DE3234771C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstel­ len einer Schrägverzahnung an einem dünnwandigen Werk­ stück gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf eine Vorrichtung für ein derartiges Verfahren.

Bekannte Herstellungsverfahren für Schrägverzahnungen sind z. B. Formfräsen, Wälzfräsen, Wälzstoßen oder Wälzho­ beln. Alle diese spanenden Verfahren sind zweitaufwendig und aufgrund der benötigten Spezialmaschinen auch kosten­ aufwendig. Beim Wälzstoßen, beispielsweise, führt das Werkzeug eine aus Längs- und Drehbewegungen zusammenge­ setzte Bewegung aus, während das Werkstück eine Drehbewe­ gung ausführt. Die Verzahnung wird dabei längs des Um­ fangs in mehreren Arbeitshüben fertiggestellt, während Werkzeug und Werkstück Abwälzbewegungen ausführen. Die Bewegungsabläufe werden dabei über sehr aufwendige kine­ matische Kopplungen der Antriebsvorrichtungen bestimmt.

Aus der US-PS 34 92 917 ist es darüber hinaus bereits be­ kannt, Außenverzahnungen bei Zahnrädern mittels eines Räumverfahrens bzw. einer Räumvorrichtung herzustellen. Bei der bekannten Räumvorrichtung ist ein Räumwerkzeug drehbar an einem Pressenstempel angeordnet. Ein Werkstück ist drehfest auf einem Werkstückträger befestigbar. Beim Arbeitshub des Pressenstempels wird dem Räumwerkzeug mit­ tels einer Kurvenführung eine Drehbewegung aufgezwungen. Abgesehen davon, daß mit dieser Räumvorrichtung nur Außenschrägverzahnungen herstellbar sind, ist die Vor­ richtung sehr aufwendig und teuer. Auch der Herstellungs­ vorgang selbst ist kompliziert und verteuert damit das Endprodukt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein ko­ stengünstiges und vielseitig einsetzbares Herstellungs­ verfahren und eine Vorrichtung für Schrägverzahnung dünn­ wandiger Werkstücke zu schaffen, durch die mit einfachen Mitteln große Stückzahlen in kurzer Zeit gefertigt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patent­ anspruch 1 bzw. 7 kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Das Werkstück wird dabei vorteilhaft in einem kurzen, nur wenig mehr als die Werkstückdicke betragenden Arbeitshub fertig bearbeitet. Das Schnittprofil ist komplementär zum Profil der Schrägverzahnung ausgebildet. Ein Stanzwerk­ zeug mit einem derartigen Schnittprofil, das z. B. bei ei­ ner Innenverzahnung im wesentlichen dem Profil eines ent­ sprechenden außenverzahnten Zahnrades entspricht, ist einfach und kostengünstig herzustellen. Durch die Führung des Werkzeugs bzw. des Werkstücks ist keine aufwendige kinematische Kopplung von Antriebseinrichtungen notwendig.

Zwar ist es aus der DE-PS 9 51 145 bekannt, Verzahnungen durch Stanzschneiden herzustellen. Mit diesem bekannten Verfahren lassen sich jedoch nur Geradverzahnungen her­ stellen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, daß das Werkzeug die schraubenförmige Bewegung ausführt.

Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung des Ver­ fahrens wird während der Herstellung der Verzahnung eine ringförmige, in geringem Abstand zum Fußkreis der Verzah­ nung angeordnete Vertiefung in eine Oberfläche der Wand des Werkstücks eingepreßt, vorteilhafterweise in die Oberfläche, die dem Werkzeug abgewandt ist. Maßgenauig­ keit und Fertigungsgüte werden dadurch auf einfachste Art verbessert.

Eine einfache Zentriermöglichkeit wird dadurch geschaf­ fen, daß am Werkstück vor der Herstellung der Verzahnung die dem Kopfkreis der Verzahnung entsprechende Kontur ge­ formt wird.

Eine einfach aufgebaute Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dadurch geschaffen, daß das Werkstück ein Stanzschneidwerkzeug ist, und daß eine Werkstück-Spannvorrichtung vorgesehen ist, die vom Gegen­ halter und von einem die Führungseinrichtung tragenden Teil gebildet ist.

Eine derartige Vorrichtung besteht aus wenigen bewegten Teilen, ist einfach zu bedienen und nicht anfällig gegen Störungen. Zum Antrieb der bewegten Teile kann eine belie­ bige, für eine Stanzvorrichtung geeignete Antriebsmaschine verwendet werden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung ist als Füh­ rungseinrichtung in einer Führungsplatte eine Schrägver­ zahnung vorgesehen, die im wesentlichen der herzustellenden Schrägverzahnung entspricht. Durch die Vielzahl der Führungs­ flächen ist eine sichere Führung des Schneidstempels und damit eine maßgenaue Fertigung gewährleistet.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß die Öffnung im Gegenhalter mit einer Schrägverzahnung versehen ist, die im wesentlichen der herzustellenden Schrägverzahnung entspricht.

Besonders vorteilhaft ist es, an dem Gegenhalter und/oder der Führungsplatte eine ringförmige Erhebung mit sich verjün­ gendem Querschnitt anzuordnen, die den Fußkreis der Verzah­ nung in geringem Abstand umgibt.

Zur Erleichterung der Zentrierung des Werkstücks ist es vor­ teilhaft, daß eine Zentriereinrichtung vorgesehen ist, die mit dem Kopfkreisdurchmesser der am Werkstück vorgesehenen Verzahnung zusammenwirkt. An dem Werkstück kann damit vor dem Einbringen in die Vorrichtung bei einer Innenverzahnung eine Öffnung mit dem Kopfkreisdurchmesser angebracht werden; bei einer Außenverzahnung kann das Werkstück als kreisförmige Scheibe mit dem Kopfkreisdurchmesser als Außendurchmesser ausgebildet sein.

Zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen Herstellungs­ verfahrens dient die einzige Figur der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gezeigt ist.

Die Vorrichtung umfaßt ein insgesamt mit 1 bezeichnetes, feststehendes Unterteil und ein Oberteil 2. Das Oberteil 2 ist beim Arbeitshub durch eine an ihm angreifende Kraft auf das Unterteil zu bewegbar.

Das Unterteil 1 hat einen topfförmigen, nach oben offenen Rahmen 3, an dessen Boden ein Gegenhalter 4 befestigt ist, und dessen Lagerfläche nahe der Öffnung des Rahmens 3 angeordnet ist. Am bezüglich der Zeichnung oberen Ende des Rahmens 3 ist eine mit dem Oberteil 2 verbundene Führungsplatte 5 angeord­ net. Führungsplatte 5 und Gegenhalter 4 haben bei nicht wir­ kender Kraft einen Abstand zueinander, der nur wenig größer ist als die Werkstückdicke. Zwischen den sich gegenüberlie­ genden Flächen von Gegenhalter 4 und Führungsplatte 5 ist das Werkstück drehfest einspannbar. Gegenhalter 4 und Führungs­ platte 5 haben Öffnungen 12, 13 mit einem Profil, das bis auf ein Bewegungsspiel wie das Profil der herzustellenden In­ nen-Schrägverzahnung ausgebildet ist.

Das Oberteil 2 weist eine mit einer Lagerplatte 7 verbundene Deckplatte auf, auf die die im wesentlichen der Summe aus Schnittkraft und Spannkraft entsprechende Kraft aufgebracht wird. Die Lagerplatte 7 hat eine Lagerstelle 8 zur axialen Lagerung des Schneidstempels 9. Die Lagerstelle 8 befindet sich in einer dem Unterteil 1 zugewandten Ausnehmung der La­ gerplatte 7 und ist als Axial-Kugellager ausgebildet, so daß der Schneidstempel 9 um seine Längsachse drehbar ist. Mit der Lagerplatte 7 ist die Führungsplatte 5 drehfest, aber axial um einen Weg, der mindestens gleich dem Arbeitshub ist, ver­ schieblich verbunden. Zwischen Führungsplatte 5 und Lager­ platte 7 sind elastische Elemente 10 angeordnet, die beim Ar­ beitshub durch die auf die Deckplatte aufgebrachte Kraft vor­ gespannt werden und die bei nicht aufgebrachter Kraft durch ihre Entspannung den Abstand zwischen den beiden Platten bis zum Wirksamwerden einer axialen Verriegelung zwischen den Platten vergrößern.

In einer Bohrung in der Lagerplatte 7 ist der Schneidstempel 9 mit seinem einem Ende radial geführt und gegen eine Rela­ tivbewegung zur Lagerplatte 7 in axialer Richtung durch eine Verschraubung gesichert. Das andere, die Schnittkante 11 auf­ weisende Ende des Schneidstempels 9 ist in einer mit der Boh­ rung fluchtenden Öffnung 12 der Führungsplatte 5 geführt. Dazu weist der Endabschnitt des Schneidstempels 9 eine Außen-Schrägverzahnung und die Öffnung 12 eine Innen-Schräg­ verzahnung auf, wobei die beiden Verzahnungen mit Bewegungs­ spiel zueinander komplementär sind. Die Innen-Schrägverzah­ nung in der Führungsplatte 5 entspricht im wesentlichen der herzustellenden Schrägverzahnung des Werkstücks 6.

Der Schneidstempel 9 hat in seinem mittleren Bereich einen Bund 14, mit dem er am unteren Ring des Axial-Kugellagers an­ liegt. Die über die Deckplatte auf die Lagerplatte 7 aufge­ brachte Kraft wird über das Axial-Kugellager 14 auf den Schneidstempel 9 übertragen und steht nach Abzug der Spann­ kraft und der Kraft zum Zusammendrücken der elastischen Ele­ mente 10 als Schnittkraft an der Schnittkante 11 des Schneid­ stempels 9 zur Verfügung. Die axiale Länge des Schneid­ stempels 9 ist so gewählt, daß bei nicht wirkender Kraft, d. h. bei größtmöglichem, durch die Entspannung der ela­ stischen Elemente 10 bewirktem Abstand zwischen Lagerplatte 7 und Führungsplatte 5, die Schnittkante 11 sich innerhalb der Öffnung 12 der Führungsplatte 5 befindet.

Der Verfahrensablauf wird zunächst bei nicht wirkender Kraft, d. h. vor Beginn des Arbeitshubs, betrachtet; dabei haben La­ gerplatte 7 und Führungsplatte 5 den größtmöglichen Abstand zueinander, die Schnittkante 11 des Schneidstempels 9 be­ findet sich innerhalb der Führungsplatte 5 und die Führungs­ platte 5 wird nicht gegen den Gegenhalter 4 gedrückt und weist den voreingestellten Abstand zu diesem auf, der größer ist als die Werkstückdicke.

Nach Einbringen des Werkstücks 6 in den Zwischenraum zwischen Führungsplatte 5 und Gegenhalter 4 wird die Kraft auf die Lagerplatte 7 aufgebracht. Lagerplatte 7 und Führungsplatte 5 werden nach unten bewegt und pressen unter gleichzeitigem Zu­ sammendrücken der elastischen Elemente 10 das Werkstück 6 mit der Spannkraft auf den Gegenhalter 4. Unter weiterem Zusam­ mendrücken der elastischen Elemente 10 tritt die Schnitt­ kante 11 des Schneidstempels 9 aus der Führungsplatte 5 aus und schneidet die herzustellende Innen-Schrägverzahnung. Wäh­ rend der Abwärtsbewegung des Schneidstempels 9 wird dieser durch das Zusammenwirken seines schrägverzahnten Endab­ schnitts und der Innen-Schrägverzahnung der Öffnung 12 in der Führungsplatte 5 gleichzeitig um einen bestimmten Drehwinkel verdreht, so daß im Werkstück 6 eine Innen-Schrägverzahnung mit dem gewünschten Schrägungswinkel ausgespart wird. Der ausgeschnittene Abschnitt des Werkstücks 6 wird durch die Öffnung 13 im Gegenhalter 4 ausgestoßen.

Bei nicht wirkender Kraft wird das Hineinbewegen der Schnitt­ kante 11 des Schneidstempels 9 in die Öffnung 12 der Füh­ rungsplatte 5 durch die Entspannung der elastischen Elemente 10 bewirkt.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen einer Schrägverzahnung an einem dünnwandigen Werkstück, bei dem die Zahnzwi­ schenräume mit Hilfe eines komplementär zum Profil der Verzahnung ausgebildeten Werkzeuges durch schrau­ benförmige Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück ausgespart werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Werkzeug ein Stanz­ schneidwerkzeug verwendet ist und daß das die schrau­ benförmige Bewegung ausführende Werkzeug oder Werk­ stück in das Werkstück oder Werkzeug eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Werkzeug die schraubenför­ mige Bewegung ausführt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werk­ stück ein Blechteil ist, an dem eine Innen-Schrägverzahnung hergestellt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Herstellung der Verzahnung eine ringförmige, in geringem Abstand zum Fußkreis der Verzahnung angeord­ nete Vertiefung in eine Oberfläche der Wand des Werk­ stücks eingepreßt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ringförmige Vertiefung in die dem Werkzeug abgewandte Oberfläche eingepreßt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Werk­ stück vor der Herstellung der Verzahnung die dem Kopfkreis der Verzahnung entsprechende Kontur geformt wird.

7. Vorrichtung zur Herstellung einer Schrägverzahnung an einem dünnwandigen Werkstück, mit

• - einem Werkzeug,
• - einer Antriebsvorrichtung für das Werkzeug,
• - einer Einrichtung zur Übertragung von am Werkzeug auftretenden Kräften, die ein Drehlager für das Werkzeug bzw. das Werkstück aufweist,
• - einem Gegenhalter, an dem das Werkstück axial ab­ stützbar ist, und
• - einer dem Werkzeug oder dem Werkstück eine vorbe­ stimmte schraubenförmige Bewegung aufzwingenden Führungseinrichtung,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Werkzeug (9) ein Stanzschneidwerkzeug ist, und
• - daß eine Werkstück-Spannvorrichtung vorgesehen ist, die vom Gegenhalter (4) und von einem die Führungs­ einrichtung tragenden Teil (Führungsplatte 12) ge­ bildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Führungseinrichtung in ei­ ner Führungsplatte (5) eine Schrägverzahnung vorgese­ hen ist, die der herzustellenden Schrägverzahnung entspricht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Öffnung (13) im Ge­ genhalter (4) mit einer Schrägverzahnung versehen ist, die der herzustellenden Schrägverzahnung ent­ spricht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an dem Gegenhalter (4) und/oder der Führungsplatte (5) eine ringförmige Er­ hebung mit sich verjüngendem Querschnitt angeordnet ist, die den Fußkreis der Verzahnung in geringem Ab­ stand umgibt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Zen­ triereinrichtung vorgesehen ist, die mit dem Kopf­ kreisdurchmesser der am Werkstück (6) vorgesehenen Verzahnung zusammenwirkt.