DE19801431A1

DE19801431A1 - Workpiece production process for toothed items, e.g. racks and gear wheels

Info

Publication number: DE19801431A1
Application number: DE1998101431
Authority: DE
Inventors: Willy Grimm; Johannes Haack
Original assignee: Feintool International Holding AG
Current assignee: Feintool International Holding AG
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 1999-07-22
Also published as: WO1999036208A1

Abstract

The workpiece production process produces workpieces (1) with fine teeth (14) using a toothed-outline deforming punch (6), moved relative to the workpiece. The deforming punch is taken past the workpiece. The toothed outline sector (7) beginning from a top edge (13) imprints the teeth in the workpiece at an angle as it passes. Before the teeth are created, the batch (4) of workpieces may be bent, tilted or otherwise relocated by a workpiece body.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Werkstücken mit einer, insbesondere feinen Verzahnung, mittels eines Umformstempels, der die Kontur der zu erzeugenden Verzahnung aufweist und relativ zu dem Werkstück bewegt wird, sowie eine Vorrichtung hierfür.The invention relates to a method for producing Workpieces with a particularly fine toothing, by means of a forming stamp, which the contour of the generating teeth and relative to that Workpiece is moved, and a device therefor.

Verzahnungen, beispielsweise an Zahnrädern, Rasthebeln, Klinken, Zahnstangen od. dgl., die mit ihren Zähnen Kräfte übertragen, werden heute entweder spanabhebend, durch Fräsen, Räumen, Stoßen od. dgl. oder spanlos durch Walzdrücken oder Feinschneiden hergestellt. Den spanabhebenden Verfahren sind dabei praktisch keine Grenzen durch den Werkstoff oder die Abmessungen der Zähne, das Zahnmodul, Zahndicke, Zahnbreite od. dgl. gesetzt. Jedoch sind diese Verfahren sehr kostenaufwendig. Ferner werden die Teile meist anschließend noch gehärtet, da die Grundhärte des Werkstoffes für die Funktion nicht ausreicht. Das Härten hat neben den hohen Kosten eine Verlängerung der Fertigungsdurchlaufzeit zur Folge. Durch die Maßänderungen und den Härteverzug wird die Qualität des Werkstückes gemindert.Gears, for example on gears, locking levers, Jacks, racks or the like, the forces with their teeth transmitted, are today either machining, by Milling, broaching, bumping or the like Roll pressing or fineblanking. The Cutting processes are practically no limits by the material or the dimensions of the teeth, that Tooth module, tooth thickness, tooth width or the like. However these procedures are very expensive. Furthermore the parts are usually hardened afterwards because the Basic hardness of the material for the function not is sufficient. In addition to the high costs, hardening has one Extension of the manufacturing lead time. By the dimensional changes and the delay in hardness becomes the quality of the workpiece diminished.

Dem Walzdrücken und dem Feinschneiden sind durch die Zahnformen und den Werkstoff Grenzen gesetzt. Der Werkstoff selbst muß gut umformbar sein und die Zahnrundungen am Kopf und am Fuß dürfen eine gewisse minimale Größe nicht unterschreiben. Ferner entsteht beim Feinschneiden noch ein Kanteneinzug, der sein größtes Maß an der Zahnspitze hat und somit den Flankentraganteil reduziert.The roll pressing and fineblanking are through Tooth shapes and material limits. The material itself must be easy to form and the tooth rounding on Head and foot are not allowed to have a certain minimum size sign. Furthermore, there is still a fineblanking Edge indentation, which has its largest dimension at the tooth tip and thus reduces the side load share.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine beliebige Verzahnung schnell und maßgenau hergestellt werden kann, wobei zusätzlich auf weitere Arbeitsvorgänge verzichtet und in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Werkstück mit einem geringeren Gewicht hergestellt werden soll.The present invention is based on the object To create a process with which any gearing can be manufactured quickly and accurately, whereby in addition, no further work processes are carried out and in a preferred embodiment, the workpiece a lower weight is to be produced.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß der Umformstempel an dem Werkstück vorbeigeführt wird, wobei sich die die Verzahnung erzeugende Kontur beginnend von einer oberen Kante bzw. einem Rand des Werkstückes in dieses fortlaufend schräg eindrückt.To solve this problem, that the forming stamp the workpiece is guided past, the die Gearing-generating contour starting from an upper one Edge or an edge of the workpiece in this continuously pushes in at an angle.

Die Zahnung wird somit durch die Bewegung des Umformstempels geformt. Dabei kann sich der Umformstempel im Verhältnis zum Werkstück oder aber das Werkstück im Verhältnis zum Umformstempel bewegen.The toothing is thus caused by the movement of the Forming stamp shaped. The forming stamp can in relation to the workpiece or the workpiece in Move relation to the stamp.

In Versuchen hat sich herausgestellt, daß das Material des Zahngrundes bei diesem Vorgang in die Kopfzone fließt, was jedoch nur teilweise geschieht, so daß der Rest zu einer Kaltverfestigung des gesamten Zahnes führt. Ist zu viel Material vorhanden, so bildet sich zusätzlich noch ein Umformspan. Dieser gibt die Sicherheit, daß die Zahnung ausgeformt worden ist.Experiments have shown that the material of the Tooth base in this process, what flows into the head zone however only happens partially so that the rest become one Strain hardening of the entire tooth. Is too much Material is present, so it also forms Forming chip. This gives the certainty that the teeth has been formed.

Durch den Umformvorgang beim Zahnformen entsteht eine Materialaufhärtung, die etwa das Zweifache der Grundfestigkeit des Ausgangsmaterials erreicht. Damit erfordert diese Zahnung keine zusätzliche Härtung durch eine Wärmebehandlung mehr. Die Qualität der Zahnung ist garantiert, denn es kann keine Maßänderung und kein Verzug durch die Wärmebehandlung mehr stattfinden.The forming process during tooth shaping creates one Material hardening, which is about twice the Basic strength of the starting material reached. In order to this serration does not require additional hardening one more heat treatment. The quality of the teeth is guaranteed, because there can be no change in size and no delay take place more due to the heat treatment.

Als wesentliche Vorteile sind aus der Qualitätsverbesserung auch die Herstellungszeitverkürzung und die dadurch erfolgende Kostensenkung zu erwähnen, wobei die Grenze der Machbarkeit einer Feinverzahnung wesentlich erweitert ist. Es erfolgt eine Integration der Zahnherstellung in die eigentliche Stanz-/Feinschneidoperation.The main advantages are from quality improvement also the reduction in production time and the result mentioning the cost reduction taking place, the limit of Feasibility of fine toothing is significantly expanded. The tooth production is integrated into the actual punching / fine blanking operation.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können insbesondere feine Zahnungen, sowohl Modulzahnungen mit Zahnflankenablauf für Bewegungen als auch Rastzahnungen für Positionssicherungen aber auch Schaltklinken spanlos hergestellt werden. Eine nachträgliche Bearbeitung durch Fräsen oder Räumen, die kostenaufwendig ist, entfällt hier.With the method according to the invention, in particular fine teeth, both with modular teeth Tooth flank drain for movements as well as locking teeth for Position locks but also pawls without chips getting produced. Subsequent processing by Milling or broaching, which is expensive, is not necessary here.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung soll vor der Erzeugung der Verzahnung der Teil, an dem die Verzahnung erzeugt werden soll, von einem verbleibenden Werkstückkörper abgebogen, abgekantet od. dgl. , werden. Dies kann auch während der Erzeugung der Verzahnung erfolgen, wenn das abzubiegende Teil genügend fließfähig ist. Dieses Verfahren hat den besonderen Vorteil, daß für den größten Teil des Werkstückes, nämlich den Werkstückkörper eine geringere Materialdicke notwendig ist, während die Verzahnung eine genügende Höhe aufweist. Dadurch wird erheblich Gewicht eingespart, so daß es auch hier zu einer weiteren Kostenreduktion kommt. In a particularly preferred embodiment of the Invention is intended to produce the part, on which the gearing is to be created by one remaining workpiece body bent, folded or the like. , will. This can also happen during the generation of the Interlocking takes place when the part to be bent is sufficient is flowable. This procedure has the special one Advantage that for most of the workpiece, namely the workpiece body a smaller material thickness is necessary, while the toothing is of sufficient height having. This saves a lot of weight, so that there is a further reduction in costs here too.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine entsprechende Vorrichtung zum Herstellen von Werkstücken mit einer insbesondere feinen Verzahnung mittels eines Umformstempels, der die Kontur der zu erzeugenden Verzahnung aufweist und realtiv zu dem Werkstück bewegbar ist. Dabei verläuft die Kontur am Umformstempel für die zu erzeugende Verzahnung in einem ersten Abschnitt in einem spitzen Winkel bzw. in einer Schleppkurve zu der Oberfläche des Werkstückes, in welche die Verzahnung einzuformen ist, und/oder zu einer Innenfläche einer Ausnehmung, in welcher der Umformstempel, bevorzugt allseits, geführt und/oder abgestützt ist. Dabei kann ein Teil der Kontur schräg linear verlaufen und dann über eine Rundung in den eigentlichen mit der Verzahnung kongruenten Abschnitt übergehen. The present invention also relates to a corresponding device for the production of workpieces with a particularly fine toothing by means of a Forming stamp of the contour of the to be created Has toothing and can be realistically moved to the workpiece is. The contour runs on the forming stamp for the generating teeth in a first section in one acute angle or in a drag curve to the surface the workpiece into which the toothing is to be formed, and / or to an inner surface of a recess in which the forming stamp, preferably on all sides, guided and / or is supported. Part of the contour can be slanted run linearly and then over a curve in the actual section congruent with the toothing pass over.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention result from the following description more preferred Exemplary embodiments and with reference to the drawing; this shows in

Fig. 1 einen teilweise dargestellten Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen von Werkstücken mit einer feinen Verzahnung; Figure 1 is a partially shown cross section through an inventive device for producing workpieces with fine teeth.

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer weiteren Gebrauchslage; FIG. 2 shows a cross section through the part of the device according to FIG. 1 in a further position of use;

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Umformstempel entlang Linie III-III in Fig. 1;3 shows a cross section through a forming die taken along line III-III in Fig. 1.

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines mit einer Verzahnung versehenen Werkstückes; Fig. 4 is a perspective view of a portion of a provided with a toothing workpiece;

Fig. 5. einen partiell dargestellten Querschnitt durch das Werkstück gemäß Fig. 4; Fig. 5 is a sectional view partially shown through the workpiece according to Fig. 4;

Fig. 6 und 7 Teilquerschnitte durch weitere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer feinen Verzahnung versehene Werkstücke; FIGS. 6 and 7 partial cross sections through further provided by the present process with a fine toothed workpieces;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rastsegmentes; Fig. 8 is a perspective view of a locking segment produced by the inventive method;

Fig. 9 einen Querschnitt durch ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Zahnrad;9 shows a cross section through a product manufactured by the inventive process gear.

Fig. 10 eine Draufsicht auf das Zahnrad gemäß Fig. 9; FIG. 10 is a top view of the gearwheel according to FIG. 9;

Fig. 11 und 12 perspektivische Ansichten von zwei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rasthebels. FIGS. 11 and 12 are perspective views of two according to the inventive method, the detent lever produced.

In Fig. 1 soll ein Werkstück 1 mit einer feinen Verzahnung versehen werden. Hierzu ist das Werkstück 1 zwischen einer Führungsplatte 2 und einer Aufnahmeplatte 3 eingespannt. Aus den Platten 2 und 3 ragt das Werkstück 1 mit einer umzuformenden Werkstückpartie 4 heraus in eine Ausnehmung 5 hinein, die in die Führungsplatte 2 und die Aufnahmeplatte 3 eingeformt ist. In diese Ausnehmung 5 wird ein Umformstempel 6 geführt, der zum Werkstück 1 hin eine Kontur 7 zur Erzeugung einer Verzahnung in der Werkstückpartie 4 aufweist.In Fig. 1, a workpiece 1 is to be provided with fine teeth. For this purpose, the workpiece 1 is clamped between a guide plate 2 and a receiving plate 3 . From the plates 2 and 3, the workpiece 1 extends with a reshaped workpiece region 4 out into a recess 5 in which and the receiving plate is formed in the guiding plate 3. 2 A shaping punch 6 is guided into this recess 5 and has a contour 7 toward the workpiece 1 for producing a toothing in the workpiece section 4 .

Die Kontur 7 verläuft in einem ersten Abschnitt 8 in einem spitzen Winkel α zu einer Innenfläche 9 der Ausnehmung 5 bzw. einer Oberfläche 10 des Werkstückes 1. An diesen ersten Abschnitt 8 schließt nach einer Rundung 11 ein zweiter Abschnitt 12 an, der kongruent zu der eigentlichen zu erzeugenden Verzahnung verläuft.The contour 7 extends in a first section 8 at an acute angle α to an inner surface 9 of the recess 5 or a surface 10 of the workpiece 1 . After a rounding 11, this first section 8 is followed by a second section 12 which is congruent with the actual toothing to be produced.

Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Das Werkstück 1 wird zwischen Führungsplatte 2 und Aufnahmeplatte 3 eingeklemmt, wobei die mit der Verzahnung zu versehende Werkstückpartie 4 des Werkstückes 1 in die Ausnehmung 5 einragt. Sodann wird der Umformstempel 6 in Richtung x nach unten bewegt, wobei der erste Abschnitt 8 auf eine Kante 13 des Werkstückes 1 auftrifft. Da der erste Abschnitt 8 schräg zu der Oberfläche 10 des Werkstückes 1 verläuft, prägt sich die Kontur des ersten Abschnittes 8 in die Werkstückpartie 4 ein, beginnend bei der Kante 13 und fortlaufend nach unten. Dabei wird das Material der Werkstückpartie 4 in die Kontur 7 eingedrückt, wodurch eine Verzahnung 14 entsteht, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist. Überschüssiges Material wird als Umformspan 15 bevorzugt nach unten (siehe Fig. 2) ausgetragen.The operation of the present invention is as follows:
The workpiece 1 is clamped between the guide plate 2 and the mounting plate 3 , the workpiece part 4 of the workpiece 1 to be provided with the toothing protruding into the recess 5 . The forming die 6 is then moved downward in the direction x, the first section 8 striking an edge 13 of the workpiece 1 . Since the first section 8 runs obliquely to the surface 10 of the workpiece 1 , the contour of the first section 8 is embossed into the workpiece section 4 , starting at the edge 13 and continuously downwards. The material of the workpiece section 4 is pressed into the contour 7 , whereby a toothing 14 is created, as shown in FIG. 4. Excess material is preferably discharged downwards as forming chip 15 (see FIG. 2).

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Verfahren können beliebige Werkstücke mit einer Verzahnung versehen werden. In Fig. 5 ist das Werkstück 1 nochmals mit seiner Verzahnung 14 gezeigt. In Fig. 6 weist ein Werkstückkörper 16 eines Werkstückes 1.1 eine geringere Dicke d auf, als eine direkt an die Verzahnung 14 anschließende Werkstückpartie 17. Hierdurch wird wesentlich an Gewicht eingespart, ohne daß eine Stabilität oder Festigkeit der Zahnung darunter leidet.With the device and the method according to the invention, any workpieces can be provided with teeth. In Fig. 5, the workpiece 1 is once again shown with its gearing 14. In FIG. 6, 16 has a workpiece body of a workpiece 1.1 has a smaller thickness d, as a subsequent directly to the toothing 14 of workpiece Game 17. This saves a lot of weight without affecting the stability or strength of the teeth.

In Fig. 7 ist ferner ein Werkstück 1.2 angedeutet, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Innenverzahnung 14.1 versehen wird. Fig. 8 zeigt ein Rastsegment 1.3 für eine Sitzverstellung, wobei sich eine Verzahnung 14.1 an einer abgerundeten Werkstückpartie 17.1 befindet, der wiederum mit einem Werkstückkörper 16.1 einstückig verbunden ist.A workpiece 1.2 is also indicated in FIG. 7, which is provided with an internal toothing 14.1 by the method according to the invention. Fig. 8 shows a latching segment 1.3 for a seat adjuster, with a toothing 14.1 is located at a rounded workpiece region 17.1, which is in turn integrally connected to a workpiece body 16.1.

In den Fig. 9 und 10 ist auf die gleiche, erfindungsgemäße Weise, ein Zahnrad 1.4 hergestellt.In FIGS. 9 and 10, a gear wheel 1.4 is in the same, manner according to the invention were prepared.

In den Fig. 11 und 12 sind wiederum zwei Rasthebel 1.5 und 1.6 gezeigt, deren eigentlicher Hebelkörper im Gegensatz zu dem die Verzahnung tragenden Teil eine unterschiedliche Dicke aufweist. In Figs. 11 and 12, in turn, two latching lever 1.5 and 1.6 are shown at which the teeth-supporting part has the actual lever body unlike a different thickness.

Reference list

11

Werkstück
workpiece

22nd

Führungsplatte
Guide plate

33rd

Aufnahmeplatte
Mounting plate

44th

Teil
part

55

Ausnehmung
Recess

66

Umformstempel
Forming stamp

77

Kontur
contour

88th

1. Abschnitt
Section 1

99

Innenfläche
Inner surface

1010th

Oberfläche
surface

1111

Rundung
Rounding

1212th

2. Abschnitt
Section 2

1313

Kante
Edge

1414

Verzahnung
Gearing

1515

Umformspan
Forming chip

1616

Werkstückkörper
Workpiece body

1717th

Teil
α Winkel
d Dicke
x Richtung
part
α angle
d thickness
x direction

Claims

1. A method for producing workpieces ( 1 ) with a, in particular fine toothing ( 14 ), by means of a forming die ( 6 ) which has the contour ( 7 ) of the toothing ( 14 ) to be produced and moves relative to the workpiece ( 1 ) characterized in that the forming die ( 6 ) is guided past the workpiece ( 1 ), the contour ( 7 ) producing the toothing ( 14 ) starting from an upper edge ( 13 ) or an edge of the workpiece ( 1 ) continuously pushing it obliquely.

2. The method according to claim 1, characterized in that before the generation of the toothing ( 14 ), the workpiece section ( 4 , 17 ) on which the toothing ( 14 ) is to be produced, bent, edged or the like from a workpiece body ( 16 ) . becomes.

3. The method according to claim 1, characterized in that during the generation of the toothing ( 14 ) the workpiece section ( 4 , 17 ) on which the toothing ( 14 ) is to be generated, bent, edged, pressed or pressed by a workpiece body ( 16 ) . Like.

4. The method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the forming die is supported and / or guided on all sides by a guide plate ( 2 ) and / or a receiving plate ( 3 ) when entering a recess ( 5 ).

5. Device for producing workpieces ( 1 ) with a particularly fine toothing ( 14 ) by means of a forming die ( 6 ) which has the contour ( 7 ) of the toothing ( 14 ) to be produced and is movable relative to the workpiece ( 1 ), characterized in that the contour ( 7 ) on the forming die ( 6 ) for the toothing to be generated in a first section ( 8 ) at an acute angle (α) or in a drag curve to the surface ( 10 ) of the workpiece into which the Tooth ( 14 ) is to be molded, and / or to an inner surface ( 9 ) of a recess ( 5 ) in which the forming die ( 6 ) is guided.

6. The device according to claim 5, characterized in that the contour ( 7 ) on the forming die ( 6 ) for the toothing to be generated ( 14 ) in a first section ( 8 ) runs linearly and via a rounding ( 11 ) in one of the teeth ( 14 ) congruent section ( 12 ) passes.

7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the workpiece ( 1 ) is clamped between a guide plate ( 2 ) for the forming die ( 6 ) and a plate ( 3 ) receiving the workpiece ( 1 ), the forming die ( 6 ) drives past both plates ( 2 , 3 ), from which only the part ( 4 ) of the workpiece ( 1 ) to be formed protrudes.

8. The device according to claim 7, characterized in that the forming stamp ( 6 ) through the plate ( 2 ) and / or the plate ( 3 ) in the recess ( 5 ) is guided and / or supported.