WO2021069001A1

WO2021069001A1 - Verfahren zum erzeugen von erhebungen in einem werkstück, vorrichtung und produkt

Info

Publication number: WO2021069001A1
Application number: PCT/DE2020/000231
Authority: WO
Inventors: Daniel Schoener
Original assignee: Neumayer Tekfor Engineering Gmbh
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2020-10-02
Publication date: 2021-04-15
Also published as: EP4041474A1; US20220371078A1; DE102019006975A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum umformtechnischen Erzeugen von Erhebungen (21) in einem Werkstück (1). In einem ersten Schritt werden Vertiefungen (11, 12) mit Abmessungen erzeugt, die sich von Abmessungen von zwischen den Erhebungen (21) zu erzeugenden Vertiefungen (20) unterscheiden. In einem zweiten Schritt werden aus Bereichen (13) zwischen den Vertiefungen (11, 12) die Erhebungen (21) erzeugt. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Umsetzung des Verfahrens sowie auf ein damit erzeugtes Produkt.

Description

Verfahren zum Erzeugen von Erhebungen in einem Werkstück, Vorrichtung und Produkt

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum umformtechnischen Erzeugen von Erhebungen in einem Werkstück. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine entsprechend Vorrichtung sowie auf ein entsprechend hergestelltes Produkt.

Im Stand der Technik ist es bekannt, Geometrien - wie z. B. Verzahnungen - in (insbeson dere metallischen) Bauteilen mittels Kalt- oder Warmumformung zu erzeugen. Es kann auch eine Kombination von Kalt- und Warmumformung vorgenommen werden, bei der zu nächst warm vorgepresst und anschließend kalt fertig gepresst wird. Solche Bauteile zeichnen sich durch eine erhöhte Stabilität aus und werden üblicherweise im Fahrzeugbau verwendet. Für die Umformung wird ein zu verarbeitendes Werkstück - eine andere Bezeichnung ist Rohling - in ein Werkzeug eingebracht, das eine Struktur - z. B. aus Erhöhungen oder Vertiefungen - aufweist. Diese Struktur beeinflusst das Fließen des Materials des Werkstücks, wenn ein mechanischer Druck auf das Werkstück ausgeübt wird. Beispiele im Stand der Technik für das Erzeugen von Verzahnungen liefern beispielsweise EP 0 275 561 A2, DE 19809039 B4, EP 1 888276 B1, US 2008/0104843 A1 oder DE 11 2012000 291 B4.

Für die Maßgenauigkeit der fertigen Bauteile ist meist eine zerspanende Nachbearbeitung erforderlich. Daher ist es in der Regel das Bestreben, die Genauigkeit der gefertigten Bauteile bereits im Umformschritt zu erhöhen. Als weitere Problematik kommt hinzu, dass es bei manchen zu erzeugenden Formen und auch für die Beanspruchbarkeit der Bauteile erstrebenswert oder sogar erforderlich ist, dass während des Umformens nur möglichst geringe Kräfte auf das Werkstück und somit auch auf das Werkzeug ausgeübt werden.

In der DE 10 2018 110 119 B3 wird ein Herstellungsverfahren beschrieben, bei dem zu nächst ein Zwischenprodukt mit Erhebungen und dann eine Endform erzeugt wird. Ein seitlicher Versatz zwischen den Erhebungen und der Hohlform eines Werkzeugs bewirkt das Fließen des Materials der Erhebungen in seitlicher Richtung und somit in unterschiedlicher Richtung zu derjenigen, in welcher eine Presskraft wirkt. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein alternatives Verfahren und eine alternative Vorrichtung für das Herstellen auch von komplexen Bauteilen mit einer möglichst geringen mechanischen Belastung für das Werkstück bzw. das Werkzeug vorzu schlagen.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren und eine Vorrichtung, die vorzugsweise zur Umsetzung des Verfahrens geeignet ist, sowie durch ein Produkt, das mit dem Verfah ren und/oder der Vorrichtung gefertigt worden ist.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren zum umformtechnischen Erzeugen von Erhebungen in einem Werkstück, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte aufweist: dass in einem ersten Schritt Vertiefungen in dem Werkstück derartig erzeugt werden, dass die Vertiefungen Abmessungen aufweisen, die sich von Abmessungen von zwischen den Erhebungen zu erzeugenden Vertiefungen unterscheiden, und dass in einem zweiten Schritt aus Bereichen des Werkstücks zwischen den Vertiefungen die Erhebungen erzeugt werden. Die Abmessungen beziehen sich je nach Ausgestaltung beispielsweise auf die Öffnungswinkel der Vertiefungen ausgehend von ihrem tiefsten Bereich innerhalb des Werkstücks und/oder auf das von ihnen umschlossene Volumen. Eine Abmessung, durch welche sich die Vertiefungen voneinander unterscheiden, ist beispielsweise ihre Tiefe relativ zur Außenkontur des noch ungeformten Werkstücks. Die Vertiefungen sind dabei zum einen diejenigen, die durch den ersten Schritt erzeugt werden, und sind zum anderen diejenigen, welche sich nach dem zweiten Schritt zwischen den zu erzeugenden Erhebungen befinden. Letztere Vertiefungen verfügen daher vorzugsweise nach dem zweiten Schritt auch über das vorgegebene Ziel- oder Endmaß.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in dem ersten Schritt die Vertiefungen in dem Werkstück derartig erzeugt werden, dass die Vertiefungen unterschiedlich große Abmessungen aufweisen.

Durch den ersten Schritt ergibt sich somit in dieser Ausgestaltung aus einem Rohling ein Zwischenprodukt, das unterschiedliche Vertiefungen (alternative Bezeichnung ist Lücken) aufweist. Aus den Materialbereichen zwischen den Vertiefungen des Zwischenprodukts werden dann im zweiten Schritt die Erhebungen des Endprodukts erzeugt. Die Vertiefungen des Zwischenprodukts sind vorzugsweise abwechselnd radial umlaufend verteilt. Somit wird also im zweiten Schritt mindestens eine Erhebung aus dem Material erzeugt, welches sich zwischen zwei Vertiefungen mit unterschiedlichen Abmessungen befindet.

Die Vertiefungen mit kleineren Abmessungen bewirken dabei je nach Ausgestaltung auch eine Orientierung des Zwischenprodukts relativ zum Werkzeug des zweiten Schritts. Es ist also im zweiten Schritt automatisch eine passende Ausrichtung zwischen Zwischenprodukt und Werkzeug gegeben.

In einer Ausgestaltung werden die Vertiefungen so erzeugt, dass es nur zwei unterschiedliche Abmessungen gibt. Es werden also nur zwei Arten von Vertiefungen erzeugt. In einer weiteren Ausgestaltung werden mehr als zwei Arten von Vertiefungen erzeugt. In einer Ausgestaltung weichen beide Arten der Vertiefungen von den Endmaßen der im zweiten Schritt zu erzeugenden Vertiefungen zwischen den Erhebungen ab.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass in dem ersten Schritt die Vertiefun gen so erzeugt werden, dass Vertiefungen mit größeren Abmessungen kleinere Abstände zu einer Längsachse des Werkstücks aufweisen als Vertiefungen mit kleineren Abmessungen. In dieser Ausgestaltung werden die Vertiefungen so erzeugt, dass sie unterschiedliche Tiefen aufweisen. Die Tiefe ist dabei durch den der Längsachse am nächsten kommenden Bereich der Vertiefung gegeben. In einer Ausgestaltung unterscheiden sich die Vertiefungen auch durch ihre Öffnungswinkel voneinander. In einer alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung unterscheiden sich die Vertiefungen hinsichtlich des jeweils umschlossenen Volumens voneinander.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass in dem ersten Schritt Vertiefungen mit größeren Abmessungen so erzeugt werden, dass die größeren Abmessungen größer als Abmessungen der im zweiten Schritt zu erzeugenden Vertiefungen zwischen den Erhebungen sind. Im zweiten Schritt ergeben sich zwischen den Erhebungen entsprechend auch Vertiefungen (oder alternativ als Täler bezeichnet). Die Abmessungen dieser Täler sind dabei kleiner als die Abmessungen der Vertiefungen mit den größeren Abmessungen aus dem ersten Schritt. Die größeren Vertiefungen (in dem Fall, dass mehr als zwei unterschiedliche Größen der Abmessungen gegeben sind, handelt es sich insbesondere um die größ ten Vertiefungen, die entsprechend die größten Abmessungen der unterschiedlichen Typen der Vertiefungen aufweisen) sind also insbesondere größer als die Fertigmaße der im zwei ten Schritt zu erzeugenden Täler. Das bedeutet, dass ein Teil der Vertiefungen, die sich aus dem ersten Schritt ergeben, im zweiten Schritt verkleinert werden. Dies ist beispielsweise möglich, indem das Material um die Vertiefungen mit kleineren Abmessungen in Richtung der Vertiefungen mit größeren Abmessungen fließt. In einer Ausgestaltung sind die großen Vertiefungen größer und sind die kleinen Vertiefungen kleiner als die zu erzeu genden Vertiefungen (oder auch Täler) zwischen den Erhebungen des Endprodukts.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass in dem ersten Schritt die Vertiefun gen so erzeugt werden, dass Vertiefungen mit größeren und kleineren Abmessungen - regelmäßig oder unregelmäßig - miteinander abwechseln. Sind in einer Ausgestaltung nach dem ersten Schritt nur Vertiefungen mit zwei unterschiedlichen Abmessungen vor handen, so alternieren in einer Ausgestaltung die zwei unterschiedlichen Abmessungen. Letzteres wäre somit ein Beispiel für ein regelmäßiges Abwechseln. In einer alternativen Ausgestaltung folgen mindestens einmal zwei Vertiefungen mit den gleichen Abmessungen aufeinander. Dies wäre ein Beispiel für ein unregelmäßiges Abwechseln.

Dabei gilt generell für die vorliegende Beschreibung, dass in dem Fall, dass von gleichen Abmessungen gesprochen wird, dies im Sinne der Fertigungsgenauigkeit gemeint ist.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass in dem ersten Schritt die Vertiefungen so erzeugt werden, dass Material aus Bereichen des Werkstücks, in denen Vertiefungen mit größeren Abmessungen erzeugt werden, früher Kontakt mit einem Werkzeug hat als Material aus Bereichen, in denen Vertiefungen mit kleineren Abmessungen erzeugt werden. In dieser Ausgestaltung werden die Vertiefungen erzeugt, indem das Material des Werkstücks Kontakt mit einem Werkzeug hat. Das Werkzeug verfügt entsprechend über eine Struktur, die das Material verdrängt oder in welches das Material hineinfließt. Das Werkzeug ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass zunächst das Material der Bereiche Kon- takt mit dem Werkzeug hat, aus denen die Vertiefungen mit größeren Abmessungen erzeugt werden. Diese Bereiche erfahren somit eine frühere Umformung als die Bereiche, aus denen die Vertiefungen mit kleineren Abmessungen erzeugt werden.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass in dem zweiten Schritt die Erhebun gen so erzeugt werden, dass Material des Werkstücks aus Vertiefungen mit kleineren Ab messungen früher Kontakt mit einem Werkzeug hat als Material des Werkstücks aus Ver tiefungen mit größeren Abmessungen. In dieser Ausgestaltung beginnt im zweiten Schritt die Umformung des Materials im Bereich der Vertiefungen mit kleineren Abmessungen vor der Umformung des Materials im Bereich der Vertiefungen mit größeren Abmessungen. Dabei ist der Kontakt zwischen Werkstück und Werkzeug so zu verstehen, dass dies eine Umformung des Materials des Werkstücks bewirkt. Je nach Ausgestaltung ergibt sich der unterschiedliche Zeitpunkt des Kontaktes durch die Form des Werkstücks nach dem ersten Schritt und/oder durch die Struktur des zweiten Werkstücks. In einer Ausgestaltung hat das für den zweiten Schritt verwendete Werkzeug eine homogene Struktur, wobei sich der jeweils unterschiedliche Kontakt der einzelnen Bereiche des Werkstücks mit dem Werkezeug dadurch ergibt, dass die Vertiefungen besagte unterschiedliche Abmessungen aufweisen.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass in dem zweiten Schritt die Erhebungen so erzeugt werden, dass Material des Werkstücks aus Vertiefungen mit kleineren Abmessungen in Richtung der Vertiefungen mit größeren Abmessungen fließt. In dieser Ausgestaltung fließt das Material der Vertiefungen mit kleineren Abmessungen in Richtung der Vertiefungen mit größeren Abmessungen, um somit auch die Erhebungen zu erzeugen.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass in dem ersten Schritt die Vertiefungen in dem Werkstück derartig erzeugt werden, dass die Vertiefungen größere Abmes sungen als zu erzeugende Vertiefungen zwischen den Erhebungen aufweisen. Zwischen den - relativ zur Endform - zu großen Vertiefungen befinden sich in einer Ausgestaltung (siehe die vorangehenden Ausführungen) Vertiefungen mit kleineren Abmessungen. In einer alternativen Ausgestaltung ist der Bereich zwischen den Vertiefungen frei von einer Umformung. Alternativ lässt sich dies so formulieren, dass die Vertiefungen zwischen den größeren Vertiefungen verschwindende Abmessungen aufweisen. Entsprechend sieht es eine Ausgestaltung vor, dass in dem ersten Schritt die Vertiefungen in einem solchen radialen Abstand zueinander erzeugt werden, sodass im zweiten Schritt für das Erzeugen der Erhebungen in diesem radialen Abstand Platz für mindestens eine zwischen den Erhebungen zu erzeugende zusätzliche Vertiefung vorliegt. In dieser Ausgestaltung sind somit die zu großen Vertiefungen so weit auseinander platziert, dass zwischen ihnen noch eine weitere Vertiefung eingebracht werden kann. Werden also in einem Ab schnitt des Werkstücks im ersten Schritt zwei zu große Vertiefungen erzeugt, so werden im zweiten Schritt in diesem gleichen Abschnitt mindestens drei Vertiefungen mit Endmaß er zeugt.

Eine Ausgestaltung bezieht sich darauf, dass in dem ersten Schritt der Platz für die mindestens eine zusätzliche Vertiefung unbearbeitet bleibt. In dieser Ausgestaltung verbleibt somit der radiale Raum zwischen den mindestens zwei zu großen Vertiefungen frei von einer Bearbeitung, d. h. dort befindet sich insbesondere keine Vertiefung.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass in dem ersten Schritt das Werkstück in ein erstes Werkzeug eingebracht wird und im Wesentlichen entlang einer Längsachse des Werkstücks eine erste mechanische Kraft auf das Werkstück aufgebracht wird, dass nach dem ersten und vor dem zweiten Schritt das Werkstück aus dem ersten Werkzeug entnommen wird, und dass in dem zweiten Schritt das Werkstück in ein zweites Werkzeug eingebracht wird und im Wesentlichen entlang der Längsachse eine zweite mechanische Kraft auf das Werkstück aufgebracht wird. In dieser Ausgestaltung sind zwei Werkzeuge vorhanden, in welche das umzuformende Werkstück nacheinander eingebracht wird: Das erste Werkzeug bewirkt je nach Ausgestaltungen die Vertiefungen mit den unterschiedli chen Abmessungen und das zweite Werkzeug führt zu den erwünschten Erhöhungen mit den Zielabmessungen. In einer Ausgestaltung verfügt das erste Werkzeug über eine Struktur, die nur zu einer Teilumformung des Werkstücks führt, sodass Abschnitte zwischen erzeugten Vertiefungen nicht verformt werden bzw. frei von Verformung sind.

Gemäß einer weiteren Lehre löst die Erfindung die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum umformtechnischen Erzeugen von Erhebungen in einem Werkstück, wobei ein Werkzeug einen Hohlraum zur Aufnahme des Werkstücks umschließt, wobei das Werkzeug in den Hohlraum hineinragende Zähne aufweist, wobei Endbereiche der Zähne des Werkzeugs unterschiedliche Abstände zu einer Längsachse des Werkzeugs aufweisen, und wobei die Zähne des Werkzeugs unterschiedliche Abmessungen aufweisen.

Das Werkzeug (in einer Ausgestaltung handelt es sich vorzugsweise um ein erstes Werkzeug zur Ausführung des ersten Schritts des vorgenannten Verfahrens) umfasst einen Hohlraum, in welchen ein Werkstück für eine Umformung eingebracht wird. Für die Umformung verfügt das Werkzeug über eine Struktur, die insbesondere entlang einer den Hohlraum teilweise umschließenden Innenwandung vorhanden ist. Die Struktur ist insbesondere so ausgestaltet, dass sich bei der Umformung Vertiefungen (alternative Bezeichnung ist Lücken) im Werkstück ergeben. Hierfür sind Zähne vorhanden, um welche herum beim Umformen das Material des Werkstücks fließt. Dabei sei unter Zähnen des Werkzeugs generell jede Form verstanden, die sich in den Hohlraum, der das Werkstück für die Umformung aufnimmt, erstreckt. Die Zähne können dabei z. B. spitz oder flach enden oder auch eine beliebige andere Form aufweisen. Die zu erzeugenden Vertiefungen im Werkstück sollen unterschiedliche Abmessungen haben. Dies wird dadurch erreicht, dass einige Teile der Struktur vor anderen Teilen der Struktur Kontakt mit dem Werkstück haben. Der frühere Kontakt wird beispielsweise dadurch erzielt, dass manche Teilstrukturen des Werkstücks weiter in den Hohlraum hineinragen als andere Teilstrukturen. Vorzugsweise sind die Teile der Struktur auch so ausgestaltet, dass sich die unterschiedlichen Abmessungen ergeben. So sind in einer Ausgestaltung die Zähne unterschiedlich groß oder haben unterschiedliche Geometrien.

Alternativ oder ergänzend ist das vorgenannte Werkzeug derartig ausgestaltet, dass die Struktur über Zähne verfügt, die Vertiefungen erzeugen, deren Abmessungen größer als die Fertigmaße der Vertiefungen zwischen den zu erzeugenden Erhebungen sind. In einer weiteren Ausgestaltung ist die Struktur zwischen den vorgenannten Zähnen derartig, dass sich keine Umformung des Werkstücks ergibt. Daher ist der radiale Abstand zwischen den Zähnen vorzugweise größer als der radiale Abstand zwischen den im zweiten Schritt mit einem zweiten Werkzeug zu erzeugenden Vertiefungen. Dies erlaubt das Erzeugen einer zusätzlichen Vertiefung zwischen den Vertiefungen, die sich aus den zu großen Vertiefungen ergeben. In einer Ausgestaltung ist das Werkzeug (vorzugsweise das erste Werkzeug für die Realisierung des ersten Schritts des Verfahrens) so ausgeführt, dass sich Vertiefungen mit zwei unterschiedlichen Abmessungen (einmal größere und einmal kleinere Abmessungen) ergeben.

Die Vorrichtung dient vorzugsweise zur Umsetzung des Verfahrens gemäß einer der vo rangehenden oder nachfolgenden Ausgestaltungen. Daher ist die Vorrichtung entspre chend ausgestaltet, sodass sie die Ausführung des Verfahrens gemäß einer Ausgestaltung erlaubt. Insofern gelten die zugehörigen Erläuterungen entsprechend für die Vorrichtung.

Eine Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, dass ein weiteres Werkzeug - vorzug weise ein zweites Werkzeug zur Ausführung des zweiten Schritts des Verfahrens - vorhan den ist, welches über eine einheitliche Struktur verfügt. Die Struktur ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass sich die erwünschten Erhebungen des Werkstücks - vorzugsweise mit den dazwischen befindlichen Vertiefungen/Tälern im Fertigmaß - beispielsweise beim zweiten Schritt des Verfahrens ergeben. So verfügt das Werkzeug in einer Ausgestaltung über mehrere Zähne, die im Wesentlich gleich zueinander sind und die in einen Hohlraum hineinragen, in welchen das mit dem ersten Werkzeug umgeformte Werkstück zur weiteren Umformung eingebracht wird.

Eine Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, dass eine Kraftvorrichtung vorhanden ist, die auf das Werkstück eine Kraft ausübt.

Gemäß einer weiteren Lehre bezieht sich die Erfindung auf ein Produkt, das aus einem Werkstück mit dem Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ausgestaltungen und/oder mit der Vorrichtung gemäß einer der vorgenannten Ausgestaltungen erzeugt worden ist. Das Produkt kann dabei in einer Ausgestaltung weitere Bearbeitungen erfahren haben.

Eine Ausgestaltung des Produkts besteht darin, dass das Produkt aus einem rotationssym metrischen Werkstück erzeugt worden ist.

Eine Ausgestaltung des Produkts sieht vor, dass das Produkt die Form eines Kegelrads aufweist. Alternativ weist das Produkt die Form eines Zahnrads auf oder trägt alternativ oder ergänzend eine Stirnverzahnung. Die entsprechende Form wird dabei durch das erfindungsgemäße Verfahren und/oder durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugt.

Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Produkt auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die den unabhängigen Patentan sprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Beispiel für ein umzuformendes Werkstück,

Fig. 2 einen Schnitt einer schematischen Darstellung der Umformung eines Werkstücks während des ersten Schritts des Verfahrens,

Fig. 3 eine räumliche Darstellung des angeschnittenen Werkzeugs des ersten Schritts des Verfahrens,

Fig. 4 eine räumliche Darstellung des mit dem ersten Schritts umgeformten Werkstücks,

Fig. 5 eine räumliche Darstellung des angeschnittenen Werkzeugs des zweiten Schritts des Verfahrens und

Fig. 6 eine räumliche Darstellung des fertig umgeformten Werkstücks.

Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch das Werkstück 1 vor der Umformung. Das Werkstück 1 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die Längsachse 5 ausgestaltet.

In der Fig. 2 ist schematisch dargestellt, wie sich das Werkstück 1 in dem Hohlraum befindet, der von dem ersten Werkzeug 101 umschlossen wird. Oberhalb des Werkstücks 1 befindet sich eine Kraftvorrichtung 105, die durch eine Bewegung entlang der Längsachse 5 des Werkstücks 1 eine mechanische Kraft auf das Werkstück 1 ausübt. Infolge dieser Kraftaufwendung fließt das Material des Werkstücks 1 in Richtung der Innenwandung des io ersten Werkzeugs 101 und passt sich der in der Innenwandung vorgesehenen Struktur an. Entsprechendes geschieht im zweiten Schritt des Verfahrens unter Verwendung des zweiten Werkzeugs 102. In der hier dargestellten Ausgestaltung fallen die Längsachse des ers ten Werkzeugs 101 (sowie im zweiten Schritt des zweiten Werkzeugs 102) und die Längs achse des umzuformenden Werkstücks 1 in einer Längsachse 5 zusammen.

Die Fig. 3 zeigt einen Teil des Werkzeugs 101, das als Beispiel im ersten Schritt des Verfahrens Verwendung findet.

Es sind mehrere Zähne der Innenstruktur dargestellt, die unterschiedlich weit hinaus- bzw, in den hier angeschnittenen Innenraum hineinragen. Es sind in dem gezeigten Beispiel zwei unterschiedlich große Arten von Zähnen vorhanden. Die zwei Zahntypen bewirken zwei unterschiedlich große Vertiefungen im Werkstück. Die unterschiedliche Größe bzw. das Hineinragen in den umschlossenen Innenraum bewirkt in dieser Anordnung, dass die Ab schnitte des Werkstücks 1 teilweise früher und teilweise später Kontakt mit dem ersten Werkzeug 101 haben und damit auch stärker oder geringer umgeformt werden. Das erste Werkstück 101 ist beispielsweise so ausgestaltet, dass zuerst ein Flanke, dann der Fuß und schließlich erst der Kopf eines Zahns in Kontakt mit dem Material des Werkstücks 1 kommt. Entsprechend sind die unterschiedlichen Zähne so auszugestalten, dass die jewei ligen Flanken früher oder später in Kontakt mit dem Werkstück 1 kommen.

Nach der Umformung im ersten Schritt mit dem ersten Werkzeug 101 ergibt sich der in der Fig. 4 dargestellte Rohling mit Vertiefungen.

Das durch den ersten Schritt umgeformte Werkstück 1 verfügt über tiefere bzw. größere Vertiefungen 11 und über flachere bzw. kleinere Vertiefungen 12. Die unterschiedlichen Vertiefungen 11, 12 wechseln sich in der dargestellten Ausgestaltung radial umlaufend miteinander ab. Die Vertiefungen 11, 12 befinden sich hauptsächlich auf der äußeren Seitenfläche des Werkstücks 1 und sind in Richtung der oberen Stirnseite stärker nach innen geneigt. Das Material 13 in den Bereichen zwischen den Vertiefungen 11 , 12 erfährt im zweiten Schritt die Umformungen zu den Erhebungen (alternative Bezeichnung je nach Ausgestaltung z. B. Zähne einer Verzahnung) des Werkstücks 1. In einer alternativen Ausgestaltung sind bei einem - hier nicht dargestellten - umgeformten Werkstück die radialen Abschnitte zwischen den größeren Vertiefungen 11 frei von Vertiefungen.

Das Werkstück 1 der Fig. 4 befindet sich im zweiten Schritt des Verfahrens in einem ähnlichen Aufbau wie in der Fig. 2, wobei jedoch das in der Fig. 5 dargestellte beispielhafte zweite Werkzeug 102 eingesetzt wird.

Das zweite Werkzeug 102 verfügt ebenfalls über Zähne, die jedoch im Gegensatz zum ersten Werkzeug 101 nur zu einem Typ gehören und die entsprechend dem Maß der Täler zwischen den Erhebungen des fertigen Produkts ausgeführt wird. Die Zähne bewirken somit das Fertigmaß.

Da die Außenkontur des Werkstücks 1 nach dem ersten Schritt über größere und kleinere Vertiefungen 11 , 12 verfügt, tritt auch das jeweilige Material des Werkstücks 1 später oder früher in Kontakt mit dem zweiten Werkzeug 102. Insbesondere ist die Anordnung der Vertiefungen 11, 12 des Werkstücks 1 (vgl. Fig. 4) und die Struktur des zweiten Werkzeugs 102 so, dass die Bereiche um die kleineren Vertiefungen 12 eher Kontakt mit dem zweiten Werkzeug 102 haben als die Bereiche um die größeren Vertiefungen 11. Damit wird bewirkt, dass das Material um die kleineren Vertiefungen 12 in Richtung der größeren Vertiefungen 11 fließt. Die größeren Vertiefungen 11 und die kleineren Vertiefungen 12 bilden nach dem zweiten Schritt die Täler 20 zwischen den Erhebungen 21 des Werkstücks 1. Da die Täler 20 ein vorgegebenes Fertigmaß haben, werden somit im zweiten Schritt die größeren Vertiefungen 11 auf das Fertigmaß reduziert und werden umgekehrt die kleineren Vertiefungen 12 hin zum Fertigmaß vergrößert.

Das fertig umgeformte Werkstück 1 ist in der Fig. 6 dargestellt. Zu sehen sind die Erhebungen 21 und die dazwischen befindlichen Vertiefungen 20 mit Fertigmaß.

Das Herstellungsverfahren sei noch einmal kurz zusammengefasst: Ausgegangen wird von einem - vorzugsweise rotationssymmetrischen oder kreiszylindrischen - Werkstück 1, in welchem Erhebungen 21 und dazwischen befindliche Vertiefungen 20 mit Fertigmaß erzeugt werden sollen. In einem ersten Schritt werden in dem Werkstück 1 größere 11 und kleinere Vertiefungen 12 erzeugt. In einer Ausgestaltung sind die größeren Vertiefungen 11 größer als die sich schließlich ergebenden Vertiefungen 20.

In einem zweiten Schritt werden aus dem Material der Bereiche 13 zwischen den unter- schiedlich großen Vertiefungen 11 , 12 die Erhebungen 21 erzeugt. Dabei fließt das Material um die kleineren Vertiefungen 12 in Richtung der größeren Vertiefungen 11.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum umformtechnischen Erzeugen von Erhebungen (21) in einem Werk stück (1), wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte aufweist: dass in einem ersten Schritt Vertiefungen (11, 12) in dem Werkstück (1) derartig erzeugt werden, dass die Vertiefungen (11, 12) Abmessungen aufweisen, die sich von Abmessungen von zwischen den Erhebungen (21) zu erzeugenden Vertiefungen (20) unterscheiden, und dass in einem zweiten Schritt aus Bereichen (13) des Werkstücks (1) zwischen den Vertiefungen (11, 12) die Erhebungen (21) erzeugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem ersten Schritt die Vertiefungen (11 , 12) in dem Werkstück (1) derartig erzeugt werden, dass die Vertiefungen (11 , 12) unterschiedlich große Abmessun gen aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei in dem ersten Schritt die Vertiefungen (11, 12) so erzeugt werden, dass Ver tiefungen (11) mit größeren Abmessungen kleinere Abstände zu einer Längsachse (5) des Werkstücks (1) aufweisen als Vertiefungen (12) mit kleineren Abmessungen.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei in dem ersten Schritt Vertiefungen (11) mit größeren Abmessungen so erzeugt werden, dass die größeren Abmessungen größer als Abmessungen der im zweiten Schritt zu erzeugenden Vertiefungen (20) zwischen den Erhebungen (21) sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei in dem ersten Schritt die Vertiefungen (11, 12) so erzeugt werden, dass Ver tiefungen (11, 12) mit größeren und kleineren Abmessungen - regelmäßig oder unregelmäßig - miteinander abwechseln.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei in dem ersten Schritt die Vertiefungen (11 , 12) so erzeugt werden, dass Ma terial aus Bereichen des Werkstücks (1), in denen Vertiefungen (11) mit größeren Abmessungen erzeugt werden, früher Kontakt mit einem Werkzeug (101) hat als Material aus Bereichen, in denen Vertiefungen (12) mit kleineren Abmessungen erzeugt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei in dem zweiten Schritt die Erhebungen (21) so erzeugt werden, dass Material des Werkstücks (1) aus Vertiefungen (12) mit kleineren Abmessungen früher Kon takt mit einem Werkzeug (102) hat als Material des Werkstücks (1) aus Vertiefungen (11) mit größeren Abmessungen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei in dem zweiten Schritt die Erhebungen (21) so erzeugt werden, dass Material des Werkstücks (1) aus Vertiefungen (12) mit kleineren Abmessungen in Richtung der Vertiefungen (11) mit größeren Abmessungen fließt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in dem ersten Schritt die Vertiefungen (11) in dem Werkstück (1) derartig er zeugt werden, dass die Vertiefungen (11) größere Abmessungen als zu erzeugende Vertiefungen (20) zwischen den Erhebungen (21) aufweisen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei in dem ersten Schritt die Vertiefungen (11) in einem solchen radialen Abstand zueinander erzeugt werden, sodass im zweiten Schritt für das Erzeugen der Erhebungen (21) in diesem radialen Abstand Platz für mindestens eine zwischen den Erhebungen (21) zu erzeugende zusätzliche Vertiefung (20) vorliegt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei in dem ersten Schritt der Platz für die mindestens eine zusätzliche Vertiefung (20) unbearbeitet bleibt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei in dem ersten Schritt das Werkstück (1) in ein erstes Werkzeug (101) eingebracht wird und im Wesentlichen entlang einer Längsachse (5) des Werkstücks (1) eine erste mechanische Kraft auf das Werkstück (1) aufgebracht wird, wobei nach dem ersten und vor dem zweiten Schritt das Werkstück (1) aus dem ersten Werkzeug (101) entnommen wird, und wobei in dem zweiten Schritt das Werkstück (1) in ein zweites Werkzeug (102) eingebracht wird und im Wesentlichen entlang der Längsachse (5) eine zweite mechanische Kraft auf das Werkstück (1) aufgebracht wird.

13. Vorrichtung zum umformtechnischen Erzeugen von Erhebungen (21) in einem Werkstück (1), wobei ein Werkzeug (101) einen Hohlraum zur Aufnahme des Werkstücks (1) umschließt, wobei das Werkzeug (101) in den Hohlraum hineinragende Zähne aufweist, wobei Endbereiche der Zähne des Werkzeugs (101) unterschiedliche Abstände zu einer Längsachse (5) des Werkzeugs (101) aufweisen, und wobei die Zähne des Werkzeugs (101) unterschiedliche Abmessungen aufweisen.

14. Produkt, das aus einem Werkstück (1 ) mit dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 und/oder mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 13 erzeugt worden ist.

15. Produkt nach Anspruch 14, wobei das Produkt die Form eines Kegelrads oder eines Zahnrads aufweist und/oder eine Stirnverzahnung trägt.