EP2637810A2 - Werkzeug zur bearbeitung eines werkstückes - Google Patents

Werkzeug zur bearbeitung eines werkstückes

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EP2637810A2
EP2637810A2 EP11805185.3A EP11805185A EP2637810A2 EP 2637810 A2 EP2637810 A2 EP 2637810A2 EP 11805185 A EP11805185 A EP 11805185A EP 2637810 A2 EP2637810 A2 EP 2637810A2
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EP
European Patent Office
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tool
drive
workpiece
tool according
transmission
Prior art date
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Application number
EP11805185.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2637810B1 (de
Inventor
Diego CASTRO MENÉNDEZ-CASTANEDO
Juan Ignacio LÓPEZ MARTINEZ
Iván José PRESA LOPEZ
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PMG Asturias Powder Metal SA
Original Assignee
PMG Asturias Powder Metal SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PMG Asturias Powder Metal SA filed Critical PMG Asturias Powder Metal SA
Publication of EP2637810A2 publication Critical patent/EP2637810A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2637810B1 publication Critical patent/EP2637810B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/12—Forming profiles on internal or external surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • B21J13/025—Dies with parts moving along auxiliary lateral directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/28—Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/30—Making machine elements wheels; discs with gear-teeth

Definitions

  • the invention relates to a tool for machining a workpiece, in particular a metallic workpiece.
  • WO 2010/075600 A1 discloses a method for forming deposits on the internal toothing of a sliding sleeve produced by powder metallurgy
  • EP 2 060 346 A2 discloses a tool for compacting a sintered component or compacting a powder for the sintered component to be produced.
  • the tool has a variable with respect to its radial dimensions
  • Compression element by means of which a sintered component in the form of a simple ring or the toothing of a sintered component or a sintered powder is compressed.
  • the invention has for its object to provide a tool with which a workpiece can be processed inexpensively and at the same time dimensionally stable. This object is achieved by the combination of features of claim 1.
  • a tool element is provided, which easily along a working direction on a provided surface of a
  • Workpiece is moved to.
  • the movement in the working direction is not about rotational, but at least substantially translational, so that with little effort a good efficiency in editing the
  • the tool is suitable for machining different workpieces. It is generally suitable for metallic workpieces, in particular for powder metallurgically produced workpieces or components.
  • the tool is preferably used for the molding of provided surfaces of one of the above workpieces, e.g. also for the molding of already compacted sintered components or non-compressible components made of solid material.
  • the tool points between the tool element and the
  • Drive element on a transmission element for power transmission between the drive element and the tool element.
  • the drive element is driven by a specific device to provide the necessary forces and motions during the process implementation. Since the drive element does not act directly on the tool element, can a finer power transmission and thus a finer adjustment of the
  • Tool element as a molded element on a contact surface with a shape relief.
  • the mold element is moved in the working direction on the provided workpiece surface to form there the surface relief.
  • the tool element can be structurally modified such that the tool for compacting a sintered component or a
  • Sintered powder can be used.
  • claims 3 and 4 allow easy adaptation of the mold element to differently sized annular workpieces, such as gears or sliding sleeves for the automotive sector.
  • the mold element before the Shapes are brought into its defined working position, so that there is no danger of unwanted contact between the shape relief of the mold element and the workpiece surface before molding.
  • the molding element has at least one slot or a plurality of particularly evenly distributed slots, whereby a radially variable extension of the molding element is technically easy to implement.
  • the slots are unevenly distributed. This can be advantageous when machining workpieces with specific geometries.
  • the mold element may be formed integrally or consisting of several segments.
  • the shaping of the surface relief on individual or all teeth of the internal or external teeth of a workpiece so that the final geometry can be made particularly cost effective and accurate.
  • a preferred application of the method is therefore the production of gears, sliding sleeves, synchronizer rings and coupling bodies for the automotive industry, in particular for manual transmissions of motor vehicles.
  • a desired surface relief can be produced inexpensively on a toothing of a sliding sleeve.
  • Recesses can be formed on the teeth of the toothing, that is, on the teeth material is displaced by molding.
  • the recesses can be beneficial Form deposits, stops or stop teeth or locking grooves on teeth of the toothing. Conventionally, such surface reliefs as deposits, locking grooves or stop teeth on the teeth of the
  • the surface reliefs may e.g. Have deposits and / or locking grooves and / or stop teeth. Conventionally, a tooth must have several processing steps
  • a deposit and a detent groove i.
  • the trained according to claim 14 transmission element allows transverse to the direction several points for controlling the movement of the
  • the shaped element can be made even more stable in an active working position for shaping and in an inactive rest position
  • FIG. 1 is a sectional schematic side view of the tool in a first embodiment
  • FIG. 2 is a sectional schematic side view of the tool in a further embodiment
  • 3 is a perspective view of the feature in a first embodiment
  • FIG. 4 shows a sectional side view of the element according to FIG. 3
  • FIG. 5A, 5B shows partial perspective views of two form elements with different shape reliefs for forming the internal toothing of a sliding sleeve
  • FIG. 6 is a partial perspective view of a sliding sleeve with an internal toothing provided for the molding, before the molding process, Fig. 7A, 7B, 7C partial perspective views of sliding sleeves with different surface reliefs on the internal teeth after molding,
  • 8A, 8B is a perspective view of a tooth of
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a molded element for forming the surface relief on the tooth of FIG. 8B; FIG.
  • 10A, 10B is a perspective view of a tooth of
  • 11 is a partial cross section of a mold element for molding the
  • 12A, 12B is a perspective view of a tooth of
  • FIGS. 12C, 12D are perspective views of teeth of the teeth
  • 14A, 14B is a perspective view of a tooth of the internal toothing of a sliding sleeve, before and after forming a further embodiment of the surface relief,
  • Fig. 15 is a partial cross section of a mold element for molding the
  • Fig. 16 is a sectional side view of a drive device for the
  • Fig. 17 is a sectional side view of the drive device and the
  • the mold 1 according to FIG. 1 has a transmission element 2 and a shaped element 3.
  • the transmission element 2 includes a first transmission element part 2a and a second transmission element part 2b. Both transmission element parts 2a and 2b are arranged in the axial direction 16 of the tool 1, that is, along a central longitudinal axis 17 of the tool 1, at a distance from each other.
  • the form element 3 is variable with respect to its radial extent in the radial direction 18.
  • individual or all transmission element parts 2a, 2b are motion-controlled in the radial direction 18. This motion control is done by means of a associated, in Fig. 1 only schematically illustrated drive element 19a, 19b.
  • the mold element 3 carries a contact surface 5 with a shape relief 20, which is to act on a provided radially inner surface 21 of the annular workpiece 4 for forming in the working direction 22.
  • the working direction 22 extends substantially in the radial direction 18 of the
  • the mold relief 20 is formed non-complementary with respect to the inner surface 21 to be formed.
  • the mold element 3 is moved by means of the drive element 19 and the transmission element 2 in the direction of its radially largest extent (FIG. 1).
  • Transmission element 2 moves in the direction of its smallest radial extent (Fig. 2).
  • the drive element 19 is driven transversely to the working direction 22 along a drive direction 24.
  • the drive direction 24 extends parallel to the axial direction 16.
  • mutually corresponding or cooperating surfaces of the drive element 19, the Ü transmission element 2 and the molded element 3 ensure the necessary power transmission to the mold element 3, so that this in its different positions before, during and after molding can be transferred without causing unwanted mechanical contacts between the mold element 3 and its shape relief 20 comes with the workpiece 4.
  • the drive element 19 has a drive surface 25a, 25b which extends at an acute angle to the drive direction 24.
  • Drive surface 25a cooperates with a complementary transfer surface 26a of the transfer element 2a.
  • the transmission element 2 is arranged between the drive element 19 and the mold element 3.
  • the transmission element 2a or 2b has a second transmission surface 6a or 6b, which cooperates with a complementary contact surface 7a or 7b of the mold element 3.
  • the second transmission surfaces 6a, 6b and the contact surfaces 7a, 7b extend parallel to the drive direction 24 or in the axial direction 16.
  • At least one transmission element part 2a, 2b and / or the form element 3 are preferably also movable in the axial direction 16.
  • the mold element 3 is preferably formed substantially annular or hollow cylindrical, which is best seen in Fig. 3 and Fig. 4. Along its circumferential direction, a plurality of slots 8 may be provided. They allow a simple radially variable
  • the mold element 3 can to some extent in the radial direction 18 "open” (radial magnification) and “closed” (radial reduction) are.
  • the provided with slots 8 form element 3 according to FIGS. 5A and 5B is suitable for the realization of radially inner end geometries on an inner surface 21 of the workpiece 4.
  • the mold element 3 according to FIG. 3 and FIG. 4 is suitable for forming a radially outer surface 23 of a workpiece 4.
  • the slots 8 are aligned in the radial direction 18, they do not extend in the axial direction 16 over the entire length of the mold element third
  • the provided surface of the workpiece 4 is the not yet formed internal toothing 11 of a sliding sleeve 10 (FIG. 6).
  • the end geometry to be formed or the surface relief of the internal toothing 11 to be formed are defined by the shape relief 20 of the shaped element 3 (FIGS. 5A, 5B).
  • the internal toothing 11 to be machined by molding can assume different end geometries:
  • the internal toothing 11 or individual teeth 27 thereof can, after shaping, be formed e.g. have the geometry and function of deposits 12 ( Figures 7A, 8B, 10B), stop teeth 13 ( Figures 7B, 14B) or detent grooves 14 ( Figures 7C, 12B, 12C, 12D).
  • FIG. 8B shows a first variant of a deposit 12 produced by molding on a tooth 27.
  • the geometry of this deposit 12 essentially corresponds to the variant according to FIG. 7A.
  • a form element 3 which can be used to form this deposit 12 is shown in FIG. 9 in the working position which effects the forming.
  • FIG. 10B shows another variant of a deposit 12 made by molding on a tooth 27 shown.
  • Shaping element 3 is shown in Fig. 1 1 in the shaping effecting working position.
  • FIGS. 12B, 12C and 12D each show a variant of a locking groove 14 produced by molding on a tooth 27.
  • a molding element 3 that can be used in principle for forming these locking grooves 14 is shown in FIG. 13 in the working position that effects the molding.
  • the nub-like geometry of the mold relief 20 for forming the locking groove 14 is in each case adapted to the geometric variant of the locking groove 14.
  • FIGS. 12B, 12C and 12D can be seen that the surface relief of the tooth 27 has both a deposit 12 and a latching groove 14. This surface relief can be formed by means of a single mold element 3.
  • a plurality of, in particular two, shaped elements 3 with different shape relief 20 can be used in succession, in order to form the entire surface relief (deposit 12 and latching groove 14) on the tooth 27.
  • a so-called stop tooth 13 is shown as a surface relief on a tooth 27.
  • a form element 3 which can be used to form this stop tooth 13 is shown in FIG. 15 in the working position which effects the shaping.
  • the mold elements 3 according to FIG. 9, 11, 13, 15 can in principle the
  • the drive element 19 or its parts 19a, 19b and the tool 1 can be seen as components of a drive device 15.
  • the drive device 15 may be configured differently and allows the transmission of the necessary forces to control the movement of the mold element 3.
  • the structural design of the drive device 15 ensures that the mold element 3 can be transferred without unwanted contacting between its shape relief 20 and its contact surface 5 with the workpiece 4 in the desired position.
  • the transmission element 2 or parts 2a, 2b thereof and / or the mold element 3 can be moved in the axial direction 16 during the process execution.
  • the mold element 3 is also transferred axially into the required position. Thereafter, the drive device 15 controls the transmission element 2a such that the latter increases the radial extent of the mold element 3 in order to perform the shaping in a working position.
  • the mold element 3 is also axially in the required position transferred. Thereafter, the drive device 15 controls the transfer element 2a and / or 2b such that the latter reduces the radial extent of the mold element 3 in order to perform the shaping in a working position.

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  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug (1) zum Bearbeiten eines Werkstückes (4). Das Werkzeug (1) enthält ein in Arbeitsrichtung (22) bewegliches Werkzeugelement (3) zum Beaufschlagen einer Oberfläche (21) des Werkstücks (4). Ein quer zur Arbeitsrichtung (22) des Werkzeugelements (3) in Antriebsrichtung (24) antreibbares Antriebselement (19, 19a, 19b) wirkt zur Kraftübertragung mit dem Werkzeugelement (3) zusammen. Zwischen dem Werkzeugelement (3) und dem Antriebselement (19, 19a, 19b) ist ein Übertragungselement (2, 2a, 2b) zur Kraftübertragung zwischen dem Antriebselement (19, 19a, 19b) und dem Werkzeugelement (3) positioniert.

Description

Werkzeug zum Bearbeiten eines Werkstückes
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstückes, insbesondere eines metallischen Werkstückes.
Aus WO 2010/075600 A1 ist ein Verfahren zum Formen von Hinterlegungen an der Innenverzahnung einer pulvermetallurgisch hergestellten Schiebemuffe für ein
Schaltgetriebe bekannt. Als Hinterlegungen werden hierbei Ausnehmungen im Bereich der Zahnflanken der Innenverzahnung ringförmiger Bauteile bezeichnet. Das Formen erfolgt mit Hilfe eines Rollwerkzeugs, wobei die Hinterlegungen durch ein Hinterrollen unter plastischer aterialverdrängung aus dem Hinterlegungsbereich geformt werden. Aufgrund der Rotationsbewegungen des Rollwerkzeuges entlang der Oberfläche des Werkstückes für eine vordefinierte Anzahl von Werkzeug-Umdrehungen besteht die Gefahr, dass das Werkstück mechanisch deformiert wird.
EP 2 060 346 A2 ist ein Werkzeug zum Verdichten eines Sinterbauteiles oder zum Verdichten eines Pulvers für das herzustellende Sinterbauteil entnehmbar. Das Werkzeug weist ein hinsichtlich seiner radialen Abmessungen veränderliches
Verdichtungselement auf, mit dessen Hilfe ein Sinterbauteil in Form eines einfachen Ringes oder die Verzahnung eines Sinterbauteiles bzw. eines Sinterpulvers verdichtet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug vorzuschlagen, mit dem ein Werkstück kostengünstig und gleichzeitig maßhaltig bearbeitet werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombinationen des Patentanspruches 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 ist ein Werkzeugelement vorgesehen, welches einfach entlang einer Arbeitsrichtung auf eine bereitgestellte Oberfläche eines
Werkstückes zu bewegt wird. Die Bewegung in Arbeitsrichtung erfolgt nicht etwa rotatorisch, sondern zumindest im wesentlichen translatorisch, so dass mit geringem Kraftaufwand ein guter Wirkungsgrad beim Bearbeiten des
Werkstückes erzielt wird.
Das Werkzeug ist für die Bearbeitung unterschiedlicher Werkstücke geeignet. Es ist allgemein für metallische Werkstücke geeignet, insbesondere für pulvermetallurgisch hergestellte Werkstücke oder Bauteile.
Das Werkzeug wird bevorzugt verwendet für das Formen von bereitgestellten Oberflächen eines der oben genannten Werkstücke, so z.B. auch für das Formen von bereits verdichteten Sinterbauteilen oder nicht verdichtbaren Bauteilen aus Vollmaterial.
Das Werkzeug weist zwischen dem Werkzeugelement und dem
Antriebselement ein Übertragungselement auf zur Kraftübertragung zwischen dem Antriebselement und dem Werkzeugelement. Das Antriebselement wird von einer spezifischen Vorrichtung angetrieben, um die notwendigen Kräfte und Bewegungsabläufe während der Verfahrensdurchführung bereitzustellen. Da das Antriebselement nicht unmittelbar auf das Werkzeugelement einwirkt, kann eine feinere Kraftübersetzung und somit eine feinere Justierung des
herzustellenden Oberflächen-Reliefs bzw. der Endgeometrie der Werkstück- Oberfläche erzielt werden. Auch der Verschleiß des Werkzeugelementes wird vorteilhaft reduziert.
Das Beaufschlagen einer Oberfläche des Werkstückes ist in einer bevorzugten Ausführungsform als Formen eines Oberflächen-Reliefs an einer
bereitgestellten Werkstück-Oberfläche ausgebildet. Dabei weist das
Werkzeugelement als Formelement eine Kontaktfläche mit einem Form-Relief auf. Mit diesem Form-Relief wird das Formelement in Arbeitsrichtung auf die bereitgestellte Werkstück-Oberfläche zu bewegt, um dort das Oberflächen- Relief zu formen. Hierdurch steht ein Werkzeug zur Verfügung, welches den Vorgang des Formens mit wenigen Arbeitsschritten zeit- und kostensparend durchführt.
Alternativ kann das Werkzeugelement konstruktiv derart abgewandelt werden, dass das Werkzeug zum Verdichten eines Sinterbauteiles oder eines
Sinterpulvers herangezogen werden kann.
Die Maßnahmen der Ansprüche 3 und 4 ermöglichen eine einfache Anpassung des Formelementes an unterschiedlich dimensionierte ringförmige Werkstücke, z.B. Zahnräder oder Schiebemuffen für den Automobilbereich. Darüber hinaus ist mittels der radial veränderlichen Erstreckung des Formelementes ein mechanischer Eingriff des Formelementes mit dem Werkstück zum definierten Formen sowie ein Lösen dieses Eingriffs während der Verfahrensdurchführung technisch einfach realisierbar. Außerdem kann das Formelement vor dem Formen in seine definierte Arbeitsposition gebracht werden, so dass vor dem Formen keine Gefahr von unerwünschten Kontakten zwischen dem Form-Relief des Formelementes und der Werkstück-Oberfläche entsteht.
Vorzugsweise weist das Formelement mindestens einen Schlitz oder eine Vielzahl von insbesondere gleichverteilten Schlitzen auf, wodurch eine radial veränderliche Erstreckung des Formelements technisch unaufwändig realisierbar ist. Alternativ sind die Schlitze ungleichmäßig verteilt. Dies kann bei der Bearbeitung von Werkstücken mit spezifischen Geometrien vorteilhaft sein.
Das Formelement kann einstückig oder aus mehreren Segmenten bestehend ausgebildet sein.
Vorteilhaft erfolgt das Formen des Oberflächen-Reliefs an einzelnen oder sämtlichen Zähnen der Innen- oder Außenverzahnung eines Werkstückes, so dass die Endgeometrie besonders kostengünstig und maßgenau gefertigt werden kann.
Eine bevorzugte Anwendung des Verfahrens ist deshalb die Herstellung von Zahnrädern, Schiebemuffen, Synchronringen und Kupplungskörpern für den Automobilbau, insbesondere für Schaltgetriebe von Kraftfahrzeugen.
Mittels Formen kann ein gewünschtes Oberflächen-Relief an einer Verzahnung einer Schiebemuffe kostengünstig hergestellt werden. An den Zähnen der Verzahnung können Ausnehmungen geformt sein, d.h. an den Zähnen wird durch Formen Material verdrängt. Die Ausnehmungen können vorteilhaft Hinterlegungen, Anschläge bzw. Anschlagzähne oder Rastnuten an Zähnen der Verzahnung ausbilden. Herkömmlich müssen solche Oberflächen-Reliefs wie Hinterlegungen, Rastnuten oder Anschlagzähne an den Zähnen der
Verzahnung aufwändig durch Fräsen, Rollieren oder anderweitiges
Nachbearbeiten hergestellt werden. Darüber hinaus ist die herkömmliche Nachbearbeitung mit Einschränkungen bei der Reliefgestaltung an der
Verzahnung verbunden, während das erfindungsgemäß vorgeschlagene Formen beliebige Oberflächen-Reliefs erlaubt. Die Oberflächen-Reliefs können z.B. Hinterlegungen und/oder Rastnuten und/oder Anschlagzähne aufweisen. Herkömmlich müssen an einem Zahn mehrere Bearbeitungsschritte
durchgeführt werden, wenn z.B. eine Hinterlegung und eine Rastnut, d.h.
mehrere Relief-Typen an diesem Zahn vorgesehen sind. Mittels des Formens können auch diese unterschiedlichen Relief-Typen mit einem entsprechend ausgestalteten Form-Relief in einem einzigen Arbeitsschritt zeit- und
kostensparend an den dafür vorgesehenen Zähnen der Verzahnung realisiert werden.
Die Maßnahmen der Ansprüche 7 bis 12 unterstützen eine definierte
Kraftübertragung von dem Antriebselement bis zur Oberfläche des
Werkstückes.
Vorteilhaft verlaufen die zueinander komplementären Flächen des
Übertragungselements und des Formelements parallel zur Antriebsrichtung des Antriebselementes. Diese Geometrie unterstützt einen konstruktiv einfachen Aufbau des Formelementes und dessen kostengünstige Herstellung. Außerdem fördert der einfache Aufbau des Formelementes den funktionssicheren Ablauf des Verfahrens zum Formen.
Das gemäß Anspruch 14 ausgebildete Übertragungselement ermöglicht quer zur Arbeitsrichtung mehrere Stellen zur Bewegungssteuerung des
Formelementes. Das Formelement lässt sich hierdurch noch stabiler in eine aktive Arbeitsposition zum Formen und in eine inaktive Ruheposition
überführen.
Prinzipiell ist ein Werkzeug mit einem in Arbeitsrichtung beweglichen
Formelement und mit einem quer zur Arbeitsrichtung beweglichen
Antriebselement zur mechanischen Steuerung der Bewegung des
Formelements aus EP 2 060 346 A2 bekannt. Während in EP 2 060 346 A2 das Werkzeug zum Verdichten eines Sinterbauteiles oder eines Sinterpulvers verwendet wird, ist dieses vorbekannte Prinzip eines Werkzeugs vorliegend zum Formen eines Oberflächen-Reliefs bzw. der Endgeometrie an einer bereitgestellten Werkstück-Oberfläche eingesetzt.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine geschnittene schematische Seitenansicht des Werkzeugs in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine geschnittene schematische Seitenansicht des Werkzeugs in einer weiteren Ausführungsform, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Formelements in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht des Formelements gemäß Fig. 3, Fig. 5A, 5B perspektivische Teildarstellungen zweier Formelemente mit unterschiedlichen Form-Reliefs zum Formen der Innenverzahnung einer Schiebemuffe,
Fig. 6 eine perspektivische Teildarstellung einer Schiebemuffe mit einer für das Formen bereitgestellten Innenverzahnung, vor dem Formungsvorgang, Fig. 7A, 7B, 7C perspektivische Teildarstellungen von Schiebemuffen mit unterschiedlichen Oberflächen-Reliefs an der Innenverzahnung nach dem Formen,
Fig. 8A, 8B eine perspektivische Darstellung eines Zahnes der
Innenverzahnung einer Schiebemuffe, vor und nach dem Formen eines Oberflächen-Reliefs,
Fig. 9 ein Teilquerschnitt eines Formelementes zum Formen des Oberflächen-Reliefs an dem Zahn gemäß Fig. 8B,
Fig. 10A, 10B eine perspektivische Darstellung eines Zahnes der
Innenverzahnung einer Schiebemuffe, vor und nach dem Formen einer weiteren Ausführungsform des Oberflächen-Reliefs,
Fig. 11 ein Teilquerschnitt eines Formelementes zum Formen des
Oberflächen-Reliefs an dem Zahn gemäß Fig. 10B,
Fig. 12A, 12B eine perspektivische Darstellung eines Zahnes der
Innenverzahnung einer Schiebemuffe, vor und nach dem Formen einer weiteren Ausführungsform des Oberflächen-Reliefs, Fig. 12C, 12D perspektivische Darstellungen von Zähnen der
Innenverzahnung einer Schiebemuffe, nach dem Formen weiterer
Ausführungsformen des Oberflächen-Reliefs,
Fig. 13 ein Teilquerschnitt eines Formelementes zum Formen des
Oberflächen-Reliefs an dem Zahn gemäß Fig. 12B,
Fig. 14A, 14B eine perspektivische Darstellung eines Zahnes der Innenverzahnung einer Schiebemuffe, vor und nach dem Formen einer weiteren Ausführungsform des Oberflächen-Reliefs,
Fig. 15 ein Teilquerschnitt eines Formelementes zum Formen des
Oberflächen-Reliefs an dem Zahn gemäß Fig. 14B,
Fig. 16 eine geschnittene Seitenansicht einer Antriebsvorrichtung für das
Werkzeug in einer Position vor dem Formen des Werkstückes,
Fig. 17 die geschnittene Seitenansicht der Antriebsvorrichtung und des
Werkzeugs gemäß Fig. 16 in einer Position während des Formens des
Werkstückes.
Das Werkzeug 1 zum Formen gemäß Fig. 1 weist ein Übertragungselement 2 und ein Formelement 3 auf. Das Übertragungselement 2 enthält einen ersten Übertragungselementteil 2a und einen zweiten Übertragungselementteil 2b. Beide Übertragungselementteile 2a und 2b sind in Axialrichtung 16 des Werkzeugs 1 , dass heißt entlang einer Mittellängsachse 17 des Werkzeugs 1 , mit Abstand zueinander angeordnet. Das Formelement 3 ist hinsichtlich seiner radialen Erstreckung in Radialrichtung 18 veränderbar. Hierzu werden einzelne oder sämtliche Übertragungselementteile 2a, 2b in Radialrichtung 18 bewegungsgesteuert. Diese Bewegungssteuerung erfolgt mittels eines zugeordneten, in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellten Antriebselementes 19a, 19b.
Das Formelement 3 trägt eine Kontaktfläche 5 mit einem Form-Relief 20, welches eine bereitgestellte radial innere Oberfläche 21 des ringförmigen Werkstückes 4 zum Formen in Arbeitsrichtung 22 beaufschlagen soll. Die Arbeitsrichtung 22 verläuft im wesentlichen in Radialrichtung 18 des
Werkstückes 4. Das Form-Relief 20 ist nicht-komplementär bezüglich der zu formenden inneren Oberfläche 21 ausgebildet. Um die innere Oberfläche 21 zu formen, wird das Formelement 3 mittels des Antriebselementes 19 und des Übertragungselementes 2 in Richtung seiner radial größten Erstreckung bewegt (Fig. 1).
Zum Formen einer bereitgestellten radial äußeren Oberfläche 23 wird das Formelement 3 mittels des Antriebselementes 19 und des
Übertragungselementes 2 in Richtung seiner radial kleinsten Erstreckung bewegt (Fig. 2).
Zur Bewegungssteuerung des Formelementes 3 wird das Antriebselement 19 quer zur Arbeitsrichtung 22 entlang einer Antriebsrichtung 24 angetrieben. Die Antriebsrichtung 24 verläuft parallel zur Axialrichtung 16. Miteinander korrespondierende bzw. zusammenwirkende Flächen des Antriebselementes 19, des Ü bertrag ungselementes 2 und des Formelementes 3 gewährleisten die notwendige Kraftübertragung auf das Formelement 3, damit dieses in seine unterschiedliche Positionen vor, während und nach dem Formen überführt werden kann, ohne dass es zu unerwünschten mechanischen Kontakten zwischen dem Formelement 3 und seines Form-Reliefs 20 mit dem Werkstück 4 kommt. Das Antriebselement 19 weist eine Antriebsfläche 25a, 25b auf, welche in einem spitzen Winkel zur Antriebsrichtung 24 verläuft. Die
Antriebsfläche 25a wirkt mit einer komplementären Übertragungsfläche 26a des Übertragungselementes 2a zusammen. Analoges gilt für die Antriebsfläche 25b und eine komplementäre Übertragungsfläche 26b des Übertragungselementes 2b.
Das Übertragungselement 2 ist zwischen dem Antriebselement 19 und dem Formelement 3 angeordnet. Das Übertragungselement 2a bzw. 2b weist eine zweite Übertragungsfläche 6a bzw. 6b auf, welche mit einer komplementären Anlagefläche 7a bzw. 7b des Formelementes 3 zusammenwirkt. Die zweiten Übertragungsflächen 6a, 6b und die Anlageflächen 7a, 7b verlaufen parallel zur Antriebsrichtung 24 bzw. in Axialrichtung 16.
Mindestens ein Übertragungselementteil 2a, 2b und/oder das Formelement 3 sind vorzugsweise auch in Axialrichtung 16 beweglich.
Das Formelement 3 ist vorzugsweise im wesentlichen ringförmig oder hohlzylindrisch ausgebildet, was am besten in Fig. 3 und Fig. 4 erkennbar ist. Entlang seiner Umfangsrichtung können eine Vielzahl von Schlitzen 8 vorgesehen sein. Sie ermöglichen eine einfache radial veränderliche
Erstreckung der Abmessungen des Formelementes 3. Das Formelement 3 kann gewissermaßen in Radialrichtung 18„geöffnet" (radiale Vergrößerung) und„geschlossen" (radiale Verkleinerung) werden. Das mit Schlitzen 8 versehene Formelement 3 gemäß Fig. 5A und 5B ist für die Realisierung von radial inneren Endgeometrien an einer inneren Oberfläche 21 des Werkstückes 4 geeignet.
Das Formelement 3 gemäß Fig. 3 und Fig. 4 ist für das Formen einer radial äußeren Oberfläche 23 eines Werkstückes 4 geeignet. Die Schlitze 8 sind in Radialrichtung 18 ausgerichtet, sie erstrecken sich in Axialrichtung 16 jedoch nicht über die gesamte Länge des Formelementes 3.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei der bereitgestellten Oberfläche des Werkstückes 4 um die noch nicht geformte Innenverzahnung 11 einer Schiebemuffe 10 (Fig. 6). Die zu formende Endgeometrie bzw. das zu formende Oberflächen-Relief der Innenverzahnung 11 werden durch das Form-Relief 20 des Formelementes 3 definiert (Fig. 5A, 5B). Mittels des jeweils definierten Form-Reliefs 20 kann die durch Formen zu bearbeitende Innenverzahnung 11 unterschiedliche Endgeometrien annehmen: Die Innenverzahnung 1 1 oder einzelne Zähne 27 davon können nach dem Formen z.B. die Geometrie und Funktion von Hinterlegungen 12 (Fig. 7A, 8B, 10B), von Anschlagszähnen 13 (Fig. 7B, 14B) oder von Rastnuten 14 (Fig. 7C, 12B, 12C, 12D) aufweisen.
In Fig. 8B ist eine erste Variante einer durch Formen hergestellten Hinterlegung 12 an einem Zahn 27 dargestellt. Die Geometrie dieser Hinterlegung 12 entspricht im wesentlichen der Variante gemäß Fig. 7A. Ein zum Formen dieser Hinterlegung 12 verwendbares Formelement 3 ist in Fig. 9 in der das Formen bewirkenden Arbeitsposition dargestellt. In Fig. 10B ist eine weitere Variante einer durch Formen hergestellten Hinterlegung 12 an einem Zahn 27 dargestellt. Ein zum Formen dieser Hinterlegung 12 verwendbares
Formelement 3 ist in Fig. 1 1 in der das Formen bewirkenden Arbeitsposition dargestellt. In den Fig. 12B, 12C und 12D ist jeweils eine Variante einer durch Formen hergestellten Rastnut 14 an einem Zahn 27 dargestellt. Ein zum Formen dieser Rastnuten 14 prinzipiell verwendbares Formelement 3 ist in Fig. 13 in der das Formen bewirkenden Arbeitsposition dargestellt. Die noppenartige Geometrie des Form-Reliefs 20 zum Formen der Rastnut 14 ist dabei jeweils an die geometrische Variante der Rastnut 14 angepasst. Weiterhin ist Fig. 12B, 12C und 12D entnehmbar, dass das Oberflächen-Relief des Zahnes 27 sowohl eine Hinterlegung 12 als auch eine Rastnut 14 aufweist. Dieses Oberflächen- Relief kann mittels eines einzigen Formelementes 3 geformt werden. Alternativ können zeitlich hintereinander mehrere, insbesondere zwei, Formelemente 3 mit unterschiedlichem Form-Relief 20 verwendet werden, um das gesamte Oberflächen-Relief (Hinterlegung 12 und Rastnut 14) am Zahn 27 zu formen. In Fig. 14B ist ein sogenannter Anschlagzahn 13 als Oberflächen-Relief an einem Zahn 27 dargestellt. Ein zum Formen dieses Anschlagzahnes 13 verwendbares Formelement 3 ist in Fig. 15 in der das Formen bewirkenden Arbeitsposition dargestellt.
Die Formelemente 3 gemäß Fig. 9, 11 , 13, 15 können prinzipiell den
konstruktiven Aufbau gemäß Fig. 5A oder 5B haben - jedoch mit einem entsprechend angepassten Form-Relief 20.
In Fig. 16 und Fig. 17 sind das Antriebselement 19 bzw. deren Teile 19a, 19b und das Werkzeug 1 als Bestandteile einer Antriebsvorrichtung 15 erkennbar. Die Antriebsvorrichtung 15 kann unterschiedlich ausgestaltet sein und ermöglicht die Übertragung der notwendigen Kräfte zur Bewegungssteuerung des Formelementes 3. Die konstruktive Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung 15 sorgt dafür, dass das Formelement 3 ohne unerwünschte Kontaktierung zwischen seinem Form-Relief 20 und seiner Kontaktfläche 5 mit dem Werkstück 4 in die gewünschte Position überführt werden kann. Insbesondere können mittels der Antriebsvorrichtung 15 das Übertragungselement 2 oder Teile 2a, 2b davon und/oder das Formelement 3 während der Verfahrensdurchführung in Axialrichtung 16 bewegt werden.
Im Falle eines Formvorganges an einer bereitgestellten radial inneren
Oberfläche 21 eines Werkstückes 4 reduziert die Antriebsvorrichtung 15 mittels des Übertragungselementes 2b die radiale Erstreckung des Formelementes 3 und überführt es in eine Ausgangsposition innerhalb des Werkstückes 4 mit radialem Abstand zu der zu formenden inneren Oberfläche 21 (Fig. 16).
Außerdem ist das Formelement 3 auch axial in die erforderliche Position überführt. Danach steuert die Antriebsvorrichtung 15 das Übertragungselement 2a derart, dass letzteres die radiale Erstreckung des Formelementes 3 vergrößert, um in einer Arbeitsposition die Formung durchzuführen.
Im Falle eines Formvorganges an einer bereitgestellten radial äußeren
Oberfläche 23 eines Werkstückes 4 bewirkt die Antriebsvorrichtung 15 mittels des Übertrag ungselementes 2a und/oder 2b, dass das Formelement 3 zunächst radial vergrößert wird und ohne Kontakt mit dem Werkstück 4 in eine
Ausgangsposition überführt wird, in der das Form-Relief 20 und die
Kontaktfläche 5 die radial äußere Oberfläche 23 des Werkstückes 4 mit radialem Abstand umgeben. Außerdem ist das Formelement 3 auch axial in die erforderliche Position überführt. Danach steuert die Antriebsvorrichtung 15 das Übertragungselement 2a und/oder 2b derart, dass letzteres die radiale Erstreckung des Formelementes 3 verkleinert, um in einer Arbeitsposition die Formung durchzuführen.
Bezugszeichenliste
1 Werkzeug
2, 2a, 2b Übertragungselement
3 Formelement
4 Werkstück
5 Kontaktfläche
6a, 6b zweite Übertragungsfläche
7a, 7b Anlagefläche
8 Schlitz
9 Segment
10 Schiebemuffe
1 1 nicht geformte Innenverzahnung
12 Hinterlegung
13 Anschlagzahn
14 Rastnut
15 Antriebsvorrichtu ng
16 Axialrichtung
17 Mittellängsachse
18 Radialrichtung
19, 19a, 19b Antriebselement Form-Relief
innere Oberfläche Arbeitsrichtung äußere Oberfläche Antriebsrichtunga, 25b Antriebsflächea, 26b Übertragungsfläche Zahn

Claims

A n s p r ü c h e
1. Werkzeug (1 , 15) zum Bearbeiten eines Werkstückes (4, 10),
- mit einem in Arbeitsrichtung (22) beweglichen Werkzeugelement (3) zum Beaufschlagen einer Oberfläche (11) des Werkstücks (4, 10),
- mit einem quer zur Arbeitsrichtung (22) des Werkzeugelements (3) in
Antriebsrichtung (24) antreibbaren Antriebselement (19, 19a, 19b), welches zur Kraftübertragung mit dem Werkzeugelement (3) zusammenwirkt,
dadurch gekennzeichnet, dass
- zwischen dem Werkzeugelement (3) und dem Antriebselement (19, 19a, 19b) ein Übertragungselement (2, 2a, 2b) zur Kraftübertragung zwischen dem
Antriebselement (19, 19a, 19b) und dem Werkzeugelement (3) positioniert ist.
2. Werkzeug nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Werkzeugelement als ein in Arbeitsrichtung (22) bewegtes Formelement (3) mit einer Kontaktfläche (5) und einem daran angeordneten Form-Relief (20) ausgebildet ist zum Formen eines Oberflächen-Reliefs (12, 13, 14) an einer bereitgestellten Oberfläche (11 , 21 , 23) des Werkstückes (4, 10).
3. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das die Arbeitsrichtung (22) des Werkzeugelementes (3) in einer radialen Richtung (18) bezüglich des Werkstückes (4, 10) verläuft.
4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine radiale Erst reckung des Werkzeugelementes (3) veränderlich ist.
5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Werkzeugelement (3) mindestens einen Schlitz (8) zur Veränderung der radialen Erstreckung aufweist.
6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Werkzeugelement (3) aus einzelnen, nebeneinander angeordneten Segmenten (9) gebildet ist.
7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Antriebsrichtung (24) des Antriebselementes (19, 19a, 19b) in axialer Richtung (16) bezüglich des Werkstückes (4) verläuft.
8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Antriebselement (19, 19a, 19b) eine Antriebsfläche (25a, 25b) zur Kraftübertragung auf das Werkzeugelement (3) aufweist.
9. Werkzeug nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsfläche (25a, 25b) in einem spitzen Winkel zur Antriebsrichtung (24) des Antriebselementes (19, 19a, 19b) verläuft.
10. Werkzeug nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Antriebsfläche (25a, 25b) mit einer komplementären Übertragungsfläche (26a, 26b) eines zwischen dem Antriebselement (19, 9a, 19b) und dem Werkzeugelement (3) positionierten Übertragungselementes (2, 2a, 2b) zusammenwirkt.
11. Werkzeug nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Übertragungselement (2, 2a, 2b) in Arbeitsrichtung (22) des
Werkzeugelementes (3) und/oder in Antriebsrichtung (24) des
Antriebselementes (19, 19a, 19b) beweglich ist.
12. Werkzeug nach Anspruch 10 oder 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Übertragungselement (2, 2a, 2b) eine zweite Übertragungsfläche (6a, 6b) aufweist, welche mit einer komplementären Anlagefläche (7a, 7b) des
Werkzeugelementes (3) zusammenwirkt.
13. Werkzeug nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Übertragungsfläche (6a, 6b) und die Anlagefläche (7a, 7b) parallel zur Antriebsrichtung (24) des Antriebselements (19, 19a, 19b) verlaufen.
14. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Werkzeugelement (3) mit einem Übertragungselement (2) zusammenwirkt, welches mindestens zwei quer zur Arbeitsrichtung (22) voneinander
beabstandete Übertragungselementteile (2a, 2b) aufweist, wobei jeder
Übertragungselementteil (2a, 2b) eine zweite Übertrag ungsfläche (6a, 6b) trägt, welche jeweils mit einer Anlagefläche (7a, 7b) des Werkzeugelementes (3) zusammenwirkt.
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