EP1004373B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Drückwalzen - Google Patents

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EP1004373B1
EP1004373B1 EP99122407A EP99122407A EP1004373B1 EP 1004373 B1 EP1004373 B1 EP 1004373B1 EP 99122407 A EP99122407 A EP 99122407A EP 99122407 A EP99122407 A EP 99122407A EP 1004373 B1 EP1004373 B1 EP 1004373B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
area
spacing ring
spinning
spinning mandrel
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99122407A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1004373A1 (de
Inventor
Karl-Heinz Köstermeier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leico GmbH and Co Werkzeugmaschinenbau
Original Assignee
Leico GmbH and Co Werkzeugmaschinenbau
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leico GmbH and Co Werkzeugmaschinenbau filed Critical Leico GmbH and Co Werkzeugmaschinenbau
Publication of EP1004373A1 publication Critical patent/EP1004373A1/de
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Publication of EP1004373B1 publication Critical patent/EP1004373B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H5/00—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
    • B21H5/02—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls
    • B21H5/025—Internally geared wheels

Definitions

  • the invention relates to a method for pressure rolling, at an axially symmetrical workpiece at a free end a chuck is clamped with an outer profile, the spinning chuck rotates together with the workpiece and at least one pressure roller is delivered, the workpiece being reshaped and attached to the outer profile of the Spinning chuck is formed.
  • the invention further relates to a device for pressure rolling with a chuck that has an outer profile and on which a workpiece can be clamped, a drive, via which the chuck together with the workpiece is rotatable, and at least one pressure roller for reshaping the workpiece and forming it on the chuck.
  • a generic state of the art goes for example from DE 42 18 092 C2.
  • a disc-shaped starting workpiece is on a chuck with an essentially cylindrical outer contour, and the edge of the workpiece extending in the radial direction is by initially radial and / or axial infeed Pressure roller molded onto the chuck.
  • One can External teeth on the chuck so that an internal toothing is molded into the cup-shaped workpiece becomes.
  • the problem with the known methods and Devices that great by the action of the spinning roller Forces applied to the external teeth of the chuck become. These cause a when forming the toothing high bending and alternating loads on the individual Tool teeth. This can lead to tooth breakage after a relatively short period of time and thus lead to the destruction of the chuck.
  • the invention has for its object to provide a method and a device with which a precise manufacture of workpieces with a inner profile is made possible.
  • the invention builds on the generic method in that a spacer ring made of a deformable material is placed on the chuck at a distance from its free end, that an edge region of a first workpiece is formed on the spacer ring during shaping, that the spacer ring is formed when the edge region is formed of a first workpiece is plastically deformed and thereby work hardened and the deformed and hardened spacer ring remains on the chuck for forming further workpieces.
  • the spacer ring thus adapts to the process of forming Workpiece to the complex play of forces. In doing so, a inexpensive to produce spacer ring almost optimal adapted the outer profile of the chuck.
  • a inexpensive to produce spacer ring almost optimal adapted the outer profile of the chuck.
  • the distance ring is deformed plastically and in Following the forming process, the spacer ring is work hardened and dimensionally stable.
  • the spacer ring can be made from the same Material like the workpiece, whereby a Solidification and a stable final shape of the spacer ring takes place.
  • the method according to the invention is particularly well suited to the workpiece in one on the side surface of the chuck to form the intended external profile.
  • This can, for example, a toothing or a keyway profile be as it is required for a clutch plate carrier becomes.
  • the Forming area of the workpiece in axial and radial Direction brought into the desired shape and still one solidified surface structure in the inner forming area provided.
  • the spacer ring is preferably in a manner on the The chuck is placed on the toothing with a Coverage area partially covered and the coverage area when molding and deforming the workpiece of the spacer ring at least partially in the toothing is molded. In this way, the spacer ring becomes a provides a secure hold on the chuck. Furthermore, the toothing is additionally supported, which increases the tool life noticeably increased.
  • the method is particularly advantageous in that the forming of the workpiece on the side surface an axial Material flow arises that the axial material flow of the end face of the spacer ring is partially braked, that in the radial direction of the external material of the workpiece continues to flow in the axial direction and the spacer ring at least partially overflows and that by that of the radial force component (s) applied the spacer ring is deformed in the radial direction. Consequently becomes the actual outer edge of the finished workpiece through the stop on the front of the spacer ring clearly defined while excess material in flows in the axial direction and thereby on the outside of the spacer ring comes to rest.
  • the end of the spacer ring is preferably concave Wells shaped, being 0.2 to 0.5 mm in axial Direction can expand. Because of this fact Workpiece material molded onto the spacer ring in a way that the end faces of the resulting internal toothing as a reflection of the concave recesses of the spacer ring with a convex or wavy structure.
  • the method is particularly advantageously developed by that the wall thickness is due to the molding Material overflow by further axial feed of the Pressure roller is rolled almost to zero.
  • the wall thickness is due to the molding Material overflow by further axial feed of the Pressure roller is rolled almost to zero.
  • the method according to the invention shows its particular advantages in that after removal of the finished workpiece the process with the same deformed and dimensionally stable Spacer ring for forming another workpiece repeated becomes. This gives workpieces of identical shape and always works on an inner shape, which the through has the ideal contour provided the first forming process.
  • the invention is based on the generic device in that a deformable spacer ring is provided, that the spacer ring can be exchangeably fastened to the spinning chuck and that the spacer ring can be formed and solidified into the outer profile of the spinning chuck when a first workpiece is formed.
  • An overlap area at least partially overlaps the forming area of the workpiece when the workpiece is formed.
  • a pressure plate for Clamping the workpiece on the face of the chuck is arranged opposite.
  • the workpiece can thereby are conveniently absorbed by the spinning chuck, and it can be given sufficient hold to to do justice to the forces that arise.
  • the spinning chuck preferably has a molding area a first diameter and a rear chuck area with a second diameter, the first Diameter is larger than the second diameter.
  • the shaping area of the chuck has an outer profile a gear on. So with the forming process Internal toothing.
  • the spacer ring preferably has an overlap area with a first inner diameter and a rear one Spacer ring area with a second inner diameter, the spacer ring with its overlap area the forming area of the chuck and with its rear Spacer ring area on the rear chuck area sitting. Due to this fact, the spacer ring is defined Assigned position on the chuck. Further the coverage area is a thinned area, so that here the required deformation of the spacer ring can be done in a particularly favorable manner.
  • the Spacer ring at its rear spacer ring area between an edge that acts as a radial undercut between the Forming area and the rear chuck area, and axially clamped the end face of the chuck receptacle is.
  • the spacer ring has thus throughout Process hold a secure hold.
  • the spacer ring has one in a non-deformed state outer diameter essentially constant in the axial direction, which is smaller than the outside diameter of the workpiece, when the workpiece and spacer ring move together for the first time touch. Due to this fact it is possible by axial Feed of the pressure roller material from the radially outer Let the workpiece area flow over the spacer ring, while the material flow in the inner area of the workpiece is braked by the end face of the spacer ring becomes.
  • the spacer ring in its deformed state with its overlap area at least partially molded into the teeth of the chuck and faces one towards the edge of the coverage area tapering, concave outer contour.
  • the spline chuck teeth effectively supported.
  • the pressure rollers are ring-like arranged around the chuck and in a cage each are rotatably mounted. This configuration will transfer the force symmetrically to all rollers, whereby they intervene in the forming process at the same time and evenly load the internal chuck.
  • the invention is based on the surprising finding that by providing an initially deformable Spacer ring a particularly advantageous and precise shape Forming process is possible.
  • the tool with the spacer ring as part of it automatically fits the present one Force play, so that ideal conditions for a forming process available.
  • a deburring of the front Toothed edges are eliminated, so that an almost Completely formed workpiece as a result of the invention Procedure is present.
  • suitable materials and process conditions can be a spacer for manufacturing of around a thousand workpieces. After that the spacer ring can be removed and by a new, not yet deformed spacer ring to be replaced.
  • the same measure, namely providing a spacer ring a support for the teeth of the The chuck achieves what the bending of the teeth significantly reduced and thus the life of the tool chuck elevated.
  • the device is in the upper area shown during an early stage of the procedure the lower area a state at a later date represents.
  • a chuck 2 is in a driven holder 4th held.
  • the chuck 2 has a shaping area 6 and a rear chuck area 8, the rear
  • the chuck area 8 has a smaller diameter than that Forming area 6 has.
  • the molding area 6 has a toothing 10 provided. Because of the different diameters of forming area 6 and rear chuck area 8 results at the transition between the areas (6, 8) a radially extending edge 12.
  • a spacer ring 14 is placed on the chuck 2.
  • the spacer ring 14 has an overlap area 16 and a rear spacer ring area 18.
  • Rear Spacer ring area 18 sits on the rear chuck area 8, while the overlap region 16 the toothing 10 of the forming area 6 of the chuck 2 overlaps.
  • the rear spacer ring area 18 is between the edge 12 and the chuck holder 4 axially clamped, whereby the spacer ring 14 a secure hold is given.
  • the spacer ring 14 has a substantially in axial direction constant outer diameter 20.
  • a Pressure plate 24 clamped a workpiece 26.
  • the workpiece 26 is cup-shaped, with an outer diameter 28, which is larger than the outer diameter 20 of the spacer ring 14.
  • the workpiece 26 can be in the same Clamping can be formed from a round blank.
  • FIG. 2 and 3 is the rounded edge formation on the face of a workpiece 76 and the corresponding Formation of a shaped spacer ring 64 illustrates.
  • a Tooth base 54 and tooth flanks 53 is limited.
  • the radial Molding of a workpiece 53 results from the effects of friction on the tooth base 54 and the tooth flanks 53 in the tooth groove 55 an uneven material flow. The farther the material of the workpiece 76 from the tooth base 54 and the Tooth flanks 53 is removed, the more the material hurries in the axial direction.
  • a radially outside The material area thus first reaches a spacer ring 64, which also corresponds to the forming forces is molded into the tooth grooves 55 of the chuck 52. This creates a radially outer edge Rounding 66. Furthermore, a certain material flow of the Spacer ring 64 in the axial direction on the workpiece 76 too generated. The material of the spacer ring 64 fills the free spaces not yet occupied by workpiece 76 in the tooth groove 55. This means that the spacer ring 64 on Tooth base 54 arches ahead and an toe 65 forms. Accordingly, the material of the spacer ring 64 hurries along the tooth flanks 53 ahead, with a concave Formation 67 trains.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Forging (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drückwalzen, bei dem ein axialsymmetrisches Werkstück an einem freien Ende eines Drückfutters mit einem Außenprofil eingespannt wird, das Drückfutter zusammen mit dem Werkstück in Rotation versetzt wird und mindestens eine Drückwalze zugestellt wird, wobei das Werkstück umgeformt und an das Außenprofil des Drückfutters angeformt wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Drückwalzen mit einem Drückfutter, das ein Außenprofil aufweist und auf welchem ein Werkstück einspannbar ist, einem Antrieb, über den das Drückfutter zusammen mit dem Werkstück in Rotation versetzbar ist, und mindestens einer Drückwalze zum Umformen des Werkstückes und Anformen an das Drückfutter.
Ein gattungsgemäßer Stand der Technik geht beispielsweise aus der DE 42 18 092 C2 hervor. Ein scheibenförmiges Ausgangswerkstück wird auf ein Drückfutter mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenkontur aufgesetzt, und der sich in radialer Richtung erstreckende Rand des Werkstückes wird durch zunächst radiales und/oder axiales Zustellen einer Drückwalze dem Drückfutter angeformt. Dabei kann eine Außenverzahnung an dem Drückfutter vorgesehen sein, so daß dem topfförmigen Werkstück eine Innenverzahnung eingeformt wird. Problematisch ist bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen, daß durch die Wirkung der Drückrolle große Kräfte auf die Außenverzahnung des Drückfutters aufgebracht werden. Diese bewirken beim Einformen der Verzahnung eine hohe Biege- und Wechselbeanspruchung an den einzelnen Werkzeugzähnen. Dies kann nach relativ kurzer Zeit zu Zahnbruch und somit zur Zerstörung des Drückfutters führen.
Beim Drückwalzen eines topfförmigen, innenverzahnten Werkstückes besteht das Problem, daß am freien Rand des Werkstückes die Verzahnung häufig nicht voll ausgeformt wird. Die Werkstücke werden daher üblicherweise mit einem gewissen axialen Übermaß geformt, welches darauffolgend spanabhebend abgedreht wird.
Dabei ist nicht nur das Umspannen und Abdrehen in einer weiteren Bearbeitungsmaschine nachteilig. Besonders problematisch ist auch, daß an dem abgedrehten Rand der Innenverzahnung ein Grad stehen bleibt. Dieser ist kaum maschinell zu entfernen, so daß oftmals ein Entgraten in Handarbeit erfolgen muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen ein formgenaues Herstellen von Werkstücken mit einnem Innenprofil ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 11 gelöst.
Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, daß auf das Drückfutter beabstandet von dessen freiem Ende ein Distanzring aus einem verformbaren Material aufgesetzt wird, daß beim Umformen ein Randbereich eines ersten Werkstückes an den Distanzring angeformt wird, daß der Distanzring bei dem Anformen des Randbereiches eines ersten Werkstückes plastisch verformt und dabei kaltverfestigt wird und der verformte und verfestigte Distanzring zum Formen weiterer Werkstücke auf dem Drückfutter verbleibt.
Der Distanzring paßt sich somit bei dem Umformprozeß des Werkstückes dem komplexen Kräftespiel an. Dabei wird ein kostengünstig herzustellender Distanzring nahezu optimal an das Außenprofil des Drückfutters angepaßt. Durch das Zusammenspiel der Materialien beim Umformen schmiegen sich der Distanzring und das Werkstück aneinander an, so daß sich eine gleichmäßige, abgerundete Kantenkontur an der Stirnseite des Werkstücks einstellt. Diese gerundete Kantenkontur ist hinsichtlich tribologischer Eigenschaften besonders vorteilhaft.
Die Verformung des Distanzringes erfolgt plastisch und im Anschluß an den Umformvorgang ist der Distanzring kaltverfestigt und formstabil. Der Distanzring kann aus demselben Werkstoff wie das Werkstück sein, wobei beim Umformen eine Verfestigung und eine stabile Endform des Distanzringes erfolgt.
Besonders gut eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren dazu, das Werkstück in eine an der Seitenfläche des Drückfutters vorgesehene Außenprofilierung anzuformen. Diese kann beispielsweise eine Verzahnung oder ein Keilnutprofil sein, wie es für einen Kupplungslamellenträger benötigt wird. Dabei wird in einem Arbeitsschritt gleichzeitig der Umformbereich des Werkstückes in axialer und in radialer Richtung in die gewünschte Form gebracht und weiterhin eine verfestigte Oberflächenstruktur im inneren Umformbereich bereitgestellt.
Bevorzugt wird der Distanzring in einer Weise auf das Drückfutter aufgesetzt, daß er die Verzahnung mit einem Überdeckungsbereich teilweise überdeckt und der Überdekkungsbereich beim Anformen des Werkstückes und Verformen des Distanzringes zumindest teilweise in die Verzahnung eingeformt wird. Auf diese Weise wird dem Distanzring ein sicherer Halt auf dem Drückfutter vermittelt. Ferner wird die Verzahnung zusätzlich abgestützt, was die Werkzeugstandzeit merklich erhöht.
Besonders vorteilhaft ist das Verfahren dadurch, daß durch das Anformen des Werkstückes an die Seitenfläche ein axialer Materialfluß entsteht, daß der axiale Materialfluß von der Stirnseite des Distanzringes teilweise gebremst wird, daß in radialer Richtung außenliegendes Material des Werkstückes weiter in axialer Richtung fließt und den Distanzring zumindest teilweise überläuft und daß durch die von der/den Drückwalze(n) aufgebrachte radiale Kraftkomponente der Distanzring in radialer Richtung verformt wird. Somit wird der eigentliche Außenrand des fertiggeformten Werkstückes durch den Anschlag an der Stirnseite des Distanzringes klar definiert, während überschüssiges Material in axialer Richtung weiterfließt und dadurch auf der Außenseite des Distanzringes zu liegen kommt.
Vorzugsweise wird der Distanzring stirnseitig mit konkaven Vertiefungen geformt, wobei er sich 0,2 bis 0,5 mm in axialer Richtung ausdehnen kann. Durch diesen Umstand wird das Werkstückmaterial in einer Weise dem Distanzring angeformt, daß sich die Stirnseiten der entstehenden Innenverzahnung als Spiegelbild der konkaven Vertiefungen des Distanzringes mit einer konvexen oder wellenförmigen Struktur ausbilden.
Besonders vorteilhaft ist das Verfahren dadurch weitergebildet, daß die Wanddicke eines durch das Anformen bedingten Materialüberlaufs durch weiteren axialen Vorschub der Drückwalze nahezu gegen null gewalzt wird. Somit kann in verfahrenstechnisch günstiger Weise ein eventuell vorhandener Materialüberschuß durch Abstechdrehen leicht entfernt werden. Von einer solchen Entgratung sind jedoch die Kanten an der Verzahnung nicht betroffen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt seine besonderen Vorzüge darin, daß nach der Entnahme des fertigen Werkstückes das Verfahren mit demselben verformten und formstabilen Distanzring zum Umformen eines weiteren Werkstückes wiederholt wird. Man erhält dadurch identisch geformte Werkstücke und arbeitet stets auf einer Innenform, welche die durch den ersten Umformvorgang bereitgestellte ideale Kontur aufweist.
Ferner kann vorteilhaft sein, wenn gleichzeitig mehrere Drückwalzen an verschiedenen Punkten des Werkstückes angreifen. Auf diese Weise wird die lokale Belastung des Drückfutters und somit auch der Verzahnungen verringert. Weiter werden die Drückwalzen aufgrund der geringeren Kräfte geschont.
Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch auf, daß ein verformbarer Distanzring vorgesehen ist, daß der Distanzring auswechselbar an dem Drückfutter befestigbar ist und daß der Distanzring beim Umformen eines ersten Werkstückes in das Außenprofil des Drückfutters einformbar und verfestigbar ist. Ein Überdeckungsbereich überlappt beim Umformen des Werkstückes zumindest teilweise mit dem Umformbereich des Werkstückes. Mit dieser Vorrichtung sind die erfindungsgemäßen Vorteile des Verfahrens realisierbar. Der Distanzring ist einfach sowie kostengünstig herstellbar. Er kann bei einem Wechsel der axialen Werkstücklänge einfach ausgetauscht werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Andrückscheibe zum Einspannen des Werkstückes der Stirnseite des Drückfutters gegenüberliegend angeordnet ist. Das Werkstück kann dadurch in günstiger Weise von dem Drückfutter aufgenommen werden, und ihm kann ein ausreichender Halt vermittelt werden, um den auftretenden Kräften gerecht zu werden.
Bevorzugt weist das Drückfutter einen Anformbereich mit einem ersten Durchmesser und einem hinteren Drückfutterbereich mit einem zweiten Durchmesser auf, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser. Durch diesen Umstand kann das Drückfutter in einer vorgegebenen Drückfutteraufnahme eingespannt werden, während der Durchmesser des Anformbereiches dem zu fertigenden Werkstück angepaßt ist.
Der Anformbereich des Drückfutters weist als Außenprofil eine Verzahnung auf. So kann mit dem Umformvorgang dem Werkstück eine Innenverzahnung eingeformt werden.
Bevorzugt weist der Distanzring einen Überdeckungsbereich mit einem ersten Innendurchmesser und einen hinteren Distanzringbereich mit einem zweiten Innendurchmesser auf, wobei der Distanzring mit seinem Überdeckungsbereich auf dem Anformbereich des Drückfutters und mit seinem hinteren Distanzringbereich auf dem hinteren Drückfutterbereich sitzt. Durch diesen Umstand wird dem Distanzring eine definierte Position auf dem Drückfutter zugeordnet. Ferner liegt der Überdeckungsbereich als verdünnter Bereich vor, so daß hier die erforderliche Verformung des Distanzringes in besonders günstiger Weise erfolgen kann.
In diesem Zusammenhang ist ferner vorteilhaft, wenn der Distanzring an seinem hinteren Distanzringbereich zwischen einer Kante, die als radiale Hinterschneidung zwischen dem Anformbereich und dem hinteren Drückfutterbereich vorliegt, und der Stirnfläche der Drückfutteraufnahme axial eingespannt ist. Der Distanzring hat damit während des gesamten Verfahrensablaufs einen sicheren Halt.
Der Distanzring hat in einem nicht verformten Zustand einen im wesentlichen in axialer Richtung konstanten Außendurchmesser, der geringer ist als der Außendurchmesser des Werkstückes, wenn sich Werkstück und Distanzring erstmalig berühren. Durch diesen Umstand ist es möglich, durch axialen Vorschub der Drückwalze Material vom radial äußeren Werkstückbereich über den Distanzring fließen zu lassen, während der Materialfluß im weiter innenliegenden Bereich des Werkstückes durch die Stirnseite des Distanzringes gebremst wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Distanzring in seinem verformten Zustand mit seinem Überdeckungsbereich in die Verzahnung des Drückfutters zumindest teilweise eingeformt und weist eine sich zum Rand des Überdeckungsbereiches hin verjüngende, konkave Außenkontur auf. Damit steht eine optimale Konfiguration für nachfolgende Umformvorgänge zur Verfügung. Ferner wird die Drückfutterverzahnung wirksam gestützt.
Bevorzugt sind mehrere Drückwalzen vorgesehen. Die Belastung der einzelnen Drückwalzen wird hierdurch vermindert. Ferner wird die lokale Belastung des Drückfutters und der Verzahnung herabgesetzt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Drückwalzen ringartig um das Drückfutter angeordnet und in einem Käfig jeweils drehbar gelagert sind. Durch diese Konfiguration wird die Kraft symmetrisch auf alle Walzen gleichmäßig übertragen, wodurch sie gleichzeitig in den Umformprozeß eingreifen und dabei das innenliegende Drückfutter gleichmäßig belasten.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch die Bereitstellung eines anfänglich verformbaren Distanzringes ein besonders vorteilhafter und formgenauer Umformvorgang möglich ist. Das Werkzeug mit dem Distanzring als Teil desselben paßt sich automatisch dem vorliegenden Kräftespiel an, so daß ideale Bedingungen für einen Umformprozeß vorliegen. Überdies kann durch die Anpassung des Distanzringes an das Werkstück eine Entgratung der stirnseitigen Verzahnungskanten entfallen, so daß ein nahezu fertiggeformtes Werkstück als Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens vorliegt. Bei Wahl geeigneter Materialien und Verfahrensbedindungen kann ein Distanzring für die Fertigung von zirka tausend Werkstücken verwendet werden. Danach kann der Distanzring entfernt werden und durch einen neuen, noch nicht verformten Distanzring ersetzt werden. Ferner wird durch dieselbe Maßnahme, nämlich das Bereitstellen eines Distanzringes, eine Abstützung der Zähne des Drückfutters erreicht, was erheblich die Biegung der Verzahnung vermindert und somit die Lebensdauer des Werkzeugfutters erhöht.
Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1
eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während zweier verschiedener Verfahrensstadien;
Fig. 2
einen schematischen Längsquerschnitt durch einen Zahn eines erfindungsgemäß geformten Werkstücks mit angrenzendem Distanzring; und
Fig. 3
eine Schnittansicht gemäß dem Schnitt A-A von Fig. 2.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Im oberen Bereich ist die Vorrichtung während eines frühen Verfahrensstadiums gezeigt, während der untere Bereich einen Zustand zu einem späteren Zeitpunkt darstellt.
Ein Drückfutter 2 wird in einer angetriebenen Aufnahme 4 gehalten. Das Drückfutter 2 weist einen Anformbereich 6 und einen hinteren Drückfutterbereich 8 auf, wobei der hintere Drückfutterbereich 8 einen kleineren Durchmesser als der Anformbereich 6 hat. Der Anformbereich 6 ist mit einer Verzahnung 10 versehen. Aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser von Anformbereich 6 und hinterem Drückfutterbereich 8 ergibt sich am Übergang zwischen den Bereichen (6, 8) eine sich radial erstreckende Kante 12.
Ein Distanzring 14 ist auf das Drückfutter 2 aufgesetzt. Der Distanzring 14 weist einen Überlappungsbereich 16 und einen hinteren Distanzringbereich 18 auf. Der hintere Distanzringbereich 18 sitzt auf dem hinteren Drückfutterbereich 8, während der Überlappungsbereich 16 die Verzahnung 10 des Anformbereiches 6 des Drückfutters 2 überlappt. Damit ist der Distanzring 14 der äußeren Kontur des Drückfutters 2 in geeigneter Weise angepaßt. Der hintere Distanzringbereich 18 wird zwischen der Kante 12 und der Drückfutteraufnahme 4 axial eingespannt, wodurch dem Distanzring 14 ein sicherer Halt vermittelt wird. In seinem nichtverformten Zustand hat der Distanzring 14 einen im wesentlichen in axialer Richtung konstanten Außendurchmesser 20.
Gegen die Stirnseite 22 des Drückfutters 2 wird durch eine Andrückscheibe 24 ein Werkstück 26 gespannt. Im vorliegenden Fall ist das Werkstück 26 topfförmig, mit einem Außendurchmesser 28, welcher größer ist als der Außendurchmesser 20 des Distanzringes 14. Das Werkstück 26 kann in derselben Einspannung aus einer Ronde geformt werden.
Im oberen Bereich der Zeichnung ist ein anfängliches Verfahrensstadium dargestellt, bei dem zwischen dem sich axial erstreckenden Kragen 30 des Werkstückes 26 und der Stirnseite des Überlappungsbereiches 16 des Distanzringes 14 ein Abstand vorliegt. Durch axialen Vorschub der Drückwalzen 34 stellt sich ein Materialfluß in axialer Richtung ein. Dieser wird begrenzt, wenn das Material mit der Stirnseite 32 des Überlappungsbereiches 16 des Distanzringes 14 in Berührung kommt. Der in radialer Richtung außenliegende Materialbereich des Kragens 30 des Werkstückes 26 kann, vermittelt durch weiteren axialen Vorschub der Drückwalzen 34, weiter in axiale Richtung fließen und so den Überlappungsbereich 16 des Distanzringes 14 teilweise überdecken. Sobald die Wirkung der radialen Kraftkomponente der Drückwalze 34 auf den Überlappungsbereich 16 des Distanzringes 14 zum Tragen kommt, beginnt dieser sich radial in die Zahnlücken des Drückfutters 2 auszudehnen. Dabei wird der Außendurchmesser 20 des Distanzringes 14 im Wirkungsbereich der radialen Kraft geringer. Das Material des Überlappungsbereichs 16 des Distanzringes 14 dehnt sich geringfügig, d.h. 0,2 bis 0,5 mm in axialer Richtung aus und erhält eine teilweise konkave oder wellenförmige Kontur.
Im unteren Bereich der Zeichnung ist ein Zustand dargestellt, bei dem der Distanzring 14' verformt ist, und Material des Werkstückes 26' in axialer Richtung übergelaufen ist, wodurch sich ein dünner Grat 36 ausgebildet hat. Ansonsten liegt ein fertiggeformtes Werkstück 26' vor, in welches durch Einformen in die Außenverzahnung 10 des Drückfutters 2 eine Innenverzahnung eingeformt ist. Da sich der Distanzring 14, 14' in idealer Weise dem Umformprozeß angeformt hat, ist eine einfache Entgratung möglich. Die Kontur an der Verzahnung muß nicht mehr nachgearbeitet werden.
Im Anschluß daran ist das Werkstück 26, 26' aus der Vorrichtung entnehmbar, und ein weiteres Werkstück ist verarbeitbar, nunmehr mit dem bereits verformten Distanzring 14'.
In den Figuren 2 und 3 ist die gerundete Kantenausbildung an der Stirnseite eines Werkstücks 76 und die entsprechende Ausbildung eines geformten Distanzringes 64 verdeutlicht. An einem Drückfutter 52 ist teilweise eine im wesentlichen axial verlaufende Zahnnut 55 dargestellt, welche von einem Zahngrund 54 und Zahnflanken 53 begrenzt ist. Beim radialen Einformen eines Werkstücks 53 ergibt sich aufgrund von Reibungseffekten an dem Zahngrund 54 und den Zahnflanken 53 in der Zahnnut 55 ein ungleichmäßiger Materialfluß. Je weiter das Material des Werkstückes 76 vom Zahngrund 54 und den Zahnflanken 53 entfernt ist, um so stärker eilt das Material in axialer Richtung vor. Ein radial außen liegender Materialbereich erreicht somit zeitlich zuerst einen Distanzring 64, der entsprechend den Umformkräften ebenfalls in die Zahnnuten 55 des Drückfutters 52 eingeformt wird. Dabei entsteht an einer radial außen liegenden Kante eine Rundung 66. Des weiteren wird ein gewisser Materialfluß des Distanzringes 64 in axialer Richtung auf das Werkstück 76 zu erzeugt. Dabei füllt das Material des Distanzrings 64 die noch nicht vom Werkstück 76 eingenommenen Freiräume in der Zahnnut 55 aus. Das bedeutet, daß der Distanzring 64 am Zahngrund 54 bogenförmig vorauseilt und eine Fußspitze 65 bildet. Entsprechend eilt das Material des Distanzrings 64 entlang der Zahnflanken 53 voraus, wobei sich eine konkave Ausformung 67 ausbildet.
Bei Abschluß des Umformvorganges hat sich zwischen dem Distanzring 64 und einer Stirnseite 77 des Werkstücks 76 eine eigentümliche Stirnseitenkontur gebildet. In einem Längsschnitt ergibt sich eine bogenförmige Kontur in Form eines spiegelverkehrten S mit einem Fußradius 79 und einem Kopfradius 80, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist.
In einem Querschnitt in Umfangsrichtung gemäß Fig. 3 ist die konvexe Bogenform 81 an der Stirnseite 77 des Werkstückes 76 zu entnehmen. Diese konvexe Bogenform 81 ist das Gegenstück zu der konkaven Ausformung 67 des Distanzringes 64 in der Zahnnut 55.
Diese eigentümliche und bei bisherigen innenverzahnten Getriebeteilen nicht bekannte Kontur an der Stirnseite 77 des Werkstückes 76 hat überraschenderweise ganz hervorragende Eigenschaften für ein verzahntes Getriebeteil hinsichtlich Kantenlauf sowie Verschleiß an den Kanten. An dem Werkstück 76 muß gegebenenfalls lediglich ein am Außenumfang vorhandener Materialüberschuß 78 abgedreht werden, wobei jedoch die zuvor beschriebene Kontur an der Stirnseite 77 des verzahnten Werkstücks 76 verbleibt.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Drückwalzen, bei dem
    ein axialsymmetrisches Werkstück (26) an einem freien Ende eines Drückfutters (2) mit einem Außenprofil, insbesondere einer Verzahnung (10), eingespannt wird,
    das Drückfutter (2) zusammen mit dem Werkstück (26) in Rotation versetzt wird und
    mindestens eine Drückwalze (34) zugestellt wird, wobei das Werkstück (26) umgeformt und an das Außenprofil des Drückfutters (2) angeformt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß auf das Drückfutter (2) beabstandet von dessen freiem Ende ein Distanzring (14) aus einem verformbaren Material aufgesetzt wird,
    daß beim Umformen ein Randbereich eines ersten Werkstückes (26) an den Distanzring (14) angeformt wird,
    daß der Distanzring (14) bei dem Anformen des Randbereiches des ersten Werkstückes (26) plastisch verformt und dabei kaltverfestigt wird und
    daß der verformte und verfestigte Distanzring (14) zum Formen weiterer Werkstücke (26) auf dem Drückfutter (2) verbleibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (26) an ein Drückfutter (2) mit einer Verzahnung (10) angeformt wird, welche axial verlaufende Nuten aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzring (14) in einer Weise auf das Drückfutter (2) aufgesetzt wird, daß er das Außenprofil mit einem Überdeckungsbereich (16) zumindest teilweise axial überdeckt und der Überdeckungsbereich (16) beim Anformen des Werkstückes (26) und Umformen des Distanzringes (14) in das Außenprofil eingeformt wird und den axialen Materialfluß beim Umformen des Werkstückes (26) begrenzt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Anformen des Werkstückes (26) durch einen axialen Vorschub der Drückwalze(n) (34) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß beim Umformen der Distanzring (14) stirnseitig mit konkaven Vertiefungen ausgebildet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mehrere Drückwalzen (34) gleichmäßig verteilt über den Umfang des Werkstücks (26) mit dem Werkstück (26) in Eingriff gelangen.
  7. Vorrichtung zum Drückwalzen mit
    einem Drückfutter (2), das ein Außenprofil aufweist und auf welchem ein Werkstück (26) einspannbar ist,
    einem Antrieb, über den das Drückfutter (2) zusammen mit dem Werkstück (26) in Rotation versetzbar ist, und
    mindestens einer Drückwalze (34) zum Umformen des Werkstückes (26) und Anformen an das Drückfutter (2),
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein verformbarer Distanzring (14) vorgesehen ist,
    daß der Distanzring (14) auswechselbar an dem Drückfutter (2) befestigbar ist und
    daß der Distanzring (14) beim Umformen eines ersten Werkstückes (26) in das Außenprofil des Drückfutters (2) einformbar und verfestigbar ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Andrückscheibe (24) zum Einspannen des Werkstückes (26) der Stirnseite (22) des Drückfutters (2) gegenüberliegend angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Drückfutter (2) einen Anformbereich (6) mit einem ersten Durchmesser und einen hinteren Drückfutterbereich (8) mit einem zweiten Durchmesser aufweist, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Anformbereich (8) das Außenprofil oder eine Verzahnung (10) aufweist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzring (14) einen Überdeckungsbereich (16) mit einem ersten Innendurchmesser und einen hinteren Distanzringbereich (18) mit einem zweiten Innendurchmesser aufweist, wobei der Distanzring (14) mit seinem Überdeckungsbereich (16) auf dem Anformbereich (6) des Drückfutters (2) und mit seinem hinteren Distanzringbereich (18) auf dem hinteren Drückfutterbereich (8) sitzt.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzring (14) an seinem hinteren Distanzringbereich (18) zwischen einer Kante (12), die als radiale Hinterschneidung zwischen dem Anformbereich (6) und dem hinteren Drückfutterbereich (8) vorliegt, und der Stirnfläche einer Drückfutteraufnahme (4) axial eingespannt ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzring (14) in einem nicht verformten Zustand einen im wesentlichen in axialer Richtung konstanten Außendurchmesser (20) hat, der geringer ist als der Außendurchmesser (28) des Werkstückes (26), wenn sich Werkstück und Distanzring erstmalig berühren.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzring (14) in seinem verformten Zustand mit seinem Überdeckungsbereich (16) in die Verzahnung des Drückfutters zumindest teilweise eingeformt ist und eine sich zum Rand des Überdeckungsbereiches (16) hin verjüngende, konkave Außenkontur aufweist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Drückwalzen (34, 34') vorgesehen sind.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Drückwalzen (34, 34') ringartig um das Drückfutter (2) angeordnet und in einem Käfig jeweils drehbar gelagert sind.
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