CH670970A5

CH670970A5 -

Info

Publication number: CH670970A5
Application number: CH3747/86A
Authority: CH
Inventors: Marco Franco De
Original assignee: Grob Ernst Fa
Priority date: 1986-09-18
Filing date: 1986-09-18
Publication date: 1989-07-31
Also published as: JPS6380927A; JPH0763767B2; US4872250A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das sich insbesondere, aber nicht ausschliesslich, zur Herstellung von Hohlrädern für Planetengetriebe vorzüglich eignet.

Um Missverständnissen vorzubeugen, sei nachstehend das hier anwendbare Grob-Verfahren der Kaltumformung kurz erläutert, obschon es in Schrift und Praxis weltweit bekannt ist:

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.

Eine besondere Ausgestaltung des Grob-Verfahrens, zur Herstellung relativ dickwandiger Werkstücke ist in der CH-PS 579 427, in der FR-PS 7 538 539 und in der DE-OS 2 549 230 veröffentlicht. Hier können innen und aussen unterschiedliche Verzahnungen hergestellt werden.

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 Einzelwalzvorgänge 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 Doms eingeformt.

Insbesondere bei relativ dickwandigen Produkten ist eine gute Ausformung der Innenverzahnung auch beim Grob-Verfahren manchmal problematisch, wobei topfartige Hohlkörper besonders schwierig zu handhaben sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesem Nachteil abzuhelfen, und das Grob-Verfahren so zu verbessern, dass eine sauber und genau ausgeformte Innenverzahnung auch bei topfförmigen Hohlkörpern, wie sie sich für Planetengetriebe eignen, sicher hergestellt werden kann.

Es wurde nun gefunden, dass man nicht nur eine bessere und genauere Ausformung der Innenverzahnung bis in die Nähe des Topfbodens erhalten kann, sondern dass dies ohne höheren Kraftaufwand und bei guter Ausformung des Übergangs erzielbar ist, wenn man gewisse Kriterien beim Rohling einhält.

Die saubere und genaue Ausformung der Innenverzahnung bis in die Nähe des Topfbodens macht die Herstellung gerader und schräger Verzahnungen mit echtem Laufradcharakter, z.B. von Hohlrädern für Planetengetriebe, in einem Arbeitsgang möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der besagte mittlere Krümmungsradius mindestens gleich gross ist wie die Hälfte der Differenz zwischen dem Aussendurchmesser des Rohlings und dem Aussendurchmesser des Dorns.

Man kann nach der Erfindung Innenverzahnungen alleine herstellen, wobei dann die Aussenfläche der Topfwand mehr oder weniger glatt ausgebildet sein kann. Das hat den Vorteil, dass man dann die Lage und Anzahl der Einzelwalzvorgänge gerade nur soweit auf den Werkstückvorschub abzustimmen braucht, dass die Innenverzahnung sauber ausgebildet wird. Das erlaubt auch die Erzielung einer hohen Produktionsmenge bei bester Qualität.

Man kann aber auch im gleichen Arbeitsgang ein Aus-senprofil erzeugen, wobei das nicht nur eine Verzahnung sein kann. Dabei kann dieses Aussenprofil in Teilung und

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

670 970

Richtung mit der Innenverzahnung übereinstimmen oder davon abweichen.

Es ist vorteilhaft, wenn die Einzelwalzvorgänge in an sich bekannter Weise immer so geführt werden, dass sie gleichzeitig von gegenüberhegenden Seiten am Werkstück angreifen. Das fördert die Zentrierung des Werkstücks ohne komplizierte Massnahmen erforderlich zu machen.

Vorzugsweise kann man ein grösseres Nachbearbeiten des Produktes vermeiden, wenn man das axiale Fliessen des Materials des Werkstücks im Bereich des Rands der Topfwandung und/oder aussen im Übergangsbereich zwischen Topfwandung und Topfboden wenigstens grösstenteils dadurch verhindert, dass man dort Begrenzungskörper an das Werkstück spannt, welche Begrenzungskörper einen Aussendurchmesser haben, der grösser ist als der Aussendurchmesser des Dorns aber höchstens gleich gross ist wie der Aussendurchmesser des Produkts, also des herzustellenden Hohlkörpers.

Man kann dann nämlich ein diese Randbereiche weitgehend sauber und glatt ausbilden, so dass nur eine ganz dünne Metallschicht axial übersteht. Diese dünne Metallschicht lässt sich einfach abtrennen, z.B. mittels eines Rundmessers oder dergleichen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der rein schematischen Zeichnung beispielsweise erläutert, in der die Dimensionsverhältnisse nur mit Rücksicht auf die Darstellbarkeit gewählt wurden und keineswegs für die Praxis repräsentativ sind.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Grobsche Vorrichtung, kurz vor dem Ende eines Walzvorgangs an einem Hohlrad,

Fig. 2 einen vergrösserten Schnitt nach Linie II—II in Fig. 1, die nur der beispielsweisen Demonstration von Antriebsverhältnissen im Grob-Verfahren dient,

Fig. 3 einen aus Fig. 2 weiter vergrösserten Ausschnitt,

Fig. 4 einen vergrösserten Längsschnitt durch das gerade im Fertigwalzen begriffene Hohlrad, den zugehörigen Dorn, die beiden Endhalter, einen Spitzenhalter und Andeutungen der Walzwerkzeuge, und

Fig. 5 einen der Fig. 4 ähnlichen, noch weiter vergrösserten Schnitt, welcher neben dem Dorn und den beiden Endhaltern aber nur noch den auf den Dorn aufgezogenen Rohling zeigt.

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 Werkzeugträger 20 auf.

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 21 und 23 können über (nicht dargestellte mechanische oder elektrische Mittel) in bekannter geeigneter Weise gesteuert und allenfalls auf den Walzenantrieb (Fig. 2) abgestimmt werden.

Der Spindel 2 ist ein Spitzenhalter 3 als Gegenhalter zugeordnet.

Im Werkzeugträger 20 ist der Dorn 4, welcher eine Aussenverzahnung 40 hat, befestigt. Auf dem Dorn ist das Werkstück 5 so aufgeschoben, dass der Rand 51 der Topfwand 50 am Endhalter 6 anliegt, während die Innenseite des Topfbodens 52 am Dornende 41 anliegt. Dazu wird der Topfboden 52 mittels des Endhalters 7 von aussen axial gespannt festgehalten. Der Endhalter 7 seinerseits wird über ein Zentrierstück 70 vom Spitzenhalter 3 gestützt.

In den Fig. 1 bis 4 sind beinahe fertig gewalzte Werkstük-ke 5 dargestellt, wobei in Fig. 2 die Zahnung aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurde.

Fig. 5 zeigt den Rohling 501 des Werkstücks 5.

Die im Sinne der Pfeile K rotierend angetriebenen Walzköpfe 8 tragen, in ihnen drehbar gelagerte und in an sich bekannter Weise antreibbare Walzen 9. Es greifen immer zwei Walzen 9 von entgegengesetzten Seiten gleichzeitig am Werkstück 5 an, so dass es auch während der Bearbeitung stabil gestützt ist.

Die Walzköpfe 8 sind durch Gelenkwellen 80 und Getriebe 81 vom Motor 82 synchron antreibbar (Fig. 2). Der Motor 82 kann hinsichtlich Drehzahl mit den Motoren 21 und 23 nötigenfalls abgestimmt werden, was aber hier nicht erforderlich ist, weil keine Aussenverzahnung gewalzt werden soll.

Die in Fig. 3 bis 5 ersichtliche Aussenverzahnung 40 des Dorns 4 entspricht der Innenverzahnung 53 des Werkstücks 5.

In Fig. 5 erkennt man deutlich, dass der mittlere Krümmungsradius KR des Bogens 55 im Übergangsbereich 54 zwischen der Topfwandung 50 und dem Topfboden 52 des Rohlings 501 des Werkstücks 5 grösser ist als die Wandstärke WS der Topfwand 50 des Rohlings 501 des Werkstücks; dieser Krümmungsradius KR ist sogar grösser als die halbe Differenz des Aussendurchmessers RA des Rohlings 501 des Werkstücks 5 und des Aussendurchmessers DA des Dornes 4, wodurch auch das (hier nur geringfügige) Spiel zwischen der Innenseite des Rohlings 501 des Werkstücks 5 und dem Dorn 4 angemessen Berücksichtigung fand.

Zusätzlich zur verbesserten Ausformung der Innenverzahnung, insbesondere in der Nähe des Topfbodens, ist der Vorteil gegeben, dass man diesen Vorteil ohne höheren Kraftaufwand erreichen kann. Man müsste nach der bisherigen Verfahrensweise wesentlich höhere Kräfte einsetzen um ein auch nur angenähert gute Zahnungsausbildung zu erhalten, wobei der Übergangsbereich dann Schaden erleiden könnte.

Um das axiale Wegfliessen von Material auf ein absolutes Minimum zu beschränken ist der Aussendurchmesser DE der Endhalter 6 und 7 gerade nur etwas kleiner als der Aussendurchmesser PA des fertigen Werkstücks 5, aber deutlich grösser als der Aussendurchmessers DA des Dorns 4 ausgebildet. Es ergeben sich dann nur ganz dünne Fliesswülste 56, welche hier aus Gründen der Übersichtlichkeit viel zu dick gezeichnet sind. Die dünnen Fliesswülste 56 kann man, z.B. mit einem Rundmesser, einfach abtrennen, was unmittelbar nach dem Walzen erfolgen kann, so dass ein Überdrehen des Produktes nicht mehr nötig ist.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

S

4 Blatt Zeichnungen

Claims

670 970 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen eines eine gerade oder schräge Innenverzahnung aufweisenden topfartigen Hohlkörpers, welcher einen wenigstens teilweisen Topfboden und eine daran anschliessende rohrartige Topfwandung aufweist, wie dies bei einem Hohlrad eines Planetengetriebes vorkommt, bei welchem Verfahren die Topfwandung auf einem Dorn, welcher eine Aussenverzahnung aufweist, die der herzustellenden Innenverzahnung entspricht, nach dem Grob-Verfahren kalt umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Rohling (501) des Werkstücks (5) ausgegangen wird, welcher im Längsschnitt (Fig. 5) im Übergangsbereich (54) zwischen der Topfwandung (50) und dem Topfboden (52) einen Bogen (55) aufweist, welcher Bogen (55) einen mittleren Krümmungsradius (KR) hat, der mindestens gleich gross wie die Wandstärke (WS) der Topfwandung (50) des Rohlings (501) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte mittlere Krümmungsradius (KR) des Bogens (55) mindestens gleich gross ist wie die Hälfte der Differenz zwischen dem Rohlings-Aussendurchmesser (RA) und dem Dorn-Aussendurchmesser (DA).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine Innenverzahnung (53) erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Einzelwalzvorgänge nur soweit auf den Werkstückvorschub abgestimmt werden, als es zur Erreichung einer gut ausgeformten Innenverzahnung (53) nötig ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine wenigstens angenähert glatte Aussenober-fläche des Werkstücks (5) erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Innenverzahnung (53) eine gegebenenfalls in Form und/oder Richtung und/oder Teilung von der Innenverzahnung abweichende Aussenverzahnung bzw. andere Aussenprofilierung erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Einzelwalzvorgänge stets so geführt werden, dass sie von gegenüberliegenden Seiten gleichzeitig auf das Werkstück (5) einwirken.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Fliessen des Materials des Werkstücks (5) im Bereich des Rands (51) der Topfwandung (50) und/oder aussen im Übergangsbereich (54) zwischen Topfwandung (50) und Topfboden (52) wenigstens grösstenteils dadurch verhindert wird, dass Begrenzungskörper (6; 7) axial an das Werkstück (5) gespannt werden, welche einen Begrenzungskörper-Aussendurchmesser (DE) haben, der grösser als der Dorn-Aussendurchmesser (DA) aber höchstens gleich gross wie der Werkstück-Produkt-Aussendurch-messer (PA) ist.