WO2008131838A1 - Verfahren zur spanlosen herstellung eines profils, insbesondere einer verzahnung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for chipless production of a profile, in particular a toothing, in which a workpiece to be reshaped clamped and applied by a relative movement between the workpiece to be machined and a forming tool the profile to be machined into an interior or on an outer surface of the workpiece or becomes.
- Such a method is known and widely used for chipless production of internal or external gears by means of drawing or extrusion operations in the cold, half-warm or full-warm state of the workpiece.
- the relative movement between the clamped in the clamping device workpiece and the forming tool is usually accomplished by a hydraulically or mechanically actuated press, wherein in the production of internal toothing provided with an external profiling forming tool pushed through a corresponding interior of the workpiece or optionally pulled through. In the preparation of an outer profile on the surface of the workpiece is proceeded accordingly.
- DE 601 03 489 T2 describes a method for chipless production of a profile in a surface of a tubular blank, wherein the tubular blank is clamped between an upper tool and a lower tool of a tool assembly.
- the upper tool and the lower tool each have a toothed portion which defines the surfaces of the blank act on opposite sides. After introducing the blank between the upper and the lower tool, the tool assembly formed thereby is closed and the blank immovably clamped between the two tools.
- a first mandrel is inserted from a first side, and then a second mandrel is inserted from a second side, first advancing the first mandrel from the first side and then advancing the second mandrel from the second side, such that the first mandrel is advanced Feed lengths of the mandrels overlap.
- a second mandrel is inserted from a second side, first advancing the first mandrel from the first side and then advancing the second mandrel from the second side, such that the first mandrel is advanced Feed lengths of the mandrels overlap.
- This object is achieved in that in a first forming step, the workpiece to be machined from its first side with a first forming tool, which has at least a first forming segment, is acted upon by a first Umformfur by a first relative movement between the or forming segments of the first forming tool and the workpiece is produced, and that in a second forming step, the workpiece from its other side with a second forming tool, which has at least a second forming segment, is acted upon by a second Umformfur by a second relative movement between the forming segments or the second forming tool and the workpiece in a direction opposite to the first relative movement opposite direction is generated.
- a kind of clearance is created in which the bow wave generated by the second forming segments of the second forming tool in the second forming step can "leak.” This advantageously reduces or at least reduces the occurrence of throws at the end of the profile to be produced.
- the work piece W to be formed is clamped in a clamping device 3 known per se and therefore not further described, and thus positioned relative to a first forming tool 1 and a second forming tool 2.
- the two forming tools 1 and 2 have on their outer surface Umformsegmente V or 2 ', wherein the expression of the first forming segments 1' of the first forming tool 1 preferably substantially equal to that of the finished finished profile shape and the second forming segments 2 'of the second forming tool 2 in such a way are formed, that by them the non-cutting profiling of the workpiece W can be formed dimensionally stable.
- first forming segments 1 'of the first forming tool 1 can have a geometric expression which deviates from the geometric expression of the second forming segments 2' of the second forming tool 2.
- the function of the forming segments 1 'of the first forming tool 1 is - as is apparent from the following description of the procedure - that in the first forming step by the individual forming segments 1' each free space is created in which one of the second forming segments 2 'of the second Forming tool 2 can leak each generated bow wave.
- FIG. 2 now shows a first forming step of the method described.
- the first forming tool 1 is moved by means of a known per se and therefore no longer shown and described feed device in the direction of arrow X to the workpiece W and from this first side W1 of the workpiece W is in an interior W of the workpiece W up to introduced a first Umforminate, which is preferably less than half of the axial extent of the profile to be produced.
- the first forming segments V in an inner wall W "of the here tubular workpiece W form recesses which correspond to the geometric shape of the first forming segments 1 '.
- the first forming tool 1 is then moved back in the direction of the arrow X ', wherein it should be noted that this backward stroke of the first forming tool 1 is not absolutely necessary. Depending on the machining task, it may even be more favorable if the first Forming tool 1 is pushed out of the workpiece W by the forward movement of the second forming tool 2 described below in the direction Y.
- FIG. 4 now shows a second forming step of the method described, in which the second forming tool 2 is advanced by a known feed device, likewise not shown, in the direction of the arrow Y, so that the second forming section 2 'of the second forming tool 2 is moved by a second forming section 2 Side W2 of the workpiece W, starting in the inner wall W "of the workpiece W, the dimensionally produced by the described process profiling, in the case shown here an internal profiling, dimensionally stable Whole length, which is required for the formation of the finished profile, and thereby penetrates the interior W of the workpiece W in its entire axial length.
- the feed motion of the second forming w tools 2 in the region of the interior W, which has already been processed by the first forming tool 1 is terminated, so that, for example, the advancing movement of the second forming tool 2 is terminated in the direction Y, as soon as the forming segments 2 'of
- the second forming tool 2 is then returned to its initial position in the direction of the arrow Y '.
- the finished formed workpiece W can now be removed after opening the clamping device 3 and another workpiece W to be formed can be entered into the clamping device 3.
- a method is formed by the measures described, which is characterized in that the occurring during the production of internal or external profiling ejection to the Planar surfaces of the workpiece W and / or eliminated at an undercut or at least reduced.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Profils, insbesondere einer Verzahnung, bei dem ein umzuformendes Werkstück (W) gespannt und durch eine Relativbewegung zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück (W) und einem Umformwerkzeug (2) das herzustellende Profil spanlos in eine Innenraum (W') oder auf eine Außenfläche (W'") des Werkstücks (W) ein- oder aufgebracht wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in einem ersten Umformschritt das zu bearbeitende Werkstück (W) von seiner ersten Seite (W1) aus mit einem ersten Umformwerkzeug (1), welches erste Umformsegmente (1') aufweist, über eine erste Umformlänge beaufschlagt wird, indem eine erste Relativbewegung zwischen den Umformsegmenten (1') des ersten Umformwerkzeugs (1) und dem Werkstück (W) erzeugt wird, und dass in einem zweiten Umformschritt das Werkstück (W) von seiner anderen Seite (W2) aus mit einem zweiten Umformwerkzeug (2), das zweite Umformsegment (2') aufweist, über eine zweite Umformlänge beaufschlagt wird, indem eine zweite Relativbewegung zwischen den Umformsegmenten (2') des zweiten Umformwerkzeugs (2) und dem Werkstück (W) in einer der Richtung der ersten Relativbewegung entgegengesetzten Richtung erzeugt wird.
Description
Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Profils, insbesondere einer Verzahnung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Profils, insbesondere einer Verzahnung, bei dem ein umzuformendes Werkstück gespannt und durch eine Relativbewegung zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück und einem Umformwerkzeug das herzustellende Profil spanlos in einen Innenraum oder auf eine Außenfläche des Werkstück ein- oder aufgebracht wird.
Ein derartiges Verfahren ist bekannt und wird weit verbreitet zur spanlosen Herstellung von Innen- oder Außenverzahnungen mittels Zieh- bzw. Fließpressoperationen in kaltem, halbwarmem oder vollwarmem Zustand des Werkstücks verwendet. Die Relativbewegung zwischen dem in der Spanneinrichtung gespanntem Werkstück und dem Umformwerkzeug wird üblicherweise durch eine hydraulisch oder mechanisch betätigte Presse bewerkstelligt, wobei bei der Herstellung einer Innenverzahnung das mit einer Außenprofilierung versehene Umformwerkzeug durch einen entsprechenden Innenraum des Werkstücks hindurchgedrückt
oder gegebenenfalls hindurchgezogen wird. Bei der Herstellung eines Außenprofils auf der Oberfläche des Werkstücks wird entsprechend vorgegangen.
Die vorgenannten Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Innen- oder eines Außenprofils besitzen den Nachteil, dass hierdurch ein Aufwurf, die so genannte Bugwelle, am Auslauf des Profils auftritt, der durch die einzelnen Umformsegmente des Umformwerkzeugs hervorgerufen wird. Die einzelnen Bugwellen erscheinen am Austritt der Verzahnung als erhabene Materialaufwürfe oder auch als Grate und stehen als axiale Verlängerungen der durch die Umformsegmente des Umformwerkzeugs hergestellten Profilsegmente über die Planfläche des zu bearbeitenden Werkstücks hinaus. Bei der Herstellung von Außenprofilen, insbesondere von Außenverzahnungen, tritt hierbei die gleiche Problematik auf, wenn der Profilauslauf in einem Freistich oder an einer Planfläche endet. Diese Aufwürfe bringen nicht nur eine potentielle Verletzungsgefahr für mit dem bearbeiteten Werkstück hantierende Personen mit sich. Vielmehr kann auch dadurch die Funktion dieses Werkstücks dadurch beeinträchtigt sein, insbesondere kann eine vorher am zu bearbeitenden Werkstück erzeugte Fase am Austritt der Verzahnung nicht mehr brauchbar sein. Man versucht daher zu erreichen, dass der Aufwurf nicht über die Planfläche des Werkstücks hinausgeschoben wird, was aber zur Folge hat, dass auch die erforderliche Profillänge nicht erreicht wird. Mit den bekannten Verfahren sind aber gratartige Aufwürfe im Bereich der Fase, die beim Gebrauch des Bauteils abbrechen können und die je nach Einsatzort große Schäden nach sich ziehen können, nicht zu verhindern. Davon abgesehen bringen auch diese gratartigen Aufwürfe erhebliche Verletzungsrisiken für die mit diesen Bauteilen hantierenden Personen mit sich.
Die DE 601 03 489 T2 beschreibt ein Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Profils in einer Oberfläche eines rohrförmigen Rohlings, wobei der rohrförmige Rohling zwischen einem oberen Werkzeug und einem unteren Werkzeug einer Werkzeuganordnung eingespannt wird. Das obere Werkzeug und das untere Werkzeug weisen jeweils einen verzahnten Bereich auf, welche die Oberflächen
des Rohlings an gegenüberliegenden Seiten beaufschlagen. Nach dem Einbringen des Rohlings zwischen das obere und das untere Werkzeug wird die dadurch ausgebildete Werkzeuganordnung geschlossen und der Rohling unbeweglich zwischen den beiden Werkzeugen eingespannt. Dann wird von einer ersten Seite ein erster Dorn und danach von einer zweiten Seite ein zweiter Dorn eingeführt, wobei zuerst der erste Dorn von der ersten Seite her vorgeschoben wird und dann der zweite Dorn anschließend von der zweiten Seite vorgeschoben wird, derart, dass sich die Vorschublängen der Dorne überlappen. Da bei dem vorgenannten Verfahren eine Relativbewegung zwischen den verzahnten Bereichen und dem Werkstück nicht vorhanden ist, tritt bei einem derartigen Verfahren das vorstehend geschilderte Problem von Aufwürfen nicht auf.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass bei der spanlosen Herstellung eines Profils das Auftreten von Aufwürfen zumindest reduziert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem ersten Umformschritt das zu bearbeitende Werkstück von seiner ersten Seite aus mit einem ersten Umformwerkzeug, welches mindestens ein erstes Umformsegment aufweist, über eine erste Umformlänge beaufschlagt wird, indem eine erste Relativbewegung zwischen dem oder den Umformsegmenten des ersten Umformwerkzeugs und dem Werkstück erzeugt wird, und dass in einem zweiten Umformschritt das Werkstück von seiner anderen Seite aus mit einem zweiten Umformwerkzeug, das mindestens ein zweites Umformsegment aufweist, über eine zweite Umformlänge beaufschlagt wird, indem eine zweite Relativbewegung zwischen dem oder den Umformsegmenten des zweiten Umformwerkzeugs und dem Werkstück in einer der Richtung der ersten Relativbewegung entgegengesetzten Richtung erzeugt wird.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise erreicht, dass im ersten Umformschritt von den ersten Umformsegmenten des
- A -
ersten Umformwerkzeugs eine Art Freiraum geschaffen wird, in dem die im zweiten Umformschritt von den zweiten Umformsegmenten des zweiten Umformwerkzeugs erzeugte Bugwelle „auslaufen" kann. Dadurch wird in vorteilhafter Art und Weise das Auftreten von Aufwürfen am Ende des herzustellenden Profils reduziert oder zumindest verringert.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden anhand des in den Figuren 1-5 dargestellten Stadienplans des Verfahrens beschrieben wird.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, wird das umzuformende Werkstück W in einer an und für sich bekannten und daher nicht mehr näher beschriebenen Spanneinrichtung 3 eingespannt und somit relativ zu einem ersten Umformwerkzeug 1 und einem zweiten Umformwerkzeug 2 lagepositioniert. Die beiden Umformwerkzeuge 1 und 2 weisen an ihrer Außenfläche Umformsegmente V bzw. 2' auf, wobei die Ausprägung der ersten Umformsegmente 1' des ersten Umformwerkzeugs 1 vorzugsweise im wesentlichen derjenigen der herzustellenden fertigen Profilform entspricht und die zweiten Umformsegmente 2' des zweiten Umformwerkzeugs 2 derart ausgebildet sind, dass durch sie die spanlos herzustellende Profilierung des Werkstücks W maßhaltig ausbildbar ist. Dies bedeutet, dass die ersten Umformsegmente 1' des ersten Umformwerkzeugs 1 eine geometrische Ausprägung aufweisen können, welche von der geometrischen Ausprägung der zweiten Umformsegmente 2' des zweiten Umformwerkzeugs 2 abweicht. Die Funktion der Umformsegmente 1' des ersten Umformwerkzeugs 1 ist - wie sich aus der nachstehenden Beschreibung des Verfahrensablaufs ergibt -, dass im ersten Umformschritt durch die einzelnen Umformsegmente 1' jeweils ein Freiraum geschaffen wird, in dem eine von den zweiten Umformsegmenten 2' des zweiten Umformwerkzeugs 2 jeweils erzeugte Bugwelle auslaufen kann.
Die Figur 2 zeigt nun einen ersten Umformschritt des beschriebenen Verfahrens. Dabei wird das erste Umformwerkzeug 1 mittels einer an und für sich bekannten und daher nicht mehr gezeigten und beschriebenen Vorschubeinrichtung in Richtung des Pfeils X zum Werkstück W bewegt und von dieser ersten Seite W1 des Werkstücks W aus wird in einem Innenraum W des Werkstücks W bis zu einer ersten Umformlänge eingebracht, welche vorzugsweise geringer als die Hälfte der axialen Erstreckung des herzustellenden Profils ist. Dabei bilden die ersten Umformsegmente V in einer Innenwand W" des hier rohrförmigen Werkstücks W Vertiefungen aus, die der geometrischen Ausprägung der ersten Umformsegmente 1 ' entsprechen.
Wie der Figur 3 zu entnehmen ist, wird danach das erste Umformwerkzeug 1 in Richtung des Pfeils X' zurückbewegt, wobei anzumerken ist, dass dieser Rückwärtshub des ersten Umformwerkzeugs 1 nicht zwingend erforderlich ist: Je nach Bearbeitungsaufgabe kann es sogar günstiger sein, wenn das erste Umformwerkzeug 1 durch die nachfolgend beschriebene Vorwärtsbewegung des zweiten Umformwerkzeugs 2 in Richtung Y aus dem Werkstück W herausgedrückt wird.
Die Figur 4 zeigt nun einen zweiten Umformschritt des beschriebenen Verfahrens, bei dem das zweite Umformwerkzeug 2 von einer bekannten und daher ebenfalls nicht gezeigten Vorschubeinrichtung in Richtung des Pfeils Y vorgeschoben wird, so dass durch die zweiten Umformsegmente 2' des zweiten Umformwerkzeugs 2 von einer zweiten Seite W2 des Werkstücks W ausgehend in der Innenwand W" des Werkstücks W die durch das beschriebene Verfahren spanlos herzustellende Profilierung, im hier gezeigten Fall eine Innenprofilierung, maßhaltig hergestellt wird. Dabei wird das zweite Umformwerkzeug 2 vorzugsweise über die gesamte Umformlänge, das heißt über die gesamte Länge, die zur Ausbildung des fertigen Profils erforderlich ist, vorgeschoben und durchdringt dabei den Innenraum W des Werkstücks W in seiner gesamten axialen Länge. Es ist aber auch möglich, dass bei dem zweiten Umformvorgang nicht diese gesamte Wegstrecke durchfahren wird, sondern dass die Vorschubbewegung des zweiten Umformwerkzeugs 2
in dem Bereich des Innenraums W, der bereits durch das erste Umformwerkzeug 1 bearbeitet wurde, beendet wird, dass also zum Beispiel die Vorschubbewegung des zweiten Umformwerkzeugs 2 in Richtung Y beendet wird, sobald die Umformsegmente 2' des zweiten Umformwerkzeugs 2 in die schon vom ersten Umformwerkzeug 1 ausgebildeten Vertiefungen eindringen.
Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, wird dann das zweite Umformwerkzeug 2 in Richtung des Pfeils Y' in seinen Ausgangslage zurückgefahren. Das fertig umgeformte Werkstück W kann nun nach Öffnen der Spanneinrichtung 3 dieser entnommen werden und ein weiteres umzuformendes Werkstück W kann in die Spanneinrichtung 3 eingegeben werden.
In der obigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, dass die Umformwerkzeuge 1 , 2 zu den ortsfest gehaltenen Werkstück W bewegt werden. Es ist aber auch möglich, dass das Werkstück W zu einem oder zu beiden Umformwerkzeugen 1 , 2 hinbewegt wird. Es ist also lediglich eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück W und den beiden Umformwerkzeugen 1 , 2 erforderlich.
Natürlich ist es auch möglich, das beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Außenprofils einzusetzen bei dem die Profilierung auf eine Außenseite W" des Werkstücks W aufgebracht wird. Dem Fachmann sind dann die erforderlichen Modifikationen, die im wesentlichen darin bestehen, dass die Umformwerkzeuge 1 , 2 nicht den Innenraum W des Werkstücks W, sondern das Werkstück W" in Innenräume der Umformwerkzeuge 1 , 2 eingebracht werden. Natürlich sind dann die Umformsegmente 1', 2' der Umformwerkzeuge 1 , 2 in dem jeweiligen Innenraum des betreffenden Umformwerkzeugs 1 , 2 angeordnet.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die beschriebenen Maßnahmen ein Verfahren ausgebildet wird, welches sich dadurch auszeichnet, dass der bei der Herstellung der Innen- oder Außenprofilierung auftretender Auswurf an den
Planflächen des Werkstücks W und/oder an einem Freistich eliminiert oder zumindest reduziert wird.
Claims
1. Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Profils, insbesondere einer Verzahnung, bei dem ein umzuformendes Werkstück (W) gespannt und durch eine Relativbewegung zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück (W) und einem Umformwerkzeug (2) das herzustellende Profil spanlos in eine Innenraum (W) oder auf eine Außenfläche (W") des Werkstücks (W) ein- oder aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Umformschritt das zu bearbeitende Werkstück (W) von seiner ersten Seite (W1) aus mit einem ersten Umformwerkzeug (1), welches mindestens ein erstes Umformsegment (1') aufweist, über eine erste Umformlänge beaufschlagt wird, indem eine erste Relativbewegung zwischen dem oder den Umformsegmenten (1 ') des ersten Umformwerkzeugs (1) und dem Werkstück (W) erzeugt wird, und dass in einem zweiten Umformschritt das Werkstück (W) von seiner anderen Seite (W2) aus mit einem zweiten Umformwerkzeug (2), das mindestens ein zweites Umformsegment (2') aufweist, über eine zweite Umformlänge beaufschlagt wird, indem eine zweite Relativbewegung zwischen dem oder den Umformsegmenten (2') des zweiten Umformwerkzeugs (2) und dem Werkstück (W) in einer der Richtung der ersten Relativbewegung entgegengesetzten Richtung erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die vom ersten Umformwerkzeug (1) beim ersten Umformschritt durchlaufene Umformlänge kleiner als die Hälfte der axialen Erstreckung des herzustellenden Profils ist.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umformlänge größer oder gleich der axialen Erstreckung des herzustellenden Profils ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umformlänge kleiner als die axiale Erstreckung des herzustellenden Profils ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub des zweiten Umformwerkzeugs (2) so lange durchgeführt, wird, bis die zweiten Umformsegmente (21) des zweiten Umformwerkzeugs (2) in einen von den ersten Umformsegmenten (1 ') des ersten Umformwerkzeugs (1) bereits bearbeiteten Bereich des Werkstücks (W) eintreten.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausprägung der zweiten Umformsegmente (2') des zweiten Umformwerkzeugs (2) komplementär zu der herzustellenden Profilform ist.
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Ref document number: 08734885 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| DPE2 | Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101) | ||
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 08734885 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |