WO2005092538A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines aussen profilierten getriebeteils - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines aussen profilierten getriebeteils Download PDF

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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

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an externally profiled gear part and a device for performing the method.
  • a generic method and a generic device are each known from DE 196 13 457 Cl and EP 1 119 426 B1.
  • the profiling is formed by delivering at least one form roller in the direction of a workpiece during the manufacture of the transmission part solely by a pressing process in the, in particular, rotationally symmetrical workpiece.
  • the workpiece can e.g. consist of a metal blank and / or have been formed from a metal blank in previous steps.
  • the workpiece is carried by a tool and can be acted upon by a pretensioner on the side facing away from the workpiece.
  • the tool and the workpiece are rotated during machining.
  • the form roller whose axis of rotation and axis of rotation is aligned parallel to the axis of rotation X of the tool and the workpiece, is then fed in from the outside perpendicular to the axis of rotation of the workpiece in the direction of this axis of rotation.
  • the profile - in particular a toothing - is formed on the outer circumference of the workpiece.
  • the form roller which is preferably freely rotatably mounted, is divided in the direction of the Y or rotational axis into a number of successive partial form areas with increasing tooth depth, with which successively deeper teeth are formed into the workpiece.
  • the tooth thickness at the root circle of all partial mold areas is the same, but the tooth height of the individual partial mold areas increases.
  • the tip circle is the same in all forming areas of the forming roller, whereas the radius of the root circles of the individual forming areas is reduced from the first to the last forming area, the tooth depth increases from the first forming area to the last forming area, and thus the tooth thickness on Base circle increases from the first forming area to the last forming area.
  • the object of the invention is to solve this problem and to simplify the formation of the profiling, in particular a toothing, on the outer circumference of the workpiece.
  • the invention achieves this object with regard to the method by the subject matter of claim 1 and with regard to the device by the subject matter of claim 7.
  • the toothing is first formed in the corner region of the section of the workpiece which is to be provided with the toothing, and then, starting from this corner region, the toothing is formed further over the entire axial length of the section of the workpiece.
  • This type of machining has the advantage that a short “corner region” of the toothing running axially on the outer circumference is initially formed only with small forces in the corner region of the workpiece, but the radial depth and the division thereof preferably already corresponds to the division of the division to be formed in the workpiece.
  • the form roller can then be pivoted gradually and in the direction of the workpiece without greater forces, and possible errors such as burrs, overlaps or conicity on the outer circumference of the workpiece are also reduced compared to the conventional methods.
  • the invention can be realized particularly simply in that the axis of rotation (Y-Y) of the freely rotatable shaping roller is first aligned at an angle (ie not parallel) to the axis of rotation (XX) of the workpiece during machining and then first an infeed movement perpendicular to the axis of rotation of the workpiece takes place in order to form the toothing in the corner region of the round blank, whereupon, starting from this position, the shaping roller is pivoted in the direction of the workpiece.
  • the shaping roller prefferably be linearly displaced toward the workpiece during the pivoting of the shaping roller, in particular such that the axis of rotation (Y-Y) of the shaping roller is aligned parallel to the axis of rotation (XX) of the workpiece and the shaping roller is moved so far towards the workpiece until the toothing is completely formed in the workpiece.
  • the shaping roller can also be provided - in particular in the manner of EP 1 119 426 B1 - with a plurality of axial partial regions of different tooth depth - with which the workpiece is machined in succession in several pivoting movements (not shown here). It is also conceivable to form the toothing in the corner region and to pivot the shaping roller only in the first axial partial region, whereupon the further partial regions are then radially advanced in the manner of EP 1 119 426 B1.
  • machining can also be carried out by means of a barrel-like form roller (likewise not shown here), with which the toothing is also “gradually” realized over the entire axial length of the section by means of pivoting.
  • Fig. 1-3 is a schematic representation of three successive steps in the manufacture of an externally profiled gear part.
  • a pick-up tool 1 is shown, which rotates about its axis XX.
  • a workpiece 2 (a metal blank), which is preferably rotationally symmetrical and is cylindrical at least over a part of its outer circumference, for example, is attached to the tool by an attachment 3, the cylindrical section 4 to be provided with the profiling, in particular toothing 6 ', being exposed to the outside on its outer periphery or via attachment 3 and Tool 2 protrudes radially slightly outwards.
  • a form roller 5, which is rotationally symmetrical here, is provided on its outer circumference with a profiling, in particular a toothing 6, which is to be pressed into the workpiece 2.
  • the toothing 6 of the form roller corresponds with regard to the shape, in particular the depth and width of the individual teeth, over the entire axial length of the form roller 5 to the toothing which is ultimately to be formed in the workpiece 2.
  • the workpiece 2 is first machined in the corner region 7 of the section 4 of the workpiece 2, which is to be provided with the toothing.
  • a toothing in the workpiece 2 is preferably initially formed only over an axial partial section of the section 4, but in particular already radially has the depth of the toothing ultimately to be produced.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines aussen profilierten Getriebe­teils aus einem Werkstück (2), dass von einem um eine Achse X-X drehbaren Werk­zeug (1) getragen wird, wobei mittels einer Formrolle (5), die an ihrem Aussenumfang mit einer Verzahnung (6) versehen ist, durch Zustellen der Formrolle (5) in Richtung des Werkstückes (2) die Verzahnung (6') zumindest in einem Abschnitt (4) des Werk­stücks (2) ausgebildet wird, zeichnen sich dadurch aus, dass die Verzahnung (6') zu­nächst im Eckbereich (7) des Abschnittes (4) des Werkstückes (2) ausgebildet wird, und daraufhin ausgehend von diesem Eckbereich (7) die Verzahnung (6') weiter über die gesamte axiale Länge des Abschnittes (4) des Werkstückes ausgebildet wird, der mit der Verzahnung versehen werden soll (Fig. 2).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines außen profilierten Getriebeteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines außen profilierten Getriebeteils und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung sind jeweils aus der DE 196 13 457 Cl und der EP 1 119 426 Bl bekannt.
Nach der DE 196 13 457 Cl wird bei der Herstellung des Getriebeteils die Profilierung mittels Zustellung wenigstens einer Formrolle in Richtung eines Werkstückes allein durch einen Drückvorgang in dem insbesondere rotationssymmetrischen Werkstück ausgebildet. Das Werkstück kann z.B. aus einer Metallronde bestehen und/oder in vorhergehenden Schritten aus einer Metallronde gebildet worden sein.
Das Werkstück von einem Werkzeug getragen und kann an der vom Werkstück abgewandten Seite von einem Vorsetzer beaufschlagt sein. Das Werkzeug wird während der Bearbeitung mitsamt dem Werkstück in Drehbewegung versetzt. Sodann wird die Formrolle, deren Rotations- und Drehachse parallel zur Drehachse X der Werkzeugs und des Werkstückes ausgerichtet ist, von außen senkrecht zur Drehachse des Werkstücks in Richtung dieser Drehachse zugestellt. Dabei bildet sich am Außenumfang des Werkstückes die Profilierung - insbesondere eine Verzahnung - aus.
Die vorzugsweise frei drehbar gelagerte Formrolle ist dabei in Richtung der Y- bzw. Drehachse in mehrere aufeinanderfolgende Teilformbereiche mit ansteigender Zahntiefe aufgeteilt, mit denen nacheinander entsprechend jeweils tiefer werdende Zähne in das Werkstück eingeformt werden.
Nach der DE 196 13 457 Cl ist dabei die Zahndicke am Fußkreis aller Teilformbereiche gleich, die Zahnhöhe der einzelnen Teilformbereiche aber ansteigend. Nach der EP 1 119 426 Bl ist dagegen der Kopfkreis in allen Umformbereichen der Formrolle gleich, wohingegen sich der Radius der Fußkreise der einzelnen Umformbereiche vom ersten bis zum letzten Umformbereich verringert, die Zahntiefe vom ersten Umformbereich bis zum letzten Umformbereich erhöht und damit die Zahndicke am Fußkreis vom ersten Umformbereich bis zum letzten Umformbereich zunimmt.
Diese Verfahren haben sich an sich bewährt, es hat sich aber gezeigt, dass insbesondere zu Beginn der Bearbeitung die auftretenden Kräfte relativ hoch sind, vermutlich, da zunächst beim Eintauchen der Formrolle in das Werkstück die Teilung am Außenumfang der Formrolle nicht mit der Teilung übereinstimmt, welche am Außenumfang des Werkstücks ausgebildet wird.
Die Erfindung hat die Aufgabe, dieses Problem zu lösen und das Ausbilden der Profilierung, insbesondere einer Verzahnung, am Außenumfang des Werkstückes zu vereinfa- chen.
De Erfindung löst diese Aufgabe in Hinsicht auf das Verfahren durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und in Hinsicht auf die Vorrichtung durch den Gegenstand des Anspruchs 7.
Danach wird die Verzahnung zunächst in dem Eckbereich des Abschnittes des Werkstückes ausgebildet, der mit der Verzahnung versehen werden soll, und daraufhin wird ausgehend von diesem Eckbereich die Verzahnung weiter über die gesamte axiale Länge des Abschnittes des Werkstückes ausgebildet.
Diese Art der Bearbeitung hat den Vorteil, dass zunächst nur mit geringen Kräften im Eckbereich des Werkstücks ein kurzer „Eckbereich" der axial am Außenumfang verlaufenden Verzahnung ausgebildet wird, dessen radiale Tiefe und dessen Teilung aber vorzugsweise bereits der Teilung der im Werkstück auszubildenden Teilung entspricht. Ist die Verzahnung erst einmal im Eckbereich ausgebildet, kann die Formrolle sodann ohne größere Kräfte nach und nach verschwenkt und in Richtung des Werkstückes zugestellt werden, wobei auch mögliche Fehler wie Grate, Überlappungen oder Konizitäten am Außenumfang des Werkstückes gegenüber den herkömmlichen Verfahren verringert werden. Besonders einfach lässt sich die Erfindung dadurch realisieren, dass die Drehachse (Y- Y) der frei drehbaren Formrolle bei der Bearbeitung zunächst winklig (d.h. nicht parallel) zur Drehachse (X-X) des Werkstückes ausgerichtet wird und dann zunächst eine Zustellbewegung senkrecht zur Drehachse des Werkstückes erfolgt, um die Verzahnung im Eckbereich der Ronde auszubilden, woraufhin dann ausgehend von dieser Lage ein Verschwenken der Formrolle in Richtung des Werkstückes erfolgt.
Zweckmäßig erfolgt während des Verschwenkens der Formrolle auch ein lineares Verschieben der Formrolle zum Werkstück hin, insbesondere derart, bis die Drehachse (Y- Y) der Formrolle parallel zur Drehachse (X-X) des Werkstücks ausgerichtet ist und die Formrolle so weit an das Werkstück heranbewegt ist, bis die Verzahnung vollständig im Werkstück ausgebildet ist.
Die Formrolle kann aber auch - insbesondere nach Art der EP 1 119 426 Bl - mit meh- reren axialen Teilbereichen unterschiedlicher Zahntiefe versehen sein - mit denen das Werkstück nacheinander in mehreren Schwenkbewegungen bearbeitet wird (hier nicht dargestellt). Denkbar ist auch ein Ausbilden der Verzahnung im Eckbereich und ein Verschwenken der Formrolle nur im ersten axialen Teilbereich, woraufhin dann die weiteren Teilbereiche nach Art der EP 1 119 426 Bl radial zugestellt werden.
Anzumerken ist ferner, dass die Bearbeitung auch mittels einer tonnenartigen Formrolle (hier ebenfalls nicht dargestellt) erfolgen kann, mit der ebenfalls mittels eines Verschwenkens die Verzahnung „nach und nach" über die gesamte axiale Länge des Abschnittes realisiert wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1- 3 eine schematische Darstellung von drei aufeinander folgenden Arbeitsschritten bei der Herstellung eines außen profilierten Getriebeteils.
In Fig. 1 ist ein Aufhahmewerkzeug 1 dargestellt, das um seine Achse X-X umläuft. Ein Werkstück 2 (eine Metallronde), welches vorzugsweise rotationssymmetrisch und zu- mindest über einen Teil seines Außenumfangs zylindrisch ausgebildet ist, wird z.B. von einem Vorsetzer 3 an dem Werkzeug festgelegt, wobei der mit der Profilierung, insbesondere Verzahnung 6' zu versehende zylindrische Abschnitt 4 an seinem Außenumfang nach außen hin frei liegt bzw. über Vorsetzer 3 und Werkzeug 2 radial etwas nach außen vorsteht.
Eine hier rotationssymmetrische Formrolle 5 ist an ihrem Außenumfang mit einer Profi- lierung, insbesondere einer Verzahnung 6 versehen, die in das Werkstück 2 eingedrückt werden soll.
Hier entspricht die Verzahnung 6 der Formrolle hinsichtlich der Form, insbesondere der Tiefe und Breite der einzelnen Zähne, bereits über die gesamten axiale Länge der Formrolle 5 der Verzahnung, welche letztlich im Werkstück 2 ausgebildet werden soll.
Im Unterschied zum eingangs genannten Stand der Technik erfolgt die Bearbeitung der Werkstückes 2 zunächst im Eckbereich 7 des Abschnittes 4 des Werkstückes 2, welches mit der Verzahnung versehen werden soll.
In diesem Eckbereich 7 wird bevorzugt zunächst nur über einen axialen Teilabschnitt des Abschnittes 4 eine Verzahnung im Werkstück 2 ausgebildet, die aber insbesondere bereits radial die Tiefe der letztlich herzustellenden Verzahnung aufweist.
Auf einfache Weise kann dies dadurch erfolgen, dass die Y-Y-Drehachse des frei drehbaren Formrolle 5 bei der Bearbeitung zunächst winklig zur X-X-Drehachse des Werk- Stückes ausgerichtet ist (Fig. 1; der Winkel zwischen den Achsen „X-X" und „Y-Y" beträgt vorzugsweise 15 - 90°), woraufhin dann eine Zustellbewegung „A" senkrecht zur Drehachse Y-Y des Werkstückes 2 erfolgt (Fig. 2), um die Verzahnung im Eckbereich 7 auszubilden. Sodann erfolgt eine Zustellbewegung „B", insbesondere ein kontinuierliches Verschwenken der Formrolle 5 unter einem gleichzeitigen linearen Verschieben der Formrolle 5 zum Werkstück 2 hin (ausgehend von Fig. 2 zu Fig. 3), bis schließlich die Drehachse Y-Y der Formrolle 5 parallel zur Drehachse X-X des Werkstücks 2 ausgerichtet ist und die Formrolle 5 so nahe an das Werkstück 2 heranbewegt ist, bis die Verzahnung 6' vollständig im Werkstück 2 ausgebildet ist (Fig. 3). Bezugszeichen
Aufhahmewerkzeug 1
Werkstück 2
Vorsetzer 3 zylindrischer Abschnitt 4
Formrolle 5
Verzahnung 6, 6'
Eckbereich 7

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines außen profilierten Getriebeteils aus einem Werkstück (2), dass von einem um eine Achse (X-X) drehbaren Werkzeug (1) getragen wird, bei dem - mittels einer Formrolle (5), die an ihrem Außenumfang mit einer Verzahnung (6) versehen ist, durch Zustellen der Formrolle (5) in Richtung des Werkstückes (2) die Verzahnung (6') zumindest in einem Abschnitt (4) des Werkstücks (2) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verzahnung (6') zunächst in einem Eckbereich (7) des Abschnittes (4) des Werkstückes (2) ausgebildet wird, der mit der Verzahnung versehen werden soll, und - daraufhin ausgehend von diesem Eckbereich (7) die Verzahnung (6') weiter über die gesamte axiale Länge des Abschnittes (4) des Werkstückes ausgebildet wird.
2. Verfahren zur Herstellung eines außen profilierten Getriebeteils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Drehachse (Y-Y) der frei drehbaren Formrolle (5) bei der Bearbeitung zunächst winklig - Winkel X-X; Y-Y >0 - zur Drehachse (X-X) des Werkstückes (2) ausgerichtet wird und dann zunächst eine Zustellbewe- gung (A) senkrecht zur Drehachse (Y-Y) des Werkstückes (2) erfolgt, um die Verzahnung im Eckbereich (7) auszubilden, und dass b) daraufhin ausgehend von dieser Position ein Verschwenken der Formrolle (5) in Richtung des Werkstückes (2) erfolgt.
3. Verfahren zur Herstellung eines außen profilierten Getriebeteils nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verschwenkens der Formrolle (5) im Schritt b) ein gleichzeitiges lineares Verschieben der Formrolle (5) zum Werkstück (2) hin erfolgt.
4. Verfahren zur Herstellung eines außen profilierten Getriebeteils nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschwenken im Schritt b) erfolgt, bis die Drehachse (Y-Y) der Formrolle (5) parallel zur Drehachse (X-X) des Werkstücks (2) ausgerichtet ist und die Formrolle (5) so weit an das Werkstück (2) heranbewegt ist, bis die Verzahnung (6') vollständig im Werkstück (2) ausgebildet ist.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Bearbeitung verwendete Formrolle mehrere axiale Abschnitte un- terschiedlicher Zahntiefe aufweist, die nacheinander in Richtung des Werkstückes zugestellt werden.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Bearbeitung verwendete Formrolle tonnenformig ausgebildet ist.
7. Vorrichtung zur Herstellung eines außen profilierten Getriebeteils aus einem Werkstück (2), dass von einem um eine Achse X-X drehbaren Werkzeug (1) getragen ist, mit einer frei drehbaren Formrolle (5), die an ihrem Außenumfang mit einer Verzahnung (6) versehen ist und die in Richtung des Werkstü- ckes (2) zustellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (Y-Y) der Formrolle (5) relativ zur Drehachse (X-X) des Werkzeuges (1) verschwenkbar ist.
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