DE3043143A1 - FORMING TOOL, ESPECIALLY METALLIC BODY - Google Patents
FORMING TOOL, ESPECIALLY METALLIC BODYInfo
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Description
Di - 15
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zum Umformen, insbesondere metallischer Körper, wobei das Werkzeug mit einer dem umzuformenden Körper aufzuzwingenden Geometrie ausgestattet und diese Geometrie durch Aufpressen des Werkzeuges auf den Körper auf diesen übertragbar ist sowie diese Geometrie als Profilierung einer formschlüssigen und/oder einer kraftschlüssigen Verbindung und/oder einer glatten Lauffläche ausgeführt, wie auch diese Geometrie von einem Werkzeugbett gehalten und dieses ßett wiederum an einem Werkzeughalter angebracht ist. The invention relates to a tool for forming, in particular metallic bodies, the tool being equipped with a geometry that is to be imposed on the body to be formed and this geometry can be transferred to the body by pressing the tool onto the body, and this geometry as a profiling of a form-fitting and / or a non-positive connection and / or a smooth running surface, as this geometry is also held by a tool bed and this ßett is in turn attached to a tool holder.
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Es ist bekannt, plastifizierbare Körper, wie solche aus Kunststoffen oder verformbaren Metallen mit verschiedenartigen Profilierungen, wie Verzahnungen, Gewinden, glatten und/oder gewölbten Oberflächen u. a., zu versehen und diese Profilierungen, insbesondere ohne Aufwärmung des Körpers nach der Methode der Kaltverformung, z. B. durch Walzen dem Körper aufzuzwingen. Zu diesem Zweck wird der umzuformende Körper zwischen mindestens ein, die Profilierung einer gewünschten, auf den Körper zu übertragenden Geometrie aufweisendes Werkzeug und einer die auf den Körper ausgeübteIt is known to have plasticizable bodies, such as those made from Plastics or malleable metals with various types Profiling, such as toothing, threads, smooth and / or curved surfaces and others to provide and these Profiling, especially without warming up the body the method of cold deformation, e.g. B. force the body by rolling. For this purpose, the Body between at least one, the profiling of a desired geometry to be transferred to the body having Tool and one that exerted on the body
Kraft aufnehmende Stützfläche bewegt, wobei die Profilierung des Werkzeuges sich nach und nach auf dem Körper abbildet. Je nach Art der Profilierung einerseits und der Umformungsmöglichkeit des Körpers andererseits wird das Werkzeug auf den Körper angesetzt und dessen Profilierung durch Auffliessen des Materials des Körpers um die sich in diesen einarbeitende Fläche der Profilierung eingeformt. Die Umformung des Körpers mit einem solchen Werkzeug wird, sofern die geforderte Qualität es erlaubt, so lange vorgenommen, bis die Geometrie des Werkzeuges in den Körper eingedrungen ist bzw. in diesen eingezwungen wurde. Die für solche Umformungen verwendeten Werkzeuge sind als sogenannte Hartmetallwerkzeuge ausgeführt, welche an ihrer dem zu formenden Körper zugewandten Seite die gewünschte Werkzeuggeometrie mit der sich in den Körper einzuarbeitenden Profilierung und an ihrer dem Körper abgewandten Seite ein die Geometrie aufweisendes Werkzeugbett, das gleichzeitig auch als Werkzeughalter ausgeführt sein kann, aufweisen.Force-absorbing support surface moves, the profiling of the tool gradually being reproduced on the body. Depending on the type of profiling on the one hand and the reshaping possibility of the body on the other hand, the tool is on the body is attached and its profiling by flowing the material of the body around the working into it Formed surface of the profiling. The reshaping of the body with such a tool is provided where required Quality allows it to be carried out until the geometry of the tool has penetrated the body or was forced into this. The tools used for such reshaping are known as hard metal tools executed, which on their side facing the body to be shaped, the desired tool geometry with the Profiling to be worked into the body and a profile exhibiting the geometry on its side facing away from the body Tool bed, which can also be designed as a tool holder at the same time.
Ein bekanntes Werkzeug zum Herstellen von insbesondere mit einer Außenverzahnung versehenen Körpern dieser Art, wie z. B. Stirnrädern u. a., wird von zwei Werkzeughälften gebildet, von denen jede an ihrer dem zu bearbeitenden Körper zugewandten Seite die Geometrie des Werkzeuges in Form einer Profilierung und an ihrer dieser Profilierung abgewandten SeiteA known tool for producing bodies of this type, in particular provided with external teeth, such as, for. B. spur gears and a., Is formed by two tool halves, each of which faces the body to be machined Side the geometry of the tool in the form of a profile and on its side facing away from this profile
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ein mit dieser Profilierung unlösbar verbundenes Werkzeugbett aufweist. Das Werkzeugbett mit der an ihm angeformten Profilierung jeder Werkzeughälfte ist dabei in einem Werkzeughalter eingelegt, und es ist dieser Werkzeughalter an Antriebsmitteln angeschlossen, die eine, insbesondere oszilierende, Bewegung des Werkzeughalters mit dem von diesem getragenen Werkzeug gestatten. Die Geometrie des Werkzeuges ist auf diesen Werkzeughälften angebracht, wofür das jeweilige Werkzeugbett entweder erosiv und/oder spanabhebend so lange bearbeitet wird, bis die erforderliche Profilierung sich auf diesem Bett abgebildet hat. Da diese Profilierung, um insbesondere in die metallischen Körper eindringen zu können, gehärtet sein muß, wird diese samt ihrem Werkzeugbett einem Härtevorgang und, soweit ein Verzug an diesen erfolgt, auch einer Nachbearbeitung unterzogen. Die Herstellung solcher Werkzeuge ist, bedingt auch durch tiie Art deren Profilierung, äußerst aufwendig und bereitet während des Härte- und vielfach auch erforderlichen Nachbearbeitungsvorganges große Schwierigkeiten, ohne die Gefahr des Verlustes des Werkzeuges, z. B. durch unsachgemäße Bearbeitung oder unvermeidbaren Verzug der metallischen Teile, immer ausschließen zu können. Es hat sich ferner herausgestellt, daß z. B. bei unsachgemäßer Herstellung der einen Hälfte des Werkzeuges auch die andere Hälfte unbrauchbar wird, weil diese Hälften spiegelbildlich aufeinander abgestimmt sind, und die Herstellung der einen Hälfte allein nicht mit der geforderten Genauigkeit der Geometrie des Werkzeuges nachträglich hergestellt werden kann. Eine weitere Gefahr liegt darin, daß bei Beschädigung der einen Hälfte des Werkzeuges auch die zweite Hälfte nicht mehr verwendbar ist, so daß selbst ein kleiner Schaden, wie beispielsweise das Ausbrechen eines Teiles der Profilierung, z. B. eines Segmentzahnes, den Verlust des ganzen Werkzeuges bedeutet (vgl. DE-OS 19 05 949).has a tool bed which is inextricably linked to this profiling. The tool bed with the profiling molded onto it each tool half is inserted in a tool holder, and it is this tool holder on drive means connected, the one, in particular oscillating, movement of the tool holder with that carried by this Allow tool. The geometry of the tool is attached to these tool halves, for which the respective tool bed either erosive and / or machining is processed until the required profiling is on pictured this bed. Since this profiling, in particular to be able to penetrate into the metallic body, must be hardened, this together with its tool bed undergoes a hardening process and, if there is a delay in this, also subjected to post-processing. The production of such tools is, also due to the type of their profiling, extremely complex and prepares large amounts of work during the hardening process and, in many cases, the necessary post-processing Difficulties without the risk of losing the tool, e.g. B. by improper processing or unavoidable Warpage of the metallic parts can always be excluded. It has also been found that, for. B. in the case of improper Production of one half of the tool also makes the other half unusable because these halves are mirror images are matched to one another, and the production of one half alone does not achieve the required accuracy the geometry of the tool can be produced subsequently. Another danger is that if it is damaged one half of the tool and the second half is no longer usable, so that even a small damage, such as for example, breaking out part of the profiling, e.g. B. a segment tooth, the loss of the entire tool means (cf. DE-OS 19 05 949).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für solche Umformungen erforderliches Werkzeug dahingehend weiterzubilden, daß dieses nicht nur einfacher gefertigt und dessenThe invention is based on the object of a for such transformations necessary tool to the effect that this is not only made easier and its
Herstellung verbilligt werden kann, sondern auch austauschbar wird, um selbst bei Beschädigung, z. B. nur eines Teiles einer Hälfte, nicht den Verlust beider Hälften hinnehmen zu müssen und dieses Werkzeug darüber hinaus so auszuführen, daß je nach Art der vorzunehmenden Umformung Bereiche der Profilierung auch zu unterschiedlichen Zeiten während der Umformung des Körpers auf diesen zur Einwirkung kommen.Manufacturing can be cheaper, but also replaceable, even if damaged, e.g. B. only a part one half, not to have to accept the loss of both halves and, moreover, to carry out this tool in such a way that that, depending on the type of deformation to be carried out, areas of the profiling also at different times during the Reshaping of the body come into play on this.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem Werkzeug der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mindestens die Profilierung des Werkzeuges aus einzelnen, die Geometrie des Werkzeuges bildenden Abschnitten zusammengesetzt ist, und daß diese Abschnitte an dem sie haltenden Werkzeugbett angelegt, wie auch an diesem und/oder am Werkzeughalter unverrückbar verspannt sind.According to the invention, this object is achieved with a tool of the type mentioned in that at least the profiling of the tool is composed of individual sections that form the geometry of the tool, and that these sections are placed on the tool bed holding them, as well as on this and / or on the tool holder are tense.
Mit diesen Haßnahmen kann sowohl die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe vorteilhaft gelöst als auch der Vorteil erzielt werden, mit geringem Aufwand und lediglich durch Änderung der das Profil tragenden Abschnitte, unter Beibehaltung des übrigen Werkzeugbettes bzw. Werkzeughalters, auch andere Profile herzustellen, wodurch der Anwendungsbereich des Werkzeuges erweitert wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß selbst bei Bruch- und/oder Verschleiß eines Abschnittes der Profilierung das Werkzeug nicht unbrauchbar wird, sondern durch den Einsatz eines neuen Abschnittes äußerst kostengünstig wieder in Stand gesetzt werden kann. Auch lassen sich einzelne Abschnitte ohne hohe Kosten lagerhalten, so daß bei Beschädigungen an den Werkzeugen sehr schnell Ersatz beschafft werden kann. Ein weiterer Vorteil kann darin gesehen werden, daß die einzelnen Abschnitte, sofern sie nicht jeweils für sich einzeln gefertigt werden, aus einem vorgefertigten Stangenmaterial durch Ablängen herausgearbeitet werden können, wodurch sie wegen der einfacheren Bearbeitung auch genauer gefertigt und somit auch mit geringeren, z. B. Verzahnungs-With these hatreds both the underlying of the invention The task can be solved advantageously and the advantage can be achieved, with little effort and only by changing the sections carrying the profile, while retaining the rest of the tool bed or tool holder, also others Manufacture profiles, whereby the scope of the tool is expanded. Another advantage is that even if a section of the profiling is broken and / or worn, the tool does not become unusable, but rather can be repaired extremely inexpensively by using a new section. Also can Keeping individual sections in stock without high costs, so that replacements can be obtained very quickly if the tools are damaged can be. Another advantage can be seen in the fact that the individual sections, provided they are not each for can be manufactured individually, can be worked out from a prefabricated rod material by cutting to length, whereby they are made more precisely because of the simpler processing and thus also with lower, z. B. Toothing
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fehlern, ausgeführt werden können. Durch den Wegfall des sonst üblicherweise verwendeten, massiven und das Werkzeugbett bildenden, großen Metallteiles wirken sich Wärmebehandlungen kaum auf die einzelnen Abschnitte des Werkzeuges und somit auf dessen Geometrie aus, so daß dieses auch mit engeren Toleranzen gefertigt werden kann, was für Laufverzahnungen für Getriebe u. a., wegen der dort geforderten geringeren Geräusche, sehr wesentlich ist. Die Möglichkeit der Einhaltung enger Toleranzen eröffnet den Weg der breiten Anwendung der Kaltverformung für eine Vielzahl, insbesondere im Fahrzeugbau, verwendeter Antriebs- und Laufteile, da diese mit Werkzeugen dieser Art in den seltensten Fällen einer Nachbehandlung bedürfen, selbst dann nicht, wenn deren gefordertenfail, can be executed. By eliminating the otherwise commonly used, massive tool bed forming, large metal part, heat treatments hardly affect the individual sections of the tool and thus based on its geometry, so that it can also be manufactured with narrower tolerances, what for running gears for gearboxes, among other things, because of the lower noise required there. The possibility of compliance Close tolerances open the way to the broad application of cold forming for a large number, especially in vehicle construction, used drive and running parts, as these with tools of this type in the rarest cases of post-treatment need, even if their required
Toleranzen im L -Bereich liegen. Dies ist besonders für Verzahnungen von großer Bedeutung, die nach herkömmlichen Methoden mehrerer Bearbeitungsvorgänge bedürfen und mit einer spannabhebenden Bearbeitung allein, die Oberflächengüte einer Walzfläche nicht erzielen können.Tolerances are in the L range. This is particularly important for gears which, according to conventional methods, require several machining processes and cannot achieve the surface quality of a rolled surface with machining alone.
Durch die Aufteilung der Werkzeuggeometrie in einzelne Abschnitte ist es ferner möglich, diese an die spezifische Fließ eigenschaft des umzuformenden Körpers bzw. dessen Werkstoffes anzupassen, was bei herkömmlichen Werkzeugen gar nicht oder nur mit sehr großem Aufwand vorgenommen werden kann. Diese Erkenntnis resultiert daraus, daß beispielsweise bei einem Werkzeug mit Innenverzahnung nicht alle Zähne während der Umformung des Körpers gleichmäßig belastet werden, so daß es sich, wie Untersuchungen auch gezeigt haben, anbietet, die stärker belasteten zähne bzw. Abschnitte aus einem anderen Werkstoff ajs die schwächer belasteten Abschnitte herzustellen und diese abschnitte mit einer anderen dem Werkstoff des zu formenden Körpers besser angepaßten Profilierung auszuführen. By dividing the tool geometry into individual sections, it is also possible to adapt them to the specific flow property of the body to be formed or its material to adapt, which is not at all or with conventional tools can only be done with a great deal of effort. This knowledge results from the fact that, for example, with a Tool with internal teeth not all teeth are evenly loaded during the reshaping of the body, so that As studies have also shown, it is advisable to use the more heavily loaded teeth or sections from another Material ajs to produce the less stressed sections and these sections with a different material perform better adapted profiling of the body to be shaped.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung können insbesondere den Unteransprüchen entnommen werden.Further advantageous developments of the invention can in particular be found in the subclaims.
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In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele dere Erfindung am Beispiel eines zum Herstellen von Verzahnungen dienenden Werkzeuges Schematisch dargestellt, ohne daß die Erfindung auf diesen Beispielen allein beschränkt bleibt. Es zeigt:In the drawings are some embodiments of their invention Schematically shown using the example of a tool used to manufacture gears, without the Invention is limited to these examples alone. It shows:
Fig. 1 ein Funktionaprinzip eines Umfürmungsvorgang für ein Stirnrad mit einem innenverzahnten Werkzeug,Fig. 1 shows a functional principle of a Umfürmungsvorgang for a spur gear with an internally toothed tool,
Fig. 2 eine Seitenansicht auf ein von zwei Hälften gebildetes Werkzeug mit einer als Innenverzahnung ausgeführten Geometrie für die Herstellung eines außenverzahnten Zahnrades,2 shows a side view of a tool formed by two halves with an internal toothing Geometry for the production of an externally toothed gear,
Fig. 3 eine Ansicht auf das Werkzeug in der Ebene III-III in Fig. 2, mit auf einer Hälft« kraftschlüssig und auf anderer Hälfte formschlüssig in Umfangsrichtung eingespannten Zahnsegmenten mit zum Teil ausgebrochener Abschlußplatte,3 shows a view of the tool in plane III-III in Fig. 2, with on one half «frictionally and on the other half positively in the circumferential direction clamped tooth segments with partially broken end plate,
Fig. 4 eine Ansicht auf ein Werkzeugbett gemäß Fig. 3, jedoch mit entfernten Verzahnungesegmenten und diese im Bett haltenden Deckplatten und Spannteilen,FIG. 4 shows a view of a tool bed according to FIG. 3, however with removed toothed segments and cover plates and clamping parts holding them in the bed,
Fig. 5 eine Ansicht auf ein loses Zahnsegment mit ebener Basis in Umfangsrichtung dessen Einspannung gemäß Fig. 3 und um 90 gegen diese gedreht für eine übe u/iegend kraftschlüssige Einspannung der Segmente,5 shows a view of a loose tooth segment with a flat base in the circumferential direction according to its clamping Fig. 3 and rotated by 90 against this for a largely frictional clamping of the segments,
Fig. 6 eine Ansicht auf ein loses Zahnsegment mit ebener Basis in Umfangsrichtung dessen Einspannung gem. Fig. 3 für eine überwiegend formschlüssige Einspannung des Segmentes und eine dieses tragende Halterung im Schnitt,Fig. 6 is a view of a loose tooth segment with a flat base in the circumferential direction of its clamping according to. Fig. 3 for a predominantly form-fitting clamping of the segment and a bracket supporting this in section,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht auf eine bearbeitete Zahnstange, aus der einzelne Zahnsegmente nach Ab-Fig. 7 is a perspective view of a machined rack, from which individual tooth segments after removal
längen herausgeschnitten werden, wobei die Zahnsegmente eine ebene Basis aufweisen,lengths are cut out, whereby the tooth segments have a flat base,
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht auf eine bearbeitete Zahnstange, aus der einseine Zahnsegmente nach Ablängen herausgeschnitten werden, wobei die Zahnsegmente eine konkav gewölbte Basis aufweisen,8 is a perspective view of a machined rack, from which one of its tooth segments after cutting to length be cut out, the tooth segments having a concave arched base,
Fig. 9 einen Längsmittelschnitt durch ein Zahnsegment mit dessen an ihm angeformten und in einen Körper bzw. Werkstück sich eindrückenden Zonen, wie Einlaufzone, Bearbeitungszone und Kalibrierzone,9 shows a longitudinal center section through a tooth segment with its molded onto it and in a body or workpiece indented zones, such as entry zone, processing zone and calibration zone,
Fig. 10 eine Anreihiing von Zähnen bzw. Zahnsegmenten für das Herstellen einer geraden Verzahnung in unversetzter Anordnung der Zähne, bzw. Zahnsegmente,10 shows a row of teeth or tooth segments for the production of a straight toothing in an unmatched arrangement of the teeth or tooth segments,
Fig. 11 eine Anreihung von Zähnen bzw. Zahnsegmenten für das Herstellen einer geraden Verzahnung in versetzter Anordnung der Zähne bzw. Zahnsegmente,11 shows a series of teeth or tooth segments for the production of straight teeth in an offset manner Arrangement of teeth or tooth segments,
Fig. 12 eine Anreihung von Zähnen bzw. Zahnsegmenten für das Herstellen einer schrägen Verzahnung in unversetzter Anordnung der Zäjine bzw. Zahnsegmente,12 shows a series of teeth or tooth segments for the production of an oblique toothing in a non-offset arrangement of the teeth or tooth segments,
Fig. 13 eine Ahreihung von Zähnen bzw. Zahnsegmenten für das Herstellen einer schragen Verzahnung in versetzter Anordnung der Zähne bzw. Zahnsegmente und13 shows a series of teeth or tooth segments for the production of angled toothing in a staggered arrangement of the teeth or tooth segments and
Fig. 14 eine Anreihung von Zähnen bzw. Zahnsegmenten für das Herstellen einer schrägen Verzahnung in versetzter Anordnung der Zähne bzw. Zahnsegmente, wobei diese nach Art einer Sandwich-Bauweise angeordnet sind.14 shows a series of teeth or tooth segments for producing angled toothing in an offset manner Arrangement of the teeth or tooth segments, these being arranged in the manner of a sandwich construction are.
Das Werkzeug 1 cjemäG der Erfindung zum Umformen von insbesondere metallischen Körpern 2, wie Stahl, Messing u, a., wirdThe tool 1 cjemäG of the invention for forming in particular metallic bodies 2, such as steel, brass, etc., is
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im wesentlichen von einem Werkzeugbett 3 und mehreren, jeweils Teile einer Geometrie des Werkzeuges aufweisenden Abschnitten 4 gebildet, von denen jeder Abschnitt einen Teil einer auf den Körper zu übertragenden Profilierung aufweist.essentially of a tool bed 3 and several, respectively Parts of a geometry of the tool having sections 4 formed, of which each section is a part has a profile to be transferred to the body.
Die Profilierung, die gemäß der hier dargestellten Ausführung als eine Verzahnung ausgebildet ist, ist aus einer Reihe einzelner Abschnitte 4 zusammengesetzt, die in ihrer Gesamtheit die dem Körper 2 aufzuzwingende Geometrie des Werkzeuges 1 bilden. Die Geometrie eineä solchen Werkzeuges 1 wird dem Körper 2 dadurch aufgezwungen, daß das Werkzeug gegen den Körper gepreßt wird und dieses während seiner Pressung gegen den Körper zusätzlich zu diesem, vorzugsweise oszilierend, bewegt wird. Diese auf den Körper 2 einwirkenden Maßnahmen aus Pressen und Bewegen dds Werkzeuges 1 am Körper bewirken, daß die Profilierung des Werkzeuges allmählich in den Körper eindringt und dort durch Auffließen des seitlich des eindringenden Werkzeuges b2w. Abschnittes 4 in das Material des Werkstückes bzw. Körpers nach außen sich allmählich bewegenden Werkstoffes zur gewünschten Profilierung, d. h. Übertragung der Geometrie des Werkzeuges auf den Körper, ausbildet. Um dabei die Geometrie des Werkzeuges 1 einerseits möglichst rasch auf den Körper 2 zu übertragen und andererseits diese Geometrie mit möglichst geringen Fehlern am Körper abzubilden, wird der Körper von zwei spiegelbildlichen Werkzeughälften gleichzeitig bearbeitet, mit der Maßgabe, daß die Profilierungen an diesen Hälften auch gleichzeitig an der jeweiligen Wirkstelle am Körper in diesen eindringen. Während des Eindringens der jeweiligen Profilierung der einen Werkzeughälfte in den Körper 2 dringt die andere, in der Kraftebene entgegengesetzte Profilierung der anderen Werkzeughälfte ebenfalls gleichzeitg in den Körper ein, so daß in der jeweiligen im Einsatz sich befindenden Kraftebene X liegende Profilierung, z. B. Zahn auf Zahn, jedoch mit dem dazwischen liegenden Körper sich gegenüber stehen. Selbst die oszilierenden Bewegungen der Werkzeughälften sind so aufeinander abgestimmt, daß die gleichzeitig in den Körper 2The profiling, according to the design shown here is designed as a toothing, is composed of a number of individual sections 4, which in their The entirety of the geometry of the tool 1 that is to be imposed on the body 2. The geometry of such a tool 1 is forced onto the body 2 in that the tool is pressed against the body and the latter during its pressing is moved against the body in addition to this, preferably in an oscillating manner. These act on the body 2 Measures from pressing and moving dds tool 1 on Bodies have the effect that the profile of the tool gradually penetrates into the body and there by flowing up the to the side of the penetrating tool b2w. Section 4 in the material of the workpiece or body to the outside gradually moving material to the desired profile, d. H. Transfer of the tool geometry to the Body, trains. In order to transfer the geometry of the tool 1 to the body 2 as quickly as possible and on the other hand, to map this geometry with the least possible errors on the body, the body is made of two mirror images Machined tool halves at the same time, with the proviso that the profiles on these halves also at the same time penetrate into this at the respective point of action on the body. During the penetration of the respective profiling one half of the tool penetrates the body 2, the other, in the plane of force, the opposite profile of the other The tool half is also inserted into the body at the same time, so that in the respective force level in use X horizontal profiling, e.g. B. Tooth on tooth, but with the body in between face each other. Self the oscillating movements of the tool halves are coordinated in such a way that they simultaneously enter the body 2
eindringenden Profilierungen in der jeweils gleichen Kraftebene X liegen und somit auch diese gleichzeitig in den Körper eindringen. Der Bewegungsablauf der jeweiligen Werkzeughälfte ist in Fig. 1 angedeutet, wobei hier erkennbar wird, daß das Werkzeug 1 durch seine besondere Bewegungsart auf dem Körper 2 "rollend" sich abwälzt.penetrating profiles in the same force level X lie and thus these also penetrate the body at the same time. The sequence of movements of the respective mold half is indicated in Fig. 1, it can be seen here that the tool 1 due to its particular type of movement the body 2 rolls off "rolling".
Das Werkzeug 1 selbst, welches mit der jeweils gewünschten und auf den Körper 2 zu übertragenden Geometrie ausgestattet ist, wird vorzugsweise von zwei spiegelbildlichen Werkzeughälften gebildet, von denen jede das Werkzeugbett 3 mit an diesem angebrachten Zahnsegmenten 5 aufweist und beide Werkzeughälften zumindest gemeinsam vprgefertigt und anschließend voneinander getrennt werden. Die Zahnsegmente 5, von denen jedes wiederum einen Abschnitt 4 der Geometrie des Werkzeuges 1 bildet, sind mit einem Teil der Gesamtprofilierung ausgestattet und gemäß der hier gezeigten Ausführung als Teile einer Geradverzahnung ausgeführt. Die einzelnen Zahnsegmente 5, die bei Ausführung des Werkzeuges 1 mit Innenverzahnung, keilförmig ausgeführt sind, stützen sich vorzugsweise über Zwischenglieder 6 auf dem Werkzeugbett 3 ab, und sie sind in Umfangsrichtgng mittels Spannmitteln 7 gehalten. Die Spannmittel 7, die vorzugsweise keilförmig ausgeführt sein können, sind mit dem Werkzeugbett 3 verbindbar und lassen sich von diesem aus, z. B. mittels Schraubmitteln 8, so einstellen, daß sie in Umfangsrichtung die Verspannung der Zahnsegmente 5 bewirken. In besonderen Ausführungsarten des Werkzeuges 1 können zum Zwecke des Verspannens der Zahnsegmente 5 Abschlußplatten 9 oder Joche am Werkzeugbett 3 angebracht sein, gegen die das jeweilige Spannmittel 7 sich zusätzlich abstützen kann. In solchen Fällen ist es von Vorteil, das jeweilige Spannmittel 7 keilförmig auszuführen und dieses vom Werkzeugbett 3 aus in Richtung des Kreismittelpunktes M des Werkzeuges 1 so lange zu verschieben, bis das sich gegen die Abschlußplatte 9 und das Zahnsegment 5 sich abstützende Spannmittel 7 die Verspannung der Zahnsegmente in UmfangsrichtungThe tool 1 itself, which is equipped with the geometry desired in each case and to be transferred to the body 2 is, is preferably formed by two mirror-image tool halves, each of which the tool bed 3 with This has attached tooth segments 5 and both tool halves at least together vprgeufactured and then separated from each other. The tooth segments 5, each of which in turn is a section 4 of the geometry of the tool 1 forms, are equipped with a part of the overall profile and according to the embodiment shown here as parts a straight toothing executed. The individual tooth segments 5, which when tool 1 is designed with internal teeth, Are wedge-shaped, are preferably supported via intermediate links 6 on the tool bed 3, and they are held in the circumferential direction by means of clamping means 7. The clamping devices 7, which can preferably be wedge-shaped, can be connected to the tool bed 3 and can be removed from this from, z. B. by means of screw means 8, set so that they the bracing of the toothed segments in the circumferential direction 5 effect. In special embodiments of the tool 1, 5 end plates can be used for the purpose of bracing the toothed segments 9 or yokes can be attached to the tool bed 3, against which the respective clamping means 7 are additionally supported can. In such cases, it is advantageous to make the respective clamping means 7 wedge-shaped and this from To move tool bed 3 from in the direction of the center of the circle M of the tool 1 until it is against the End plate 9 and the toothed segment 5 supporting clamping means 7 the bracing of the toothed segments in the circumferential direction
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bewirkt hat. Die Zwischenglieder 6, die analog den Zahnsegmenten 5 ebenfalls in Umfangsrichtung verspannt werden, bilden mit den Zahnsegmenten eine fest.e Einheit, so daß sie mit dazu beitragen, die Verformungskraft vom Werkzeugbett 3 auf die Zahnsegmente zu übertragen. Auf die Anwendung dieser Zwischenglieder 6 kann aber auch verzichtet u/erden, dies besonders dann, wenn das Werkzeug 1 zur Verformung von Körpern 2 mit geringerem Umfang eingesetzt wird, und die Anwendung dieser Zwischenglieder die verformende Geometrie des Werkzeuges verteuern würde. Bei solchen kleineren Werkzeugen 1 empfiehlt es sich daher, jedes Zahnsegment 5 etwas langer auszuführen und dieses mit dessen Basis 10 direkt auf dem Werkzeugbett 3 abzustützen.has caused. The intermediate links 6, which are also clamped in the circumferential direction analogously to the toothed segments 5, form with the tooth segments a firm.e unit, so that they contribute to the deformation force of the tool bed 3 to be transferred to the tooth segments. The use of these intermediate links 6 can, however, also be dispensed with, this especially when the tool 1 is used for deforming bodies 2 with a smaller circumference, and the application these intermediate links would make the deforming geometry of the tool more expensive. With such smaller tools 1 it is therefore advisable to run each tooth segment 5 a little longer and this with its base 10 directly on the Support tool bed 3.
Um die Zahnsegmente 5 auch in axialer Richtung verspannen zu können, ist das Werkzeugbett 3 an seiner einen Seite mit einem Ringbund 11 und an seiner anderen Seite mit einer Deckplatte 12 ausgestattet, welche z. B. mittels Schrauben 13, nach Einlegen der Zahnsegmente 5 in das Werkzeugbett 3 an dieses befestigt wird und entsprechend ihrer Befestigung zur axialen Verspannung der Zahnsegmente und soweit solche vorhanden, auch der Zwischenglieder 6, beiträgt. Die Befestigung der Deckplatte 12 und/oder der Abschlußplatten 9 kann mittels der Schrauben 13, 14 oder anderer, äquivalenter Befestigungsmittel, wie Spannbolzen u. a., erfolgen. In besonders gelagerten Fällen kann es auch von Vorteil sein, die einzelnen Zahnsegmente 5 oder deren Zwischenglieder 6 mit Führungsbacken 15 zu versehen, und für diese Führungsbacken Führungsbahnen 16 am Werkzeugbett 3 anzubringen (vgl. Fig. 3 und 6). Solche Führungsbahnen 16 können an sich bekannte Schwalbenschwanzführungen sein, in denen entsprechend profilierte Führungsbacken 15 gleitend geführt werden können. Eine solche Befestigung der Zahnsegmente 5 über deren Führungsbacken 15 an den Führungsschienen 16 würde eine einfachere Ausrichtung der einzelnen Zahnsegmente ermöglichen und zudem diese am Werkzeugbett 3 besser halten, so daß sie insbesondere bei Ausbrechen eines Zahnsegmentes nicht herausfallen können, was gegebenenfalls nachteilige Folgen für das gesamte Werkzeug 1 haben könnte.In order to be able to clamp the toothed segments 5 also in the axial direction, the tool bed 3 is with one side an annular collar 11 and equipped on its other side with a cover plate 12 which, for. B. by means of screws 13, after inserting the toothed segments 5 in the tool bed 3 is attached to this and according to their attachment contributes to the axial bracing of the toothed segments and, if they exist, also of the intermediate links 6. The attachment the cover plate 12 and / or the end plates 9 can by means of the screws 13, 14 or other equivalent fastening means, such as clamping bolts and others. In special cases it can also be advantageous to use the to provide individual tooth segments 5 or their intermediate links 6 with guide jaws 15, and for these guide jaws To attach guideways 16 to the tool bed 3 (see. Fig. 3 and 6). Such guideways 16 can be known per se Be dovetail guides in which appropriately profiled guide jaws 15 can be slidably guided. Such a fastening of the toothed segments 5 via their guide jaws 15 on the guide rails 16 would be simpler Alignment of the individual tooth segments enable and also hold them better on the tool bed 3, so that they in particular when a tooth segment breaks out, which can have negative consequences for the entire tool 1 could have.
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Die Zahnsegmente 5 selbst können entsprechend der ihnen zu gebenden Konfiguration in Verbindung mit der Geometrie des Werkzeuges 1 verschieden ausgeführt werden, wie etwa in Fig. 5 und 6 als einfache Geradverzahnung oder nachlaufende Geradverzahnung gemäß Fig. 11 oder auch als Schrägverzahnung gemäß den Fig. 12 bis 14. Die Art der Profilierung der Zahnsegmente 5 wird vielfach nur eine Frage der Geometrie des Werkzeuges 1, kaum aber eine Frage der Herstellbarkeit und Funktion des Werkzeuges sein. Somit lassen sich verschiedene Konfigurationen für vorgegebene Geometrien von Werkzeugen 1 herstellen, wobei die Gesamtgeometrie sich in den einzelnen Profilierungen niederschlägt und diese Gesamtgeometrie in diesen aufgeteilt wird.The tooth segments 5 themselves can according to them giving configuration in connection with the geometry of the Tool 1 are designed differently, such as in Fig. 5 and 6 as simple straight teeth or trailing straight teeth according to FIG. 11 or also as helical gearing according to FIGS. 12 to 14. The type of profiling of the tooth segments 5 is often only a question of the geometry of the tool 1, but hardly a question of manufacturability and Function of the tool. This means that different configurations can be made for given tool geometries 1, the overall geometry being reflected in the individual profiles and this overall geometry is divided into these.
Umfangreiche Untersuchungen haben ergeben, daß entsprechend dem Bewegungsablauf des Werkzeuges 1 einerseits und dem unterschiedlichen Einschnitt dessen Profilierungen in den Körper 2 andererseits es nicht erforderlich ist, beispielsweise alle Zahnsegmente 5 aus einem gleichen, gehärteten Werkstoff herzustellen, da einzelne Zahnsegmente nicht in die noch unverformte Materialzone des Körpers, sondern in eine schon vorgeformte Zone· eindringen. Aus dieser überraschenden Erkenntnis resultiert auch der entsprechende Versatz 10 der Zahnsegmente 5 gemäß Fig. 11 und 14, nämlich diese mit einer solchen Arbeitsfläche zu versehen, die eine Einlaufzone 18, eine Bearbeituncjszone 19 und eine Kalibrierzone 20 gemäß Fig. 9 aufweist.Extensive studies have shown that according to the sequence of movements of the tool 1 on the one hand and the different Incision whose profiles in the body 2 on the other hand it is not necessary, for example to produce all tooth segments 5 from the same, hardened material, since individual tooth segments are not in the as yet undeformed Material zone of the body, but rather penetrate into an already preformed zone. From this surprising finding also results in the corresponding offset 10 of the tooth segments 5 according to FIGS. 11 and 14, namely these with a to provide such a work surface that has an inlet zone 18, a processing zone 19 and a calibration zone 20 according to FIG Fig. 9 has.
Bei der Herstellung der einzelnen, geradverzahnten Zahnsegmente 5 wird so vorgegangen, daß zuerst eine Stange 21 spannend und mit einer Außenverzahnung gefertigt wird, die auf ihrer gesamten Länge das Profil der Geometrie des gewünschten Werkzeuges 1 aufweist. Diese Stange 21, die zwar nach Art einer Aussenverzahnung bearbeitet wird, hat das Profil einer Innenverzahnung, welche später auf den zu verformenden Körper 2 übertragen werden soll. Nach Fertigstellung dieserIn the manufacture of the individual, straight-toothed toothed segments 5, the procedure is that a rod 21 is first tensioned and is manufactured with an external toothing, which over its entire length the profile of the geometry of the desired Has tool 1. This rod 21, which is processed in the manner of an external toothing, has the profile an internal toothing, which is later to be transferred to the body 2 to be deformed. After completing this
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außenverzahnten Stange 21 werden die einzelnen Zahnsegmente 5 von dieser Stange abgesägt, wobei diese Segmente exakt die gleiche Profilierung, die zur gesamten Cieomentrie des Werkzeuges 1 führt, im einzelnen aufweisen. Je nach Wahl des Einsatzes dieser Zahnsegmente 5 in das Werkzeugbett 3, also mit oder ohne Zwischengliedern 6, können die Zahnsegmente entweder mit einer geraden Basis lOgemäß Fig» 7 oder mit einer gekrümmten Basis 22 gemäß Fig. 8 ausgeführt sein. Bei Anwendung der Zwischenglieder 6 ist die für das Einsetzen der Zahnsegmente 5 in das Werkzeugbett 3 erforderliche, gekrümmte Basis 22 am jeweiligen Zwischenglied selbst vorgesehen. Die Zwischenglieder 6, die als Vielecke ausgeführt werden können, können wie die Zahnsegmente 5 ebenfalls von einer vorgefertigten Stange abgesägt werden, wobei je nach Qualität dieser Zwischenglieder die Stange vorher entsprechend bearbeitet und vergütet werden kann. Dieses vorherige Bearbeiten der Stangen 21 für die Zahnsegmente 5 und gegebenenfalls die Zwischenglieder 6 hat insbesondere bei Wärmebehandlung den Vorteil, daß selbst ein sich einstellender Wärmeverzug durch einfaches Nachschleifen des Profils ausgeglichen werden kann. Bei dieser getrennten Herstellung der Zahnsegmente 5 und gegebenenfalls der Zwischenglieder 6 werden das Werkzeugbett 3 und dessen Deck- und Abschlußplatten 12, 9 nebst Spannmitteln 7 lediglich durch Spannabhebung bearbeitet und somit einer Wärmebehandlung nicht mehr unterzogen. Die Zahnsegmente 5 selbst können, wenn die Genauigkeit der herzustellenden Geometrie am Körper 2 es erfordert, nach deren Ablängen zusammengespannt und gemeinsam auf das Maß des gewünschten Profils nächgeschliffen werden.externally toothed rod 21, the individual tooth segments 5 are sawn off from this rod, these segments being exactly the the same profile that corresponds to the overall geometry of the tool 1 leads, have in detail. Depending on the choice of the use of these tooth segments 5 in the tool bed 3, so with or without intermediate links 6, the toothed segments can either have a straight base 10 according to FIG. 7 or with a curved base 22 according to FIG. 8. When using the intermediate links 6 is the one for the insertion of the toothed segments 5 required in the tool bed 3, curved base 22 is provided on the respective intermediate member itself. the Intermediate members 6, which can be designed as polygons, can, like the toothed segments 5, also from a prefabricated one Rod are sawn off, depending on the quality of these intermediate links, the rod previously processed accordingly and can be remunerated. This prior processing of the rods 21 for the toothed segments 5 and, if necessary, the intermediate links 6 has the advantage, particularly in the case of heat treatment, that even a thermal distortion that occurs is caused by simple regrinding of the profile can be compensated for. In this separate production of the tooth segments 5 and possibly the intermediate members 6, the tool bed 3 and its cover and end plates 12, 9 together with clamping means 7 processed only by removing the tension and thus no longer subjected to heat treatment. The tooth segments 5 themselves can, if the accuracy of the geometry to be produced on the body 2 so requires, clamped together according to their cutting to length and then ground together to the size of the desired profile.
Analog der Herstellung der geradverzahnten Zahnsegmente 5 verläuft auch die Herstellung der schrägverzahnten Zahnsegmente, so daß auf diese hier nicht ausführlich eingegangen zu werden braucht. Lediglich die Bearbeitungsart unterscheidet sich dadurch, daß im Gegensatz zur Geradverzahnung, bei der z. B. mit einer Drahterodiermaschine gearbeitet werden kann, hier vorzugsweise eine Senkelektrode verwendet wird,The manufacture of the helical toothed segments is analogous to the manufacture of the straight toothed segments 5, so that this need not be dealt with in detail here. Only the type of processing differs characterized in that, in contrast to the straight teeth, in which z. B. be worked with a wire EDM can, here preferably a sinking electrode is used,
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sofern nicht diese Verzahnungen ohnehin spanabhebend, \i/ie dies allgemein üblich ist, hergestellt werden.unless these gears are machined anyway, \ i / ie this is common practice.
Was die Versetzung 17 und somit deren Grad Δ X der einzelnen ' Zahnsegmente 5 in axialer Richtung anbelangt, so wird diese so vorgenommen, daß dem unterschiedlichen Eindringen der einzelnen Flanken der Zahnsegmente am Umfang des zu verformenden Werkstückes bzw. Körpers 2 Rechnung getragen wird. Die Größe der Versetzung 17, d. h. Δ Χ,resultiert dabei aus dem Durchmesserverhältnis "Teilkreis 23 Werkstück (Körper 2) - Teilkreis 24 Werkzeug 1".Diese gleiche Aussage gilt sowohl für geradverzahnte, wie auch schrägverzahnte Zahnsegmente 5 gleichermaßen, wie dies auch insbesondere in den Fig. 12 und 13 dargestellt ist.As for the dislocation 17 and thus its degree .DELTA.X of the individual 'Toothed segments 5 is concerned in the axial direction, this is done so that the different penetrations the individual flanks of the tooth segments on the circumference of the workpiece or body 2 to be deformed is taken into account. The size of the dislocation 17, i.e. H. Δ Χ, results from the diameter ratio "pitch circle 23 workpiece (Body 2) - pitch circle 24 tool 1 ". This same statement applies to both straight and helical teeth Tooth segments 5 in the same way, as is also shown in particular in FIGS. 12 and 13.
Wie oben ausgeführt wurde, ist die. Geometrie eines jeden Zahn segmentes 5 in eine Einlaufzone.18, eine Bearbeitungszone 19 und eine Kalibrierzone 20 unterteilt. Die fließtechnischen Eigenschaften eines speziellen Werkstoffes können es erfordern, daß z. B. die Einlaufzone 18 eine spezielle Geometrie bzw. Profilierung erhält. Das gleiche kann auch für die Bearbeitungs- wie Kalibrierzone 19 bzw. 20 gelten. Um dem Rechnung zu tragen, wird nach einer Ausführung der Erfindung das einzelne, vollkommene Zahnsegment 5 in drei Einzelteile, nämlich Einlaufzone 18, Bearbeitungszone 19 und Kalibrierzone 20, unterteilt, die voneinander durch Durchsägen getrennt werden. Dadurch kann jedes Zahnsegment 5 noch besser seinen speziellen Anforderungen gerecht werden. Diese Bauweise der einzelnen Zahnsegmente soll kurz '»Sandwich-Bauweise" genannt werden. In Fällen, in denen auch eine axiale Versetzung 17 ( Δ X) gefordert wird, kann dem durch diese Sandwich-Bauweise einfach Rechnung getragen werden. Ein solcher Werkzeugaufbau kann besonders dort eingesetzt werden, wo äußerst vari abel das unterschiedliche Fließverhalten unterschiedlicher Werkstoffe berücksichtigt werden muß oder wo leichter anpaßbare Werkzeuge 1 für eine Vielzahl von Anwendungsfällen bereitgestellt werden müssen.As stated above, the. Geometry of each tooth segmentes 5 in an inlet zone. 18, a processing zone 19 and a calibration zone 20 divided. The flow technical Properties of a special material may require that, for. B. the inlet zone 18 has a special geometry or profiling receives. The same can also be done for the machining like calibration zone 19 or 20 apply. In order to take this into account, according to one embodiment of the invention individual, perfect tooth segment 5 in three individual parts, namely inlet zone 18, processing zone 19 and calibration zone 20, which are separated from each other by sawing through. As a result, each tooth segment 5 can be even better meet special requirements. This construction of the individual tooth segments is called "sandwich construction" for short will. In cases in which an axial offset 17 (Δ X) is also required, this sandwich construction can do this can simply be taken into account. Such a tool structure can be used especially where extremely variable Abel the different flow behavior of different materials must be taken into account or where more easily adaptable Tools 1 provided for a variety of applications Need to become.
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Analog der hier gegebenen Darstellung für das Herstellen von Verzahnungen an Körpern 2 bzw. Werkstücken können in gleicher Weise Werkzeuge 1 für das Herstellen von insbesondere zylindrischen Laufflächen, wie Achsen u. a., ausgelegt und hergestellt werden. Solche Werkzeuge 1 können besonders dann zweckmäßig sein, wenn auf einen Körper 2 Laufflächen unterschiedlicher Durchmesser und/oder Geometrie angeformt werden müssen und diese Laufflächen vorzugsweise in einem Durchlauf des Körpers durch das Werkzeug hergestellt werden sollen, Die Unterteilung der Geometrie des Werkzeuges 1 in einzelne, profilierte Abschnitte 4 schließt auch nicht aus, daß statt der hier verwendeten, gewölbten Werkzeuge auch gerade Werkzeuge vorgesehen, und die der Verformung dienenden Abschnitte bzw. einzelnen Profilteile auch in einer Ebene hintereinander angeordnet werden können.Analogous to the illustration given here for the production of Toothings on bodies 2 or workpieces can in the same way tools 1 for the production of, in particular, cylindrical ones Running surfaces, such as axles and others, are designed and manufactured. Such tools 1 can especially then be expedient if 2 running surfaces of different diameters and / or geometry are formed on a body must and these running surfaces should preferably be produced in one pass of the body through the tool, The subdivision of the geometry of the tool 1 into individual, profiled sections 4 does not preclude that instead The curved tools used here also provide straight tools, and the sections used for deformation or individual profile parts can also be arranged one behind the other in one plane.
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me/schTue - 15
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8130 | Withdrawal |