WO1999036208A1 - Verfahren zum herstellen von werkstücken - Google Patents
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- B21D53/26—Making other particular articles wheels or the like
- B21D53/28—Making other particular articles wheels or the like gear wheels
Definitions
- the invention relates to a method for producing workpieces with a, in particular fine toothing, by means of a shape die which has the contour of the toothing to be produced and is moved relative to the workpiece, and a device therefor.
- Toothings for example on gear wheels, locking levers, pawls, racks or the like, which transmit forces with their teeth, are today either machined, by milling, broaching, poking or the like. There are practically no limits to the cutting process due to the material or the dimensions of the teeth, the tooth module, tooth thickness, tooth width or the like. However, these procedures are very expensive. Furthermore, the parts are usually then hardened, since the basic hardness of the material is not essential for their function
- QUESTION COPY is sufficient.
- hardening results in an extension of the production lead time.
- the quality of the workpiece is reduced by the dimensional changes and the delay in hardness.
- the present invention has for its object to provide a method with which any toothing can be produced quickly and accurately, additional work processes being dispensed with and, in a preferred embodiment, the workpiece to be manufactured with a lower weight.
- the forming die is guided past the workpiece, the contour generating the toothing being pressed obliquely into the workpiece starting from an upper edge or an edge thereof.
- the toothing is thus shaped by the movement of the forming die.
- the forming die can move in relation to the workpiece or the workpiece can move in relation to the forming die.
- the reshaping process during tooth shaping results in a material hardening that reaches about twice the basic strength of the starting material. As a result, this toothing no longer requires additional hardening by means of heat treatment. The quality of the teeth is guaranteed, because there can be no change in size and no more distortion due to the heat treatment.
- the significant advantages from the improvement in quality include the reduction in production time and the resulting reduction in costs, the limit of the feasibility of fine toothing being significantly expanded.
- the tooth production is integrated into the actual punching / fineblanking operation.
- both module toothings with tooth flank outflow for movements as well as detent toothings for position securing but also ratchet pawls can be produced without cutting. Subsequent processing by milling or broaching, which is costly, is not required here.
- the part on which the toothing is to be generated is to be bent, bent or the like from a remaining workpiece body before the toothing is produced. This can also take place during the generation of the toothing if the part to be bent is sufficiently free-flowing.
- This method has the particular advantage that a smaller material thickness is necessary for the majority of the workpiece, namely the workpiece body, while the toothing has a sufficient height. This saves a lot of weight, so that there is a further reduction in costs.
- the present invention also relates to a corresponding device for producing workpieces with a particularly fine toothing by means of a forming die which has the contour of the toothing to be produced and can be moved realistically to the workpiece.
- the contour on the forming die for the toothing to be produced runs in a first section at an acute angle or in a drag curve to the surface of the workpiece into which the toothing is to be formed, and / or to an inner surface of a recess in which the forming die , preferably on all sides, is guided and / or supported. Part of the contour can run obliquely linear and then merge into the actual section congruent with the toothing.
- Figure 1 is a partially shown cross section through an inventive device for producing workpieces with fine teeth
- FIG. 2 shows a cross section through the part of the device according to FIG. 1 in a further position of use
- FIG. 3 shows a cross section through a forming die along line III-III in FIG. 1, *
- FIG. 4 shows a perspective view of part of a workpiece provided with a toothing
- FIG. 5 shows a partially shown cross section through the workpiece according to FIG. 4;
- FIGS. 6 and 7 partial cross sections through further workpieces provided with fine toothing according to the method according to the invention.
- FIG. 8 shows a perspective view of a detent segment produced by the method according to the invention.
- FIG. 9 shows a cross section through a gearwheel produced by the method according to the invention.
- Figure 10 is a plan view of the gear according to Figure 9;
- FIGS. 11 and 12 are perspective views of two locking levers produced by the method according to the invention.
- a workpiece 1 is to be provided with fine teeth.
- the workpiece 1 is clamped between a guide plate 2 and a receiving plate 3.
- the workpiece 1 protrudes from the plates 2 and 3 with a workpiece part 4 to be formed into a recess 5 which is formed in the guide plate 2 and the receiving plate 3.
- a Umformste pel 6 is guided, which has a contour 7 towards the workpiece 1 for generating a toothing in the workpiece section 4.
- the contour 7 extends in a first section 8 at an acute angle ⁇ to an inner surface 9 of the recess 5 or a surface 10 of the workpiece 1. After a rounding 11, a second section 12 adjoins this first section 8, which congruent to the actual gearing to be generated.
- the workpiece 1 is clamped between the guide plate 2 and the mounting plate 3, the workpiece part 4 of the workpiece 1 to be provided with the teeth protruding into the recess 5.
- the forming die 6 is then moved downward in the direction x, the first section 8 striking an edge 13 of the workpiece 1. Since the first section 8 runs obliquely to the surface 10 of the workpiece 1, the contour of the first section 8 is embossed into the workpiece section 4, starting at the edge 13 and continuously downwards.
- the material of the workpiece section 4 m is pressed into the contour 7, whereby a toothing 14 is created, as shown in FIG. 4. Excess material is preferably discharged downwards as forming chip 15 (see FIG. 2).
- any workpiece can be provided with: a toothing become.
- the workpiece 1 is shown again with its teeth 14.
- a workpiece body 16 of a workpiece 1.1 has a smaller thickness d than a workpiece section 17 directly adjoining the toothing 14. This saves a great deal of weight without affecting the stability or strength of the toothing.
- FIG. 7 shows a workpiece 1.2, which is provided with an internal toothing 14.1 according to the inventive method.
- FIG. 8 shows a detent segment 1.3 for a seat adjustment, wherein a toothing 14.1 is located on a rounded workpiece section 17.1, which in turn is integrally connected to a workpiece body 16.1.
- a gear 1.4 is produced in FIGS. 9 and 10 in the same way according to the invention.
- FIGS. 11 and 12 in turn show two latching levers 1.5 and 1.6, the actual lever body of which, in contrast to the part carrying the toothing, has a different thickness.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Werkstücken (1) mit einer, insbesondere feinen Verzahnung (14), mittels eines Umformstempels (6), der die Kontur (7) der zu erzeugenden Verzahnung (14) aufweist und relativ zu dem Werkstück (1) bewegt wird. Der Umformstempel (6) wird an dem Werkstück (1) vorbeigeführt, wobei sich die die Verzahnung (14) erzeugende Kontur (7) beginnend von einer oberen Kante (13) bzw. einem Rand des Werkstückes (1) in dieses fortlaufend schräg eindrückt.
Description
Verfahren zum Herstellen von Werkstücken
Die Erfindunq betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Werkstücken mit einer, insbesondere feinen Verzahnung, mittels eines Utnformstempels , der die Kontur der zu erzeugenden Verzahnung aufweist und relativ zu dem Werkstück bewegt wird, sowie eine Vorrichtung hierfür.
Verzahnungen, beispielsweise an Zahnrädern, Rasthebeln, Klinken, Zahnstangen od. dgl., die mit ihren Zähnen Kräfte übertragen, werden heute entweder spanabhebend, durch Fräsen, Räumen, Stossen od. dgl. oder spanlos durch Walzdrücken oder Feinschneiden hergestellt. Den spanabhebenden Verfahren sind dabei praktisch keine Grenzen durch den Werkstoff oder die Abmessungen der Zähne, das Zahnmodul, Zahndicke, Zahnbreite od. dgl. gesetzt. Jedoch sind diese Verfahren sehr kostenaufwendig. Ferner werden die Teile meist anschliessend noch gehärtet, da die Grundhärte des Werkstoffes für die Funktion nicht
BESΪÄΠGUNGSKOPIE
ausreicht. Das Härten hat neben den hohen Kosten eine Verlängerung der Fertigungsdurchlaufzeit zur Folge. Durch die Massänderungen und den Härteverzug wird die Qualität des Werkstückes gemindert.
Dem Walzdrücken und dem Feinschneiden sind durch die Zahnformen und den Werkstoff Grenzen gesetzt. Der Werkstoff selbst muss gut umformbar sein und die Zahnrundungen am Kopf und am Fuss dürfen eine gewisse minimale Grosse nicht unterschreiben. Ferner entsteht beim Feinschneiden noch ein Kanteneinzug, der sein grösstes Mass an der Zahnspitze hat und somit den Flankentraganteil reduziert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine beliebige Verzahnung schnell und massgenau hergestellt werden kann, wobei zusätzlich auf weitere Arbeitsvorgänge verzichtet und in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Werkstück mit einem geringeren Gewicht hergestellt werden soll.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass der Umformstempel an dem Werkstück vorbeigeführt wird, wobei sich die die Verzahnung erzeugende Kontur beginnend von einer oberen Kante bzw. einem Rand des Werkstückes in dieses fortlaufend schräg eindrückt.
Die Zahnung wird somit durch die Bewegung des Umformstempels geformt. Dabei kann sich der Umformstempel im Verhältnis zum Werkstück oder aber das Werkstück im Verhältnis zum Umformstempel bewegen.
In Versuchen hat sich herausgestellt, dass das Material des Zahngrundes bei diesem Vorgang in die Kopfzone fliesst, was jedoch nur teilweise geschieht, so dass der Rest zu einer Kaltverfestigung des gesamten Zahnes führt. Ist zu viel Material vorhanden, so bildet sich zusätzlich noch ein
Umformspan. Dieser gibt die Sicherheit, dass die Zahnung ausgeformt worden ist.
Durch den Umformvorgang beim Zahnformen entsteht eine Materialaufhärtung, die etwa das Zweifache der Grundfestigkeit des Ausgangsmaterials erreicht. Damit erfordert diese Zahnung keine zusätzliche Härtung durch eine Wärmebehandlung mehr. Die Qualität der Zahnung ist garantiert, denn es kann keine Massänderung und kein Verzug durch die Wärmebehandlung mehr stattfinden.
Als wesentliche Vorteile sind aus der Qualitätsverbesserung auch die Herstellungszeitverkürzung und die dadurch erfolgende Kostensenkung zu erwähnen, wobei die Grenze der Machbarkeit einer Feinverzahnung wesentlich erweitert ist. Es erfolgt eine Integration der Zahnherstellung in die eigentliche Stanz - /Feinschneidoperation .
Mit dem erfindungsge ässen Verfahren können insbesondere feine Zahnungen, sowohl Modulzahnungen mit Zahnflankenablauf für Bewegungen als auch Rastzahnungen für Positionssicherungen aber auch Schaltklinken spanlos hergestellt werden. Eine nachträgliche Bearbeitung durch Fräsen oder Räumen, die kostenaufwendig ist, entfällt hier.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung soll vor der Erzeugung der Verzahnung der Teil, an dem die Verzahnung erzeugt werden soll, von einem verbleibenen Werkstückkörper abgebogen, abgekantet od. dgl., werden. Dies kann auch während der Erzeugung der Verzahnung erfolgen, wenn das abzubiegende Teil genügend fliessfähig ist. Dieses Verfahren hat den besonderen Vorteil, dass für den grössten Teil des Werkstückes, nämlich den Werkstückkörper eine geringere Materialdicke notwendig ist, während die Verzahnung eine genügende Höhe aufweist. Dadurch wird erheblich Gewicht eingespart, so dass es auch hier zu einer weiteren Kostenreduktion kommt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine entsprechende Vorrichtung zum Herstellen von Werkstücken mit einer insbesondere feinen Verzahnung mittels eines Umformstempels, der die Kontur der zu erzeugenden Verzahnung aufweist und realtiv zu dem Werkstück bewegbar ist. Dabei verläuft die Kontur am Umformstempel für die zu erzeugende Verzahnung in einem ersten Abschnitt in einem spitzen Winkel bzw. in einer Schleppkurve zu der Oberfläche des Werkstückes, in welche die Verzahnung einzuformen ist, und/oder zu einer Innenfläche einer Ausnehmung, in welcher der Umformstempel, bevorzugt allseits, geführt und/oder abgestützt ist. Dabei kann ein Teil der Kontur schräg linear verlaufen und dann über eine Rundung in den eigentlichen mit der Verzahnung kongruenten Abschnitt übergehen .
Weitere Vorteile, Merkmaie und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Figur 1 einen teilweise dargestellten Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Herstellen von Werkstücken mit einer feinen Verzahnung;
Figur 2 einen Querschnitt durch den Teil der Vorrichtung gemäss Figur 1 in einer weiteren Gebrauchsläge ;
Figur 3 einen Querschnitt durch einen Umformstempel entlang Linie III-III m Figur 1 ,*
Figur 4 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines mit einer Verzahnung versehenen Werkstückes;
Figur 5. einen partiell dargestellten Querschnitt durch das Werkstück gemäss Figur 4;
Figuren 6 und 7 Teilquerschnitte durch weitere nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit einer feinen Verzahnung versehene Werkstücke;
Figur 8 eine perspektivische Ansicht eines nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Rastsegmentes;
Figur 9 einen Querschnitt durch ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes Zahnrad;
Figur 10 eine Draufsicht auf das Zahnrad gemäss Figur 9;
Figuren 11 und 12 perspektivische Ansichten von zwei nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Rasthebels.
In Figur 1 soll ein Werkstück 1 mit einer feinen Verzahnung versehen werden. Hierzu ist das Werkstück 1 zwischen einer Führungsplatte 2 und einer Aufnahmeplatte 3 eingespannt. Aus den Platten 2 und 3 ragt das Werkstück 1 mit einer umzuformenden Werkstückpartie 4 heraus in eine Ausnehmung 5 hinein, die m die Führungspiatte 2 und die Aufnahmeplatte 3 eingeformt ist. In diese Ausnehmung 5 wird ein Umformste pel 6 geführt, der zum Werkstück 1 hin eine Kontur 7 zur Erzeugung einer Verzahnung in der Werkstückpartie 4 aufweist.
Die Kontur 7 verläuft in einem ersten Abschnitt 8 in einem spitzen Winkel α zu einer Innenfläche 9 der Ausnenmung 5 bzw. einer Oberfläche 10 des Werkstückes 1. An diesen ersten Abschnitt 8 schliesst nach einer Rundung 11 ein zweiter Abschnitt 12 an, der kongruent zu der eigentlichen zu erzeugenden Verzahnung verläuft.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende
Das Werkstück 1 wird zwischen Führungspiatte 2 und Aufnahmeplatte 3 eingeklemmt, wobei die mit der Verzahnung zu versehende Werkstückpart e 4 des Werkstückes 1 in die Ausnehmung 5 einragt. Sodann wird der Umformstempel 6 in Richtung x nach unten bewegt, wobei der erste Abschnitt 8 auf eine Kante 13 des Werkstückes 1 auftrifft. Da der erste Abschnitt 8 schräg zu der Oberfläche 10 des Werkstückes 1 verläuft, prägt sich die Kontur des ersten Abschnittes 8 in die Werkstückpartie 4 ein, beginnend bei der Kante 13 und fortlaufend nach unten. Dabei wird das Material der Werkstückpartie 4 m die Kontur 7 eingedrückt, wodurch eine Verzahnung 14 entsteht, wie Sie in Figur 4 gezeigt ist. Überschüssiges Material wird als Umformspan 15 bevorzugt nach unten (siehe Figur 2} ausgetragen.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung und dem Verfahren können beliebiαe Werkstücke mit: einer Verzahnunα versehen
werden. In Figur 5 ist das Werkstück 1 nochmals mit seiner Verzahnung 14 gezeigt. In Figur 6 weist ein Werkstückkörper 16 eines Werkstückes 1.1 eine geringere Dicke d auf, als eine direkt an die Verzahnung 14 anschliessende Werkstückpartie 17. Hierdurch wird wesentlich an Gewicht eingespart, ohne dass eine Stabilität oder Festigkeit der Zahnung darunter leidet .
In Figur 7 ist ferner ein Werkstück 1.2 angedeutet, welches nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit einer Innenverzahnung 14.1 versehen wird. Figur 8 zeigt ein Rastsegment 1.3 für eine Sitzverstellung, wobei sich eine Verzahnung 14.1 an einer abgerundeten Werkstückpartie 17.1 befindet, der wiederum mit einem Werkstückkörper 16.1 einstückig verbunden ist.
In den Figuren 9 und 10 ist auf die gleiche, erfindungsgemässe Weise, ein Zahnrad 1.4 hergestellt.
In den Figuren 11 und 12 sind wiederum zwei Rasthebel 1.5 und 1.6 gezeigt, deren eigentlicher Hebelkörper im Gegensatz zu dem die Verzahnung tragenden Teil eine unterschiedliche Dicke aufweist .
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Positionszahlenliste
Claims
1. Verfahren zum Herstellen von Werkstücken (1) mit einer, insbesondere feinen Verzahnung (14), mittels eines Umformstempels (6) , der die Kontur (7) der zu erzeugenden Verzahnung (14) aufweist und relativ zu dem Werkstück (1) bewegt wird,
dadurch gekennzeichent ,
dass der Umformstempel (6) an dem Werkstück (1) vorbeigeführt wird, wobei sich die die Verzahnung (14) erzeugende Kontur (7) beginnend von einer oberen Kante (13) bzw. einem Rand des Werkstückes (1) in dieses fortlaufend schräg eindrückt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Erzeugung der Verzahnung (14) die Werkstückpartie (4, 17), an dem die Verzahnung (14) erzeugt werden soll, von einem Werkstückkörper (16) abgebogen, gekantet od. dgl. wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Erzeugung der Verzahnung (14) die Werkstückpartie (4, 17), an dem die Verzahnung (14) erzeugt werden soll, von einem Werkstückkörper (16) abgebogen, gekantet, gepresst od. dgl. wird.
4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformstempel beim Einfahren in eine Ausnehmung (5) allseits von einer Führungsplatte (2) und/oder einer Aufnahmeplatte (3) abgestützt und/oder geführt wird.
5. Vorrichtung zum Herstellen von Werkstücken (1) mit einer insbesondere feinen Verzahnung (14) mittels eines Umformstempels (6), der die Kontur (7) der zu erzeugenden Verzahnung (14) aufweist und relativ zu dem Werkstück (1) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (7) am Umformstempel (6) für die zu erzeugende Verzahnung in einem ersten Abschnitt (8) in einem spitzen Winkel (α) bzw. in einer Schleppkurve zu der Oberfläche (10) des Werkstückes, in welche die Verzahnung (14) einzuformen ist, und/oder zu einer Innenfläche (9) einer Ausnehmung (5) , in welcher der Umformstempel (6) geführt ist, verläuft.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (7) am Umformstempel (6) für die zu erzeugende Verzahnung (14) in einem ersten Abschnitt (8) linear verläuft und über eine Rundung (11) in einen der Verzahnung (14) kongruenten Abschnitt (12) übergeht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) zwischen einer
Führungspiatte (2) für den Umformstempel (6) und einer das Werkstück (1) aufnehmenden Platte (3) eingeklemmt ist, wobei der Umformstempel (6) an beiden Platten (2, 3) vorbeifährt, aus denen nur der umzuformende Teil (4) des Werkstückes (1) herausragt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformstempel (6) durch die Platte (2) und/oder die Platte (3) in der Ausnehmung (5) geführt und/oder abgestützt ist.
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| DE1998101431 DE19801431A1 (de) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | Verfahren zum Herstellen von Werkstücken |
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