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Vorrichtung zur Herstellung mindestens einer Nut in der
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Innenwand eines Hohlkörpers Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Herstellung mindestens einer Nut in der Innenwand eines Hohlkörpers.
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Keilnuten oder Verzahnungen werden in der Innenwand eines Hohlkörpers
im allgemeinen dadurch angebracht, daß die erwünscht Form und der erwUnschte Verlauf
der Nuten in der Innenwand des Hohlkörpers gefräst werden. Dies ist eine energie-
und zeitraubende Arbeit, bei der viel Material in Form von Spanen verloren geht.
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Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zu schaffen, mittels der
einfach und schnell Nuten der erwünschten Form und maßgenau in der Innenwand eines
Hohlkörpers angebracht werden können.
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Gemäß der Erfindung kann dies dadurch bewerkstelligt werden, daß die
Vorrichtung mit einem Dorn mit mindestens einem Zahn versehen wird, dessen Höhe
in der Vorschubrichtung des Hohlkörpers in bezug auf den Dorn gesehen anfangs allmählich
zunimmt, dann über einen bestimmten Abstand konstant bleibt und darauf abnimmt,
wobei über denjenigen Teil des Zahns, wo die Höhe des Zahns allmählich zunimmt,
der Übergang zwischen der Stirnfläche des Zahns und einer Flanke des Zahns abgeschrägt
ist und der Abschrägwinkel in bezug auf die Zahnflanke vom Anfang des Zahns bis
zum höchsten Punkt des Zahns allmählich von etwa 20 bis etwa 200 zunimmt, wobei
der Dorn von einem Führungsring mit einem Durchgang umgeben wird, dessen Teil mit
dem kleinsten Durchmesser wenigstens nahezu in gleicher Höhe mit demjenigen Teil
des Dorns liegt, wo der Zahn seine größte Höhe hat.
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Es hat sich ergeben, daß bei einer solchen Form des am Dorn angebrachten
Zahns das Material des Hohlkörpers leicht und somit unter Ausübung einer verhältnismäßig
geringen Kraft um den Zahn fließen wird, wobei auch durch die Verwendung des Führungsrings,
der das Ausweichen des Materials des Hohlkörpers nach außen hin verhütet, das Material
sich gut um den Zahn und gegebenenfalls zwischen aufeinander folgenden Zähnen anlegt
in der Weise, daß eine genaue Form der erwünschten Nuten und somit der zwischen
diesen Zähnen gebildeten Rillen oder dgl. erhalten wird. Die relative Verschiebung
des Hohlkörpers und des Dorns und des im Betrieb in bezug auf den Dorn eine feste
Stellung einnehmenden Führungsrings kann z.B. durch eine Presse, eine Ziehbank oder
dgl. erfolgen, wobei je nach den Möglichkeiten der betr fenden Presse, Ziehbank
oder dgl. Hohlkörper jeder erwünschten Länge mit der erwünschten Nut (Nuten) hergestellt
werden
können.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger in beiliegenden Figuren
dargestellten Ausführungsformen der Konstruktion nach der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine Ansicht einer Ausführungsform eines Dorns, der bei einer Vorrichtung
nach der Erfindung verwendbar ist, Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt
durch den Dorn nach Fig. 1 längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 in vergrößertem
Maßstab einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt durch
den Führungsring mit einem Stützorgan für diesen Ring, Fig. 5 einen Schnitt durch
die mit den in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Einzelteilen zusammengebauten Vorrichtung
mit einem Hohlkörper, Fig. 6 einen Schnitt durch einen Führungsring, der auch mit
Zähnen zum Anbringen von Nuten im Außenumfang des Hohlkörpers versehen ist.
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Aus Fig. 1 geht hervor, daß der dargestellte Dorn aus zwei zylindrischen
Schachtteilen 1 und 2 und einem zwischen diesen liegenden und mit diesen einheitlichen
Teil 7 zusammengebaut ist, der mit einer Anzahl vorstehender Zähne 4 versehen ist.
Die Stirnflächen dieser Zähne haben drei Teile 5, 6 und 7, von denen die Teile 5
auf einer Kegelfläche liegen, deren Mittellinie sich mit den fluchtend verlaufenden
Mittellinien der Schachtteile 1 und 2 deckt und deren Vertex zwischen etwa 20 und
etwa 900 variieren kann. Die Teile 6 liegen in einer mit der Mittellinie des Dorns
konzentrischen
Zylinderebene und die Höhe a dieser Teile 6 kann
zwischen etwa 0,3 mm und etwa 5 mm schwanken.
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Die Teile 7 liegen wieder in einer Kegelebene, deren Mittellinie sich
mit der Mittellinie des Dorns deckt. Aus der Figur ist also ersichtlich, daß in
radialer Richtung gemessen der bstand zwischen der Mittellinie des Dorns und der
Stirnfläche eines Zahns zunächst allmählich zunimmt, dann über eine bestimmte Höhe
konstant bleibt und darauf allmählich abnimmt. Der Abstand zwischen den Flanken
8 zweier benachbarter Zähne wird in der Höhe des Teils 5 der Stirnfläche konstant
oder von oben nach unten allmählich etwas abnehmen, während dieser Abstand zwischen
den Flächen 8 in der Höhe der Teile 6 der Stirnflächen konstant sein wird.
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Unter den Teilen 6, also in der Höhe der Teile 7 der Stirnflächen,
wird der Abstand zwischen den Flanken 8 allmählich größer.
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Aus den Figuren 2 und 3 geht besonders klar hervor, daß beim Übergang
zwischen dem Teil 5 der Stirnfläche des Zahns und der Flanke 8 des Zahns eine Abschrägung
9 vorgesehen ist, die sich (siehe Fig. 2) noch über einen Teil der Anschlußstelle
zwischen dem Teil 6 der Stirnfläche des Zahns und der Flanke 8 erstreckt. Die Breite
b der die Abschrägung 9 bildenden Fläche beträgt 1 mm vorzugsweise über die ganze
Länge, während der Winkel a zwischen dieser Abschrägung und der Flanke 8 des Zahns
am Anfang des Zahns, also am Punkt 10, etwa 20 und nahe dem höchsten Punkt des Zahns,
also am 0 Punkt 11, etwa 20 beträgt.
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Aus Fig. 2 ist ferner ersichtlich, daß der Boden der Vertiefung zwischen
zwei benachbarten Zähnen 4 eine ähnliche Gestalt wie die Stirnfläche des Zahns 8
aufweist: es gibt
also zunächst einen Teil 12 auf einer Kegelfläche,
dann einen Teil 13 auf einer Zylinderfläche und darauf wieder einen Teil 14 auf
einer Kegelfläche.-Fig. 4 zeigt einen Führungsring 15, der in eine angemessene Ausnehmung
in einem Stützkörper aufgenommen ist.
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Der Führungsring hat einen Durchgang, der von oben nach unten aus
einem Teil mit einer auf einer-KegelflEche liegenden 0 Begrenzungsfläche mit einem
Vertex von etwa 10 bis etwa 450, einem Teil mit einer auf einer Zylinderfläche liegenden
Begrenzungsfläche 18, einem darunter liegenden Teil mit einer auf einer Kegelfläche
liegenden Begrenzungsfläche 19 und einem darunter liegenden Teil mit einer auf einer.Zylinderfläche
liegenden Begrenzungsfläche 20 mit einem den Durchmesser der Begrenzungsfläche 18
überschreitenden Durchmesser besteht. Die Höhe c des zylindrischen Teils 18 kann
zwischen etwa 0,3 mm und etwa 5 mm liegen.
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Fig. 5 zeigt ein Gebilde des vorstehend beschriebenen Dorns und Führungsrings,
wobei der Dorn von einem Stützkörper 21 derart abgestützt wird, daß der Dorn und
der Führungsring eine feste gegenseitige Lage einnehmen. Der zu verformende Körper,
in dem die erwünschten Nuten vorgesehen werden sollen, kann z.B. mittels einer Presse
oder dgl. über den Dorn geschoben werden oder der Dorn kann in bezug auf den in
einer bestimmten Stellung gehaltenen Hohlkörper vorgeschoben werden. Der Innendurchmesser
des Ausgangsgegenstands wird um einige Zehntel Millimeter kleiner sein als der Außendurchmesser
der Zylinderfläche, auf der die Teile 13 der Böden der zwischen den Zähnen 4 liegenden
Vertiefungen liegen. Ferner wird der Außendurchmesser des Ausgangsmaterials größer
sein als der Innendurchmesser des
zylindrischen Teils 18 des Durchgangs
des Führungsrings 15..
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Die Anordnung des Dorns im ringförmigen Körper ist dabei derart, daß
derjenige Teil der Zähne 4, wo die Zähne die größte Höhe haben, also bei den Teilen
6 der Stirnflächen in der Höhe des Teils 18 des Führungsrings liegt, also in der
Höhe des Teils des Führungsrings mit dem kleinsten Durchmesser. Dies bedeutet jedoch
auch, daß die Teile 6 der Stirnflächen innerhalb des Teils 18 gerade über oder gerade
unter diesem Teil 18 liegen können, je nach der ererwünschten Verformung und den
Eigenschaften des zu verformenden Materials, also des Hohlkörpers.
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Während der relativen Verschiebung des Hohlkörpers und des Dorns wird
die Abmessung des Materials sowohl am Außenumfang als auch in der Höhe der Zähne
am Dorn verringert, wobei infolge der vorstehend beschriebenen Form des Zahns und
insbesondere infolge der Abschrägung das Material während seiner Bewegung den Zähnen
entlang leicht zu fließen anfängt, ohne daß das Material schürzt. Dabei verhütet
der Führungsring das unerwünschte Ausweichen des Materials nach der Außenseite:
im Gegenteil wird das Material vom Führungsring einigermaßn nach innen gedrängt.
Da das Material infolge der Ausbildung der Zähne leicht fließt, wird nur örtlich
eine Materialverformung auftreten, so daß es nicht notwendig ist, den Hohlkörper
über seine ganze Länge zu führen. Dies ermöglicht somit, einen Hohlkörper großer
Länge gewünschtenfalls über die ganze Länge mit mehreren inneren Nuten zu versehen.
An Stelle einer Presse kann z.B.
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eine Ziehbank benutzt werden, wenn am Vorderende des zu bearbeitenden
Iiohllorpers über einen Teil seiner Länge ein solcher Innen- bzw. Außendurchmesser
vorgesehen wird, daß dieses Ende bequem durch den Raum zwischen dem Dorn und dem
Führungsring gesteckt werden kann, worauf es von einem Ziehorgan ergriffen wird.
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Infolge der vorstehend beschriebenen Ausbildung derjenigen Teile des
Dorns und des Führungsrings, die in der Vorschubrichtung des Hohlkörpers in bezug
auf den Dorn (Pfeil A) unter den betreffenden, zylindrischen Teilen liegen, wird
erreicht, daß der Hohlkörper unter diesen zylindrischen Teilen von dem Dorn bzw.
dem Führungsring frei wird, so daß an dieser Stelle keine Reibkräfte mehr zwischen
den betreffenden Einzelteilen auftreten. Es wird einleuchten, daß die unter den
zylindrischen Teilen liegenden Teile dazu nicht die vorstehend beschriebenen und
in den Figuren dargestellten genauen Formen zu haben brauchen, sondern auch anders,
wie z.B. gekrümmt sein können, sofern der erwünschte Freilauf erhalten wird.
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Ferner hat sich in der Praxis gezeigt, daß durch die Verformung des
Materials eine Erhärtung der Zahnoberflächen bzw. des Außenumfangs des Hohlkörpers
auftritt, was eine günstige, zusätzliche Wirkung der Bearbeitung des Materials darstellt.
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Durch die Verwendung der Vorrichtung nach der Erfindung können in
effektiver Weise z.B. mit Innenverzahnung versehene Zahnräder erhalten werden, wodurch
die Verwendung solcher Zahnräder, die viele Vorteile gegenüber Zahnrädern mit Außenverzahnung
haben, interessant wird, während bisher die Verwendung von Zahnrädern mit Innenverzahnung
infolge der hohen Herstellungskosten oft bedenklich war.
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Fig. 6 zeigt, daß an Stelle eines Führungsrings mit glattem Innenumfang
auch ein Führungsring mit vorstehenden Zähnen 23 benutzt werden kann, die den auf
dem Dorn vorgesehenen Zähnen ähnlich ausgebildet sind. Bei Verwendung eines solchen
Führungsrings kann der Hohlkörper gleichzeitig auf der Innen- und Außenseite mit
Nuten versehen werden.
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Es ist ersichtlich, daß zahlreiche Abarten der vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen möglich sind, wobei eine oder mehrere gradlinige oder gekrümmte
Nuten im Hohlkörper gemacht werden können. Gegebenenfalls können auch zwei Hohlkörper
zusammengefügt werden, z.B. ein Außenkörper aus Stahl und ein Innenkörper aus Kupfer,
so daß ein Stahlkörper erhålten wird, dessen Zahnoberflächen mit Kupfer verkleidet
sind.
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Die Konstruktion nach der Erfindung schafft in dieser Weise ein Gebilde,
mittels dessen in einfacher Weise Zähne oder dgl. mit jedem erwünschten Verlauf
und Profil sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite eines Hohlkörpers
vorgesehen werden können.
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