EP1270111A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Bauteils - Google Patents
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- EP1270111A1 EP1270111A1 EP02013179A EP02013179A EP1270111A1 EP 1270111 A1 EP1270111 A1 EP 1270111A1 EP 02013179 A EP02013179 A EP 02013179A EP 02013179 A EP02013179 A EP 02013179A EP 1270111 A1 EP1270111 A1 EP 1270111A1
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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
- B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
- B21H1/06—Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length
Definitions
- the present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a rotationally symmetrical component by rolling.
- the present invention relates in particular to a method and an apparatus for producing a Sliding sleeve for the manual transmission of a motor vehicle.
- ring rolling there are two types of ring rolling: on the one hand radial ring rolling and on the other the pressure rolling.
- radial ring rolling an annular blank is used as the starting product between a rotating outer roller and an inner one Formed mandrel or an inner roller.
- the gap between the mandrel or the inner roller and the outer roller result in a tangential Flow of material that leads to radial growth of the ring.
- a relatively inexpensive The blank to be produced thus becomes an annular component by rolling formed with a large diameter.
- the inner circumferential surface can be used for ring rolling or profiling the outer peripheral surface. It is also possible to use the profile to be carried out in combination on both circumferential surfaces.
- the blank between a profiled outer and a profiled inner Position and hold the roller with the required accuracy.
- the profiling cannot or only with insufficient accuracy at the desired location.
- annular blank is formed between several on the outer one Circumferential surface arranged rollers formed. It is possible to have an outer profile to shape on the blank. These profiles can be made without the for Ring rolling typical bevels. In other words, 90 ° groove punctures are involved in the pressure rolling possible.
- the object of the invention is a method and a Device for producing a rotationally symmetrical component, in particular one Specify sliding sleeve for a motor vehicle transmission, which is the diameter of the used Blanks enlarged and at the same time to produce profiles without bevels (90 ° recesses) can.
- the annular blank is first of all used Ring rolling between a first inner roller and a first outer roller Formed to increase the diameter to form a ring profile part.
- This ring profile part has profiling on its outer peripheral surface and / or on its inner peripheral surface on.
- This first step of the method according to the invention is stopped when the ring profile part by radial growth for contact with at least one other outer roller comes.
- the one or more other outer roller and the first outer roller are arranged relative to each other in such a way that the rolling on the Ring profile part adjacent sections of the individual rollers on a common Circular path.
- a second step the method according to the invention the ring profile part profiling on its outer peripheral surface by at least one of those outer rolls, which at the end of the first step the radial Limit growth effectively.
- the ring profile part is on its inner peripheral surface in the second step also reshaped without radial growth, so that the production of profiles without bevels (e.g. 90 ° groove insertion) is possible.
- a finished rotationally symmetrical component can are produced solely by rolling, which is both on its inner peripheral surface and is profiled on its outer peripheral surface.
- the component can therefore be finished in its final contour with simultaneous solidification of the process inner and outer peripheral surfaces deformed by rolling, in particular cold rolling getting produced.
- a blank 1 which cylindrical inner and outer peripheral surfaces 1a, 1b.
- Reference number 2 denotes a first outer roller, with reference number 3 a first inner roller. While in the embodiment shown the first inner roller 3 has a cylindrical profile, the first outer roller 2 a profiled outer peripheral surface with an inwardly tapering recess, which has a base 2a extending in the axial direction of the roller 2, one of which Projection 2b with a rectangular cross section protrudes radially outwards.
- the lead 2b runs with its outer surfaces perpendicular or parallel to the axis of rotation of the first outer roller 2.
- FIG. 1 By ring rolling between the first outer roller 2 and one, not shown In the second outer roller, the blank 1 shown in FIG. 1 becomes one shown in FIG Ring profile part 4 reshaped.
- the ring profile part 4 corresponds with its envelope surface, which contains the outer contour of the ring profile part 4, the contour of the outer Circumferential surface of the first outer roller formed recess without the Tab 2b.
- the ring profile part 4 has an outwardly opening cross section Groove 4b enlarging in the radial direction, the bottom of the groove against the end face of the projection 2b is formed during rolling. The widening towards the outside Cross-sectional geometry of the groove 4b results from the material flow during Rollers.
- the material that is pushed radially outwards is not able to adhere to the surface to lay the side surfaces of the projection 2b. Rather, the material of the blank 1 deformed radially outwards during ring rolling, but can only be very limited in axial direction Flow towards.
- the first inner roller 3 can be exchanged for a second inner profiled roller 5.
- this second inner roller 5 is shown profiled, i.e. points at the shown Embodiment a convex projection 5a.
- This second inner roller 5 is in the second process step on the inner peripheral surface 4a of the ring profile part 4 pressed and continuously moved radially outwards, around an inward opening on the inner peripheral surface 1a of the ring profile part 4 Form groove 4c. Because a radial ring growth due to the adjacent outer rollers is no longer possible, this flows through the second inner roller 5 displaced material flows into the located between the groove 4b and the projection 2b Free space until the contour of the groove 4b corresponds to that of the projection 2b. At the At the end of the forming process, the first outer roll 2 and the second inner roll close Roller 5 corresponding to the cross-sectional profile of the sliding sleeve produced Cavity.
- the material may flow axially Thrust washers or fixed, alternatively also deliverable axial rollers can be limited. These axial rollers can be distributed between the circumference of the ring profile part 4 between the respective outer rollers 2 may be arranged.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von
rotationssymmetrischen Bauteilen im Wege des Walzens. Zur Herstellung eines rotationssymmetrischen
Bauteils mit einem Profil ohne Schrägen aus einem Rohling (1) wird mit der
vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, zunächst in einem ersten Schritt einen ringförmigen
Rohling (1) mittels Walzen zwischen einer ersten inneren Walze (3) und einer ersten äußeren Walze
(2) Durchmesser vergrößernd zu einem Ringprofilteil (4) umzuformen, bis das radiale Wachstum
durch Anlage des Ringprofilteiles (4) an wenigstens einer weiteren äußeren Walze begrenzt
wird. In einem zweiten Schritt wird das Ringprofilteil zwischen einer zweiten inneren Walze (5)
und zumindest einer der äußeren Walzen an seiner inneren und/oder äußeren Umfangsfläche
profilgebend umgeformt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
eines rotationssymmetrischen Bauteils im Wege des Walzens. Die vorliegende Erfindung
betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer
Schiebemuffe für das Schaltgetriebe eines Kfz.
Es gibt zwei Arten des Ringwalzens: Zum Einen das radiale Ringwalzen und zum Anderen
das Drückwalzen. Beim radialen Ringwalzen wird ein ringförmiger Rohling als Ausgangsprodukt
zwischen einer rotierenden äußeren Walze und einem innen angeordneten
Dorn bzw. einer inneren Walze umgeformt. Bei Verkleinerung des Spaltes zwischen
dem Dorn bzw. der inneren Walze und der äußeren Walze ergibt sich ein tangentialer
Materialfluss, der zu einem radialen Wachstum des Ringes führt. Ein relativ kostengünstig
herzustellender Rohling wird somit durch das Walzen zu einem ringförmigen Bauteil
mit großem Durchmesser umgeformt. Beim Ringwalzen kann die innere Umfangsfläche
oder die äußere Umfangsfläche profiliert werden. Ebenso ist es möglich, die Profilgebung
an beiden Umfangsflächen in Kombination durchzuführen. Hier besteht jedoch das
Problem, den Rohling zwischen einer profilierten äußeren und einer profilierten inneren
Walze mit der erforderlichen Genauigkeit zu positionieren und zu halten. Insbesondere
beim Anfahren des Walzvorganges besteht die Gefahr, dass der Rohling in axialer Richtung
relativ zu den Walzen wandert. Dementsprechend kann die Profilierung nicht oder
nur mit unzureichender Genauigkeit an der gewünschten Stelle ausgeformt werden.
Beim Drückwalzen wird ein ringförmiger Rohling zwischen mehreren, an der äußeren
Umfangsfläche angeordneten Walzen umgeformt. Hierbei ist es möglich, ein Außenprofil
an dem Rohling auszuformen. Diese Profile lassen sich herstellen ohne die für das
Ringwalzen typischen Schrägen. Mit anderen Worten sind beim Drückwalzen 90° Nuteinstiche
möglich.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Herstellen eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere einer
Schiebemuffe für ein KFZ-Getriebe anzugeben, welches den Durchmesser des eingesetzten
Rohlings vergrößert und gleichzeitig Profile ohne Schrägen (90° Einstiche) herzustellen
vermag.
Zur Lösung der Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren mit den
Merkmalen von Anspruch 1 angegeben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Anspruch
10 angegeben.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 für
das Verfahren und 11 bis 14 für die Vorrichtung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst der ringförmige Rohling mittels
Ringwalzen zwischen einer ersten inneren Walze und einer ersten äußeren Walze
durchmesservergrößernd zu einem Ringprofilteil umgeformt. Dieses Ringprofilteil weist
an seiner äußeren Umfangsfläche und/oder an seiner inneren Umfangsfläche eine Profilierung
auf. Dieser erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird gestoppt, wenn
das Ringprofilteil durch radiales Wachstum zur Anlage an wenigstens einer weiteren
äußeren Walze kommt. Die eine oder mehrere weitere äußere Walze sowie die erste
äußere Walze sind derart relativ zueinander angeordnet, dass die beim Walzen an dem
Ringprofilteil anliegenden Abschnitte der einzelnen Walzen auf einer gemeinsamen
Kreisbahn liegen. In einem zweiten Schritt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
das Ringprofilteil an seiner äußeren Umfangsfläche profilgebend durch zumindest eine
derjenigen äußeren Walzen umgeformt, welche am Ende des ersten Schrittes das radiale
Wachstum wirksam begrenzen. An seiner inneren Umfangsfläche wird das Ringprofilteil
in dem zweiten Schritt gleichfalls profilgebend ohne radiales Wachstum umgeformt,
so dass das Herstellen von Profilen ohne Schrägen (z.B. 90° Nuteinstich) möglich wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein fertiges rotationssymmetrisches Bauteil
allein durch Walzen erzeugt werden, welches sowohl an seiner inneren Umfangsfläche
als auch an seiner äußeren Umfangsfläche profiliert ist. Mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren kann daher das Bauteil in seiner Endkontur bei gleichzeitiger Verfestigung der
durch Walzen, insbesondere Kaltzwalzen verformten inneren und äußeren Umfangsfläche
hergestellt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit
der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
- Figur 1
- einen Rohling vor dem ersten Verfahrensschritt;
- Figur 2
- ein Ringprofilteil, welches durch Umformen des in Figur 1 gezeigten Rohlings in dem ersten Verfahrensschritt hergestellt ist und;
- Figur 3
- eine durch weiteres Umformen des in Figur 2 gezeigten Ringprofilteils nach Beendigung des zweiten Schrittes hergestellte Schiebemuffe für ein Schaltgetriebe.
In Figur 1 ist ein Rohling 1 gezeigt, welcher zylindrische innere und äußere Umfangsflächen
1a, 1b aufweist. Mit Bezugsziffer 2 ist eine erste äußere Walze gekennzeichnet,
mit Bezugsziffer 3 eine erste innere Walze. Während bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
die erste innere Walze 3 ein Zylinderprofil hat, hat die erste äußere Walze 2
eine profilierte äußere Umfangsfläche mit einer nach innen zulaufenden Ausnehmung,
die einen sich in axialer Richtung der Walze 2 erstreckenden Grund 2a hat, von dem ein
Vorsprung 2b mit rechteckigem Querschnitt radial nach außen vorsteht. Der Vorsprung
2b verläuft mit seinen Außenflächen rechtwinklig bzw. parallel zu der Drehachse der
ersten äußeren Walze 2.
Durch Ringwalzen zwischen der ersten äußeren Walze 2 und einer nicht dargestellten
zweiten äußeren Walze wird der in Figur 1 gezeigte Rohling 1 zu einem in Figur 2 gezeigten
Ringprofilteil 4 umgeformt. Dabei entspricht das Ringprofilteil 4 mit seiner Hüllfläche,
welche die äußere Kontur des Ringprofilteils 4 enthält, der Kontur der an der äußeren
Umfangsfläche der ersten äußeren Walze ausgebildeten Ausnehmung ohne den
Vorsprung 2b. Das Ringprofilteil 4 hat eine sich nach außen öffnende, im Querschnitt
sich in radialer Richtung vergrößernde Nut 4b, deren Nutengrund durch Anlage gegen
die Stirnseite des Vorsprungs 2b beim Walzen geformt ist. Die nach außen sich verbreiternde
Querschnittsgeometrie der Nut 4b ergibt sich aufgrund des Materialflusses beim
Walzen. Das radial nach außen gedrückte Material ist nicht in der Lage, sich flächig an
die Seitenflächen des Vorsprungs 2b zu legen. Vielmehr wird das Material des Rohlings
1 beim Ringwalzen radial nach außen verformt, kann aber nur sehr bedingt in axialer
Richtung fließen.
Beim Ringwalzen des in Figur 1 gezeigten Rohlings 1 zu dem in Figur 2 gezeigten Ringprofilteil
4 liegen zunächst lediglich die erste äußere Walze 2 und die erste innere Walze
3 an den jeweiligen Umfangsflächen 1a, 1b des Rohlings 1 an. Beim Ringwalzen wächst
der Rohling 1 radial nach außen, und zwar so weit, bis weitere, außerhalb des Rohlings
1 angeordnete, hier nicht dargestellte äußere Walzen an der äußeren Umfangsfläche
des Ringprofilteils 4 zur Anlage gelangen. Am Ende des ersten Verfahrensschrittes ist
das mittels Walzen herzustellende fertige Bauteil, hier eine Schiebemuffe 6 hinsichtlich
seiner die Hüllfläche enthaltende Kontur festgelegt.
Am Ende des ersten Verfahrensschrittes kann - sofern es die Teilekontur erfordert - die
erste innere Walze 3 gegen eine zweite innere profilierte Walze 5 ausgetauscht werden.
In Figur 3 ist diese zweite innere Walze 5 profiliert dargestellt, d.h. weist bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel einen ballig ausgebildeten Vorsprung 5a auf.
Diese zweite innere Walze 5 wird in dem zweiten Verfahrensschritt an die innere Umfangsfläche
4a des Ringprofilteils 4 gedrückt und kontinuierlich radial nach außen gefahren,
um an der inneren Umfangsfläche 1a des Ringprofilteils 4 eine sich nach innen öffnende
Nut 4c auszubilden. Da ein radiales Ringwachstum aufgrund der anliegenden
äußeren Walzen nicht mehr möglich ist, fließt das hierbei durch die zweite innere Walze
5 verdrängte Material fließt in den zwischen der Nut 4b und dem Vorsprung 2b befindlichen
Freiraum, bis die Kontur der Nut 4b derjenigen des Vorsprungs 2b entspricht. Am
Ende des Umformvorgangs schließen die erste äußere Walze 2 und die zweite innere
Walze 5 einen dem Querschnittsprofil der hergestellten Schiebemuffe entsprechenden
Hohlraum ein.
In dem zweiten Schritt liegen mehrere, vorzugsweise drei in einem Winkel von jeweils
120° zueinander versetzt angeordnete äußere Walzen 2 an der äußeren Umfangsfläche
des Ringprofilteils 4 an. Die Kontur der äußeren Umfangsfläche dieser Walzen ist vorzugsweise
identisch. Die äußeren Walzen wirken kontinuierlich auf die äußere Kontur
des Ringprofilteils 4 ein und verhindern so ein radiales Wachstum des Ringprofilteils.
Die Hüllfläche des in Figur 2 gezeigten Ringprofilteils 4 ist damit identisch mit derjenigen
der in Figur 3 dargestellten Schiebemuffe 6.
Schließlich wird die derart hergestellte Schiebemuffe 6 freigegeben, beispielsweise dadurch,
dass eine der äußeren Walzen 2 aus ihrer Position gefahren wird, und aus der
Vorrichtung entnommen.
In dem zweiten Verfahrensschritt kann ein eventuelles axial Fließen des Materials durch
Anlaufscheiben oder feste, alternativ auch zustellbare Axialwalzen begrenzt werden.
Diese Axialwalzen können bezogen auf den Umfang des Ringprofilteils 4 verteilt zwischen
den jeweiligen äußeren Walzen 2 angeordnet sein.
- 1
- Rohling
- 2
- erste äußere Walze
- 2a
- Grund
- 2b
- Vorsprung
- 3
- erste innere Walze
- 4
- Ringprofilteil
- 4b
- Nut (außen)
- 4c
- Nut (innen)
- 5
- zweite innere Walze
- 6
- Schiebemuffe
Claims (14)
- Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere einer Schiebemuffe für ein KFZ-Getriebe, bei dem in einem ersten Schritt ein ringförmiger Rohling mittels Ringwalzen zwischen einer ersten inneren Walze und einer ersten äußeren Walze durchmesservergrößernd zu einem Ringprofilteil umgeformt wird, bis das radiale Wachstum durch Anlage des Ringprofilteils an wenigstens einer weiteren äußeren Walze begrenzt wird und bei dem in einem zweiten Schritt das Ringprofilteil zwischen einer zweiten inneren Walze und zumindest einer der äußeren Walzen an seiner inneren und/oder äußeren Umfangsfläche profilgebend umgeformt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Schritt das radiale Wachstum des Ringes durch die äußeren Walzen begrenzt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Schritt die erste innere Walze als zweite innere Walze verwendet wird.
- Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schritt eine Walze mit zylindrischer Walzfläche verwendet wird, um ein Ringprofilteil mit zylindrischer Innenfläche auszubilden.
- Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Schritt die erste innere Walze gegen eine zweite innere Walze mit gegenüber der ersten inneren Walze geänderter Profilierung ausgetauscht wird.
- Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schritt der Rohling an seiner äußeren Umfangsfläche profilgebend umgeformt wird.
- Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Schritt das Ringprofilteil unter Beibehaltung der die Hüllfläche des Ringprofilteiles enthaltenden Außenkontur umgeformt wird.
- Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche zur Herstellung einer Schiebemuffe eines Getriebes, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schritt eine sich zu der äußeren Umfangsfläche öffnende erste Nut ausgebildet wird und
dass in dem zweiten Schritt eine sich zu der inneren Umfangsfläche öffnende zweite Nut ausgeformt wird und dass durch das so verdrängte Volumen die erste Nut verkleinert wird. - Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schritt eine die erste Nut mit einem sich in radialer Richtung verbreiternden Querschnitt ausgeformt wird, welche in dem zweiten Schritt zu einer Nut mit sich im Wesentlichen rechtwinklig zu der Mittellängsachse des Ringprofilteils erstreckenden Seitenflächen umgeformt wird.
- Vorrichtung zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Bauteils durch Umformen einer Rohlings, insbesondere einer Schiebemuffe für ein Getriebe, umfassend mehrere äußere profilierte Walzen und zwei innere Walzen, welche wahlweise auf der Innenseite des Bauteils gegenüberliegend einer äußeren Walze zur Einwirkung bringbar sind, wobei die erste innere Walze eine ebene und die zweite innere Walze eine profilierte Umfangsfläche hat.
- Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren profilierten Walzen identisch ausgebildete Umfangsflächen aufweisen.
- Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der äußeren Walzen beweglich gelagert ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der äußeren Walzen, vorzugsweise eine ortsfest angeordnete Walze, angetrieben ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch, wenigstens eine auf die Stirnseite des Bauteils zustellbare Axialwalze und einer dieser Axialwalze zugeordneten Gegenwalze.
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| DE10130679A DE10130679A1 (de) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Bauteils |
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