DE4313712C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Anbringung einer Profilverzahnung auf einer Welle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anbringung einer Profilverzahnung auf einer Welle mittels eines Preßvorganges gemäß den Oberbegriffen des jeweils ersten Verfah­ rens- und Vorrichtungsanspruches.

Die Anbringung von radial nach außen weisenden Zähnen oder Rip­ pen an Wellen mittels Matrizen zum hydrostatischen Strangpressen ist bekannt (DE-AS 22 12 767).

Die hier bereits erkannten Schwierigkeiten, die in der Matrize vorgegebenen Nuten vollständig mit Material auszufüllen, soll dadurch gelöst werden, daß sich im Einlaufteil der Matrize der Abstand des Nutgrundes von der Matrizenlängsachse zum Einlaßteil hin vergrößert, wobei gegebenenfalls auch eine Vergrößerung der Nutbreite vorgesehen ist.

Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß mit den vorgeschlagenen Mitteln keine vollständige Ausfüllung der Nuten der Matrize erreicht werden kann, so daß die Zähne zum Wellenende hin leicht einfallen, d. h. sie weisen einen reduzierten Kopfkreisdurch­ messer aus.

Gleichzeitig entsteht der Nachteil, daß selbst bei fluchtenden Achsen von Werkzeug und Werkstück Verzüge auftreten können.

Aus der US 3,242,712 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, mit denen ein aus einem Rohling zu erzeugendes Werk­ stück oder ein durch Gebrauch abgenutztes nachzuformendes Werk­ stück in Form eines am Ende spiraligen Bohrers herstellbar ist. Eine Matrize zur Aufnahme des Werkstücks mit einer entsprechen­ den innenspiraligen Form ist hierbei unten durch ein Gegenhalter und Ausstoßerwerkzeug abgeschlossen. Ein Stempel beaufschlagt das Werkstück von oben mit hoher kinetischer Energie. Der Form­ vorgang findet innerhalb der Matrize in einem einseitig abge­ schlossenen Hohlraum statt, aus dem das zu formende Werkstück nicht auf der Gegenseite austritt. Aufgrund dieser Umstände ist die Gefahr einer unvollständigen Profilierung am Werkstückende und eines radialen Verzuges, anders als bei Formgebungsvorgängen im Vorwärtspressen durch eine ringförmige Matrize hindurch, hier nicht gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung so auszulegen, daß über die ganze Länge des anzu­ bringenden Zahnprofiles die angestrebte Verzahnungsform bzw. das angestrebte Verzahnungsprofil eingehalten wird und Verwerfungen der Welle über die axiale Länge ausgeschaltet werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Gegenkraft geringer als die Betätigungskraft ist und bereits vom Eintritt des freien Endes der Welle in die Matrize an auf die Welle ausgeübt wird.

Durch die Aufbringung der Gegenkraft wird das freie Fließen des Wellenendes verhindert und ermöglicht damit eine 100%ige Fül­ lung der die Verzahnung bestimmenden Nuten der Matrize und ver­ hindert einen Verzug der mit der Verzahnung zu versehenden Welle durch den Preßvorgang.

Erfindungsgemäß wird weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen, bei dem der Außendurchmesser des Stempels kleiner als der innere Hüllkreis der inneren Profilie­ rung der Matrize ist und der Stempel der Welle entgegen die Matrize hindurchgreifend und durch die Welle unter Erzeugung einer Gegenkraft, die geringer als die Betätigungskraft ist, verschiebbar ausgebildet ist und daß der Stempel in einer mit der Aufnahmebuchse gehaltenen Führungsbuchse geführt ist.

Da der zweite Stempel in der Ausgangsposition bereits die Gegen­ kraft auf die Welle aufbringt, ist gewährleistet, daß die voll­ ständige Ausbildung des Profils über die gesamte zu verzahnende Länge der Welle erreicht wird.

Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß die Welle mittels eines hydraulisch beaufschlagten ersten Stempels durch die Matrize gedrückt wird.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der zweite Stempel ebenfalls hydraulisch beaufschlagt.

Durch diese Maßnahme ist eine Anpassung der Gegenkraft an die Betätigungskraft auf einfache Weise zu erreichen.

Bei einem Verfahren zur gleichzeitigen Anbringung einer Profil- Verzahnung an beiden Enden einer Welle ist vorgesehen, daß an beiden Seiten der Welle gleichzeitig eine Profilverzahnung an­ gebracht wird, wobei die Gegenkraft über an beiden Seiten der Welle angeordnete, die jeweils zugeordnete Matrize durchgreifen­ de zweite Stempel auf die beiden Enden der Welle aufgebracht wird.

Bei einer Vorrichtung zur gleichzeitigen Anbringung einer Pro­ filverzahnung an den beiden Enden einer Welle ist vorgesehen, daß die Welle in horizontaler Lage durch eine Klemmvorrichtung gehalten ist, und daß beidseitig von der Welle angeordnete Matrizen mittels einer dem jeweils notwendigen Schnittdruck angepaßten Betätigungskraft horizontal auf die Enden der Welle preßbar sind, wobei zwei die Gegenkraft aufbringende zweite Stempel die zugeordnete Matrize zentrisch durchgreifend angeordnet sind.

Durch die zentrische Aufnahme der Welle in einer Klemmvorrich­ tung ist es möglich, auch unterschiedliche Profilausbildungen, die jeweils unterschiedliche Betätigungskräfte erfordern, ent­ sprechend dem Verfahren mit einer Verzahnung zu versehen.

Nachstehend ist die Erfindung anhand in der Zeichnung darge­ stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtansicht der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 die Anordnung des die Gegenkraft aufbringenden zweiten Stempels mit einer hydraulischen Betätigungsvorrich­ tung.

Fig. 3 die Ausgangsstellung des die Gegenkraft aufbringenden zweiten Stempels in der Matrize.

Fig. 4 eine im Stempel angeordnete Zentrieraufnahme zur Zen­ trierung der zu bearbeitenden Welle und

Fig. 5 eine Vorrichtung zur beidseitigen Anbringung einer Verzahnung auf einer Welle.

Die zur Durchführung des Verfahrens in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus dem Hauptzylinder 1, in den ein als erster Stempel ausgebildete Aufnahmevorrichtung 2 integriert ist, der seinerseits eine Welle 3 bzw. das Werkstück aufnimmt. Im Werkzeugunterteil, das im wesentlichen durch eine Spannplatte 10 dargestellt ist, ist die Matrize 5 in einer Aufnahmebüchse 4 gehalten. Gegen die axial wirkenden Preßkräfte ist die Matrize 5 über eine Führungs­ büchse 6 gegen die Spannplatte 10 abgestützt. Im Inneren der Führungsbüchse 6 ist der zweite Stempel 7 angeordnet, der über einer Aufnahme 8 mit dem Kolben für den zweiten Stempel 9 ver­ bunden ist. Ein Zylinder 11 dient der Aufbringung der Gegenkraft über entsprechend eingestellten hydraulischen Druck.

In der Ausgangsposition ist der zweite Stempel 7 die Matrize 5 durchgreifend gehalten. Hierdurch ist gewährleistet, daß vom Beginn des Bearbeitungsvorganges an für die an der Welle 3 an­ zubringende Verzahnung das Vorhandensein der Gegenkraft gegeben ist.

Die Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Spannplatte bzw. des Werkzeugunterteils mit dem Durchgriff des zweiten Stem­ pels 7 durch die Matrize 5.

In der Fig. 3 ist in vergrößerter Darstellung die in der Aus­ gangsstellung sich einstellenden Halterung des zweiten Stempels 7 im Inneren der Matrize 5 dargestellt.

Die Fig. 4 zeigt einen Zentrierkopf zur Aufnahme der Welle 3, wie er dem ersten Stempel 2 zugeordnet ist. Der Zentrierkopf weist einen durch eine Feder 15 belasteten Zentrierstift 14 auf, der im Zentrierkopf 12 über einen Passungssitz geführt ist und im Zentriereinsatz 13 Spiel aufweist.

Die Kraft der Feder 15 ist über eine Einstellschraube 16 den jeweiligen Verhältnissen anpaßbar.

Der Zentriereinsatz 13 weist an seiner dem Stempel 2 zugewandten Seite eine kugelige Oberfläche auf, der eine korrespondierende Fläche im Zentrierkopf 12 gegenübersteht. Hierdurch und durch die spielbehaftete Halterung des Zentrierstiftes 14 im Zentrier­ einsatz 13 kann sich der Zentrierkopf der jeweiligen oberen Anlagefläche der Welle 3 anpassen.

Die Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Anbringung einer Profilverzahnung auf beiden Seiten einer Welle 3. Die als Doppelstation aufgebaute Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer als Klemmvorrichtung ausgebildeten Aufnahmevorrichtung 23 in der die Welle 3 waagerecht aufge­ nommen wird. Die Hydraulikzylinder 18 bringen die beidseitig notwendige Betätigungskraft über Hohlkolbenstangen 21 auf. Im inneren der Hohlkolbenstangen 21 sind die die in einer Aufnahme 22 gehaltenen Matrizen 5 durchgreifenden zweiten Stempel 7 an­ geordnet. Die Aufnahmen für die Matrizen 5 sind an einer durch die Hohlkolbenstange 21 verschiebbaren Traverse 20 befestigt. Die Hydraulikzylinder 18 sind an über ein Säulenführungsgestell 24 befestigten Traversen 19 gehalten.

Das beschriebene Verfahren ist sowohl für Vollwellen als auch für Hohlwellen anwendbar.

Claims (5)

1. Verfahren zur Anbringung einer äußeren Profilverzahnung an zumindest einem Ende einer Welle (3) mittels eines Preßvor­ ganges, bei dem die Welle (3) in einer Aufnahmevorrichtung (2; 23) aufgenommen ist und bei dem das jeweilige Ende der Welle mittels einer Betätigungskraft durch eine Matrize (5) mit einer zu der auf der Welle (3) anzubringenden äußeren Profilverzahnung korrespondierenden inneren Profilierung gepreßt wird, wobei die Betätigungskraft eine relative Annäherung von Aufnahmevorrichtung (2; 23) und Matrize (5) bewirkt, und bei dem mittels zumindest eines Stempels (7) eine der Bewegung der Welle durch die Matrize (5) entgegen­ besetzte Gegenkraft auf das jeweilige Ende der Welle aus­ übbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkraft geringer als die Betätigungskraft ist und bereits vom Eintritt des freien Endes der Welle (3) in die Matrize (5) an auf die Welle (3) ausgeübt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Aufnahmevorrichtung (2; 23) für eine Welle (3), zumindest einer, in einer Aufnahmebuchse (4) gehalte­ nen Matrize (5) mit einer zu der auf der Welle anzubringen­ den äußeren Profilverzahnung korrespondierenden inneren Profilierung, Betätigungsmitteln (1; 18) zur Erzeugung einer Betätigungskraft zur relativen Annäherung von Auf­ nahmevorrichtung (2; 23) und Matrize (5), und mit zumin­ dest einem Stempel (7) zur Erzeugung einer der Bewegung der Welle (3) durch die Matrize (5) entgegengesetzten Gegen­ kraft, dadurch gekennzeichnet,
daß der Außendurchmesser des Stempels (7) kleiner als der innere Hüllkreis der inneren Profilierung der Matrize (5) ist und der Stempel (7) der Welle entgegen durch die Matri­ ze (5) hindurchgreifend und durch die Welle unter Erzeugung einer Gegenkraft, die ,geringer als die Betätigungskraft ist, verschiebbar ausgebildet ist, und
daß der Stempel (7) in einer mit der Aufnahmebuchse (4) gehaltenen Führungsbuchse (6) geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (2) ein Stempel ist, der hy­ draulisch beaufschlagt gegenüber der ortsfest eingespannten Matrize (5) verschiebbar angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (7) zur Erzeugung der Gegenkraft hydrau­ lisch beaufschlagt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Matrizen (5) hydraulisch beaufschlagt gegenüber einer ortsfesten, als Klemmvorrichtung (23) für die Welle ausgebildeten Aufnahmevorrichtung verschiebbar angeordnet sind.