DE2549230A1

DE2549230A1 - Verfahren zum herstellen eines rohrartigen, gerade oder schraeg verlaufende innen- und aussenprofile aufweisenden werkstueckes

Info

Publication number: DE2549230A1
Application number: DE19752549230
Authority: DE
Inventors: Ernst Grob; Hans Krapfenbauer
Original assignee: FA ERNST GROB; GROB ERNST FA
Current assignee: Ernst Grob AG
Priority date: 1975-02-24
Filing date: 1975-11-03
Publication date: 1976-09-02
Also published as: CH579427A5; DE2549230C2; FR2301318B1; FR2301318A1

Description

6248/21.2.75/Κ/ίel.

Patentanwälte

Dipl.-»ng. E. Ecter

Dlpl.-Ing. K. Schioschke

BMünchen 40, Elisabc-.iwtraBe34

Firma Ernst G-rob, CH-8708 Männedarf

Verfahren zum Herstellen eines rohrartigen, gerade oder schräg verlaufende Innen- und Aussenprgfile aufweisenden Werkstückes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines rohrartigen, gerade oder schräg verlaufende Innen- und Aussenprofile aufweisenden Werkstückes, bei welchem, zur gleichzeitigen Erzeugung beider Profile durch Kaltumf ormung des Werkstückes, das auf einem dem Innenprofil entsprechend profilierten Dorn befindliche Werkstück entlang der Rohrachse vorgeschoben und um dieselbe gedreht und von aussen mit ringartig profilierten Walzen bearbeitet wird, wobei man mit jeder Walze in auf die Profilteilung und den Werkstückvorschub abgestimmter rascher Folge schlagartige Einzelwalzvorgänge im gleichen und hauptsächlich in Profillängsrichtung verlaufenden

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Richtungssinne durchführt, so dass mit der gleichen Walze aufeinanderfolgend geführte Einzelwalzvorgänge auf einer durch den Werkstückvorschub bestimmten s chraub enlinienf örmigen Zone der Werkstückoberfläche in Umfangsrichtung nebeneinander gesetzt werden, und in Profillängsrichtung aufeinanderfolgende Einzel— walzvorgänge sich hinsichtlich ihres Angriffs am Werkstück überdeckend geführt werden, dergestalt dass bei den EinzelwalzVorgangen Werkstoff entlang eines jeweils relativ kleinen Werkstücklängsabschnittes in hauptsächlich radialer Richtung in Lücken des Domes befördert wird.

Aus der deutschen Patentschrift Nr. 1 016 222 ist ein Verfahren zur Herstellung von aussen verzahnten massiven Werkstücken bekannt, bei welchem durch Kaltwalzen mittels planetenartig auf Werkzeugträgern umlaufenden und in der eingangs genannten Weise auf das Werkstück einwirkenden Walzen der Werkstoff aus dem Zahngrund zum Zahnkopf hin radial verdrängt wird. Es tritt dabei eine plastische Umformung im gesamten Zahnbereich auf, wobei das Material nicht in eine Form gepresst, sondern entsprechend der Profilierung der Walzwerkzeuge frei fliessend geformt wird.

Das eingangs genannte Verfahren wurde zur gleichzeitigen Herstellung von Innen- und Aussenverzahnungen an relativ dünnwandigen rohrförmigen Werkstücken aus dem Verfahren der deutschen Patentschrift Nr. 1 016 hergeleitet, wobei die Profilierung der Walzwerkzeuge im wesentlichen dem Profil der Aussenverzahnung entspricht und die Form der Nuten des Dornes im wesentlichen der Form der Innenverzahnung des gewünschten Werkstückes entsprechen. Bei dieser Herstellung von Innen- Aussenverzahnungen an dünnwandigen rohrförmigen Teilen erfolgt ein kombinierter Biege- und ELieasvorgang, bei welchem kein freies Fliessen des Werkstoffes stattfindet, sondern vielmehr der Werkstoff in den Zwischenraum zwischen Walzwerkzeug und Profildorn hineingedrängt wird.

Die nach dem soeben genannten Verfahren herstellbaren dünnwandigen Teile neigen dazu, bei Drehmomentübertragung elastisch deformiert zu werden, was eine einwandfreie Kraftübertragung behindert. Zudem lassen sich derartige dünnwandige Teile nur schwer mit der erforderlichen Präzision herstellen, weil bereits bei ihrer Bearbeitung unerwünschte Deformationen auftreten können. Es besteht daher ein Bedarf für entsprechende relativ dickwandige Teile, welche die

genannten Mangel nicht aufweisen, d.h. z.B. höhere Präzision besitzen und ein ihrem grösseren Widerstandsmoment entsprechend grösseres Drehmoment übertragen können. Solche relativ dickwandige Teile können aber nach dem genannten Verfahren für dünnwandige Teile nicht erzeugt werden, weil sie wegen der grossen Wandstärken der Umformung einen zu hohen Widerstand entgegensetzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, welches die Herstellung relativ dickwandiger Werkstücke mit Innen- und Aussenverzahnung gestattet, ohne dabei auf die Vorteile des eingangs genannten Kaltwalzverfahrens zu verzichten und doch eine gute Präzision und hohe Widerstandsfähigkeit der Produkte zu erzielen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass das relativ dickwandige Werkstück durch das Zusammenwirken von Dorn und Walzen in einem kombinierten Stauch- und Pliessvorgang so geformt wird, dass am bearbeiteten Werkstück der Umkreisdurchmesser des Innenprofils höchstens gleich gross wie der Innenkreisdurchmesser des Aussenprofils wird.

Das genannte gegenseitige Verhältnis des Umkreisdurchmessers des Innenprofils und des Inkreisdurehmessers des Aussenprofils gestattet es überraschenderweise, an einem relativ dickwandigen Werkstück gleichzeitig eine Innenprofilierung, insbesondere Innenverzahnung, und eine Aussenprpfilierung, vorzugsweise Aussenverzahnung, zu erzeugen. Es kann dabei vorteilhaft eine relativ grosse Zähnezahl besonders dann erhalten werden, wenn die Teilung im Verhältnis zur Wandstärke verhältnismässig klein ist.

Die Wandstärke des rohen WerkBtückoa aollto mindoutunn ein Viertel der Durchmesserdifferenz von Inkreis und Umkreis des Produktes betragen, damit die angegebenen Bedingungen erfüllt werden können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens kann die Werkstückdrehbewegung während des gesamten Walzvorgangs ununterbrochen erfolgen. Bislang konnte beim Verfahren für dünne Wandstärken nur der Längsvorschub kontinuierlich erfolgen, während die Werkstückdrehbewegung während des Walzenangriffs aussetzen musste, weil die Profile verhältnismässig zu' tief waren. Neben dem Vorteil der kontinuierlichen Werkstückdrehbewegung durch Wegfall der Beschleunigungs- und Massenträgheitskräfte ergibt sich bei der genannten bevorzugten Ausführungsform

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gegenüber dem intermittierenden Betrieb auch der Vorteil der Möglichkeit einer höheren Arbeitsgeschwindigkeit .

Eine Intensivierung der Krafteinwirkung und eine bessere Ausbildung der Innenverzahnung kann beim, erfindungsgemässen Verfahren vorzugsweise dadurch gefördert werden, dass man mit den Walzen auch die Pro filköpfe des Aussenprofils, z.B. einer Aussenverzahnung, überwalzt, während gleichzeitig der entsprechende Zahngrund geformt wird. Es findet also auch eine Kalibrierung des Aussendurcnmessers des Produktes während der Herstellung statt.

In manchen Fällen benötigt man nur auf der einen Werkstückseite, d.h. innen oder aussen, eine Mit- ■ nähme verzahnung, d.h. eine Verzahnung, die der Kraftübertragung dienen soll. In diesen Fällen kann die Profilierung der gegenüberliegenden Fläche des Werkstückes so geformt werden, dass ein die möglichst gute Bildung der Mitnahmeverzahnung förderndes Profil erzeugt wird, welches keine Mitnahmeverzahnung zu sein braucht.

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Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen fragmentaren Schnitt durch einen

ein dünnwandiges Werkstück tragenden Dorn mit einer das Werkstück bearbeitenden Walze, wie sich dies beim bekannten Verfahren ergibt.

Pig. 2 zeigt einen der Fig. 1 ähnlichen Schnitt

durch ein dickwandiges Werkstück, wie sich dies nach dem erfindungsgemässen Verfahren ergibt,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf die wesentlichen Teile einer Vorrichtung bei der Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens,

Fig." 4 einen Schnitt nach Linie IV - IV in Fig. 3,

Fig. 5 und 6 der Fig. 2 ähnliche Schnitte durch besondere Ausführungsformen dickwandiger Werkstücke, wie sie sich bei der Durchführung besonderer Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens ergeben.

In allen Figuren wurde der dem Innenprofil des Werkstückes W entsprechend profilierte Dorn mit 1 und die ringförmig profilierten Walzen mit 2 bezeichnet.

In den Fig. 3 und 4 wurden die Werkzeugträger für die Walzen 2 mit 3 bezeichnet, auf welchen (wie in Fig.3

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angedeutet) die Walzen 2 planetenartig umlaufen. Dabei nähern sich die Walzen 2 jeweils so stark dem Dorn 1, dass sie einen kleinen hauptsächlich längs verlaufenden .Abschnitt der Oberfläche des Werkstückes W (vgl. Fig. 3) in eine Lücke des Domes 1 hineindrücken. Während nun die Walzen 2 auf den Trägern 3 umlaufen, wird das Werkstück entlang der Rohrachse A im Sinne des Pfeiles L vorgeschoben und gleichzeitig im Sinne des Pfeiles R um die Achse A gedreht. Beim nächsten Auftreffen der Walzen 2 auf dem Werkstück gelangen sie deshalb sowohl in Umfangsrichtung als auch in Längsrichtung verschoben an eine andere Werkstückstelle. Da die Drehung in Pfeilrichtung R entsprechend bemessen ist, drücken die Walzen nun einen anderen Workstückabschnitt in eine Hut, die der vorangehenden Nut des Domes 1 benachbart ist. Dadurch ergibt sich, dass die aufeinanderfolgenden Einzelwalzvorgänge auf der Werkstückoberfläche seitlich nebeneinander auf einer schraubenlinienartigen Oberflächenpartie angeordnet werden. Der Längsvorschub erfolgt in jedem Falle so, dass der nächste Angriff einer Walze sich in der gleichen Dornnut

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mit dem vorangehenden noch überdeckt. Es versteht sich, dass die Drehzahl des Werkstückes W und die Drehzahl der Werkzeugträger 3 aufeinander so abgestimmt sein müssen, dass ein einwandfreier Synchronlauf gewährleistet ist. Während nun bislang bei einem dünnwandigen Werkstück, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, während des Angriffes der Walzen am Werkstück W der Dorn und somit das Werkstück W in ihrer Drehbewegung stillgesetzt werden mussten, um ein einwandfreies Resultat beim Walzenangriff zu erzielen, kann nach der Erfindung vorteilhaft eine stillstandfreie kontinuierliche Werkstückdrehbewegung erfolgen.

In den Fig. 1, 2 und 4 bis 6 wurde jeweils der -Durchmesser d bzw. dessen Hälfte d/2 des Umkreises der Innenverzahnung und der Durchmesser D bzw. dessen Hälfte D/2 des Inkreises der Aussenverzahnung eingezeichnet. In der Pig. 1 (bekanntes dünnwandiges Werkstück) erkennt man deutlich, dass d/2 grosser ist als D/2 und somit d grosser D sein muss. Dagegen ist d/2 in den Pig. 2, 4, 5 und 6 (erfindungsgemäss) stets

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kleiner als D/2, also d nicht grosser als D. Dies als Folge der vorteilhaften Arbeitsweise des erfindungsgemässen Verfahrens. Dabei kann man, wie in Fig. 2 gezeigt, den Kopf K der Aussenverzahnung des Werkstückes ¥ mit entsprechend geformten Walzen 2 aussen mitüberwalzen, wodurch eine besonders gute äussere Kalibrierung und gleichzeitig eine weiter verbesserte Ausformung der Innenverzahnung erzielbar ist.

In Pig. 5 ist nur aussen eine sogenannte tragende Verzahnung Z (Eingriffsverzahnung) gebildet, während innen ein wellenartiges Profil P erzeugt wird. Umgekehrt verhält es sich in Fig. 6, wo eine tragende Innenverzahnung Z einer welligen Aussenprofilierung P gegenüberliegt. Die Erzeugung des welligen Profils P dient in diesem Falle der Möglichkeit der besseren . Formung des tragenden Profils Z, wobei je nach der Zahnung des Profils Z auch ein anderes Profil P zur Anwendung gelangen könnte.

In Fig. 2 ist der Inkreisradius r und der Umkreisradius B. des fertigen Werkstückes eingezeichnet, um die Verhältnisse hinsichtlich der Wandstärke des Werkstückes W zu verdeutlichen. Da d immer höchstens" gleich

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gross wie D erzeugt wird (und oft kleiner ist), und weil beim erfindungsgemässen Verfahren der auf den Kopfflächen F des Dornes 1 aufliegende Werkstückrohling durch die Walzen 2 hauptsächlich radial nach innen gedruckt und dabei meist die Wandstärke vermindert wird, muss der Rohling eine Wandstärke aufweisen, welche wenigstens die Hälfte der Differenz von R und r aufweist bzw. sollte die Wandstärke wenigstens gleich gross oder vorteilhaft etwas grosser als die Höhe eines Aussen- oder Innenzahnes sein. Es kann dabei von Vorteil sein, wenn die Zahnteilung im Verhältnis zur Wandstärke nioht gross ist.

Patentanwälte

DIpI.-Ing. E. Eder

Dipl.-Ing. K. Schiaschke

8 München 40, Liiüü-.;.^

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Claims

Patentansprüche

f 1.JVerfahren zum Herstellen eines rohrartigen, gerade oder schräg verlaufende Innen- und Aussenprofile aufweisenden Werkstückes, bei welchem, zur gleichzeitigen Erzeugung beider Profile durch Kaltuinf ormung des
Werkstückes, das auf einem dem Innenprofil entsprechend profilierten Dorn befindliche Werkstück entlang der Rohrachse vorgeschoben und um dieselbe gedreht und von aussen mit ringartig profilierten Walzen bearbeitet wird, wobei man mit jeder Walze in auf die Profilteilung und den Werkstückvorschub abgestimmter rascher Folge schlagartige Einzelwalzvorgänge im gleichen und hauptsächlich in Profillängsrichtung verlaufenden Richtungssinne durchführt, so dass mit der gleichen Walze aufeinanderfolgend geführte Einzelwalzvorgänge auf einer durch den Werkstückvorschub bestimmten schraubenlinienförmigen Zone der Werkstückoberfläche in Umfangsrichtung nebeneinander gesetzt werden, und in Profillängsrichtung aufeinanderfolgende Einzelvorgänge sich hinsichtlich ihres Angriffs am Werkstück überdeckend geführt werden, dergestalt, dass bei den Einzelwalzvorgängen Werkstoff entlang eines jeweils relativ

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kleinen Werkstücklängnabschnittes in hauptsächlich radialer Richtung in Lücken des Dornen befördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das relativ dickwandige Werkstück durch das Zusammenwirken von Dorn und Walzen in einem kombinierten Stauch- und Fliessvorgang so geformt wird, dass am bearbeiteten Werkstück der Urnkreisdurchmesser (d) des Innenprofils höchstens gleich gross wie der Innenkreisdurchmesser (D) des Aussenprofils wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dann die LünßG- und Drehbewegung doo Workstückes ununterbrochen während des gesamten Walzvorgangs erfolgen.
3. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche

1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aussenflache des Werkstückes auch die Profilköpfe, z.B. Zahriköpfe, überwalzt und dadurch auch das Innenprofil besser ausgeformt wird.

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4- Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass innen und aussen verschiedene Profile erzeugt wer.den, von denen das eine eine Mitnahmeverzahnung ist.

Patsr.tenwälte Dlns.-ing. K. Schiosehka

40, EBM

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