dass die Synchronisation nicht nur mit numerischen sondern auch anderen, beispielsweise mechanischen Mitteln realisiert werden kann. So kann ein Abtasten eines Referenzwerkzeuges mit einer radial zustellbaren Referenzrolle (die vorzugsweise in axialer Verlängerung der Rotationsachse angeordnet wird) erfolgen und diese Abtastbewegung über eine mechanische Kopplung auf die Bearbeitungsrolle übertragen werden, beispielswiese indem die Referenzrolle über ein Gestänge mit der Bearbeitungsrolle gekoppelt wird (nicht dargestellt).Finally, it should be noted that the synchronization can be realized not only with numerical but also other, for example mechanical means. Thus, a scanning of a reference tool with a radially deliverable reference roller (which is preferably arranged in the axial extension of the axis of rotation) take place and this scanning can be transmitted via a mechanical coupling to the processing roller, for example by the reference roller is coupled via a linkage with the processing role (not shown).

Im Bereich des Durchgangsloches 3 kann beispielsweise vorab eine Nabe ausgebildet werden. Alternativ kann dieser Bereich flanschartig zur Befestigung an eine Welle genutzt werden.In the area of the through hole 3 For example, a hub can be formed in advance. Alternatively, this area can be used flange-like for attachment to a shaft.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Metallrondemetal Ronde
22: Außenkonturouter contour
33: DurchgangslochThrough Hole
44: WerkzeugTool
5, 65, 6: Futterbackenchuck jaws
7, 87, 8: Bearbeitungsrollenprocessing rollers
99: axialer Randbereichaxial edge area
1010: Bordierungedging
D1, D2D1, D2: Durchmesserdiameter
R1, R2R1, R2: Rotationsachsenrotational axes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0329925 B1 [0002, 0029, 0030]
EP 0343314 A2 [0002]
DE 4013238 C2 [0002, 0029, 0032]
EP 0342314 A1 [0029]

Claims

Method for producing gear parts, in particular pulleys, damper disks or damper housings, with the following processing steps: a) a metal blank with a non-circular, in particular elliptical or oval, outer contour is clamped in a tool and set in rotation about an axis of rotation (R1); b) the outer circumference of the metal blank is at least one or more times by means of one or more rotatable processing rollers ( 7 . 8th ), which is delivered radially immersed in the material of the metal blank at its outer diameter, in a direction perpendicular to the plane of the metal blank ( 1 ) extending axial region ( 9 ) transformed; and c) when delivering the at least one or more processing rolls (s) ( 7 . 8th ) for reshaping the outer circumference of the metal blank according to step c), these are / are radially moved back and forth in accordance with the non-circular outer contour.

A method according to claim 1, characterized in that the radial forward and backward movement of the at least one processing roller ( 7 . 8th ) in synchronism with the rotation of the metal blank ( 1 ) takes place around its own axis of rotation

A method according to claim 2, characterized in that the radial movement back and forth of the at least one processing roller in synchronization with the rotational movement of the metal blank ( 1 ) corresponding to the non-circular outer contour of the metal blank ( 1 ) he follows

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the forward and backward movement of the processing roller ( 7 . 8th ) is numerically controlled.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the forward and backward movement of the processing roller ( 7 . 8th ) is mechanically controlled.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the axial region ( 9 ) by means of at least one further processing roller ( 8th ) is provided with a profiling and that this further processing role during the formation of the profiling is synchronously moved back and forth in accordance with the non-circular outer contour.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as the at least one first processing roller in step c) a Bordierrolle is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a flat-pressing roller is used as the at least one first processing roller in step c).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as the at least one first processing roller in step c) a spinning roller is used.