DE102013221391A1

DE102013221391A1 - roller burnishing tool

Info

Publication number: DE102013221391A1
Application number: DE201310221391
Authority: DE
Inventors: Andreas Essl; Ralf Fischer
Original assignee: Allgaier Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Allgaier Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2015-04-23
Also published as: EP3060359B1; EP3060359A1; EP3060359B2; PL3060359T3; WO2015058880A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rollierwerkzeug zum Erzeugen einer Zahnstruktur in der Wandung eines zylindrischen Rohlings, umfassend die folgenden Merkmale: – eine Einspannvorrichtung zum Halten des Rohlings; – einen Kranz von scheibenförmigen drehbar gelagerten Rollen, deren Umfangskanten gegen die Wandung des Rohlings gerichtet und gegen diese andrückbar sind; – Lagerzapfen zum Lagern der Rollen; – einen Stempel im Innenraum des Rohlings mit einer Zahnstruktur als Gegenform; – einen Antrieb zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen den Rollen und dem Rohling. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – es ist ein Zwischenkörper vorgesehen, der die Rollen durch Ausüben eines Druckes auf die Lagerzapfen andrückt und der sich an der festen Umgebung abstützt; – der Zwischenkörper ist keilförmig.The invention relates to a roller burnishing tool for producing a tooth structure in the wall of a cylindrical blank, comprising the following features: a clamping device for holding the blank; - A wreath of disk-shaped rotatably mounted rollers whose peripheral edges are directed against the wall of the blank and pressed against them; - Bearing journal for supporting the rollers; - A stamp in the interior of the blank with a tooth structure as a counter-shape; - A drive for generating a relative movement between the rollers and the blank. The invention is characterized by the following features: an intermediate body is provided, which presses the rollers by exerting a pressure on the bearing pins and which is supported on the fixed environment; - The intermediate body is wedge-shaped.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rollierwerkzeug zum Erzeugen einer Zahnstruktur in der Wandung einer Vorformlings. Dabei geht es im Allgemeinen um das Herstellen einer Längsverzahnung in der Wandung eines zylindrischen Rohlings, um ein Zahnrad herzustellen.The invention relates to a roller burnishing tool for producing a tooth structure in the wall of a preform. It is generally about producing a spline in the wall of a cylindrical blank to produce a gear.

Ein solches Rollierwerkzeug umfasst scheibenartige Rollen, die drehbar gelagert sind. Die Rollen sind derart angeordnet, dass ihre Umfangskanten entlang der Mantelfläche des zylindrischen Rohlings abrollen, und zwar unter Ausüben eines Druckes auf die Mantelfläche, sodass die Mantelfläche eingedrückt wird, wobei eine Zahnlücke gebildet wird. Es ist eine Vielzahl von Rollen dem Vorformling zugeordnet. Die Rollen verlaufen – in Draufsicht auf den zylindrischen Rohling gesehen – mehr oder minder radial zu diesem. Gleichzeitig ist innerhalb des Rohlings ein sogenannter Stempel vorgesehen. Dieser füllt den Innenraum des Rohlings aus. Der Stempel ist nach Art eines Zahnrades verzahnt, sodass beim Erzeugen einer Zahnlücke durch eine der genannten scheibenförmigen Rollen ein Zahn des Stempels von innen auf die Wandung des zylindrischen Rohlings drückt dabei Material zwischen zwei einander benachbarten Rollen nach außen drückt und damit am Rohling einen Zahn ausformt.Such a roller burnishing tool comprises disc-like rollers which are rotatably mounted. The rollers are arranged such that their peripheral edges roll along the lateral surface of the cylindrical blank, applying a pressure to the lateral surface, so that the lateral surface is pressed in, whereby a tooth space is formed. There are a variety of roles associated with the preform. The rollers run - seen in plan view of the cylindrical blank - more or less radially to this. At the same time a so-called stamp is provided within the blank. This fills the interior of the blank. The punch is toothed in the manner of a gear, so that when creating a tooth gap through one of said disc-shaped rollers, a tooth of the punch from the inside presses on the wall of the cylindrical blank while pressing material between two adjacent rollers outward and thus forms a tooth on the blank ,

Auf EP 2 282 854 B1 wird verwiesen, das ein Rollumformverfahren beschreibt.On EP 2 282 854 B1 is referred to, which describes a Rollumformverfahren.

Mit Rollierwerkzeugen der beschriebenen Bauart will man ein Endprodukt erzeugen, das die Soll-Abmessungen mit hoher Genauigkeit einhält. Dies betrifft insbesondere die Breite der Zahnlücken. Es zeigt sich jedoch immer wieder, dass diese Forderung nicht eingehalten werden kann. Ursache für Abweichungen vom Soll-Maß sind vor allem Qualitätsunterschiede des verwendeten Stahles. So kann es zu erheblichen Abweichungen der Soll-Maße bei Verwendung qualitativ unterschiedlicher Stahlchargen kommen.With rolling tools of the type described to create a final product that complies with the target dimensions with high accuracy. This concerns in particular the width of the tooth gaps. However, time and again it shows that this requirement can not be met. The main reasons for deviations from the nominal dimension are differences in the quality of the steel used. This can lead to significant deviations in the target dimensions when using qualitatively different steel batches.

Im Falle solcher Abweichungen müssen Änderungen am Rollierwerkzeug vorgenommen werden. Insbesondere ist es dann notwendig, die scheibenförmigen Rollen auszutauschen. Führt der Rollierprozess zu übermäßig tiefen Zahnlücken, so muss man Rollen kleinen Durchmessers wählen, und umgekehrt. Solche Änderungsvorgänge sind aufwändig und teuer. Insbesondere benötigt man einen großen Vorrat von Rollierrollen. Bei Maßabweichungen des Werkstückes müssen die aktuellen Rollen aus dem Rollierwerkzeug ausgebaut, geeignete Rollierrollen aus dem Vorrat ausgewählt und diese eingebaut werden.In the case of such deviations, changes must be made to the roller burnishing tool. In particular, it is then necessary to replace the disc-shaped rollers. If the burnishing process leads to excessively deep tooth gaps, then you have to choose rolls of small diameter, and vice versa. Such change processes are complex and expensive. In particular, you need a large supply of roller burnishing. In case of dimensional deviations of the workpiece, the current roles must be removed from the roller burnishing tool, suitable rolling rollers selected from the stock and these are installed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rollierwerkzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, dass man kurzfristig und bei geringem Aufwand auf Maßabweichungen des Werkstückes reagieren kann.The invention has for its object to design a roller burnishing tool according to the preamble of claim 1 such that you can respond quickly and with little effort to deviations of the workpiece.

Diese Aufgabe wird mit einem Rollierwerkzeug eines jeden der drei selbstständigen Patentansprüche gelöst.This object is achieved with a roller burnishing tool of each of the three independent claims.

Bei allen drei Hauptgedanken wird ein Zwischenkörper vorgesehen. Dieser übt einen Druck auf die Lagerzapfen der Rollen aus, sodass diese gegen die Mantelfläche des Rohlings verschoben werden. Jeder Zwischenkörper stützt sich an der festen Umgebung ab. Gemäß dem ersten Hauptgedanken ist der Zwischenkörper keilförmig. Der Anpressdruck lässt sich Einstellen der Position des keilförmigen Zwischenkörpers einstellen.In all three main thoughts, an intermediate body is provided. This exerts a pressure on the bearing journals of the rollers, so that they are displaced against the lateral surface of the blank. Each intermediate body rests against the fixed environment. According to the first main idea, the intermediate body is wedge-shaped. The contact pressure can be adjusted adjusting the position of the wedge-shaped intermediate body.

Gemäß dem zweiten Hauptgedanken der Erfindung wird eine hydrostatische Druckkammer vorgesehen. Durch Verändern des hydrostatischen Druckes lässt sich die Position der Rollen relativ zum Rohling verändern.According to the second main idea of the invention, a hydrostatic pressure chamber is provided. By changing the hydrostatic pressure, the position of the rollers relative to the blank can be changed.

Gemäß dem dritten Hauptgedanken lässt sich der Zwischenkörper temperieren, am besten mittels elektrischer Widerstandsheizung. Auch hiermit lässt sich der Abstand der Rollen relativ zum Rohling verändern.According to the third main idea, the intermediate body can be tempered, preferably by means of electrical resistance heating. Again, this allows the distance between the rollers change relative to the blank.

Besonders beim zweiten und beim dritten Hauptgedanken der Erfindung kann das Verändern der Position der Rollen relativ zum Rohling sogar während des Betriebes verändern, somit ohne jeglichen Umbau oder Ausbau der Rollen.Especially in the second and third main ideas of the invention, changing the position of the rollers relative to the blank may change even during operation, thus without any rebuilding or removal of the rollers.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:The invention is explained in more detail with reference to the drawing. It details the following:

1 zeigt in einem Axialschnitt die wesentlichen Bauteile einer Rolliervorrichtung gemäß der Erfindung. 1 shows in an axial section the essential components of a roller burnishing device according to the invention.

2 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt aus der Rolliervorrichtung gemäß Anspruch 1. 2 shows a perspective view of a section of the roller burnishing device according to claim 1.

3 zeigt wiederum in einer perspektivischen Darstellung einen weiteren Ausschnitt aus dem Gegenstand von 1. 3 again shows in a perspective view another section of the object of 1 ,

Das in 1 gezeigte Rollierwerkzeug umfasst die folgenden wesentlichen Bauteile: Eine von zahlreichen Rollierrollen 1 ist auf einem Lagerzapfen 2 drehbar gelagert. Der Lagerzapfen 2 ist seinerseits gelagert in einem Gehäuse 3. Das Gehäuse ist fixiert in einem sogenannten Kesselhaus 4, das einen Deckel 5 aufweist.This in 1 The rolling tool shown comprises the following essential components: One of numerous roller burnishing 1 is on a journal 2 rotatably mounted. The journal 2 is in turn stored in a housing 3 , The housing is fixed in a so-called boiler house 4 that has a lid 5 having.

Ein Rohling 6 hat die Gestalt eines zylindrischen Hohlkörpers mit geschlossenem Boden 6.1 und einer zylindrischen Wand 6.2. Der Rohling ist aus einer Platine durch Tiefziehen hergestellt. Die Platine ist eine kreisförmige Stahlscheibe. Um aus dem Rohling 6 ein Zahnrad zu erzeugen, müssen durch Rollieren mittels der Rollen 1 Rillen in die Wand 6.2 eingedrückt werden. Dies geschieht im vorliegenden Falle dadurch, dass der Rohling 6 aus einer hier gezeigten oberen Position I in eine ebenfalls gezeigte untere Position II verschoben wird. Wie man erkennt, ist die Rollierrolle 1 derart gelagert und angeordnet, dass sie beim Absenken des Rohlings 6 dessen Wandung 6.2 nach innen drückt. Jeweils zwei einander benachbarte Rollierrollen 1 bilden dabei einen Zahn, der parallel zur Vorschubrichtung 7 des Rohlings 6 verläuft.A blank 6 has the shape of a cylindrical hollow body with a closed bottom 6.1 and a cylindrical wall 6.2 , The blank is made from a blank by deep drawing. The circuit board is a circular steel disk. To get out of the blank 6 To produce a gear, by rolling through the rollers 1 Grooves in the wall 6.2 be pressed. This happens in the present case in that the blank 6 is moved from an upper position I shown here in a lower position II also shown. As you can see, the roller is 1 stored and arranged so that they lower the blank 6 its wall 6.2 pushes inward. Two adjacent rolling rollers 1 form a tooth parallel to the feed direction 7 of the blank 6 runs.

Rohling 6 ist eingespannt zwischen einem Gegenhalter 8 und einem Stempel 9. Gegenhalter 8 ist mit einer Pinole 10 fest verbunden, beispielsweise durch Verschrauben. Stempel 9 befindet sich innerhalb des Rohlings 6. Er ist selbst wie ein Zahnrad gestaltet. Die Zähne des Stempels 9 arbeiten beim Rollierverfahren mit den Rollierrollen 1 zusammen, indem jeweils ein Zahn des Stempels 9 zwischen zwei einander benachbarter Rollierrollen 1 eingreift.blank 6 is clamped between a counterholder 8th and a stamp 9 , backstop 8th is with a quill 10 firmly connected, for example by screwing. stamp 9 is inside the blank 6 , He is even designed like a gear. The teeth of the stamp 9 work on the roller burnishing process with the roller burnishing rollers 1 together, putting one tooth of the punch 9 between two adjacent roller burnishing rollers 1 intervenes.

Gemäß dem ersten Hauptgedanken der Erfindung ist ein Zwischenkörper 11 vorgesehen. Dieser ist als Keilring 11 gestaltet und umschließt sämtliche Rollen 1 mit der Vielzahl von Gehäusen sowie den im Zentrum angeordneten Rohling. Die Anordnung des Keilringes 11 ist aus 2 ersichtlich. Der Zwischenkörper kann in zahlreiche Einzelkörper unterteilt sein.According to the first main idea of the invention is an intermediate body 11 intended. This is as a wedge ring 11 designed and encloses all roles 1 with the large number of housings as well as the blank arranged in the center. The arrangement of the wedge ring 11 is out 2 seen. The intermediate body can be divided into numerous individual bodies.

Die Radialposition der Rollen 1 lässt sich mittels des Keilringes 11 einstellen. Wie man aus 1 erkennt, befindet sich dieser in einem ebenfalls ringförmigen und keilförmigen Aufnahmeraum 12. Je weiter der Keilring 11 in den Aufnahmeraum 12 eingetrieben ist, umso tiefer dringt die Umfangskante der einzelnen Rollierrolle in das Material des Vorformlings 6 ein, und umso größer wird damit die Zahnhöhe.The radial position of the rollers 1 can be by means of the wedge ring 11 to adjust. How to get out 1 recognizes, this is in a likewise annular and wedge-shaped receiving space 12 , The further the wedge ring 11 in the recording room 12 is driven, the deeper penetrates the peripheral edge of the individual roller burnishing in the material of the preform 6 and the tooth height increases.

Aus den 2 und 3 erkennt man noch genauer Gestalt und Anordnung der Rollierrollen 1 und der zugehörenden Gehäuse 3. Jeweils zwei einander benachbarte Rollierrollen 1 sind in einem Gehäuse 3 angeordnet. Zwischen zwei einander benachbarten Paaren von Rollierrollen 1 befindet sich ein Keilsegment 13. Dieses ist ortsfest und bestimmt die Ausrichtung und die Lage der Gehäuse 3, und damit auch der Rollen 1.From the 2 and 3 one recognizes still more exactly shape and arrangement of the Rollierrollen 1 and the associated housing 3 , Two adjacent rolling rollers 1 are in a housing 3 arranged. Between two adjacent pairs of rollers 1 there is a wedge segment 13 , This is stationary and determines the orientation and position of the housing 3 , and with it the roles 1 ,

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Kesselhaus 4 mit den darin angeordneten Gehäusen 3 und Rollen 1 ortsfest. Hingegen führt der Vorformling 6 die bereits erwähnte translatorische Bewegung von oben nach unten aus, gegebenenfalls auch von unten nach oben. Rohling 6 nimmt bei seiner translatorischen Bewegung durch Reibschluss mit und versetzt diese somit in Umlauf. Die Rollen 1 brauchen somit keinen eigenen Antrieb.In the present embodiment, the boiler house 4 with the housings arranged therein 3 and roles 1 stationary. On the other hand leads the preform 6 the above-mentioned translational movement from top to bottom, optionally from bottom to top. blank 6 takes in its translational movement by frictional engagement with and thus puts these into circulation. The roles 1 thus need no own drive.

Die Position des Keilringes 11 in Vorschubrichtung 7 ist durch austauschbare Positionierringe 14 definiert. Damit wird auch zugleich die Eindringtiefe der scheibenförmigen Rollierrollen 1 in das Material des Rohlings 6 definiert. Somit lässt sich die Eindringtiefe verändern durch Einlegen entsprechender Positionierringe 14.The position of the wedge ring 11 in the feed direction 7 is through exchangeable positioning rings 14 Are defined. This also at the same time the penetration depth of the disc-shaped roller burnishing 1 in the material of the blank 6 Are defined. Thus, the penetration depth can be changed by inserting corresponding positioning rings 14 ,

Die beiden anderen Hauptgedanken sind ebenfalls in der Praxis sehr interessant. Hierdurch lässt sich nämlich das Maß des Zwischenkörpers (beziehungsweise einer Mehrzahl von Zwischenkörpern) 11 in Andrückrichtung der Rollierrollen 1 verändern. Dies geschieht im Falle des zweiten Hauptgedankens mittels hydrostatischen Druckes. Zwischenkörper 11 kann nämlich einen Raum aufweisen, der an ein hydrostatisches Druckmittel anschließbar ist, beispielsweise an ein Drucköl, und das dem genannten Raum aufblasen und damit die Abmessung des Keilringes 11 in Anpressrichtung vergrößern kann. Auch kann man einen hydrostatischen Raum in das Kesselhaus oder in die Gehäuse integrieren. Dann kann der Zwischenkörper entfallen.The other two main ideas are also very interesting in practice. This makes it possible to measure the size of the intermediate body (or a plurality of intermediate bodies). 11 in the direction of pressing the roller burnishing 1 change. This happens in the case of the second main idea by means of hydrostatic pressure. intermediate body 11 Namely, it can have a space which can be connected to a hydrostatic pressure medium, for example a pressurized oil, and which inflates said space and thus the dimension of the wedge ring 11 can increase in contact pressure. Also, you can integrate a hydrostatic space in the boiler house or in the housing. Then the intermediate body can be omitted.

Man kann somit ohne Zwischenkörper auskommen, indem man ganz einfach zwischen den einzelnen Gehäusen 3 und dem Deckelhaus 4 einen hydrostatisch beaufschlagbaren Raum vorsieht.You can thus do without intermediate body, by simply between the individual cases 3 and the lid house 4 provides a hydrostatically charged space.

Gemäß dem Hauptgedanken 3 wird die Anpresskraft, die auf den Lagerzapfen 2 wirkt, und damit auf die Eindringtiefe der Rollierrolle 1 in die Wandung 6.2 des Rohlings, durch Temperieren erzeugt, am besten mittels elektrischer Widerstandsheizung. Ob man dabei einen Zwischenkörper oder ein anderes Element verwendet, das für den Anpressdruck verantwortlich ist, ist eine untergeordnete Frage.According to the main idea 3 is the contact pressure acting on the journal 2 acts, and thus on the penetration depth of the roller 1 in the wall 6.2 of the blank, produced by tempering, preferably by means of electrical resistance heating. Whether one uses an intermediate body or another element that is responsible for the pressure, is a subordinate question.

Die Erfindung lässt sich nicht nur bei der Herstellung von gradverzahnten Zahnrädern anwenden, sondern auch bei Schrägverzahnungen. Es muss sich auch gar nicht um Zahnräder handeln, sondern es kommen für die Anwendung der Erfindung jegliche Verzahnungen in Betracht, auch an nichtrotierenden Bauteilen.The invention can be applied not only in the production of gradverzahnten gears, but also in helical gears. It does not even have to be gears, but it come for the application of the invention, any teeth into consideration, even on non-rotating components.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Rollierrolle Rollier role
22: Lagerzapfen pivot
33: Gehäuse casing
44: Kesselhaus boiler house
5 5: Deckel cover
66: Rohling blank
6.16.1: Boden ground
6.26.2: Wand wall
77: Vorschubrichtung feed direction
88th: Gegenhalter backstop
99: Stempel stamp
1010: Pinole Pinole
1111: Keilring wedge ring
1212: Aufnahmeraum accommodation space
1313: Keilsegment wedge segment
1414: Positionierring positioning

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2282854 B1 [0003]

Claims

Burnishing tool for creating a tooth structure in the wall ( 6.2 ) of a cylindrical blank ( 6 ), comprising the following features: 1.1 a clamping device for holding the blank ( 6 ); 1.2 a ring of disc-shaped rotatably mounted rollers ( 1 ), whose peripheral edges against the wall ( 6.2 ) of the blank and are pressed against this; 1.3 bearing pin ( 2 ) for storing the rolls ( 1 ); 1.4 a stamp ( 9 ) in the interior of the blank ( 6 ) with a tooth structure as a counter-shape; 1.5 a drive for generating a relative movement between the rollers ( 1 ) and the blank ( 6 ); characterized by the following features: 1.6 it is an intermediate body ( 11 ), the roles ( 1 ) by applying pressure to the journals ( 2 ) and which is supported on the fixed environment; 1.7 the intermediate body ( 11 ) is wedge-shaped.

Burnishing tool for creating a tooth structure in the wall ( 6.2 ) of a cylindrical blank ( 6 ), comprising the following features: 2.1 a clamping device for holding the blank ( 6 ); 2.2 a ring of disc-shaped rotatably mounted rollers ( 1 ), whose peripheral edges against the wall ( 6.2 ) of the blank and are pressed against this; 2.3 Bearing journals ( 2 ) for storing the rolls ( 1 ); 2.4 a stamp ( 9 ) in the interior of the blank ( 6 ) with a tooth structure as a counter-shape; 2.5 a drive for generating a relative movement between the rollers ( 1 ) and the blank ( 6 ); characterized by the following features: 2.6 it is a hydrostatic chamber for positioning the rollers ( 1 ) relative to the blank ( 1 ) intended.

Burnishing tool for creating a tooth structure in the wall ( 6.2 ) of a cylindrical blank ( 6 ), comprising the following features: 3.1 a clamping device for holding the blank ( 6 ); 3.2 a ring of disc-shaped rotatably mounted rollers ( 1 ), whose peripheral edges against the wall ( 6.2 ) of the blank and are pressed against this; 3.3 Bearing journals ( 2 ) for storing the rolls ( 1 ); 3.4 a stamp ( 9 ) in the interior of the blank ( 6 ) with a tooth structure as a counter-shape; 3.5 a drive for generating a relative movement between the rollers ( 1 ) and the blank ( 6 ); characterized by the following features: 3.6 it is a tempering device, in particular an electrical resistance heater provided to the position of the rollers ( 1 ) relative to the blank ( 1 ), by tempering the rollers ( 1 ) indirectly or directly bearing component

Rolling device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the rollers 1 in a boiler house ( 4 ) are stored.

Rolling device according to one of claims 1 to 4, characterized in that in each case a pair of rollers ( 1 ) in a housing ( 3 ) and that the housings ( 3 ) the journals ( 2 ) wear.