EP1119426B1 - Werkzeug zur herstellung eines aussen verzahnten getriebeteiles - Google Patents

Werkzeug zur herstellung eines aussen verzahnten getriebeteiles Download PDF

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EP1119426B1 EP99914413A EP99914413A EP1119426B1 EP 1119426 B1 EP1119426 B1 EP 1119426B1 EP 99914413 A EP99914413 A EP 99914413A EP 99914413 A EP99914413 A EP 99914413A EP 1119426 B1 EP1119426 B1 EP 1119426B1
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workpiece
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form roller
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WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/26—Making other particular articles wheels or the like
    • B21D53/28—Making other particular articles wheels or the like gear wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/28—Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/30—Making machine elements wheels; discs with gear-teeth
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49462—Gear making
    • Y10T29/49467—Gear shaping
    • Y10T29/49471—Roll forming

Definitions

  • the invention relates to a tool for producing a externally toothed gear part according to the preamble of the main claim.
  • a generic tool is in DE 196 13 457 C1 described. With this known arrangement it is necessary that the forming roll having several forming areas not just one movement in the direction of each forming area the Y-axis, but - because the head circle of the individual Forming areas is increasing - the tool must be used by everyone Movement in the direction of the Y-Y axis also perpendicular to Y-Y axis, i.e. H. So be moved back radially so that the next forming area in the preformed tooth area of the Workpiece can intervene.
  • the material displaced by the tool displaces the workpiece into the space of the tooth to be formed, d. H. so in the Space that exists between the teeth of the tool.
  • This can unfold or uncontrolled deposition of the displaced material in the workpiece enter the space of the tool and thus within the tooth to be formed, which means that the tooth formed in the workpiece is difficult to control can have, for example folds or overlaps, that affect the stability of the tooth of the tool to be manufactured can.
  • the invention has for its object by an appropriately trained Tool to enable a manufacturing process that involves an uncontrolled
  • the displaced material does not flow in the area of the tooth to be formed, also an additional movement of the previously required in the prior art Form roll avoids and a quick and inexpensive manufacture of an outside toothed gear part makes possible.
  • This object of the invention is based on the teaching of the main claim solved.
  • the material of the workpiece displaced by the teeth of the tool flows in the arrangement according to the invention to the outside and can here after completion of the Gear can be removed by appropriate material processing.
  • the form roller is freely rotatable according to the invention and thus fits without Difficulties and gear coupling with the drive of the tool the teeth to be formed.
  • At least A limiting device is provided in the edge area of the workpiece, which is preferably formed by two interacting pressure rollers, which the Hold outflowing material between them, shape and limit if necessary.
  • the circumferential area of the workpiece to be formed is optimized, for example is concave inwards or recessed inwards via straight surfaces is so that only so much material is present in the peripheral area of the workpiece is how it is required for the formation of the actual tooth.
  • a pick-up tool 1 that revolves around an axis X-X.
  • a workpiece 3 or blank is made by a setter 2 on the recording tool 1 set.
  • a Form roller 4 is z. B. from four individual forming areas 4a, 4b, 4c and 4d, this form roller 4 about an axis Y-Y can circulate and is freely rotatable.
  • the receiving tool 1 is driven in rotation and preferably in a reciprocating, revolving movement, which can be, for example, 180 ° or 120 °.
  • the forming area 4a set with respect to the radial outer edge of the workpiece 3 and then delivered to the workpiece 3 and thereby the tooth area 5a with the outer edge of the workpiece 3 in Brought into contact and formed a recess by pressing. Then the workpiece 3 or blank is rotated.
  • the form roller 4 is then turned in the direction of its Y axis a forming area further adjusted so that the tooth area 5b of the forming area 4b with the workpiece 3 in Can be brought in contact. This then forms an opposite the previous tooth area deepened tooth area.
  • the last recess formed by the forming area 4d in workpiece 3 is labeled 6d in FIG. 2.
  • limiting devices 7 and 8 provided in the illustration out of engagement with the peripheral portion 11 of the Workpiece 3, e.g. B. a round blank are shown, but at Carrying out the working process in this range stand.
  • Each limiting device 7 or 8 has pressure rollers 9 and 10, which is now an uncontrolled flow of prevent material displaced from the teeth, for example 5a.
  • Fig. 5 shows the peripheral area in section of the workpiece 3, which is used to optimize the flowing Material has a concave curvature 12, while according Fig. 6 this optimization by straight cuts or Recesses 14 is reached.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Gears, Cams (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Gear Transmission (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zur Herstellung eines außen verzahnten Getriebeteiles gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Im nachfolgenden wird unter "Werkstück" das zu bearbeitende bzw. teilweise bearbeitete Rohteil verstanden. Unter dem Begriff "Drücken" wird ein Verfahren der Umformtechnik verstanden, das zur Herstellung von rotationssymmetrischen Körpern unter Verwendung von Drückwerkzeugen Verwendung findet. In der Technik wird neuerungsdings für dieses Verfahren auch der Begriff "Rollformen" oder "Drückwalzen" verwendet.
Ein gattungsbildendes Werkzeug ist in der DE 196 13 457 C1 beschrieben. Bei dieser bekannten Anordnung ist es erforderlich, daß die mehrere Umformbereiche aufweisende Formrolle für jeden Umformbereich nicht nur eine Bewegung in Richtung der Y-Achse ausführt, sondern - da der Kopfkreis der einzelnen Umformbereiche ansteigend ist - muß das Werkzeug bei jeder Bewegung in Richtung der Y-Y-Achse auch senkrecht zur Y-Y-Achse, d. h. also radial zurückbewegt werden, damit der nächste Umformbereich in den vorgeformten Zahnbereich des Werkstückes eingreifen kann.
Bei dem gattungsbildenden Werkzeug wird das vom Werkzeug verdrängte Material des Werkstückes in den Raum des zu bildenden Zahnes verdrängt, d. h. also in den Raum, der zwischen den Zähnen des Werkzeuges besteht. Hierdurch kann eine Auffaltung oder unkontrollierte Ablagerung des verdrängten Materials des Werkstückes in dem Raum des Werkzeuges und damit innerhalb des zu bildenden Zahnes eintreten, wodurch der so gebildete Zahn im Werkstück nur sehr schwer zu kontrollierende Materialverformungen aufweisen kann, beispielsweise Faltungen oder Überlappungen, die die Standfestigkeit des Zahnes des herzustellenden Werkzeuges beeinträchtigen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch ein entsprechend ausgebildetes Werkzeug ein Herstellungsverfahren zu ermöglichen, bei dem ein unkontrolliertes Fließen des verdrängten Materials im Bereich des zu bildenden Zahnes nicht eintritt, außerdem eine bisher im Stand der Technik erforderliche zusätzliche Bewegung der Formrolle vermeidet und eine schnelle und kostengünstige Herstellung eines außen verzahnten Getriebeteiles möglich macht.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den entsprechenden Unteransprüchen erläutert.
Mit anderen Worten ausgedrückt wird vorgeschlagen, daß der Kopfkreis des Werkzeuges über alle Umformbereiche gesehen gleich ist und daß die unterschiedliche Zahntiefe durch Veränderung des Fußkreises der Zähne des Werkzeuges erreicht wird.
Das von den Zähnen des Werkzeuges verdrängte Material des Werkstückes fließt bei der erfindungsgemäßen Anordnung nach außen und kann hier nach Fertigstellen des Zahnrades durch entsprechende Materialbearbeitung entfernt werden.
Die Formrolle ist gemäß der Erfindung frei drehbar gelagert und paßt sich damit ohne Schwierigkeiten und getriebemäßige Kopplung mit dem Antrieb des Aufnahmewerkzeuges den zu bildenden Zähnen an.
Falls dies erforderlich sein sollte, ist es natürlich möglich, einen Synchronlauf zwischen Formrolle und Aufnahmewerkzeug einzusetzen.
Um ein kontrolliertes Fließen des von den Zähnen des Werkzeuges verdrängten Materiales zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung weiterhin vorgeschlagen, daß mindestens im Randbereich des Werkstückes eine Begrenzungseinrichtung vorgesehen ist, die vorzugsweise durch zwei zusammenwirkende Druckrollen gebildet wird, die das ausfließende Material zwischen sich halten, ggf. formen und begrenzen.
Um überflüssiges Ausfließen von Material zu vermeiden, wird auch vorgeschlagen, daß der umzuformende Umfangsbereich des Werkstückes optimiert wird, beispielsweise konkav nach innen gewölbt ist oder über geradlinige Flächen nach innen ausgenommen ist, so daß nur soviel Material im Umfangsbereich des Werkstückes vorhanden ist, wie für die Bildung des eigentlichen Zahnes erforderlich ist.
Es können auch mehrere Formrollen gleichzeitig am Werkstück zum Einsatz kommen. Hierdurch wird der durch das Drücken der Formrolle in das Werkstück hinein auftretende Druck auf das Aufnahmewerkzeug minimiert, da dieser Druck von der ggf. gegenüberliegenden Formrolle aufgenommen wird.
Hierbei können zwei, drei oder auch mehrere Formrollen am Umfang des Werkstückes vorgesehen werden.
Schließlich wird auch vorgeschlagen, daß das Werkstück in eine rotierende hin- und hergehende Bewegung versetzt wird, wodurch die beiden Flanken des gebildeten Zahnes gleichmäßig durch die Formrolle beaufschlagt werden, so daß hier Unterschiede in den Zahnflanken vermieden werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.
Die Zeichnungen zeigen dabei in den
Fig. 1 und 2
in einer Schnittdarstellung die verschiedenen Stufen des Werkzeuges im Verhältnis zum Werkstück, in
Fig. 3
in einer schaubildlichen Darstellung eine Ansicht auf das Formwerkzeug, in
Fig. 4
in einer schaubildlichen Darstellung eine Anordnung zur Herstellung eines verzahnten Getriebeteiles mit den erfindungsgemäßen Formwerkzeugen und in den
Fig. 5 und 6
Umfangsbereiche des Werkstückes.
In den Zeichnungen ist ein Aufnahmewerkzeug 1 gezeigt, das um eine Achse X-X umläuft. Ein Werkstück 3 oder Rohteil wird von einem Vorsetzer 2 am Aufnahmewerkzeug 1 festgelegt. Eine Formrolle 4 besteht z. B. aus vier einzelnen Umformbereichen 4a, 4b, 4c und 4d, wobei diese Formrolle 4 um eine Achse Y-Y umlaufen kann und frei drehbar gelagert ist.
Das Aufnahmewerkzeug 1 wird umlaufend angetrieben und vorzugsweise in eine hin- und hergehende, umlaufende Bewegung, die beispielsweise 180° oder 120° betragen kann.
Zu Beginn des Arbeitsvorganges wird der Umformbereich 4a gegenüber der radialen Außenkante des Werkstückes 3 eingestellt und dann auf das Werkstück 3 zugestellt und dabei wird der Zahnbereich 5a mit der Außenkante des Werkstückes 3 in Kontakt gebracht und durch Drücken eine Ausnehmung geformt. Danach wird das Werkstück 3 bzw. Rohteil in Drehung versetzt.
Anschließend wird die Formrolle 4 in Richtung ihrer Y-Achse um einen Umformbereich weiter verstellt, so daß dann der Zahnbereich 5b des Umformbereiches 4b mit dem Werkstück 3 in Kontakt gebracht werden kann. Hierbei bildet sich dann ein gegenüber dem vorherigen Zahnbereich vertiefter Zahnbereich. Die letzte, durch den Umformbereich 4d gebildete Ausnehmung in dem Werkstück 3 ist in Fig. 2 mit 6d bezeichnet.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform sind Begrenzungseinrichtungen 7 und 8 vorgesehen, die bei der Darstellung außerhalb des Eingriffes mit dem Umfangsbereich 11 des Werkstückes 3, z. B. einer Ronde, dargestellt sind, aber bei Durchführen des Arbeitsverfahrens in diesem Umfangsbereich stehen. Jede Begrenzungseinrichtung 7 bzw. 8 weist Druckrollen 9 und 10 auf, die nunmehr ein unkontrolliertes Fließen des von den Zähnen, beispielsweise 5a, verdrängten Materials verhindern.
Fig. 5 zeigt im Schnitt den Umfangsbereich des Werkstückes 3, das zur Optimierung des abfließenden Materials eine konkave Wölbung 12 aufweist, während gemäß Fig. 6 diese Optimierung durch geradlinige Einschnitte oder Ausnehmungen 14 erreicht wird.

Claims (3)

  1. Werkzeug zur Herstellung eines außen verzahnten Getriebeteiles durch ein Drückverfahren mit einem zum Tragen des von einem Vorsetzer (2) beaufschlagten Werkstücks (3) geeigneten und zu einer Drehbewegung angetriebenen Aufnahmewerkzeug (1) und einer in einem Träger um eine parallel zur Achse (X-X) des Aufnahmewerkzeugs (1) ausgerichteten Achse (Y-Y) drehbar gelagerten Formrolle (4), die in Richtung ihrer Y-Achse gegenüber dem Aufnahmewerkzeug (1) verstellbar ist und in Richtung ihrer Y-Achse in mehrere aufeinander folgende Umformbereiche (4a, 4b, 4c, 4d) mit ansteigender Zahntiefe aufgeteilt ist, wobei die Formrolle (4) senkrecht zu ihrer Y-Achse, d. h. also radial zur Durchführung des Drückverfahrens auf das Werkstück (3) zustellbar ist und die Zahnhöhe der einzelnen Umformbereiche (4a, 4b, 4c, 4d) ansteigend ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfkreis bei allen Umformbereichen (4a-4d) der Formrolle (4) gleich ist, der Radius des Fußkreises der einzelnen Umformbereiche (4a-4d) vom ersten Umformbereich (4a) bis zum letzten Umformbereich (4d) verringert, die Zahntiefe vom ersten Umformbereich (4a) bis zum letzten Umformbereich (4d) ansteigend ist und damit die Zahndicke am Fußkreis vom ersten Umformbereich (4a) bis zum letzten Umformbereich (4d) zunehmend ist.
  2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formrolle (4) frei drehbar gelagert ist.
  3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens eine durch zwei zusammenwirkende Druckrollen (9, 10) gebildete Begrenzungseinrichtung (7, 8), die im Randbreich des eine rotierende hin- und hergehende Bewegung ausführenden Werkstücks (3) vorsehbar ist.
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