WO2017005740A1 - Verfahren zur herstellung eines rings mit einer verzahnung - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines rings mit einer verzahnung Download PDF

Info

Publication number
WO2017005740A1
WO2017005740A1 PCT/EP2016/065836 EP2016065836W WO2017005740A1 WO 2017005740 A1 WO2017005740 A1 WO 2017005740A1 EP 2016065836 W EP2016065836 W EP 2016065836W WO 2017005740 A1 WO2017005740 A1 WO 2017005740A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ring
toothing
tooth height
toothed ring
toothed
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/065836
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe MASCHELSKI
Jan GOLZ
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.)
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Rothe Erde Germany GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Rothe Erde GmbH
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 ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Rothe Erde GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
Priority to US15/742,998 priority Critical patent/US10493517B2/en
Priority to CN201680040345.7A priority patent/CN107848011B/zh
Publication of WO2017005740A1 publication Critical patent/WO2017005740A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/06—Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P13/00—Making metal objects by operations essentially involving machining but not covered by a single other subclass
    • B23P13/04—Making metal objects by operations essentially involving machining but not covered by a single other subclass involving slicing of profiled material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/14—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass gear parts, e.g. gear wheels
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/17—Toothed wheels
    • F16H2055/176—Ring gears with inner teeth

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a ring with a toothing.
  • Such rings with a toothing are used for example as components of large gearboxes and slewing bearings for cranes, tunnel boring machines or wind turbines.
  • Ring blank formed by a ring rolling process.
  • the ring blank is tempered throughout the piece to improve the strength properties of the material. After tempering is then usually the introduction of the teeth by means of machining production process.
  • the object of the present invention is to increase the strength in the region of the tooth root.
  • a pre-toothing is introduced into the ring blank, which has a first tooth height reduced in relation to a desired tooth height of the ring to be manufactured.
  • the area which forms the tooth root in the finished ring lies at a smaller distance from the surface than would be the case without pre-toothing. Due to the reduced distance to the surface, there is an increased tempering effect in the area of the tooth root. Further, the surface is increased as a whole due to the introduction of the pre-toothing, so that when annealing a larger heat exchange surface is provided.
  • the introduction of the pre-toothing, ie the pre-toothing, and / or the finished toothing takes place by means of a machining production process.
  • a milling process can be used for pre-cutting or for final cutting.
  • the inventive method for producing rings with any tooth height is applicable.
  • the second tooth height is in the range of 50 mm to 125 mm.
  • the second tooth height is in the range of 55 mm to 1 10 mm, particularly preferably in the range of 65 mm to 100 mm.
  • a homogenized distribution of the strength values in the region from the head of the teeth to the root of the tooth results.
  • the first tooth height is 50% to 95%, preferably 70% to 90%, particularly preferably 75% to 85%, of the second tooth height.
  • the heating of the pre-toothed ring can be done in an oven, a continuous annealing system or a bell annealing system.
  • the pre-toothed ring is heated to a temperature which is greater than or equal to 850 ° C, preferably greater than or equal to 860 ° C, more preferably greater than or equal to 870 ° C.
  • the pre-toothed ring is quenched after heating as a whole, so that the pre-toothed ring is hardened as a whole.
  • the quenching of the pre-toothed ring as a whole can be done, for example, by introducing the pre-toothed ring into a quench bath, in particular of water, oil or a polymeric quenching agent.
  • the pre-toothed ring is tempered after quenching, in particular at a temperature greater than or equal to 550 ° C, preferably greater than or equal to 570 ° C, in particular greater than or equal to 580 ° C.
  • the toothing of the ring may be formed as arranged on the outer circumference of the ring outer teeth or as arranged on the inner circumference of the ring inner teeth.
  • the toothing is formed as a full toothing, which extends over the entire outer circumference of the ring and / or the entire inner circumference of the ring.
  • the ring may be formed in the manner of a gear or a toothed ring.
  • a further preferred embodiment provides that the toothing is provided as a partially circumferential partial toothing on the outer circumference of the ring and / or as a partially circumferential partial toothing on the inner circumference of the ring.
  • a partial toothing on the outer circumference preferably extends over a first angular range of the outer circumference, wherein a second angular range of the outer circumference is provided, which is formed without toothing.
  • a partial toothing on the inner circumference preferably extends over a first angular range of the inner circumference, wherein a second angular range of the inner circumference is provided, which is formed without toothing.
  • the ring has a diameter in the range of 250 to 8000 mm, preferably in the range of 1800 mm to 7000 mm, particularly preferably in the range of 2300 mm to 6000 mm. Rings with such diameters can be used as components of large gearboxes and slewing bearings for cranes, tunnel boring machines or wind turbines.
  • the ring is partially cured with a toothing after the finished toothing, so that the strength of the ring is partially increased further.
  • the partial curing can be done for example by means of an induction hardening process and optional subsequent quenching by an effervescing device.
  • the ring is hardened in a region which does not include the toothing.
  • one of the teeth opposite side of the ring can be hardened.
  • FIG. 1 shows a flow diagram of an embodiment of the production method according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows the sequence of a production method according to the invention for a seamlessly rolled ring with a toothing.
  • the toothing may be formed as provided on the outer circumference of the ring outer toothing or as internal toothing, which is formed on the inner circumference of the ring. It is possible to form the toothing as a full toothing, which rotates about the entire outer circumference and / or inner circumference of the ring or as a partial toothing, which extends only over part of the outer circumference and / or the inner circumference.
  • the seamlessly rolled rings have a diameter in the range of 250 to 8000 mm, preferably in the range of 1800 mm up to 7000 mm, more preferably in the range of 2300 mm to 6000 mm. Rings with such diameters can be used as components of large gearboxes and slewing bearings for cranes, tunnel boring machines or wind turbines.
  • a sawing step 1 of a rod-shaped primary material 100 in particular a rod-shaped steel, individual rod-shaped portions 101 are sawn. These rod-shaped portions 101 are heated in a heating step 2 and formed into a disk-shaped mold 102 by upsetting, in particular by means of free-form or joint forging presses or hammers, in a subsequent upsetting step 3.
  • a piercing step 4 in which the disk-shaped molds 102 are perforated at their center to produce a ring inner hole.
  • the forms provided with an inner ring hole form so-called pre-rings 103.
  • ring rolling mills are used in the manner of a radial-axial ring rolling mill. Such ring rolling mills typically have two nips in which the height of the ring blank 104 and the wall thickness of the ring blank 104 are simultaneously reduced.
  • the production of a ring blank 104 by ring rolling offers the advantage that a tangential fiber course typical for rolled rings is formed which produces isotropic tangential mechanical properties over the entire circumference of the ring.
  • the ring blank 104 can be additionally normalized.
  • the normalizing can be carried out at a temperature of greater than or equal to 850.degree. C., preferably greater than or equal to 860.degree. C., particularly preferably greater than or equal to 870.degree.
  • the ring blank 104 can be pre-turned in a further optional step to obtain a rectangular ring cross-section.
  • the ring blank 104 is fed to a pre-toothing step 6.
  • a pre-toothing is introduced into the seamlessly rolled ring blank 104, wherein the pre-toothing teeth having a reduced compared to the desired tooth height of the toothing to be produced, the first tooth height.
  • This pre-cutting takes place by means of a machining production process, for example by means of milling, in particular by means of milling.
  • a pre-toothed ring 105 is formed from the ring blank. Immediately after the pre-teeth 6, the pre-toothed ring 105 is tempered as a whole.
  • the pre-toothed ring 105 as a whole is first heated to a temperature in the range of greater than or equal to 850 ° C., preferably greater than or equal to 860 ° C., particularly preferably greater than or equal to 870 ° C.
  • the heating 7.1 takes place, for example, by means of a furnace, a continuous annealing system or a bell annealing system.
  • the pre-toothed ring is quenched as a whole, for example, by introducing the pre-toothed ring as a whole into a quench bath, in particular of water, oil or a polymeric quenching agent.
  • the pre-toothed ring is hardened as a whole.
  • a tempering step 7.3 in which the pre-toothed ring after quenching 7.2 at a temperature greater than or equal to 550 ° C, preferably greater than or equal to 570 ° C, in particular greater than or equal to 580 ° C, tempered.
  • the tempering 7.3 completes the tempering 7 of the pre-toothed ring 105.
  • the tempered pre-toothed ring 106 is now finish gear cut by a machining process.
  • the tooth height of the toothing is increased, so that the second tooth height which arises during finish toothing 8 is greater than the first tooth height obtained by pre-toothing.
  • the inner circumference of the ring can be further increased by a rotation process.
  • the finished toothed ring 107 is subsequently hardened in regions, so that the strength of the ring is further increased in areas.
  • the regional hardening 9 takes place by means of an induction hardening process with subsequent quenching by a shower device.
  • those regions of the ring 107 which are free of teeth are hardened.
  • the inner contour of the ring 107 can be hardened.
  • the partial hardening may take place on the outer circumference of the ring 107.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rings mit einer Verzahnung, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst: (a) Ringwalzen eines Vorrings zur Bildung eines Ringrohlings, (b) Einbringen einer Vorverzahnung in den Ringrohling zur Bildung eines vorverzahnten Rings, wobei die Vorverzahnung Zähne mit einer ersten Zahnhöhe aufweist, (c) Vergüten des vorverzahnten Rings zur Bildung eines vergüteten vorverzahnten Rings und (d) Fertigverzahnen des vergüteten vorverzahnten Rings zur Bildung eines Rings mit einer Verzahnung, wobei die Verzahnung Zähne mit einer zweiten Zahnhöhe aufweist, die größer ist als die erste Zahnhöhe.

Description

BESCHREIBUNG
Titel
Verfahren zur Herstellung eines Rings mit einer Verzahnung
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rings mit einer Verzahnung.
Derartige Ringe mit einer Verzahnung werden beispielsweise als Bauteile von Großgetrieben und Großwälzlagern für Krane, Tunnelvortriebsmaschinen oder Windkraftanlagen eingesetzt.
Bei der Herstellung solcher Ringe wird üblicherweise zunächst ein nahtlos gewalzter
Ringrohling mittels eines Ringwalzverfahrens gebildet. Der Ringrohling wird im ganzen Stück vergütet, um die Festigkeitseigenschaften des Materials zu verbessern. Nach dem Vergüten erfolgt dann in der Regel das Einbringen der Verzahnung mittels spanender Fertigungsverfahren.
Dieses Verfahren zur Herstellung von Ringen mit einer Verzahnung hat sich durchaus bewährt. Allerdings hat sich herausgestellt, dass es bei der Herstellung von Ringen mit einer Verzahnung, die Zähne mit einer erheblichen Zahnhöhe aufweist, zu größeren Abweichungen der mechanischen Eigenschaften im Bereich des Zahnfußes gegenüber dem Zahnkopf kommen kann. Insofern kann insbesondere die Festigkeit im Bereich des Zahnfußes deutlich herabgesetzt sein.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Festigkeit im Bereich des Zahnfußes zu erhöhen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung eines Rings mit einer Verzahnung vorgeschlagen, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
(a) Ringwalzen eines Vorrings zur Bildung eines Ringrohlings, (b) Einbringen einer Vorverzahnung in den Ringrohling zur Bildung eines vorverzahnten Rings, wobei die Vorverzahnung Zähne mit einer ersten Zahnhöhe aufweist,
(c) Vergüten des vorverzahnten Rings zur Bildung eines vergüteten vorverzahnten Rings und
(d) Fertigverzahnen des vergüteten vorverzahnten Rings zur Bildung eines Rings mit einer Verzahnung, die Zähne mit einer zweiten Zahnhöhe aufweist, die größer ist als die erste Zahnhöhe.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass vor dem Vergüten eine Vorverzahnung in den Ringrohling eingebracht wird, welche eine gegenüber einer Soll-Zahnhöhe des zu fertigenden Rings reduzierte erste Zahnhöhe aufweist. Hierdurch liegt der Bereich, der im fertigen Ring den Zahnfuß bildet, in einem geringeren Abstand zur Oberfläche als dies ohne eine Vorverzahnung der Fall wäre. Durch den reduzierten Abstand zur Oberfläche ergibt sich eine erhöhte Vergütewirkung im Bereich des Zahnfußes. Ferner wird die Oberfläche infolge des Einbringens der Vorverzahnung insgesamt vergrößert, so dass beim Vergüten eine größere Wärmeaustauschfläche bereitgestellt wird. Durch diese beiden Effekte kommt es zu einer deutlichen Verbesserung der Festigkeit im Bereich des Zahnfußes.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Einbringen der Vorverzahnung, also das Vorverzahnen, und/oder das Fertigverzahnen mittels eines spanenden Fertigungsverfahrens erfolgt. Beispielsweise kann zum Vorverzahnen oder zum Fertigverzahnen ein Fräsverfahren Anwendung finden.
Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Fertigung von Ringen mit einer beliebigen Zahnhöhe anwendbar. Als vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn die zweite Zahnhöhe im Bereich von 50 mm bis 125 mm liegt. Bevorzugt liegt die zweite Zahnhöhe im Bereich von 55 mm bis 1 10 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 65 mm bis 100 mm. Bei einer Zahnhöhe in einem dieser Bereiche ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine homogenisierte Verteilung der Festigkeitswerte im Bereich vom Kopf der Zähne bis zum Zahnfuß.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die erste Zahnhöhe 50% bis 95%, bevorzugt 70% bis 90%, besonders bevorzugt 75% bis 85%, der zweiten Zahnhöhe beträgt. Bei einer derartigen Wahl der durch das Vorverzahnen erzeugten Zahnhöhe ergibt sich bei dem auf das Vorverzahnen folgenden Vergüten eine gesteigerte Vergütewirkung im Bereich des Zahnfußes. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der vorverzahnte Ring beim Vergüten als Ganzes erwärmt wird, so dass - anders als etwa beim Induktionshärten - eine Erwärmung des gesamten Materials des vorverzahnten Rings erfolgt. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass sich die Wärmeeinwirkung auf einen möglichst großen Teil des vorverzahnten Rings auswirkt. Insofern kann auch die Vergütewirkung in einem möglichst großen Teil des Materials eintreten. Das Erwärmen des vorverzahnten Rings kann in einem Ofen, einer Durchlaufglühanlage oder einer Haubenglühanlage erfolgen. Bevorzugt wird der vorverzahnte Ring auf eine Temperatur erhitzt, die größer oder gleich 850°C, bevorzugt größer oder gleich 860°C, besonders bevorzugt größer oder gleich 870°C, ist.
In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der vorverzahnte Ring nach dem Erwärmen als Ganzes abgeschreckt wird, so dass der vorverzahnte Ring als Ganzes gehärtet wird. Das Abschrecken des vorverzahnten Rings als Ganzes kann beispielsweise durch Einbringen des vorverzahnten Rings in ein Abschreckbad, insbesondere aus Wasser, Öl oder einem polymeren Abschreckmittel erfolgen.
Bevorzugt wird der vorverzahnte Ring nach dem Abschrecken angelassen, insbesondere bei einer Temperatur größer gleich 550 °C, bevorzugt größer gleich 570 °C, insbesondere größer gleich 580 °C.
Die Verzahnung des Rings kann als am Außenumfang des Rings angeordnete Außenverzahnung oder als am Innenumfang des Rings angeordnete Innenverzahnung ausgebildet sein.
Bevorzugt ist die Verzahnung als Vollverzahnung ausgebildet, die sich über den gesamten Außenumfang des Rings und/oder den gesamten Innenumfang des Rings erstreckt. Insofern kann der Ring nach Art eines Zahnrads oder eines Zahnrings ausgebildet sein.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Verzahnung als teilweise umlaufende Teilverzahnung an dem Außenumfang des Rings und/oder als teilweise umlaufende Teilverzahnung an dem Innenumfang des Rings vorgesehen ist. Eine Teilverzahnung am Außenumfang erstreckt sich bevorzugt über einen ersten Winkelbereich des Außenumfangs, wobei ein zweiter Winkelbereich des Außenumfangs vorgesehen ist, der ohne Verzahnung ausgebildet ist. Eine Teilverzahnung am Innenumfang erstreckt sich bevorzugt über einen ersten Winkelbereich des Innenumfangs, wobei ein zweiter Winkelbereich des Innenumfangs vorgesehen ist, der ohne Verzahnung ausgebildet ist. Vorteilhaft ist es ferner, wenn der Ring einen Durchmesser im Bereich von 250 bis 8000 mm, bevorzugt im Bereich von 1800 mm bis 7000 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 2300 mm bis 6000 mm aufweist. Ringe mit derartigen Durchmessern können als Bauteile von Großgetrieben und Großwälzlagern für Krane, Tunnelvortriebsmaschinen oder Windkraftanlagen eingesetzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird der Ring mit einer Verzahnung nach dem Fertigverzahnen bereichsweise gehärtet, so dass die Festigkeit des Rings bereichsweise weiter erhöht wird. Das bereichsweise Härten kann beispielsweise mittels eines Induktionshärtungsverfahrens und optionalem nachfolgendem Abschrecken durch eine Brausevorrichtung erfolgen. Besonders bevorzugt wird der Ring in einem Bereich gehärtet, welcher die Verzahnung nicht umfasst. Beispielsweise kann eine der Verzahnung gegenüberliegende Seite des Rings gehärtet werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Verzahnung des Rings zumindest bereichsweise gehärtet wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Figur 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
In der Figur 1 ist schematisch der Ablauf eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für einen nahtlos gewalzten Ring mit einer Verzahnung dargestellt. Die Verzahnung kann als am Außenumfang des Rings vorgesehene Außenverzahnung oder als Innenverzahnung ausgebildet sein, die am Innenumfang des Rings ausgebildet ist. Es ist möglich, die Verzahnung als Vollverzahnung auszubilden, die um den gesamten Außenumfang und/oder Innenumfang des Rings umläuft oder als Teilverzahnung, welche sich lediglich über einen Teil des Außenumfangs und/oder des Innenumfangs erstreckt. Die nahtlos gewalzten Ringe weisen einen Durchmesser im Bereich von 250 bis 8000 mm, bevorzugt im Bereich von 1800 mm bis 7000 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 2300 mm bis 6000 mm auf. Ringe mit derartigen Durchmessern können als Bauteile von Großgetrieben und Großwälzlagern für Krane, Tunnelvortriebsmaschinen oder Windkraftanlagen verwendet werden.
Zunächst werden in einem Sägeschritt 1 aus einem stabförmigen Vormaterial 100, insbesondere einem stabförmigen Stahl, einzelne stabförmige Abschnitte 101 gesägt. Diese stabförmigen Abschnitte 101 werden in einem Erwärmungsschritt 2 erwärmt und in einem darauf folgenden Stauchungsschritt 3 durch Stauchen insbesondere mittels Freiform- oder Gelenkschmiedepressen oder -hämmern in eine scheibenförmige Form 102 geformt. Anschließend folgt ein Lochungsschritt 4, in welchem die scheibenförmigen Formen 102 in ihrer Mitte gelocht werden, um ein Ringinnenloch zu erzeugen. Die mit einem Ringinnenloch versehenen Formen stellen sogenannte Vorringe 103 dar.
Ausgehend von einem Vorring 103 erfolgt die Herstellung eines Ringrohlings 104 durch Ringwalzen 5. Hierzu kommen Ringwalzwerke nach Art eines Radial-Axial Ringwalzwerks zum Einsatz. Derartige Ringwalzwerke weisen typischerweise zwei Walzspalte auf, in denen die Höhe des Ringrohlings 104 und die Wandstärke des Ringrohlings 104 gleichzeitig reduziert werden. Das Herstellen eines Ringrohlings 104 durch Ringwalzen bietet den Vorteil, dass sich ein für gewalzte Ringe typischer tangentialer Faserverlauf ausbildet, der isotrope tangentiale mechanische Eigenschaften über den gesamten Ringumfang erzeugt.
Abweichend von der Darstellung in Figur 1 kann der Ringrohling 104 zusätzlich normalisiert werden. Das Normalisieren kann bei einer Temperatur von größer oder gleich 850°C, bevorzugt größer oder gleich 860°C, besonders bevorzugt größer oder gleich 870°C erfolgen. Ferner kann der Ringrohling 104 in einem weiteren optionalen Schritt vorgedreht werden, um einen rechteckförmigen Ringquerschnitt zu erhalten.
Erfindungsgemäß wird der Ringrohling 104 einem Vorverzahnungsschritt 6 zugeführt. Hierbei wird in den nahtlos gewalzten Ringrohling 104 eine Vorverzahnung eingebracht, wobei die Vorverzahnung Zähne mit einer gegenüber der Soll-Zahnhöhe der zu fertigenden Verzahnung reduzierten, ersten Zahnhöhe aufweist. Dieses Vorverzahnen erfolgt mittels eines spanenden Fertigungsverfahrens, beispielsweise mittels Fräsen, insbesondere mittels Walzfräsen. Durch das Vorverzahnen 6 wird aus dem Ringrohling ein vorverzahnter Ring 105 gebildet. Unmittelbar nach dem Vorverzahnen 6 wird der vorverzahnte Ring 105 als Ganzes vergütet. Im Rahmen des Vergütens 7 wird der vorverzahnte Ring 105 als Ganzes zunächst auf eine Temperatur im Bereich von größer oder gleich 850°C, bevorzugt größer oder gleich 860°C, besonders bevorzugt größer oder gleich 870°C erhitzt. Das Erhitzen 7.1 erfolgt beispielsweise mittels eines Ofens, einer Durchlaufglühanlage oder einer Haubenglühanlage. In direktem Anschluss an das Erhitzen 7.1 wird der vorverzahnte Ring als Ganzes abgeschreckt, beispielsweise indem der vorverzahnte Ring als Ganzes in ein Abschreckbad, insbesondere aus Wasser, Öl oder einem polymeren Abschreckmittel eingebracht wird. Hierbei wird der vorverzahnte Ring als Ganzes gehärtet. Nach dem Abschrecken 7.2 folgt ein Anlassschritt 7.3, in welchem der vorverzahnte Ring nach dem Abschrecken 7.2 bei einer Temperatur größer gleich 550 °C, bevorzugt größer gleich 570 °C, insbesondere größer gleich 580 °C, angelassen wird. Das Anlassen 7.3 schließt das Vergüten 7 des vorverzahnten Rings 105 ab.
Der vergütete vorverzahnte Ring 106 wird nun mittels eines spanabhebenden Fertigungsverfahrens fertigverzahnt. Hierbei wird die Zahnhöhe der Verzahnung erhöht, so dass die beim Fertigverzahnen 8 entstehende zweite Zahnhöhe größer ist als die durch das Vorverzahnen erhaltene erste Zahnhöhe. Optional kann der Innenumfang des Rings durch einen Drehpro- zess weiter vergrößert werden.
Der fertig verzahnte Ring 107 wird nachfolgend bereichsweise gehärtet, so dass die Festigkeit des Rings bereichsweise weiter erhöht wird. Das bereichsweise Härten 9 erfolgt mittels eines Induktionshärtungsverfahrens mit nachfolgendem Abschrecken durch eine Brausevorrichtung. Gehärtet werden bevorzugt solche Bereiche des Rings 107, die verzahnungsfrei sind. Bei einer Außenverzahnung kann beispielsweise die Innenkontur des Rings 107 gehärtet werden. Im Falle eines Rings 107 mit einer Innenverzahnung kann das bereichsweise Härten am Außenumfang des Rings 107 erfolgen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren für einen Ring mit einer Verzahnung 108 werden folgende Schritte ausgeführt:
(a) Ringwalzen 5 eines Vorrings 103 zur Bildung eines Ringrohlings 104,
(b) Einbringen einer Vorverzahnung in den Ringrohling 104 zur Bildung eines vorverzahnten Rings 105, wobei die Vorverzahnung Zähne mit einer ersten Zahnhöhe aufweist,
(c) Vergüten 7 des vorverzahnten Rings 105 zur Bildung eines vergüteten vorverzahnten Rings 106 und
(d) Fertigverzahnen 8 des vergüteten vorverzahnten Rings 106 zur Bildung eines Rings mit einer Verzahnung, wobei die Verzahnung Zähne mit einer zweiten Zahnhöhe aufweist, die größer ist als die erste Zahnhöhe. Hierdurch kann eine Verbesserung der Festigkeit im Bereich des Zahnfußes erreicht werden.
Bezugszeichenliste
1 Sägen
2 Erwärmen
3 Stauchen
4 Lochen
5 Ringwalzen
6 Vorverzahnen
7 Vergüten
7.1 Erwärmen
7.2 Abschrecken
7.3 Anlassen
8 Fertigverzahnen
9 Härten
100 stabformiges Vormaterial
101 stabformiger Abschnitt
102 scheibenförmige Form
103 Vorring
104 Ringrohling
105 vorverzahnter Ring
106 vergüteter vorverzahnter Ring
107 fertig verzahnter Ring
108 gehärteter Ring

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren zur Herstellung eines Rings mit einer Verzahnung, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
(a) Ringwalzen (5) eines Vorrings (103) zur Bildung eines Ringrohlings (104),
(b) Einbringen einer Vorverzahnung (6) in den Ringrohling (104) zur Bildung eines vorverzahnten Rings (105), wobei die Vorverzahnung Zähne mit einer ersten Zahnhöhe aufweist,
(c) Vergüten (7) des vorverzahnten Rings (105) zur Bildung eines vergüteten vorverzahnten Rings (106) und
(d) Fertigverzahnen (8) des vergüteten vorverzahnten Rings (106) zur Bildung eines Rings mit einer Verzahnung, wobei die Verzahnung Zähne mit einer zweiten Zahnhöhe aufweist, die größer ist als die erste Zahnhöhe.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Einbringen der Vorverzahnung (6) und/oder das Fertigverzahnen (8) mittels eines spanenden Fertigungsverfahrens erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Zahnhöhe im Bereich von 50 mm bis 125 mm, bevorzugt im Bereich von 55 mm bis 1 10 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 65 mm bis 100 mm, liegt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Zahnhöhe 50% bis 95%, bevorzugt 70% bis 90%, besonders bevorzugt 75% bis 85%, der zweiten Zahnhöhe beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorverzahnte Ring (105) beim Vergüten (7) als Ganzes erwärmt wird, insbesondere auf eine Temperatur größer als 850°C, insbesondere 870°C.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der vorverzahnte Ring (105) nach dem Erwärmen (7.1 ) als Ganzes abgeschreckt wird, insbesondere durch Einbringen des vorverzahnten Rings (105) in ein Abschreckbad.
7. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der vorverzahnte Ring (105) nach dem Abschrecken (7.2) angelassen wird, insbesondere bei einer Temperatur größer als 550 °C, bevorzugt größer als 570 °C, insbesondere bei 580 °C.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verzahnung als am Außenumfang des Rings angeordnete Außenverzahnung oder als am Innenumfang des Rings angeordnete Innenverzahnung ausgebildet ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verzahnung als Vollverzahnung ausgebildet ist, die sich über den gesamten Außenumfang des Rings und/oder den gesamten Innenumfang des Rings erstreckt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verzahnung als teilweise umlaufende Teilverzahnung an dem Außenumfang des Rings und/oder als teilweise umlaufende Teilverzahnung an dem Innenumfang des Rings ausgebildet ist.
1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ring einen Durchmesser im Bereich von 250 bis 8000 mm, bevorzugt im Bereich von 1800 mm bis 7000 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 2300 mm bis 6000 mm aufweist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ring mit einer Verzahnung nach dem Fertigverzahnen (8) bereichsweise gehärtet wird, insbesondere mittels eines Induktionshärtungsverfahrens.
PCT/EP2016/065836 2015-07-09 2016-07-05 Verfahren zur herstellung eines rings mit einer verzahnung Ceased WO2017005740A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/742,998 US10493517B2 (en) 2015-07-09 2016-07-05 Method for producing a ring with a toothing
CN201680040345.7A CN107848011B (zh) 2015-07-09 2016-07-05 用于制造具有齿部的环的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015111137.3 2015-07-09
DE102015111137.3A DE102015111137B4 (de) 2015-07-09 2015-07-09 Verfahren zur Herstellung eines Rings mit einer Verzahnung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017005740A1 true WO2017005740A1 (de) 2017-01-12

Family

ID=56368956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/065836 Ceased WO2017005740A1 (de) 2015-07-09 2016-07-05 Verfahren zur herstellung eines rings mit einer verzahnung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10493517B2 (de)
CN (1) CN107848011B (de)
DE (1) DE102015111137B4 (de)
WO (1) WO2017005740A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020209008A1 (de) 2020-06-29 2021-09-02 Thyssenkrupp Ag Vorrichtung zur Erzeugung von Rundblöcken
EP4056295A1 (de) * 2021-03-09 2022-09-14 ArvinMeritor Technology, LLC Verfahren zur herstellung einer zwischenachsdifferenzialeinheit und ringgehäuse

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109940355B (zh) * 2019-03-29 2021-05-18 上海格尔汽车科技发展有限公司 一种滚珠丝杠电动助力转向机齿条的加工方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61117014A (ja) * 1984-11-08 1986-06-04 Toyota Motor Corp 高強度歯車の製造方法
US5392517A (en) * 1994-01-07 1995-02-28 General Motors Corporation Method of making a ring gear
US20080032851A1 (en) * 2006-08-03 2008-02-07 Gm Global Technology Operations, Inc. Apparatus and method for strengthening gear teeth
DE102010000767A1 (de) * 2010-01-11 2011-07-14 Universität Bremen, 28359 Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Maschinenelementen, insbesondere Zahnrädern

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0737820B2 (ja) * 1986-10-24 1995-04-26 マツダ株式会社 歯車嵌合部材の製造法
JPH06323399A (ja) * 1992-06-30 1994-11-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 自動車用ギヤおよびその製造方法
DE4436803C2 (de) * 1993-07-20 2001-06-07 Rust & Mitschke Entex Verfahen zur Herstellung der Innenverzahnung an Planetwalzenextrudern
JP3298765B2 (ja) * 1995-09-06 2002-07-08 トヨタ自動車株式会社 高精度歯車転造方法
CN1151917A (zh) * 1995-12-15 1997-06-18 常伟传 齿轮滚轧加工
JP4999475B2 (ja) * 2007-01-24 2012-08-15 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ フラット型波動歯車装置
DE102008010302A1 (de) * 2008-02-21 2009-08-27 Liebherr-Verzahntechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Prototypen- und Kleinserienfertigung von Zahnrädern
KR101360422B1 (ko) 2011-12-08 2014-02-11 기아자동차주식회사 시저스기어 구조 및 그 제조방법
DE102013100679A1 (de) 2013-01-23 2014-07-24 Thyssenkrupp Rothe Erde Gmbh Zylinderrollenlager

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61117014A (ja) * 1984-11-08 1986-06-04 Toyota Motor Corp 高強度歯車の製造方法
US5392517A (en) * 1994-01-07 1995-02-28 General Motors Corporation Method of making a ring gear
US20080032851A1 (en) * 2006-08-03 2008-02-07 Gm Global Technology Operations, Inc. Apparatus and method for strengthening gear teeth
DE102010000767A1 (de) * 2010-01-11 2011-07-14 Universität Bremen, 28359 Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Maschinenelementen, insbesondere Zahnrädern

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020209008A1 (de) 2020-06-29 2021-09-02 Thyssenkrupp Ag Vorrichtung zur Erzeugung von Rundblöcken
EP4056295A1 (de) * 2021-03-09 2022-09-14 ArvinMeritor Technology, LLC Verfahren zur herstellung einer zwischenachsdifferenzialeinheit und ringgehäuse
US12331820B2 (en) 2021-03-09 2025-06-17 Arvinmeritor Technology, Llc Method of making an interaxle differential unit and an annular case

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015111137B4 (de) 2022-05-12
US20180214930A1 (en) 2018-08-02
US10493517B2 (en) 2019-12-03
CN107848011A (zh) 2018-03-27
DE102015111137A1 (de) 2017-01-12
CN107848011B (zh) 2020-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2429733B1 (de) Verfahren zur herstellung eines bestandteils einer synchronisierungseinrichtung für ein schaltgetriebe
DE102016209119B4 (de) Spindelmutter, Gewindetrieb und Verfahren zur Herstellung einer Spindelmutter
DE102015111137B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Rings mit einer Verzahnung
DE102021117777B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Wälzlagerkäfigs aus einem hülsenförmigen Rohling sowie Wälzlagerkäfig
EP2723516B1 (de) Schmiedeverfahren zur herstellung eines kolbens bzw. kolbenschafts
DE102015221842A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Getriebewelle
DE102009037383A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Tripodesterns
DE102017209881A1 (de) Verfahren zur Fertigung eines gehärteten Getriebebauteils und hierfür verwendbares Umformwerkzeug mit gekühltem Gesenk
WO2013167694A1 (de) Verfahren zur herstellung eines kühlkanalkolbens
EP3221068A1 (de) Verfahren zur herstellung eines rotationssymmetrischen formkörpers
WO2017198544A1 (de) Verfahren zum herstellen eines formkörpers
DE102016107240A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Schiebemuffe für eine Schaltgetriebe-Synchronbaugruppe sowie mittels des Verfahrens hergestellte Schiebemuffe
DE102014223824A1 (de) Drückwalzen von Lagerringen
DE102016115798B3 (de) Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Kolbenringen
DE102014214640A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus wärmebehandeltem Gusseisen
AT514503B1 (de) Zahnstange kalt umgeformt mit Gewindenut
DE102016211922A1 (de) Herstellung von Außenbüchsen eines Kreuzgelenks
DE102015211062A1 (de) Lagerring mit Haltebord
DE102013101695A1 (de) Kupplungsscheibe und Herstellungsverfahren
EP2586881A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Formteiles aus hochfestem oder höchstfestem Stahl
DE102010008654A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines gesinterten oder geschmiedeten Bauteils
DE102010052875A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Gleichaufgelenks
DE102014222366A1 (de) Verfahren zu Fertigung eines Ölkanals in einer Kurbelwelle
DE102015112322A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Synchronrings sowie Synchronring
AT514367B1 (de) Hohle Zahnstange und Verfahren zu deren Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16736085

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15742998

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16736085

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1