DE19532519A1 - Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen metallischen Werkstücks - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen metallischen WerkstücksInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ei
nes rotationssymmetrischen metallischen Werkstücks, wie
im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben.
Werkstücke, die aus zwei oder auch mehr separat gefertig
ten Werkstück-Teilkörpern durch deren Verbinden mitein
ander hergestellt werden, sind aus der Praxis bekannt
und werden beispielsweise in Getrieben oder Kupplungen
von Kraftfahrzeugen oder anderen Maschinen verwendet. Üb
licherweise werden bisher die Werkstück-Teilkörper nach
dem losen Zusammenfügen entweder miteinander verschweißt
oder miteinander vernietet. Beide Verbindungsverfahren
haben nachteilig einen negativen Einfluß auf die Maßhal
tigkeit und Maßgenauigkeit des fertigen Werkstücks, was
in vielen Fällen eine Nachbearbeitung und sorgfältige
Endkontrollen erfordert. Dies führt zu einem hohen Her
stellungsaufwand und damit zu einer verminderten Wirt
schaftlichkeit des Herstellungsverfahrens.
Aus der JP-OS 7-51 781 ist es bekannt, zwei Werkstück-Teil
körper mittels eines Drückvorganges miteinander ver
dreh- und verschiebungsfest zu verbinden. Der erste Werk
stück-Teilkörper ist dabei mit einem Nabenbereich sowie
einem sich radial außen daran anschließenden, rechtwink
lig dazu ausgerichteten, hohlzylindrischen Umfangsbe
reich ausgeführt. Der zweite Werkstück-Teilkörper ist im
Ausgangszustand zunächst eine flache Ronde. Zur Verbin
dung der beiden Werkstück-Teilkörper miteinander werden
beide konzentrisch zueinander angeordnet und aneinander
gedrückt. Mittels eines Drückvorganges wird dann der ra
dial äußere Teil der den zweiten Werkstück-Teilkörper
bildenden Ronde rechtwinklig umgelegt und zu einer topf
artigen Form umgeformt. Dabei wird gleichzeitig an dem
Innenumfang des zweiten Werkstück-Teilkörpers eine In
nenverzahnung erzeugt, die auf einem Drückfutter als Ne
gativ-Kontur vorgegeben ist. Zur Erzielung der gewünsch
ten Verdreh- und Verschiebungsfestigkeit der Verbindung
der beiden Werkstück-Teilkörper miteinander besitzt der
erste Werkstück-Teilkörper auf dem Außenumfang seines
radial äußeren hohlzylindrischen Teils eine nach außen
weisende, einen Teil der axialen Länge überstreichende
Verzahnung. Beim Umlegen des radial äußeren Teils des
zweiten Werkstück-Teilkörpers wird dieser an seinem In
nenumfang in die Verzahnung am Außenumfang des ersten
Werkstück-Teilkörpers eingedrückt, wodurch die verdreh- und
verschiebungsfeste Verbindung zwischen den beiden
Werkstück-Teilkörpern entsteht.
Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren, daß es
nur für Werkstücke anwendbar ist, bei denen beide Werk
stück-Teilkörper konzentrische und in unmittelbarer Nach
barschaft zueinander verlaufende hohlzylindrische Berei
che aufweisen, da die gegenseitige Verbindung im Bereich
der aneinander anliegenden Außenumfangs- und Innenum
fangsfläche der beiden Werkstück-Teilkörper erfolgt. Für
eine Verbindung zwischen zwei Werkstück-Teilkörpern, von
denen der eine sich radial zum anderen erstreckt, ist
dieses bekannte Verfahren deshalb nicht geeignet.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren der ein
gangs genannten Art anzugeben, welches die aufgeführten
Nachteile vermeidet und mit welchem auch Werkstück-Teil
körper verdreh- und Verschiebungsfest zu einem Werkstück
verbindbar sind, wenn der eine Werkstück-Teilkörper sich
radial zu dem anderen erstreckt.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch
ein Verfahren der eingangs genannten Art, welches da
durch gekennzeichnet ist,
- - daß am Außenumfang des ersten Werkstück-Teilkörpers ein Anschlag ausgebildet oder angebracht wird,
- - daß der zweite Werkstück-Teilkörper zumindest in dem der Durchbrechung benachbarten Bereich seines Naben teils mit einer strukturierten Oberflächenkontur ver sehen wird,
- - daß der zweite Werkstück-Teilkörper in Axialrichtung auf den ersten Werkstück-Teilkörper bis zu dessen An schlag aufgeschoben wird und
- - daß mittels mindestens eines Drückvorganges Material vom Außenumfang des ersten Werkstück-Teilkörpers in dessen Axialrichtung zumindest von einer Seite her zum zweiten Werkstück-Teilkörper hin transportiert und zu mindest teilweise in dessen strukturierte Oberflächen kontur hineingedrückt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine auch bei
hohen mechanischen Kräften noch sichere verdreh- und ver
schiebungsfeste Verbindung zwischen den zwei Werkstück-Teil
körpern erreicht. Durch den Materialtransport inner
halb des Drückvorganges werden die beiden Werkstück-Teil
körper so miteinander in Eingriff gebracht, daß sie Ei
genschaften wie ein einstückiges Werkstück erhalten.
Gleichzeitig werden ungünstige Einflüsse auf die Maß
haltigkeit und Maßgenauigkeit vermieden, weil weder hohe
thermische Belastungen, wie bei einem Schweißvorgang,
noch hohe schlagartige mechanische Belastungen, wie bei
Nietvorgängen, auftreten.
Der erwähnte Anschlag kann entweder ein Teil des ersten
Werkstück-Teilkörpers oder alternativ ein Teil einer Vor
richtung zu Ausführung des Verfahrens sein, wobei in
letztgenanntem Fall der Anschlag lediglich vorübergehend
am ersten Werkstück-Teilkörper angebracht wird. Auf
diese Weise besteht auch die Möglichkeit, von beiden Sei
ten des zweiten Werkstück-Teilkörpers her das erfindungs
gemäße Verbindungsverfahren auszuführen, wobei dann eine
besonders feste, höchsten Ansprüchen an die Verdreh- und
Verschiebungssicherheit genügende Verbindung zwischen
den Werkstück-Teilkörpern erzeugbar ist. Der für die Aus
führung des Verfahrens erforderliche technische Aufwand
wird ebenfalls in Grenzen gehalten, weil für die Vorbe
reitung der Werkstück-Teilköper im Hinblick auf deren
nachfolgende Verbindung lediglich die strukturierte Ober
flächenkontur an dem zweiten Werkstück-Teilkörper er
zeugt werden muß und weil der Drückvorgang ohne weiteres
auf herkömmlichen und bekannten Drückmaschinen ausführ
bar ist. Gleichzeitig können auf der Drückmaschine wei
tere Umformungen vor und/oder nach dem Verbinden der
Werkstück-Teilkörper durch Drücken vorgenommen werden.
Eine Abwandlung des Verfahrens, welche die oben gestell
te Aufgabe ebenfalls löst, ist im Anspruch 2 angegeben.
Wesentlich ist bei diesem abgewandelten Verfahren, daß
hier der Transport des Materials durch den Drückvorgang
nicht an dem ersten Werkstück-Teilkörper in dessen Axial
richtung sondern an dem zweiten Werkstück-Teilkörper in
dessen Radialrichtung erfolgt. Dementsprechend ist bei
der zweiten Verfahrensausführung auch vorgesehen, daß
die strukturierte Oberflächenkontur hier an dem ersten
Werkstück-Teilkörper erzeugt wird. Die bei dieser Ver
fahrensausführung erzielbaren Vorteile entsprechen den
oben dargelegten Vorteilen des als erstes beschriebenen
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bevorzugt ist, unabhängig von der jeweiligen Verfahrens
ausführung, vorgesehen, daß zur Bildung der strukturier
ten Oberflächenkontur Nuten und/oder Zähne erzeugt wer
den. Derartige Oberflächenkonturen sind mechanisch sehr
einfach durch spanende Bearbeitung z. B. mittels Fräsen
herstellbar. Gleichzeitig bieten derartige strukturierte
Oberflächenkonturen einen wirksamen Eingriff der beiden
Werkstück-Teilkörper nach deren erfindungsgemäßer Verbin
dung miteinander.
Zur Weiterbildung der ersten Verfahrensausgestaltung
wird vorgeschlagen, daß die Nuten und/oder Zähne in Axi
alrichtung und/oder in Radialrichtung des zweiten Werk
stück-Teilkörpers verlaufend erzeugt werden. Durch diese
Ausrichtung der Nuten und/oder Zähne wird gewährleistet,
daß die beiden miteinander verbundenen Werkstück-Teil
körper sowohl gegen eine gegenseitige Verdrehung in Um
fangsrichtung als auch gegen eine gegenseitige Verschie
bung in Axialrichtung wirksam gesichert sind.
Weiter ist vorgesehen, daß die in Axialrichtung verlau
fenden Nuten und/oder Zähne am Innenumfang der Durch
brechung erzeugt werden. In diesem Bereich stören die
Nuten und/oder Zähne die in weiteren Bereichen des be
treffenden Werkstück-Teilkörpers gegebenenfalls erfor
derlichen Oberflächenstrukturen nicht, so daß die Frei
heit bei der Bearbeitung des Werkstück-Teilkörpers nicht
eingeschränkt wird.
Alternativ oder zusätzlich zu der zuletzt beschriebenen
Verfahrensausgestaltung ist vorgesehen, daß die in Radi
alrichtung verlaufenden Nuten und/oder Zähne an der ei
nen, beim fertigen Werkstück dem Anschlag abgewandten
Stirnseite des zweiten Werkstück-Teilkörpers erzeugt
werden. Auch bei dieser Anordnung der Nuten und/oder
Zähne wird nach dem Materialtransport durch den Drück
vorgang eine wirksame gegenseitige Verzahnung und damit
verdreh- und verschiebungssichere Verbindung der beiden
Werkstück-Teilkörper miteinander erreicht.
Für die zuletzt beschriebenen, in Radialrichtung verlau
fenden Nuten und/oder Zähne ist vorgesehen, daß diese
von der Durchbrechung ausgehend mit einer radialen Länge
erzeugt werden, die nur einen Teil des Gesamtradius des
zweiten Werkstück-Teilkörpers entspricht. Hierdurch wird
insbesondere erreicht, daß die Nuten und/oder Zähne nur
so lang sind, daß sie nach dem Materialtransport durch
den Drückvorgang vollständig von dem transportierten Ma
terial überdeckt und ausgefüllt bzw. eingeschlossen wer
den. Der weitere, freiliegende Teil der Oberfläche des
betreffenden Werkstück-Teilkörpers kann dann glatt
flächig oder mit einer beliebigen, aufgrund seiner Funk
tion erforderlichen Oberflächenstruktur versehen werden.
In Weiterbildung der Verfahrensausgestaltung nach den An
sprüchen 2 und 3 ist vorgesehen, daß die Nuten und/oder
Zähne in Axialrichtung und/oder in Radialrichtung des
ersten Werkstück-Teilkörpers verlaufend in dessen Außen
umfang erzeugt werden. Auch diese Ausrichtung der Nuten
und/oder Zähne sorgt dafür, daß nach dem durch den Drück
vorgang bewirkten Materialtransport die beiden Werk
stück-Teilkörper wirksam und dauerhaft miteinander in
Eingriff gebracht werden, wodurch die gewünschte Ver
dreh- und Verschiebungssicherheit der Werkstück-Teilkör
per gegeneinander gewährleistet wird.
Um den Bearbeitungsaufwand möglichst gering zu halten
und z. B. unnötige Fräsarbeiten zu vermeiden, ist für die
zuvor beschriebene Verfahrensausgestaltung weiter vorge
sehen, daß die in Axialrichtung des ersten Werkstück-Teil
körpers in dessen Außenumfang verlaufenden Nuten
und/oder Zähne mit einer axialen Lage und Länge erzeugt
werden, daß sie sich von der Stirnseite des zweiten
Werkstück-Teilkörpers, die beim fertigen Werkstück dem
Anschlag abgewandt ist, ausgehend etwa gleich weit unter
den zweiten Werkstück-Teilkörper und von diesem weg er
strecken.
Bevorzugte Querschnittsformen der Nuten und/oder Zähne
sind in den Ansprüchen 10 und 11 genannt.
Der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erforder
liche Drückvorgang kann, wie zuvor schon erwähnt, auf ei
ner an sich bekannten Drückmaschine ausgeführt werden.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, daß für den Drückvorgang
zwei oder mehr in Umfangsrichtung der Werkstück-Teilkör
körper gleichmäßig beabstandete Drückrollen mit dem
Außenumfang des ersten Werkstück-Teilkörpers oder mit
der einen Stirnseite des zweiten Werkstück-Teilkörpers
in Eingriff gebracht werden. Auf diese Weise wird eine
symmetrische Krafteinwirkung auf die Werkstück-Teilkör
per gewährleistet. Bei Bedarf kann außerdem eine Ab
stützung von mit den Drückkräften beaufschlagten Berei
chen der Werkstück-Teilkörper, z. B. durch Gegenhalter
oder Drückfutter, erfolgen. Auf diese Weise wird eine
Überlastung und damit eine Abweichung von den gewünsch
ten Maßen des fertigen Werkstücks vermieden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden
anhand einer Zeichnung erläutert.
Die Figuren der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen ersten Werkstück-Teilkörper und einen
zweiten Werkstück-Teilkörper in zwei Ausführun
gen, jeweils im Längsschnitt, vor dem Verbinden
miteinander,
Fig. 2 die Werkstück-Teilkörper aus Fig. 1 während
des Verbindens miteinander, in gleicher Darstel
lungsweise wie Fig. 1,
Fig. 3 zwei Werkstück-Teilkörper in jeweils gegenüber
Fig. 1 und 2 geänderte Ausführung, zu Beginn
des Verbindens miteinander, im Längsschnitt,
Fig. 4a bis 4c drei unterschiedliche Ausführungen des
zweiten Werkstück-Teilkörpers in einer Teil-An
sicht auf die zentrale Durchbrechung,
Fig. 5 einen ersten Werkstück-Teilkörper und einen
zweiten Werkstück-Teilkörper in zwei weiteren
Ausführungen, im Längsschnitt, während des Ver
bindens miteinander,
Fig. 6 den zweiten Werkstück-Teilkörper aus Fig. 5 in
Stirnansicht in zwei unterschiedlichen Ausfüh
rungen,
Fig. 7a bis 7c den zweiten Werkstück-Teilkörper im Teil
schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6,
in unterschiedlichen Ausführungen und
Fig. 8 einen weiteren ersten Werkstück-Teilkörper und
zweiten Werkstück-Teilkörper in nochmals geän
derter Ausführung im Längsschnitt, vor dem Ver
binden miteinander (obere Zeichnungshälfte) und
gegen Ende des Verbindens miteinander (untere
Zeichnungshälfte).
Fig. 1 der Zeichnung zeigt als ersten Werkstück-Teilkör
per 1 eine massive, im Querschnitt kreisrunde Welle, die
drei Bereiche mit unterschiedlichen Durchmessern auf
weist. Auf den Außenumfang 13 des Bereiches des ersten
Werkstück-Teilkörpers 1 mit dem mittleren Durchmesser
ist ein zweiter Werkstück-Teilkörper 2 in Axialrichtung
aufgeschoben, wobei von diesem zweiten Werkstück-Teilkör
per hier lediglich der radial innenliegende flach-schei
benförmige Nabenbereich 20 sowie eine zentrale, den
ersten Werkstück-Teilkörper 1 aufnehmende Durchbrechung
21 dargestellt ist. Der radial nach außen folgende Be
reich des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2, der hier
nicht dargestellt ist, kann beliebig gestaltet sein,
z. B. als Stirnzahnrad, als Riemen-Lauffläche oder als
innen- und/oder außenverzahnter hohlzylindrischer Kör
per.
Im Bereich der Durchbrechung 21 ist der zweite Werk
stück-Teilkörper mit Nuten 25, 25′ versehen, wobei eine
Ausführung der Nuten 25 in der oberen Hälfte und eine
zweite Ausführung der Nuten 25′ in der unteren Hälfte
der Fig. 1 gezeichnet ist. In der Praxis sind an einem
einzigen Werkstück-Teilkörper zweckmäßig alle Nuten 25,
25′ untereinander gleich ausgeführt.
Die Nuten 25 verlaufen in Axialrichtung durch die Durch
brechung 21, wobei die Nuten 25 im Querschnitt unter
schiedlich ausgebildet sein können, wie später noch an
hand der Fig. 4a bis 4c erläutert wird.
Während die Nut 25 sich über die gesamte axiale Länge,
d. h. Dicke des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 er
streckt, ist die Nut 25′ in dem in Fig. 1 gezeigten
Schnitt gesehen mit einem bogenförmigen Verlauf ausge
führt und erstreckt sich lediglich über etwa die Hälfte
der Dicke des zweiten Werkstück-Teilkörpers 20.
Der erste Werkstück-Teilkörper 1 besitzt, wie oben schon
erwähnt, drei Bereiche unterschiedlicher Außendurchmes
ser. Der Übergang von dem Bereich mit dem größten Außen
durchmesser zu dem Bereich mit dem mittleren Außendurch
messer bildet einen Anschlag 11, gegen den hier der zwei
te Werkstück-Teilkörper 2 mit seiner in der Fig. 1 lin
ken Stirnseite 22′ anliegt. Der Außendurchmesser des Be
reiches des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 mit dem mitt
leren Durchmesser und der minimale Innendurchmesser der
Durchbrechung 21 im zweiten Werkstück-Teilkörper 2 sind
so bemessen, daß der zweite Werkstück-Teilkörper 2 in
Axialrichtung von rechts nach links auf den ersten Werk
stück-Teilkörper 1 bis zu dessen Anschlag 11 aufgescho
ben werden kann, wobei eine gegenseitige Zentrierung er
reicht wird.
Den Übergang von dem Bereich des ersten Werkstück-Teil
körpers 1 mit dem mittleren Durchmesser zu dem Bereich
mit dem kleinsten Durchmesser bildet ein Durchmesser
sprung 12. Dieser Durchmessersprung 12 liegt in einem
gewissen Abstand von der in der Zeichnung rechten Stirn
seite 22 des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2.
Schließlich ist in Fig. 1 noch durch eine strichpunk
tierte Linie die Längsmittelachse 10 der beiden Werk
stück-Teilkörper 1, 2 dargestellt.
Fig. 2 der Zeichnung zeigt die beiden Werkstück-Teil
körper 1, 2 aus Fig. 1 während des Verbindens miteinan
der. Hierzu wird der erste Werkstück-Teilkörper 1 auf
nicht weiter dargestellte Weise in ein Spannfutter einer
Drückmaschine eingespannt und im Sinne des eingezeichne
ten Drehpfeils in Drehung versetzt. Mittels einer Drück
rolle 3, die um eine zur Achse 10 parallele Drehachse 30
frei drehbar ist, wird nun Material am Außenumfang des
ersten Werkstück-Teilkörpers 1 ausgehend von dem Durch
messersprung 12 durch einen Drückvorgang in Richtung zur
rechten Stirnseite 22 des zweiten Werkstück-Teilkörpers
2 transportiert. Gegen Ende dieses Drückvorganges wird
die in Fig. 2 gezeigte Form des ersten Werkstück-Teil
körpers 1 erhalten, bei der transportiertes Material 16
die Nut 25 teilweise bzw. die Nut 25′ vollständig aus
füllt. Außerdem sammelt sich transportiertes Material 16
vor der rechten Stirnseite 22 des zweiten Werkstück-Teil
körpers 2 in Form eines in Radialrichtung noch über den
Bereich der Nuten 25, 25′ vorragenden Kragens.
Durch diesen Materialtransport und die entsprechende Um
formung des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 wird eine ge
genseitige feste, verdreh- und verschiebungssichere Ver
bindung der beiden Werkstück-Teilkörper 1, 2 zu einem
fertigen Werkstück 4 erreicht.
In der Zeichnung ist aus Übersichtlichkeitsgründen ledig
lich eine einzelne Drückrolle 3 dargestellt; zweckmäßig
werden zwei oder drei Drückrollen 3 in Umfangsrichtung
symmetrisch verteilt zum Einsatz gebracht, um die auf
tretenden Kräfte auszugleichen. Durch den Pfeil 31 ist
die Zustellrichtung der Drückrolle 3 während des Verbin
dens der beiden Werkstück-Teilkörper 1, 2 miteinander
angegeben.
Fig. 3 der Zeichnung zeigt eine Ausführung des ersten
Werkstück-Teilkörpers 1 als im wesentlichen hohlzylindri
scher Körper, wobei hier lediglich die obere Hälfte des
zu der Achse 10 rotationssymmetrischen ersten Werkstück-Teil
körpers 1 gezeichnet ist. An seinem Außenumfang be
sitzt der erste Werkstück-Teilkörper 1 hier einen An
schlag 11 in Form eines vom Außenumfang 13 radial nach
außen vorragenden Kragens. Weiterhin besitzt der erste
Werkstück-Teilkörper 1 an seinem Außenumfang 13 rechts
von dem Anschlag 11 einen Durchmessersprung 12, an wel
chem der Außendurchmesser und damit auch die Material
stärke des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 von links nach
rechts gesehen abnimmt.
Der zweite Werkstück-Teilkörper 2 ist hier becher- oder
topfförmig ausgeführt und besitzt ebenfalls in seinem Na
benteil 20 eine zentrale Durchbrechung 21 zur Aufnahme
des ersten Werkstück-Teilkörpers 1. Der Außenumfang 23
des zweiten Werkstück-Teilkörpers besitzt hier die Form
eines Hohlzylinders; an seinem rechten Ende geht dieser
in den in Radialebene liegenden Nabenteil 20 über. Der
Innendurchmesser der Durchbrechung 21 und der Außendurch
messer des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 im Bereich
rechts vom Anschlag 11 sind wieder so aufeinander abge
stimmt, daß der zweite Werkstück-Teilkörper 2 von rechts
her auf den ersten Werkstück-Teilkörper 1 bis zur Anlage
am Anschlag 11 aufgeschoben werden kann. In diesem lose
zusammengefügten Zustand werden die beiden Werkstück-
Teilkörper 1, 2 wieder mittels geeigneter Spanneinrich
tungen auf einem Spannfutter oder einem Drückfutter ei
ner Drückmaschine fixiert und es wird eine Drückrolle 3
zugestellt und in Richtung des Bewegungspfeiles 31 vom
Durchmessersprung 12 ausgehend nach links in Richtung
zur rechten Stirnseite 22 des Nabenteils 20 des zweiten
Werkstück-Teilkörpers 2 verfahren.
Bei diesem Drückvorgang wird Material am Außenumfang des
ersten Werkstück-Teilkörpers 1 von rechts nach links in
die auch bei diesem Ausführungsbeispiel am Innenumfang
der Durchbrechung 21 im zweiten Werkstück-Teilkörper 2
angebrachten Nuten 25 transportiert. Außerdem bildet
sich auch hier aufgrund eines durch die Wahl der axialen
Länge und der radialen Durchmesserveränderung des Durch
messersprungs 12 festgelegten Materialüberschusses vor
der rechten Stirnseite 22 ein Materialwulst. Somit wird
auch bei diesen Ausführungen der Werkstück-Teilkörper 1,
2 eine verdreh- und verschiebungsfeste Verbindung mitein
ander erreicht.
Auch in Fig. 3 ist nur eine einzelne Drückrolle 3 ge
zeigt; zweckmäßig kommen auch hier z. B. zwei oder drei
symmetrisch um den Umfang des ersten Werkstück-Teilkör
pers 1 verteilt angeordnete Drückrollen 3 zum Einsatz.
Außerdem ist bei dieser Ausführung des ersten Werk
stück-Teilkörpers 1 zweckmäßig in dessen hohlem Inneren
14 während des Drückvorganges ein Drückdorn passend an
geordnet, um eine ungewünschte Deformation des ersten
Werkstück-Teilkörpers 1 zu vermeiden.
Die Fig. 4a bis 4c zeigen verschiedene Möglichkeiten
der Ausbildung der Nuten 25, 25′ im Bereich der Durch
brechung 21 im zweiten Werkstück-Teilkörper 2. Gemäß
Fig. 1a können die Nuten 25 eine rechteckige Querschnitts
form haben; zwischen zwei benachbarten Nuten 25 ergibt
sich dann jeweils ein nach innen vorspringender Zahn 24.
Gemäß Fig. 4b können die Nuten 25 auch eine V-förmige
oder dreieckige Querschnittsform aufweisen.
Gemäß Fig. 4c ist auch eine halbkreisförmige Quer
schnittsform der Nuten 25 möglich.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungen des zweiten
Werkstück-Teilkörpers 2 erstrecken sich die Nuten 25,
25′ gänzlich oder im wesentlichen in Axialrichtung des
Werkstück-Teilkörpers 2. In Fig. 5 ist eine Ausführung
des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 dargestellt, bei der
sich die Nuten 25, 25′ in Radialrichtung des zweiten
Werkstück-Teilkörpers 2 in dessen rechter Stirnseite 22
erstrecken. In der oberen Hälfte der Fig. 5 oberhalb
der Längsmittelachse 10 ist eine Ausführung der Nut 25
dargestellt, bei der diese in Radialrichtung lediglich
eine relativ geringe Länge hat; in der unteren Hälfte
der Fig. 5 ist eine Ausführung der Nuten 25′ gezeigt,
die sich über die gesamte radiale Länge des zweiten
Werkstück-Teilkörpers 2, der hier eine Scheibe ist,
erstrecken.
Im übrigen ist auch hier wieder an dem ersten Werkstück-Teil
körper 1 ein Anschlag 11 vorgesehen, an welchem der
zweite Werkstück-Teilkörper 2 anliegt. Der zweite Werk
stück-Teilkörper 2 besitzt auch hier eine zentrale Durch
brechung 21, die den ersten Werkstück-Teilkörper 1 auf
nimmt. Letzter ist hier wieder als Hohlwelle mit einem
hohlen Inneren 14 ausgeführt.
Da bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel die
Länge des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 rechts von dem
zweiten Werkstück-Teilkörper 2 nur relativ gering ist,
wird hier der Drückvorgang zur Verbindung der beiden
Werkstück-Teilkörper 1, 2 miteinander von der rechten
Stirnseite des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 beginnend
ausgeführt. Es wird also über den gesamten rechts von
dem zweiten Werkstück-Teilkörper 2 liegenden Umfangsbe
reich 13 des ersten Werkstück-Teilkörpers 1 Material von
rechts nach links in Richtung zur rechten Stirnseite 22
des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 transportiert und
zum Teil in die Nuten 25, 25′ hineingedrückt. Das mit
tels des Drückvorganges in und vor die Nuten 25, 25′
transportierte Material 16 des ersten Werkstück-Teilkör
pers 1 sorgt auch hier wieder für eine feste Verbindung
der beiden Werkstück-Teilkörper 1, 2 miteinander.
Der Außenumfang 23 des zweiten Werkstück-Teilkörpers 2
kann auch hier außer wie dargestellt in beliebiger ande
rer Art und Weise ausgestaltet sein und z. B. eine Ver
zahnung oder eine Riemenlauffläche aufweisen. Auch ist
eine weitere Bearbeitung des radial äußeren Teils des
zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 nach dem hier beschrie
benen Verbinden der beiden Werkstück-Teilkörper 1, 2
miteinander möglich, z. B. durch weitere Drückvorgänge
und/oder spanende Bearbeitungsschritte.
Fig. 6 zeigt den zweiten Werkstück-Teilkörper 2 aus
Fig. 5 in Stirnansicht auf seine in Fig. 5 rechte
Stirnseite 22. Hier werden besonders Verlauf, Lage und
radiale Länge der Nuten 25 (obere Zeichnungshälfte) und
25′ (untere Zeichnungshälfte) deutlich. Weiterhin ver
deutlicht die Fig. 6 die Rotationssymmetrie des zweiten
Werkstück-Teilkörpers 2 mit seiner im Zentrum liegenden
Durchbrechung 21 zu Aufnahme des hier nicht eingezeich
neten ersten Werkstück-Teilkörpers 1.
Die Fig. 7a bis 7c zeigen anhand von Teilschnitten
entlang der Linie VII-VII in Fig. 6 verschiedene Aus
führungen der Nuten 25′, hier mit rechteckiger, V-förmi
ger und halbkreisförmiger Querschnittsform.
Fig. 8 schließlich erläutert eine Ausführung des Ver
fahrens, bei der eine Umkehrung des Prinzips, wie es zu
vor erläutert wurde, angewendet wird. Bei dieser Aus
führung sind in dem ersten Werkstück-Teilkörper 1, der
hier wieder eine massive Welle ist, an dessen Außen
umfang 13 in Axialrichtung verlaufende Nuten 15 über den
Umfang verteilt eingetieft. Weiterhin hat auch hier der
erste Werkstück-Teilkörper 1 einen durch einen Durch
messersprung gebildeten Anschlag 11. Gegen diesen An
schlag 11 ist ein auch hier ein mit einer zentralen
Durchbrechung 21 versehener zweiter, scheibenförmiger
Werkstück-Teilkörper 2 auf den ersten Werkstück-Teilkör
per 1 von rechts nach links aufgeschoben. Dieser zweite
Werkstück-Teilkörper 2 besitzt in seinem der Durchbre
chung 21 benachbarten Nabenteil eine Materialverdickung
27, die von der in Fig. 8 rechten Stirnseite 22 des
zweiten Werkstück-Teilkörpers 2 nach rechts vorragt und
die Durchbrechung 21 unmittelbar umgibt. Die Nuten 15 im
ersten Werkstück-Teilkörper 1 liegen radial innen von
dieser Materialverdickung 27. Dieser Zustand der beiden
Werkstück-Teilkörper 1, 2 vor deren Verbindung mitein
ander ist in der oberen Hälfte der Fig. 8 oberhalb der
Längsmittelachse 10 dargestellt.
Die untere Hälfte der Fig. 8 unterhalb der Längsmittel
achse 10 zeigt die beiden Werkstück-Teilkörper 1, 2 kurz
vor dem Ende eines Drückvorganges zu deren Verbinden
miteinander. Hierzu wurde eine Drückrolle 3 zunächst in
Radialrichtung gemäß dem Bewegungspfeil 31 zugestellt,
wobei die Drückrolle 3 eine Drehachse 30 aufweist, die
unter einem spitzen Winkel zur Längsmittelachse 10, die
gleichzeitig die Drehachse des ersten und zweiten Werk
stück-Teilkörpers 1, 2 ist, verläuft. Durch diesen Drück
vorgang wird mittels der Drückrolle 3 Material der Mate
rialverdickung 27 bis zur teilweisen oder, wie gezeigt,
vollständigen Ausfüllung der Nuten 15 radial nach innen
bewegt. Im letzten Teil des Drückvorganges erhält die
Zustellbewegung der Drückrolle 3 zusätzlich eine Bewe
gungskomponente von dem zweiten Werkstück-Teilkörper 2
weg, um eine in Umfangsrichtung vollkommen gleichmäßige
Materialverteilung zu gewährleisten.
Zur Vermeidung einer unerwünschten Verformung des zwei
ten Werkstück-Teilkörpers 2 wird dieser während des
Drückvorganges zweckmäßig an seiner in Fig. 8 linken
Stirnseite 22′ abgestützt.
Weiterhin werden auch bei diesem Drückvorgang in der
Praxis zweckmäßig zwei oder drei symmetrisch in Umfangs
richtung der Werkstück-Teilkörper 1, 2 verteilt ange
ordnete Drückrollen 3 eingesetzt.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetri
schen metallischen Werkstücks (4) durch verdreh- und
verschiebungsfestes Verbinden zweier separat vorge
fertigter, rotationssymmetrischer und konzentrisch
zueinander angeordneter Werkstück-Teilkörper (1, 2),
wobei ein erster Werkstück-Teilkörper (1) eine zylin
drische oder hohlzylindrische Grundform aufweist und
wobei ein zweiter Werkstück-Teilkörper (2) zumindest
eine zentrale, den ersten Werkstück-Teilkörper (1)
aufnehmende Durchbrechung (21) und einen in Radial
richtung zum ersten Werkstück-Teilkörper (1) ver
laufenden Nabenteil (20) umfaßt,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß am Außenumfang (13) des ersten Werkstück-Teil körpers (1) ein Anschlag (11) ausgebildet oder an gebracht wird,
- - daß der zweite Werkstück-Teilkörper (2) zumindest in dem der Durchbrechung (21) benachbarten Bereich seines Nabenteils (20) mit einer strukturierten Oberflächenkontur versehen wird,
- - daß der zweite Werkstück-Teilkörper (2) in Axial richtung auf den ersten Werkstück-Teilkörper (1) bis zu dessen Anschlag (11) aufgeschoben wird und
- - daß mittels mindestens eines Drückvorganges Materi al vom Außenumfang (13) des ersten Werkstück-Teil körpers (1) in dessen Axialrichtung zumindest von einer Seite her zum zweiten Werkstück-Teilkörper (2) hin transportiert und zumindest teilweise in dessen strukturierte Oberflächenkontur hinein gedrückt wird.
2. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß am Außenumfang (13) des ersten Werkstück-Teil körpers (1) ein Anschlag (11) ausgebildet oder an gebracht wird,
- - daß der erste Werkstück-Teilkörper (1) zumindest in seinem den Nabenteil (20) des zweiten Werk stück-Teilkörpers (2) aufnehmenden Bereich mit einer strukturierten Oberflächenkontur versehen wird,
- - daß der zweite Werkstück-Teilkörper (2) in Axial richtung auf den ersten Werkstück-Teilkörper (1) bis zu dessen Anschlag (11) aufgeschoben wird und
- - daß mittels mindestens eines Drückvorganges Mate rial von der dem Anschlag (11) abgewandten Stirn seite (22) des zweiten Werkstück-Teilkörpers (2) in dessen Radialrichtung nach innen zum ersten Werkstück-Teilkörper (1) hin transportiert und zumindest teilweise in dessen strukturierte Ober flächenkontur hineingedrückt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Bildung der strukturierten Ober
flächenkontur Nuten (15, 25, 25′) und/oder Zähne
(24) erzeugt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Nuten (25, 25′) und/oder Zähne (24) in
Axialrichtung und/oder in Radialrichtung des zweiten
Werkstück-Teilkörpers (2) verlaufend erzeugt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die in Axialrichtung verlaufenden Nuten (25,
25′) und/oder Zähne (24) am Innenumfang der Durch
brechung (21) erzeugt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die in Radialrichtung verlaufenden
Nuten (25, 25′) und/oder Zähne (24) an der einen,
beim fertigen Werkstück (4) dem Anschlag (11) abge
wandten Stirnseite (22) des zweiten Werkstück-Teil
körpers (2) erzeugt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die in Radialrichtung verlaufenden Nuten (25,
25′) und/oder Zähne (24) von der Durchbrechung (21)
ausgehend mit einer radialen Länge erzeugt werden,
die nur einem Teil des Gesamtradius des zweiten
Werkstück-Teilkörpers (2) entspricht.
8. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Nuten (15) und/oder Zähne in Axialrich
tung und/oder in Radialrichtung des ersten Werk
stück-Teilkörpers (1) verlaufend in dessen Außenum
fang (13) erzeugt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die in Axialrichtung des ersten Werkstück-Teil
körpers (1) in dessen Außenumfang (13) verlaufenden
Nuten (15) und/oder Zähne mit einer axialen Lage und
Länge erzeugt werden, daß sie sich von der Stirnsei
te (22) des zweiten Werkstück-Teilkörpers (2), die
beim fertigen Werkstück (4) dem Anschlag (11) abge
wandt ist, ausgehend etwa gleich weit unter den
zweiten Werkstück-Teilkörper (2) und von diesem weg
erstrecken.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nuten (15, 25, 25′) und/oder
Zähne (24) mit einer eckigen, vorzugsweise rechtecki
gen oder trapezförmigen oder V-förmigen Querschnitts
form erzeugt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nuten (15, 25, 25′) und/oder
Zähne (24) mit einer gerundeten, vorzugsweise kreis
bogenförmigen oder ovalen oder elliptischen Quer
schnittsform erzeugt werden.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß für den Drückvorgang zwei
oder mehr in Umfangsrichtung der Werkstück-Teilkör
körper (1, 2) gleichmäßig beabstandete Drückrollen
(3) mit dem Außenumfang (13) des ersten Werkstück-Teil
körpers (1) oder mit der einen Stirnseite (22)
des zweiten Werkstück-Teilkörpers (2) in Eingriff
gebracht werden.
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