CH670782A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das sich insbesondere, aber nicht ausschliesslich, zur Herstellung von Vielkeilnaben, z.B. für Gelenkwellen, eignet. The invention relates to a method according to the preamble of claim 1, which is particularly, but not exclusively, for the production of multi-spline hubs, e.g. for cardan shafts.

Um Missverständnissen vorzubeugen, sei nachstehend das hier anwendbare Grob-Verfahren der Kaltumformung kurz erläutert, obschon es in Schrift und Praxis weltweit bekannt ist. In order to avoid misunderstandings, the rough process of cold forming that can be used here is briefly explained, although it is known worldwide in writing and in practice.

Im «Industrie-Anzeiger», 95 (1973), Nr. 20, Seite 393, wurde ausgeführt, dass man das Grob-Verfahren zur Erzeugung von relativ dünnwandigen, innen und aussen mit ähnlichen Verzahnungen versehenen, rohrartigen Teilen einsetzen kann. In "Industrie-Anzeiger", 95 (1973), No. 20, page 393, it was stated that the Grob process can be used to produce relatively thin-walled, tube-like parts with similar teeth on the inside and outside.

Eine besondere Ausgestaltung des Grob-Verfahrens, zur Herstellaung relativ dickwandiger Werkstücke ist in der CH-PS 579 427, in der FR-PS 75 385 39 und in der DE-OS 25 49 230 veröffentlicht. Hier können innen und aussen unterschiedliche Verzahnungen hergestellt werden. A special embodiment of the rough process for the production of relatively thick-walled workpieces is published in CH-PS 579 427, in FR-PS 75 385 39 and in DE-OS 25 49 230. Different gears can be produced inside and out here.

In beiden Fällen wird durch Kaltumformung gleichzeitig eine Aussenverzahnung und eine Innenverzahnung hergestellt. Dazu wird das rohrartige Werkstück auf einen passenden Dorn aufgeschoben. Dieser Dorn hat eine Aussenverzahnung, welche der herzustellenden Werkstück-Innenverzahnung entspricht. Das auf den passenden Dorn aufgeschobene Werkstück erhält einen Werkstückvorschub, bei welchem es einerseits entlang seiner Werkstückachse verschoben und andererseits um seine Werkstückachse gedreht wird. Während des Werkstückvorschubs wird das Werkstück von aussen mit (der Aussenverzahnung entsprechend gestalteten) ringartig profilierten Walzen bearbeitet. Dabei führt man mit jeder Walze in rascher Folge schlagartige Einzelwalzvorgänge aus. Der Ort der Einzelwalzvorgänge ist auf die Zahnteilung und den Werkstückvorschub abgestimmt. Die Ein-zelwalzvorgänge führt man dabei im gleichen Sinn aus, welcher hauptsächlich in Längsrichtung der Zahnung verläuft. Mit der gleichen Walze nacheinander geführte Einzelwalzvorgänge sind dabei auf einer schraubenlinienförmigen Zone des Werkstücks angeordnet. Die schraubenlinienförmige Zone wird durch den Werkstückvorschub bestimmt. Die in Längsrichtung der Zahnung in der gleichen Zahnlücke aufeinanderfolgenden Einzelwalzvorgänge überdecken sich teilweise hinsichtlich ihres Angriffs am Werkstück. Bei jedem Einzelwalzvorgang wird Werkstoff entlang eines jeweils relativ kleinen Werkstückabschnitts in hauptsächlich radialer Richtung in die Lücken des Dorns einformt. In both cases, cold forming creates an external toothing and an internal toothing at the same time. To do this, the tubular workpiece is pushed onto a suitable mandrel. This mandrel has an external toothing which corresponds to the workpiece internal toothing to be produced. The workpiece pushed onto the appropriate mandrel receives a workpiece feed, in which it is shifted along its workpiece axis on the one hand and rotated about its workpiece axis on the other. During the workpiece feed, the workpiece is machined from the outside with ring-shaped profiled rollers (designed according to the external toothing). Sudden single rolling operations are carried out in rapid succession with each roller. The location of the single rolling processes is matched to the tooth pitch and the workpiece feed. The single rolling operations are carried out in the same sense, which mainly runs in the longitudinal direction of the teeth. Single rolling operations carried out in succession with the same roller are arranged on a helical zone of the workpiece. The helical zone is determined by the workpiece feed. The individual rolling processes which follow one another in the longitudinal direction of the toothing in the same tooth gap partially overlap with regard to their attack on the workpiece. With each single rolling process, material is molded into the gaps of the mandrel along a relatively small workpiece section in a mainly radial direction.

Insbesondere bei raltiv dickwandigen Produkten ist eine gute Ausformung der Innenverzahnung auch beim Grob-Verfahren manchmal problematisch. In particular with raltiv thick-walled products, a good shape of the internal toothing is sometimes problematic even with the rough process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesem Nachteil abzuhelfen, und das Grob-Verfahren so zu verbessern, dass eine sauber und genau ausgeformte Innenverzahnung sicher hergestellt werden kann. The invention has for its object to remedy this disadvantage, and to improve the rough process so that a clean and precisely shaped internal toothing can be produced safely.

Es wurde nun gefunden, dass man nicht nur eine bessere und genauere Ausformung der Innenverzahnung bei gleichem Kraftbedarf erhalten kann, wenn man nach dem Grob-Verfahren den Rohling, der viel Spiel gegenüber dem Dorn aufweist, im gleichen Arbeitsgang zum innen gezahnten Endprodukt kalt umformt. It has now been found that it is not only possible to obtain a better and more precise shape of the internal toothing with the same power requirement if the blank, which has a lot of play compared to the mandrel, is cold-formed into the internally toothed end product in the same operation in the same operation.

Die saubere und genaue Ausformung der Innenverzahnung macht die Herstellung gerader und schräger Laufradverzahnungen von Hohlrädern in einem Arbeitsgang möglich. The clean and precise shape of the internal toothing makes it possible to produce straight and helical impeller toothings of ring gears in one operation.

Weil man den Werkstoff des Rohlings nicht nur (wie bisher) in die Zahnlücken des Dorns radial einformt, sondern den Rohling vorher (im gleichen Arbeitsgang) im Durchmesser bis an den Dorn heran verringert, ergibt sich eine Verdik-kung der Wandungen, diese Wandungsverdickung bewirkt, dass der Querschnitt des fertig umgeformten Werkstückbereichs in etwa das gleiche Widerstandsmoment wie der Rohlingsquerschnitt aufweist. Because the material of the blank is not only radially (as previously) molded into the tooth gaps of the mandrel, but the diameter of the blank is reduced beforehand (in the same work step) up to the mandrel, this results in a thickening of the walls, this wall thickening causes that the cross section of the finished formed workpiece area has approximately the same section modulus as the blank cross section.

Das ist beispielsweise bei Vielkeilnaben, z.B. von Gelenkwellen sehr nützlich, wo man sonst die ganzen Teile dickwandiger machen müsste, um die gleiche Belastbarkeit zu erzielen. This is for example in the case of multi-spline hubs, e.g. of cardan shafts very useful, where you would otherwise have to make the whole parts thicker-walled to achieve the same load-bearing capacity.

Das anfanglich grosse Spiel, ausgedrückt als halbe Differenz des Aussendurchmessers des Dorns und des Innendurchmessers des Rohrteils sollte mindestens gleich der anfänglichen Rohrteil-Wandstärke sein. The initial large play, expressed as half the difference between the outside diameter of the mandrel and the inside diameter of the pipe part, should be at least equal to the initial pipe part wall thickness.

Insbesondere bei Gelenkwellenteilen ist eine glatte Aus-senseite bevorzugt, so dass man dort nur eine Innenverzahnung vorzieht, was sich nach der Erfindung besonders günstig herstellen lässt, wobei man dann den Werkstückvorschub praktisch frei wählen kann, solange er gerade noch die gewünschte Innenverzahnung einwandfrei ergibt. Auch das ist ein unerwarteter Vorteil der Erfindung. Especially in the case of articulated shaft parts, a smooth outer side is preferred, so that only one internal toothing is preferred there, which can be produced particularly cheaply according to the invention, the workpiece feed then being practically freely selectable as long as it still gives the desired internal toothing perfectly. This is also an unexpected advantage of the invention.

Andererseits lassen sich aber auch zusätzliche Aussen-verzahnungen und andere Aussenprofile erzeugen, wobei diese nicht die gleiche Teilung und auch nicht die gleiche Richtung wie die Innenverzahnung aufzuweisen brauchen. On the other hand, additional external gears and other external profiles can also be created, whereby these need not have the same pitch and also not the same direction as the internal gearing.

Es ist vorteilhaft, wenn die Einzelwalzvorgänge in an sich bekannter Weise immer so geführt werden, dass sie gleichzeitig von gegenüberliegenden Seiten am Werkstück angreifen. Das fördert die Zentrierung des Werkstücks ohne komplizierte Massnahme erforderlich zu machen. It is advantageous if the individual rolling processes are always carried out in a manner known per se so that they simultaneously attack the workpiece from opposite sides. This promotes the centering of the workpiece without the need for complicated measures.

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

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3 3rd

670 782 670 782

Die Erfindung wird nachstehend anhand der rein schematischen Zeichnung beispielsweise erläutert, wobei Dimensionsverhältnisse nur mit Rücksicht auf die Darstellbarkeit gewählt wurden und keineswegs für die Praxis repräsentativ sind. The invention is explained below on the basis of the purely schematic drawing, for example, dimension ratios having been chosen only with a view to the representability and are in no way representative of practice.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Grobsche Vorrichtung kurz vor dem Ende eines Walzvorgangs an einem Rohr, 1 is a plan view of a Grobsche device shortly before the end of a rolling process on a tube,

Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 verkürzt und vergrössert dargestellten horizontalen Längsschnitt durch das Rohr mit Spannteilen und zwei Walzen, 2 is a horizontal longitudinal section through the tube with clamping parts and two rollers, shown shortened and enlarged compared to FIG. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III—III in Fig. 1, nur zur beispielsweisen Demonstration der Antriebsverhältnisse, 3 shows a section along line III-III in FIG. 1, only for example to demonstrate the drive conditions,

und and

Fig. 4 einen nur teilweise schraffierten Schnitt nach Linie IV—IV aus Fig. 2, welcher hinsichtlich der Durchmesserverhältnisse von Werkstück und Dorn verändert vergrössert ist. Fig. 4 is a partially hatched section along line IV-IV of Fig. 2, which is enlarged with respect to the diameter ratios of the workpiece and mandrel.

Die in Fig. 1 dargestellte Grobsche Vorrichtung 1 weist eine längs, im Sinne des Pfeiles L, und drehend, im Sinne des Pfeils R, programmiert bewegbare Spindel 2 mit Spannzange The Grobsche device 1 shown in Fig. 1 has a longitudinally, in the direction of arrow L, and rotating, in the direction of arrow R, programmed movable spindle 2 with collet

20 auf. 20 on.

Der lineare Längsantrieb der Spindel 2 erfolgt durch den Motor 21 über Getriebe 22, während der Rotationsantrieb vom Motor 23 mit Getriebe 24 abgeleitet wird. Die Motoren The linear longitudinal drive of the spindle 2 is carried out by the motor 21 via gear 22, while the rotary drive is derived from the motor 23 with gear 24. The motors

21 und 23 können über (nicht dargestellte mechanische oder elektrische Mittel) in bekannter geeigneter Weise gesteuert und allenfalls auf den Walzenantrieb (Fig. 3) abgestimmt werden. 21 and 23 can be controlled via (not shown mechanical or electrical means) in a known suitable manner and, if need be, adapted to the roller drive (FIG. 3).

Der Spindel 2 ist ein Spitzenhalter 3 als Gegenhalter zugeordnet. The spindle 2 is assigned a tip holder 3 as a counter-holder.

In der Spannzange 20 ist gleichzeitig der aussen zahnradartig gezahnte Dorn 4 und das Werkstück 5 eingespannt, während der Spitzenhalter 3 nur den Dorn 4 stützt, der seinerseits dem Werkstück als zusätzliche Stütze dient, sobald der Walzvorgang begonnen hat. In the collet 20, the outside gear-toothed mandrel 4 and the workpiece 5 are simultaneously clamped, while the tip holder 3 only supports the mandrel 4, which in turn serves as an additional support for the workpiece as soon as the rolling process has started.

Die Werkstückabschnitte 50 haben noch Rohlingsmasse, während der bearbeitete Werkstückabschnitt 51 bereits Produktmasse aufweist, worauf noch hinsichtlich der Fig. 2 und 4 zurückgekommen wird. The workpiece sections 50 still have blank mass, while the machined workpiece section 51 already has product mass, to which reference will be made again with regard to FIGS. 2 and 4.

Die im Sinne der Pfeile K rotierend angetriebenen Walz-köfpe 6 tragen, in ihnen drehbar gelagerte und in an sich bekannter Weise antreibbare Walzen 7. Es greifen immer zwei Walzen 7 von verschiedenen Seiten gleichzeitig am Werkstück 5 an, so dass es auch während der Bearbeitung stabil gestützt ist. The roller heads 6, which are driven in rotation in the direction of the arrows K, have rollers 7 which are rotatably mounted in them and can be driven in a manner known per se. Two rollers 7 always act on the workpiece 5 from different sides at the same time, so that it is also during machining is stably supported.

Wie Fig. 3 zeigt, sind die Walzköpfe 6 durch Gelenkwellen 60 und Getriebe 61 vom Motor 62 synchron antreibbar. Der Motor 62 kann hinsichtlich Drehzahl mit den Motoren 21 und 23 nötigenfalls abgestimmt werden, was aber hier nicht erforderlich ist, weil keine Aussenverzahnung gewalzt werden soll. As shown in FIG. 3, the roller heads 6 can be driven synchronously by the motor 62 by means of drive shafts 60 and gears 61. The motor 62 can be adjusted in terms of speed with the motors 21 and 23 if necessary, but this is not necessary here because no external toothing is to be rolled.

Die in Fig. 2 und 4 ersichtliche Aussenverzahnung 40 des Dorns 4 entspricht der Innenverzahnung 52 des Werkstücks 5 in dessen Abschnitt 51. The external teeth 40 of the mandrel 4 shown in FIGS. 2 and 4 correspond to the internal teeth 52 of the workpiece 5 in its section 51.

Das in Fig. 2 eingezeichnete grosse Spiel S, das hier bei weitem grösser als die Wandstärke RW des Rohlings 50 ist, ergibt sich als halbe Differenz des Aussendurchmessers DA des Dorns 4 und des Innendurchmessers DI des Rohlings 50. The large clearance S shown in FIG. 2, which here is by far greater than the wall thickness RW of the blank 50, results as a half difference between the outside diameter DA of the mandrel 4 and the inside diameter DI of the blank 50.

Dieses Spiel wird im gleichen Arbeitsgang aufgehoben, in welchem die Innenverzahnung ausgebildet wird. This game is canceled in the same operation in which the internal toothing is formed.

Das befürchtete Unrundwerden des Werkstücks 5 tritt nicht ein. An die Stelle des sonst gefürchteten Aufweitens tritt eine Reduktion des Durchmessers, wobei nicht eine Wandstärkenverdünnung (wegen der Zahnausbildung) sondern sogar eine Wandstärkensteigerung eintreten kann. The feared out-of-roundness of the workpiece 5 does not occur. In place of the otherwise feared widening, a reduction in diameter takes place, whereby it is not a thinning of the wall thickness (due to the formation of teeth), but even an increase in wall thickness.

Die Ursache für die bessere Ausformung der Zahnung 52 bei gleichem Kraftbedarf ist wohl darin zu suchen, dass sich eine bessere Umformwirkung ergibt, weil die Umformzonen in den Übergangsbereichen 53 zwischen dem Rohlingszustand 50 und dem Produktzustand 51 des Werkstücks 5 kleiner und damit die spezifischen Umformdrücke grösser sind, als bei der üblichen Vorgehensweise, wo der Rohling mit marginalem Spiel auf dem Dorn aufgeschoben wird. Diese Besonderheit der Erfindung wird in Fig. 2 gezeigt. The reason for the better shaping of the toothing 52 with the same force requirement is probably to be found in the fact that there is a better shaping effect because the shaping zones in the transition regions 53 between the blank state 50 and the product state 51 of the workpiece 5 are smaller and thus the specific forming pressures are greater than in the usual procedure, where the blank is pushed onto the mandrel with marginal play. This particularity of the invention is shown in FIG. 2.

Zusätzlich zur verbesserten Ausformung der Innenverzahnung bei gleichem Kraftbedarf erhält man gleichzeitig noch eine Vergrösserung der Wandstärke, was der Belastbarkeit entgegenkommt. In addition to the improved shape of the internal toothing with the same power requirement, you also get an increase in the wall thickness, which accommodates the load-bearing capacity.

5 5

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4 Blatt Zeichnungen 4 sheets of drawings

Claims (7)

670 782 670 782 PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 1. Verfahren zum Herstellen eines eine gerade oder schräge Innenverzahnung aufweisenden Werkstücks, insbesondere eines Gelenkwellenteils, bei welchem eine Wandung eines Rohrteiles auf einem Dorn, welcher eine Aussenverzahnung aufweist, die der herzustellenden Innenverzahnung entspricht, nach dem Grob-Verfahren kalt umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein anfängliches, mehr als marginales, grosses Spiel (S), das anfänglich zwischen Dorn (4) und Rohrteil (50) beteht, im gleichen Arbeitsgang aufgehoben wird, in welchem danach die vollständige Ausbildung der Innenverzahnung (52), durch Einformen von Wandungsmaterial des Rohrteils (50) in Zahnlücken (41) des Dorns (4), erfolgt. 1. A method for producing a workpiece having a straight or oblique internal toothing, in particular an articulated shaft part, in which a wall of a tubular part on a mandrel, which has an external toothing that corresponds to the internal toothing to be produced, is cold-formed according to the roughing method that an initial, more than marginal, large play (S), which initially runs between the mandrel (4) and the tube part (50), is canceled in the same operation, in which the complete formation of the internal toothing (52) is then formed by molding in Wall material of the tube part (50) in tooth gaps (41) of the mandrel (4). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das anfängliche grosse Spiel (S), ausgedrückt als halbe Differenz des Dorn-Aussendurchmessers (DA) und des anfänglichen Rohrteil-Innendurchmessers (DI) mindestens gleich der anfänglichen Rohrteil-Wandstärke (RW) ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the initial large play (S), expressed as half the difference between the mandrel outer diameter (DA) and the initial pipe part inner diameter (DI) is at least equal to the initial pipe part wall thickness (RW) . 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine Innenverzahnung (40) erzeugt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that only one internal toothing (40) is generated. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelwalzvorgänge nur soweit auf den Werkstückvorschub abgestimmt werden, als es zur Erreichung einer gut ausgeformten Innenverzahnung nötig ist. 4. The method according to claim 3, characterized in that the individual rolling operations are only matched to the workpiece feed to the extent that it is necessary to achieve a well-shaped internal toothing. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine wenigstens angenähert glatte Aussenober-fläche des Werkstücks erzeugt wird. 5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that an at least approximately smooth outer surface of the workpiece is generated. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Innenverzahnung eine gegebenenfalls in Form und/oder Richtung und/oder Teilung von der Innenverzahnung abweichende Aussenverzahnung bzw. andere Aussenprofilierung erzeugt wird. 6. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at the same time with the internal toothing, an external toothing or other external profiling which possibly deviates in shape and / or direction and / or pitch is generated. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelwalzvorgänge stets so geführt werden, dass sie von gegenüberliegenden Seiten gleichzeitig auf das Werkstück einwirken. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the individual rolling operations are always performed so that they act on the workpiece simultaneously from opposite sides.