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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zumindest
bereichsweise hohlen Werkstücks.
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Aus
der
DE 10 2004
005 096 B3 ist ein Verfahren zum Herstellen einer rohrförmigen Antriebswelle,
insbesondere einer Kardanwelle, für ein Kraftfahrzeug bekannt.
Die Antriebswelle umfasst zwei Abschnitte mit unterschiedlichen
Durchmessern. Das Umformen des Rohrs zur Bildung des zweiten zylinderförmigen Abschnitts
mit einem glatten Innenbereich kann durch ein Rundkneten erfolgen.
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Darüber hinaus
ist aus der
DE 28 52 658 ein Verfahren
zum Herstellen vom Formkörpern
durch kaltes Rundkneten der Außenhülse bekannt.
Der Formkörper
ist hohl ausgebildet und zum Herstellen wird in das Innere des Formkörpers ein
zylinderförmiger,
außenseitig
glatter Dorn eingeführt.
Durch Knetbacken einer Vorrichtung zum Rundkneten können Kugeln
in den Grundkörper
des Formkörpers
eingebracht werden. Hierbei schlagen die Knetbacken gleichzeitig
auf den rotierend angetriebenen Formkörper, wodurch die Verpressung
des Grundkörpers mit
den Kugeln erfolgt.
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Darüber hinaus
ist bekannt, zumindest bereichsweise hohl ausgebildete Werkstücke mit
Innenverzahnungen auszubilden. Ein wesentliches Problem dabei ist
es, dass insbesondere an den Anfangsbereichen der Verzahnung Einschnürungen entstehen
und somit der Innendurchmesser der Verzahnung über die gesamte Verzahnungslänge variiert.
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Daher
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen,
bei dem das Auftreten einer derartigen Einschnürung verhindert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale nach Patentanspruch
1 aufweist, gelöst.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird ein zumindest bereichsweise hohles Werkstück hergestellt. Insbesondere
werden dabei Antriebswellen für
ein Fahrzeug oder Getriebeteile oder Komponenten für Lenkungen
eines Fahrzeugs hergestellt. Eine Innenverzahnung des bereichsweise
hohlen Werkstücks
wird durch ein NC(Numerical Control)-gesteuertes Rundkneten erzeugt.
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Durch
die Erfindung ist es somit möglich, durch
den Fertigungsprozess Rundkneten hergestellte Innenverzahnungen
im Kugelmaß sehr
gleichmäßig zu erzeugen.
Das Auftreten von Einschnürungen,
insbesondere an Verzahnungsanfängen,
kann dadurch verhindert werden.
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Bevorzugt
wird in hohlen Teilbereichen eines Werkstückrohlings ein Innenwerkzeug,
insbesondere ein Dorn, mit der entsprechenden Formgebung zur Erzeugung
der Innenverzahnung eingebracht und Knetbacken einer Vorrichtung
zum Rundkneten geschlossen. Diese Verzahnung wird beim Einführen des
Werkstücksrohlings
in die Vorrichtung zum Rundkneten über eine vorgegebene Verzahnungslänge erzeugt.
Es erfolgt somit in einem ersten Fertigungsabschnitt ein Hämmern der
Innenverzahnung beim Einführen
des Werkstückrohlings
in die Maschine mit geschlossenen Knetbacken. Die Knetbacken schlagen
dabei bevorzugt gleichzeitig auf den sich insbesondere rotierend
und in Längsrichtung
fortbewegenden Werkstückrohling.
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Bevorzugt
wird nach Erreichen der vorgegebenen Verzahnungslänge ein öffnen der
Knetbacken durchgeführt
und eine gegebenenfalls ausgebildete Einschnürung der Innenverzahnung detektiert
und die geöffneten
Knetbacken zu der Stelle der Einschnürung bewegt. Die Einschnürung kann
dabei durch eine geeignete Detektorvorrichtung erkannt werden. Es
wird somit nach Erreichen der endgültigen Verzahnungslänge zunächst ein
Aushämmern für eine relativ
kurze Verweildauer durchgeführt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass beispielsweise für eine Zeitdauer
von etwa 0,3 Sekunden ein Aushämmern
am Ende der Verzahnungslänge
durchgeführt
wird. Dann wird ein öffnen
der Knetbacken durchgeführt
und mit geöffneten
Knetbacken zur Einschnürung
verfahren.
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Insbesondere
an besonders kritischen Stellen, wie dem Anfang der Verzahnung,
können
Einschnürungen
auftreten und die Knetbacken werden dann dorthin bewegt.
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In
einem weiteren Verfahrensschritt werden die Knetbacken dann bevorzugterweise
wieder geschlossen und zumindest über die gesamte Länge der
Einschnürung,
insbesondere bis zu einem Anfang der Verzahnung, bewegt, und nach
einer Verweildauer am Endpunkt der Bewegung die Knetbacken geöffnet und
das gefertigte Werkstück
mit der Innenverzahnung zum Entnehmen bereitgestellt. Nachdem somit
die geöffneten
Knetbacken zur Stelle der Einschnürung bewegt werden, werden
diese Knetbacken über
der Einschnürung
sehr stark geschlossen und mit geschlossenen Knetbacken wird dann
weiter zum Verzahnungsanfang gefahren. Unmittelbar vor dem Verzahnungsende
wird mit den sehr stark geschlossenen Knetbacken für eine wiederum
vorgebbare Zeitdauer verweilt. In diesem Arbeitsschritt wird somit
nach dem Bewegen der Knetbacken zur Einschnürung ein Einstechen bzw. ein sehr
starkes Schließen
dieser durchgeführt
und für beispielsweise
eine Zeitdauer von 0,8 Sekunden zum Aushämmern verweilt. Nach dem Öffnen der
Knetbacken wird das fertig gestellte Werkstück bevorzugterweise ausgeworfen.
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Die
Knetbacken werden zum Korrigieren der Einschnürung sehr stark geschlossen,
was bedeutet, dass sie stärker
geschlossen werden als dies bei der grundlegenden Ausbildung der
Innenverzahnung über
die gesamte Verzahnungslänge
gemäß dem Anspruch
2 durchgeführt
wird.
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Durch
die Erfindung können
sehr ebene Innenverzahnungen automatisch gesteuert hergestellt werden,
die auf ihrer gesamten Verzahnungslänge im Mikrometerbereich schwanken.
Hierdurch kann eine konstante Verschiebekraft bei einer nahezu spielfreien
Verbindung des Werkstücks
mit der Innenverzahnung und dem mit der Innenverzahnung im Eingriff
befindlichen Gegenstück
sichergestellt werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Werkstücks anhand dem die verschiedenen
Verfahrensschritte erläutert
werden; und
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2 eine
Schnittdarstellung eines Werkstücks
mit einer Innenverzahnung.
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In
den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist
ein hohles, fertig gestelltes Werkstück 1 gezeigt, welches
eine Innenverzahnung 11 aufweist. Die Innenverzahnung 11 ist
durch ein NC-gesteuertes Rundkneten des Werkstücks 1 ausgebildet.
Das Werkstück 1 weist
im Ausführungsbeispiel
die Innenverzahnung 11 über
die gesamte Länge
L auf. Dies entspricht auch der Verzahnungslänge. Das Werkstück 1 weist
somit einen Verzahnungsanfang 12 und ein Verzahnungsende 13 auf.
Das Werkstück 1 ist
an einem rotierbaren Spannkopf 2 angeordnet, welcher einer
Vorrichtung zum Rundkneten des Werkstücks 1 zugeordnet ist.
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Zum
Herstellen der Innenverzahnung 11 wird nachfolgend die
Vorgehensweise näher
erläutert.
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Zunächst wird
ein Werkstückrohling
bereitgestellt, welcher zumindest über die Länge, über welche die Innenverzahnung 11 ausgebildet
werden soll, hohl ist. Ein nicht dargestellter Dorn wird in das
Innere des Werkstücks
eingeführt
und weist außenseitig eine
Struktur auf, welche nachfolgend zur Ausgestaltung der Innenverzahnung 11 dient.
Nicht dargestellte Knetbacken der Vorrichtung werden dann geschlossen
und beim nachfolgenden Einführen
des Werkstückrohlings
in die Vorrichtung wird die Verzahnung 11 erzeugt, indem
die Knetbacken auf das Werkstück 1 hämmern. Der
Werkstückrohling
wird zunächst
am Verzahnungsanfang 12 gehämmert und dann fortlaufend
in die Vorrichtung eingeführt
und gemäß der Pfeilrichtung
PF1 bis zum Verzahnungsende 13 gehämmert. Nach Erreichen dieser
endgültigen Verzahnungslänge, welche
der Länge
L entspricht, wird ein kurzes Verweilen durchgeführt und ein Aushämmern für eine Zeitdauer
von etwa 0,3 Sekunden durchgeführt.
Nachfolgend werden dann die Knetbacken geöffnet.
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Im
Weiteren wird dann durch eine geeignete Detektoreinrichtung eine
mögliche
Einschnürung
der Innenverzahnung 11 entlang der Verzahnungslänge detektiert.
Wird gegebenenfalls eine derartige Einschnürung an einer spezifischen
Stelle entlang des Werkstücks 1 erkannt,
werden die geöffneten
Knetbacken zur Stelle der Einschnürung verfahren. Im Ausführungsbeispiel
werden die geöffneten
Knetbacken dann vom Verzahnungsende 13 gemäß der Pfeildarstellung
PF2 zu einer beispielhaften Einschnürung an der Stelle S verfahren.
An dieser Stelle werden die Knetbacken dann sehr stark geschlossen,
d. h. stärker
geschlossen als beim grundlegenden Ausbilden der Innenverzahnung 11,
wie sie im vorhergehenden Arbeitsschritt vom Verzahnungsanfang 12 bis
zum Verzahnungsende 13 gemäß der Pfeildarstellung PF1
erzeugt wurde. Mit diesen sehr stark geschlossenen Knetbacken wird
dann über
die gesamte Länge
der Einschnürung
verfahren, im Ausführungsbeispiel
insbesondere bis zum Verzahnungsanfang 12 verfahren. In
einem weiteren Arbeitsschritt wird nach diesem Einstechen und Verfahren
der stark geschlossenen Knetbacken zum Verzahnungsanfang 12 wiederum
für eine
Verweildauer, im Ausführungsbeispiel
etwa 0,8 Sekunden, ein Aushämmern
durchgeführt.
Nachfolgend werden dann die Knetbacken geöffnet und das so gefertigte
Werkstück 1 mit
der Innenverzahnung 11 wird ausgeworfen.
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Die
Innenverzahnung 11 kann dadurch über die gesamte Verzahnungslänge mit
sehr geringen Schwankungen im Durchmesser erzeugt werden.
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In 2 ist
eine Schnittdarstellung des Werkstücks 1 mit der Innenverzahnung 11 gezeigt. Zur
Bestimmung einer möglichen
Einschnürung
werden Kugeln 3 und 4 über die gesamte Verzahnungslänge bewegt
und ein Maß d
zwischen den Kugeln gemessen.